JP5007620B2 - Method for detecting crystal defects in a silicon single crystal wafer - Google Patents
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Description
本発明は、半導体基板の表面近傍に存在する結晶欠陥の検出方法に関する。 The present invention relates to a method for detecting crystal defects existing near the surface of a semiconductor substrate.
半導体集積回路素子の基板として用いられるシリコン単結晶ウェーハは、主にチョクラルスキー法(CZ法)によって製造されている。この時、シリコン融液と接触する石英ルツボ表面は溶融し、酸素がシリコン融液中に溶け込み、育成中の結晶の中に取り込まれる。その酸素原子は結晶育成中および冷却中に凝集し、酸素析出核となる。そのため育成されたままの結晶から採取されたシリコン単結晶ウェーハにデバイス工程等で熱処理を施すと、この核がウェーハバルク部で成長し、BMD(Bulk Micro Defect)を形成する。 Silicon single crystal wafers used as substrates for semiconductor integrated circuit elements are mainly manufactured by the Czochralski method (CZ method). At this time, the surface of the quartz crucible in contact with the silicon melt is melted, and oxygen is dissolved in the silicon melt and is taken into the growing crystal. The oxygen atoms aggregate during crystal growth and cooling and become oxygen precipitation nuclei. Therefore, when a silicon single crystal wafer collected from the grown crystal is subjected to a heat treatment in a device process or the like, the nucleus grows in the wafer bulk portion to form BMD (Bulk Micro Defect).
このBMDを検出する方法として、選択エッチング、赤外線レーザートモグラフィー法(LST:Laser Scattering Tomography)、SIRM法、OPP(Optical Precipitate Profiler)法等の方法がある。
そして、これらの測定方法の中で深さ方向のBMD分布を評価することができる評価方法としては選択エッチングやLST法が挙げられる。
As a method for detecting the BMD, there are a selective etching method, an infrared laser tomography method (LST), a SIRM method, an OPP (Optical Precipitate Profiler) method, and the like.
Among these measurement methods, selective etching and LST methods are examples of evaluation methods that can evaluate the BMD distribution in the depth direction.
この中で、角度研磨+選択エッチを組み合わせた方法は従来からよく使われていた。これは、角度研磨を行うことで深さ方向の精度を上げてBMDの深さ方向分布を求めることができた。そのため、DZIG(Denuded Zone Intrinsic Gettering)ウェーハのDZ幅を調べるのに用いられた。またICデバイスプロセス後のBMDの深さ分布の分析も行えた。
しかしこの方法は、現在の先端向けICで行われている低温熱処理の場合においては、BMDのサイズが大きくならないため、たとえBMDが発生していても測定することが難しかった。
Of these methods, a method of combining angle polishing and selective etching has been often used. It was possible to obtain the distribution in the depth direction of BMD by increasing the accuracy in the depth direction by performing angle polishing. Therefore, it was used to examine the DZ width of a DZIG (Denuded Zone Intrinsic Gettering) wafer. In addition, BMD depth distribution after IC device process could be analyzed.
However, this method is difficult to measure even if BMD is generated because the size of the BMD does not increase in the case of low temperature heat treatment performed in the current IC for leading edge.
90度散乱方式の赤外線レーザートモグラフィー法は、高感度にBMDを測定できることが知られているが、ウェーハ表面近傍の測定は難しいことも知られている。理由としては、欠陥による散乱光に比べて、レーザー光の入射面(ウェーハ表面)からの散乱光の強度が大きいため、欠陥による散乱光を検出することができなかったためである。
しかし、赤外線レーザートモグラフィー法は、低温熱処理で作られた小さなBMDも十分測定できる感度を持っている。従って、ウェーハの表面ではなくウェーハバルク部に形成されたBMDに対しては感度が良いが、ウェーハ表面の小さなBMDの評価を行うことはできなかった。
The 90-degree scattering infrared laser tomography method is known to be able to measure BMD with high sensitivity, but it is also known that measurement near the wafer surface is difficult. This is because the intensity of the scattered light from the incident surface (wafer surface) of the laser light is larger than the scattered light due to the defect, so that the scattered light due to the defect could not be detected.
However, the infrared laser tomography method has a sensitivity that can sufficiently measure even a small BMD produced by low-temperature heat treatment. Therefore, although the sensitivity is good with respect to the BMD formed in the wafer bulk portion instead of the surface of the wafer, it was not possible to evaluate the BMD having a small wafer surface.
