表面晶体缺陷的测量方法及装置的制作方法

专利名称：表面晶体缺陷的测量方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种评价半导体基片晶体的装置，特别地涉及一种测量硅基片中诸如析出物，层错之类的晶体缺陷的存在密度和尺寸，以及距晶体表面的深度的测量方法和装置。
背景技术：
随着LSI(大规模集成电路)的集成度的提高，出现了因构成LSI的MOS(金属-氧化物半导体)晶体管的缺陷引起的成品率和可靠性降低的严重问题。MOS晶体管的缺陷，主要是由门氧化膜的绝缘破坏和接合处的泄漏电流过大引起的。后者尤其在DRAM(必须有记忆保持动作的动态随机存取存储器)中存在引起被称作刷新缺陷的信息丢失现象的问题。许多这样的MOS晶体管的缺陷，是直接地或间接地由硅基片中的晶体缺陷造成的。缺陷对器件的影响，因缺陷的存在密度和尺寸、以及距表面的深度而异，因此测量这些量的技术是十分重要的。
与上述缺陷测量技术相关的有如下的公知例。有把硅基片切开，沿其断面(与试样表面法线方向垂直)照射穿透硅晶体的红外线，用照相机摄下从硅晶体的微小缺陷来的散射光像的方法。该方法叫做红外线散射层析X线摄影法(tomography)，例如在“晶体生长杂志”第88卷(1988年)P332中有详细记载。在该方法中可以测得微小区域的缺陷分布，但必须把试样切开，是一种破坏性的测量方法，试样准备需要时间。在该技术中，光束在与检测方向垂直的方向照射扫描，由照射光束的直径确定深度的分辨率，且该分辨率受限制于照射光的波长(约1μm)。
在日本特开平5-264468号公报中记载的公知技术中，红外线斜射入试样，用红外线摄影机对从试样内部缺陷来的散射光像进行二维观察，将散射光像各部分深度与其视野中的位置对应起来测量各缺陷的深度。这时深度的分辨率取决于光学成像性能(焦深)，是波长和折射率的乘积，至多4μm。
下面结合图2说明日本特开平6-50902号公报中记载的现有的半导体基片表面晶体缺陷测量方法。用激光照射基片表面，旋转基片，用透镜把基片上发出的散射光聚焦到检测器进行检测。设置有将得到的检测信号分割成高频带、中频带和低频带的频带分割电路，将分割后的各缺陷检测信号分别数字化的多个A/D转换电路以及把数字化的各缺陷检测信号作为缺陷数据存储于各缺陷检测位置对应的地址的多个存储器。数据处理部分对各缺陷数据进行处理，按不同频带在图上示出，根据各图表示出的缺陷数据，区别评价缺陷的种类。上述方法是根据随时间以脉冲形式产生的散射光检测信号的频带区别缺陷的形状、尺寸等的方法。在这种以检查含表面异物为目的的测量中，一般根据某一波长的散射光强度评价表面异物的尺寸。如果把这一原理应用到评价内部缺陷，由于散射光的强度即使对同一尺寸的缺陷也随缺陷的深度而衰减，就存在不能够进行缺陷尺寸评价的问题。
日本特开平2-61540号公报记载的发明涉及一种缺陷检测装置，该装置除了用来检测透光的平面被检测物(薄膜或较薄的透明板等)上附着的异物位置和大小，还用来判定该异物是附着在被检测物的上面还是下面。照射具有不同透射率的第1光束和第2光束，根据各自的散射光信号强度的大小关系就可判定异物是附着在入射面还是其反面。用该检测方法可判定异物的附着面，但不能确定内部缺陷的深度位置。
还有，在日本特开平7-294422号公中记载的发明涉及一种检测方法，该方法利用射向硅的入射光波长不同则进入内部的长度会变化这一点，采用波长不同的几种光源或波长连续变化的光源斜向入射，求出用入射光侵入长度长时和短时的结晶缺陷的差，就可检测出只在该侵入长度之差之间存在的结晶缺陷。这种情况下要测的晶体缺陷是在晶体表面～10μm左右深度内的结晶缺陷。
