KR100978326B1 - 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면 검사 방법 및 표면 검사 장치 - Google Patents

불균일 실리콘 웨이퍼의 표면 검사 방법 및 표면 검사 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100978326B1
KR100978326B1 KR1020077022285A KR20077022285A KR100978326B1 KR 100978326 B1 KR100978326 B1 KR 100978326B1 KR 1020077022285 A KR1020077022285 A KR 1020077022285A KR 20077022285 A KR20077022285 A KR 20077022285A KR 100978326 B1 KR100978326 B1 KR 100978326B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
silicon wafer
image
nonuniform
uniform
imaging
Prior art date
Application number
KR1020077022285A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20070110895A (ko
Inventor
히데아키 다카노
미유키 시미즈
다케시 센다
고지 이즈노메
요시노리 하야시
가즈히코 하마타니
Original Assignee
시바우라 메카트로닉스 가부시키가이샤
코바렌트 마테리얼 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 시바우라 메카트로닉스 가부시키가이샤, 코바렌트 마테리얼 가부시키가이샤 filed Critical 시바우라 메카트로닉스 가부시키가이샤
Publication of KR20070110895A publication Critical patent/KR20070110895A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100978326B1 publication Critical patent/KR100978326B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8851—Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/9501—Semiconductor wafers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0004—Industrial image inspection
    • G06T7/001—Industrial image inspection using an image reference approach
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
    • G01N2021/8822—Dark field detection
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10141—Special mode during image acquisition
    • G06T2207/10152—Varying illumination
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30108—Industrial image inspection
    • G06T2207/30148—Semiconductor; IC; Wafer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67288—Monitoring of warpage, curvature, damage, defects or the like
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

본 발명은 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면 검사 방법 및 표면 검사 장치에 관한 것으로서, 회전하는 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 표면에 광원 장치(50)로부터의 광이 조사(照射)되는 환경 하에서, 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 표면에 대하여 소정의 위치 관계에 의해 설치된 촬상 장치(30)가, 불균일 실리콘 웨이퍼 표면(10)에 나타나는 휘선(輝線)을 촬영할 수 있는 촬상 조건에 의해, 복수개소의 회전 각도 위치의 각각에 있어서 불균일 실리콘 웨이퍼(10) 표면을 촬영하는 촬영 스텝과, 촬상 장치(10)에 의해 얻어진 복수개소의 회전 각도 위치에서의 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 표면 화상으로부터, 소정의 회전 각도 위치에서의 합성 화상을 생성하는 합성 화상 생성 스텝을 포함하는 구성으로 이루어져 있다.
불균일 실리콘 웨이퍼, 표면 검사 방법, 표면 검사 장치

Description

불균일 실리콘 웨이퍼의 표면 검사 방법 및 표면 검사 장치{METHOD AND DEVICE FOR INSPECTING SURFACE OF DISTORTED SILICON WAFER}
본 발명은, 불균일(distorted) 실리콘 웨이퍼의 제조 과정에서 생긴 전위(轉位)(미스피트 전위(misfit dislocation))에 기인하는 표면 불균일을 검사하는 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면 검사 방법 및 표면 검사 장치에 관한 것이다.
최근, 실리콘 반도체 디바이스의 고속화를 위해 불균일 실리콘 웨이퍼가 주목받고 있다. 이 불균일 실리콘 웨이퍼(10)는, 예를 들면, 도 11a에 나타낸 바와 같이, 실리콘 단결정의 실리콘 기판층(이하, Si 기판층이라고 함)(11) 상에, 단결정 실리콘의 격자(格子) 간격보다 넓은 격자 간격으로 이루어지는 실리콘 게르마늄층(이하, SiGe층이라고 함)(12)을 결정(結晶) 성장시키고, 또한 SiGe층(12) 상에 실리콘층(13)(이하, Si층이라고 함)을 결정 성장시킨 구조로 되어 있다. 또, SiGe층(12)은, 게르마늄(Ge) 농도를 그 두께 방향으로 점차 상승시킨 조성(組成) 경사 SiGe 영역(12a)과, 조성 경사 SiGe 영역(12a)에 이어, 게르마늄(Ge) 농도가 대략 일정하게 유지된 완화(緩和) SiGe 영역(12b)으로 구성되어 있다.
