Способ получения изображения дефектов полупроводниковых пластин большой площади и устройство для его осуществления

Способ получения изображения дефектов полупроводниковых пластин большой площади и устройство для его осуществления

Реферат

 

Использование: изобретение относится к технологии полупроводниковых приборов и микросхем, а именно к контролю поверхностных рекомбинационных дефектов окисленных полупроводниковых пластин больших площадей. Сущность изобретения: для повышения разрешающей способности и чувствительности измерений осуществляют поточечное дискретное сканирование пластины лазерным зондом диаметром 15 мм макроучастков пластины, измеряют фотоэлектрические сигналы, соответствующие наиболее интенсивным электрически активным дефектам и имеющим наименьшее значение, а на экране дисплея формируют изображение этих дефектов. Чисто точек в строке и число строк в каждом микроучастке выбирают в соответствении с шагом сканирования и разрешающей способности дисплея. Устройство для осуществления способа дополнительно содержит камеру осаждения ионов, электрод съема фотоэлектрического сигнала и усилитель этих сигналов, а также блок управления сканером и дисплей. 2 с. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к технологии полупроводниковых приборов, интегральных микросхем, БИС и СБИС, в частности к регистрации поверхностных рекомбинационных или электрически активных дефектов (в дальнейшем дефектов) при получении фотоответного изображения полупроводниковой пластины в устройствах со сканирующим лазерным зондом.

Известен способ контроля дефектов полупроводниковой пластины по регистрации переменной поверхностной фотоЭДС в устройстве со сканирующим фотонным зондом. Способ заключается в поточечном сканировании кремниевой пластины модулированным фотонным зондом путем проецирования перемещающейся с использованием микроЭВМ светящейся точки по строке и кадру на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) на кремниевую пластину, регистрации переменной поверхностной фотоЭДС и отображении этого электрического сигнала на черно-белом экране дисплея микроЭВМ. В устройстве, реализующем этот способ, диаметр экрана ЭЛТ составляет 152 мм, размер сканируемого кадра на экране ЭЛТ 100 х 100 мм, диаметр светящегося пятна на экране ЭЛТ равен 0,27 мм, диаметр проецируемого посредством объектива с увеличением 1,5 фотонного пучка на кремниевую пластину составляет 0,4 мм, шаги дискретного сканирования фотонным зондом по строке и по кадру составляют 0,4 мм, размеры контролируемых объектов составляют от 50 до 150 мм. Экран дисплея микроЭВМ, на котором отображается полученная информация, содержит 512 х 480 точек или элементов изображения. В способе используются фотонные зонды на двух длинных волнах ближний ИК-(896-1076) нм для регистрации объемных рекомбинационных дефектов и голубой (448 нм) для регистрации поверхностных рекомбинационных дефектов или электрически активных дефектов (в дальнейшем дефектов).

В данном способе контроля переменной поверхностной фотоЭДС регистрируемый электрический сигнал от возбуждения фотонным зондом каждой точки на поверхности кремниевой пластины отображается в соответствующей точке (элементе изображения) на экране дисплея, т. е. пластина диаметром 100 мм отображается в плоскости экрана кругом, диаметр которого состоит из 100 мм: 0,4 мм = 250 точек (элементов изображения), а пластина диаметром 150 мм отображается кругом, диаметр которого состоит из 150 : 4 мм = 375 точек (элементов изображения). Анализ показывает, что в данном способе авторы использовали такой большой диаметр фотонного зонда на кремниевой пластине, чтобы обеспечить возможность отображения на дисплее пластины большого диаметра (до 150 мм ), и именно каждая точка считывания фотонным зондом на кремниевой пластине соответствует каждой точке (элементу изображения) на экране дисплея.

Недостатки способа по аналогу состоят в следующем.

Способ характеризуется низкой разрешающей способностью и низкой информативностью выявления дефектов, поскольку по кремниевой пластине производится сканирование фотонным зондом диаметром 0,4 мм. При этом могут не регистрироваться интенсивные дефекты с малыми размерами из-за слабого их влияния на общее изменение величины электрического сигнала в возбужденной точке большого диаметра, намного превышающего размер дефекта.