然而，在LSI的器件中，多数都是在距硅晶体表面0.5μm以下的区域形成的，在该区域产生的缺陷引起器件失效的几率高，而在更深的区域即使产生缺陷，多数情况下也与器件的失效无关了。因此，测量缺陷的分辨率必须在0.5μm以下。而且，缺陷尺寸不同对器件的影响也不同，因此还应当能够评价缺陷的尺寸。而且，检查硅基片质量所必需的缺陷检测灵敏度，至少是能够检出硅拉制时所产生的缺陷。进一步地，基片面内的缺陷分布一般说来是不均匀的，必须对基片的整个表面进行测量。然而，进行这种整面测量所用的时间，至少应在一天工作时间这样的短时间内完成。而且，为了在检测基片面内缺陷分布的同时识别缺陷的种类，希望能对每一个缺陷的形态进行观察。
本发明的目的正是为了提供满足上述条件的晶体缺陷测量方法及其装置。
发明的公开下面描述本发明的实施方案。
(1)一种缺陷测量装置及利用该装置的缺陷测量方法，其中该装置包括多个光源，所述多个光源，所述多个光源发出侵入深度因试样吸收的波长的光不同的多种波长，或同时发出多种波长的光的光源；对试样照射各种波长的光的手段；对试样进行扫描照射光的手段或对照射光进行试样扫描的手段；监视扫描位置的手段；把试样表面或内部的缺陷产生的散射光根据不同照射波长分开，聚光并由光检测器分别检测并转换成电信号的检测系统；设置多种波长中某一特定波长的散乱光强度信号(触发信号)的阈值，并在检测到比该散射光强度信号大的信号时，将其它波长的散射光强度和缺陷检测位置数字化存储在存储器中的手段；利用比上述触发信号波长侵入深度大很多的波长的光散射强度和光散射理论(把缺陷尺寸和散射光强度结合起来的理论。例如，1975年东海大学出版、M.Bore和E.Walf著《光学原理3》p902～971以及Peter.Chylek,Journal of the Optical Society of America Vol67 P561～563中记载的理论)导出缺陷尺寸的数据处理系统以及表示上述测量结果的手段等。
(2)一种缺陷测量装置及利用该装置的缺陷测量方法，其中该装置包括多个光源，所述多个光源发出侵入深度因试样吸收的波长的光不同的多种波长，或同时发出多种波长的光的光源；对试样照射各种波长的光的手段；对试样进行照射光扫描的手段或对照射光进行试样扫描的手段；监视扫描位置的手段；把试样表面或内部的缺陷产生的散射光根据不同照射波长分开，聚光，并由光检测器检测并转换成电信号的检测系统；设置多种波长中的某一特定波长的散射光强度信号(触发信号)的阀值，并在检测到比该散射光信号大的信号时，将其它波长的散射光强度和缺陷检测位置数字化存储在存储器中的手段；利用侵入深度为上述触发信号波长侵入深度n倍的波长的光散乱强度和光散射理论导出缺陷尺寸的数据处理系统以及表示上述测量结果的手段。其中，为了使测量缺陷尺寸的精度至少在10％以下，根据图4所示的缺陷尺寸和散射光强度的关系图和图5所示的侵入深度比随散射光强度信号的深度的衰减率图，侵入深度比至少要在3倍以上。由此，n值是根据缺陷尺寸的测量精度决定的。