ところが、たとえ小さなBMDであっても、ウェーハ表面に存在することでデバイス不良の原因になることが知られている。なぜなら、表面付近はデバイス活性層に近いため、表面付近にあるBMDの影響を受けやすく、ウェーハの不良の原因となる可能性が高いからである。 However, even a small BMD is known to cause a device failure when it exists on the wafer surface. This is because the vicinity of the surface is close to the device active layer, so that it is easily affected by BMD near the surface and is likely to cause a wafer defect.
以上、説明したように表面近傍のBMDが測定できる装置は低温熱処理で形成されたBMD測定には感度が足らず、感度のいい装置では表面での散乱光の強度が強すぎるため、表面近傍の測定を行うことができない。
しかし、現在行われているレベルの微細な加工を行う場合、表面近傍に存在する小さなBMDの影響を無視できなくなってきた為、それら表面近傍にある微小なBMDを測定することは非常に重要である。
As described above, an apparatus capable of measuring BMD near the surface is not sensitive to BMD measurement formed by low-temperature heat treatment, and the intensity of scattered light on the surface is too strong in a sensitive apparatus, so measurement near the surface Can not do.
However, when performing fine processing at the current level, the influence of small BMD existing near the surface can no longer be ignored. Therefore, it is very important to measure the minute BMD near the surface. is there.
このような問題を解決するため、被検試料の載置台の側面に適当な傾斜をつけ、欠陥検出用光線をこの傾斜面から入射し、その際、被検試料の表層に沿って走る反射光を利用して、表面層中のBMDを評価する方法が開示されている(特許文献1参照)。また、シリコンウェーハの裏面を斜めに鏡面研磨し、半導体の禁制帯幅に相当するエネルギーより小さなエネルギーを持った光を斜めに研磨した面より入射させる方法が開示されている(特許文献2参照)。 In order to solve such problems, an appropriate inclination is provided on the side surface of the test sample mounting table, and a defect detection light beam is incident from this inclined surface. At that time, the reflected light travels along the surface layer of the test sample. A method for evaluating the BMD in the surface layer using the method is disclosed (see Patent Document 1). Further, a method is disclosed in which the back surface of a silicon wafer is mirror-polished obliquely and light having energy smaller than the energy corresponding to the forbidden band width of the semiconductor is incident from the obliquely-polished surface (see Patent Document 2). .
また、バンドギャップ未満のエネルギーのレーザー光と、バンドギャップ以上のエネルギーのレーザー光を入射し、バンドギャップ以上のレーザー光によってキャリアを励起させ、そのキャリアにバンドギャップ未満のエネルギーを吸収させ、そのレーザー光が入射する深さを浅くすることにより、表面近傍のみの欠陥を検出する方法が開示されている(特許文献3参照)。しかしこれらの方法では、ウェーハ表面からある一定の深さまでのBMDを測定することはできるが、そのある一定の深さまでしか評価することができないため、ウェーハの深い領域を測定することができない。またいまだ感度が十分ではないため、表面近傍の小さなBMDの測定には不適である。 In addition, laser light with energy less than the band gap and laser light with energy greater than the band gap are incident, the carrier is excited by the laser light greater than the band gap, and the energy less than the band gap is absorbed by the carrier. A method of detecting defects only near the surface by reducing the depth of incidence of light is disclosed (see Patent Document 3). However, although these methods can measure BMD from the wafer surface to a certain depth, they can only evaluate to a certain depth, and thus cannot measure a deep region of the wafer. Moreover, since the sensitivity is still insufficient, it is not suitable for measuring a small BMD near the surface.
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであって、先端デバイスプロセスである低温プロセス後のウェーハ表面近傍に形成される小さなBMDなど微小な欠陥であっても測定することができる測定感度の高い結晶欠陥の検出方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and has high measurement sensitivity capable of measuring even a minute defect such as a small BMD formed in the vicinity of a wafer surface after a low-temperature process which is an advanced device process. An object is to provide a method for detecting a crystal defect.
