JPH095251A - 欠陥検査装置 - Google Patents
欠陥検査装置Info
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- JPH095251A JPH095251A JP7157921A JP15792195A JPH095251A JP H095251 A JPH095251 A JP H095251A JP 7157921 A JP7157921 A JP 7157921A JP 15792195 A JP15792195 A JP 15792195A JP H095251 A JPH095251 A JP H095251A
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- light
- dislocations
- defect inspection
- defect
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 レーザー光照射装置１２、３個の偏光素子１
６ａ、１６ｂ、１６ｃ、３個の受光レンズ１４ａ、１４
ｂ、１４ｃ、３台のテレビカメラ１５ａ、１５ｂ、１５
ｃ、及び３台の画像処理装置１７ａ、１７ｂ、１７ｃよ
り構成され、試料となるＳｉウエハ１１中の酸素析出
物、転位、積層欠陥を起因として生じる散乱光（偏光）
に対応する３つの方向に、それぞれ偏光素子１６ａ、１
６ｂ、１６ｃ、受光レンズ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、テ
レビカメラ１５ａ、１５ｂ、１５ｃが配設されている欠
陥検査装置。 【効果】 １回の測定で酸素析出物、転位及び積層欠陥
の密度をそれぞれ別々に検出することができ、その測定
精度も高い欠陥検査装置を提供することができる。
６ａ、１６ｂ、１６ｃ、３個の受光レンズ１４ａ、１４
ｂ、１４ｃ、３台のテレビカメラ１５ａ、１５ｂ、１５
ｃ、及び３台の画像処理装置１７ａ、１７ｂ、１７ｃよ
り構成され、試料となるＳｉウエハ１１中の酸素析出
物、転位、積層欠陥を起因として生じる散乱光（偏光）
に対応する３つの方向に、それぞれ偏光素子１６ａ、１
６ｂ、１６ｃ、受光レンズ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、テ
レビカメラ１５ａ、１５ｂ、１５ｃが配設されている欠
陥検査装置。 【効果】 １回の測定で酸素析出物、転位及び積層欠陥
の密度をそれぞれ別々に検出することができ、その測定
精度も高い欠陥検査装置を提供することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は欠陥検査装置に関し、よ
り詳細にはＳｉ等の結晶中に存在する酸素析出物、転
位、積層欠陥の密度を検査することができる欠陥検査装
置に関する。
り詳細にはＳｉ等の結晶中に存在する酸素析出物、転
位、積層欠陥の密度を検査することができる欠陥検査装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体素子の基板として使用
されているＳｉ結晶は、殆どの場合、チョクラルスキー
法（以下、ＣＺ法と記す）と呼ばれる単結晶製造方法に
より製造されている。そこで、まずＣＺ法による単結晶
製造方法について説明する。
されているＳｉ結晶は、殆どの場合、チョクラルスキー
法（以下、ＣＺ法と記す）と呼ばれる単結晶製造方法に
より製造されている。そこで、まずＣＺ法による単結晶
製造方法について説明する。
【０００３】図２はＣＺ法に用いられる単結晶成長装置
を模式的に示した断面図であり、図中２１は坩堝を示し
ている。
を模式的に示した断面図であり、図中２１は坩堝を示し
ている。
【０００４】この坩堝２１は、有底円筒形状の石英製の
内層保持容器２１ａと、この内層保持容器２１ａの外側
に嵌合された同じく有底円筒形状の黒鉛製の外層保持容
器２１ｂとから構成されており、坩堝２１は図中の矢印
方向に所定の速度で回転する支持軸２８に支持されてい
る。この坩堝２１の外側には抵抗加熱式のヒータ２２
が、ヒータ２２の外側には保温筒２７が、それぞれ同心
円状に配置されており、坩堝２１内にはこのヒータ２２
により溶融させた結晶用原料の溶融液２３が充填されて
いる。また、坩堝２１の中心軸上には引き上げ棒あるい
はワイヤー等からなる引き上げ軸２４が吊設されてお
り、単結晶を製造する際には、この引き上げ軸２４の先
にシードチャック２４ａを介して取り付けられた種結晶
２５を溶融液２３の表面に接触させ、支持軸２８と同一
軸心で同方向または逆方向に所定の速度で回転させなが
ら引き上げ軸２４を引き上げる。このような操作によ
り、溶融液２３を凝固させて結晶化し、単結晶２６を成
長させている。
内層保持容器２１ａと、この内層保持容器２１ａの外側
に嵌合された同じく有底円筒形状の黒鉛製の外層保持容
器２１ｂとから構成されており、坩堝２１は図中の矢印
方向に所定の速度で回転する支持軸２８に支持されてい
る。この坩堝２１の外側には抵抗加熱式のヒータ２２
が、ヒータ２２の外側には保温筒２７が、それぞれ同心
円状に配置されており、坩堝２１内にはこのヒータ２２
により溶融させた結晶用原料の溶融液２３が充填されて
いる。また、坩堝２１の中心軸上には引き上げ棒あるい
はワイヤー等からなる引き上げ軸２４が吊設されてお
り、単結晶を製造する際には、この引き上げ軸２４の先
にシードチャック２４ａを介して取り付けられた種結晶
２５を溶融液２３の表面に接触させ、支持軸２８と同一
軸心で同方向または逆方向に所定の速度で回転させなが
ら引き上げ軸２４を引き上げる。このような操作によ
り、溶融液２３を凝固させて結晶化し、単結晶２６を成
長させている。
【０００５】このようにして製造されたＳｉ単結晶中に
は、引き上げを行う際に石英製の内層保持容器２１ａよ
