JP2007101394A - 結晶面方位の簡易判定方法及びその装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 結晶面の方位判定を行う際に、簡単、迅速、且つ低コストで安全に行うことが出来る技術を提供する。
【解決手段】 シリコンウェーハのエッチング面に集光したレーザー光を、ウェーハ面に対し斜め方向から照射し、生じる反射光像を半透明スクリーンに投影し、偏光フィルターを装着したCCDカメラでその投影像を撮影し、その撮影像を画素照度に基づいてパターン画像とし、そのパターン画像を予め記憶させておいた特定方位のパターン画像と照合して方位を表示することを特徴とする。前記レーザー光の照射角度をウェーハ面に対して、20〜70°の角度とすること、前記レーザー光が半導体レーザーであること、前記レーザー光の波長が500〜1000nmで出力5mW以下であること、前記CCDカメラに装着する偏光フィルターの減光率をND2〜8とすることがそれぞれ好ましい。
【選択図】 図1
【解決手段】 シリコンウェーハのエッチング面に集光したレーザー光を、ウェーハ面に対し斜め方向から照射し、生じる反射光像を半透明スクリーンに投影し、偏光フィルターを装着したCCDカメラでその投影像を撮影し、その撮影像を画素照度に基づいてパターン画像とし、そのパターン画像を予め記憶させておいた特定方位のパターン画像と照合して方位を表示することを特徴とする。前記レーザー光の照射角度をウェーハ面に対して、20〜70°の角度とすること、前記レーザー光が半導体レーザーであること、前記レーザー光の波長が500〜1000nmで出力5mW以下であること、前記CCDカメラに装着する偏光フィルターの減光率をND2〜8とすることがそれぞれ好ましい。
【選択図】 図1
Description
本発明は、結晶方位の判定技術、特にシリコンウェーハの結晶方位を簡便に判定評価する技術に関するものである。
ICを製造するシリコンウェーハ単結晶は、その純度において、また、その結晶面の方位において、厳密な精度が要求される。しかし、太陽光発電用に利用されるシリコンウェーハ単結晶は、それほど厳密な精度が要求される訳ではない。さらに言えば、必ずしも単結晶であることも要求されない場合もある。
太陽光発電用に利用されるシリコンウェーハは、それ専用に製造される場合も多いが、厳密な精度が保たれなかったIC用シリコンウェーハ単結晶が転用利用される場合もある。
太陽光発電用に利用されるシリコンウェーハは、それ専用に製造される場合も多いが、厳密な精度が保たれなかったIC用シリコンウェーハ単結晶が転用利用される場合もある。
ICを製造するために製造されたシリコンウェーハ単結晶には、その方位面が〈100〉方位面、〈111〉方位面、〈110〉方位面等が採用されている。転用利用されるIC用シリコンウェーハ単結晶には、それら複数の方位面のものが混在していることが多いので、太陽光発電用に用いるに際して、その方位面をチェックする必要がある。
シリコンウェーハの結晶面の方位判定においては、従来は、単結晶のX線回折現象を応用した装置で方位判定及び特定をしている。すなわち、X線を直接シリコンウェーハに照射し、線源とシリコンウェーハと検出部の成す結晶面に特有な回折角度で回折X線を検出されることによって、結晶面の方位を特定している。
シリコンウェーハの結晶面の方位判定においては、従来は、単結晶のX線回折現象を応用した装置で方位判定及び特定をしている。すなわち、X線を直接シリコンウェーハに照射し、線源とシリコンウェーハと検出部の成す結晶面に特有な回折角度で回折X線を検出されることによって、結晶面の方位を特定している。
しかしながら、X線回折現象を応用した装置で結晶面の方位判定を行う場合、X線の発生線源を含めた専用の測定装置を必要とする。またX線線源を有することから、有資格者を配し、且つ管理区域等を設けなくてはならず、コストアップの要因となると共に、判定に際しては、ある程度の技術取得を必要とする。
また、X線は高エネルギーの電磁波である為、人体に対する影響が大きく、作業者の健康に影響を及ぼさないように配慮する必要性があった。
X線回折現象を応用した結晶面の方位測定に代えて、シリコンウェーハのエッチングされた面に光を照射し、その際の結晶格子面の固有な方向に対して反射光の強度が異なり、反射光像が特定の形状を示す特性を用いて結晶面構造及び方位を判定することも提案されている(特許文献1参照)。
