JP2019158345A - 検査システム、検査方法、プログラム、及び記憶媒体 - Google Patents
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Abstract
【課題】スリップの長さをより正確に抽出できる、検査システム、検査方法、プログラム、及び記憶媒体を提供する。【解決手段】検査システム10は、保持部12と、照射部11と、検出部13と、制御部20と、を備える。保持部は、半導体基板1を保持する。照射部は、半導体基板の表面に向けて第1光を照射し、表面において第1光を走査させる。検出部は、表面の各点で反射又は散乱された第2光の強度を検出する。制御部は、検出部による検出結果が入力される。制御部は、検出結果に基づき、表面のスリップを含まない領域で反射又は散乱された光の強度に対応する第1強度範囲を設定し、第1強度範囲に基づいて、表面のスリップで反射又は散乱された光の強度に対応し、上限及び下限が第1強度範囲の上限よりも大きい第2強度範囲を設定し、第2光の強度が第2強度範囲に含まれる領域の長さを、スリップの長さとして抽出する。【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、検査システム、検査方法、プログラム、及び記憶媒体に関する。
半導体基板を熱処理した際、半導体基板の表面に、スリップなどの結晶欠陥による段差が発生する場合がある。そして、発生するスリップが長いほど、その半導体基板を用いて作製される半導体装置の歩留まりが低下する。従って、スリップは短いことが望ましい。
半導体基板の表面を検査し、スリップの長さを抽出する検査システムがある。発生するスリップを短くできる熱処理条件を見出すためには、スリップの長さをより正確に抽出できることが望ましい。
本発明が解決しようとする課題は、スリップの長さをより正確に抽出できる、検査システム、検査方法、プログラム、及び記憶媒体を提供することである。
実施形態に係る検査システムは、保持部と、照射部と、検出部と、制御部と、を備える。前記保持部は、半導体基板を保持する。前記照射部は、前記半導体基板の表面に向けて第1光を照射し、前記表面において前記第1光を走査させる。前記検出部は、前記表面の各点で反射又は散乱された第2光の強度を検出する。前記制御部は、前記検出部による検出結果が入力される。前記制御部は、前記検出結果に基づき、前記表面のスリップを含まない領域で反射又は散乱された光の強度に対応する第1強度範囲を設定し、前記第1強度範囲に基づいて、前記表面のスリップで反射又は散乱された光の強度に対応し、上限及び下限が前記第1強度範囲の上限よりも大きい第2強度範囲を設定し、前記第2光の強度が前記第2強度範囲に含まれる領域の長さを、スリップの長さとして抽出する。
以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
本願明細書と各図において、既に説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
本願明細書と各図において、既に説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1は、実施形態に係る検査システムを表す模式図である。
図1に表したように、実施形態に係る検査システム100は、検査装置10、制御部20、記憶部30、入力部40、及び出力部50を備える。
図1に表したように、実施形態に係る検査システム100は、検査装置10、制御部20、記憶部30、入力部40、及び出力部50を備える。
検査装置10は、半導体基板1の表面に光を照射し、その反射光又は散乱光を検出することで、半導体基板1表面のスリップを検査する。記憶部30は、検査に用いられる情報や、検査に基づく情報、検査装置10の動作を制御するプログラムなどを記憶する。また、記憶部30は、プログラムが展開される記憶領域としても用いられる。記憶部30は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、ROM(Read Only Memory)、及びRAM(Random Access Memory)の少なくともいずれかを含む。
制御部20は、記憶部30に記憶されたプログラムを実行し、検査装置10の動作を制御する。また、制御部20は、検査装置10で得られた情報に基づき、各種処理を行う。制御部20は、処理の過程または処理の結果で得られた情報を、適宜、記憶部30に記憶する。制御部20は、例えば、CPU(Central Processing Unit)を含む。
