JP3649044B2 - Ｄｚ幅の計測方法及び計測装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＤＺ幅の計測方法及び計測装置に関し、より詳しくは、ウェーハの劈開面を顕微鏡を介して観察し、前記劈開面に存在する欠陥とウェーハ表面との距離からＤＺ幅を求めるＤＺ幅の計測方法及び計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＺ（ Denuded Zone ＝ 欠陥の無い層）はウェーハに所定の熱処理を施した時に、ウェーハ表面に存在していた酸素が外方に拡散していった結果形成される領域で、素子形成領域として重要なものであり、半導体基板（ウェーハ）製造時において、このＤＺの幅は所定幅以上あることが要求されており、ウェーハ製造時における品質保証・管理の重要項目の一つとなっている。
【０００３】
ＤＺ幅を検出する場合、従来は、ウェーハに所定の熱処理を施した後、ウェーハを劈開し、ウェーハの劈開面を目視検査員が顕微鏡、または、顕微鏡を介して撮影された画像をディスプレイで観察し、顕微鏡あるいはディスプレイに印（しる）されたスケ−ルを見ながらＤＺ幅を計測していた。そしてＤＺ幅としては、例えば、ウェーハ表面から数えて所定番目の欠陥の座標と、あるいは、所定の欠陥個数の平均座標と、ウェーハ表面座標との距離を採用していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＤＺ幅の計測時には、ウェーハの劈開面が上を向くようにウェーハを所定の治具にセットして計測するが、計測精度を向上させるためには、撮像画面の横方向に対して、ウェーハ表面が垂直、または平行になるようにセットしなければならない。しかし、実際には前記治具の加工精度や前記治具のＸＹステ−ジへの取り付けに誤差を含んでおり、完全に上記条件を満たすことは困難である。このため、ウェーハ表面が撮像画面の横方向に対して正確には垂直、または平行にならず、換言すれば、ディスプレイの画面に対してウェーハ表面が傾き、ウェーハ表面を正確に検出することができず、ウェーハ表面からの距離としてのＤＺ幅を正確に計測することが困難であるといった課題があった。
【０００５】
また、ウェーハ表面が汚れ等で鮮明に撮影できていない場合には正確にウェーハ表面を検出することができず、やはりウェーハ表面からの距離としてのＤＺ幅を正確に計測することが困難であるといった課題があった。
【０００６】
また、検査視野は通常数十〜１００μｍ角程度であるため、検査視野に対するウェーハの表面位置によっては所定数の欠陥を検出することができず、検査視野を表面位置から遠い方にずらしてさらに欠陥を検出する必要が生じる場合があり、かかる場合、所定数の欠陥を検出することができるように、検査員が手動で前記ＸＹステ−ジを移動させた後、計測を再度行う必要があり、計測に手間取るといった課題があった。
【０００７】
また、検査員による目視検査では、検査基準、及び／又は検査時間の関係から、１ウェーハの検査で、数十点の視野程度しか計測することができないため、計測視野によってはＤＺ幅の狭い箇所、逆に広い箇所を計測してしまう場合があり、計測結果にばらつきが生じやすいといった課題があった。
【０００８】
また、人による計測では１視野当たりどうしても１秒程度は要するので、上記したように１視野が数十〜１００μｍ□程度で行われるとすると、ウェーハ１枚当たり０．５〜３分を要し、大量のウェーハを処理することが不可能であるといった課題も抱えていた。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、ウェーハの品質評価のひとつであるＤＺ幅を正確かつ迅速に計測することができるＤＺ幅の計測方法及び計測装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記目的を達成するために、本発明に係るＤＺ幅の計測方法（１）は、ウェーハの劈開面を顕微鏡を介して撮影し、前記劈開面に存在する欠陥とウェーハ表面との距離からＤＺ幅を求めるＤＺ幅の計測方法において、
