特許ウォッチ

公開番号2025142642
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-01
出願番号2024042109
出願日2024-03-18
発明の名称半導体検査装置および半導体装置の製造方法
出願人三菱電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H01L 21/66 20060101AFI20250924BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】欠陥検査における分類精度を改善し、半導体装置の良否を高精度に判定する半導体検査装置を提供する。
【解決手段】半導体検査装置101は、第1検査情報取得部10、第2検査情報取得部20およびスクリーニング部30を含む。第1検査情報取得部10は、イオン注入前の半導体ウエハの表面における凹凸情報を含む第1画像情報を取得する。第2検査情報取得部20は、イオン注入後に熱処理された半導体ウエハにおけるフォトルミネッセンスの情報を含む第2画像情報を取得する。スクリーニング部30は、第1画像情報と第2画像情報とに基づいて、半導体ウエハに含まれる欠陥を特定し、半導体ウエハに形成された半導体チップの良否を判定する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
イオン注入前の半導体ウエハの表面における凹凸情報を含む第１画像情報を取得する第１検査情報取得部と、
イオン注入後に熱処理された前記半導体ウエハにおけるフォトルミネッセンスの情報を含む第２画像情報を取得する第２検査情報取得部と、
前記第１画像情報と前記第２画像情報とに基づいて、前記半導体ウエハに含まれる欠陥を特定し、前記半導体ウエハに形成された半導体チップの良否を判定するスクリーニング部と、を備える、半導体検査装置。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記第２画像情報は、１０００℃以上の温度で熱処理された前記半導体ウエハにおける前記フォトルミネッセンスの情報を含む、請求項１に記載の半導体検査装置。
【請求項３】
前記スクリーニング部は、
前記第２画像情報における前記半導体ウエハのイオン注入パターンに関わるコントラストを減算処理する画像解析部と、
前記第１画像情報と、前記コントラストが減算処理された前記第２画像情報と、に基づいて、前記欠陥の種類を同定する欠陥分類器と、
前記欠陥の前記種類の情報に基づいて、前記半導体チップの前記良否を判定する判定器と、を含む、請求項１に記載の半導体検査装置。
【請求項４】
前記スクリーニング部は、
前記第１画像情報と前記第２画像情報とに基づいて、前記半導体ウエハに含まれる前記欠陥の位置を特定する欠陥座標照合部、をさらに含み、
前記欠陥分類器は、前記欠陥の前記位置の情報に基づいて、前記半導体チップの全領域内に位置する前記欠陥を、あるいは、前記半導体チップに設けられた有効領域内にのみ位置する前記欠陥を、分類対象として前記欠陥の前記種類を同定する、請求項３に記載の半導体検査装置。
【請求項５】
第１学習装置と第２学習装置とを、さらに備え、
前記第１学習装置は、
前記第１画像情報と前記欠陥の分類結果とに基づく第１学習用データを取得する第１データ取得部と、
前記第１学習用データを用いて、前記第１画像情報に含まれる前記欠陥の種類を推論するための第１学習済みモデルを生成する第１モデル生成部と、を含み、
前記第２学習装置は、
前記第２画像情報と前記欠陥の分類結果とに基づく第２学習用データを取得する第２データ取得部と、
前記第２学習用データを用いて、前記第２画像情報に含まれる前記欠陥の前記種類を推論するための第２学習済みモデルを生成する第２モデル生成部と、を含み、
前記スクリーニング部は、前記第１検査情報取得部から取得される前記第１画像情報と、前記第２検査情報取得部から取得される前記第２画像情報と、前記第１学習済みモデルと、前記第２学習済みモデルと、に基づいて、前記半導体チップの前記良否を判定する、請求項１に記載の半導体検査装置。
【請求項６】
第３学習装置を、さらに備え、
前記第３学習装置は、前記第１学習済みモデルに基づいて同定された前記欠陥の前記種類の情報と、前記第２学習済みモデルに基づいて同定された前記欠陥の前記種類の情報と、前記半導体チップの電気特性の劣化データと、に基づくアンサンブル学習によって、前記半導体チップの前記良否を推論するための第３学習済みモデルを生成し、
前記スクリーニング部は、前記第３学習済みモデルに基づいて、前記半導体チップの前記良否を判定する、請求項５に記載の半導体検査装置。
【請求項７】
学習装置を、さらに備え、
前記学習装置は、
前記第１画像情報と前記第２画像情報とが互いに異なるチャネルに格納されることによって合成された第３画像情報を生成する画像合成部と、
前記第３画像情報と前記欠陥の分類結果とに基づく学習用データを取得するデータ取得部と、
前記学習用データを用いて、前記第３画像情報に含まれる前記欠陥の種類を推論するための学習済みモデルを生成するモデル生成部と、を含み、
前記スクリーニング部は、前記学習済みモデルに基づいて、前記半導体チップの前記良否を判定する、請求項１に記載の半導体検査装置。