Разрешение изображения ограничивается размером фотонного зонда 0,4 мм для обоих оптических зондов-голубого и инфракрасного.

В способе отсутствует возможность выбора и изменения длины сканирования на строке оптическим зондом, шагов дискретного сканирования по строке и по кадру, что позволяет при значительном уменьшении диаметра оптического зонда до размера 25 мкм и шагов сканирования во много раз повысить разрешающую способность метода.

В способе не предлагается производить выбор скорости или частоты сканирования фотонным зондом, что необходимо для обеспечения высокой разрешающей способности выявления дефектов в полупроводниковых пластинах различного диаметра при достижении максимального быстродействия контроля.

В способе обеспечивается возможность контроля пластин диаметрами от 50 до 150 мм, однако при этом фотоответное изображение на экране дисплея при уменьшении диаметра пластины пропорционально уменьшается, т. е. отсутствуют технические решения для отображения 50 мм или 100 мм пластин на экране дисплея кругом с диаметром из 375 точек. При этом ограничиваются диагностические возможности способа.

В способе уменьшение размера сканируемого кадра (имеется 5 кадров со сторонами от 150 до 7,5 мм не приводят к повышению разрешения, а только к уменьшению отображаемого кадра на дисплее. Так 7,5 мм отображается лишь в квадрате стороной, равной 7,5-0,4 = 19 точкам (элементов изображения) т. е. в этом режиме только выделяется определенный участок на дисплее при повторном сканировании выбранного участка на пластине.

В способе отсутствуют технические решения для получения возможности отображения информации на экране дисплея при сканировании фотонным зондом, например, в четыре раза меньше, т. е. 0,1 мм. При этом для отображения пластины диаметром 150 мм потребовался бы дисплей с 150 : 0,1 мм = 1500 точками по горизонтали. Такие дисплеи в мире отсутствуют.

Способ не позволяет автоматически регистрировать наиболее интенсивные эффекты, а позволяет регистрировать как бы все дефекты в пределах своей чувствительности. При этом, когда на экране регистрируется большая плотность дефектов, затрудняется выделение из них наиболее интенсивных. Это особенно затрудняет контроль и снижает производительность при использовании способа в условиях серийного производства БИС для массового контроля.

Известен способ получения фотоответного изображения большой площади полупроводников.

Процесс выполнения взаимосвязанных действий для реализации способа по прототипу рассмотрим на примере диагностики кремниевой пластины р-типа. В камере коронного разряда на кремниевую пластину с окислом на двух или только на рабочей стороне вследствие ионизации газа осаждаются заряженные ионы. При этом осаждение положительно заряженных ионов на окислах на рабочей поверхности пластины должно обеспечить слабое обеднение основными носителями заряда (дырками) приповерхностной области полупроводника или изгиб зон на поверхности полупроводника. Процессы подготовки пластины-окисления и осаждения положительно заряженных ионов, создающие обеднение приповерхностной области полупроводника, предназначены для создания изгиба зон на поверхности полупроводниковой пластины. Далее кремниевая пластина перемещается с равномерной скоростью в зону контроля, где по ней производится сканирование лазерным зондом через узкую щель в электроде съема фотоответного сигнала, изготовленного в виде n-образного электрода, расположенного на малом расстоянии от поверхности пластины. Сканирование лазерным лучом осуществляется отражателем, вращающимся вокруг оси. При перемещении лазерным зондом ( = 632,8 мм) по пластине, проникающим в кремний на глубину 1,9 мкм, в области возбуждения генерируются пары электрон-дырка, причем неосновные носители (электроны) под действием положительного заряда (положительно заряженных ионов - на поверхности окисла и положительного заряда в окисле) движутся к границе раздела окисел-полупроводник, а основные носители (дырки) выталкиваются в объем полупроводника.

Количество электронов, достигающих границы раздела, определяется временем жизни неосновных носителей или скоростью их рекомбинации. Поэтому, если в кремний в области возбуждения имеется дефект, вызывающий понижение времени жизни или возрастание рекомбинации неосновных носителей, то количество электронов, достигающих границы раздела, и величина заряда этих электронов будут снижаться. При этом также будет снижаться отрицательный заряд-фотовольтаический или фотответный сигнал, изведенный на электроде съема фотответного сигнала, что регистрируется усилителем и отобразится на экране ЭЛТ локальным снижением яркости, указывая на место дефекта. Причиной поверхностных рекомбинационных дефектов являются образуемые в приповерхностной области кремния структурно-примесные неоднородности.