り混入した酸素原子が約１０×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ
3 と多量に存在し、そのために格子間に存在する酸素原
子は通常過飽和の状態になっている。
は、引き上げを行う際に石英製の内層保持容器２１ａよ
り混入した酸素原子が約１０×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ
3 と多量に存在し、そのために格子間に存在する酸素原
子は通常過飽和の状態になっている。
【０００６】この過飽和に含まれる酸素原子はＳｉ単結
晶中に固溶せず、ＬＳＩ等の製造を行う際の熱処理過程
において酸素析出物（ＳｉＯ2 ）を形成する。
晶中に固溶せず、ＬＳＩ等の製造を行う際の熱処理過程
において酸素析出物（ＳｉＯ2 ）を形成する。
【０００７】この酸素析出物が形成される際、前記熱処
理の条件により種々の形態をとる。すなわち、熱処理の
温度が６５０〜８５０℃程度であると、転位、積層欠陥
を伴わずに酸素析出物のみが析出し、熱処理温度が８５
０〜１０００℃程度であると、転位を伴った酸素析出物
が形成され、熱処理温度が１０００〜１１５０℃程度で
あると、積層欠陥を伴った酸素析出物が形成される。
理の条件により種々の形態をとる。すなわち、熱処理の
温度が６５０〜８５０℃程度であると、転位、積層欠陥
を伴わずに酸素析出物のみが析出し、熱処理温度が８５
０〜１０００℃程度であると、転位を伴った酸素析出物
が形成され、熱処理温度が１０００〜１１５０℃程度で
あると、積層欠陥を伴った酸素析出物が形成される。
【０００８】このような過飽和の酸素により発生するＳ
ｉ単結晶中の欠陥は、ウエハ表面から深いところ、すな
わちデバイスの活性領域よりも深いところに存在する場
合には、ウエハ中に発生した転位を固着し、ウエハの強
度を増大させるとともに、ウエハの熱処理過程において
酸素析出物を成長させてその周りに歪を発生させ、デバ
イス作製工程でウエハの表面領域に侵入する不純物を捕
獲し、デバイスの活性領域の汚染を防止するという利点
を有する。
ｉ単結晶中の欠陥は、ウエハ表面から深いところ、すな
わちデバイスの活性領域よりも深いところに存在する場
合には、ウエハ中に発生した転位を固着し、ウエハの強
度を増大させるとともに、ウエハの熱処理過程において
酸素析出物を成長させてその周りに歪を発生させ、デバ
イス作製工程でウエハの表面領域に侵入する不純物を捕
獲し、デバイスの活性領域の汚染を防止するという利点
を有する。
【０００９】ところが、この転位や積層欠陥等の欠陥が
ウエハ表面から数μｍ以内の、いわゆるデバイス活性領
域に発生した場合には、リーク電流を増大させる原因と
なり、デバイス特性を劣化させるという問題が生じる。
特に、ウエハを熱酸化する場合、熱酸化中にウエハ表面
より成長する酸化膜から放出される格子間Ｓｉ原子の凝
集によって成長する積層欠陥（酸化誘起積層欠陥（ＯＳ
Ｆ））がウエハ表面に発生し、問題となる。
ウエハ表面から数μｍ以内の、いわゆるデバイス活性領
域に発生した場合には、リーク電流を増大させる原因と
なり、デバイス特性を劣化させるという問題が生じる。
特に、ウエハを熱酸化する場合、熱酸化中にウエハ表面
より成長する酸化膜から放出される格子間Ｓｉ原子の凝
集によって成長する積層欠陥（酸化誘起積層欠陥（ＯＳ
Ｆ））がウエハ表面に発生し、問題となる。
【００１０】従って、酸素析出物が転位や積層欠陥を伴
っているか否か判別すること、及びこれらの密度がどの
程度であるかを測定することは、高性能半導体装置に使
用するウエハを作製する場合、非常に重要な問題であ
り、そのため種々の方法が提案されている。
っているか否か判別すること、及びこれらの密度がどの
程度であるかを測定することは、高性能半導体装置に使
用するウエハを作製する場合、非常に重要な問題であ
り、そのため種々の方法が提案されている。
【００１１】Ｓｉウエハ中の酸素析出物、転位及び積層
欠陥の密度を検出するための一つの方法として、透過型
電子顕微鏡を用いて前記欠陥を測定する方法がある。
欠陥の密度を検出するための一つの方法として、透過型
電子顕微鏡を用いて前記欠陥を測定する方法がある。
【００１２】しかし、前記方法では観察する視野が狭く
浅い（深さ：約０．３μｍ、縦及び横：約１００μｍ）
ため、測定結果にばらつきが生じ易く、十分に信頼性を
おける測定方法ではなかった。
浅い（深さ：約０．３μｍ、縦及び横：約１００μｍ）
ため、測定結果にばらつきが生じ易く、十分に信頼性を
おける測定方法ではなかった。
【００１３】そこで、近年では、レーザービームを使用
したレーザートモグラフィ法（又は赤外線トモグラフィ
法）といわれる欠陥の測定方法が多く使われるようにな
ってきている。
したレーザートモグラフィ法（又は赤外線トモグラフィ
法）といわれる欠陥の測定方法が多く使われるようにな
ってきている。
【００１４】このレーザートモグラフィ法は、試料にレ
ーザー光を照射し、欠陥等により発生する９０°散乱光
を受光して、その陰影から欠陥の密度を測定する方法で
ある。
ーザー光を照射し、欠陥等により発生する９０°散乱光
を受光して、その陰影から欠陥の密度を測定する方法で
ある。
【００１５】図３は、このレーザートモグラフィ法によ
る欠陥の検出装置を模式的に示した概念図であり、１２
はＹＡＧレーザーのレーザー光照射装置である。
る欠陥の検出装置を模式的に示した概念図であり、１２
はＹＡＧレーザーのレーザー光照射装置である。
【００１６】このレーザー光照射装置１２よりビーム径
が数μｍのレーザー光１３（波長：１．０６μｍ）をＳ
ｉウエハ１１に照射し、Ｓｉウエハ１１中に存在する種
々の欠陥３８により生じる散乱光３９を、偏光素子３
６、３７を介して、レーザー光１３の照射方向（Ｓｉウ
エハの［００１］方向）に対して直角（９０°）となる
方向に備えた受光レンズ３４で受光し、拡大する。偏光
素子３６はレーザー光１３と散乱光３９が形成する平面
