JP2005158961A - Unit and method for crystal defect inspection - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、試料の結晶欠陥を検査する装置及び検査方法に係り、特に、試料のエッチングから結晶欠陥の計数まで一貫して行なうことのできる検査装置及び検査方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and an inspection method for inspecting a crystal defect of a sample, and more particularly to an inspection apparatus and an inspection method that can be performed consistently from etching of a sample to counting of crystal defects.
現在、デジタルカメラ等の電子機器に多数搭載され、その電子機器の動作を制御しているものにIC(Integrated Circuit)がある。このICは、小さいなサイズでありながら、複雑な信号処理を高速に行なうことができるため、制御したい電子機器自体の大きさを小型化したい場合には、このICは非常に有効である。このようなICを製造する際には、シリコン単結晶よりなる半導体基板に、リソグラフィー、エッチング、不純物導入等の半導体製造プロセスを施すことにより、トランジスタやダイオード等の回路素子を集積して形成し、これらを配線して接続することにより製造している。このICには、その集積度合いにより、小さいものからLSI(Large Scale Integration),VLSI(Very Large Scale Integration),ULSI(Ultra Large Scale Integration)などがあり、その集積度が高くなるほど、隣接して形成される回路素子間の間隙が小さくなる。そのため、ICの集積度を高めようとするほど、より精度の高い半導体製造プロセスが要求される。また、ICの集積度を高めるためには、この半導体製造プロセスの高精度化だけではなく、その半導体製造プロセスを施す対象である半導体基板の品質も高いものであることが要求される。 Currently, there are ICs (Integrated Circuits) that are installed in many electronic devices such as digital cameras and control the operation of the electronic devices. Although this IC is small in size, it can perform complex signal processing at a high speed, so this IC is very effective when it is desired to reduce the size of the electronic device itself that is desired to be controlled. When manufacturing such an IC, a semiconductor substrate made of silicon single crystal is subjected to a semiconductor manufacturing process such as lithography, etching, impurity introduction, etc., so that circuit elements such as transistors and diodes are integrated and formed. They are manufactured by wiring and connecting them. Depending on the degree of integration, these ICs include small to large scale integration (LSI), very large scale integration (VLSI), and ultra large scale integration (ULSI), and are formed adjacent to each other as the degree of integration increases. The gap between the circuit elements to be processed is reduced. For this reason, the higher the integration degree of the IC, the more accurate the semiconductor manufacturing process is required. In order to increase the degree of IC integration, it is required not only to improve the accuracy of the semiconductor manufacturing process, but also to improve the quality of the semiconductor substrate to be subjected to the semiconductor manufacturing process.
半導体基板は、結晶成長プロセスにより成長させたシリコン単結晶層を、ウエハ状に切り出したものであるが、その成長条件や、成長させる装置によって、シリコン単結晶層内に結晶欠陥が発生することが知られている。この結晶欠陥は、半導体製造プロセス等において、その半導体基板表面にエッチング液が塗布された場合に、結晶欠陥のある部分が、それのない部分よりも早く溶解するため、その欠陥部分がエッチピットと呼ばれる穴(ピット)となって顕在化する。このエッチピットが半導体製造プロセスのエッチング工程で現れてしまうと、エッチング液によるエッチングが所望の深さよりも深くなってしまったり、また、発生したエッチピットにエッチング液が流れ込み、予想もしない方向にエッチングが起こってしまい、例えば隣接する配線や回路素子を浸食して、それらを短絡させてしまうことがある。従って、半導体基板内に存在する、このエッチピットの数の多少は、その半導体基板の品質を評価する指標の一つとなり、エッチピットの数が少ないほど高品質であり、逆に、その数が多いほど低品質であると評価することができる。このようにして半導体基板の品質を評価すれば、例えば、高品質の半導体基板には高い集積度で、低品質の半導体基板には低い集積度で、というように、その半導体基板の品質に合わせて集積度を変化させることが可能となり、ICを製造する際の歩留まりを向上させることが可能となる。 A semiconductor substrate is obtained by cutting a silicon single crystal layer grown by a crystal growth process into a wafer shape. Depending on the growth conditions and the growing apparatus, crystal defects may occur in the silicon single crystal layer. Are known. This crystal defect occurs when the etching solution is applied to the surface of the semiconductor substrate in a semiconductor manufacturing process or the like, so that the part with the crystal defect dissolves faster than the part without it. It becomes apparent as a hole (pit). If this etch pit appears in the etching process of the semiconductor manufacturing process, the etching with the etchant becomes deeper than desired, or the etchant flows into the generated etch pit and etches in an unexpected direction. May occur, for example, by eroding adjacent wiring or circuit elements and short-circuiting them. Accordingly, the number of etch pits present in the semiconductor substrate is one of the indexes for evaluating the quality of the semiconductor substrate. The smaller the number of etch pits, the higher the quality. The higher the number, the lower the quality. If the quality of the semiconductor substrate is evaluated in this way, for example, it is highly integrated on a high-quality semiconductor substrate and low integrated on a low-quality semiconductor substrate. Thus, the degree of integration can be changed, and the yield when manufacturing the IC can be improved.
