JP2007192717A

JP2007192717A - 光散乱観察方法

Info

Publication number: JP2007192717A
Application number: JP2006012319A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Maeda; 一夫前田
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2006-01-20
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2007-08-02

Abstract

【課題】レーザ光線の入射時における境界面の散乱損失について煩雑な作業を必要とせずに簡便に減少できる光散乱観察方法を提供する。
【解決手段】エピタキシャル成長用基板に適用される単結晶ウェハー１の側面にレーザ光線を照射しかつ単結晶ウェハーから出射されるレーザ光線を顕微鏡を介しＣＣＤカメラで受光して単結晶ウェハーの結晶欠陥により生ずる散乱像を観察する光散乱観察方法であって、単結晶ウェハーのレーザ光線が照射される部位に上記単結晶の屈折率と同一若しくは近似の屈折率を有する光硬化型光学接着剤を塗布する共に、この接着剤を硬化させてレーザ光線の入射時における境界面の散乱損失を防止する樹脂被膜２を形成し、かつ、この樹脂被膜を介し単結晶ウェハーの側面にレーザ光線を照射して上記散乱像を観察することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、エピタキシャル成長用基板に適用される単結晶ウェハーの側面にレーザ光線を照射し、かつ、単結晶ウェハーから出射されるレーザ光線を顕微鏡を介しＣＣＤカメラで受光して単結晶ウェハーの結晶欠陥により生ずる散乱像を観察する光散乱観察方法に係り、特に、上記レーザ光線の入射時における境界面の散乱損失を煩雑な作業を必要とせずに簡便に減少できる光散乱観察方法の改良に関するものである。

従来、被測定物の内部にレーザ光線などの光を照射し、その散乱光を得ることにより被測定物内部の欠陥に関する情報を得て上記欠陥を可視化する内部欠陥観察方法および装置が知られている。

こうした欠陥を観察する装置が、例えば非特許文献１に開示されている。この装置において、被測定物の側面からレンズにより集光したレーザ光線を入射させる。レーザ光線は被測定物の内部の欠陥により散乱される。この散乱光は被測定物から出射し、この散乱光をレーザ光線の光軸に直交する位置に配置されたＣＣＤカメラで撮影する。これにより、被測定物内部の欠陥を可視化し、検出する。

ところで、被測定物がサファイア単結晶ウェハーの場合、レーザ光線の入射時における境界面の散乱損失を防止する屈折率整合液として屈折率が１．７４のヨウ化メチレンが用いられている。

しかし、直径が８０ｍｍ以上で、厚さが２ｍｍ程度のサファイア単結晶ウェハーを被測定物とした場合、ウェハー側面が粗れて不透明なサファイア単結晶ウェハーをヨウ化メチレンに浸漬させて顕微鏡観察を行うことになるため、サファイア単結晶ウェハーを収容する大型のガラス容器等が必要となる問題があった。また、顕微鏡の分解能を上げるために倍率の高い対物レンズを用いた場合、サファイア単結晶ウェハーと対物レンズの距離が近くなり、ヨウ化メチレンと対物レンズが接触してしまうことがあった。ヨウ化メチレンは屈折率が１．７４と大きく、通常の対物レンズにはイマージョンオイルとして適応しないので収差が大きくなることから、対物レンズを用いる場合には適用することができない。更に、ヨウ化メチレンは揮発性があるので、気化したガスを吸わないように保護具が必要となり、簡便で迅速な測定は困難であった。

尚、上記屈折率整合液を使用せずにレーザ光線の入射時における境界面の散乱損失を防止する方法は、レーザ光線が入射されるウェハーの側面を光学研磨することである。しかし、サファイア単結晶は非常に硬度が高く、研磨に多大の時間と労力、コストを要するため、迅速な測定を行うことは困難である。
守矢一男著、応用物理、55（1986）542頁 2005年度版エドモンドオプティツクス・ジャパンカタログ p200.