그리고, 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 구조는, 전술한 것에 한정되지 않고, 도 11b, 도 11c, 도 11d와 같은 구조의 것도 있다. 도 11b에 나타낸 예는, Si 기 판층(11) 상에 균일 조성의 SiGe층(12)을 결정 성장시키고, 그 위에 Si층(13)을 결정 성장시킨 구조로 이루어져 있다. 도 11c에 나타낸 예는, Si 기판층(11)에 실리콘 산화막층(14)을 형성하고, 그 위에 완화 SiGe층(12b)을 결정 성장시키고, SiGe층(12b) 위에 Si층(13)을 결정 성장시킨 구조로 이루어져 있으며, SGOI(Silicon Germanium on Insulator)라고 한다. 도 11d에 나타낸 예는, Si 기판(11) 상에 실리콘 산화막층(14)을 형성하고, 그 위에 Si층(13)을 결정 성장시킨 것이며, SSOI(Strained Silicon on Insulator)라고 한다.
이와 같은 구조(도 11a 참조)의 불균일 실리콘 웨이퍼(10)에서는, 격자 간격이 넓은 SiGe층(12)(완화 SiGe 영역(12b)) 상에 Si층(13)을 결정 성장(에피택셜 성장)시키므로, Si층(13) 내에 불균일이 생기고 있다(이하, 이 Si층을 불균일 Si층 이라고 함). 또, Si 기판층(11)과 그 위의 SiGe층(12)의 격자 부정합(不整合)에 의해 SiGe층(12) 내에도 불균일이 생기고 있다. 이들이 원인으로 되어, 구체적으로는, 불균일 Si층(13) 내에 그 격자 구조에 따른 방향으로 전위(미스피트 전위)가 연속적으로 발생한다.
불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 표층(表層)으로 되는 불균일 Si층(13)에 있어서의 전위에 기인한 불균일의 상황을 아는 것은, 그 제조 프로세스의 적부(適否)를 판단하는데 유용하다. 이 불균일 Si층(13)에 있어서의 전위에 기인한 불균일의 상황은, X선 토포그라피(topography)(XRT)를 이용하여 관찰할 수 있다(예를 들면, 하기 비특허 문헌 참조). 이 X선 토포그라피(XRT)는, X선의 회절(回折) 현상을 이용하여 결정 결함이나 격자 불균일의 공간 목표 분포나 크기를 관찰하는 방법이며, 구체적으로는, 특정한 격자면으로부터의 회절선만을 인출하여, 그 회절상(回折像) 중의 예를 들면, 전위에 기인하는 결함에 의해 생긴 미세한 콘트라스트를 시료 결정의 각 부분과 1 대 1로 대응시키면서 관찰하는 것이다.
비특허 문헌;
Figure 112007070175113-pct00001
편집 「ULSI 제조를 위한 분석 핸드북」, P392~P397, 리아라이즈사(1994)
그러나, 상기 X선 토포그라피(XRT)를 이용한 검사는, X선을 시료로 하는 불균일 실리콘 웨이퍼(10)에 조사(照射)하지 않으면 안되므로, 기본적으로 파괴 검사이며, 검사 후의 불균일 실리콘 웨이퍼(10)를 사용할 수 없다. 또, X선을 사용하므로 시험 구역의 관리가 까다롭다.
그런데, SiGe층(12)(완화 SiGe 영역(12b)) 상에 실리콘층을 성장시키는 과정에서 전위가 발생하면, 그 성장의 완료에 의해 형성되는 불균일 Si층(13)의 표면에 상기 전위에 기인한 요철(凹凸)의 불균일이 발생한다. 이 표면의 불균일은, 불균일 Si층(13)의 격자 구조에 따른 방향으로 연장되는 전위에 기인하고 있으므로, 격자형 라인 패턴(이하, 크로스해치 패턴이라고 함)으로서 나타나는 것으로 생각된다.