上記課題を解決するため、本発明では、赤外線レーザービームを入射し、結晶欠陥で散乱した散乱光を検出することにより、表面近傍の結晶欠陥を検出・評価する赤外散乱トモグラフィー法による結晶欠陥の検出方法において、測定に用いるシリコン単結晶ウェーハと、該シリコン単結晶ウェーハとは別のシリコン単結晶ウェーハを準備し、該2枚のシリコン単結晶ウェーハを劈開し、該劈開した2枚のシリコン単結晶ウェーハを劈開面が一致するように重ね合わせ、該重ね合わせた2枚のシリコン単結晶ウェーハの間に、シリコン単結晶ウェーハの屈折率と同等の屈折率の液体を介在させ、前記赤外線レーザービームは前記測定用のウェーハとは別に準備した前記シリコン単結晶ウェーハの重ね合わせた面とは反対の主表面に垂直な方向から入射させ、前記劈開面方向に進んだ散乱光を測定することによって測定用のシリコン単結晶ウェーハの結晶欠陥を検出することを特徴とする結晶欠陥の検出方法を提供する(請求項1)。
In order to solve the above problems, in the present invention, an infrared laser beam is incident, and scattered light scattered by the crystal defect is detected, thereby detecting and evaluating the crystal defect near the surface. in the detection method, a silicon single crystal wafer used for measurement, and the silicon single crystal wafer was prepared another silicon single crystal wafer, and cleaving the silicon single crystal wafer of two said, two silicon single that the cleavage The crystal wafer is overlapped so that the cleavage planes coincide with each other , and a liquid having a refractive index equivalent to the refractive index of the silicon single crystal wafer is interposed between the two overlapped silicon single crystal wafers. perpendicular or direction to the opposite major surface a wafer and the surface in which superposition of the silicon single crystal wafer prepared separately from for the measurement It is incident, provides a method for detecting crystal defects and detecting crystal defects of a silicon single crystal wafer for measurement by Rukoto measuring the advanced scattered light to the cleavage plane direction (claim 1).
このように、測定用のウェーハとは別のウェーハを準備し、準備した2枚のウェーハの測定を行いたい面を重ね合わせ、その隙間にシリコン単結晶ウェーハと同等の屈折率を持つ液体を充填し介在させることで、入射レーザー光が散乱する原因となる屈折率の変化面を擬似的に消失させることで、本来、測定を行いたい領域の近くの表面で発生するはずのレーザー光の散乱を抑えることができ、測定を行いたい領域(測定用のウェーハの表面近傍)に存在する欠陥で散乱する散乱光を検出することができるようになり、ウェーハ表面の近傍の結晶欠陥を検出することができる。 In this way, a wafer different from the measurement wafer is prepared, the two wafers to be measured are overlapped and the gap between them is filled with a liquid having a refractive index equivalent to that of a silicon single crystal wafer. By interposing it, the refractive index change plane that causes the incident laser light to scatter is quasi-disappeared, so that it is possible to scatter the laser light that should be generated on the surface near the area to be measured. This makes it possible to detect scattered light scattered by defects existing in the region to be measured (near the surface of the wafer for measurement) and to detect crystal defects in the vicinity of the wafer surface. it can.
また、前記2枚のシリコン単結晶ウェーハの間に介在させる液体として、シリコーンオイルを用いることが好ましい(請求項2)。
このように、表面張力が低いためウェーハ表面に拡がりやすい特長を有し、また広い波長領域に渡って光透過性がよく、化学的に安定であり、さらに屈折率がシリコン単結晶ウェーハと同等であるシリコーンオイルを、2枚のシリコン単結晶ウェーハの間に介在させることで、測定用のウェーハの表面で赤外線レーザー光が散乱することを防ぐことができる。よって、測定用ウェーハ表面近傍に存在する結晶欠陥で散乱するレーザー光を高感度で検出することができる。
In addition, it is preferable to use silicone oil as the liquid interposed between the two silicon single crystal wafers.
In this way, the surface tension is low, so it easily spreads on the wafer surface, has good light transmission over a wide wavelength range, is chemically stable, and has a refractive index equivalent to that of a silicon single crystal wafer. By interposing a certain silicone oil between two silicon single crystal wafers, it is possible to prevent scattering of infrared laser light on the surface of the wafer for measurement. Therefore, it is possible to detect with high sensitivity the laser beam scattered by the crystal defects existing in the vicinity of the measurement wafer surface.
また、前記赤外線レーザービームを入射する側のシリコン単結晶ウェーハとして、ダミーウェーハを用いることが好ましい(請求項3)。
このように、ダミーウェーハを使用することで、繰り返して測定に使用することができるため、測定の度にシリコン単結晶ウェーハを準備する必要をなくすことができ、コストの低減を図ることができる。
A dummy wafer is preferably used as the silicon single crystal wafer on the side on which the infrared laser beam is incident.
