JP2001083100A - 表面検査方法及び装置 - Google Patents

表面検査方法及び装置

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JP2001083100A
JP2001083100A JP26040699A JP26040699A JP2001083100A JP 2001083100 A JP2001083100 A JP 2001083100A JP 26040699 A JP26040699 A JP 26040699A JP 26040699 A JP26040699 A JP 26040699A JP 2001083100 A JP2001083100 A JP 2001083100A
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JP
Japan
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scattered light
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JP26040699A
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Tsutomu Sato
努 佐藤
Hideyuki Taniguchi
英行 谷口
Ryuichi Hirano
立一 平野
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Nippon Mining Holdings Inc
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Nikko Materials Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 1μm未満の微小な析出物でも安定して観察
できる光学系を開発し、電子工業用、特にエピタキシャ
ル成長用半導体ウエハーの検査に有用である表面検査方
法及び装置を得ることを課題とする。 【解決手段】 被検査物を暗室内に設置し、該被検査物
の表面に対し、該表面での照度が10,000ルクス以
上となる光源を入射角度50〜70°で当て、その散乱
光を露出値2.5〜10にした光学系により、前記被検
査物の表面に対し80〜100°の位置に設置した検知
センサーへ導いて、被検査物の表面を検知センサーによ
り検査することを特徴とする表面検査方法及び装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、化合物半導体基板
表面に存在する微小な欠陥、例えば1μm未満の析出
物、あるいは目視では観察できないスクラッチ等の検査
に有用である表面検査方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電子工業に用いられる半導体ウエハーの
うち、特にエピタキシャル成長用半導体ウエハーは、表
面の鏡面仕上加工が行われるが、この表面には微小な析
出物が残存することがあり、これが半導体の特性を低下
させる原因となる。従来、IR顕微鏡では1μm未満の
微小な析出物を観察することは困難で、事実上このよう
な微小な析出物は無視されてきた。しかし、年々このよ
うな微小な析出物を無くして表面状態をさらに向上させ
ようとする要求があり、また事前にこのような析出物の
存在を知ることにより、製造条件の改善又は変更を行
い、半導体ウエハーの性能をさらに向上させる必要が生
じてきた。
【0003】しかし、一概に微小な析出物を観察すると
いっても、1μm未満の微小な析出物を顕微鏡で検出す
ることは極めて難しく、特に微弱な散乱光を用いて行う
必要があることから、析出物の存在及び量を安定して検
出することはできなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、1μm未満
の微小な析出物でも安定して観察できる光学系を開発
し、電子工業用、特にエピタキシャル成長半導体ウエハ
ーの表面検査等において、目視では観察できない微小な
スクラッチ等の検査に有用である表面検査方法及び装置
を得ることを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は1)被検査物を
暗室内に設置し、該被検査物の表面に対し、該表面での
照度が10,000ルクス以上となる光源を入射角度5
0〜70°で当て、その散乱光を露出値2.5〜10に
した光学系により、前記被検査物の表面に対し80〜1
00°の位置に設置した検知センサーへ導いて、被検査
物の表面を検知センサーにより検査することを特徴とす
る表面検査方法、2)被検査物が化合物半導体ウエハー
であることを特徴とする1)記載の表面検査方法、3)
半導体ウエハーがCdTe又はCdZn1−xTe
(x<1)ウエハーであることを特徴とする2)記載の
表面検査方法、4)被検査物表面での照度が10,00
0ルクス以上となる光源を有し、該光源は被検査物表面
に対する入射角度が50〜70°となる位置に設置さ
れ、前記被検査物の表面に対し80〜100°の位置に
設置した検知センサーを有し、被検査物の表面からの散
乱光を露出値2.5〜10にして前記検知センサーへ導
く光学系を備えていることを特徴とする表面検査装置、
5)検知センサーが写真フイルム又はCCDであること
を特徴とする4)記載の表面検査装置、6)被検査物が
化合物半導体ウエハーであることを特徴とする4)又は
5)記載の表面検査装置、7)半導体ウエハーがCdT
e又はCdZn1−xTe(x<1)ウエハーである
ことを特徴とする6)記載の表面検査装置、に関する。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明は、暗室内においてCdT