従来、このエッチピットの数を計数するときには、その半導体基板の表面を目視により観察し、その数を数えていた。しかし、個々のエッチピットの大きさは数μm〜数百μmと非常に小さく、それを目視で識別することは困難であるため、半導体基板の表面を光学顕微鏡で拡大して観察したり、あるいは、その表面をカメラ等で撮影した後、その撮影した画像を画像表示装置で拡大表示した上で観察していた(例えば、特許文献1参照)。そのため、半導体基板の表面全体を観察するためには、観察者に多大な時間と労力を課していた。そこで、このエッチピットの計数を目視でなく、装置で自動的に計数するものも提案されている(例えば、特許文献2参照)。そのような計数装置には、例えば、撮影した半導体基板表面の画像の輝度や濃淡、色彩などを分析することで、エッチピットの有無を判別して計数するものや、半導体基板表面に光を照射すると共に、その照射した光のうち半導体基板表面で反射した反射光からエッチピットの有無を判別して計数するものなどがある。このような計数装置によれば、エッチピットの数を自動的に計数することができるので、目視で計数を行なう場合に比べ、観察者の負担及び計数時間を大幅に低減することが可能となる。 Conventionally, when the number of etch pits is counted, the surface of the semiconductor substrate is visually observed and counted. However, the size of each etch pit is very small, such as several μm to several hundred μm, and it is difficult to visually identify it. Therefore, the surface of the semiconductor substrate is observed with an optical microscope, or Then, after the surface was photographed by a camera or the like, the photographed image was enlarged and displayed by an image display device (for example, see Patent Document 1). For this reason, in order to observe the entire surface of the semiconductor substrate, a great amount of time and effort are imposed on the observer. Accordingly, there has been proposed a method in which the number of etch pits is automatically counted by an apparatus rather than visually (see, for example, Patent Document 2). Such counting devices include, for example, a device that discriminates and counts the presence or absence of etch pits by analyzing the brightness, shading, color, etc. of the image of the surface of the semiconductor substrate taken, or irradiates the surface of the semiconductor substrate with light. In addition, there is one that counts by determining the presence or absence of etch pits from the reflected light reflected on the surface of the semiconductor substrate among the irradiated light. According to such a counting device, since the number of etch pits can be automatically counted, it is possible to significantly reduce the burden on the observer and the counting time as compared with the case of counting visually. .
しかしながら、このような計数装置は、その観察している半導体基板の表面に露出して、エッチピットとして顕在化した結晶欠陥だけを計数しているので、その表面に露出していない、すなわち半導体基板の内部に存在している結晶欠陥は、計数の対象になっていない。しかし、半導体製造プロセスを施す際には、半導体基板の表面だけでなく、その内部もエッチング液によりエッチングされるのであるから、その内部に存在する結晶欠陥の数も、品質を評価する際の対象にした方が、より精度よく品質を評価することができる。また、シリコン単結晶層は、その平面方向には結晶欠陥の数がそれほど変化しないが、その成長方向には、成長途中における外部からの要因により、結晶欠陥の数が大きく変化することがある。従って、例えば、観察した一表面にはエッチピットの数が少ない半導体基板であっても、その内部には多数のエッチピットが存在する場合がある。従来の計数装置では、このような半導体基板の内部に存在する結晶欠陥を計数することはできなかったが、敢えて行なおうとすれば、以下のように手作業を交えて行なうことが必要であった。すなわち、まず、観察していた半導体基板を計数装置から、観察者が手作業で取り外し、エッチング液に浸漬してエッチングさせる。そして、所望の深さだけエッチングされたと観察者が判断した時点で、その半導体基板をエッチング液中から手作業で取り出し、洗浄液をかけて洗浄しエッチングを完全に停止させた後、再度計数装置にセットしてエッチピットの計数を計数装置により行なうというものであった。このように、計数以外の工程はほとんど手作業で行なう必要があった。
しかし、通常エッチピットのサイズは非常に小さいため、評価しようとしている半導体基板を、手作業で計数装置から取り外したり、移動させたりしている途中で、その表面が傷ついた場合には、エッチピットがその傷により潰れてしまい、計数を正しく行なうことはできなくなってしまう。そのため、評価しようとしている半導体基板の取り扱いには細心の注意を払うことが必要とされ、そのための環境や設備も整備することが必要であった。特に、チップタイプの一辺が200μm程度の極小サイズの半導体基板を評価しようとする場合には、取り外しや移動の途中で、その半導体基板自体を紛失してしまうことも考えられ、そのような半導体基板を手作業で取り扱うことは極めて困難である。そこで、本願発明は、上記背景技術に鑑みて発明されたものであり、その課題は、半導体基板の結晶欠陥をより効率的に検査することのできる装置及びその検査方法を提供することである。 However, since the size of the etch pit is usually very small, if the surface of the semiconductor substrate to be evaluated is damaged while it is being manually removed from the counting device or moved, the etch pit Will be crushed by the scratch, and the counting cannot be performed correctly. Therefore, it was necessary to pay close attention to the handling of the semiconductor substrate to be evaluated, and it was necessary to improve the environment and facilities for that purpose. In particular, when trying to evaluate a very small size semiconductor substrate having a chip type side of about 200 μm, the semiconductor substrate itself may be lost during removal or movement. Is very difficult to handle manually. Accordingly, the present invention has been invented in view of the above-described background art, and an object thereof is to provide an apparatus and an inspection method for inspecting a crystal defect of a semiconductor substrate more efficiently.