ウェーハの劈開面を上とした撮影画像の所定位置を中心にして該撮影画像を所定の角度ピッチで水平方向に回転させ、回転させた各撮影画像毎にこれら撮影画像の縦方向あるいは横方向に関する輝度値の合計値を求め、これら各撮影画像における前記輝度値の最大値の比較に基づいてウェーハ表面を前記撮影画像の縦方向あるいは横方向と平行に設定する工程、及び前記縦方向あるいは横方向と平行に設定された前記ウェーハの表面座標と検出された欠陥の座標とからＤＺ幅を求める工程、を含むことを特徴としている。
【００１１】
上記ＤＺ幅の計測方法（１）によれば、ウェーハの劈開面を上とした撮影画像の所定位置を中心にして該撮影画像を所定の角度ピッチで水平方向に回転させ、回転させた各撮影画像毎にこれら撮影画像の縦方向あるいは横方向に関する輝度値の合計値を求め、これら各撮影画像における前記輝度値の最大値の比較に基づいてウェーハ表面を前記撮影画像の縦方向あるいは横方向と平行に設定するので、ウェーハの表面を前記撮影画像の縦方向あるいは横方向と平行に正確に設定することができる。そしてウェーハの表面を前記撮影画像の縦方向あるいは横方向と平行に正確に設定することができれば、前記ウェーハの表面からの欠陥の距離、すなわちＤＺ幅を正確に算出することができることとなる。
【００１２】
また、本発明に係るＤＺ幅の計測方法（２）は、上記ＤＺ幅の計測方法（１）において、前記顕微鏡に微分干渉顕微鏡を用い、各撮影画像に微分処理及び所定の閾値での２値化処理を施した後、各撮影画像毎に撮影画像の縦方向あるいは横方向に関する輝度値の合計値を求め、これら各撮影画像における前記輝度値の最大値の比較に基づいてウェーハ表面を撮影画像の縦方向あるいは横方向と平行に設定する工程を含むことを特徴としている。
【００１３】
上記ＤＺ幅の計測方法（２）によれば、前記顕微鏡に微分干渉顕微鏡を用い、各撮影画像に微分処理及び所定の閾値での２値化処理を施すので、ウェーハの表面を確実に捉えることができ、また、各撮影画像における前記輝度値の最大値の比較に基づいてウェーハ表面を撮影画像の縦方向あるいは横方向と平行に設定するので、前記ウェーハ表面を撮影画像の縦方向あるいは横方向と平行に正確に設定することができる。従って、前記ウェーハの表面からの欠陥の距離、すなわちＤＺ幅を正確に算出することができることとなる。
【００１４】
また、本発明に係るＤＺ幅の計測方法（３）は、上記ＤＺ幅の計測方法（１）において、前記顕微鏡に微分干渉顕微鏡を用い、撮影画像に微分処理、２値化処理、及び穴埋め、ノイズ除去処理を施して欠陥の座標を求めることを特徴としている。
上記ＤＺ幅の計測方法（３）によれば、前記顕微鏡に微分干渉顕微鏡を用い、撮影画像に微分処理、２値化処理、及び穴埋め、ノイズ除去処理を施して欠陥の座標を求めるので、ウェーハの劈開面に凹凸として表れる欠陥を確実に捉えることができ、ＤＺ幅を正確に算出することができることとなる。
【００１５】
また、本発明に係るＤＺ幅の計測方法（４）は、上記ＤＺ幅の計測方法（３）において、前記欠陥の重心位置と前記ウェーハの表面座標とに基づいてＤＺ幅を求めることを特徴としている。
上記ＤＺ幅の計測方法（４）によれば、前記欠陥の重心位置と前記ウェーハの表面座標とに基づいてＤＺ幅を求めるので、前記欠陥に広さがあったとしても、望ましい欠陥位置を算出して正確にＤＺ幅を算出することができることとなる。
【００１６】
また、本発明に係るＤＺ幅の計測方法（５）は、上記ＤＺ幅の計測方法（１）〜（４）のいずれかにおいて、ウェーハ表面に沿って撮像中心をウェーハの半径方向に移動させてゆくことを特徴としている。
上記ＤＺ幅の計測方法（５）によれば、ウェーハ表面に沿って撮像中心をウェーハの半径方向に移動させてゆくので、ウェーハの半径方向に関するすべての領域において、ＤＺ幅を計測してゆくことができ、ウェーハ全体に関するＤＺ幅をより正確に評価することができることとなる。
【００１７】