また、X線は高エネルギーの電磁波である為、人体に対する影響が大きく、作業者の健康に影響を及ぼさないように配慮する必要性があった。
X線回折現象を応用した結晶面の方位測定に代えて、シリコンウェーハのエッチングされた面に光を照射し、その際の結晶格子面の固有な方向に対して反射光の強度が異なり、反射光像が特定の形状を示す特性を用いて結晶面構造及び方位を判定することも提案されている(特許文献1参照)。
特許文献1で提案された発明においては、シリコンウェーハのエッチングされた面に光を照射し、その際の結晶格子面の固有な方向に対して反射光の強度が異なり、反射光像が特定の形状を示す特性を用いて結晶面構造及び方位を判定するようにしている。
すなわち、それは、図5に示されるように、シリコンウェーハ11は単結晶のウェハであって<100>の結晶面を有し、このシリコンウェーハ11に対し、ランプなどの光源12によって光を照射し、光源像が写るように調整する。
すなわち、それは、図5に示されるように、シリコンウェーハ11は単結晶のウェハであって<100>の結晶面を有し、このシリコンウェーハ11に対し、ランプなどの光源12によって光を照射し、光源像が写るように調整する。
光源12の光照射による反射光像13は結晶面格子構造14によって定まる特定の形状パターン像すなわち十字像の向きにより面方位の識別を判定者が目視で、もしくは判定者の目視位置にカメラ(例えば、ビデオカメラ)15を設置し、その映像出力を受像機16に映し出すようにして、判定する。
しかし、特許文献1で提案された発明においては、入射光源の種類,波長,出力等が特定されておらず、また、測定試料に対する入射光条件や、反射光像のモニター側の減光率等が充分には開示されていないため、それらを特定することなしには正確なパターン画像を得ることが困難であることも実験の結果、判明した。
しかし、特許文献1で提案された発明においては、入射光源の種類,波長,出力等が特定されておらず、また、測定試料に対する入射光条件や、反射光像のモニター側の減光率等が充分には開示されていないため、それらを特定することなしには正確なパターン画像を得ることが困難であることも実験の結果、判明した。
以上のような事情に鑑み、本発明は、上述の諸条件等を特定し、結晶面の方位判定を行う際に、簡単、迅速、且つ低コストで安全に行うことが出来る技術を提供することを課題とする。
本発明の結晶面方位の判定方法は、シリコンウェーハのエッチング面に集光したレーザー光を、ウェーハ面に対し斜め方向から照射し、生じる反射光像を半透明スクリーンに投影し、偏光フィルターを装着したCCDカメラでその投影像を撮影し、その撮影像を画素照度に基づいてパターン画像とし、そのパターン画像を予め記憶させておいた特定方位のパターン画像と照合して方位を表示することを特徴とする。前記レーザー光の照射角度をウェーハ面に対して、20〜70°の角度とすること、前記レーザー光が半導体レーザーであること、前記レーザー光の波長が500〜1000nmで出力5mW以下であること、前記CCDカメラに装着する偏光フィルターの減光率をND2〜8とすることがそれぞれ好ましい。
シリコンウェーハのエッチング面に集光したレーザー光を、ウェーハ面に対し斜め方向から照射する光源と、前記シリコンウェーハ面からの反射光を受光する半透明スクリーンと、前記反射光を受光した半透明スクリーンを撮影する偏光フィルターを装着したCCDカメラと、その撮影像を画素照度をに基づいてパターン画像とするPCと、そのパターン画像を表示するモニターとを有することを特徴とする。
本発明によって、得られる効果を説明すれば、以下の通りである。
すなわち、シリコンウェーハのエッチング面に集光したレーザー光を、ウェーハのエッチング面及び鏡面に対し斜め方向から照射し、生じる反射光像を偏光フィルターを装着したCCDカメラでその投影像を撮影し、その撮影像を画素照度に基づいパターン画像とし、そのパターン画像を予め記憶された特定方位のパターン画像と照合して結晶面方位を簡便・迅速に、そして人体への悪影響を心配することなしに、判定することが出来る。
すなわち、シリコンウェーハのエッチング面に集光したレーザー光を、ウェーハのエッチング面及び鏡面に対し斜め方向から照射し、生じる反射光像を偏光フィルターを装着したCCDカメラでその投影像を撮影し、その撮影像を画素照度に基づいパターン画像とし、そのパターン画像を予め記憶された特定方位のパターン画像と照合して結晶面方位を簡便・迅速に、そして人体への悪影響を心配することなしに、判定することが出来る。