(3)一种缺陷测量装置及利用该装置的缺陷测量方法，其中该装置包括多个光源，所述多个光源发出侵入深度因试样吸收的波长的光不同的多种波长，或同时发出多种波长的光的光源；对试样照射各种波长的光的手段；对试样进行照射光扫描或对照射光进行试样扫描的手段；检测扫描位置的手段；把试样表面或内部的缺陷产生的散射光根据不同照射波长分开，聚光并被光检测器检测并转换成电信号的检测系统；设置多种波长中的某一特定波长的散射光强度信号(触发信号)的阈值，并在检测到比该散射光信号大的信号时将其它波长的散射光强度和缺陷检测位置数字化存储在存储器中的手段；以及利用多种照射波长中的任意两个的散射光强度(S1、S2)，根据下述式5或9表示的关系式导出缺陷的深度位置Z的手段。
(4)如(2)或(3)中所述的装置或利用该装置的缺陷测量方法，其中，该装置进一步包括多个波长的照射光，即侵入深度至少为3倍以上的不同的两波长，为使侵入深度小的散射光强度信号比侵入深度大的散射光强度信号在时间上先检测而把照射光束互相错开，根据用作触发信号的侵入深度小的信号输入该两种波长的散射光信号的手段；用该两种波长的散射光强度的比导出缺陷深度的手段；以及用侵入深度大的散射光强度导出缺陷尺寸的手段。在这种方法中，侵入深度小的信号作为触发信号检测缺陷，在硅中侵入深度小的波长处于短波长一侧，在相同的照射能量密度下比较，短波长具有缺陷散射横截面面积大，检测灵敏度高的优点。
(5)如上述(4)所述的装置及利用该装置的缺陷测量方法，其中，该装置包括为使侵入深度大的散射光强度信号比侵入深度小的散射光强度信号在时间上先检测而把照射光束互相错开，并把侵入深度大的信号检测作为触发信号输入两种波长的散射光信号的手段；在之后的数据处理阶段仅对侵入深度小的信号强度大于等特定值的缺陷，利用两波长的散射光强度比导出缺陷的深度的手段；以及利用侵入深度大的散射光强度导出缺陷的尺寸的手段。在这种方法中，侵入深度大的信号作为触发信号检测缺陷，具有可同时检测深区域和浅区域缺陷的优点。
(6)一种缺陷测量装置及利用该装置的缺陷测量方法，其中该装置包括包含试样侵入深度至少相差n倍波长的多个波长的光照射手段；移动试样或照射光束使照射光照射在试样的任何部位的手段；使由缺陷产生的散射光成像而得到的缺陷图像按波长区别摄影的手段；用缺陷图像的散射光强度分布的的各波长中的峰值导出该缺陷深度位置的手段，对于用多个照射波长中的侵入深度至少相差n倍以上的两波长观察的缺陷，用侵入深度大的缺陷图像的散乱光强度分布峰值和上述光散射理论导出缺陷尺寸。这时，为了使缺陷尺寸的测量精度至少为10％以下，根据图4所示的缺陷尺寸和散射光强度的关系以及图5所示的侵入深度的比和随散射光强度的深度的衰减率的关系，侵入深度的比至少应在3倍以上。由此，n值是由缺陷尺寸的测量精度决定的。
(7)上述(1)和(3)组合得到的缺陷测量方法和缺陷测量装置。
(8)采用上述(1)和(5)的方法进行缺陷测量后，基于检测出的各缺陷的位置数据，选定特定的观察缺陷，在其位置照射照射光，用上述(6)的方法进行测量的缺陷测量方法及缺陷测量装置。
下面，说明得到深度分辨率的原理和求得缺陷尺寸的原理。如果试样材料对波长λ的折射率为n，消光率为k，入射光振幅的表面值为1/e(e是自然对数的底；e≈2.718)，则侵入深度Г如下式所示(式1)Г=λ/2πk。