Устройство для реализации способа состоит из лазера, сканера, фокусирующего объектива, подвижного держателя пластины, камеры осаждения ионов с электродами, вилкообразного электрода, расположенного над кремниевой пластиной, усилителя, вход которого соединен с вилкообразным электродом, и электронно-лучевой трубки, соединенной с усилителем, фотответное изображение пластины формируется на экране электронно-лучевой трубки.

Технические параметры устройства по прототипу следующие: скорость перемещения пластины 1 Ом/с; мощность лазерного излучения (1-10) мВт; диаметр сфокусированного луча на пластине 25 мкм; шаг перемещения кремниевой пластины (шаг между строками) 50 мкм; длина волны лазерного зонда 0,632 мкм; расстояние между электродом съема фотоответного сигнала (п-образного типа) и пластиной 100-500 мкм; полоса пропускания детекторной системы 1 кГц-19 мГц; частота сканирования лучом 200 Гц; размер визуализируемых дефектов 50-250 мкм; возможно перерывание лазерным лучом с частотой 10-50 мГц.

Известный способ имеет следующие недостатки.

Способ характеризуется недостаточной разрешающей способностью, так как выявляются рекомбинационные дефекты от 50 до 250 мкм несмотря на то, что диаметр сканирующего лазерного зонда составляет 25 мкм.

В данном случае предельная разрешающая способность способа -50 мкм ограничена расстоянием между строками, который составляет 50 мкм. Такой минимальный шаг выбран для того, чтобы отобразить получаемую информацию на ЭЛТ с высоким разрешением 2,0-2,5 тыс. строк, т. е. пластина диаметром 100 мм отображается в 100 мм; 0,5 мм = 2000 строкам, т. е. авторы получили наивысшее разрешение, обусловленное современными физическими ограничениями ЭЛТ.

Способ характеризуется небольшими функциональными возможностями, так как не позволяет выявлять, изучать локальный дефект в любой области пластины при повышенном увеличении из-за отсутствия возможности сокращения длины линии сканирования и отсутствия двухкоординатного стола в устройстве; не позволяет выбирать скорости сканирования луча для получения изображения дефектов с высоким разрешением на кремниевых пластинах различных типов и после различных обработок. Выбор оптимальной скорости сканирования определяется временем разделения электронно-дырочных пар, постоянной времени регистрирующей системы с учетом емкости ОПЗ и значением длины диффузии неосновных носителей параметров, которые изменяются в образцах.

В способе регистрация и отображение информации, а также управление режимами работы устройства выполняются без применения микроЭВМ.

Способ характеризуется низкой производительностью из-за невозможности получения достоверной информации о наличии дефектов при однократном сканировании по объекту (пластине), так как ЭЛТ с высокой длительностью посвечения имеют низкое разрешение, а в ЭЛТ с высоким разрешением из-за малой длительности после свечения исчезает получаемое изображение в начале кадра.

Поэтому необходимо выполнять многократное сканирование по пластине, что также невыполнимо в устройстве из-за отсутствия двухкоординатного подвижного стола. Все это происходит из-за отсутствия возможности отображения информации на дисплее.

Кроме того, при повышении разрешающей способности устройства при использовании лазерного зонда 15 мкм и шага 15 мкм потребовалось бы для отображения всей пластины производить многократное раздельное сканирование отдельных областей пластины.

Способ не позволяет регистрировать наиболее интенсивные рекомбинационные дефекты, а позволяет регистрировать как бы все дефекты в пределах своей чувствительности. При этом, когда на экране регистрируется большая плотность дефектов, затрудняется выделение из них наиболее интенсивных. Это особенно затрудняет контроль и снижает производительность при использовании способа в условиях производства для массового контроля.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство для контроля печатных плат.