本発明は、シリコンウェーハのエッチング面に集光したレーザー光を、ウェーハ面に対し斜め方向から照射し、生じる反射光像を半透明スクリーンに投影し、偏光フィルターを装着したCCDカメラその投影像を撮影し、その撮影像を画素照度に基づいてパターン画像とし、そのパターン画像を予め記憶されせておいた特定方位のパターン画像と照合して方位を判定する結晶面方位の簡易判定方法である。
レーザー光のウェーハ面に対する照射角度は、ウェーハ面に対して円周角で20〜70°の角度とする。望ましくは20〜45°である。角度が大きすぎても小さすぎても半透明スクリーン上に正確に反射光像を投影することが出来ない。
レーザー光のウェーハ面に対する照射角度は、ウェーハ面に対して円周角で20〜70°の角度とする。望ましくは20〜45°である。角度が大きすぎても小さすぎても半透明スクリーン上に正確に反射光像を投影することが出来ない。
光源は、半導体レーザーであることとすることが好ましい。更に、この半導体レーザーは、波長が500〜1000nmで出力5mW以下であることが望ましく、より望ましくは波長が500〜800nmで出力1mw以下である。出力が大きすぎても散乱光が強くなりすぎて正確な反射光像を得ることが出来ない。
半透明スクリーン上の反射光像は、周囲の明るさに紛れてしまってコントラストが十分でないので、変更フィルターを用いて周囲の明るさからレーザー反射光像だけを取り出せるようにする。
半透明スクリーン上の反射光像は、周囲の明るさに紛れてしまってコントラストが十分でないので、変更フィルターを用いて周囲の明るさからレーザー反射光像だけを取り出せるようにする。
また、CCDカメラに装着する偏光フィルターの減光率をND2〜8とすることが望ましく、より望ましくはND2〜4である。減光率が大きすぎても反射光像が暗くなりすぎて、正確なパターン画像が得られない。
反射光像は、半透明スクリーンに投影し、背面から偏光フィルターを装着したCCDカメラで一旦撮影する。
CCDカメラで撮影した後、その撮影像を画素照度に基づいてパターン画像化とし、そのパターン画像を予め記憶された特定方位のパターン画像と照合して結晶面方位を決定する。
方位の照合は、得られたパターン画像をモニターに映し出して目視で行うこともできるし、画像処理装置(PC)6によってデジタル的に、また図像として、照合させ、決定した方位をモニター7上に表示するようにしても良い。目視で行う場合には、モニターの一部に予め記憶された特定方位のパターン画像を映し出しておくことが好ましい。
反射光像は、半透明スクリーンに投影し、背面から偏光フィルターを装着したCCDカメラで一旦撮影する。
CCDカメラで撮影した後、その撮影像を画素照度に基づいてパターン画像化とし、そのパターン画像を予め記憶された特定方位のパターン画像と照合して結晶面方位を決定する。
方位の照合は、得られたパターン画像をモニターに映し出して目視で行うこともできるし、画像処理装置(PC)6によってデジタル的に、また図像として、照合させ、決定した方位をモニター7上に表示するようにしても良い。目視で行う場合には、モニターの一部に予め記憶された特定方位のパターン画像を映し出しておくことが好ましい。
以下に、添付図面を参照しながら、本発明を詳細に説明する。
図1は、本発明の結晶面方位の判別に関わる装置構成を示すものである。
図2は、〈100〉方位面のシリコンウェーハの反射光像、図3は、〈111〉方位面のシリコンウェーハの反射光像、図4は、〈110〉方位面のシリコンウェーハの反射光像である。
図1において、集光された半導体レーザー光源1が載置台2上に置かれた被検査材たるシリコンウェーハ3に対して入射角可変に配置されている。半導体レーザー光源1から照射されたレーザー光は、シリコンウェーハ3上で反射して、その反射像を入射角と同様の角度で反対側に配置された半透明スクリーン4上に結ばせる。入射角は、シリコンウェーハ3から反射されたレーザー光が半透明スクリーン4の中央に反射像を結ぶように調整される。
図1は、本発明の結晶面方位の判別に関わる装置構成を示すものである。
図2は、〈100〉方位面のシリコンウェーハの反射光像、図3は、〈111〉方位面のシリコンウェーハの反射光像、図4は、〈110〉方位面のシリコンウェーハの反射光像である。
図1において、集光された半導体レーザー光源1が載置台2上に置かれた被検査材たるシリコンウェーハ3に対して入射角可変に配置されている。半導体レーザー光源1から照射されたレーザー光は、シリコンウェーハ3上で反射して、その反射像を入射角と同様の角度で反対側に配置された半透明スクリーン4上に結ばせる。入射角は、シリコンウェーハ3から反射されたレーザー光が半透明スクリーン4の中央に反射像を結ぶように調整される。