因此，以从空气进入材料的入射角θ入射的照射光强度在距表面深度为Z的区域，硅中的折射角为avcsin(sinθ/n)，由此，入射光的强度比表面衰减了exp[(-2ZГ)cos(arcsin(sinθ/n))]。下面，结合图3考虑从空气中向试样表面以入射角θ入射，用立体角检测由于试样内部缺陷照射光向试样表面方向散射的光的情形。如果定义该检测立体角的缺陷的积分散射横截面积为σ，照射光强度为I，入射光对基片表面的入射角的透射率为Ti，从缺陷发出的散射光从基片内部进入大气的透射率为Ts，考虑照射光的衰减和散射光的衰减两方面，距试样表面深度为Z处的来自缺陷的散射光强度S用下式表示(式2)S=Ti Ts IσexP[-(2Z/Г)(1+1/{cos[arcsin(sinθ/n)]})]如果波长λ1和λ2对试样材料的折射率分别为n1、n2，侵入深度分别为T1、T2，照射光强度分别为S1、S2，积分散射横截面面积分别为σ1、σ2，照射光透射率分别为Ti1、Ti2，散射光透射率分别为Ts1、Ts2，则有下式成立(式3)S1=Ti1 Ts1 I1 σ1 exp[-(2Z/Г1)(1+1/{cos(arcsin(sinθ/n1))})](式4)S2=Ti2 Ts2 I2 σ2 exp[-(2Z/Г2)(1+1/{cos(arcsin(sinθ/n2))})]然而，必须满足Г1＜Г2。根据式(3)和式(4)，(式5)Z=C1 1n[C2(S1/S2)(σ2/σ1)]其中，C1和C2是由设备常数和试样的光学常数确定的，由下式定义(式6)C1=1/[(2/Г2)(1+1/{cos(arcsin(sinθ/n2))})-(2/Г1)(1+1/{cos(arcsin(sinθ/n1))})](式7)C2=(I2/I1)·(Ti2 Ts2/Ti1 Ts1)由于C1和C2是设备常数，如已知(S1/S2)(θ2/θ1)可求出Z。
其中S1/S2是信号强度比，由测定量求得。下面说明求θ2/θ1的方法。
θ1和θ2由利用Mie散射理论(例如，M.Bore和E.Walf著，《光学原理3》，P907-971，东海大学出版，1993)和吸收介质中的散射理论(Peter Chylek著，Journal of the Optical Society of America,Vol 67,p561～563)求得的缺陷尺寸算出，因此首先要说明尺寸的测量原理。考虑在信号强度S2检测的侵入深度Г2以内存在的缺陷的信号强度S1。在T1＞＞T2时，该S1随深度的衰减因子为1，可以忽略。这是由于波长λ2的散射光可以被检测的缺陷深度满足条件Z＜T2之故。下面定量地描述一条件。
为了以例如小于10％的精度测量缺陷的尺寸，必须考虑信号强度S1随深度被衰减的程度。由于在实际的测量缺陷的尺寸多数在0.1μm以下，缺陷引起的散射现象可被作为瑞利(Rayleigh)散射现象处理，即散射光强度与尺寸的6次方成正比，与波长的4次方成反比。图4表示了尺寸远小于波长时在瑞利散射区域相对尺寸和相对散射光强度的关系。为了使尺寸测量精度在10％以内，必须使散射光强度测量精度在50％以内(在图中这种关系用箭头表示)。图5表示了在Г2以内检测的缺陷的信号S1随深度的衰减率在50％以下(即衰减因子为0.5以上)的条件。该图是把式3的Z=Г2代入得到的关系的图示。如图中的箭头所示，为了使衰减因子在0.5以上，最好是Г1/Г2＞3。图6是根据EdwardD.Patick编著的《固体光学常数手册》(Handbook of Optical Constantsof Soids,P547～569，学术出版社，1985)中的数据用图表示的侵入硅的深度和波长的关系。由该图可看出，在波长532nm和波长810nm相组合的情况下，侵入深度的比约为10，满足上述条件。而且在Rayleigh散射的情况下，σ2/σ1是不依赖于尺寸的量，而如下式所示依赖于照射波长的量。