また、本発明に係るＤＺ幅の計測方法（６）は、上記ＤＺ幅の計測方法（１）において、前記撮影画像をウェーハ表面と略直交する方向に移動させてウェーハ表面からの距離を十分確保した後欠陥を検出することを特徴としている。
上記ＤＺ幅の計測方法（６）によれば、検査視野が数十〜１００μｍ□程度であったとしても、所定数の欠陥を略確実に検出することができ、ＤＺ幅を正確に評価することができることとなる。
【００１８】
また、本発明に係るＤＺ幅の計測装置（１）は、ウェーハの劈開面を上にしてウェーハを保持するウェーハ載置台、該ウェーハ載置台を駆動制御する駆動制御手段、ウェーハ劈開面の顕微鏡撮影を行う撮像手段、該撮像手段により撮影された画像を保存する画像保存手段、撮影画像の輝度分布に基づいてウェーハ表面の向きを検出して画像処理によりウェーハ表面を撮影画像の縦方向あるいは横方向と平行に設定する表面位置設定手段、ウェーハの劈開面に存在する欠陥を検出する欠陥検出手段、及びウェーハの表面位置座標と欠陥の位置座標とに基づいてＤＺ幅を算出するＤＺ幅算出手段、を含んで構成されていることを特徴としている。
【００１９】
上記ＤＺ幅の計測装置（１）によれば、ウェーハ劈開面の顕微鏡撮影を行う撮像手段、該撮像手段により撮影された画像を保存する画像保存手段、撮影画像の輝度分布に基づいてウェーハ表面の向きを検出して画像処理によりウェーハ表面を撮影画像の縦方向あるいは横方向と平行に設定する表面位置設定手段を備えており、ウェーハ表面を前記撮像画像の縦方向あるいは横方向に対して平行に正確に設定することができる。従って、ウェーハ表面からの垂直距離として求められるべき前記欠陥検出手段により検出される欠陥と前記ウェーハ表面との距離を正確に計測することが可能となり、ＤＺ幅を常に正確に評価することが可能となる。また、操作は各手段により自動的に行われるため、人手を要することなく、迅速かつ正確に行われることとなる。
【００２０】
また、本発明に係るＤＺ幅の計測装置（２）は、上記ＤＺ幅の計測装置（１）において、前記駆動制御手段が、前記ウェーハ載置台を撮影画像の横方向あるいは縦方向に所定量移動可能なことを特徴としている。
検査視野は通常数十〜１００μｍ角程度であるため、検査視野に対するウェーハの表面位置によってはその検査視野内に所定数の欠陥を検出することができず、検査視野をずらしてさらに欠陥を検出する必要が生じる場合がある。上記ＤＺ幅の計測装置（２）によれば、このような場合でも検査視野をずらして所定数の欠陥を容易に検出することができる。
【００２１】
また、本発明に係るＤＺ幅の計測装置（３）は、上記ＤＺ幅の計測装置（１）において、前記表面位置設定手段が、微分処理手段、撮影画像を所定の輝度閾値で２値化する２値化処理手段、撮影画像の縦方向あるいは横方向に関する輝度値の合計を求め、最大輝度値を算出する最大輝度値算出手段、撮影画像を回転させる回転手段を含んで構成されていることを特徴としている。
上記ＤＺ幅の計測装置（３）によれば、各撮影画像に微分処理及び所定の閾値での２値化処理を施すことにより、ウェーハの表面を確実に捉えることができる。また、各撮影画像における前記輝度値の最大値を算出してこれら最大値の比較に基づいて前記回転手段により前記撮影画像を回転させてウェーハ表面を前記撮像手段の縦方向あるいは横方向に対して平行に設定することができ、前記ウェーハ表面を撮影画像の縦方向あるいは横方向と平行に正確に設定して、前記ウェーハ表面からの欠陥の垂直距離、すなわちＤＺ幅を正確に算出することができることとなる。
【００２２】
また、本発明に係るＤＺ幅の計測装置（４）は、上記ＤＺ幅の計測装置（１）において、前記欠陥検出手段が、微分処理手段、撮影画像を所定の輝度閾値で２値化する２値化処理手段、及び穴埋め、ノイズ除去手段を含んで構成されていることを特徴としている。