に対して垂直な方向（Ｖ方向）に向いた偏光のみを通過
させ、偏光素子３７は前記方向に平行な方向（Ｈ方向）
に向いた偏光のみを通過させる。このように偏光素子３
６、又は偏光素子３７を介して、特定方向の偏光のみを
通過させた後、この偏光を受光レンズ３４で受光、拡大
し、赤外線用のテレビカメラ３５で撮像する。この撮影
された画像の陰影を画像処理装置４０で解析することに
より欠陥３８の密度を測定するものである。
が数μｍのレーザー光１３（波長：１．０６μｍ）をＳ
ｉウエハ１１に照射し、Ｓｉウエハ１１中に存在する種
々の欠陥３８により生じる散乱光３９を、偏光素子３
６、３７を介して、レーザー光１３の照射方向（Ｓｉウ
エハの［００１］方向）に対して直角（９０°）となる
方向に備えた受光レンズ３４で受光し、拡大する。偏光
素子３６はレーザー光１３と散乱光３９が形成する平面
に対して垂直な方向（Ｖ方向）に向いた偏光のみを通過
させ、偏光素子３７は前記方向に平行な方向（Ｈ方向）
に向いた偏光のみを通過させる。このように偏光素子３
６、又は偏光素子３７を介して、特定方向の偏光のみを
通過させた後、この偏光を受光レンズ３４で受光、拡大
し、赤外線用のテレビカメラ３５で撮像する。この撮影
された画像の陰影を画像処理装置４０で解析することに
より欠陥３８の密度を測定するものである。
【００１７】このとき、レーザー光１３の照射方向とレ
ンズ３４の位置関係は保ったまま、Ｓｉウエハ１１を回
転することにより散乱光３９の受光する方向を変え、Ｖ
方向の偏光のみを通過させる偏光素子３６、又はＨ方向
の偏光のみを通過させる偏光素子３７と組み合わせるこ
とにより、特定の偏光方向（電界方向）の散乱光３９の
みを検出することができる。
ンズ３４の位置関係は保ったまま、Ｓｉウエハ１１を回
転することにより散乱光３９の受光する方向を変え、Ｖ
方向の偏光のみを通過させる偏光素子３６、又はＨ方向
の偏光のみを通過させる偏光素子３７と組み合わせるこ
とにより、特定の偏光方向（電界方向）の散乱光３９の
みを検出することができる。
【００１８】下記の表１に示しているように、欠陥が酸
素析出物である場合、欠陥が転位である場合、及び欠陥
が積層欠陥である場合とで散乱光の偏光方向及び偏光の
種類（Ｖ、Ｈ）は異なるので、前記方法により酸素析出
物、転位、及び積層欠陥をそれぞれ別々に検出すること
ができる。なお、通常、結晶の方向を表す場合、座標が
負である場合には数字の上にラインを引いて表すが、オ
ンライン出願においては、そのような表現方法をとるこ
とはできない。従って、本発明における明細書及び表に
おいては数字の下にラインを引くことにする。
素析出物である場合、欠陥が転位である場合、及び欠陥
が積層欠陥である場合とで散乱光の偏光方向及び偏光の
種類（Ｖ、Ｈ）は異なるので、前記方法により酸素析出
物、転位、及び積層欠陥をそれぞれ別々に検出すること
ができる。なお、通常、結晶の方向を表す場合、座標が
負である場合には数字の上にラインを引いて表すが、オ
ンライン出願においては、そのような表現方法をとるこ
とはできない。従って、本発明における明細書及び表に
おいては数字の下にラインを引くことにする。
【００１９】
【表１】
【００２０】前記方法によれば、広域観察が可能（深
さ：約７μｍ、縦及び横：２００μｍ）なうえ、５０ｎ
ｍ以上という非常に微小な欠陥３８も検出することが可
能であるので、かなり正確に前記欠陥の密度の測定を行
うことができる。
さ：約７μｍ、縦及び横：２００μｍ）なうえ、５０ｎ
ｍ以上という非常に微小な欠陥３８も検出することが可
能であるので、かなり正確に前記欠陥の密度の測定を行
うことができる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記レ
ーザートモグラフィ法により欠陥３８（酸素析出物、転
位及び積層欠陥）の密度を測定する場合、上記表１に示
しているように、最低３方向での測定を行う必要があ
り、このような測定を行おうとすれば長い測定時間を必
要とするという課題があった。
ーザートモグラフィ法により欠陥３８（酸素析出物、転
位及び積層欠陥）の密度を測定する場合、上記表１に示
しているように、最低３方向での測定を行う必要があ
り、このような測定を行おうとすれば長い測定時間を必
要とするという課題があった。
【００２２】また、前記３方向での測定を順次行ってい
る最中に、照射するレーザー光の強度が変動することも
あり、それに伴って散乱光３９の強度も変化するため、
測定結果の精度が余り高くないという課題もあった。
る最中に、照射するレーザー光の強度が変動することも
あり、それに伴って散乱光３９の強度も変化するため、
測定結果の精度が余り高くないという課題もあった。
【００２３】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
のであり、１回の測定で酸素析出物、転位及び積層欠陥
の密度をそれぞれ別々に検出することができ、その測定
精度も高い欠陥検査装置を提供することを目的としてい
る。
のであり、１回の測定で酸素析出物、転位及び積層欠陥
の密度をそれぞれ別々に検出することができ、その測定
精度も高い欠陥検査装置を提供することを目的としてい
る。
【００２４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る欠陥検査装置は、光ビームを試料へ照射
する光ビーム照射手段、前記光ビームが前記試料中の欠
陥に照射されることにより生じる９０°散乱光のうち、
特定方向の偏光のみを通過させる偏光選択手段、前記偏
光選択手段を通過した特定方向の偏光を拡大して受光す
る受光手段、該受光手段により受光された受光像を撮像
する撮像手段、及び該撮像手段からの電気信号を画像処
理することにより前記欠陥の密度を測定する画像処理手
段を備えた欠陥検査装置において、試料中の酸素析出
物、転位、あるいは積層欠陥により生じる散乱光に対応