e又はCdZn1−xTe(x<1)結晶ウエハー等
の被検査物からの微弱な散乱光を観察する。光源からの
光は、被検査物表面での照度が10,000ルクス以上
となるものを使用する。10,000ルクス未満では、
散乱光が弱く微小な析出物の存在の確認は殆どできない
ので、上記の照度(ルクス)とする。
【0007】光源からの光は入射角度50〜70°で被
検査物表面に当てる。入射角度50°未満では被検査物
からの散乱光を検知センサーにより補足できない。ま
た、70°を超えると直接の反射光が検知センサーに入
ってくるので、散乱光が相対的に弱くなり、被検査物か
らの微弱な散乱光を明瞭に識別できなくなる。したがっ
て、上記の入射角度とする。好ましくは入射角度60〜
70°である。一方、としては検知センサーとしては、
写真フイルム又はCCDを使用することができる。特に
時間積分型(TDI:Time Domain Inte
gration)センサーが有効である。他のセンサー
を使用することもできるが、上記センサーがより有効で
ある。
【0008】これらのセンサーは被検査物の表面に対し
80〜100°の位置に設置し、被検査物の表面からの
散乱光を検知する。この角度80未満では露出アンダー
(光が弱く暗くなる)となり、好ましくない。また10
0°を超えると露出オーバー(散乱光が入り、眩しくな
ってしまう)となり、効果的でない。したがって、検知
センサーは上記の角度の範囲に設置する必要がある。
【0009】被検査物の表面からの散乱光は、露出値
2.5〜10になるように前記検知センサーへ導く。露
出値はFナンバーとシャッターの露出時間との組合せに
よって、光量を通過させる能力を示す値であり、露出値
EVは2EV=F/tで求められる(FはFナンバ
ー、tはシャッターの露出時間を秒で計った数値)。こ
の露出値2.5未満では、適切に散乱光を捕捉すること
はできない。また、露出10を超える場合も同様に散乱
光が補足できず、適切な析出物の観察が不可能となる。
これは露出度を上記のように適度に調節する光学系によ
って初めて達成できる。
【0010】
【実施例および比較例】本発明の実施例および比較例を
以下に示す。VGF法により育成したCd0.97Zn
0.03Te単結晶より厚さ1000μm、面方位(1
11)の30x50mm ウエハーを切り出し、さら
にウエハーの表面をラッピングおよびポリシング加工し
鏡面研磨仕上げして被検査物用試験片とした。まず、被
検査物表面での照度を10,000ルクス、15,00
0ルクス、20,000ルクス、25,000ルクスに
変化させて、散乱光の観察を行った。
【0011】この結果を図1〜図4に示す。なお、この
場合、光源からの光の入射角度を60°に、センサーの
設置個所を被検査物の表面に対し90°の位置に、被検
査物の表面からの散乱光の露出値5.6に設定した。図
1〜図4に示す通り、照度を上げるに従って析出物の範
囲と量が鮮明となっていくのが分かる。特に25,00
0ルクス以上で最も鮮明な画像が得られている。 これ
に対し、10,000ルクス未満(図示せず)では、散
乱光が弱くまた範囲も狭まり、微小な析出物の存在の確
認が難しくなってくる。以上から、被検査物表面での照
度を10,000ルクス以上とすることが必要である。
【0012】次に、光源からの光の入射角度について調
べた。該入射角度を本発明の範囲50〜70°内である
60°並びに比較例として範囲外の80°及び30°に
ついて被検査物表面に光を当てた。この場合、照度を2
0,000ルクスに、センサーの設置個所を被検査物の
表面に対し90°の位置に、被検査物の表面からの散乱
光の露出値5.6に設定した。また、検知センサーとし
てCCDを使用した。この結果を図5〜図7に示す。こ
れらの図に示す通り、入射角度60°では鮮明な画像
(図5)が得られ、1μm未満の微小な析出物が広範囲
に捕らえられている。しかし、図6に示す本発明の範囲
外の入射角度である80°では、左上に一部視野に入っ
た輝度が高い直接反射光のために散乱光が見え難くなっ
ており、その観察される散乱光の範囲も縮小している。
また、図7に示す本発明の範囲外の入射角度である30
°では検知センサーに散乱光は全く捕らえられていな
い。以上から、入射角度50°未満では被検査物からの
散乱光を検知センサーにより補足し難く、また、70°
を超えると直接の反射光が検知センサーに入ってくるの
で、散乱光が相対的に弱くなり、被検査物からの微弱な
散乱光を明瞭に識別できなくなった。したがって、光源
からの光の入射角度は50〜70°とする必要がある。
【0013】次に、露出値を変化させた場合における散
乱光の検知センサーによる検査結果を調べた。露出値は
上記の通り、Fナンバーとシャッターの露出時間との組
合せによって、光量を通過させる能力を示す値であり、
露出値EVは2EV=F/tで求められる(FはFナ
ンバー、tはシャッターの露出時間を秒で計った数
値)。本発明の範囲の露出値2.5〜10内にある露出
値5.6及び露出値2.8と本発明の範囲外である露出
値32における調査を実施した。この場合、照度を2
0,000ルクスに、センサーの設置個所を被検査物の
表面に対し90°の位置に、光源からの光の入射角度を
60°に設定した。また、検知センサーとしてCCDを
使用した。この結果を図8〜図10に示す。本発明の範
囲の露出値2.5〜10内にある露出値5.6(図8)
及び露出値2.8(図9)では、鮮明な画像が得られ、
1μm未満の微小な析出物が広範囲に捕らえられてい
る。しかし、図10に示す通り、本発明の範囲外である
露出値32では、画面上で画像が不鮮明となり、析出物
の範囲も縮小している。また、露出値2.5未満でも同
様に、適切に散乱光を捕捉することはできなかった(図
示せず)。以上から、露出値を2.5〜10とすること
により、1μm未満の微小な析出物が広範囲に捕らえる
ことができ、鮮明な画像を得ることができる。これは露