Устройство работает на основе поточечного сканирования печатной платы по строке и кадру и автоматического получения от контролируемой печатной платы обобщенной характеристики (в отраженном свете), упакованной в итоге в одну строку, и автоматического сравнения ее с такой же обобщенной характеристикой эталона. Устройство для контроля проводящего рисунка печатных плат состоит из блока считывания информации, включающего осветитель, сканер, фокусирующих объектив, подвижный стол для перемещения платы, узел синхронизации, угловой интерферометр, формирователь синхроимпульсов, микроЭВМ, преобразователя светового потока, соединенного с фотоэлектронным умножителем и аналогово-цифровым преобразователем, блока управления, устройства блока преобразования координат, первого блока памяти, блока анализа связности элементов печатного монтажа и второго блока памяти. При контроле печатная плата помещается на подвижный стол блока считывания информации, по печатной плате осуществляется растровое лазерное сканирование и считывание информации, блок преобразования координат, синхронизируемый сигналами узла синхронизации, формирует координаты элементов изображения по каждой строке растра и записывает их в первый блок памяти, откуда сформированная информация переписывается во второй блок памяти. Блок анализа связности попарно обрабатывает координаты элементов изображения текущей и предшествующей строк растра и формирует во втором блоке памяти массив, описывающий структуры связей проводящего рисунка печатной платы. После окончания считывания и анализа связей всей печатной платы блок анализа связности выставляет в микроЭВМ запрос на обслуживание. МикроЭВМ считывает из второго блока памяти массив связности контролируемой платы и сравнивает его с эталонным описанием и формирует протокол контроля.

Недостатками устройства по аналогу являются следующие. Устройство не позволяет без изменения положения фотодатчиков изменять величину длины сканирования и частоту синхроимпульсов, так как величина длины строки определяется расстоянием между фотодатчиками.

В устройстве обеспечивается нелинейная скорость перемещения лазерного зонда по строке (по синусоидальному закону), которая определяется конструктивными характеристиками сканера и углового интерферометра, что усложняет оптическую схему устройства и затрудняет обработку информации.

В устройстве частота тактовых импульсов постоянная и определяется конструктивными параметрами углового интерферометра.

В устройстве отсутствуют схемотехнические решения для изменения частоты качания сканера, т. е. изменения частоты сканирования строки, так как в нем используется резонансный сканер, т. е. резонансное электромеханическое устройство, работающее только на резонансной частоте, резонансный сканер не может управляться микроЭВМ, поэтому и не имеет связи с микроЭВМ.

Устройство дает возможность получать только обобщенную (интегральную) характеристику объекта в отраженном свете, упакованную в итоге в одной строке, что не позволяет определить координаты и геометрические характеристики дефекта и не позволяет отображать изображение всего объекта; не позволяет регистрировать рекомбинационные дефекты в полупроводниковых пластинах и наиболее интенсивные из них.

Цель изобретения состоит в повышении разрешающей способности и чувствительности способа регистрации дефектов.

Цель достигается тем, что в способе регистрации дефектов при получении фотоответного изображения полупроводниковой пластины, заключающемся в подготовке полупроводниковой пластины к созданию изгиба зон на ее поверхности, сканировании по строке поверхности пластины сфокусированным оптическим зондом при перемещении пластины, регистрации фотоответных сигналов и отображении фотоответного изображения пластины с выявленными в ней дефектами, согласно изобретению дополнительно задают частоту сканирования оптическим зондом в зависимости от его диаметра, параметров контролируемой полупроводниковой пластины и регистрирующего тракта, количества точек в строке и количества строк на макроучастках пластины для считывания оптическим зондом, производят последовательно поточечное дискретное сканирование оптическим зондом макроучастков полупроводниковой пластины с шагом ее перемещения менее 50 мкм, регистрируют фотоответные сигналы в пределах каждого макроучастка, одновременно выбирая из них фотоответные сигналы наименьшей величины, и отображают их в соответствующих точках экрана дисплея микроЭВМ.