する３つの方向にそれぞれ前記偏光選択手段、前記受光
手段、及び前記撮像手段が配設されていることを特徴と
している。
に本発明に係る欠陥検査装置は、光ビームを試料へ照射
する光ビーム照射手段、前記光ビームが前記試料中の欠
陥に照射されることにより生じる９０°散乱光のうち、
特定方向の偏光のみを通過させる偏光選択手段、前記偏
光選択手段を通過した特定方向の偏光を拡大して受光す
る受光手段、該受光手段により受光された受光像を撮像
する撮像手段、及び該撮像手段からの電気信号を画像処
理することにより前記欠陥の密度を測定する画像処理手
段を備えた欠陥検査装置において、試料中の酸素析出
物、転位、あるいは積層欠陥により生じる散乱光に対応
する３つの方向にそれぞれ前記偏光選択手段、前記受光
手段、及び前記撮像手段が配設されていることを特徴と
している。
【００２５】本発明に係る欠陥検査装置において、光ビ
ーム照射手段としては、例えば従来より使用されている
光源としてレーザー光を用いた照射装置が挙げられる
が、その中でも波長やビーム径等の点から、例えばＳｉ
x ＧａＡｓについてはＹＡＧレーザー光、Ａｌ2 Ｏ3 に
ついてはＡｒレーザー光というように、試料の組成によ
って使い分けることが好ましい。
ーム照射手段としては、例えば従来より使用されている
光源としてレーザー光を用いた照射装置が挙げられる
が、その中でも波長やビーム径等の点から、例えばＳｉ
x ＧａＡｓについてはＹＡＧレーザー光、Ａｌ2 Ｏ3 に
ついてはＡｒレーザー光というように、試料の組成によ
って使い分けることが好ましい。
【００２６】前記偏光選択手段、前記受光手段、前記撮
像手段、及び前記画像処理手段として、従来からレーザ
ートモグラフィに使用されている物や装置を使用するこ
とができ、例えば偏光選択手段としては偏光素子を、受
光手段としては赤外線検出用のレンズを、撮像手段とし
ては赤外線用のテレビカメラを、画像処理手段として
は、イメージプロセッサーを使用することができる。ま
た、前記レンズと前記テレビカメラとは一体化したもの
であってもよい。
像手段、及び前記画像処理手段として、従来からレーザ
ートモグラフィに使用されている物や装置を使用するこ
とができ、例えば偏光選択手段としては偏光素子を、受
光手段としては赤外線検出用のレンズを、撮像手段とし
ては赤外線用のテレビカメラを、画像処理手段として
は、イメージプロセッサーを使用することができる。ま
た、前記レンズと前記テレビカメラとは一体化したもの
であってもよい。
【００２７】
【作用】本発明に係る欠陥検査装置の一例を示すと、光
ビーム照射手段を用いて試料にレーザー光を照射する方
向は、Ｓｉ結晶の［００１］の方向であり、受光手段と
して用いる３個の受光レンズは、レーザー光の照射方向
に直角で、かつ前記試料の周囲にそれぞれ４５°の角度
をなし、Ｓｉ結晶の［１１０］、［１１０］、［０１
０］の方向と一致させており、それぞれ酸素析出物、転
位、及び積層欠陥により生じる散乱光（偏光）を検出す
るために用いられる。
ビーム照射手段を用いて試料にレーザー光を照射する方
向は、Ｓｉ結晶の［００１］の方向であり、受光手段と
して用いる３個の受光レンズは、レーザー光の照射方向
に直角で、かつ前記試料の周囲にそれぞれ４５°の角度
をなし、Ｓｉ結晶の［１１０］、［１１０］、［０１
０］の方向と一致させており、それぞれ酸素析出物、転
位、及び積層欠陥により生じる散乱光（偏光）を検出す
るために用いられる。
【００２８】受光レンズと試料との間には、偏光選択手
段として偏光素子が配設されており、特定方向の偏光の
みを通過させるようになっており、［１１０］方向では
Ｖ方向、［１１０］方向ではＨ方向、［０１０］方向で
はＨ方向の偏光のみを通過させるようになっている。
段として偏光素子が配設されており、特定方向の偏光の
みを通過させるようになっており、［１１０］方向では
Ｖ方向、［１１０］方向ではＨ方向、［０１０］方向で
はＨ方向の偏光のみを通過させるようになっている。
【００２９】上記表１にも示したように、上記した方向
にレンズを配設することにより酸素析出物、転位、積層
欠陥を検出することができることは、守矢の解析により
明らかになっている(Proceeding of International Con
ference on the Science andTechnology of Defect Con
trol in Semiconductors 1989 年 1〜6 頁）。
にレンズを配設することにより酸素析出物、転位、積層
欠陥を検出することができることは、守矢の解析により
明らかになっている(Proceeding of International Con
ference on the Science andTechnology of Defect Con
trol in Semiconductors 1989 年 1〜6 頁）。
【００３０】すなわち、前記解析によれば、欠陥が酸
素析出物である場合で、受光レンズが［１１０］方向に
設置されているときには、散乱光はＶ方向に偏光し、こ
の偏光を検出することにより酸素析出物の密度を測定す
ることができる。また、欠陥が転位である場合おい
て、Ｓｉ単結晶中の完全転位のバーガースベクトルの長
さは（√２）ａ／２であり、その方向は＜１１０＞であ
る。なおここで、ａはＳｉの格子定数であり、（√２）
は２の平方根を表すものとする。√については、以下同
様に使用することにする。この散乱ベクトルは前記バー
ガースベクトルに垂直になったときに最大となり、また
この散乱光はＨ方向に偏光する。レーザー光の照射方向
は［００１］方向であり、受光レンズは［１１０］方向
に配設されているので、このときの散乱ベクトルの方向
は［１１１］となる。前記バーガースベクトルに等価な
ベクトルは［１１０］、［１１０］、［１０１］、［１
０１］、［０１１］、［０１１］の６個あり、そのうち
［１１０］、［１０１］、［０１１］の３個の転位を前