入力部40は、制御部20へ情報を入力する際に用いられる。入力部40は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、及びマイク(音声入力)の少なくともいずれかを含む。出力部50は、制御部20で処理された情報を、検査システム100の使用者に向けて出力する。出力部50は、例えば、ディスプレイ、プリンタ、及びスピーカの少なくともいずれかを含む。
検査装置10は、照射部11、保持部12、及び検出部13を有する。
照射部11は、半導体基板1の表面に向けて光を照射し、当該表面において光を走査させる。照射部11は、例えば、発振器11a、フィルタ11b、及びミラー11cを有する。発振器11aは、レーザ光L1(第1光)を放射する。レーザ光L1は、例えば、フィルタ11bを通過し、円偏向または直線偏光される。レーザ光L1のスポット径は、スリップの幅よりも大きい。ミラー11cは、レーザ光L1を、半導体基板1に向けて反射させる。例えば、レーザ光L1が半導体基板1の表面上をX方向に走査するように、ミラー11cの傾きが変化する。
照射部11は、半導体基板1の表面に向けて光を照射し、当該表面において光を走査させる。照射部11は、例えば、発振器11a、フィルタ11b、及びミラー11cを有する。発振器11aは、レーザ光L1(第1光)を放射する。レーザ光L1は、例えば、フィルタ11bを通過し、円偏向または直線偏光される。レーザ光L1のスポット径は、スリップの幅よりも大きい。ミラー11cは、レーザ光L1を、半導体基板1に向けて反射させる。例えば、レーザ光L1が半導体基板1の表面上をX方向に走査するように、ミラー11cの傾きが変化する。
保持部12は、例えば真空吸着により、半導体基板1を保持する。保持部12は、アーム12aに連結されている。アーム12aが駆動することで、保持部12の傾きθ、回転角γ、及びY方向における位置が調整される。照射部11による半導体基板1表面のX方向の走査と、アーム12aによる半導体基板1のY方向における移動と、が交互に繰り返されることで、半導体基板1表面の全域が走査される。
検出部13は、光L2(第2光)を検出する。光L2は、半導体基板1表面の各点からの反射または散乱された光を含む。すなわち、光L2は、反射光のみ、散乱光のみ、又は反射光と散乱光の両方を含む。光L2は、例えばフィルタ−13a及びレンズ13bを通って検出部13に入射する。
レーザ光L1の半導体基板1表面への入射角は、より多くの光L2が検出部13に入射するように調整される。また、検出部13は、半導体基板1のスリップで反射又は散乱された光が、スリップを含まない領域で反射又は散乱された光よりも多く入射するように、配置される。検出部13は、光L2を電気信号に変換し、その信号を制御部20に入力する。変換された信号の強度は、光L2の強度に対応する。
照射部11及び保持部12による動作は、制御部20により制御される。また、制御部20には、検出部13から検出結果が入力される。制御部20は、レーザ光L1が照射された点のX方向における座標及びY方向における座標と、当該点で反射又は散乱された光の強度と、を対応付けて記憶部30に記憶する。半導体基板1の全域がレーザ光L1により走査されると、制御部20は、検出結果に基づき、半導体基板1の表面におけるスリップの長さを抽出する。
スリップが延びる方向は、結晶方位に沿う。例えば、保持部12の傾きθ及び回転角γは、レーザ光L1が結晶方位の1つに沿って走査されるように、設定される。
検査システム100において、検査装置10は、例えば、制御部20、記憶部30、入力部40、及び出力部50と有線で接続される。または、これらの構成要素は、無線通信で相互に接続されていても良い。あるいは、これらの構成要素は、ネットワークを介して相互に接続されていても良い。なお、半導体基板1の表面にレーザ光を照射し、その散乱光又は反射光を検出して、当該表面におけるスリップを検査できれば、検査装置10の具体的な構成は適宜変更可能である。
検査システム100の具体的な動作について、図2を参照して説明する。
図2は、実施形態に係る検査システムの動作を表すフローチャートである。
図2は、実施形態に係る検査システムの動作を表すフローチャートである。
まず、検査装置10は、半導体基板1の表面全域をレーザ光L1を照射して走査する(ステップST1)。これにより、半導体基板1表面の各点で反射又は散乱された光L2の強度が検出される。例えば、光L2は、半導体基板1表面における、反射光と、散乱光の一部と、を含み、この光L2が検出部13で検出される。例えば、制御部20は、検出された光L2の強度に基づき、半導体基板1の表面を示す画像を生成する。画像の各点の明るさは、例えば、4096階調で表され、光L2の強度に対応する。