上記ＤＺ幅の計測装置（４）によれば、前記欠陥検出手段により撮影画像に微分処理、２値化処理、穴埋め、ノイズ除去処理が施されてウェーハの劈開面に凹凸として表れる欠陥を確実に捉えることができ、ＤＺ幅を正確に算出することができることとなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るＤＺ幅の計測方法及び計測装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、実施の形態に係る計測装置の概略を示すブロック図であり、図中３はウェーハの搬送系を構成し、ウェーハ２の劈開面２ａを上向きにしてウェーハ２を複数枚セットすることができる治具を示している。この治具３にセットされた状態でウェーハ２はＸＹステ−ジ４に供給される。このＸＹステ−ジ４は駆動制御手段５によりＸＹ方向に正確に駆動されるようになっており、ＸＹステ−ジ４の駆動開始信号は画像処理装置６のマイクロコンピュ−タ（図示せず）から駆動制御手段５に送られてくるようになっている。ＸＹステ−ジ４の上方にはウェーハ２の劈開面２ａの状態を観察するための微分干渉顕微鏡７が配置されている。図２は観察されるウェーハ２の劈開面２ａの状態の一例を示す概略正面図である。微分干渉顕微鏡７の上方には撮像手段としての２次元ＣＣＤカメラ（図示せず）が併設されており、微分干渉顕微鏡７は２次元ＣＣＤカメラを介して画像処理装置６に接続されている。
【００２４】
画像処理装置６にはディスプレイ８及びプリンタ９が接続されており、またＸＹステ−ジ４の駆動制御手段５も接続されている。画像処理装置６は、２次元ＣＣＤカメラにより撮影された顕微鏡画像を保存するＲＡＭ等のメモリからなる画像保存手段１０、撮影された顕微鏡画像に基づいて撮影画像の縦方向あるいは横方向に平行にウェーハ表面２ｂを設定する表面位置設定手段１１、ウェーハ２の劈開面２ａに存在する欠陥ｄを検出する欠陥検出手段１２、及び撮影画像の縦方向あるいは横方向に平行に設定されたウェーハ表面２ｂの位置座標と検出された欠陥ｄの位置座標とからＤＺ幅を算出するＤＺ幅算出手段１３を備えている。
【００２５】
表面位置設定手段１１は、ウェーハ２のエッジ（表面２ｂ）を強調するために撮影画像に微分処理を施す微分処理手段１１ａ、エッジ（表面２ｂ）を検出するために撮影画像の輝度を所定の閾値で２値化する２値化処理手段１１ｂ、ウェーハ２の表面位置を検出するために各画素に関して縦方向あるいは横方向に輝度値を合計してゆく最大輝度値算出手段１１ｃ、撮影画像を回転させる回転手段１１ｄ、及び回転させた各画像における最大輝度値を比較して撮影画像の縦方向あるいは横方向に平行なウェーハ表面２ｂを検出する平行面検出手段１１ｅを含んで構成されている。
【００２６】
欠陥検出手段１２は、ウェーハ２の劈開面２ａに存在する欠陥ｄのエッジを強調するために撮影画像に微分処理を施す微分処理手段１２ａ、欠陥ｄのエッジを検出するために撮影画像の輝度を所定の閾値で２値化する２値化処理手段１２ｂ、欠陥ｄ以外を検出しないように欠陥ｄのエッジの内側に埋め込み処理を施す穴埋め、ノイズ除去手段１２ｃを含んで構成されている。
【００２７】
微分干渉顕微鏡７は図９（ｂ）の顕微鏡写真に示したように、ウェーハ２の表面２ｂに凹凸として存在する結晶欠陥ｄのエッジ部を正確に検出することができる特性を有しており、図９（ｃ）（ｄ）に示した２値化、穴埋め・ノイズ除去処理を施すことにより、結晶欠陥ｄの本来の形状を忠実に再現することができるものである。顕微鏡としては微分干渉顕微鏡７の他、ＳＥＭ等を使用しても差し支えない。
撮像手段としては上記した２次元ＣＣＤカメラの他、１次元ＣＣＤカメラを使用して所定ライン数走査させて画像を構成しても差し支えない。
【００２８】
次に画像処理装置６に装備されたマイクロコンピュ−タ（図示せず）の行う処理を図３に示したフロ−チャ−トに基づいて説明する。