載置台2には、被検査材たるシリコンウェーハ3を置く位置を示す目安のマークが描かれていることが好ましい。
半透明スクリーン4上に投影された反射像について、半透明スクリーン4の裏面または表面から、偏光フィルターを配置したCCDカメラ5で画像を取り込み、典型的にはPCであり得る画像処理装置6を用いて、画素照度に基づいて反射像をパターン画像化する。
パターン化した画像と予め画像処理装置(PC)6内に記憶された特定方位のパターン図とを照合して結晶面方位を決定する。
半透明スクリーン4上に投影された反射像について、半透明スクリーン4の裏面または表面から、偏光フィルターを配置したCCDカメラ5で画像を取り込み、典型的にはPCであり得る画像処理装置6を用いて、画素照度に基づいて反射像をパターン画像化する。
パターン化した画像と予め画像処理装置(PC)6内に記憶された特定方位のパターン図とを照合して結晶面方位を決定する。
被検査材たるシリコンウェーハ3は単結晶であり、上記構成の装置上で、〈100〉方位面のものは、図2に示すような十字形状の反射像を半透明スクリーン上に結ぶ。
また〈111〉方位面のものは図3に示すような正三角形の頂点と重心を結ぶ様な反射像を半透明スクリーン上に結ぶ。
〈110〉方位面のものは、図4に示すような十字像と十字に区切られた部分に点状のマーカーがある反射像を半透明スクリーン上に結ぶ。
これらの特定方位の画像を予め画像処理してパターン画像化したものを、PCに保存しておく。そして、上述のようにして得た被検査試料からの画像と比較することによって結晶面方位の判定を行う。
また〈111〉方位面のものは図3に示すような正三角形の頂点と重心を結ぶ様な反射像を半透明スクリーン上に結ぶ。
〈110〉方位面のものは、図4に示すような十字像と十字に区切られた部分に点状のマーカーがある反射像を半透明スクリーン上に結ぶ。
これらの特定方位の画像を予め画像処理してパターン画像化したものを、PCに保存しておく。そして、上述のようにして得た被検査試料からの画像と比較することによって結晶面方位の判定を行う。
予めX線回折法で結晶面方位を測定した〈100〉,〈111〉,〈110〉方位のシリコンウェーハを各1,000枚用意し、上記構成の装置で結晶面方位を測定した。判定結果を表1に示す。
表1によれば、方位〈100〉,〈111〉については、判定率は100%であり、〈110〉については、誤判定が一件出ているが、〈110〉方位品は、通常、極端に少なく、また、パターン画像が不鮮明な場合だけ2度測定する、等の措置により、実用上は誤判定を皆無にすることが出来る。
本発明は、厳密な精度が保たれなかったIC用シリコンウェーハ単結晶を太陽光発電用シリコンウェーハとして転用利用する効率を大幅に向上させることができるので、シリコンウェーハを取り扱う産業へ寄与するところ大である。
1:半導体レーザー光源
2:載置台
3:(被検査材たる)シリコンウェーハ
4:半透明スクリーン
5:CCDカメラ
6:画像処理装置(PC)
7:モニター
11:シリコンウェーハ
12:光源
13:反射光像
14:結晶面格子構造
15:カメラ(例えば、ビデオカメラ)
16:受像機
2:載置台
3:(被検査材たる)シリコンウェーハ
4:半透明スクリーン
5:CCDカメラ
6:画像処理装置(PC)
7:モニター
11:シリコンウェーハ
12:光源
13:反射光像
14:結晶面格子構造
15:カメラ(例えば、ビデオカメラ)
16:受像機
Claims (6)
- シリコンウェーハのエッチング面に集光したレーザー光を、ウェーハ面に対し斜め方向から照射し、生じる反射光像を半透明スクリーンに投影し、偏光フィルターを装着したCCDカメラでその投影像を撮影し、その撮影像を画素照度に基づいてパターン画像とし、そのパターン画像を予め記憶させておいた特定方位のパターン画像と照合して方位を表示することを特徴とする結晶面方位の簡易判定方法。
- 前記レーザー光の照射角度をウェーハ面に対して、20〜70°の角度とする請求項1に記載の結晶面方位の簡易判別方法。
- 前記レーザー光が半導体レーザーである請求項1または請求項2に記載の結晶面方位の簡易判別方法。
- 前記レーザー光の波長が500〜1000nmで出力5mW以下である請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の結晶面方位の簡易判別方法。