As described above, by using the dummy wafer, it can be repeatedly used for the measurement. Therefore, it is not necessary to prepare a silicon single crystal wafer for each measurement, and the cost can be reduced.
以上説明したように、本発明の結晶欠陥の検出方法では、測定用のシリコン単結晶ウェーハの他に別のシリコン単結晶ウェーハを準備し、測定を行いたい面を重ね合わせ、さらにその隙間にシリコン単結晶ウェーハと同等の屈折率の液体を充填して隙間に介在させる。これによって、入射レーザー光が散乱する原因となる屈折率の変化面を擬似的に消失させ、光学的には一枚のウェーハとして取り扱えるようにすることで、測定を行いたい領域をみかけ上一枚にしたウェーハのバルク中に存在するようにすることで、本来、測定を行いたい領域の近くのウェーハ表面で発生するはずのレーザー光の散乱を抑えることができる。このため、測定を行いたい領域(測定用のウェーハの表面近傍)に存在する欠陥で散乱する散乱光を高感度で検出することができるようになり、ウェーハ表面の近傍の結晶欠陥を検出することができる。
90度散乱方式のLSTはBMDに対し高感度な測定であるが、表面が測れないという欠点があったが、本発明の結晶欠陥の検出方法によって、従来技術の欠点であったウェーハ表面での散乱を抑制することができるため、高感度という利点はそのままに、表面のBMDまで測れるようになった。このことから、従来の様々な測定方法では難しかった先端デバイスプロセスである低温プロセス後の表面BMDを簡易な方法によって正確に評価できるようになった。
As described above, in the crystal defect detection method of the present invention, in addition to the silicon single crystal wafer for measurement, another silicon single crystal wafer is prepared, the surfaces to be measured are overlapped, and silicon is placed in the gap. A liquid having a refractive index equivalent to that of a single crystal wafer is filled and interposed in the gap. As a result, the refractive index change surface that causes the incident laser light to scatter is quasi-disappeared, so that it can be handled optically as a single wafer, apparently showing the area to be measured as a single sheet. By making it exist in the bulk of the wafer, it is possible to suppress the scattering of the laser light that should be generated on the wafer surface near the region to be measured. For this reason, it becomes possible to detect with high sensitivity the scattered light that is scattered by defects existing in the region to be measured (near the wafer surface for measurement), and to detect crystal defects near the wafer surface. Can do.
The 90 degree scattering type LST is a highly sensitive measurement for BMD, but has the disadvantage that the surface cannot be measured. Since scattering can be suppressed, the advantage of high sensitivity can be measured, and the surface BMD can be measured. From this, it became possible to accurately evaluate the surface BMD after the low-temperature process, which is a leading-edge device process that was difficult with various conventional measurement methods, by a simple method.
以下、本発明についてより具体的に説明する。
前述のように、先端デバイスプロセスである低温プロセス後のウェーハ表面近傍に形成される小さなBMDなど微小な欠陥であっても測定することができる測定感度の高い結晶欠陥の検出方法の開発が待たれていた。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically.
As described above, development of a method for detecting a crystal defect with high measurement sensitivity that can measure even a minute defect such as a small BMD formed near the wafer surface after a low-temperature process, which is an advanced device process, is awaited. It was.
そこで、本発明者らは、結晶欠陥に対する感度が高い90度散乱方式のLST法において、レーザー光が入射した際にウェーハ表面での散乱を発生させない方法を用いることで、LST法を用いてウェーハ表面の微小な結晶欠陥を検出できないか鋭意検討を重ねた。 Therefore, the present inventors use a method that does not cause scattering on the wafer surface when a laser beam is incident in the 90-degree-scattering LST method that has high sensitivity to crystal defects. We intensively studied whether or not minute surface crystal defects could be detected.
まず、本発明者らは、散乱が発生するサンプル表面を、サンプルと屈折率が同じ物質で覆うことによって、サンプル表面で散乱が発生しない現象に着目した。 First, the inventors paid attention to a phenomenon in which scattering does not occur on the sample surface by covering the sample surface where scattering occurs with a material having the same refractive index as that of the sample.
