JPS62119439A - 単結晶表面のエツチピツトの測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、単結晶ウェハーの表面のエッチピットの個数
を光学的に測定するもので、その種類別に測定する方法
に関するものである。

〔従来の技術〕

単結晶ウェハーは、集積回路素子その他の電子部品の素
材として今日の電子工業を支えている極めて重要な製品
である。

この単結晶ウェハーには結晶欠陥が存在し、その密度が
高すぎるとこれを素材とする電子部品の性質が低下する
ので、単結晶ウェハーの品質管理において、結晶欠陥密
度の測定が重要である。

単結晶ウェハーの結晶欠陥密度の測定は、単結晶ウェハ
ーを化学エツチング剤で選択的にエツチングして結晶欠
陥部分に逆多角錐状の凹陥部（エッチビット）を形成す
る。これは結晶の転位（Ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ　）に
もとづくもので、このエッチビットと結晶欠陥とは一対
一の対応があるとされている。したがって、このエッチ
ビットの密度をもって単結晶ウェハーの結晶欠陥密度の
指標とする取扱いがなされている。

エッチピットは通常、数十μの大きさを有しているので
、若しエッチビットが相互に十分に離れているのであれ
ば、光学顕微鏡で観察することにより、その密度を容易
に測定することができる。

しかし２個ないしそれ以上のエッチビットが互いに近接
して存在していて部分的に重なっている場合は、これを
個々のエッチビットに分離して観察することは困難であ
る。

このような困難性を除去し、すべてのエッチビットを分
離して測定し得る単結晶表面のエッチビットの測定方法
（特開昭６０−１０１９４２号参照）が発明された。そ
れはエッチビットの存在する単結晶表面に一方向から光
を照射し、該表面からの反射光のうちエッチビットから
のものを選択して検出し、検出された反射光束の数をも
ってエッチビットの個数とするものである。つまり単結
晶表面に一方向から光を照射すると、表面平坦部からの
反射光とエッチビットからの反射光とでは反射方向が異
なり、したがってエッチビットからの反射光を選択して
検出し得ることにもとづくものである。

前述のようにエッチビットは、逆多角錐状の凹陥部をな
しいずれもほぼ同一形状をなしかついずれもほぼ同じ方
向を向いている。したがって一方向から光を照射すると
、各エッチビットからの反射光は、反射される方向がほ
ぼ同一であって平坦部からの反射光とは異なる方向であ
る。したがってエッチビットからの反射光を受光し得る
位置に検出器を置けば、各エッチビットからの反射光す
べてを個々に表面の平坦部からの反射光と分離して選択
的に受光することが出来る。更に２個以上（ｒ）ｘツチ
ピットが部分的に重なり合って一つの大きな凹部を形成
している場合でも、それを構成する各エッチビットの各
反射面は互いに別個にかつ分離して存在しているので、
各エッチビットからの反射光はやはりそれぞれ別個の光
線束を形成し、個々に検出することができエッチビット
の数を算出することができる。

しかしこの単結晶表面に形成されるエッチビットは、転
位によるものでないものが存在することがわかった。つ
まり結晶欠陥の中には転位によるものと他の原因による
ものがあることがわかった。

そのため単結晶の結晶欠陥密度の測定のためには、単結
晶表面のエッチビットを転位によるものとそれ以外のも
のとを区別して検出することが望ましい０ この転位によるエッチピット以外のエッチビットの形状
は、転位によるエッチビットと形状が類似するが、主と
してピットの中央部分（逆多角錐状の頂点にあたる最も
深い個所を含めたその周辺部分）が皿状をなしたもので
ある。このエッチビットを仮りにその形状からＳピット
と呼び、転位によるエッチビットをＤピットと呼ぶこと
にする。

前述の測定方法による場合、Ｓビットの形状がＤピット
の形状に類似するために、一方向より光を照射した場合
、Ｓビットでの反射光の中にＤピットでの反射光とほぼ
同一の方向へ反射される光が含まれている。したがって
ＤビットとＳビットを区別して検出することができない
。

〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明において解決しようとする問題点は、単結晶表面
のエッチビットを測定する際に、転位にもとづく結晶欠
陥のエッチビット（Ｄピット）と他の原因のエッチピッ
）（Ｓビット）とを区別して数え得るようにした単結晶
表面のエッチビットの測定方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のエッチビットの測定方法は、一方向から単結晶
表面に光を照射し、その反射光を選択的に検出装置にて
受光し、受光したエッチビットからの反射光の反射部分
の像形状（該反射光線束の断面形状）を既知のものにも
とづく像形状と比較することによって転位によるエッチ
ピットと他の原因によるエッチピットとを区別して夫々
の個数を測定し得るようにしたものである。

