JP4674382B1 - 検査装置及び欠陥検査方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ステップバンチング以外の欠陥を検出する第1検査モードとステップバンチングを検出する第2の検査モードを有する。第1の検査モードでは、微分干渉光学系のシャーリング方向を調整し又は基板を支持するステージの回転角度を調整することにより、微分干渉光学系のシャーリング方向をステップバンチングの延在方向と平行に設定する。これにより、ステップバンチング以外の欠陥が検出される。また、第2の検査モードでは、微分干渉光学系のシャーリング方向をステップバンチングの延在方向と平行から外れた状態に設定する。この状態において走査を行い、微分干渉画像を撮像する。そして、画像処理工程において、ステップバンチングの延在方向と直交する方向の輝度変化を強調する画像処理を実行し、ステップバンチングを検出する。
【選択図】図3
Description
さらに、本発明の別の目的は、ステップバンチングとそれ以外の欠陥とを同時並行して検出できる検査装置を提供することにある。
検査されるべき単結晶基板をステージ上に配置する工程と、
ステージの光軸周りの回転角度又は微分干渉光学系のシャーリング方向を調整して、微分干渉光学系のシャーリング方向をステージ上に配置された単結晶基板のエピタキシャル層に形成されたステップバンチングの延在方向と平行になるように設定する工程と、
微分干渉光学系を含む光学装置により、エピタキシャル層表面を撮像してステップバンチングが光学的に除去された微分干渉画像を形成する工程と、
形成された微分干渉画像に基づいて、欠陥検出を行う工程とを具えることを特徴とする。
照明ビームを発生する光源装置と、前記照明ビームを集束した光ビームとして検査すべき単結晶基板のエピタキシャル層に向けて投射する対物レンズと、検査すべき単結晶基板を支持する移動可能なステージであって、対物レンズと直交する面内で回転可能なステージと、規制された光入射面を有し、前記単結晶基板のエピタキシャル層表面で反射した反射光を受光する光検出手段とを有し、ステージ移動又はビーム走査によりエピタキシャル層表面を走査する共焦点走査装置、
前記共焦点走査装置の対物レンズと光検出手段との間の光路中に配置され、入射した照明ビームを、互いに干渉性を有する第1及び第2のサブビームに変換すると共に、前記単結晶基板のエピタキシャル層表面で反射したサブビーム同士を合成し、エピタキシャル層表面の高さと関連する位相差情報を含む干渉ビームを出射させる微分干渉光学系、及び、
前記光検出手段から出力される輝度信号を受け取り、前記エピタキシャル層表面の共焦点微分干渉画像を形成する手段と、形成された共焦点微分干渉画像に基づいてステップバンチング以外の欠陥を検出する第1の欠陥検出手段と、前記共焦点微分干渉画像に基づいてエピタキシャル層表面に形成されたステップバンチングを検出する第2の欠陥検出手段とを有する信号処理装置を具え、
前記基板を支持するステージの光軸周りの回転角度又は前記微分干渉光学系のシャーリング方向は調整可能に設定され、
当該検査装置は、ステップバンチングを除く欠陥を検出する第1の検査モードと、ステップバンチングを検出する第2の検査モードとを有し、
前記第1の検査モードにおいて、ステージ上に配置した基板のステップバンチングの延在方向と微分干渉光学系のシャーリング方向とが互いに平行になるように設定され、前記第1の欠陥検出手段により欠陥検出が行われ、第2の検査モードにおいて、前記基板のステップバンチングの延在方向と微分干渉光学系のシャーリング方向とが平行以外の状態に設定され、前記第2の欠陥検出手段によりステップバンチングの検出が行われることを特徴とする。
照明ビームを発生する光源装置と、前記照明ビームを集束した光ビームとして検査すべき単結晶基板のエピタキシャル層に向けて投射する対物レンズと、検査すべき単結晶基板を支持する移動可能なステージと、規制された光入射面を有し、前記単結晶基板のエピタキシャル層表面で反射した反射光を受光する光検出手段とを有し、ステージ移動又はビーム走査によりエピタキシャル層表面を走査する共焦点走査装置、