そこで、シリコン単結晶ウェーハと同じ屈折率の物質はシリコン単結晶ウェーハであるため、測定サンプルではない散乱を抑えるためのダミーのシリコン単結晶ウェーハを測定サンプルの測定面側に重ね合わせ、測定を行った。
ところが、この方法では、サンプルから脱出し、ダミーシリコンへ入射する際に、レーザー光が散乱し、その散乱光が、ウエハの隙間から抜けて、表面の結晶欠陥からの散乱光と干渉し合い、欠陥での散乱光を検出することは非常に難しかった。
Therefore, since the substance having the same refractive index as that of the silicon single crystal wafer is a silicon single crystal wafer, a dummy silicon single crystal wafer for suppressing scattering that is not a measurement sample is superposed on the measurement surface side of the measurement sample and measurement is performed. It was.
However, in this method, laser light is scattered when it escapes from the sample and enters the dummy silicon, and the scattered light passes through the gap between the wafers and interferes with the scattered light from the surface crystal defects, It was very difficult to detect the scattered light at the defect.
そこで、2枚のシリコン単結晶ウェーハの隙間に、シリコン単結晶ウェーハと同じ屈折率の液体を流し込むことにした。すると光学的にはウェーハ間に存在していた界面(屈折率の変化面)がなくなり、ウエハ2枚分が一枚のウェーハのように観察することができるため、擬似的に一枚になったウェーハ中心に測定を行いたいウェーハの表面近傍が位置するようにすることができた。
この方法であれば、装置の高感度という有効性は損なわれず、サンプル表面を測ることができることを本発明者らは発見し、本発明を完成させた。
Therefore, a liquid having the same refractive index as that of the silicon single crystal wafer is poured into the gap between the two silicon single crystal wafers. Then, optically, the interface (refractive index changing surface) that existed between the wafers disappeared, and two wafers can be observed like a single wafer, so it became a single piece. It was possible to position the vicinity of the surface of the wafer to be measured at the center of the wafer.
The present inventors have found that this method can measure the sample surface without impairing the effectiveness of the high sensitivity of the apparatus, and completed the present invention.
以下、本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
まず、赤外線レーザートモグラフィー法について以下に簡単に示す。
例えば、測定に用いるシリコン単結晶ウェーハとしては、中央部を劈開したものを用いる。このシリコン単結晶ウェーハを赤外散乱トモグラフィー装置のステージに載置し、ウェーハの主面に赤外線レーザー光を照射する。ウェーハの内部に結晶欠陥があると入射したレーザー光の散乱が生じるため、散乱光を劈開面の方位に設置したディテクターで検出することで結晶欠陥の数、大きさ、位置を評価することができるものである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited thereto.
First, the infrared laser tomography method will be briefly described below.
For example, as a silicon single crystal wafer used for measurement, a wafer whose center is cleaved is used. This silicon single crystal wafer is placed on the stage of an infrared scattering tomography apparatus, and the main surface of the wafer is irradiated with infrared laser light. If there are crystal defects inside the wafer, incident laser light will be scattered, so the number, size, and position of crystal defects can be evaluated by detecting the scattered light with a detector placed in the direction of the cleavage plane. Is.
以下に本発明の結晶欠陥の検出方法の詳細の一例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
まず、結晶欠陥の測定を行うシリコン単結晶ウェーハと、それとは別にシリコン単結晶ウェーハを準備する。
An example of the details of the crystal defect detection method of the present invention is shown below, but the present invention is not limited to these.
First, a silicon single crystal wafer for measuring crystal defects and a silicon single crystal wafer are prepared separately.
ここで、測定用のウェーハと別に準備するウェーハをダミーウェーハとすることができる。詳しくは後述するが、このダミーウェーハはレーザー光の入射用に用いるものである。
測定用のウェーハとは別のウェーハとしてダミーウェーハを用いることによって、ダミーを繰り返して測定に使用することができ、測定の度にシリコン単結晶ウェーハを準備する必要をなくすことができ、コストの低減を図ることができる。
Here, a wafer prepared separately from the measurement wafer can be a dummy wafer. As will be described in detail later, this dummy wafer is used for incidence of laser light.
By using a dummy wafer as a separate wafer from the measurement wafer, the dummy can be used repeatedly for measurement, eliminating the need to prepare a silicon single crystal wafer for each measurement and reducing costs. Can be achieved.
次に、ウェーハの中心部を通るようにダイヤモンドペン等でキズをつけてから、準備した2枚のウェーハを各々2分割に劈開した。 Next, after scratching with a diamond pen or the like so as to pass through the center of the wafer, each of the prepared two wafers was cleaved into two.