上記課題を解決するために、本願発明の結晶欠陥検査装置は、被検査物である試料の結晶欠陥を検査する装置であって、試料の表面をエッチングするエッチング液を収容可能に形成された液槽と、その液槽内のエッチング液中に浸漬された試料が、エッチング液によりエッチングされた量を計測する計測手段と、その計測手段の計測結果を入力して所定値と比較すると共に、その計測結果が当該所定値以上の場合に、取り出し信号を出力する制御部と、試料を上記液槽のエッチング液の内外に移動自在に支持すると共に上記制御部からの信号を入力可能に形成され、上記制御部からの上記取り出し信号を入力すると、支持した試料を、上記液槽のエッチング液中から取り出す試料移送手段と、その試料移送手段の取り出した試料の表面に洗浄液を注いで、その表面に付着しているエッチング液を洗い流す洗浄手段と、洗浄した試料の表面に存在する結晶欠陥の数を求める計数手段とを備えてなるものである。 In order to solve the above problems, a crystal defect inspection apparatus of the present invention is an apparatus for inspecting a crystal defect of a sample which is an object to be inspected, and is a liquid formed so as to contain an etching solution for etching the surface of the sample. The measurement means for measuring the amount of the tank and the sample immersed in the etching liquid in the liquid tank measured by the etching liquid, and the measurement result of the measurement means are input and compared with a predetermined value. When the measurement result is equal to or greater than the predetermined value, a control unit that outputs a take-out signal, and a sample that is movably supported in and out of the etching solution in the liquid tank and that can receive a signal from the control unit, When the take-out signal from the control unit is inputted, the sample transfer means for taking out the supported sample from the etching solution in the liquid tank and the surface of the sample taken out by the sample transfer means are washed. Pouring a cleaning means for washing out the etching solution adhering to its surface, it is made and a counting means for determining the number of crystal defects present in the washed surface of the sample.
また、本願発明の結晶欠陥検査方法は、被検査物である試料の結晶欠陥を検査する方法であって、検査しようとする試料の表面をエッチング可能なエッチング液中に、その試料を浸漬させ、続いて、その浸漬させた試料がエッチング液によりエッチングされた量を計測すると共に、その計測結果が所定値以上の場合に、その試料をエッチング液中から取り出し、その取り出した試料の表面に洗浄液を注いで、その表面に付着しているエッチング液を洗い流し、その洗浄した試料の表面に存在する結晶欠陥の数を求めるものである。 The crystal defect inspection method of the present invention is a method for inspecting a crystal defect of a sample which is an object to be inspected, and the sample is immersed in an etching solution capable of etching the surface of the sample to be inspected. Subsequently, the amount of the immersed sample etched by the etching solution is measured, and when the measurement result is a predetermined value or more, the sample is taken out from the etching solution, and the cleaning solution is applied to the surface of the taken-out sample. Then, the etching solution adhering to the surface is washed away, and the number of crystal defects existing on the surface of the cleaned sample is obtained.
本願発明の結晶欠陥検査装置及び結晶欠陥検査方法においては、試料表面のエッチングから、エッチングした試料表面に存在する結晶欠陥の計数まで一貫して行なわれるので、その検査を効率的に行なうことが可能となる。 In the crystal defect inspection apparatus and crystal defect inspection method of the present invention, since the sample surface etching to the counting of crystal defects existing on the etched sample surface are performed consistently, the inspection can be performed efficiently. It becomes.