前記共焦点走査装置の対物レンズと光検出手段との間の光路中に配置され、入射した照明ビームを、互いに干渉性を有する第1及び第2のサブビームに変換すると共に、前記単結晶基板のエピタキシャル層表面で反射したサブビーム同士を合成し、エピタキシャル層表面の高さと関連する位相差情報を含む干渉ビームを出射させる微分干渉光学系、及び、
前記光検出手段から出力される輝度信号を受け取り、前記エピタキシャル層表面の共焦点微分干渉画像を形成する手段と、形成された共焦点微分干渉画像に基づいてステップバンチング以外の欠陥を検出する第1の欠陥検出手段と、前記共焦点微分干渉画像に基づいてエピタキシャル層表面に形成されたステップバンチングを検出する第2の欠陥検出手段とを有する信号処理装置を具え、
前記第1の欠陥検出手段は、共焦点微分干渉画像に含まれるステップバンチング画像の延在方向と直交する方向の輝度変化を減衰させる手段を有し、
前記第2の欠陥検出手段は、前記共焦点微分干渉画像に含まれるステップバンチング画像の延在方向と直交する方向の輝度変化を強調する手段を有することを特徴とする。
紫外域の波長光の照明ビームを発生する光源装置と、
前記照明ビームを検査すべき単結晶基板のエピタキシャル層に向けて投射する対物レンズと、
検査すべき単結晶基板を支持する移動可能なステージと、
前記単結晶基板のエピタキシャル層表面で反射した反射光を受光する光検出手段と、
前記対物レンズと光検出手段との間の光路中に配置され、入射した照明ビームを、互いに干渉性を有する第1及び第2のサブビームに変換すると共に、前記単結晶基板のエピタキシャル層表面で反射したサブビーム同士を合成し、エピタキシャル層表面の高さと関連する位相差情報を含む干渉ビームを出射させる微分干渉光学系と、
前記光検出手段から出力される輝度信号を受け取り、前記エピタキシャル層表面の微分干渉画像を形成する手段、形成された微分干渉画像に基づいてステップバンチング以外の欠陥を検出する第1の欠陥検出手段、及び、前記微分干渉画像に基づいてエピタキシャル層表面に形成されたステップバンチングを検出する第2の欠陥検出手段を有する信号処理装置とを具え、
前記基板を支持するステージの光軸周りの回転角度又は前記微分干渉光学系のシャーリング方向は調整可能に設定され、
当該検査装置は、ステップバンチングを除く欠陥を検出する第1の検査モードと、ステップバンチングを検出する第2の検査モードとを有し、
前記第1の検査モードにおいて、ステージ上に配置した基板のステップバンチングの延在方向と微分干渉光学系のシャーリング方向とが互いに平行になるように設定されて前記第1の欠陥検出手段により欠陥検出が行われ、第2の検査モードにおいて、前記基板のステップバンチングの延在方向と微分干渉光学系のシャーリング方向とが平行以外の状態に設定されて前記第2の欠陥検出手段によりステップバンチングの検出が行われることを特徴とする。
また、ステップバンチングを検出する欠陥検出手段とステップバンチング以外の欠陥を検出する欠陥検出手段を有することにより、画像処理によってステップバンチングの検出と格子欠陥の検出とを個別に同時並行して行うことができる。
[ステップバンチング]
ステップバンチングは、サブnm〜数10nmのほぼ均一な高さの線状の段差である。SiC基板においては、格子欠陥の発生頻度に比べてはるかに大量のステップバンチングが形成され、ほとんどのステップバンチングは基板のオリフラと直交する方向に互いに平行に形成される。微分干渉光学系を含む共焦点走査装置で撮像した場合、微分干渉光学系のシャーリング方向に応じて明線又は暗線の輝度画像として検出される。
[マイクロパイプ欠陥]
マイクロパイプは中空孔の形態をした欠陥である。従って、走査ビームがマイクロパイプ欠陥上を走査した際、孔の底面からの反射光がリニアイメージセンサに入射せず又は微少光量の反射光しか入射しないため、点状の低輝度画像として検出される。
[異物付着]
表面に異物が付着した場合、金属等の反射率の高い異物が付着した場合点状の高輝度画像として検出され、反射率の低い異物が付着した場合点状の暗い低輝度画像として検出される。
[ダウンフォール]