制御部20は、ステップST1における検出結果から、第1強度範囲及び第2強度範囲を設定する(ステップST2)。第1強度範囲は、スリップを含まない領域で反射又は散乱された光の強度に対応する。典型的には、半導体基板1の表面の多くは、スリップや、傷、ごみなどが存在しない正常な状態である。従って、制御部20は、相対的に低い光強度を含む範囲を、第1強度範囲として設定する。第2強度範囲は、スリップで反射又は散乱された光の強度に対応する。第2強度範囲の下限及び上限は、第1強度範囲の上限よりも大きい。
例えば、第2強度範囲の下限は、第1強度範囲の上限の1.05倍以上1.1倍以下に設定され、第2強度範囲の上限は、第1強度範囲の上限の1.1倍より大きく1.5倍以下に設定される。例えば、第2強度範囲の上限と下限との差は、第1強度範囲の上限と下限との差と同じである。または、一例として、光L2の信号強度に応じて画像上の明るさが4096階調で表される場合、第2強度範囲の下限は、第1強度範囲の上限に100階調を加えた値に設定され、第2強度範囲の上限は、第1強度範囲の上限に1000階調を加えた値に設定される。
制御部20は、スリップの長さを抽出する(ステップST3)。具体的には、制御部20は、設定した第2強度範囲と、半導体基板1表面の各点で検出された光L2の強度と、を比較する。制御部20は、強度が第2強度範囲に含まれている領域を抽出し、その長さを求める。制御部20は、抽出されたスリップの長さの和を算出する(ステップST4)。出力部50は、検査の結果を出力する(ステップST5)。例えば、出力部50は、検出結果に基づいて生成された半導体基板1の表面を示す画像と、スリップの長さの和と、を出力する。
図3は、半導体基板の表面を表す模式図である。
図3に表したように、半導体基板1の表面には、スリップSLが発生する場合がある。スリップSLは、例えば半導体基板を熱処理した際に、結晶方位に沿って発生する。例えば、スリップSLは、第1方向と、それに交差する第2方向と、に沿って発生する。第1方向と第2方向との間の角度は、0度より大きく180度より小さい。図3に表した例では、互いに直交するX方向及びY方向に沿ってスリップSLが発生している。スリップSL以外に、半導体基板1の表面には、傷やごみなどの異物Eが存在する場合がある。
図3に表したように、半導体基板1の表面には、スリップSLが発生する場合がある。スリップSLは、例えば半導体基板を熱処理した際に、結晶方位に沿って発生する。例えば、スリップSLは、第1方向と、それに交差する第2方向と、に沿って発生する。第1方向と第2方向との間の角度は、0度より大きく180度より小さい。図3に表した例では、互いに直交するX方向及びY方向に沿ってスリップSLが発生している。スリップSL以外に、半導体基板1の表面には、傷やごみなどの異物Eが存在する場合がある。
図4は、半導体基板表面の反射光及び散乱光の検出結果を例示するグラフである。
図4は、図3のA−A’線における検出結果を表している。図4において、横軸は、A−A’線上のX方向における位置Pを表す。縦軸は、A−A’線上の各点にレーザ光L1を照射した際に、検出部13で検出された光L2の強度Sを表す。
図4は、図3のA−A’線における検出結果を表している。図4において、横軸は、A−A’線上のX方向における位置Pを表す。縦軸は、A−A’線上の各点にレーザ光L1を照射した際に、検出部13で検出された光L2の強度Sを表す。
図4において、SR1は、第1強度範囲を表す。SR2は、第2強度範囲を表す。制御部20は、強度が第2強度範囲SR2に含まれる点P1から点P2までの距離D1(点P1から点P2までの領域の長さ)を、スリップSLの長さとして抽出する。制御部20は、同様にして、他のスリップの長さを抽出し、複数のスリップの長さの和を算出する。
実施形態の効果を、図5を参照して説明する。
図5は、参考例に係る検査システムによる処理及び実施形態に係る検査システムによる処理を表す模式図である。
図5は、参考例に係る検査システムによる処理及び実施形態に係る検査システムによる処理を表す模式図である。
参考例に係る検査システムでは、スリップSLの長さを抽出するために、スリップSLが存在する領域をクラスタリングしている。クラスタリングでは、例えば図5(a)に表したように、スリップSLを含む矩形の領域R1を設定する。そして、この矩形の領域R1のX方向における長さLe1及びY方向における長さLe2の和を、スリップSLの長さとして抽出する。クラスタリングを行うことで、処理を高速化できる。
一方、図5(b)に表したように、スリップSL上に異物Eが存在する、またはスリップSLと連続して異物が存在する場合がある。この場合、クラスタリングされた領域R2のX方向における長さLe3及びY方向における長さLe4の和が、スリップSLの長さとして抽出される。すなわち、スリップSLの実際の長さLe5と大きく異なる値が、スリップSLの長さとして抽出される。