(式8)σ2/σ1=(λ1/λ2)4把上式代入式5，则式5变为(式9)Z=C1ln(S1/S2)+C0但是，如下式所示，C0成为设备常数(式10)C0=C1ln[C2θ(λ1/λ2)4]由于S1与d的6次方成正比的关系，尺寸d也可用下式表示(式1)ln(d)=(1/6)ln(S1)+C3其中，C3是λ1、检测角度和照射强度的函数，是设备常数。
因此，根据式9进行深度测量、根据式11进行尺寸测量。测量未处理的CZ(Czochralski直拉法)得到的硅基片中的氧析出物，即原生(grown-in)缺陷，用透射电子显微镜确定其中的特定缺陷的尺寸，确定该缺陷信号强度和缺陷尺寸对应的设备常数。一旦这种对应被确定，以后只需定期地根据表面上的聚苯乙烯标准粒子的信号强度调整相对灵敏度就可以了。
附图的简要说明

图1是本发明第1实施例的示意构成图。
图2是现有技术的横截面示意图。
图3是说明根据光散射检测缺陷的原理图。
图4是相对尺寸和相对散射光强度的关系图。
图5是信号强度S1随深度的衰减率和Г1/Г2的关系图。
图6是侵入硅的深度和波长的关系图。
图7是距CZ型硅基片表面0.5μm以内的晶体缺陷的面内分布的实测例。
图8是CZ型硅基片中检测到的晶体缺陷的尺寸分布图。
图9是外延膜厚为0.1μm和0.3μm的基片内的晶体缺陷的深度位置分布图。
图10是在和试样表面基本垂直入射时照射和检测光学系统的一例。
图11是在和试样表面基本垂直入射时照射和检测光学系统的另一例。
发明的最佳实施形态为了详细描述本发明，结合实施形态的构成图即图1进行说明。试样是硅基片，波长为810nm的半导体激光和波长为532nm的YAG激光的二次谐波振荡(SHG)被半波片26、27调整为偏光方向与半导体基片表面相对的P偏光。然后分别用透镜2、3使光束平行，通过镜面17、17’被透镜4、4’聚光，照射在硅基片上。这时，为了在扫描试样时，波长为532nm的光束在时间上比810nm的光束先照射到缺陷上，光束位置移动了数倍于所加光束尺寸(约5μm)的距离。检测缺陷时，只有在波长为532nm的散射光强度信号(S2)大于预先设定的阈值(S2Th)时，才取入波长为532nm和810μm的两种信号。但是，阈值(S2Th)的设定，是为了使基片表面产生的散射光强度波动不作为信号检测。
照射光束对晶体的扫描，有两种模式基片范围的宽区域扫描和几百μm的微区域扫描。首先进行宽区域模式的扫描。
当伴随着宽区域扫描进行散射光检测时，试样基片中包含的氧析出物(SiO2粒子)和位错等晶体缺陷作为散射体被检测出来。来自缺陷的散射光5用物镜15聚光，用波长分离用的滤光片6、6’和滤光片7、8把波长为810nm和432nm的光分开，通过透镜18、19分别聚光，然后由光检测器9、10按波长分别检出，各检测信号分别被放大器13、14放大，被A10转换器数字化，送入微机16。另一方面，微机16用驱动器22在旋转方向(θ方向)和半径方向(R方向)上扫描旋转台23，监测与基片固定卡盘51相连的旋转编码器和平移编码器的坐标(R、θ)和散射光强度信号一同输入微机16。