本発明の結晶欠陥検査装置及び結晶欠陥検査方法にかかる一実施の形態を、図1と図2を参照して、以下に説明する。図1は、試料1をエッチング液2に浸漬している状態、図2は、試料1をエッチング液2から引き上げた状態を示している。
An embodiment according to a crystal defect inspection apparatus and a crystal defect inspection method of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows a state where the
この結晶欠陥検査装置は、液槽10と、試料移送手段としての昇降器20及び試料ステージ21と、受液部22と、計測器30と、制御部32と、洗浄用ノズル40と、乾燥用ノズル50と、カメラ70と、画像処理部80と、密度算出部81と、ディスプレイ90とを備えて構成されている。
This crystal defect inspection apparatus includes a
液槽10は、エッチング液2を収容できるよう、上面が開口した箱形に形成されており、その開口した上面を通して、試料1を出し入れすることができる。また、その開口のサイズは、試料ステージ21が試料1を載置したまま、その開口を通過できるよう、試料ステージ21のサイズよりも大きく形成されている。
The
試料ステージ21は、上面が開口した箱形のもので、その側面には、昇降軸202が接続され、この昇降軸202を介して昇降器20の支軸201に支持されており、また、その下面には、試料1を載置して支持する試料載置部211を有している。この試料載置部211は、メッシュ状に形成されており、このメッシュを通して、エッチング液2が試料載置部211を自在に通過することができる。なお、このメッシュの目の細かさは、特に限定されるものではなく、載置する試料1のサイズに合わせて適宜調整すればよく、要は、試料1がメッシュの目から脱落しないように、試料1のサイズよりも小さく形成してあればよい。
The
受液部22は、上面が開口した箱形のもので、試料ステージ21を収容できる程度に、その開口及び底面のサイズが試料載置部211のサイズよりも大きく形成されている。また、その側面には、回転軸203が接続され、この回転軸203を介して昇降器20の支軸201に支持されており、また、その底面の一部には、その厚み方向の全体を貫通する排液孔221を有している。これにより、図2に示すように、受液部22が試料ステージ21の下方に位置したとき、洗浄用ノズル40から試料1に向けて噴射される洗浄液Wを、メッシュ状の試料載置部211を通して受けることができ、受けた洗浄液Wは、排液孔221から排出することが可能となる。なお、排液孔221は、図2に示すように、受液部22が試料ステージ21の下方、すなわち液槽10の上方に位置したとき、排液孔221が液槽10の外側になるような位置に設けることが望ましく、このようにすることで、排液孔221から排出される洗浄液Wが液槽10内に流入することを防止できる。
The
昇降器20は、液槽10に固定された支軸201と、この支軸201の軸方向に沿って昇降する昇降軸202と、支軸201を中心に回転する回転軸203と、支軸201に固定され、昇降軸202を昇降及び回転軸203を回転させる駆動モータ204とを備えている。また、昇降軸202は、試料ステージ21にも接続されており、昇降軸202が昇降するのに伴って、試料ステージ21も昇降する。同様に、回転軸203は、受液部22に接続されており、回転軸203が回転するのに伴い、受液部22も回転する。その昇降軸202の昇降範囲は、下限は試料ステージ21の試料載置部211が液槽10の底面に接触する下限位置Lで、上限は試料ステージ21の試料載置部211がカメラ70に近接する上限位置Hに設定されている。また、回転軸203は、昇降軸202の昇降範囲の上限位置Hと下限位置Lの間の位置Mに設けられており、昇降軸202の昇降に応じて回転するように形成されている。すなわち、昇降軸202が回転軸203の位置Mよりも低い位置にあるときは、回転軸203は、図1に示すように、支軸201を中心に昇降軸202に対して約180度の角度をなす位置になるように回転し、昇降軸202が回転軸203の位置Mよりも高い位置にあるときは、図2に示すように、支軸201を中心に昇降軸202に対して約0度、すなわち昇降軸202と回転軸203が支軸201の軸方向に重なるような位置に回転する。これにより、回転軸203に接続された受液部22が、昇降軸202に接続された試料ステージ21の昇降動作を邪魔することがなく、また、試料ステージ21に支持された試料1に洗浄液Wを噴射する場合には、その洗浄液Wを受液部22が受けるので、洗浄液Wが液槽10内に流入するのを防止できる。
The
計測器30は、試料1の表面に向けてレーザー光を照射する照射部301と、試料1の表面で反射したレーザー光を受光する受光部302と、計測器30と試料1の間の距離を求めると共に、その求めた距離の値から、試料1がエッチングされた量を算出するエッチング量算出部303とを備えている。エッチング量算出部303は、照射部301が試料1に向けてレーザー光を照射した時刻から、そのレーザー光が試料1の表面で反射して受光部302が受光する時刻までの経過時間を計測すると共に、その経過時間とレーザー光の伝播速度とを乗算することで、試料1と計測器30と間の距離を求める。この求めた距離を、試料1がエッチング液2に浸漬されてから累積加算を行なうことで、試料1がエッチングされた量を求めることができる。なお、この照射部301は、レーザー光を一定時間間隔で照射するように設定されているが、この時間間隔を、試料1がエッチングされる速さに合わせて調整すれば、試料1のエッチング量をより精度よく求めることが可能となり好ましい。