記受光レンズにより検出することができる。従って、Ｓ
ｉ結晶中の転位の密度は、この測定により得られた結果
を２倍することにより求めることができる。
素析出物である場合で、受光レンズが［１１０］方向に
設置されているときには、散乱光はＶ方向に偏光し、こ
の偏光を検出することにより酸素析出物の密度を測定す
ることができる。また、欠陥が転位である場合おい
て、Ｓｉ単結晶中の完全転位のバーガースベクトルの長
さは（√２）ａ／２であり、その方向は＜１１０＞であ
る。なおここで、ａはＳｉの格子定数であり、（√２）
は２の平方根を表すものとする。√については、以下同
様に使用することにする。この散乱ベクトルは前記バー
ガースベクトルに垂直になったときに最大となり、また
この散乱光はＨ方向に偏光する。レーザー光の照射方向
は［００１］方向であり、受光レンズは［１１０］方向
に配設されているので、このときの散乱ベクトルの方向
は［１１１］となる。前記バーガースベクトルに等価な
ベクトルは［１１０］、［１１０］、［１０１］、［１
０１］、［０１１］、［０１１］の６個あり、そのうち
［１１０］、［１０１］、［０１１］の３個の転位を前
記受光レンズにより検出することができる。従って、Ｓ
ｉ結晶中の転位の密度は、この測定により得られた結果
を２倍することにより求めることができる。
【００３１】さらに、欠陥が積層欠陥である場合にお
いて、Ｓｉ単結晶中の積層欠陥周囲の部分転位のバーガ
ースベクトルは、その長さがａ／３（√３）で、その方
向は＜１１１＞である。散乱ベクトルは前記バーガース
ベクトルに垂直になったときに最大となり、またこの散
乱光はＨ方向に偏光する。レーザー光の照射方向は［０
０１］方向であり、受光レンズは［０１０］方向に配設
されているので、このときの散乱ベクトルの方向は［０
１１］となる。前記バーガースベクトルに等価なベクト
ルは［１１１］、［１１１］、［１１１］、［１１１］
の４個あり、そのうち部分転位のバーガースベクトルが
［１１１］、［１１１］である積層欠陥を検出すること
ができる。従って、Ｓｉ結晶中の積層欠陥の密度は、こ
の測定により得られた結果を２倍することにより求める
ことができる。
いて、Ｓｉ単結晶中の積層欠陥周囲の部分転位のバーガ
ースベクトルは、その長さがａ／３（√３）で、その方
向は＜１１１＞である。散乱ベクトルは前記バーガース
ベクトルに垂直になったときに最大となり、またこの散
乱光はＨ方向に偏光する。レーザー光の照射方向は［０
０１］方向であり、受光レンズは［０１０］方向に配設
されているので、このときの散乱ベクトルの方向は［０
１１］となる。前記バーガースベクトルに等価なベクト
ルは［１１１］、［１１１］、［１１１］、［１１１］
の４個あり、そのうち部分転位のバーガースベクトルが
［１１１］、［１１１］である積層欠陥を検出すること
ができる。従って、Ｓｉ結晶中の積層欠陥の密度は、こ
の測定により得られた結果を２倍することにより求める
ことができる。
【００３２】このように本発明に係る欠陥検査装置によ
れば、試料中の酸素析出物、転位、あるいは積層欠陥に
より生じる散乱光に対応する３つの方向にそれぞれ前記
偏光選択手段、前記受光手段、及び前記撮像手段が配設
されているので、１回の測定でＳｉウエハ中の酸素析出
物、転位及び積層欠陥の密度をそれぞれ別々に検出する
ことができ、測定中に照射するレーザー光の強度の変動
もなく、その測定精度も高い。
れば、試料中の酸素析出物、転位、あるいは積層欠陥に
より生じる散乱光に対応する３つの方向にそれぞれ前記
偏光選択手段、前記受光手段、及び前記撮像手段が配設
されているので、１回の測定でＳｉウエハ中の酸素析出
物、転位及び積層欠陥の密度をそれぞれ別々に検出する
ことができ、測定中に照射するレーザー光の強度の変動
もなく、その測定精度も高い。
【００３３】
【実施例】以下、本発明に係る欠陥検査装置の実施例を
図面に基づいて説明する。
図面に基づいて説明する。
【００３４】図１は実施例に係る欠陥検査装置を模式的
に示した概念図である。
に示した概念図である。
【００３５】実施例に係る欠陥検査装置は、光ビーム照
射手段として使用されるＹＡＧレーザーのレーザー光照
射装置１２、特定方向の偏光のみを通過させる偏光選択
手段としての３個の偏光素子１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、
前記偏光を拡大して受光する受光手段としての３個の受
光レンズ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、該受光手段により受
光された受光像を撮像する撮像手段としての３台のテレ
ビカメラ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、及び該撮像手段から
の電気信号を画像処理することにより前記欠陥の密度を
測定する画像処理手段としての３台の画像処理装置１７
ａ、１７ｂ、１７ｃより構成されている。そして、レー
ザー光１３をＳｉウエハ１１を構成するＳｉ単結晶に対
して［００１］の方向に照射した際、試料となるＳｉウ
エハ１１中の酸素析出物、転位、積層欠陥を起因として
生じる散乱光（偏光）に対応する３つの方向に、それぞ
れ偏光素子１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、受光レンズ１４
ａ、１４ｂ、１４ｃ、テレビカメラ１５ａ、１５ｂ、１
５ｃが配設されている。
射手段として使用されるＹＡＧレーザーのレーザー光照
射装置１２、特定方向の偏光のみを通過させる偏光選択
手段としての３個の偏光素子１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、
前記偏光を拡大して受光する受光手段としての３個の受
光レンズ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、該受光手段により受