测定未处理的CZ硅基片中的氧析出物即原生缺陷，用透射电子显微镜确定其中的特定缺陷的尺寸，以得到与缺陷信号强度和缺陷尺寸相对应的设备常数。一旦这种对应得到确定，以后只要定期地用表面上的聚苯乙烯标准粒子的信号强度作相对灵敏度调整就可以了。图7是未处理的CZ硅基片缺陷测量结果，示出深度在0.5μm以内的缺陷的面内分布。这种缺陷被称作原生缺陷，已知为氧析出物。图8是缺陷的尺寸分布，横轴是In(d)，强度分布峰值在60nm位置处，由此确定了式11右边的C3。其中CZ硅基片中所含的氧析出物原生缺陷的尺寸60nm是通过透射电镜得知的(宝来等，半导体硅杂志，1994,P159)。另外，在确定深度时式9中的设备常数C1和C0由如下所述决定，即对在其上外延生长0.3μm厚硅的硅基片进行缺陷测量，CZ硅基片中原生缺陷深度分布增大的位置为0.3μm，最浅的缺陷检测位置是表面，就可以确定C0和C1。图9是基片外延生长厚度为0.3μm和0.1μm的测量例。从该图看，可以进行深度测量的范围只能在0.5μm以内。由上述方法导出各缺陷的大小和深度位置，其结果输出到显示器20和打印机21。在宽区域扫描测量中，基片表面的高度通过在物镜15近傍设置的间隙传感器(图中未示出)、借助利用压电元件25的伺服机构在物镜15的焦点深度以内进行控制。
然后，用宽区域扫描模式测量得到的缺陷分布，移动照射光束或试样使照射光束照射在所期望的选定缺陷的位置上。来自缺陷的散射图像用摄影机50以两种波长分别观察，将图像数据输入微机16。这种情况下，照射光束的直径约为10μm，以每次约10μm的宽度进行扫描，各波长的图像数据被分别输入。根据每一波长的散射光强度的得到深度和散射光图像缺陷的形状。
上述照射形态中，为了在扫描试样时使波长810nm比波长532nm在时间上先照射试样，照射位置的移动为光束直径的几倍大也是可以的。这种情况下，波长810nm的散射光强度信号(S1)大于阈值(S1Th)时，波长532nm和波长810nm的两种信号都被输入。在这种情况下，可能确定深度位置的缺陷，在波长532nm的侵入深度以内，所以，波长532nm的散射光强度信号S2的值大于阈值(S2Th2)时数据才能导出深度位置。
在上述照射形态中，为了缩小入射光，透镜4采用柱面透镜以扁平横截面的光束进行照射，检测来自该扁平照射区域的散射光的光检测器采用阵列检测器，来自扁平照射区域的散射光用各阵列元件并行检测缺陷。这种情况下，可以缩短测量时间。
硅基片测量用的侵入深度比大于3倍的不同照射波长的组合，参见图6，(λ1=352nm和λ2＞380nm),(λ1=442nm和λ2＞500nm),(λ1=488nm和λ2＞580nm),(λ1=515和λ2＞620nm),(λ1=532nm和λ2＞650nm)等。波长的种类必须根据测量深度和被测量晶体的种类变化。本专利的内容并不限于硅，其它材料(GaAs等化合物半导体、金属、有机物等)也是适用的。例如在GaAs晶体的情况下，可根据各波长在GaAs晶体中的侵入深度确定波长。在这种情况下也希望选择波长时λ1和λ2的侵入深度比在3以上。在其它材料中也以同样的方法确定波长。
在上述光学系统中描述的是照射光以75°角倾斜入射的情形，也可以象图10中的使散射光聚光的光学系统那样采用基本垂直的入射。这种情况下从照射光的试样表面返回的反射光基本上也是垂直的。这种反射光成为测量微弱的散射光的障碍，为此，在散射光聚光用透镜上设置一小孔，散射光通过该小孔照射，反射光通过该小孔聚光。聚光后，通过散射光在中心有一小孔的镜面上反射而改变光路，根据波长分别检测散射光。另外，图11所示的散射光聚光透镜也可以防止反射光。工业上的可利用性如上所述，在根据本发明的硅基片晶体缺陷测量中，可以就缺陷尺寸和深度位置对基片的整个表面进行测量，也可以通过观察单个缺陷的图象测量缺陷的尺寸和深度。
权利要求