又本発明のエッチピットの測定方法は、前記の反射部分
の像形状の比較のために、その面積又は等面積円径と最
長径を形状指標とし、前記の検出装置からの信号にもと
づいてこれら形状指標の値を求め、これを予め求めてお
いた既知のＤビット、Ｓピットの形状指標と比較するこ
とによって、コンピューターにより自動的に転位による
エッチピットと他の原因によるエッチピットとを区別し
て夫々の数を測定し得るようにしたものである。

前述のように、単結晶表面に形成されるエッチピットは
、転位による結晶欠陥のＤピットと、他の原因によると
思われるＳピットとがある。そのうちＤピットは逆多角
錐状の凹陥部をなすが、Ｓピットはこれに類似する逆多
角錐状の凹陥部ではあるが、その底の部分が丸く皿状を
なしている。

したがって第１図（４）に示すようにＤピットに光源よ
り一方向から光ムを照射すると殆んどの反射光は４の方
向に反射される。一方Ｓピットの場合、第１図の）に示
すように光ｔ１は可成りの部分がＤピットの場合と同一
方に反射する光４となるが、その一部は光ｔ３．ｔ４・
・・等のように光４とは異なる方向に反射される。そし
てこれらの光４＋４・・・は反射する場所による（反射
する場所の入射光ｔ、に対する傾き角が光４の反射個所
と光１３．１．の反射個所とで異なっている）ものであ
り、そのためＤビットとＳピットでは検出器で検出され
る光の反射される部分の形状（光線束の断面形状）が異
なっている。例えば、第２図に示すようにＤピットでは
反射部分が、（ト）に示す符号１の部分であり、一方Ｓ
ピットでは田）に示す符号２の部分である。つまりＤピ
ットは三角形状をなし、一方Ｓビットは細長い形状をし
ている。

本発明は、上記の点に着目してなされたものであって、
前述のように一方向よりの光によって単結晶表面を照射
しこれを光の反射方向にて検出した時に検出された光の
反射部分の形状によってＤピットとＳピットとを区別し
て測定し得るようにした。

このＤピットとＳピットの反射部分の形状の区別を迅速
に行なう方法として、一方向より照射し反射した光を検
出器により検出しこの検出信号にもとづき画像処理し、
この検出された図形とあらかじめ求めて記憶させておい
たＤビットとＳピットの写像パターンとの比較処理をコ
ンピューターにおいて行なう。

この場合の具体的方法として前記図形を表わす指標を検
出信号にもとづいて求め、この指標の値をＤピット、Ｓ
ピットの基準図形より求めた指標の値と比較してＤピッ
トかＳピットかを区別すればよい。

この形状指標としては一つは外形図形の最長径りがあり
他の一つとして外形図形の面積Ｓがある。

又面積Ｓの代りに面積Ｓから次の式により求められる等
面積円径りを用いてもよい。

既知の多くのＤピット、Ｓピットを用いて上記の形状指
標り、Ｓ又はり、Ｄの値を求めこれを基準値の範囲とし
て予めコンピューターに記憶させ、これを測定値と比較
してエッチピット力ｆＤピットかＳピットかを区別する
。例えば第３図に示すように横軸に最長径りをとり、縦
軸に等面積円径りをとると、既知の試料の測定からＤビ
ットは図面に１にて示した範囲におさまり、Ｓピットは
図面に２にて示した範囲におさまる。したがって単結晶
表面のエッチピットを測定した結果、上記二つの形状指
標にもとづく点が１の範囲内のものと。

２の範囲内のものと、１の範囲か２の範囲か識別し得な
いものも含めて上記二つの範囲外のものとを夫々１，２
．０として処理し、夫々１，２．０の数を求めることに
よってＤピット、Ｓピットの数を求める。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。第４
図は、本発明の測定方法にもとづく単結晶表面のエッチ
ピットを測定する際に用いる装置の構成を示す図である
。この図において、１１は反射明暗視野顕微鏡、１２は
その照明用光源、１３は第５図に示すような構成をした
照明用光源１２よりの照明光の光路中に配置された扇形
スリット１４を有する回転遮光板、１５は輪帯ミラー、
１６は対物レンズ、１７はＸＹＺ自動ステージ、１８は
自動焦点調節装置、１９は撮像装置、２０はＡＤ変換装
置付イメージプロセッサー、２１はコンピューターシス
テム、２２はその中央処理装置、２３は記憶装置、２４
はプリンターである。