その後、劈開した測定用のシリコン単結晶ウェーハを赤外線散乱トモグラフィー装置に装着し、その後、劈開面が一致するように重ねて、測定用とは別のウェーハも装着した。 Thereafter, the cleaved silicon single crystal wafer for measurement was mounted on an infrared scattering tomography apparatus, and then the wafer was stacked so that the cleavage planes coincided, and another wafer for measurement was mounted.
次に、先に装着した2枚のシリコン単結晶ウェーハの隙間に、シリコン単結晶ウェーハと同等の屈折率の液体を充填させ、介在させた。
これによって、ウェーハに入射したレーザー光が散乱する主な原因である屈折率の変化面を擬似的に消失させ、光学的には一枚のウェーハとして取り扱えるようにする。つまり、測定を行いたい測定用ウェーハの表面近傍の領域を、その擬似的に一枚にしたウェーハのバルク中に存在するように見せることで、本来、測定を行いたい領域の近くのウェーハ表面で発生するレーザー光の散乱を抑えることができる。これによって、測定を行いたい領域(測定用のウェーハの表面近傍)に存在する欠陥で散乱する散乱光を正確に検出することができるようになり、ウェーハ表面の近傍の結晶欠陥を検出することができる。
Next, a liquid having a refractive index equivalent to that of the silicon single crystal wafer was filled in the gap between the two previously mounted silicon single crystal wafers.
As a result, the refractive index change surface, which is the main cause of the scattering of the laser light incident on the wafer, is quasi-disappeared so that it can be handled optically as a single wafer. In other words, by making the area near the surface of the measurement wafer that you want to measure appear to exist in the bulk of the wafer that has been artificially merged, Scattering of the generated laser light can be suppressed. This makes it possible to accurately detect scattered light scattered by defects existing in the region to be measured (near the surface of the measurement wafer), and to detect crystal defects in the vicinity of the wafer surface. it can.
ここで、シリコン単結晶ウェーハの屈折率(1.46)と同等の屈折率とは1.46±0.1であり、この範囲の屈折率を有する液体を2枚のシリコン単結晶ウェーハの隙間に介在させることで、空気(屈折率≒1.00)に比べれば、格段に屈折率差をなくし、光学的には一枚のウェーハと扱うことができるようにすることができる。もちろん、介在させる液体とシリコン単結晶との屈折率の差は、小さければ小さいほうがなお良いことは言うまでもない。 Here, the refractive index equivalent to the refractive index (1.46) of the silicon single crystal wafer is 1.46 ± 0.1, and a liquid having a refractive index in this range is used as a gap between the two silicon single crystal wafers. By interposing, in the case of air (refractive index ≈ 1.00), the refractive index difference is remarkably eliminated and it can be optically handled as a single wafer. Of course, it is needless to say that the smaller the difference in refractive index between the intervening liquid and the silicon single crystal, the better.
ここで、シリコン単結晶ウェーハと同等の屈折率の液体として、シリコーンオイルを用いることができる。
表面張力が低く、ウェーハ表面に拡がりやすく、また広い波長領域に渡って光透過性がよく、化学的に安定であり、さらに屈折率がシリコン単結晶ウェーハと同等であるシリコーンオイルを2枚のシリコン単結晶ウェーハの間に介在させることで、液体とウェーハ表面とのなじみを高いものにすることができ、さらに屈折率が同等であるために、光学的に一枚のシリコン単結晶ウェーハとみなすことができる。
また、シリコン単結晶の隙間に介在させるシリコーンオイルの屈折率は、シリコン単結晶ウェーハの屈折率(1.46)に近似した値を有するものであればよく、シリコーンオイルの種類を限定するものではない。そして、屈折率が1.46に近似したシリコーンオイルであれば、他の諸特性(粘度、比重、熱伝導率等)が異なってもかまわない。
Here, silicone oil can be used as a liquid having a refractive index equivalent to that of a silicon single crystal wafer.
Two pieces of silicone oil with low surface tension, easy to spread on the wafer surface, good light transmission over a wide wavelength range, chemically stable, and refractive index equivalent to silicon single crystal wafer By interposing between the single crystal wafers, the familiarity between the liquid and the wafer surface can be increased, and since the refractive index is equivalent, it can be regarded as an optically single silicon single crystal wafer. Can do.