ダウンフォールは、エピタキシャル層の成長中に塊がエピタキシャル層上に付着することにより形成され、上向き及び下向きの2つの傾斜面を有する形態をとる。よって、微分干渉画像として撮像した場合、明るい画像部分と暗い画像部分とが結合した明暗の輝度画像として検出される。
[刃状転位欠陥]
刃状転位欠陥は、SiC基板又はエピタキシャル層の表面上においてピット構造として出現する。従って、下向き及び上向きの2つの傾斜面を有する形態であり、微分干渉画像においては低輝度の画像部分と高輝度の画像部分とが結合した明暗の輝度画像として検出される。
[螺旋転位欠陥]
螺旋転位は、刃状転位欠陥と同様にSiC基板及びエピタキシャル層の表面においてピット構造として出現し、明暗の輝度画像として検出される。
[基底面内欠陥]
基底面内欠陥は、SiC基板の表面及びエピタキシャル層の表面において、ピット構造として出現する。従って、微分干渉画像において、明暗の輝度画像として検出される。
[バンプ]
バンプは、突起状の欠陥であり、下向きの斜面と上向きの斜面を有するので、明暗の輝度画像として検出される。
[スクラッチ]
基板の研磨処理中にスクラッチが形成される場合がある。このスクラッチは、線状の凹部構造であるので、共焦点微分干渉画像上線状の明暗の輝度画像として検出される。
さらに、上述した実施例では、共焦点走査装置として、ライン状の走査ビームを用いる共焦点走査装置及びマルチビームにより試料表面を走査する共焦点走査装置について説明したが、勿論1本の走査ビームで基板表面を走査する共焦点走査装置を用いることも可能である。
2 光ファイバ
3 フィルタ
4 集束性レンズ
5 スリット
6 偏光子
7 ハーフミラー
8,12,13 リレーレンズ
9 振動ミラー
10 駆動回路
11 信号処理装置
14 ノマルスキープリズム
15 対物レンズ
16 モータ
17 ステージ
18 SiC基板
19 モータ
19 駆動回路
21 位置検出センサ
22 検光子
22 ポジショナ
24 リニアイメージセンサ
25 増幅器
30 A/D変換器
31 制御手段
32 2次元画像生成手段
33 第1の画像メモリ
34 第1の欠陥検出手段
35 第1の欠陥メモリ
36 第2の画像メモリ
37 画像強調手段
38 ステップバンチング検出手段
39 密度算出手段
40 ステップバンチングメモリ
41 画像減衰手段
42 第2の欠陥検出手段
43 第2の欠陥メモリ
Claims (11)
- 単結晶基板上にステップフロー成長により形成されたエピタキシャル層表面を微分干渉光学系を含む光学装置により撮像し、撮像された微分干渉画像に基づき単結晶基板に形成されたエピタキシャル層に存在する欠陥を検出する欠陥検査方法であって、
検査されるべき単結晶基板をステージ上に配置する工程と、
ステージの光軸周りの回転角度又は微分干渉光学系のシャーリング方向を調整して、微分干渉光学系のシャーリング方向をステージ上に配置された単結晶基板のエピタキシャル層に形成されたステップバンチングの延在方向と平行になるように設定する工程と、
微分干渉光学系を含む光学装置により、エピタキシャル層表面を撮像してステップバンチングが光学的に除去された微分干渉画像を形成する工程と、
形成された微分干渉画像に基づいて、欠陥検出を行う工程とを具えることを特徴とする欠陥検査方法。 - 請求項1に記載の欠陥検査方法において、前記微分干渉光学系のシャーリング方向は、前記単結晶基板に形成されているオリフラの方向とほぼ直交するように設定されることを特徴とする欠陥検査方法。
- 単結晶基板上にステップフロー成長により形成されたエピタキシャル層に存在するステップバンチング及びステップバンチング以外の欠陥を個別に検出する検査装置であって、
照明ビームを発生する光源装置と、前記照明ビームを集束した光ビームとして検査すべき単結晶基板のエピタキシャル層に向けて投射する対物レンズと、検査すべき単結晶基板を支持する移動可能なステージであって、対物レンズの光軸と直交する面内で回転可能なステージと、規制された光入射面を有し、前記単結晶基板のエピタキシャル層表面で反射した反射光を受光する光検出手段とを有し、ステージ移動又はビーム走査によりエピタキシャル層表面を走査する共焦点走査装置、