まず、ステップ１において、２次元ＣＣＤカメラを介して微分干渉顕微鏡７により得られた撮影画像を画像保存手段１０に記憶させ、次にウェーハ２のエッジ（表面２ｂ）を強調するために撮影画像に微分処理を施し（ステップ２）、次にエッジ（表面２ｂ）を検出するために撮影画像の輝度を所定の閾値で２値化する２値化処理を施し（ステップ３）、次に図４に示したように、撮影画像を回転させるための回転中心（ｘ１、ｙ１）を求め（ステップ４）、次に撮影画像にウェーハ２の劈開面２ａが十分入り、欠陥ｄの検出が確実に行えるように回転中心（ｘ１、ｙ１）をＸ方向に移動量Ｘｄだけ移動させておく（ステップ５）。次にウェーハ表面２ｂを検出するために各画素に関して縦方向に輝度値を合計してゆく（ステップ６）。次にステップ４で求めた回転中心を中心として撮影画像を回転ピッチｄ°で回転させ（ステップ７）、次にステップ８において回転ピッチｄ°で回転させた回転角度の合計が±ｎ°に達したか否かを判断し、±ｎ°に達していないと判断するとステップ６に戻る一方、±ｎ°に達していると判断するとステップ９に進み、回転させた各画像における最大輝度値を比較して撮影画像の縦方向に平行なウェーハ表面２ｂを検出する。
【００２９】
図６はステップ４で求めた回転中心を中心として撮影画像を回転ピッチｄ°で回転させる場合のステップ７における画像処理を説明するためのウェーハ２の劈開面２ａを示す概略正面図であり、図６に示した変換式を用いて画像の回転処理が行われる。
【００３０】
図７は上記ステップ９における画像処理を説明するための概略正面図であり、各画像における最大輝度値は図７（ｄ）に示したように画素単位で輝度値が算出されて求められ、これら各画像における最大輝度値が比較されて撮影画像の縦方向に平行なウェーハ表面２ｂ（図７（ｂ））が検出される。このような処理により撮影画像の縦方向に平行なウェーハ表面２ｂを求めることにより、図８（ｂ）に示したようにウェーハ表面２ｂに汚れ２ｃが存在していても縦方向に平行にした状態のウェーハ表面２ｂを確実に検出することができる。
【００３１】
欠陥ｄを検出するためにはウェーハ２の劈開面２ａに存在する欠陥ｄのエッジを強調するために撮影画像に微分処理を施し、欠陥ｄのエッジを検出するために撮影画像の輝度を所定の閾値で２値化する２値化処理を施すことが望ましく、ここではステップ３で２値化処理が終了している撮影画像を呼出す（ステップ１０）。次に欠陥ｄ以外を検出しないように２値化処理が終了している撮影画像に欠陥エッジ内側の埋め込み処理、ノイズ除去処理を施す（ステップ１１）。
【００３２】
図９は撮影画像に微分処理を施した後の画像（図９（ｂ））、２値化処理を施した後の画像（図９（ｃ））、２値化処理後の画像にさらに欠陥ｄエッジ内側の埋め込み・ノイズ除去処理を施した後の画像（図９（ｄ））をそれぞれ示しており、撮影画像にこのような処理を施すことにより、ウェーハ２の劈開面２ａに存在する欠陥ｄを確実に検出することができる。
【００３３】
次にこの撮影画像内にＤＺ幅の算出に必要な所定数、例えば３個の欠陥ｄが存在しているか否かを判断する（ステップ１２）。所定数の欠陥ｄが存在していると判断するとステップ１３に進んで所定数の欠陥ｄのそれぞれの重心位置座標を計算する一方、所定数の欠陥ｄが存在していないと判断するとステップ１４に進んでＸＹステ−ジ４を所定距離ｘ１だけＸ方向に移動させた後ステップ１に戻る。
【００３４】
図１０は上記ステップを説明するためのウェーハ２の劈開面２ａを示す概略正面図であり、図１０（ａ）は例えばステップ１２で撮影画像内に３個の欠陥ｄが存在していないと判断される状態、図１０（ｂ）はステップ１４に進んでＸＹステ−ジ４が所定距離ｘ１だけＸ方向に移動させられた後撮影される画像をそれぞれ示している。
【００３５】
次にステップ１５において、ステップ９で検出した撮影画像の縦方向に平行なウェーハ表面２ｂの位置座標とステップ１３で算出した所定数の欠陥ｄの重心位置座標とからＤＺ幅の算出を行う。この場合、縦方向に平行なウェーハ表面２ｂと３個目までの欠陥ｄとの距離をＤＺ幅としてもよく、あるいは縦方向に平行なウェーハ表面２ｂと３個の欠陥ｄとの平均距離をＤＺ幅としてもよい。次にステップ１６では、ＤＺ幅の算出処理がウェーハの劈開面２ａの半径方向全体に関して終了したか否かを判断し、終了したと判断すると算出を終了し、終了していないと判断するとステップ１７に進み、ＸＹステ−ジ４を所定距離ＹｄだけＹ方向（ウェーハ２の半径方向）に移動させた後ステップ１に戻り、次の視野の撮影に移り、以後、半径方向全体に関して終了するまで上記ステップを繰り返し行う。
【００３６】