1．一种缺陷测量方法，该方法用光照射试样，通过测量来自晶体缺陷的散射光进行该晶体缺陷的检测，其特征在于下列步骤照射具有对该试样侵入深度不同的多种波长的光，使该试样或照射光做相对的扫描；按波长分别检测从缺陷产生的多种波长的散射光强度，以及在检测到多种波长中的某特定波长的散射光强度信号(触发信号)大于预定值的信号时，利用比上述触发信号的侵入深度大的波长的散射光强度求出缺陷的尺寸。
2．如权利要求1所述的缺陷测量方法，其特征在于确定所述多种波长的光使得各波长的侵入深度之比满足根据必要的缺陷尺寸测量精度求出的比率。
3．如权利要求1所述的缺陷测量方法，其特征在于利用所述多种波长中的任意两种波长的散射光强度导出所述缺陷的深度位置。
4．如权利要求2所述的缺陷测量方法，其特征在于所述多种波长的光是各照射光的侵入深度至少相差3倍以上的两种波长的光。
5．如权利要求3所述的缺陷测量方法，其特征在于用所述两种波长的光照射所述试样，错开照射光束位置使侵入深度小的波长的散射光强度信号比侵入深度大的波长的散射光强度信号在时间上先被检测，把侵入深度小的波长的散射光强度信号作为触发信号输入两种波长的散射光信号，用侵入深度大的散射光强度导出缺陷尺寸，用两种波长的散射光强度导出缺陷的深度位置。
6．如权利要求3所述的缺陷测量方法，其特征在于用所述两种波长的光照射所述试样，错开照射光束位置使侵入深度小的波长的散射光强度信号比侵入深度大的波长的散射光强度信号在时间上先被检测，把侵入深度大的波长的散射光强度信号作为触发信号输入两种波长的散射光信号，对于侵入深度小的信号强度为一特定值以上的缺陷，用侵入深度大的散射光强度导出缺陷尺寸，用两种波长的散射光强度导出缺陷的深度位置。
7．一种缺陷测量方法，该方法用光照射该试样，通过测量来自晶体缺陷的散射光进行该晶体缺陷的检测，其特征在于照射具有对该试样侵入深度不同的多种波长的光，以图像数据的形式输入各波长的晶体缺陷的散射光图像，利用该各波长的缺陷图像的散射光强度分布峰值，导出利用至少两个波长观察的缺陷深度位置，用侵入深度大的波长的缺陷画像的散射光强度分布峰值导出该缺陷的尺寸。
8．如权利要求7所述的缺陷测量方法，其特征在于确定所述多种波长的光使得各波长的侵入深度之比满足根据必要的缺陷尺寸测量精度求出的比率。
9．如权利要求8所述的缺陷测量方法，其特征在于所述多种波长的光，是各照射光的侵入深度至少相差3倍以上的两种波长的光。
10．一种缺陷测量方法，该方法用光照射试样，通过测量来自晶体缺陷的散射光，进行该晶体缺陷的检测，其特征在于采用权利要求1所述的和权利要求7所述的两种缺陷测量方法进行测量。
11．如权利要求10所述的缺陷测量方法，其特征在于采用权利要求1～6所述的缺陷测量方法对试样进行测量后，对该测量得到的特定缺陷用权利要求7所述的方法进行测量。
12．一种缺陷测量装置，包括多个光源，所述多个光源发出侵入深度因试样吸收的波长的光而不同的各种波长，或同时发出多种波长光的光源；对试样照射各种波长的光的手段；相对试样进行照射光扫描或者相对照射光进行试样扫描的手段；把来自试样表面或内部的缺陷产生的散射光根据不同照射波长分开、聚光，被光检测器分别检测并转换成电信号的检测系统；当检测到多种波长中的某一特定波长的散射光强度信号(触发信号)大于预定值的信号时，把比上述触发信号波长的侵入深度大的波长的散射光强度和缺陷检测位置进行存储的手段；用所述被存储的数据导出缺陷尺寸的手段；以及显示所述结果的手段。
13．如权利要求12所述的缺陷测量装置，其特征在于确定所述多种波长的光使得各波长的侵入深度之比满足根据必要的缺陷尺寸测量精度求出的比率。