Цель достигается также тем, что в устройстве регистрации дефектов в полупроводниковой пластине, содержащем источник оптического излучения, сканер, оптическую фокусирующую систему, двухкоординатный подвижный стол перемещения пластины с шаговыми двигателями, микроЭВМ, блок управления устройства, соединенный с первым входом блока памяти и с входом блока управления шаговыми двигателями, которые соединены с двунаправленной шиной устройства, подключенной через блок сопряжения к двунаправленной шине микроЭВМ, блок преобразования координат, выход которого соединен с вторым входом блока памяти, дополнительно содержится камера осаждения ионов с электродами, электрод съема фотоответного сигнала, усилитель фотоответного сигнала, вход которого соединен с электродом съема фотоответного сигнала, блок управления сканером, в котором первый вход соединен с двунаправленной шиной устройства, второй вход - с блоком управления устройства, к первому выходу его подключен сканер, а к второму выходу - блок преобразования координат, и аналоговое запоминающее устройство, первый вход которого соединен с выходом усилителя тока, второй вход - с третьим выходом блока управления сканером, а выход - с аналого-цифровым преобразователем, который соединен с третьим входом блока памяти.

Именно заявленные в способе по сравнению со способом по прототипу дополнительное задание сканирования оптическим зондом в зависимости от его диаметра, параметров контролируемой полупроводниковой пластины и регистрирующего тракта, количества точек в строке и количества строк на макроучастках пластины для считывания оптическим зондом, выполнение последовательного поточечного дискретного сканирования оптическим зондом макроучастков полупроводниковой пластины с шагом ее перемещения менее 50 мкм, регистрация фотоответных сигналов в пределах каждого макроучастка при одновременном выборе из них фотоответных сигналов наименьшей величины и отображение их в соответствующих точках экрана дисплея микроЭВМ, а также дополнительные новые блоки для реализации заявленного способа в заявленном устройстве по сравнению с устройством по прототипу, наличие камеры осаждения ионов с электронами, электрода съема фотответного сигнала, усилителя фотоответного сигнала, вход которого соединен с электродом съема фотоответного сигнала, блока управления сканером и блока аналого-запоминающего устройства с их связями с остальными блоками обеспечивают достижение цели изобретения. Это позволяет сделать вывод, что заявляемые изобретения связаны между собой единым изобретательским замыслом.

Сравнение заявляемых технических решений с прототипом позволило установить соответствие их критерию "новизна". При изучении других известных технических решений в данной области техники, отличающие заявляемые изобретения от прототипа признаки не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".

В заявляемом устройстве наличие коллиматора отнесено в ограничительную часть как широко известный узел в системах фокусирования фотонных пучков. Коллиматор служит для предварительного расширения луча перед попаданием на фокусирующий объектив.

П р и м е р 1. Контроль производится в устройстве регистрации дефектов при получении фотоответного изображения полупроводниковой пластины с использованием микроЭВМ, в котором диаметр сфокусированного лазерного зонда составляет 10 мкм, длина волны лазерного зонда 632,8 мкм, число точек (элементов изобретения) экрана дисплея 380 х 200. После подготовки окисленной кремниевой пластины р-типа КДБ-10 диаметром 100 мм и создания на ее поверхности изгиба зон путем осаждения на нее ионов задаются следующие режимы контроля: длина сканируемой строки лазерным зондом по объекту (по координате Х) L_т = 100 мм; длина перемещения сроки для наблюдения объекта (по координате Y) L_стр = 100 мм.

Задаются: частота сканирования лазерного луча f = 200 мГц, перемещения лазерного зонда по строке t_т = 10 мкм; шаг перемещенияполупроводниковой пластины t_стр = 10 мкм; плотность сканируемых строк на пластине 10³шт/см; количество точек, считанных лазерным зондом в строке образца, которые отображаются в одной точке дисплея от n_т = = = 50; количество строк, считанных лазерным зондом с образца, которые отображаются в одной строке дисплея, n_стр = = = 50. При расчете n_т и n_стр используется m_т= m_стр= 200 - число точек (элементов изображения) по вертикальной линии дисплея для отображения фотоответного изображения кремниевой пластины на экране кругом диаметром из 200 точек.

Производят поточечное дискретное сканирование оптическим зондом по строке, регистрируют фотоответные сигналы при сканировании макроучастков и выбирают из них фотоответные сигналы наименьшей величины и отображают их в соответствующих точках экрана дисплея микроЭВМ, получая фотоответное изображение пластины с выявленными дефектами.

Изображение вводят в устройство кадровой памяти микроЭВМ.