In addition, the refractive index of the silicone oil interposed in the gap between the silicon single crystals may be any value that approximates the refractive index (1.46) of the silicon single crystal wafer, and does not limit the type of silicone oil. Absent. As long as the silicone oil has a refractive index close to 1.46, other characteristics (viscosity, specific gravity, thermal conductivity, etc.) may be different.
その後、赤外線レーザー光を、劈開面に平行(主表面に垂直)になるように、ダミーウェーハの主表面に垂直な方向からウェーハ内部に入射させた。
そして、測定用のシリコン単結晶ウェーハの結晶内部で散乱したレーザー光のうち、劈開面方向に進んだ散乱光をディテクターで測定することによって、ウェーハ内部に存在する結晶欠陥の測定を行うことができる。
Thereafter, infrared laser light was incident on the inside of the wafer from a direction perpendicular to the main surface of the dummy wafer so as to be parallel to the cleavage plane (perpendicular to the main surface).
Of the laser light scattered inside the crystal of the silicon single crystal wafer for measurement, by measuring the scattered light traveling in the cleavage plane direction with a detector, it is possible to measure crystal defects existing inside the wafer. .
ここで、シリコンウェーハを2枚重ねた場合の測定用ウェーハの測定結果を取得した画像における測定用ウェーハの表面位置の認識方法として、(1)画像で見て薄く線が出るので、それを測定用ウェーハ表面と認識する、(2)ダミーウェーハを重ねる前にウェーハ表面の位置を予め確認しておき、ダミーウェーハを装着しシリコーンオイルを充填する際に、測定用ウェーハがずれないようにする、等が考えられる。そして、これらの方法によって測定用ウェーハの表面位置を明らかにすることができ、これによって測定を行いたいウェーハ表面に存在する結晶欠陥を正確に検出することができ、その評価を行うことができる。 Here, as a method of recognizing the surface position of the measurement wafer in the image obtained by measuring the measurement results of the measurement wafer when two silicon wafers are stacked, (1) a thin line appears in the image, so measure it Recognize the wafer surface for measurement, (2) Before the dummy wafer is overlaid, confirm the position of the wafer surface in advance, and when the dummy wafer is mounted and filled with silicone oil, the measurement wafer is not displaced. Etc. are considered. Then, the surface position of the measurement wafer can be clarified by these methods, and thereby the crystal defects existing on the wafer surface to be measured can be accurately detected, and the evaluation can be performed.
これに対し、従来の結晶欠陥の検出方法では、中央部を劈開した測定用のウェーハ表面に直接赤外線レーザービームを入射し、結晶内部に存在する欠陥で散乱した散乱光を、劈開面に設置したディテクターで検出を行うものである。この方法では、測定用のウェーハ表面で発生する散乱光も検出するため、表面近傍に存在する結晶欠陥で散乱した散乱光と表面で散乱した散乱光を区別することは不可能であり、また、表面での散乱光の強度の方が非常に強いため、結晶欠陥での散乱光を検出することはできなかった。 On the other hand, in the conventional crystal defect detection method, an infrared laser beam is directly incident on the surface of the measurement wafer cleaved at the center, and scattered light scattered by defects existing inside the crystal is placed on the cleavage plane. Detection is performed by a detector. In this method, since scattered light generated on the surface of the wafer for measurement is also detected, it is impossible to distinguish between scattered light scattered by crystal defects existing near the surface and scattered light scattered on the surface. Since the intensity of the scattered light on the surface is much stronger, the scattered light at the crystal defect could not be detected.
図1に、本発明と従来技術における測定サンプル表面における入射レーザー光の散乱の様子を示す。図1(a)は本発明の結晶欠陥の検出方法、図1(b)は従来技術の結晶欠陥の検出方法における測定サンプル表面での入射レーザー光の散乱の様子を示した概念図である。
図1(a)に示したように、本発明の結晶欠陥の検出方法では、赤外線レーザー光が入射するダミーウェーハ2の表面では散乱が起こるが、測定を行いたい領域の近傍である測定用ウェーハ1の表面ではシリコーンオイル3が介在するため、レーザー光の散乱が発生せず、結晶欠陥でのみ散乱が発生する。これによって表面近傍の結晶欠陥4の検出を行うことができるものである。
これに対し図1(b)に示した従来技術の結晶欠陥の検出方法では、ディテクターで散乱光の検出を行った際に、ウェーハ表面で散乱される散乱光の強度が強すぎるため、表面付近がぼやけて見えてしまう。このため、結晶欠陥を検出することができない。
FIG. 1 shows how the incident laser light is scattered on the surface of the measurement sample according to the present invention and the prior art. FIG. 1A is a conceptual diagram showing the state of scattering of incident laser light on the surface of a measurement sample in the crystal defect detection method of the present invention, and FIG.