熱処理の条件と、熱処理によって発生するスリップと、の関係を詳細に調べるためには、スリップの長さをより正確に抽出できることが望ましい。参考例に係る検査システムによる処理では、図5(b)に表したように、スリップSL近傍に異物Eが存在する場合、スリップSLの長さを正確に抽出することが困難であった。
実施形態に係る検査システム100では、制御部20は、検出結果に基づいて第1強度範囲を設定し、この第1強度範囲に基づき、スリップSLで反射又は散乱された光の強度に対応する第2強度範囲を設定する。異物Eで反射又は散乱された光の強度は、典型的には、スリップSLで反射又は散乱された光の強度よりも大きい。従って、光L2の強度が第2強度範囲に含まれる領域の長さを、スリップSLの長さとして抽出することで、異物Eの影響を低減できる。この結果、図5(c)に表したように、スリップSLのみの長さLe6を抽出できる。すなわち、実施形態係る検査システム100によれば、半導体基板1の表面に異物Eがある場合でも、スリップSLの長さをより正確に抽出できる。
(第1変形例)
図6は、半導体基板表面の反射光及び散乱光の検出結果を例示するグラフである。
図6は、図3のB−B’線における検出結果を表している。
図6は、半導体基板表面の反射光及び散乱光の検出結果を例示するグラフである。
図6は、図3のB−B’線における検出結果を表している。
図3に表したように、スリップSL同士は交差する場合がある。スリップSL同士の交点で反射又は散乱された光の強度は、スリップSLで反射又は散乱された光の強度よりも大きい。例えば、図6に表した例では、点P3にスリップSL同士の交点が存在する。
図6に表した検出結果に基づき、反射又は散乱された光L2の強度が第2強度範囲に含まれる領域のみを抽出すると、点P4と点P5の間の距離D2、及び、点P6と点P7の間の距離D3のそれぞれが、スリップSLの長さとして抽出される。従って、スリップSL同士が交差する点P3を含む、点P5と点P6との間は、スリップSLの長さに含まれない。
この課題について、第1変形例に係る検査システムでは、図6に表したように、制御部20は、第3強度範囲SR3を設定する。第3強度範囲SR3は、スリップSL同士の交点で反射又は散乱された光の強度に対応する。第3強度範囲SR3は、第2強度範囲SR2に基づいて設定される。例えば、第3強度範囲SR3の下限は、第2強度範囲SR2の上限の1.01倍以上1.05倍以下に設定され、第3強度範囲SR3の上限は、第2強度範囲の上限の1.1倍以上1.2倍以下に設定される。または、第3強度範囲SR3は、第1強度範囲SR1に基づいて設定されても良い。例えば、第3強度範囲SR3の下限は、第1強度範囲SR1の上限の2.1倍以上2.2倍以下に設定され、第3強度範囲SR3の上限は、第1強度範囲SR1の上限の2.2倍より大きく3.0倍以下に設定される。例えば、第3強度範囲SR3の上限と下限との差は、第2強度範囲SR2の上限と下限との差と同じである。
制御部20は、強度のピークが第3強度範囲SR3に含まれる場合、そのピークに対応する点を、スリップSL同士の交点と判定する。そして、制御部20は、交点と判定された点を起点とし、X方向及びY方向に沿って、光L2の強度が第2強度範囲を下回る点までの距離を、スリップSLの長さとして抽出する。これにより、図6に表した例においては、点P4から点P7までの距離D4が、スリップSLのX方向における長さとして抽出される。
すなわち、第1変形例に係る検査システムによれば、スリップSL同士の交点が存在する場合は、当該交点を起点としてスリップSLの長さを抽出する。スリップSL同士の交点が存在しない場合は、光L2の強度が第2強度範囲に含まれる領域の長さを、スリップの長さとして抽出する。これにより、半導体基板1の表面にスリップSL同士の交点が存在する場合でも、より正確にスリップSLの長さを抽出できる。
(第2変形例)
図7は、半導体基板表面の反射光及び散乱光の検出結果を例示するグラフである。
図7は、図3のC−C’線における検出結果を表している。
図7は、半導体基板表面の反射光及び散乱光の検出結果を例示するグラフである。
図7は、図3のC−C’線における検出結果を表している。
図3に表したように、スリップSL上に異物Eが存在する場合がある。異物Eにより反射又は散乱された光の強度は、スリップSL同士の交点で反射又は散乱された光の強度よりも大きい。例えば、図7に表した例では、点P9と点P10との間に、異物Eが存在する。
この場合、実際のスリップSLは、点P8から点P11まで延びていると考えられる。しかし、光L2の強度が第2強度範囲SR2に含まれる領域の長さのみを抽出すると、点P8から点P9までの距離D5と、点P10から点P11までの距離D6と、の和が抽出される。従って、実際のスリップSLの長さに対応する距離D8と異なる長さが抽出される。