При анализе фотоответного изображения по изменению градации цветности точек дисплея выявлены 7 развитых дефектов (N 1-7) на контролируемой пластине.

При этом каждая точка (элемент изображения) на экране дисплея отображает информацию о наличии наиболее интенсивных дефектов на квадратном участке пластины со стороной а = 500 мкм (а = 100 мм; 200 = 0,5 мм), который сканируется лазерным лучом с шагом 10 мкм. Время получения фотоответного изображения пластины составляет 50 с. Заданные градации цветности отвечают уровню или интенсивности фотоответного сигнала.

П р и м е р 2. Контроль производится как в примере 1 на той же кремниевой пластине в тех же режимах, только шаг перемещения полупроводниковой пластины t_стр = 50 мкм, плотность сканируемых строк на пластине 2 10²шт/см, количество строк, считанных лазерным зондом с образца, которые отображаются в одной строке дисплея n_стр = 10. При анализе фотоответного изображения выявлены 2 развитых дефекта (N3, N7) на контролируемой пластине.

С увеличением шага перемещения полупроводниковой пластины при контроле разрешающая способность метода снижается, что обусловлено отсутствием возможности регистрации дефектов, располагаемых между сканирующими строками оптическим зондом по пластине из-за слабого их влияния на понижение регистрируемого фотоответного сигнала. Поэтому среди выявленных дефектов N 1- N 7 - дефекты N 3, N 7 имеют наибольшие размеры.

П р и м е р N 3. Контроль производится как в примере 1 на той же кремниевой пластине в тех же режимах, только задается частота сканирования лазерным зондом f= 100 Гц. При анализе фотоответного изображения по изменению градации цветности точек дисплея выявлены на пластине 12 развитых дефектов, N 1-N 7, как в примере 1 и новые 5 дефектов N 8- N 12. Время получения фотоответного изображения пластины составляет 100 с.

П р и м е р 4. Контроль производится как в примере 1 на той же кремниевой пластине в тех же режимах, только задается частота сканирования лазерным зондом f = 10 Гц. При анализе фотоответного изображения по изменению градации цветности точек дисплея на пластине выявлены 21 развитых дефекта, N 1-N 7 (как в примере 1), N 8-N 12 (как в примере 3) и новые 9 дефектов N 13-N 21. Время получения фотоответного изображения составляет 16 мин 40 с.

П р и м е р 5. С целью определения минимальных размеров дефектов, регистрируемых в различных примерах N 1, N 2, N 3, N 4, производилось поочередное их наблюдение при больших увеличениях. Для этого с помощью маркера определяли координаты этих дефектов, задавались координаты выезда стола по координатам Х и Y, обеспечивающие сканирование по различным участкам с дефектами. Для сканирования каждого участка задавались следующие режимы контроля: L_т = 50 мм; L_стр = 2 мм; f = 10 Гц; t_т = 10 мкм; t_стр = 10 мкм. Плотность сканируемых строк на пластине 10³шт/см. n_т= = 1,31 задается n_т = 2; n_стр = = = 1.

Как видно, выбран режим, в котором фотоответный сигнал от каждой дискретной точки отобpажения в каждой точке дисплея. При расчетах n_т, n_стр используются m_т = 380 и m_стр = 200 максимальное число точек (элементов изображения) по горизонтальной и вертикальной строкам дисплея с целью получения наибольшего увеличения участка.

При этом сканируемый контролируемый участок увеличен по горизонтали в 38 раз по сравнению с примером N 1, а каждая точка (элемент) изображения на экране дисплея отображает информацию о наличии наиболее развитых дефектов на прямоугольном участке пластины со сторонами a x b = = 13 мкм 10 мкм На полученных изображениях участков на экране дисплея определялись размеры дефектов путем определения количества рядом стоящих точек (элементов изображения с изменением градации цветности на экране дисплея). Результаты контроля дефектов с минимальными размерами представлены в табл. 1.