As shown in FIG. 1A, in the crystal defect detection method of the present invention, a measurement wafer is scattered in the surface of the
On the other hand, in the conventional crystal defect detection method shown in FIG. 1B, when the scattered light is detected by the detector, the intensity of the scattered light scattered on the wafer surface is too strong. Appears blurry. For this reason, crystal defects cannot be detected.
図2に、本発明と従来技術によって測定したウェーハ表面の断面観察図の一例を示す。
図2(a)は本発明の結晶欠陥の検出方法を用いて測定を行ったシリコン単結晶ウェーハの表面近傍の散乱光をディテクターで検出したものを画像として表したものである。
図2(b)は従来技術の結晶欠陥の検出方法を用いた場合の画像である。
FIG. 2 shows an example of a cross-sectional view of the wafer surface measured by the present invention and the prior art.
FIG. 2A shows an image obtained by detecting scattered light in the vicinity of the surface of a silicon single crystal wafer measured using the crystal defect detection method of the present invention with a detector.
FIG. 2B is an image when the conventional crystal defect detection method is used.
このように、実際に測定を行った結果、図2(a)に示したように、本発明の結晶欠陥の検出方法によれば、測定を行いたいウェーハの表面では入射レーザー光の散乱が起こらないため、その近傍に存在する小さな結晶欠陥で散乱した散乱光をそのまま検出することが可能であることが分かった。
これに対して、図2(b)に示した従来技術の結晶欠陥の検出方法では、測定用のウェーハ表面で散乱した散乱光の強度が非常に強いため、表面近傍の結晶欠陥によって散乱した散乱光を検出することができず、ウェーハバルク中の結晶欠陥で散乱した散乱光を検出することができるのみであった。
Thus, as a result of actual measurement, as shown in FIG. 2A, according to the crystal defect detection method of the present invention, incident laser light is scattered on the surface of the wafer to be measured. Therefore, it was found that scattered light scattered by a small crystal defect existing in the vicinity can be detected as it is.
On the other hand, in the conventional method for detecting a crystal defect shown in FIG. 2B, the intensity of scattered light scattered on the surface of the wafer for measurement is very strong. Light could not be detected, and only scattered light scattered by crystal defects in the wafer bulk could be detected.
図3に、本発明と従来技術によって測定したシリコン単結晶ウェーハ表面のBMDの深さ方向に対する密度分布の一例を示す。
図3に示したように、従来の結晶欠陥の検出方法では、ウェーハ表面からある範囲の距離では、表面での散乱光によって結晶欠陥の存在を評価することができなかったが、本発明の検出方法によればウェーハ表面に結晶欠陥が存在していないことを確認することができ、また、測定結果より評価したウェーハ中のBMD密度分布もほぼ一致しており、本発明の検出精度が高いことも分かった。
FIG. 3 shows an example of the density distribution in the depth direction of the BMD on the surface of the silicon single crystal wafer measured by the present invention and the prior art.
As shown in FIG. 3, in the conventional crystal defect detection method, the presence of crystal defects could not be evaluated by scattered light on the surface at a certain distance from the wafer surface. According to the method, it can be confirmed that there is no crystal defect on the wafer surface, and the BMD density distribution in the wafer evaluated from the measurement results is almost the same, and the detection accuracy of the present invention is high. I understand.
このように、本発明の結晶欠陥の検出方法によれば測定用ウェーハの表面でのレーザー光の散乱が発生しないため、測定感度の良い装置を用いることによって、表面近傍に存在する微小な欠陥で散乱した散乱光を検出することができる。つまり微小な結晶欠陥を検出することができる。 As described above, according to the crystal defect detection method of the present invention, since laser light scattering does not occur on the surface of the measurement wafer, by using a device having high measurement sensitivity, it is possible to detect minute defects existing near the surface. Scattered scattered light can be detected. That is, minute crystal defects can be detected.
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and that exhibits the same effects. Are included in the technical scope.
1…測定用ウェーハ、 2…ダミーウェーハ、 3…シリコーンオイル、 4…結晶欠陥。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Measuring wafer, 2 ... Dummy wafer, 3 ... Silicone oil, 4 ... Crystal defect.
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