本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、単結晶ウェハー側面へのレーザ光線入射時における境界面の散乱損失について煩雑な作業を必要とせずに簡便に減少できる光散乱観察方法を提供することにある。

すなわち、請求項１に係る発明は、
エピタキシャル成長用基板に適用される単結晶ウェハーの側面にレーザ光線を照射し、かつ、単結晶ウェハーから出射されるレーザ光線を顕微鏡を介しＣＣＤカメラで受光して単結晶ウェハーの結晶欠陥により生ずる散乱像を観察する光散乱観察方法を前提とし、
単結晶ウェハーのレーザ光線が照射される部位に上記単結晶の屈折率と同一若しくは近似の屈折率を有する光硬化型光学接着剤を塗布する共に、この接着剤を硬化させて上記レーザ光線の入射時における境界面の散乱損失を防止する樹脂被膜を形成し、かつ、この樹脂被膜を介し単結晶ウェハーの側面にレーザ光線を照射して上記散乱像を観察することを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、
請求項１に記載の発明に係る光散乱観察方法を前提とし、
サファイア単結晶により上記単結晶ウェハーが構成され、かつ、上記樹脂被膜を形成する接着剤が屈折率１．６３の光硬化型光学接着剤であることを特徴とする。

本発明に係る光散乱観察方法によれば、単結晶ウェハーのレーザ光線が照射される部位に上記単結晶の屈折率と同一若しくは近似の屈折率を有する光硬化型光学接着剤を塗布する共に、この接着剤を硬化させて上記レーザ光線の入射時における境界面の散乱損失を防止する樹脂被膜を形成し、かつ、この樹脂被膜を介し単結晶ウェハーの側面にレーザ光線を照射して上記散乱像を観察することを特徴としている。

従って、単結晶ウェハーをヨウ化メチレン等の屈折率整合液内に浸漬したり、あるいは、単結晶ウェハーの側面を光学研磨したりすることなく、レーザ光線入射時における境界面の散乱損失を上記樹脂被膜の作用により減少させることができるため、単結晶ウェハーの散乱像を簡便かつ迅速に測定することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

尚、単結晶ウェハー１の具体例としてサファイア単結晶ウェハーが適用され、樹脂被膜２を形成する接着剤の具体例として「2005年度版エドモンドオプティツクス・ジャパンカタログ p200.」（非特許文献２）に記載された光硬化型光学接着剤ＨＶ１５３（屈折率ｎ＝１．６３）が適用されている。

まず、図１に示すように単結晶ウェハー１の側面に光硬化型光学接着剤ＨＶ１５３（屈折率ｎ＝１．６３）を塗布し、かつ、ＵＶ光源３より紫外線を照射して上記光硬化型光学接着剤ＨＶ１５３を硬化させ、図１および図２に示すように単結晶ウェハー１の側面に樹脂被膜２を形成する。

そして、上記樹脂被膜２が形成された単結晶ウェハー１の側面にレーザ光線が入射した場合の反射率を考察する。簡単のためにフレネル反射のみを仮定する。

硬化した光硬化型光学接着剤ＨＶ１５３の屈折率をｎ、樹脂被膜２表面における反射率をＲ１、空気の屈折率を１とすると、

となり、空気と硬化した光硬化型光学接着剤ＨＶ１５３（すなわち、樹脂被膜２）との境界面における反射率Ｒ１は約６％となる。

次に、硬化した光硬化型光学接着剤ＨＶ１５３（樹脂被膜２）と単結晶ウェハー（すなわち、サファイア単結晶ウェハー）１との境界面の反射率をＲ２、サファイア単結晶の屈折率をｎ1（＝１．７６）とすると、

となり、反射率Ｒ２は０．２％以下となる。

尚、光硬化型光学接着剤ＨＶ１５３を硬化させて成る樹脂被膜（屈折率整合膜）が形成された単結晶ウェハー（サファイアウェハー）の側面にレーザ光線が入射したときの境界面における反射の状態を図３に模式的に示す。

一方、単結晶ウェハー（サファイア単結晶ウェハー）１の側面に上記樹脂被膜（屈折率整合膜）２が形成されていない場合の反射率をＲ３とすると、

となり、入射面で約８％の反射が生じる。更に、ウェハー側面は粗れた面になっているので内部にレーザ光は透過し難く、散乱光の測定を行うことは難しくなる。

尚、上記樹脂被膜（屈折率整合膜）が形成されていない単結晶ウェハー（サファイアウェハー）の側面にレーザ光線が入射したときの境界面における反射の状態を図４に模式的に示す。