【請求項８】
イオン注入前の半導体ウエハの表面における凹凸情報を含む第１画像情報を取得する工程と、
イオン注入後に熱処理された前記半導体ウエハにおけるフォトルミネッセンスの情報を含む第２画像情報を取得する工程と、
前記第１画像情報と前記第２画像情報とに基づいて、前記半導体ウエハに含まれる欠陥を抽出し、前記半導体ウエハに形成された半導体チップの良否を判定する工程と、を備える、半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記半導体ウエハの表面画像を撮影する第１検査工程と、
前記第１検査工程の後に、前記半導体ウエハにイオンを注入するイオン注入工程と、
前記イオン注入工程の後に、前記半導体ウエハを熱処理する熱処理工程と、
前記熱処理工程の後に、前記半導体ウエハにおけるフォトルミネッセンス画像を計測する第２検査工程と、をさらに備え、
前記第１画像情報は、前記第１検査工程で撮影された前記表面画像であり、
前記第２画像情報は、前記第２検査工程で計測された前記フォトルミネッセンス画像である、請求項８に記載の半導体装置の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体検査装置および半導体装置の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
結晶欠陥は、半導体素子の信頼性の劣化につながる。そのため、特定の結晶欠陥が半導体ウエハ内に生じている場合には、その結晶欠陥を含む半導体チップを選択的に取り除くスクリーニング技術が求められている。半導体の結晶欠陥は、例えば、特許文献１および特許文献２に記載されているように、半導体ウエハの表面形状を取得する方法またはフォトルミネッセンスを計測する方法によって検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第５７１３４１９号公報
特開２０２２－１６３８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
欠陥はウエハプロセスに含まれる熱処理工程によって拡張または収縮する。熱処理工程が全て完了する前に欠陥検査が行われた場合、その検査結果には、欠陥の拡張または収縮の影響が反映されない。一方で、熱工程完了後に欠陥検査が行われた場合、半導体ウエハに形成されたチップパターンなどに起因するコントラストが検査結果に重畳される。そのため、欠陥の種類の分類精度が低下する。
【０００５】
本開示は、上記の課題を解決するため、欠陥検査における分類精度を改善し、半導体装置の良否を高精度に判定することが可能な半導体検査装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に係る半導体検査装置は、第１検査情報取得部、第２検査情報取得部およびスクリーニング部を含む。第１検査情報取得部は、第１画像情報を取得する。第１画像情報は、イオン注入前の半導体ウエハの表面における凹凸情報を含む。第２検査情報取得部は、第２画像情報を取得する。第２画像情報は、イオン注入後に熱処理された半導体ウエハにおけるフォトルミネッセンスの情報を含む。スクリーニング部は、第１画像情報と第２画像情報とに基づいて、半導体ウエハに含まれる欠陥を特定し、半導体ウエハに形成された半導体チップの良否を判定する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、欠陥検査における分類精度を改善し、半導体装置の良否を高精度に判定する半導体検査装置が提供される。
【０００８】
この開示の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施の形態１における半導体検査装置の構成を示す図である。
半導体検査装置に含まれる処理回路の構成の一例を示す図である。
半導体検査装置に含まれる処理回路の構成の別の一例を示す図である。
実施の形態１における半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。
スクリーニング工程の詳細を示すフローチャートである。
半導体チップの構成と欠陥の検査領域とを示す図である。
半導体チップの構成と欠陥の検査領域とを示す図である。
実施の形態２における半導体検査装置の構成を示す図である。
半導体検査装置におけるデータ処理を示す図である。
実施の形態２の変形例における半導体検査装置の構成を示す図である。
半導体検査装置におけるデータ処理を示す図である。
実施の形態３における半導体検査装置の構成を示す図である。
半導体検査装置におけるデータ処理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜実施の形態１＞
本開示に係る半導体検査装置は、半導体装置の製造工程において半導体ウエハを検査する。半導体ウエハには、複数の半導体チップが形成される。半導体チップは、例えば、ＳｉまたはＳｉＣによって形成されたパワー半導体チップである。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許