前記共焦点走査装置の対物レンズと光検出手段との間の光路中に配置され、入射した照明ビームを、互いに干渉性を有する第1及び第2のサブビームに変換すると共に、前記単結晶基板のエピタキシャル層表面で反射したサブビーム同士を合成し、エピタキシャル層表面の高さと関連する位相差情報を含む干渉ビームを出射させる微分干渉光学系、及び、
前記光検出手段から出力される輝度信号を受け取り、前記エピタキシャル層表面の共焦点微分干渉画像を形成する手段と、形成された共焦点微分干渉画像に基づいてステップバンチング以外の欠陥を検出する第1の欠陥検出手段と、前記共焦点微分干渉画像に基づいてエピタキシャル層表面に形成されたステップバンチングを検出する第2の欠陥検出手段とを有する信号処理装置を具え、
前記基板を支持するステージの光軸周りの回転角度又は前記微分干渉光学系のシャーリング方向は調整可能に設定され、
当該検査装置は、ステップバンチングを除く欠陥を検出する第1の検査モードと、ステップバンチングを検出する第2の検査モードとを有し、
前記第1の検査モードにおいて、ステージ上に配置した基板のステップバンチングの延在方向と微分干渉光学系のシャーリング方向とが互いに平行になるように設定されて前記第1の欠陥検出手段により欠陥検出が行われ、第2の検査モードにおいて、前記基板のステップバンチングの延在方向と微分干渉光学系のシャーリング方向とが平行以外の状態に設定されて前記第2の欠陥検出手段によりステップバンチングの検出が行われることを特徴とする検査装置。 - 請求項3に記載の検査装置において、前記光源装置として第1の方向に延在するライン状の照明ビームを発生する光源装置又は第1の方向に沿って配列された複数の照明ビームを発生する光源装置を用い、前記光検出手段として、前記第1の方向と対応する方向に配列された複数の受光素子を有するリニアイメージセンサを用いることを特徴とする検査装置。
- 請求項3又は4に記載の検査装置において、前記信号処理装置に含まれる第2の欠陥検出手段は、共焦点微分干渉画像上のステップバンチングの延在方向と直交する方向の輝度変化を強調する画像処理手段を有することを特徴とする検査装置。
- 請求項3、4又は5に記載の検査装置において、前記信号処理装置に含まれる第2の欠陥検出手段は、検出されたステップバンチングの単位面積当たりの本数を示す分布密度を計測する手段を有し、基板表面を複数の区域に分割し、各区域ごとのステップバンチングの分布密度を計測することを特徴とする検査装置。
- 単結晶基板上にステップフロー成長により形成されたエピタキシャル層に存在するステップバンチング及びステップバンチング以外の欠陥を個別に検出する検査装置であって、
照明ビームを発生する光源装置と、前記照明ビームを集束した光ビームとして検査すべき単結晶基板のエピタキシャル層に向けて投射する対物レンズと、検査すべき単結晶基板を支持する移動可能なステージと、規制された光入射面を有し、前記単結晶基板のエピタキシャル層表面で反射した反射光を受光する光検出手段とを有し、ステージ移動又はビーム走査によりエピタキシャル層表面を走査する共焦点走査装置、
前記共焦点走査装置の対物レンズと光検出手段との間の光路中に配置され、入射した照明ビームを、互いに干渉性を有する第1及び第2のサブビームに変換すると共に、前記単結晶基板のエピタキシャル層表面で反射したサブビーム同士を合成し、エピタキシャル層表面の高さと関連する位相差情報を含む干渉ビームを出射させる微分干渉光学系、及び、
前記光検出手段から出力される輝度信号を受け取り、前記エピタキシャル層表面の共焦点微分干渉画像を形成する手段と、形成された共焦点微分干渉画像に基づいてステップバンチング以外の欠陥を検出する第1の欠陥検出手段と、前記共焦点微分干渉画像に基づいてエピタキシャル層表面に形成されたステップバンチングを検出する第2の欠陥検出手段とを有する信号処理装置を具え、
前記第1の欠陥検出手段は、共焦点微分干渉画像に含まれるステップバンチング画像の延在方向と直交する方向の輝度変化を減衰させる手段を有し、