光された受光像を撮像する撮像手段としての３台のテレ
ビカメラ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、及び該撮像手段から
の電気信号を画像処理することにより前記欠陥の密度を
測定する画像処理手段としての３台の画像処理装置１７
ａ、１７ｂ、１７ｃより構成されている。そして、レー
ザー光１３をＳｉウエハ１１を構成するＳｉ単結晶に対
して［００１］の方向に照射した際、試料となるＳｉウ
エハ１１中の酸素析出物、転位、積層欠陥を起因として
生じる散乱光（偏光）に対応する３つの方向に、それぞ
れ偏光素子１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、受光レンズ１４
ａ、１４ｂ、１４ｃ、テレビカメラ１５ａ、１５ｂ、１
５ｃが配設されている。
【００３６】具体的には、Ｓｉウエハ１１（Ｓｉ単結
晶）に対してレンズ１４ａの方向は［１１０］方向であ
り、受光レンズ１４ｂの方向は［１１０］の方向であ
り、受光レンズ１４ｃの方向は［０１０］の方向であ
り、これらの受光レンズ１４ａ・・・の方向はお互いに４
５°の角度をなしている。また、偏光素子１６ａはＶ方
向、偏光素子１６ｂはＨ方向、偏光素子１６ｃはＨ方向
の偏光のみを通過させるように構成されており、これに
よりＳｉウエハ１１中の酸素析出物、転位、積層欠陥を
起因として生じる散乱光（偏光）をそれぞれ別々に検出
することができる。
晶）に対してレンズ１４ａの方向は［１１０］方向であ
り、受光レンズ１４ｂの方向は［１１０］の方向であ
り、受光レンズ１４ｃの方向は［０１０］の方向であ
り、これらの受光レンズ１４ａ・・・の方向はお互いに４
５°の角度をなしている。また、偏光素子１６ａはＶ方
向、偏光素子１６ｂはＨ方向、偏光素子１６ｃはＨ方向
の偏光のみを通過させるように構成されており、これに
よりＳｉウエハ１１中の酸素析出物、転位、積層欠陥を
起因として生じる散乱光（偏光）をそれぞれ別々に検出
することができる。
【００３７】このように構成された欠陥検査装置を使用
して、Ｓｉウエハ１１中の欠陥１８の測定を行う際に
は、まず従来の場合と同様に、レーザー光照射装置１２
からビーム径が数μｍのレーザー光１３（波長：１．０
６μｍ）を、Ｓｉウエハ１１に照射する。
して、Ｓｉウエハ１１中の欠陥１８の測定を行う際に
は、まず従来の場合と同様に、レーザー光照射装置１２
からビーム径が数μｍのレーザー光１３（波長：１．０
６μｍ）を、Ｓｉウエハ１１に照射する。
【００３８】このとき上記したように、そのレーザー光
１３の照射方向に対して直角（９０°）となる方向で、
かつそれぞれお互いに４５°の角度をなすように［１１
０］、［１１０］、及び［０１０］の方向に受光レンズ
１４ａ・・・ が配設されており、また受光レンズ１４ａ・・
・ とＳｉウエハ１１との間には、それぞれ偏光素子１６
ａ・・・ が配設されている。
１３の照射方向に対して直角（９０°）となる方向で、
かつそれぞれお互いに４５°の角度をなすように［１１
０］、［１１０］、及び［０１０］の方向に受光レンズ
１４ａ・・・ が配設されており、また受光レンズ１４ａ・・
・ とＳｉウエハ１１との間には、それぞれ偏光素子１６
ａ・・・ が配設されている。
【００３９】従って、前記したレーザー光１３の照射に
より、酸素析出物、転位、積層欠陥を起因として生じる
散乱光（偏光）１９ａ、１９ｂ、１９ｃを受光レンズ１
４ａ・・・ で受光、拡大することができる。
より、酸素析出物、転位、積層欠陥を起因として生じる
散乱光（偏光）１９ａ、１９ｂ、１９ｃを受光レンズ１
４ａ・・・ で受光、拡大することができる。
【００４０】次に、これら受光レンズ１４ａ・・・ で受
光、拡大された散乱光（偏光）１９ａ・・・ は撮像手段と
して用いられるテレビカメラ１５ａ・・・ で受光、撮像
し、この撮影された画像をそれぞれ画像処理装置１７ａ
・・・ で解析することにより、酸素析出物、転位及び積層
欠陥の３種類の欠陥１８の密度を算出する。
光、拡大された散乱光（偏光）１９ａ・・・ は撮像手段と
して用いられるテレビカメラ１５ａ・・・ で受光、撮像
し、この撮影された画像をそれぞれ画像処理装置１７ａ
・・・ で解析することにより、酸素析出物、転位及び積層
欠陥の３種類の欠陥１８の密度を算出する。
【００４１】本実施例においては、３台の画像処理装置
１７ａ・・・ をそれぞれのテレビカメラ１５ａ・・・ と接続
して画像処理を行っているが、別の実施例においては、
１台の画像処理装置が３台のテレビカメラ１５ａ・・・ に
接続されている装置であってもよい。この場合、３台の
テレビカメラ１５ａ・・・ から送られる信号を順次処理し
ていくことになる。
１７ａ・・・ をそれぞれのテレビカメラ１５ａ・・・ と接続
して画像処理を行っているが、別の実施例においては、
１台の画像処理装置が３台のテレビカメラ１５ａ・・・ に
接続されている装置であってもよい。この場合、３台の
テレビカメラ１５ａ・・・ から送られる信号を順次処理し
ていくことになる。
【００４２】次に、この欠陥検査装置を使用して実際に
Ｓｉウエハ１１中の欠陥１８の測定を行った。測定に際
し、光軸調整、欠陥の焦点合わせ等を行う必要がある
が、これらを含めても測定時間は３０分である。これに
対し、図３に示した従来の欠陥検査装置の場合には、約
９０分を要した。
Ｓｉウエハ１１中の欠陥１８の測定を行った。測定に際
し、光軸調整、欠陥の焦点合わせ等を行う必要がある
が、これらを含めても測定時間は３０分である。これに
対し、図３に示した従来の欠陥検査装置の場合には、約
９０分を要した。
【００４３】まず、実施例に係る欠陥検査装置による測
定結果であるが、同一ウエハ内の同一場所で３回の測定
を行ったところ、測定結果は３回とも等しく、析出物密
度＝５×１０9 ／ｃｍ3 、転位密度＝１×１０9 ／ｃｍ
3 、積層欠陥密度＝２×１０6 ／ｃｍ3 となった。一