図１１は上記ステップ１５における撮影画像の縦方向に平行なウェーハ表面２ｂの位置座標とステップ１３で算出した所定数の欠陥ｄの重心位置座標とからＤＺ幅の算出を行う工程を説明するためのウェーハ２の劈開面２ａを示す概略正面図である。
【００３７】
上記した本実施の形態に係るＤＺ幅の計測方法によれば、撮影画像の所定位置を中心にして該撮影画像を所定の角度ピッチｄ°で水平方向に回転させ、回転させた各撮影画像毎にこれら撮影画像の縦方向に関する輝度値の合計値を求め、これら各撮影画像における前記輝度値の最大値の比較に基づいてウェーハ表面２ｂを前記撮影画像の縦方向と平行に設定しており、ウェーハ２の表面２ｂを前記撮影画像の縦方向と平行に正確に設定することができる。そしてウェーハ２の表面２ｂを前記撮影画像の縦方向と平行に正確に設定することができことから、ウェーハ２の表面２ｂからの欠陥ｄの距離、すなわちＤＺ幅を正確に算出することができることとなる。
【００３８】
また、本実施の形態に係るＤＺ幅の計測方法では、顕微鏡に微分干渉顕微鏡７を用い、各撮影画像に微分処理及び所定の閾値での２値化処理を施しており、ウェーハ２の表面２ｂを確実に捉えることができる。また、顕微鏡に微分干渉顕微鏡７を用い、撮影画像に微分処理、２値化処理、及び穴埋め、ノイズ除去処理を施して欠陥ｄの重心座標を求めているので、ウェーハ２の劈開面２ａに凹凸として表れる欠陥ｄを確実に捉えることができる。
【００３９】
また、本実施の形態に係るＤＺ幅の計測方法によれば、欠陥ｄの重心位置、あるいは欠陥ｄの重心位置の平均と縦方向と平行に正確に設定されたウェーハ２の表面座標位置とに基づいてＤＺ幅を求めており、欠陥ｄに広さがあったとしても、妥当な欠陥ｄ位置を算出して正確にＤＺ幅を算出することができる。また、ウェーハ表面２ｂに沿って撮像中心をウェーハ２の半径方向に自動的に移動させてゆくので、ウェーハ２の半径方向に関するすべての領域において、ＤＺ幅を迅速に計測してゆくことができ、ウェーハ２全体に関するＤＺ幅をより正確に評価することができることとなる。また、あらかじめ前記撮影画像におけるウェーハ表面２ｂの中心位置を所定位置に設定しておくので、前記撮影画像の検査視野が数十〜１００μｍ角程度であったとしても、所定数の欠陥ｄを略確実に検出することができる。
【００４０】
また、本実施の形態に係るＤＺ幅の計測装置は、ウェーハ劈開面２ａの顕微鏡撮影を行う撮像手段としてのＣＣＤカメラ、該撮像手段により撮影された画像を保存する画像保存手段１０、撮影画像の輝度分布に基づいてウェーハ表面２ｂの向きを検出してウェーハ表面２ｂを撮影画像の縦方向と平行に設定する表面位置設定手段１１を備えており、ウェーハ表面２ｂを前記撮影画像の縦方向に対して平行に正確に設定することができる。従って、ウェーハ表面２ｂからの垂直距離として求められるべき欠陥検出手段１２により検出される欠陥ｄとウェーハ表面２ｂとの距離を正確に計測することが可能となり、ＤＺ幅を常に正確に評価することが可能となる。
【００４１】
なお、上記実施の形態ではウェーハ表面２ｂを撮影画像の縦方向と平行に設定する場合について説明したが、別の実施の形態ではウェーハ表面２ｂを撮影画像の横方向と平行に設定するものであってもよい。またＤＺ幅の算出に使用される所定数の欠陥ｄの数は何ら３個に限定されるものではなく、別の実施の形態では６個であっても差し支えない。
【００４２】
【実施例】
以下、本発明に係るＤＺ幅の計測方法及び計測装置の実施例を説明する。
結晶方位が〔１００〕、ｐ型、抵抗率１０ｍΩｃｍのＣＺシリコンウェーハ（以下、単にウェーハと記す）を使用し、該ウェーハをその中心を通る位置で２つに劈開し、該ウェーハに１０００℃、１６時間の条件で熱処理を施し、次にウェーハの劈開面近傍に存在する結晶欠陥ｄを顕在化させるための処理として結晶欠陥ｄに対して選択性の高いエッチング処理を施した。
使用したエッチング液： ライトエッチング液
エッチング量 ： ２μｍ
純水を使用して十分洗浄した後乾燥させ、これらウェーハの劈開面を上にして治具３に複数枚、例えば２０枚セットし、治具３をＸＹステ−ジ４の所定位置、ここではウェーハ２の表面２ｂが撮影画像の縦方向に略平行になる位置で固定した。後は装置のスイッチをオンにして自動的にＤＺ幅の算出を行わせた。