그래서, 암실(暗室) 내에서, 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 표면에 광을 조사하고, 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 표면을 육안으로 검사하면, 상기 크로스해치 패턴으로 회절되는 광의 일부를 수개의 휘선(輝線)으로서 밖에 볼 수 없고, 불균일 실리콘 웨이퍼(10)를 회전시켜도, 같은 휘선이 보일 뿐이며, 크로스해치 패턴 전체를 관찰할 수 없다. 즉, 육안에 의한 검사에서는 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 전 위에 기인한 불균일의 상황을 전체적으로 파악할 수 없다.
본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 행해진 것이며, X선을 사용하지 않고, 불균일 실리콘 웨이퍼의 불균일 실리콘층에 있어서의 전위에 기인한 불균일의 상황을 전체적으로 파악할 수 있는 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면 검사 방법 및 표면 검사 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 관한 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면 검사 방법 및 표면 검사 장치는, 회전하는 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면에 광원 장치로부터의 광이 조사되는 환경 하에서, 상기 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면에 대하여 소정의 위치 관계에 의해 설치된 촬상 장치가, 상기 불균일 실리콘 웨이퍼 표면에 나타나는 휘선(輝線)을 촬영할 수 있는 촬상 조건에 의해, 복수개소의 회전 각도 위치의 각각에 있어서 상기 불균일 실리콘 웨이퍼 표면을 촬영하는 것과, 상기 촬상 장치에 의해 얻어진 복수개소의 회전 각도 위치에서의 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면 화상으로부터, 소정의 회전 각도 위치에서의 합성 화상을 생성하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성에 의해, 촬상 장치가 회전하는 불균일 실리콘 웨이퍼를 복수개소의 회전 각도 위치의 각각에서 실리콘 웨이퍼의 표면을 촬영하면, 각 회전 각도 위치에 대응한 불균일 실리콘의 표면 화상에는 전위에 기인하여 형성된 요철(凹凸) 불균일에서의 회절광에 의한 휘선이 포함되게 된다. 그리고, 각 회전 각도 위치에 대응한 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면 화상으로부터 합성 화상을 생성하면, 그 합성 화상에는, 각 회전 각도 위치에 따른 방향으로 연장되는 휘선이 중첩하여 나타나게 된다. 이와 같이, 합성 화상에는 복수개소의 회전 각도 위치의 각각에 따른 방향으로 연장되는 휘선이 중첩하여 나타나므로, 상기 합성 화상은, 격자형으로 배열된 복수개의 휘선을 포함할 수 있게 된다.
전위에 기인하여 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면에 형성되는 요철 불균일의 보다 많은 부분으로부터의 회절광에 의한 휘선을 포착할 수 있다는 관점으로부터는, 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면을 촬영하는 회전 각도 위치는, 1회전 내에 보다 많이 설정되어 있는 것이 바람직하다.
또, 본 발명에 관한 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면 검사 방법 및 표면 검사 장치는, 상기 합성 화상 생성을 하는 것이, 상기 복수개의 회전 위치 각각에서의 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면 화상과 소정의 기준 화상의 차분(差分)을 나타내는 차분 화상을 생성하는 것과, 불균일 실리콘 웨이퍼의 각 표면 화상에 대한 차분 화상을 합성하여 상기 합성 화상을 생성하는 것을 가지는 구성으로 이루어진다.
이와 같은 구성에 의해, 기준 화상을 적당하게 설정함으로써, 각 차분 화상에 있어서 휘선이 보다 강조되게 할 수 있다. 그 결과, 이들 차분 화상을 합성하여 얻어지는 합성 화상에 있어서도 격자형으로 배열된 휘선이 보다 선명하게 표현되게 된다.