方、従来の欠陥検査装置においても同様の測定を行った
ところ、その測定結果は、析出物密度＝８×１０9 ／ｃ
ｍ3 、３×１０9 ／ｃｍ3 、５×１０9 ／ｃｍ3 、転位
密度＝１．６×１０9 ／ｃｍ3 、０．６×１０9／ｃｍ3
、１×１０9 ／ｃｍ3 、積層欠陥密度＝３．２×１０6
／ｃｍ3 、１．２×１０6 ／ｃｍ3 、２×１０6 ／ｃ
ｍ3 と３回とも異なる結果となった。前記した従来の欠
陥検査装置による測定結果のばらつきは、測定中に照射
するレーザー強度の変動が起因しているものと思われ
る。
定結果であるが、同一ウエハ内の同一場所で３回の測定
を行ったところ、測定結果は３回とも等しく、析出物密
度＝５×１０9 ／ｃｍ3 、転位密度＝１×１０9 ／ｃｍ
3 、積層欠陥密度＝２×１０6 ／ｃｍ3 となった。一
方、従来の欠陥検査装置においても同様の測定を行った
ところ、その測定結果は、析出物密度＝８×１０9 ／ｃ
ｍ3 、３×１０9 ／ｃｍ3 、５×１０9 ／ｃｍ3 、転位
密度＝１．６×１０9 ／ｃｍ3 、０．６×１０9／ｃｍ3
、１×１０9 ／ｃｍ3 、積層欠陥密度＝３．２×１０6
／ｃｍ3 、１．２×１０6 ／ｃｍ3 、２×１０6 ／ｃ
ｍ3 と３回とも異なる結果となった。前記した従来の欠
陥検査装置による測定結果のばらつきは、測定中に照射
するレーザー強度の変動が起因しているものと思われ
る。
【００４４】この結果から明らかなように、実施例に係
る欠陥検査装置は、レーザー光照射装置１２、３個の偏
光素子１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、３個の受光レンズ１４
ａ、１４ｂ、１４ｃ、３台のテレビカメラ１５ａ、１５
ｂ、１５ｃ、及び３台の画像処理装置１７ａ、１７ｂ、
１７ｃより構成され、試料となるＳｉウエハ１１中の酸
素析出物、転位、積層欠陥を起因として生じる散乱光
（偏光）に対応する３つの方向に、それぞれ偏光素子１
６ａ、１６ｂ、１６ｃ、受光レンズ１４ａ、１４ｂ、１
４ｃ、テレビカメラ１５ａ、１５ｂ、１５ｃが配設され
ているので、１回の測定で欠陥１８（酸素析出物、転位
及び積層欠陥）の密度をそれぞれ別々に測定することが
でき、測定中に照射するレーザー光の強度の変動も防止
することができる。従って、短時間で３種の欠陥の測定
を行うことができ、その測定精度も高い欠陥検査装置を
提供することができる。
る欠陥検査装置は、レーザー光照射装置１２、３個の偏
光素子１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、３個の受光レンズ１４
ａ、１４ｂ、１４ｃ、３台のテレビカメラ１５ａ、１５
ｂ、１５ｃ、及び３台の画像処理装置１７ａ、１７ｂ、
１７ｃより構成され、試料となるＳｉウエハ１１中の酸
素析出物、転位、積層欠陥を起因として生じる散乱光
（偏光）に対応する３つの方向に、それぞれ偏光素子１
６ａ、１６ｂ、１６ｃ、受光レンズ１４ａ、１４ｂ、１
４ｃ、テレビカメラ１５ａ、１５ｂ、１５ｃが配設され
ているので、１回の測定で欠陥１８（酸素析出物、転位
及び積層欠陥）の密度をそれぞれ別々に測定することが
でき、測定中に照射するレーザー光の強度の変動も防止
することができる。従って、短時間で３種の欠陥の測定
を行うことができ、その測定精度も高い欠陥検査装置を
提供することができる。
【００４５】
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る欠陥検
査装置にあっては、光ビームを試料へ照射する光ビーム
照射手段、前記光ビームが前記試料中の欠陥に照射され
ることにより生じる９０°散乱光のうち、特定方向の偏
光のみを通過させる偏光選択手段、前記偏光選択手段を
通過した特定方向の偏光を拡大して受光する受光手段、
該受光手段により受光された受光像を撮像する撮像手
段、及び該撮像手段からの電気信号を画像処理すること
により前記欠陥の密度を測定する画像処理手段を備えた
欠陥検査装置において、試料中の酸素析出物、転位、あ
るいは積層欠陥により生じる散乱光に対応する３つの方
向にそれぞれ前記偏光選択手段、前記受光手段、及び前
記撮像手段が配設されているので、１回の測定で酸素析
出物、転位及び積層欠陥の密度をそれぞれ別々に検出す
ることができ、測定中に照射するレーザー光の強度の変
動も防止することができる。従って、本発明により短時
間で３種の欠陥の測定を行うことができ、その測定精度
も高い欠陥検査装置を提供することができる。
査装置にあっては、光ビームを試料へ照射する光ビーム
照射手段、前記光ビームが前記試料中の欠陥に照射され
ることにより生じる９０°散乱光のうち、特定方向の偏
光のみを通過させる偏光選択手段、前記偏光選択手段を
通過した特定方向の偏光を拡大して受光する受光手段、
該受光手段により受光された受光像を撮像する撮像手
段、及び該撮像手段からの電気信号を画像処理すること
により前記欠陥の密度を測定する画像処理手段を備えた
欠陥検査装置において、試料中の酸素析出物、転位、あ
るいは積層欠陥により生じる散乱光に対応する３つの方
向にそれぞれ前記偏光選択手段、前記受光手段、及び前
記撮像手段が配設されているので、１回の測定で酸素析
出物、転位及び積層欠陥の密度をそれぞれ別々に検出す
ることができ、測定中に照射するレーザー光の強度の変
動も防止することができる。従って、本発明により短時
間で３種の欠陥の測定を行うことができ、その測定精度
も高い欠陥検査装置を提供することができる。
【図１】本発明の実施例に係る欠陥検査装置を模式的に
示した概念図である。
示した概念図である。
【図２】ＣＺ法に用いられる単結晶成長装置を模式的に
示した断面図である。
示した断面図である。
【図３】従来のレーザートモグラフィ法による欠陥検査
装置を模式的に示した概念図である。
装置を模式的に示した概念図である。