The measuring
制御部32は、エッチング量算出部303、駆動モータ204、カメラ70、開閉弁401及び開閉弁501に接続されている。この制御部32は、試料1をエッチング液2中から取り出す場合には、エッチング量算出部303で求めた試料1のエッチング量の値と、予め設定された所定値とを比較する。そして、そのエッチング量の値が所定値以上の場合には、駆動モータ204に取り出し信号を出力する。駆動モータ204は取り出し信号を受信すると、モータを駆動させ、昇降軸202を上昇させる。これにより、昇降軸202に接続された試料ステージ21は、図1に示すような試料1がエッチング液2に浸漬された状態から、図2に示すような試料1がエッチング液2から取り出された状態となる。また、エッチング液2中から取り出された試料1を洗浄する場合には、この制御部32は、昇降軸202が上限位置Hに達したとき、開閉弁401に開放制御信号を出力して開閉弁401を開放させ、洗浄用ノズル40に洗浄液Wを噴射させる。そして、開閉弁401を開放させた後、所定時間が経過した時点で開閉弁401に閉塞制御信号を出力して開閉弁401を閉塞させる。これと同時に、乾燥用ノズル50の開閉弁501に開放制御信号を出力して開閉弁501を開放させ、試料1に向けて気体を噴射させ試料1を乾燥させる。そして、開閉弁501を開放させた後、所定時間が経過した時点で開閉弁501に閉塞制御信号を出力して開閉弁501を閉塞させると共に、カメラ70に撮影開始信号を出力して、試料1の表面の撮影を開始させる。また、カメラ70が試料1の表面を撮影し終わったときには、カメラ70がその撮影データを画像処理部80に出力するので、その撮影データを制御部32に受信させる。制御部32は、カメラ70から画像データを受信すると、撮影を完了したと判断し、駆動モータ204に降下信号を出力する。駆動モータ
204は、そのモータを駆動させ、昇降軸202を降下させる。これにより、試料1をエッチング液2中に浸漬させ、再度試料1のエッチングを行なわせることが可能となる。なお、開閉弁401及び開閉弁501を開放させている所定時間は、共に同じ時間長さであってもよく、別々に異なる時間長さであってもよい。また、この制御部32に予め設定された所定値は、検査する試料1の材料や成長方法に応じて適宜調整すればよく、例えば、検査しようとする試料1の結晶欠陥が、成長方向に長く伸びるものであれば、その所定値を大きく設定して、エッチング前とエッチング後で同じエッチピットを重複計数しないようにし、また、成長方向に長く伸びないものであれば、所定値を小さく設定して、成長方向に沿って細かく検査するようにし、その成長方向における結晶欠陥の変化を詳細に求めることができるようにすればよい。
The
洗浄用ノズル40は、制御部32から入力される制御信号に応じて開閉動作する開閉弁401を備えており、制御部32から開放制御信号が入力されると、その弁を開放し、閉塞制御信号が入力されると、その弁を閉塞する。すなわち、この洗浄用ノズル40は、その開閉弁401の開閉動作に応じて、洗浄液Wの噴射が制御されている。このようにして、試料1の表面に洗浄液Wを噴射することにより、試料1がエッチング液2から取り出された後でも、その表面に付着しているエッチング液2により継続してエッチングされるのを完全に停止させることができる。また、試料ステージ21が受液部22の下方に位置したときのみ、洗浄液Wが噴射されるので、その洗浄液Wが液槽10内に流入してしまうのを防止できる。なお、この洗浄液Wの噴射量及び噴射時間は、特に限定されるものではなく、試料1に付着しているエッチング液2を洗い流せる量及び時間に設定されていればよい。また、この洗浄液Wの液種は、試料1に付着しているエッチング液2を洗い流すことのできるものであればどのようなものでもよく、特に限定されるものではないが、例えば純水を用いればよい。
The cleaning
乾燥用ノズル50は、制御部32から入力される制御信号に応じて開閉動作する開閉弁501を備えており、制御部32から開放制御信号が入力されると、その弁を開放し、閉塞制御信号が入力されると、その弁を閉塞する。すなわち、この乾燥用ノズル50も、洗浄用ノズル40と同じように、その開閉弁501の開閉動作に応じて、試料1を乾燥させるための気体の噴射が制御されている。このようにして、試料1に向け気体を噴射することで、試料1の表面に付着している液体を乾燥させる。なお、その気体の噴射量、噴射時間は特に限定されるものではなく、試料1の表面が十分に乾燥する程度に設定されていればよい。さらに、その気体の種類も特に限定されるものはなく、例えば空気を用いればよく、この場合には、気体を収容しておくためのボンベ等を別途用意する必要がなく好ましい。また、空気を用いる場合には、その空気を噴射させる前に加熱して温風にしておけば、試料1の表面をさらに効率的に乾燥させることができ好ましい。
The drying
カメラ70は、制御部32からの撮影開始信号を受信すると、試料1の表面の撮影を開始する。そして、撮影した画像をデータ化して、画像処理部80に出力する。この画像データには、撮影した画像の色彩、輝度、明暗等の情報が含まれている。なお、このカメラ70にズームレンズ(図示せず)を接続しておけば、カメラ70と試料1の表面との間の距離を変更しなくても、試料1の表面を拡大した画像を撮影することができ好ましい。