使用した顕微鏡：微分干渉顕微鏡７
１視野数百μｍ角
使用したＣＣＤカメラ：１視野６４０×４８０＝３０７２００画素に設定
微分干渉顕微鏡７による１視野数百μｍ角の撮影画像を画像処理装置６の画像保存手段１０に記憶させた後、微分処理、２値化処理を施し、その後図４に示したように回転の中心座標を算出しておき、その撮影画像における縦方向の輝度値を合計してゆき、その撮影画像における最大輝度値を求める。次に所定の角度ピッチ（例えば１°ピッチ）で撮影画像を回転させ、各回転画像の最大輝度値を求めてゆき、所定の最大回転角度（例えば６°）まで回転させた後、これらの各最大輝度値を比較してその中の最大値が出たものを撮影画像の縦方向に平行になったウェーハ２の表面２ｂとする。図１２に示したものでは回転角度−５°において各最大輝度値における最大値が得られており、以後この表面座標をもとにＤＺ幅の算出を行ってゆくこととする。
【００４３】
次のステップである結晶欠陥ｄを検出して座標を求める工程では、上記撮影画像の縦方向に平行になったウェーハ２の表面２ｂを求める工程で用いた微分処理、２値化処理を施した画像を呼出し、この２値化処理後の画像にさらに穴埋め、ノイズ除去処理を施して３個の結晶欠陥ｄを検出する。次に検出した結晶欠陥ｄの平均重心位置と上記工程で求めた撮影画像の縦方向に平行になったウェーハ２の表面２ｂの座標とからＤＺ幅の算出を行う。
本実施例において要した検査時間
１視野数百μｍ角の検査に要した時間：１００ｍｓｅｃ
ウェーハ劈開面２ａ全面の検査視野数：３〜６２５箇所
６インチウェーハ劈開面の検査に要した時間 約５〜１２０秒
８インチウェーハ劈開面の検査に要した時間 約６〜１３０秒
１２インチウェーハ劈開面の検査に要した時間 約８〜１５０秒
以上の工程によりＤＺ幅の算出を正確に行うことができ、検査時間を従来の方法の１／６と大幅に短縮することができた。しかも、計測のばらつきも少なくなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るＤＺ幅の計測装置を示す概略ブロック図である。
【図２】ウェーハ劈開面の状態を示す概略正面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るＤＺ幅の計測方法において画像処理装置におけるマイクロコンピュ−タの動作を示すフロ−チャ−トである。
【図４】本発明の実施の形態に係るＤＺ幅の計測方法において回転中心を求めるための撮影画像の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るＤＺ幅の計測方法においてウェーハの表面位置をあらかじめＸ方向に移動量Ｘｄだけ移動させておく工程を説明するための劈開面の正面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るＤＺ幅の計測方法において撮影画像の回転の一例を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態に係るＤＺ幅の計測方法において撮影画像の縦方向に平行になったウェーハの表面座標を求める場合の一例を示す図であり、撮影画像を所定の閾値で２値化した後、各画素に関して撮影画像の縦方向と平行な方向に輝度値の合計を求める工程を示している。
【図８】（ａ）、（ｂ）は本発明の実施の形態に係るＤＺ幅の計測方法においてウェーハの表面が傾いている場合、ウェーハの表面に汚れがある場合の状態をそれぞれ示す劈開面の正面図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態に係るＤＺ幅の計測方法において劈開面に存在する欠陥ｄの座標を求める工程を示す顕微鏡写真である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は本発明の実施の形態に係るＤＺ幅の計測方法においてウェーハの表面位置を移動させる工程を説明するための劈開面の正面図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係るＤＺ幅の計測方法においてウェーハの表面位置と検出した欠陥ｄの平均重心位置とからＤＺ幅の算出工程を説明するための劈開面の顕微鏡写真である。