14．如权利要求12所述的缺陷测量装置，其特征在于利用所述多种波长中的任意两种波长的散射光强度导出所述缺陷的深度位置。
15．如权利要求13所述的缺陷测量装置，其特征在于所述多种波长的光，是各照射光的侵入深度至少相差3倍以上的两种波长的光。
16．如权利要求12所述的缺陷测装置，其特征在于权利要求12中所述的对试样照射各种波长的光的手段，是对试样照射两种波长的光，通过错开照射光束位置使侵入深度小的波长的散射光强度信号比侵入波长深度大的散射光强度在信号在时间上先检测的手段；当检测到多种波长中的某一特定波长的散射光强度信号(触发信号)大于预定值的信号时，把比上述触发信号波长的侵入深度大的波长的散射光强度和缺陷检测位置进行存储的手段，把侵入深度小的波长的散射光强度信号作为触发信号输入两种波长的散射光信号并存储；具有利用上述两种波长的散射光强度导出所述缺陷的深度位置的手段。
17．如权利要求12所述的缺陷测量装置，其特征在于权利要求12中所述的对试样照射各种波长的光的手段，是对试样照射两种波长的光，通过错开照射光束位置使侵入深度小的波长的散射光强度信号比侵入波长深度大的散射光强度信号在时间上先检测的手段；当检测到多种波长中的某一特定波长的散射光强度信号(触发信号)大于预定值的信号时，把比上述触发信号波长的侵入深度大的波长的散射光强度和缺陷检测位置进行存储的手段，把侵入深度大的波长的散射光强度信号作为触发信号输入两种波长的散射光信号并存储；具有利用上述两种波长的散射光强度导出所述缺陷的深度位置的手段。
18．一种缺陷测量装置，包括多个光源，所述多个光源发出侵入深度因试样吸收的波长的光而不同的多种波长，或同时发出多种波长光的光源；对试样照射各种波长的光的手段；移动试样或照射光束使照射光可照射到试样的任意部分的手段；把来自从试样表面或内部缺陷产生的散射光成像得到的缺陷图像根据不同照射波长摄影，输入图像数据的手段；用各波长中缺陷图像的散射光强度分布峰值，导出用至少两种波长观察的缺陷深度位置的手段；用侵入深度大的波长的缺陷图像散射光强度分布峰值导出该缺陷尺寸的手段；以及显示所述结果的手段。
19．如权利要求18所述的缺陷测量装置，其特征在于确定所述多种波长的光使得各波长的侵入深度之比满足根据必要的缺陷尺寸测量精度求出的比率。
20．如权利要求19所述的缺陷测量装置，其特征在于所述多种波长的光，是各照射光的侵入深度至少相差3倍以上的两种波长的光。
全文摘要
一种通过检测晶体内缺陷的散射光进行测量的方法,可以测量试样整个表面上的缺陷尺寸和以小于波长的分辨率测量缺陷的深度。用对试样的侵入深度相差3倍以上的两种波长对试样进行扫描和照射,根据不同波长分别测量来自内部缺陷的散射光,根据长波长的散射光强度导出缺陷尺寸,根据其散射光强度之比导出缺陷深度,并在基片面内分布上显示深度和尺寸。而且,对于根据上述宽区域测量检测的特定缺陷位置,移动摄影机位置进行扫描,用两种波长观察缺陷的形态,从该缺陷的两波长散射光图像数据可同样地导出缺陷的深度和尺寸。根据本发明,可以进行试样整个表面的缺陷尺寸和深度检测,也可以一个缺陷为单位进行尺寸和深度检测。
文档编号G01B11/30GK1214116SQ96180218
公开日1999年4月14日 申请日期1996年3月15日 优先权日1996年3月15日
发明者武田一男, 石田英嗣, 平岩笃, 但马武, 渡濑进一郎 申请人:株式会社日立制作所, 日立东京电子株式会社