When the camera 70 receives the imaging start signal from the
画像処理部80は、カメラ70から入力された画像データを分析して、その画像内に存在するエッチピットの数を計数する。この計数は、画像データに含まれる、エッチピットの部分と、エッチピットでない部分との色彩、輝度、明暗の差の全てを分析することで、エッチピットの部分とそうでない部分とを判別して計数する。なお、エッチピットの計数は、このような画像処理方法に限定されるものではなく、従来より活用されている画像処理技術を用いて行なってもよく、また分析するデータは、色彩、輝度、明暗の全てでなく、どれか一つでもよく、これらの組み合わせであってもよい。
The
密度算出部81は、画像処理部80で求めた、今回の検査において求めたエッチピットの数と、その検査の前に行なった検査、すなわち前回の検査において求めたエッチピットの数と、今回の検査での試料1のエッチング量とをもとにして、そのエッチング量内に存在したエッチピットの密度を求める。すなわち、今回の検査で検査した一表面と、前回の検査で検査した別の一表面とのそれぞれに存在したエッチピットの数の平均値を求め、その求めた平均値をエッチング量及び試料1の面積で割ることで、試料1の体積当たりのエッチング密度を算出する。このようにして、密度を求めれば、試料1の深さ方向、すなわち試料1のもとであるシリコン単結晶層の成長方向におけるエッチピットの密度を把握でき、試料1の品質を成長方向に置いても評価することが可能となる。なお、この密度の算出に用いるエッチング量及び試料1の面積の値は、この密度算出部81に予め設定されているが、これは、エッチング量算出部303からのデータを入力できるように形成して、その入力されるデータを用いるようにしてもよい。
The
ディスプレイ90は、画像処理部80から入力された画像データを画面表示する。これを使用者が目視で確認すれば、エッチピットの形状や大きさ等を目視により観察することができる。
The
なお、この検査装置により検査される被検査物である試料1は、例えば、半導体材料として、Si(珪素),GaN(窒化ガリウム),GaAs(ガリウム砒素)などを、CVD(Chemical Vapor Deposition)成長法により成長させたエピタキシャル層から切り出したエピタキシャルウエハを用いることができるが、これ以外の材料及び方法により成長された試料も被検査物として検査することができる。また、試料1の大きさは、ICチップのように一辺が200μm程度の非常に微小なサイズのものから、200mm(8インチ)以上の大きなサイズのものまで、効率的に検査することができる。なお、一辺が200μm程度のサイズの試料を検査する場合には、試料載置部211のメッシュの目は、例えば100μm程度に設定すればよい。またエッチング液2は、試料1がエピタキシャルウエハの場合には、リン酸を用いればよいが、試料1の材料を変更した場合には、それに合わせて適宜変更すればよい。
The
次に、試料1の結晶欠陥を検査する動作を説明する。
Next, an operation for inspecting a crystal defect of the
まず、試料ステージ21の試料載置部211に試料1を載置して支持させる。試料1が試料載置部211に載置されると、駆動モータ204が、昇降軸202を下降させ、試料ステージ21を液槽10内のエッチング液2中に没入させる。これにより、図1に示すように、試料1はエッチング液2中に浸漬される。浸漬された試料1は、エッチング液2によりエッチングされ始める。
First, the
試料1がエッチング液2中に浸漬されている間、照射部301はレーザー光を所定時間ごとに照射する。その照射したレーザー光のうち、試料1の表面で反射されたものを受光部302が受光すると、エッチング量算出部303は、照射部301による照射から、受光部302による受光までの経過時間に基づき、試料1の表面と計測器30との間の距離を求める。その距離の値を求めたら、それまでに算出していた累積の距離値に加算することで、試料1がエッチング液2に浸漬された時点からの、試料1のエッチング量を算出する。この算出したエッチング量を制御部32に出力すると、その制御部32は、その入力されたエッチング量を、予め設定された所定値と比較する。そして、そのエッチング量が、その所定値よりも大きい場合には、駆動モータ204に取り出し信号を出力する。駆動モータ204は、その取り出し信号を入力すると、昇降軸202を上昇させる。これにより、昇降軸202に接続された試料ステージ21がエッチング液2中から取り出される。
While the
試料ステージ21がエッチング液2から取り出され、受液部22よりも高い位置まで上昇すると、図2に示すように、受液部22が支軸201を中心に回転し、試料ステージ21の下方に位置する。そして、洗浄用ノズル40から試料1に向けて洗浄液Wが噴射され、試料1の表面に付着しているエッチング液2を洗浄する。所定時間が経過すると、この洗浄液Wの噴射が停止する。これにより、試料1のエッチングが完全に停止する。続いて、乾燥用ノズル50から試料1に向けて温風が噴射され、試料1を乾燥させる。所定時間が経過すると、この温風の噴射が停止する。
When the