П р и м е р 6 (по прототипу). Контроль производился в устройстве получения фотовольтанического изображения полупроводниковой пластины с использованием микро ЭВМ, описанном в примере N 1, и на той же контролируемой пластине, только она расположена на более толстом держателе и приближена к объективу настолько, что диаметр сканирующего лазерного зонда на ее поверхности составляет 25 мкм. Задаются следующие режимы контроля: L_т = 100 мм; L_стр = 100 мм; f = 200 Гц; t_т = 25 мкм. Задаются f = 200 Гц; t_т = 25 мкм. Плотность сканируемых строк 210²шт/см; t_стр = 50 мкм; n_т = = 40; n_стр = = 10 .

Производят сканирование пластины с регистрацией фотоответного сигнала от наиболее интенсивных поверхностных рекомбинационных дефектов и получают фотоответное изображение пластины на экране дисплея.

При анализе фотоответного изображения на пластине выявлены 2 дефекта: N 3 и N 7 с наибольшими размерами, т. е. разрешающая способность в примере по прототипу и в примере N 2 составляет 50 мкм.

Анализ результатов регистрации рекомбинационных дефектов в кремниевой пластине в примерах N 1 (частота сканирования 200 Гц, диаметр зонда 10 мкм, шаг дискретного перемещения пластины 10 мкм, N 2 (частота сканирования 200 Гц, диаметр зонда 10 мкм, шаг дискретного перемещения пластины 50 мкм), N 3 (частота сканирования 100 Гц, диаметр зонда 10 мкм, шаг дискретного перемещения пластины 50 мкм, N 4 (частота сканирования 10 Гц, диаметр зонда 10 мкм, шаг дискретного перемещения пластины 10 мкм) и в примере N 5 по определению размеров дефектов при контроле отдельных участков при повышении и увеличении (частота сканирования 10 Гц, диаметр зонда 10 мкм, шаг дискретного перемещения пластины 10 мкм) и сравнение с результатами примера по прототипу, пример N 6 (частота сканирования 100 Гц, диаметр зонда 25 мкм, шаг дискретного перемещения пластины 25 мкм) показывает, что на разрешающую способность регистрации дефектов значительное влияние оказывают: частота сканирования лазерного зонда, так, при снижении частоты сканирования (примеры N 1, N 3, N 4) при одной и той же плотности сканируемых строк 110³ шт/см наблюдается повышение разрешающей способности регистрации дефектов с 30 до 10 мкм, т. е. в 3 раза.

Плотность сканируемых строк лазерным зондом на пластине, так, повышение плотности строк с 2 10 шт/см (пример N 2) до 1 10³ шт/см (пример N 1) при одной и той же высокой частоте сканирования 210² Гц и диаметре зонда 10 мкм приводит к повышению разрешающей способности с 50 до 30 мкм.

Рассмотрим подробное влияние частоты сканирования f при скорости сканирования V_ск лазерного или оптического зонда на повышение разрешения способа.

Для устранения ухудшения разрешающей способности метод скорости сканирования должны быть такими, чтобы за время перемещения зонда на расстояние, равное диаметру пятна x_о, генерированные электронно-лучевые пары успевали разделяться, т. е. должно соблюдаться условие: > t_разд , где t_разд - время разделения электронно-дырочных пар.

Однако, поскольку t_разд составляет очень малую величину 10^-11 с, то в реальных условиях ограничение максимальной скорости обусловлено не t_разд, а постоянной времени = RC регистрирующего тракта с учетом емкости ОПЗ, которая зависит от параметров контролируемой пластины: диаметра контролируемой полупроводниковой пластины и параметров регистрирующего тракта, определяемого входным сопротивлением и быстродействием применяемого усилителя фотоответного сигнала. При выполнении наших расчетов для регистрации фотоответа в режиме наведенного тока при использовании усилителя тока (внутреннее сопротивление 10 Ом) при применении различных диаметров-зондов и различных диаметров пластин 40 мм, 50 мм. 75 мм, 100 мм и 150 мм из соотношения > _{рег.сист} установлены следующие значения требуемых V_ск, или f, которые представлены в табл. 2.

В соответствии с этими расчетами необходимо задавать оптимальную частоту сканирования оптическим зондом полупроводниковой пластины, которая должна быть приближена к максимальному значению для обеспечения наибольшей производительности контроля. Как видно из расчетов, с уменьшением диаметра пластин и с повышением диаметра оптического зонда частоту сканирования можно существенно увеличивать. В примерах N 1, 3 применена частота сканирования намного выше допустимого значения, а в примере N 4 - оптимальная частота сканирования. Поэтому при всех остальных одинаковых режимах в примерах N 1, 3, 4 самая высокая разрешающая способность до 10 мкм достигнута в примере N 4.