この装置を用いて単結晶ウェハーのエッチビットを測定
する場合、自動ステージ上に単結晶ウェハーを載せ、照
明用光源１２からの光をこれに照射する。この時回転遮
光円板１３により大部分の照明光は遮断され、スリット
１４を通った光だけが対物レンズを通って単結晶ウェハ
ーに斜め上方より入射する。つまり第１図の場合と同じ
ように入射する。入射光は回転遮光円板１３で一方向に
揃えられているのでエッチビットの成る側壁からの反射
光が選択的に対物レンズ１６に入射し、撮像装置１９に
到達する。回転遮光円板１３を回転させて入射光の方向
を調整して撮像装置１９に到達する反射光の強さが最も
犬になった位置に回転遮光板１３の円板を固定する。こ
の状態で撮像装置１９に到達した反射光の映像を電気信
号に変換し、ＡＤ変換装置付イメージプロセッサー２０
よりデジタル信号に変換されて処理される。ここでは例
えば検出された画像を一定方向に沿って電気的に走査さ
れ、信号が成る閾値つまりエッチビットよりの反射光の
強度よりは低いレベルの値を基準とし、これより高い検
出値と低い検出値を区別することによってエッチビット
による反射された区域とそれ以外とを区別する。更にエ
ッチビットの反射区域からその区域の面積又は等面積円
径および最長径を求める。即ち前述の指標を求める。

このようにして求められた指標を予め記憶させである基
準の指標の組合わせ範囲とを比較してＤピットの範囲内
、Ｓピットの範囲内、いずれの範囲内でもない又は識別
不能のものを例えば夫々１．２，０として記憶する。

以上のようにして顕微鏡の視野内の画像についての処理
が終了すると、中央処理装置からの指令により自動ステ
ージを駆動し次の部分の測定が同様にして行なわれる。

単結晶ウェハーの測定を必要とする面すべてについて上
記の測定が繰返し行なわれた後測定結果としてエッチビ
ットの密度がＤビット、Ｓピットを区別して表示される
。

〔発明の効果〕

本発明の単結晶表面のエッチビットの測定方法によれば
、エッチビットを選択してその密度を測定し得るのみな
らず、転位にもとづくエッチビットとその他の原因によ
るエッチビットを区別して測定し得るので、結晶欠陥の
種類毎の密度を測定し得るために例えばＩＣ用の単結晶
ウェハーとして使用する場合のウェハーの評価にとって
より有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の単結晶表面のエッチビットの
測定方法の原理を示す図で第１図はＤピット、Ｓピット
における光の反射方向を示し又第２図はＤピット、Ｓピ
ットの反射部分を示す図、第３図はＤピット、Ｓピット
の形状指標の分布範囲を示す図、第４図は本発明の一実
施例の構成を示す図、第５図は上記実施例で用いる回転
遮光板の構造を示す図である。 １・・・Ｄピット、　　２・・・Ｓピット、　　１１・
・・顕微鏡、　　１２・・・照明用光源、　１３・・・
回転遮光板、１５・・・輪帯ミラー、　　１６・・・対
物レンズ、１７・・・自動ステージ、　　１８・・・自
動焦点調節装置、１９・・・撮像装置、　　２０・・・
イメージプロセッサー、２１・−・コンピューターシス
テム、　　２２・・・中央処理装置、　２３・・・記憶
装置、　２４・・・プリンター。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）平坦な単結晶の表面をエッチング剤で処理するこ
   とにより該表面の結晶欠陥部分に選択的に形成されたエ
   ッチピットの個数を測定する方法であつて、エッチピッ
   トの存在する単結晶表面に一方向から光を照射し、該表
   面からの反射光を選択して検知装置で受光し、受光した
   エッチピットからの反射光のうち反射面の像形状を既知
   のものにもとづく二種類の像形状と比較することによつ
   てエッチピットの種類を識別して夫々の個数を測定する
   単結晶表面のエッチピットの測定方法。
2. （２）二種類の像形状が転位によるエッチピット形状と
   他の原因によるエッチピット形状であることを特徴とす
   る特許請求の範囲（１）の単結晶表面のエッチピットの
   測定方法。
3. （３）転位によるエッチピットと他の原因によるエッチ
   ピットの形状を特定し得る形状指標を検知装置の出力信
   号により求め、これを既知の形状指標値と比較すること
   によつて転位によるエッチピットと他の原因によるエッ
   チピットとを自動的に区別して夫々の個数を測定する特
   許請求の範囲（２）の単結晶表面のエッチピットの測定
   方法。
4. （４）形状指標として面積又は等面積円径と最長径を用
   いた特許請求の範囲（３）の単結晶表面のエッチピット
   の測定方法。