상기 촬상 조건은, 사용되는 촬상 장치에 의해 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면에 나타나는 휘선을 촬영할 수 있는 조건이면 특히 한정되지 않고, 예를 들면, 촬상 장치, 광원의 광축 및 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면의 광학적인 위치 관계나, 불균일 실리콘 웨이퍼 표면의 조도(照度) 및 촬상 장치의 노광 시간을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면 검사 방법 및 표면 검사 장치는, 상기 합성 화상으로 표현되는 휘선의 휘도를 나타내는 휘도 정보를 상기 합성 화상으로부터 추출하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성에 의해, 불균일 실리콘 웨이퍼 내에서 발생하는 전위에 기인하여 형성된 요철 불균일의 정도를 상기 합성 화상으로 표현되는 휘선의 휘도를 나타내는 휘도 정보에 의해 파악할 수 있게 된다.
상기 휘도 정보는, 상기 합성 화상으로 표현되는 휘선의 휘도를 나타낼 수 있는 정보이면 특히 한정되지 않고, 합성 화상으로 표현되는 휘선의 평균적인 휘도를 나타내는 정보라도 되고, 그 휘선의 휘도 분포를 나타내는 정보라도 된다.
도 1a는, 본 발명의 실시의 한 형태에 관한 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면 검사 방법에 사용되는 검사 장치를 측방으로부터 본 기본적인 구성을 나타낸 측면도이다.
도 1b는, 도 1a에 나타낸 검사 장치를 위쪽으로부터 본 기본적인 구성을 나타낸 평면도이다.
도 2는, 광원 유닛의 광의 조사 방향과 불균일 실리콘 웨이퍼의 위치 관계 1을 나타낸 도면이다.
도 3은, 광원 유닛의 광의 조사 방향과 불균일 실리콘 웨이퍼와 위치 관계 2를 나타낸 도면이다.
도 4는, 도 1에 나타낸 검사 장치의 제어계의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는, 도 1에 나타낸 제어계에 있어서의 화상 처리부에서의 처리 스텝을 나타낸 플로차트이다.
도 6은, 차분 화상 및 합성 차분 화상의 예 1을 나타낸 도면이다.
도 7은, 차분 화상 및 합성 차분 화상의 예 2를 나타낸 도면이다.
도 8은, 차분 화상 및 합성 차분 화상의 예 3을 나타낸 도면이다.
도 9a는, Ge농도를 변경한 경우의 제1 예를 나타낸 합성 차분 화상으로 표현되는 휘선의 격자형 패턴도이다.
도 9b는, Ge농도를 변경한 경우의 제2 예를 나타낸 합성 차분 화상으로 표현되는 휘선의 격자형 패턴도이다.
도 9c는, Ge농도를 변경한 경우의 제3 예를 나타낸 합성 차분 화상으로 표현되는 휘선의 격자형 패턴도이다.
도 9d는, Ge농도를 변경한 경우의 제4 예를 나타낸 합성 차분 화상으로 표현되는 휘선의 격자형 패턴도이다.
도 10a는, Ge 조성 경사 구배(句配)를 변경한 경우의 제1 예를 나타낸 합성 차분 화상으로 표현되는 휘선의 격자형 패턴도이다.
도 10b는, Ge 조성 경사 구배를 변경한 경우의 제2 예를 나타낸 합성 차분 화상으로 표현되는 휘선의 격자형 패턴도이다.
도 10c는, Ge 조성 경사 구배를 변경한 경우의 제3 예를 나타낸 합성 차분 화상으로 표현되는 휘선의 격자형 패턴도이다.
도 11a는, 불균일 실리콘 웨이퍼의 제1 층 구조를 나타낸 도면이다.
도 11b는, 불균일 실리콘 웨이퍼의 제2 층 구조를 나타낸 도면이다.
도 11c는, 불균일 실리콘 웨이퍼의 제3 층 구조를 나타낸 도면이다.
도 11d는, 불균일 실리콘 웨이퍼의 제4 층 구조를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명에 관한 실시예에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명의 실시의 한 형태에 관한 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면 검사 방법에 이용되는 검사 장치는, 도 1a, 도 1b에 나타낸 바와 같이 구성된다. 그리고, 도 1a는, 측방으로부터 본 검사 장치의 기본적인 구성을 나타내고, 도 1b는, 위쪽으로부터 본 검사 장치의 기본적인 구성을 나타내고 있다.