Как следует из примеров, для повышения разрешающей способности необходимо повысить и плотность сканируемых строк выше 2 10² шт/см, т. е. уменьшать шаг сканирования величины < 50 мкм того значения, которое применено в способе-прототипе.

Так, в примерах N 1. N 3, N 4 применяют плотность сканируемых строк 1 10 ³ шт/см. При использовании зонда диаметром 5 мкм плотность сканируемых строк в случае сканирования с шагом 5 мкм будет составлять 2 10³ шт/см, а при зонде диаметром 3 мкм - 3,33 х 10³ шт/см. При этом для отображения пластин диаметром 100 мм соответственно потребовались бы дисплеи с числом строк 1 10⁴ строк (примеры 1, 3, 4), 2 10⁴ строк, 3,3 10⁴ строк, т. е. задача отображения была не выполнима. Разработанный нами способ позволяет это выполнить, так как он позволяет отобразить информацию в каждой точке дисплея с целью макроучастка пластины. При этом согласно способу при сканировании каждого макроучастка выбирается фотоответный сигнал от наиболее развитого дефекта, т. е. сигнал наименьшей величины, который и отображается в точке дисплея. Только такой подход и такое техническое решение позволяют повысить разрешающую способность регистрации дефектов за счет уменьшения диаметра зонда и резкого повышения плотности строк на пластине и получить возможность отобразить распределение дефектов. Контроль распределения дефектов с высокой производительностью на пластине очень важен для диагностики и экспрессной отбраковки пластин.

Для организации серийного контроля в условиях производства в принципе достаточна регистрация фотоответного изображения только при сканировании всей целой пластины, даже на микроЭВМ невысокого уровня и в которой имеется 200 строк, так как на экране дисплея происходит отображение информации от квадратных микро-участков со стороной а = 500 мкм, достаточно малых, чтобы получить информацию о качестве кремниевой пластины с диэлектрическим слоем по наличию в них наиболее интенсивных рекомбинационных дефектов.

Регистрация дефектов при повышенном увеличении может применяться при более подробных исследованиях дефектности кремниевых пластин на этапах разработки технологических процессов.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства регистрации рекомбинационных дефектов при получении фотоответного изображения полупроводниковой пластины с использованием микроЭВМ; на фиг. 2 - временная диаграмма формирования блоком управления сканером (БУС) синхронизирующих и тактовых импульсов; на фиг. 3 - формирование выходного напряжения аналоговым запоминающим устройством (АЗУ) при поступлении входного напряжения и тактовых импульсов.

Устройство регистрации рекомбинационных дефектов при получении фотоответного изображения полупроводниковой пластины с применением микроЭВМ (фиг. 1) содержит блок 1 управления, блок 2 считывания информации, блок 3 управления сканером, блок 4 аналого-запоминающего устройства, блок 5 аналого-цифрового преобразователя, блок 6 преобразования координат, блок 7 буферный запоминающий, блок 8 управления шаговыми двигателями, двунаправленную шину 9 передачи адресных, информационных и управляющих устройств, блок 10 сопряжения микроЭВМ 11, блок 12 осаждения ионов.

Блок 1 управления предназначен для автоматической организации работы всего устройства путем дешифрации программирующей информации, поступающей от микроЭВМ 11 через блок 10 сопряжения по двунаправленной шине 9 передачи адресных, информационных и управляющих сигналов и распределения ее по блокам устройства, а также в автономном режиме. Кроме того, формирует сигнал "Старт", который разрешает работу всего устройства, и сигнал "Сброс", который приводит блоки устройства в исходное состояние, т. е. запрещает его работу.

Блок 2 считывания информации предназначен для формирования и фокусирования лазерного зонда на поверхности кремниевой пластины в точку диаметром 10 мкм, развертывания его в строку, сканирования лазерным лучом по пластине за счет шагового перемещения пластины, съема и усиления фото