出度を上記のように適度に調節する光学系によって達成
できる。
【0014】上記実施例においては、Cd0.97Zn
0.03Te単結晶ウエハーを使用したが、CdTe半
導体ウエハー及びその他の半導体ウエハーを使用しても
同様の結果が得られた。検知センサーとして写真フイル
ムを使用しても同様の結果を得ることができる。また他
のセンサーを使用することもできる。このセンサーの設
置位置を変えた場合の検査結果を特に比較はしていない
が、被検査物の表面に対し80〜100°の位置に設置
するのが最も効果的であった。
【0015】
【発明の効果】被検査物を暗室内に設置し、該被検査物
の表面に対し、該表面での照度が10,000ルクス以
上となる光源を入射角度50〜70°で当て、その散乱
光を露出値2.5〜10にした光学系により、前記被検
査物の表面に対し80〜100°の位置に設置した検知
センサーへ導いて、被検査物の表面を検知センサーによ
り検査することにより、1μm未満の微小な析出物でも
安定して観察でき、従来IR顕微鏡では1μm未満の微
小な析出物を観察することは困難と考えられてきたが、
本発明により、事前にこのような析出物の存在を比較的
簡便に知ることが可能となり、電子工業用、特に液相エ
ピタキシャル成長半導体ウエハーの検査に有用である優
れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】被検査物表面での照度を10,000ルクスに
した場合の検知センサーによる散乱光の観察結果を示す
図である。
【図2】被検査物表面での照度を15,000ルクスに
した場合の検知センサーによる散乱光の観察結果を示す
図である。
【図3】被検査物表面での照度を20,000ルクスに
した場合の検知センサーによる散乱光の観察結果を示す
図である。
【図4】被検査物表面での照度を25,000ルクスに
した場合の検知センサーによる散乱光の観察結果を示す
図である。
【図5】光源からの光の入射角度を60°にして被検査
物表面に光を当てた場合の検知センサーによる散乱光の
観察結果を示す図である。
【図6】光源からの光の入射角度を80°にして被検査
物表面に光を当てた場合の検知センサーによる散乱光の
観察結果を示す図である。
【図7】光源からの光の入射角度を30°にして被検査
物表面に光を当てた場合の検知センサーによる散乱光の
観察結果を示す図である。
【図8】露出値を5.6にして、被検査物表面に光を当
てた場合の検知センサーによる散乱光の観察結果を示す
図である。と本発明の範囲外である露出値32における
調査を実施した。
【図9】露出値を2.8にして、被検査物表面に光を当
てた場合の検知センサーによる散乱光の観察結果を示す
図である。
【図10】露出値を32にして、被検査物表面に光を当
てた場合の検知センサーによる散乱光の観察結果を示す
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平野 立一 茨城県北茨城市華川町臼場187番地4 株 式会社日鉱マテリアルズ磯原工場内 Fターム(参考) 2F065 AA49 BB25 CC19 FF01 FF04 FF41 HH12 JJ03 JJ07 JJ13 JJ26 LL30 2G051 AA51 AB07 BA20 BB01 CA03 CA20 CB01 CB05

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検査物を暗室内に設置し、該被検査物
    の表面に対し、該表面での照度が10,000ルクス以
    上となる光源を入射角度50〜70°で当て、その散乱
    光を露出値2.5〜10にした光学系により、前記被検
    査物の表面に対し80〜100°の位置に設置した検知
    センサーへ導いて、被検査物の表面を検知センサーによ
    り検査することを特徴とする表面検査方法。
  2. 【請求項2】 被検査物が化合物半導体ウエハーである
    ことを特徴とする請求項1記載の表面検査方法。
  3. 【請求項3】 半導体ウエハーがCdTe又はCd
    1−xTe(x<1)ウエハーであることを特徴とす
    る請求項2記載の表面検査方法。
  4. 【請求項4】 被検査物表面での照度が10,000ル
    クス以上となる光源を有し、該光源は被検査物表面に対
    する入射角度が50〜70°となる位置に設置され、前
    記被検査物の表面に対し80〜100°の位置に設置し
    た検知センサーを有し、被検査物の表面からの散乱光を
    露出値2.5〜10にして前記検知センサーへ導く光学
    系を備えていることを特徴とする表面検査装置。
  5. 【請求項5】 検知センサーが写真フイルム又はCCD
    であることを特徴とする請求項4記載の表面検査装置。
  6. 【請求項6】 被検査物が化合物半導体ウエハーである
    ことを特徴とする請求項4又は5記載の表面検査装置。
  7. 【請求項7】 半導体ウエハーがCdTe又はCd
    1−xTe(x<1)ウエハーであることを特徴とす
    る請求項6記載の表面検査装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010185820A (ja) * 2009-02-13 2010-08-26 Fukuoka Institute Of Technology 表面検査装置および表面検査方法
JP2017062157A (ja) * 2015-09-24 2017-03-30 株式会社Sumco エピタキシャルウェーハ表面検査装置およびそれを用いたエピタキシャルウェーハ表面検査方法
CN112362664A (zh) * 2020-10-30 2021-02-12 东风商用车有限公司 检查快速件大面平整度的方法

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