以下、本発明の実施例について具体的に説明する。

上下面にダイヤモンドラップを施したサファイア単結晶ウェハーの側面に、光硬化型光学接着剤ＨＶ１５３をウェハー側面の粗れた面の凹凸が埋まる程度に薄く塗布し、ＵＶ光源を用いて光硬化させた。ＵＶ光源を用いると硬化時間を短くすることができる。

硬化した光硬化型光学接着剤ＨＶ１５３（樹脂被膜）は透明で可視域に吸収を持たないので、光散乱観察時において上記樹脂被膜へレーザ光を照射しても変質、劣化することは無い。

また、実施例に係る光散乱観察方法では、屈折率整合のためのヨウ化メチレンなどの液体を使用しないので液垂れすることも無く、ハンドリングに優れる。

そして、光硬化型光学接着剤ＨＶ１５３をウェハー全周に亘って塗布すれば、ウェハー全体の光散乱の観察が可能となる。

尚、光硬化型光学接着剤ＨＶ１５３を硬化させて成る樹脂被膜（屈折率整合膜）が形成された単結晶ウェハー（サファイアウェハー）の側面にレーザ光線を照射したときに撮影した写真を図５に示す。図５の写真から、レーザ光線の入射時における散乱損失が著しく低減されていることが確認される。

他方、上記樹脂被膜（屈折率整合膜）が形成されていない単結晶ウェハー（サファイアウェハー）の側面にレーザ光線を照射したときに撮影した写真を図６に示す。図６の写真から、レーザ光線の入射時における散乱損失が顕著であることが確認される。

本発明に係る光散乱観察方法によれば、単結晶ウェハーをヨウ化メチレン等の屈折率整合液内に浸漬したり、あるいは、単結晶ウェハーの側面を光学研磨したりすることなく、レーザ光線入射時における境界面の散乱損失を減少させることができるため、単結晶ウェハーの散乱像を簡便かつ迅速に測定することが可能となる。従って、サファイアウェハー等単結晶ウェハーの結晶欠陥を評価する方法に用いられる産業上の利用可能性を有している。

単結晶ウェハーの側面に光硬化型光学接着剤を硬化させて成る樹脂被膜を形成する方法を示す説明図。樹脂被膜が形成された単結晶ウェハーの説明図。樹脂被膜（屈折率整合膜）が形成された単結晶ウェハーの側面にレーザ光線が入射したときの境界面における反射の状態を示す模式図。樹脂被膜が形成されていない単結晶ウェハーの側面にレーザ光線が入射したときの境界面における反射の状態を示す模式図。樹脂被膜（屈折率整合膜）が形成された単結晶ウェハー（サファイアウェハー）の側面にレーザ光線を照射したときに撮影された写真図。樹脂被膜（屈折率整合膜）が形成されていない単結晶ウェハー（サファイアウェハー）の側面にレーザ光線を照射したときに撮影された写真図。

符号の説明

１単結晶ウェハー
２樹脂被膜

Claims

エピタキシャル成長用基板に適用される単結晶ウェハーの側面にレーザ光線を照射し、かつ、単結晶ウェハーから出射されるレーザ光線を顕微鏡を介しＣＣＤカメラで受光して単結晶ウェハーの結晶欠陥により生ずる散乱像を観察する光散乱観察方法において、
単結晶ウェハーのレーザ光線が照射される部位に上記単結晶の屈折率と同一若しくは近似の屈折率を有する光硬化型光学接着剤を塗布する共に、この接着剤を硬化させて上記レーザ光線の入射時における境界面の散乱損失を防止する樹脂被膜を形成し、かつ、この樹脂被膜を介し単結晶ウェハーの側面にレーザ光線を照射して上記散乱像を観察することを特徴とする光散乱観察方法。
サファイア単結晶により上記単結晶ウェハーが構成され、かつ、上記樹脂被膜を形成する接着剤が屈折率１．６３の光硬化型光学接着剤であることを特徴とする請求項１に記載の光散乱観察方法。