- 前記CCDカメラに装着する偏光フィルターの減光率をND2〜8とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の結晶面方位の簡易判別方法。
- シリコンウェーハのエッチング面に集光したレーザー光を、ウェーハ面に対し斜め方向から照射する光源と、前記シリコンウェーハ面からの反射光を受光する半透明スクリーンと、前記反射光を受光した半透明スクリーンを撮影する偏光フィルターを装着したCCDカメラと、その撮影像を画素照度に基づいてパターン画像とする画像処理装置と、そのパターン画像を表示するモニターとを有することを特徴とする結晶面方位の簡易判定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005292415A JP2007101394A (ja) | 2005-10-05 | 2005-10-05 | 結晶面方位の簡易判定方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005292415A JP2007101394A (ja) | 2005-10-05 | 2005-10-05 | 結晶面方位の簡易判定方法及びその装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2007101394A true JP2007101394A (ja) | 2007-04-19 |
Family
ID=38028477
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005292415A Pending JP2007101394A (ja) | 2005-10-05 | 2005-10-05 | 結晶面方位の簡易判定方法及びその装置 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2007101394A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110501063A (zh) * | 2019-07-27 | 2019-11-26 | 复旦大学 | 一种高频驻波振幅分布的高精度测量方法 |
WO2021080515A1 (en) | 2019-10-24 | 2021-04-29 | Nanyang Technological University | Method and apparatus for determining crystallographic orientation on crystalline surfaces |
-
2005
- 2005-10-05 JP JP2005292415A patent/JP2007101394A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110501063A (zh) * | 2019-07-27 | 2019-11-26 | 复旦大学 | 一种高频驻波振幅分布的高精度测量方法 |
WO2021080515A1 (en) | 2019-10-24 | 2021-04-29 | Nanyang Technological University | Method and apparatus for determining crystallographic orientation on crystalline surfaces |
US20220373460A1 (en) * | 2019-10-24 | 2022-11-24 | Nanyang Technological University | Method and apparatus for determining crystallographic orientation on crystalline surfaces |
EP4049005A4 (en) * | 2019-10-24 | 2023-12-06 | Nanyang Technological University | METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING CRYSTALLOGRAPHIC ALIGNMENT ON CRYSTALLINE SURFACES |
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