この課題について、第2変形例に係る検査システムでは、制御部20は、以下の処理を行う。すなわち、光L2の強度が前記第2強度範囲に含まれる第1領域及び第2領域と、第1領域と第2領域との間において、光L2の強度が第2強度範囲を上回る第3領域と、が存在し、第1領域及び第2領域が第3領域と連続している場合、制御部20は、第1領域の長さと、第2領域の長さと、第3領域の長さと、の和をスリップSLの長さとして抽出する。
この方法によれば、図7に表した例では、上記第1領域の長さに対応する距離D5と、上記第2領域の長さに対応する距離D6と、上記第3領域の長さに対応する距離D7と、の和の距離D8をスリップSLの長さとして抽出できる。従って、本変形例に係る検査システムによれば、スリップSL上に異物が存在する場合でも、より正確にスリップSLの長さを抽出できる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
1 半導体基板、 10 検査装置、 11 照射部、 11a 発振器、 11b フィルタ、 11c ミラー、 12 保持部、 12a アーム、 13 検出部、 13a フィルタ、 13b レンズ、 20 制御部、 30 記憶部、 40 入力部、 50 出力部、 100 検査システム、 D1〜D7 距離、 E 異物、 L1 レーザ光、 L2 光、 Le1〜Le6 長さ、 P1〜P11 点、 R1、R2 領域、 SL スリップ、 SR1 第1強度範囲、 SR2 第2強度範囲
Claims (7)
- 半導体基板を保持する保持部と、
前記半導体基板の表面に向けて第1光を照射し、前記表面において前記第1光を走査させる照射部と、
前記表面の各点で反射又は散乱された第2光の強度を検出する検出部と、
前記検出部による検出結果が入力される制御部であって、
前記表面のスリップを含まない領域で反射又は散乱された光の強度に対応する第1強度範囲を設定し、
前記第1強度範囲に基づいて、前記表面のスリップで反射又は散乱された光の強度に対応し、上限及び下限が前記第1強度範囲の上限よりも大きい第2強度範囲を設定し、
前記第2光の強度が前記第2強度範囲に含まれる領域の長さを、スリップの長さとして抽出する、
前記制御部と、
を備えた検査システム。 - 前記制御部は、
前記第1強度範囲又は前記第2強度範囲に基づいて、前記表面のスリップ同士の交点で反射又は散乱された光の強度に対応し、上限及び下限が前記第2強度範囲の上限よりも大きい第3強度範囲を設定し、
前記第2光の強度のピークが前記第3強度範囲に含まれる場合、前記ピークに対応する点から、スリップが延びる第1方向及び第2方向に沿って、前記第2光の強度が前記第2強度範囲を下回る点までの距離を、スリップの長さとして抽出する、
請求項1記載の検査システム。 - 前記第2光の強度が前記第2強度範囲に含まれる第1領域と、前記第2光の強度が前記第2強度範囲に含まれる第2領域と、前記第1領域と前記第2領域との間において前記第2光の強度が前記第2強度範囲を上回る第3領域と、が存在し、前記第1領域及び前記第2領域が前記第3領域と連続している場合、前記制御部は、前記第1領域の長さと、前記第2領域の長さと、前記第3領域の長さと、の和を前記スリップの長さとして抽出する、請求項1または2に検査システム。
- 前記第2強度範囲の下限は、前記第1強度範囲の上限の1.05倍以上1.1倍以下であり、
前記第2強度範囲の上限は、前記第1強度範囲の上限の1.1倍より大きく1.5倍以下である請求項1〜3のいずれか1つに記載の検査システム。 - 半導体基板の表面に向けて第1光を照射し、前記表面において前記第1光を走査し、
前記表面の各点で反射又は散乱された第2光の強度を検出し、
前記検出結果に基づいて、前記表面のスリップを含まない領域で反射又は散乱された光の強度に対応する第1強度範囲を設定し、
前記第1強度範囲に基づいて、前記表面のスリップで反射又は散乱された光の強度に対応し、上限及び下限が前記第1強度範囲の上限よりも大きい第2強度範囲を設定し、
前記第2光の強度が前記第2強度範囲に含まれる領域の長さを、スリップの長さとして抽出する検査方法。 - 制御部に、
半導体基板の表面のスリップを含まない領域で反射又は散乱された光の強度に対応する第1強度範囲を設定させ、
前記第1強度範囲に基づいて、前記表面のスリップで反射又は散乱された光の強度に対応し、上限及び下限が前記第1強度範囲の上限よりも大きい第2強度範囲を設定させ、
前記第2光の強度が前記第2強度範囲に含まれる領域の長さを、スリップの長さとして抽出させる、
プログラム。 - 請求項6に記載のプログラムを記憶した記憶媒体。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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