試料1が乾燥したら、その試料1の表面をカメラ70により撮影する。撮影した画像データは、画像処理部80に出力する。なお、試料1の表面が大きく、カメラ70が試料1の表面全体を一回の撮影で撮影し切れなかった場合は、複数回に分けて撮影すればよいが、その一回ごとの撮影データについては、カメラ70に一旦記憶させておき、試料1の表面を全部撮影した後で、記憶させた全画像データを一括して、画像処理部80に出力すればよい。
When the
画像処理部80は、入力された画像データを分析して、エッチピットの数を計数する。この分析には、例えば、画像データ中のエッチピットの部分とエッチピットでない部分との色彩、輝度、明暗等を差分して、その差分値からエッチピットを抽出して、その数を計数する。この後、その求めたエッチピットの数を、ディスプレイ90で表示する。また、これと同時に、撮影した試料1の表面の画像をディスプレイ90で表示すれば、使用者がエッチピットの大きさや形状を確認することが可能となる。このようにして試料1の結晶欠陥を検査することで、試料1を手作業で扱わなくとも、試料1の所望の深さにおけるエッチピットの数を自動的に求めることが可能となり、特に手作業では取り扱いがきわめて困難な極小サイズの試料の評価も効率的に行なうことが可能となる。
The
そして、画像データがカメラ70から画像処理部80に出力されると、制御部32は、駆動モータ204に降下信号を出力して、試料ステージ21を再度降下させ、載置している試料1をエッチング液2中に浸漬させる。そして、この後の工程を上記と同じようにすれば、今検査した試料1の表面のさらに下の表面に存在するエッチピットの数も求めることができ、また、それら求めた2表面のエッチピットの数からエッチピットの密度を求めることが可能となる。
When the image data is output from the camera 70 to the
なお、洗浄用ノズル40は、その開閉弁401を制御部32からの制御信号に応じて動作させていたが、これ以外にも、例えば、回転軸203の回転角度に応じてその開閉弁401を開閉動作させるようにしてもよい。この場合、回転軸203の回転角度を計測する角度計が必要になるが、例えば、回転軸203と昇降軸202のなす角度が約0度になったとき、すなわち、受液部22が試料ステージ21の真下に位置したとき、その弁を開放させるようにすればよい。さらに、回転軸203と昇降軸202とのなす角度が所定の大きさ以上となったとき、その弁を閉塞させるようにすれば、試料ステージ21が受液部22の下方に位置したときのみ、洗浄液Wが噴射されるので、その洗浄液Wが液槽10内に流入してしまうのを防止できる。
The cleaning
また、昇降軸202及び回転軸203を駆動する手段に、駆動モータ204を用いていたが、これはモータに限定されるものではなく、その他にも、油圧シリンダー、空気圧シリンダー等、昇降軸202や回転軸203を駆動できるものであればどのようなものでもよい。さらに、回転軸203及び昇降軸202間にギアやベルトを介在させ、これらの間で機械的な連動を行なわせれば、駆動モータ204を、例えば昇降軸202に設けるだけで回転軸203も、この昇降軸202の昇降に応じて回転させることができ、回転軸203を駆動させるための駆動モータを省略することが可能となる。
Further, the
また、計測器30に、レーザー光で計測器30と試料1との間の距離を測るものを用いていたが、これ以外にも、例えば、超音波を試料1に向けて射出すると共に、その射出した超音波のうち、試料1の表面で反射したものを受けるようにし、その射出から受けた時刻までの経過時間により、計測器30と試料1との間の距離を測るようにようにしてもよい。この測った距離から、試料1の表面のエッチング量を算出する方法は、上記と同じ方法でよい。
Moreover, although what measured the distance between the measuring
また、試料1の大きさが、測定しようとするエッチピットの大きさに比較して十分大きい場合、すなわちサイズの大きな試料1を検査する場合には、撮影した画像を拡大せずにエッチピットを判別することは困難であるので、その場合には、カメラ70で試料1の表面をズームアップした後で、その画像を撮影するようにしてもよく、また、試料1の表面全体をズームアップせずに撮影した後、その撮影した画像データを画像処理部80でデータ上で拡大してエッチピットを判別できるようにしてもよい。また、画像データを画像処理部80に出力する場合、上記では、カメラ70に一旦全て記憶させた後、一括して出力したが、カメラ70で一回撮影するごとに、その撮影した画像データを都度、画像処理部80に出力するようにしてもよい。
In addition, when the size of the
また、上記では、試料ステージ21を支軸201に対して昇降させることで、液槽10のエッチング液2中から試料1を取り出し及び浸漬させていたが、これは、試料ステージ21を支軸201に固定すると共に、液槽10をその支軸201に対して移動可能に接続させ、液槽10を昇降させることで、試料1を液槽10のエッチング液2中から取り出し及び浸漬させるようにしてもよい。
In the above, the
以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこの実施の形態に限らず、種々の形態で実施することができる。 The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this embodiment and can be implemented in various forms.