１１ Ｓｉウエハ １２ レーザー光照射装置 １４ａ、１４ｂ、１４ 受光レンズ １５ａ、１５ｂ、１５ｃ テレビカメラ １６ａ、１６ｂ、１６ｃ 偏光素子 １７ａ、１７ｂ、１７ｃ 画像処理装置 １９ａ、１９ｂ、１９ｃ 散乱光
Claims (1)
- 【請求項１】 光ビームを試料へ照射する光ビーム照射
手段、前記光ビームが前記試料中の欠陥に照射されるこ
とにより生じる９０°散乱光のうち、特定方向の偏光の
みを通過させる偏光選択手段、前記偏光選択手段を通過
した特定方向の偏光を拡大して受光する受光手段、該受
光手段により受光された受光像を撮像する撮像手段、及
び該撮像手段からの電気信号を画像処理することにより
前記欠陥の密度を測定する画像処理手段を備えた欠陥検
査装置において、試料中の酸素析出物、転位、あるいは
積層欠陥により生じる散乱光に対応する３つの方向にそ
れぞれ前記偏光選択手段、前記受光手段、及び前記撮像
手段が配設されていることを特徴とする欠陥検査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7157921A JPH095251A (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | 欠陥検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7157921A JPH095251A (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | 欠陥検査装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH095251A true JPH095251A (ja) | 1997-01-10 |
Family
ID=15660379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7157921A Pending JPH095251A (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | 欠陥検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH095251A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001053005A (ja) * | 1999-08-06 | 2001-02-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体エピタキシャルウェハおよびその製造方法 |
| FR2846096A1 (fr) * | 2002-10-16 | 2004-04-23 | Emmanuel Carrion | Dispositif pour la detection, l'analyse et la localisation de defauts presents sur une surface transparente et/ou reflechissante |
| US7133127B2 (en) | 2002-07-10 | 2006-11-07 | Hitachi High-Technologies Corporation | Lighting optical machine and defect inspection system |
| JP2020085722A (ja) * | 2018-11-28 | 2020-06-04 | 日本碍子株式会社 | 積層体の検査方法、検査装置及び製造方法 |
| JP2025065291A (ja) * | 2021-03-26 | 2025-04-17 | 株式会社プロテリアル | 炭化ケイ素エピタキシャル基板の検査方法 |
-
1995
- 1995-06-23 JP JP7157921A patent/JPH095251A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001053005A (ja) * | 1999-08-06 | 2001-02-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体エピタキシャルウェハおよびその製造方法 |
| US7133127B2 (en) | 2002-07-10 | 2006-11-07 | Hitachi High-Technologies Corporation | Lighting optical machine and defect inspection system |
| US7417720B2 (en) | 2002-07-10 | 2008-08-26 | Hitachi High-Technologies Corporation | Lighting optical machine and defect inspection system |
| FR2846096A1 (fr) * | 2002-10-16 | 2004-04-23 | Emmanuel Carrion | Dispositif pour la detection, l'analyse et la localisation de defauts presents sur une surface transparente et/ou reflechissante |
| JP2020085722A (ja) * | 2018-11-28 | 2020-06-04 | 日本碍子株式会社 | 積層体の検査方法、検査装置及び製造方法 |
| JP2025065291A (ja) * | 2021-03-26 | 2025-04-17 | 株式会社プロテリアル | 炭化ケイ素エピタキシャル基板の検査方法 |
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