【図１２】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施例に係るＤＺ幅の計測方法においてウェーハの表面位置を検出する工程を説明するための劈開面の顕微鏡写真である。

Claims (10)

1. ウェーハの劈開面を顕微鏡を介して撮影し、前記劈開面に存在する欠陥とウェーハ表面との距離からＤＺ幅を求めるＤＺ幅の計測方法において、
   ウェーハの劈開面を上とした撮影画像の所定位置を中心にして該撮影画像を所定の角度ピッチで水平方向に回転させ、回転させた各撮影画像毎にこれら撮影画像の縦方向あるいは横方向に関する輝度値の合計値を求め、これら各撮影画像における前記輝度値の最大値の比較に基づいてウェーハ表面を前記撮影画像の縦方向あるいは横方向と平行に設定する工程、
   及び前記縦方向あるいは横方向と平行に設定された前記ウェーハの表面座標と検出された欠陥の座標とからＤＺ幅を求める工程、
   を含むことを特徴とするＤＺ幅の計測方法。
2. 前記顕微鏡に微分干渉顕微鏡を用い、各撮影画像に微分処理及び所定の閾値での２値化処理を施した後、各撮影画像毎に撮影画像の縦方向あるいは横方向に関する輝度値の合計値を求め、これら各撮影画像における前記輝度値の最大値の比較に基づいてウェーハ表面を撮影画像の縦方向あるいは横方向と平行に設定する工程を含むことを特徴とする請求項１記載のＤＺ幅の計測方法。
3. 前記顕微鏡に微分干渉顕微鏡を用い、撮影画像に微分処理、２値化処理、及び穴埋め、ノイズ除去処理を施して欠陥の座標を求めることを特徴とする請求項１記載のＤＺ幅の計測方法。
4. 前記欠陥の重心位置と前記ウェーハの表面座標とに基づいてＤＺ幅を求めることを特徴とする請求項３記載のＤＺ幅の計測方法。
5. ウェーハ表面に沿って撮像中心をウェーハの半径方向に移動させてゆくことを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載のＤＺ幅の計測方法。
6. 前記撮影画像をウェーハ表面と略直交する方向に移動させてウェーハ表面からの距離を十分確保した後欠陥を検出することを特徴とする請求項１記載のＤＺ幅の計測方法。
7. ウェーハの劈開面を上にしてウェーハを保持するウェーハ載置台、
   該ウェーハ載置台を駆動制御する駆動制御手段、
   ウェーハ劈開面の顕微鏡撮影を行う撮像手段、
   該撮像手段により撮影された画像を保存する画像保存手段、
   撮影画像の輝度分布に基づいてウェーハ表面の向きを検出して画像処理によりウェーハ表面を撮影画像の縦方向あるいは横方向と平行に設定する表面位置設定手段、
   ウェーハの劈開面に存在する欠陥を検出する欠陥検出手段、
   及びウェーハの表面位置座標と欠陥の位置座標とに基づいてＤＺ幅を算出するＤＺ幅算出手段、
   を含んで構成されていることを特徴とするＤＺ幅の計測装置。
8. 前記駆動制御手段が、前記ウェーハ載置台を撮影画像の横方向あるいは縦方向に所定量移動可能なことを特徴とする請求項７記載のＤＺ幅の計測装置。
9. 前記表面位置設定手段が、微分処理手段、撮影画像を所定の輝度閾値で２値化する２値化処理手段、撮影画像の縦方向あるいは横方向に関する輝度値の合計を求め、最大輝度値を算出する最大輝度値算出手段、撮影画像を回転させる回転手段を含んで構成されていることを特徴とする請求項７記載のＤＺ幅の計測装置。
10. 前記欠陥検出手段が、微分処理手段、撮影画像を所定の輝度閾値で２値化する２値化処理手段、及び穴埋め、ノイズ除去手段を含んで構成されていることを特徴とする請求項７記載のＤＺ幅の計測装置。

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