10 液槽
20 昇降器
21 試料ステージ
22 受液部
30 計測器
32 制御部
40 洗浄用ノズル
50 乾燥用ノズル
70 カメラ
80 画像処理部
81 密度算出部
201 支軸
202 昇降軸
203 回転軸
204 駆動モータ
211 試料載置部
221 排液孔
301 照射部
302 受光部
303 エッチング量算出部
401 開閉弁
501 開閉弁
W 洗浄液
DESCRIPTION OF
Claims (7)
試料の表面をエッチングするエッチング液を収容可能に形成された液槽と、
その液槽内のエッチング液中に浸漬された試料が、エッチング液によりエッチングされた量を計測する計測手段と、
その計測手段の計測結果を入力して所定値と比較すると共に、その計測結果が当該所定値以上の場合に、取り出し信号を出力する制御部と、
試料を上記液槽のエッチング液の内外に移送自在に支持すると共に上記制御部からの信号を入力可能に形成され、上記制御部からの上記取り出し信号を入力すると、支持した試料を上記液槽のエッチング液中から取り出す試料移送手段と、
その試料移送手段の取り出した試料の表面に洗浄液を注いで、その表面に付着しているエッチング液を洗い流す洗浄手段と、
洗浄した試料の表面に存在する結晶欠陥の数を求める計数手段とを備えてなることを特徴とする結晶欠陥検査装置。 An apparatus for inspecting a crystal defect of a sample as an inspection object,
A liquid tank formed so as to accommodate an etching solution for etching the surface of the sample;
Measuring means for measuring the amount of the sample immersed in the etching liquid in the liquid tank being etched by the etching liquid;
A control unit that inputs a measurement result of the measuring means and compares it with a predetermined value, and outputs a take-out signal when the measurement result is equal to or greater than the predetermined value;
The sample is supported so as to be able to move in and out of the etchant in the liquid tank, and a signal from the control unit can be input, and when the take-out signal from the control unit is input, the supported sample is transferred to the liquid tank. A sample transfer means for removing from the etching solution;
A cleaning means for pouring a cleaning liquid onto the surface of the sample taken out of the sample transfer means, and washing away the etching liquid adhering to the surface;
A crystal defect inspection apparatus comprising: a counting means for determining the number of crystal defects present on the surface of the cleaned sample.
その照射したレーザー光のうち、試料表面に反射されたレーザー光を受光する受光部と、
この受光部が受光したレーザー光から、試料表面のエッチング量を算出するエッチング量算出部とを備えることを特徴とする請求項1に記載の結晶欠陥検査装置。 The measurement means includes an irradiation unit that irradiates the sample surface with laser light, and
Among the irradiated laser light, a light receiving unit that receives the laser light reflected on the sample surface,
The crystal defect inspection apparatus according to claim 1, further comprising: an etching amount calculation unit that calculates an etching amount of the sample surface from the laser beam received by the light receiving unit.
検査しようとする試料の表面をエッチング可能なエッチング液中に、その試料を浸漬させ、
続いて、その浸漬させた試料がエッチング液によりエッチングされた量を計測すると共に、その計測結果が所定値以上の場合に、その試料をエッチング液中から取り出し、
その取り出した試料の表面に洗浄液を注いで、その表面に付着しているエッチング液を洗い流し、
その洗浄した試料の表面に存在する結晶欠陥の数を求めることを特徴とする結晶欠陥検査方法。 A method for inspecting a crystal defect of a sample to be inspected,
Immerse the sample in an etchant that can etch the surface of the sample to be inspected.
Subsequently, the amount of the immersed sample was measured by the etching solution, and when the measurement result is a predetermined value or more, the sample was taken out from the etching solution,
Pour the cleaning solution onto the surface of the sample taken out, wash away the etching solution adhering to the surface,
A crystal defect inspection method characterized in that the number of crystal defects present on the surface of the cleaned sample is obtained.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003394506A JP2005158961A (en) | 2003-11-25 | 2003-11-25 | Unit and method for crystal defect inspection |
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ID=34720554
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010223812A (en) * | 2009-03-24 | 2010-10-07 | Toyota Motor Corp | Method of measuring defect density in single crystal |
JP2017041526A (en) * | 2015-08-19 | 2017-02-23 | 濱田重工株式会社 | WET ETCHING METHOD FOR SINGLE CRYSTAL SiC WAFER, WET ETCHING SOLUTION, AND WET ETCHING DEVICE |
CN110646445A (en) * | 2019-11-12 | 2020-01-03 | 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 | Angle measuring device and using method thereof |
-
2003
- 2003-11-25 JP JP2003394506A patent/JP2005158961A/en active Pending
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