前記第2の欠陥検出手段は、前記共焦点微分干渉画像に含まれるステップバンチング画像の延在方向と直交する方向の輝度変化を強調する手段を有することを特徴とする検査装置。 - 請求項7に記載の検査装置において、前記第1の欠陥検出手段及び第2の欠陥検出手段は同時に並行して動作し、ステップバンチングの検出とステップバンチング以外の欠陥の検出とが個別に同時並行して行われることを特徴とする検査装置。
- 単結晶基板上にステップフロー成長により形成されたエピタキシャル層に存在するステップバンチング及びステップバンチング以外の欠陥を個別に検出する検査装置であって、
紫外域の波長光の照明ビームを発生する光源装置と、
前記照明ビームを検査すべき単結晶基板のエピタキシャル層に向けて投射する対物レンズと、
検査すべき単結晶基板を支持する移動可能なステージと、
前記単結晶基板のエピタキシャル層表面で反射した反射光を受光する光検出手段と、
前記対物レンズと光検出手段との間の光路中に配置され、入射した照明ビームを、互いに干渉性を有する第1及び第2のサブビームに変換すると共に、前記単結晶基板のエピタキシャル層表面で反射したサブビーム同士を合成し、エピタキシャル層表面の高さと関連する位相差情報を含む干渉ビームを出射させる微分干渉光学系と、
前記光検出手段から出力される輝度信号を受け取り、前記エピタキシャル層表面の微分干渉画像を形成する手段、形成された微分干渉画像に基づいてステップバンチング以外の欠陥を検出する第1の欠陥検出手段、及び、前記微分干渉画像に基づいてエピタキシャル層表面に形成されたステップバンチングを検出する第2の欠陥検出手段を有する信号処理装置とを具え、
前記基板を支持するステージの光軸周りの回転角度又は前記微分干渉光学系のシャーリング方向は調整可能に設定され、
当該検査装置は、ステップバンチングを除く欠陥を検出する第1の検査モードと、ステップバンチングを検出する第2の検査モードとを有し、
前記第1の検査モードにおいて、ステージ上に配置した基板のステップバンチングの延在方向と微分干渉光学系のシャーリング方向とが互いに平行になるように設定されて前記第1の欠陥検出手段により欠陥検出が行われ、第2の検査モードにおいて、前記基板のステップバンチングの延在方向と微分干渉光学系のシャーリング方向とが平行以外の状態に設定されて前記第2の欠陥検出手段によりステップバンチングの検出が行われることを特徴とする検査装置。 - 単結晶基板上にステップフロー成長により形成されたエピタキシャル層に存在するステップバンチング及びステップバンチング以外の欠陥を個別に検出する検査装置であって、
紫外域の波長光の照明ビームを発生する光源装置と、
前記照明ビームを検査すべき単結晶基板のエピタキシャル層に向けて投射する対物レンズと、
検査すべき単結晶基板を支持する移動可能なステージと、
前記単結晶基板のエピタキシャル層表面で反射した反射光を受光する光検出手段と、
前記対物レンズと光検出手段との間の光路中に配置され、入射した照明ビームを、互いに干渉性を有する第1及び第2のサブビームに変換すると共に、前記単結晶基板のエピタキシャル層表面で反射したサブビーム同士を合成し、エピタキシャル層表面の高さと関連する位相差情報を含む干渉ビームを出射させる微分干渉光学系と、
前記光検出手段から出力される輝度信号を受け取り、前記エピタキシャル層表面の微分干渉画像を形成する手段、形成された微分干渉画像に基づいてステップバンチング以外の欠陥を検出する第1の欠陥検出手段、及び、前記微分干渉画像に基づいてエピタキシャル層表面に形成されたステップバンチングを検出する第2の欠陥検出手段を有する信号処理装置とを具え、
前記第1の欠陥検出手段は、微分干渉画像に含まれるステップバンチング画像の延在方向と直交する方向の輝度変化を減衰させる画像処理を行って欠陥を検出し、
前記第2の欠陥検出手段は、微分干渉画像に含まれるステップバンチング画像の延在方向と直交する方向の輝度変化を強調する画像処理を行ってステップバンチングを検出し、
ステップバンチングの検出とステップバンチング以外の欠陥の検出とが個別に同時並行して行われることを特徴とする検査装置。 - 請求項9又は10に記載の検査装置において、前記光検出手段は、TDIセンサ又はリニアCCDセンサにより構成したことを特徴とする検査装置。
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