도 1a, 도 1b에 있어서, 상기 검사 장치는, 턴테이블(20)과, 턴테이블(20)의 회전과 복수개소의 회전 각도 위치에서의 정지를 반복하여 행할 수 있는 스테핑 모터(25)를 가진다. 턴테이블(20) 상에는 검사 대상으로 되는 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 주위둘레의 소정 위치를 파지(把持)하는 웨이퍼 파지 클릭부(21)가 설치되어 있다. 불균일 실리콘 웨이퍼(10)는, 불균일 실리콘층이 위쪽을 향해 웨이퍼 파지 클릭부(21)에 세팅된다.
턴테이블(20)의 위쪽에 CCD 카메라(촬상 장치)(30), 흑색의 쉐이드(shade)(40) 및 광원 유닛(50)이 배치되어 있다. CCD 카메라(30)는, 쉐이드(40)에 형성된 구멍(40a)을 통하여 턴테이블(20) 상의 웨이퍼 파지 클릭부(21)에 세팅된 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 표면을 촬영할 수 있도록 배치되어 있다.
그리고, CCD 카메라(30)로서, 예를 들면, 池上(이케가미) 통신기사제의 흑백 영역 CCD 카메라(SKC141), 130만 화소, 디지털 10비트 또는 12비트 타입을 사용할 수 있다. 이 CCD 카메라(30)에 장착되는 렌즈로서, 예를 들면, TAMRON사제의 초점 거리 16mm, F/1.4의 렌즈를 사용할 수 있다.
또, 광원 유닛(50)은, 턴테이블(20) 상의 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 경사 위쪽으로부터 검사광을 조사하도록 배치되어 있다. 이와 같은 검사 장치는, CCD 카메라(30)에 대한 암시야(暗視野) 환경이 유지되도록 설치되어 있다.
광원 유닛(50)은, 광원(51a, 51b, 52a, 52b)을 구비하고 있다. 그리고, 각 광원(51a, 51b, 52a, 52b)으로서, 예를 들면, 모리텍스사제의 MME-G250(250W), 메탈 할라이드 조명, 강화 라이트 가이드·집광 렌즈(ML-50) 등이 부착된 것을 사용할 수 있다. 2개의 광원(51a, 52a)이 가로 방향으로 나란히 상단 측에 배치되고, 다른 2개의 광원(51b, 52b)이 가로 방향으로 나란히 하단 측에 배치되어 있다. 그리고, 도 1a에 있어서는, 가로 방향으로 정렬된 광원(51a, 52a)이, 또한 가로 방향으로 정렬된 다른 광원(51b, 52b)이, 각각 중첩되어 표현되어 있다. 도 1b에 있어서는, 상하 방향으로 정렬된 광원(51a, 51b)이, 또한 상하 방향으로 정렬된 다른 광원(52a, 52b)이, 중첩되어 표현되어 있다.
상기 4개의 광원(51a, 51b, 52a, 52b)은, 이들 광축이, 각각 평행으로 되지 않고, 또한 턴테이블(20) 상에 세팅된 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 표면의 회전 중심에서 교차하도록 배치된다. 상단 측에 가로 방향으로 나란히 배치되는 광원(51a, 52a)의 구체적인 위치 관계는, 도 2에 나타낸 바와 같이 되어 있다. 즉, 불균일 실리콘 웨이퍼(10) 표면에 평행한 면에 대한 광원(51a)의 광축(0A1a)의 투영선(投影線)과, 광원(52a)의 광축(0A2a)의 투영선이 이루는 각도가 α로 설정된다. 이 각도 α는 예를 들면, 5°로 설정된다. 그리고, 하단 측에 가로 방향으로 나란히 배치되는 광원(51b, 52b)의 구체적인 위치 관계도 광원(51a, 52a)의 위치 관계와 같다.
상하 방향으로 나란히 배치되는 광원(51a, 51b)의 구체적인 위치 관계는, 도 3에 나타낸 바와 같이 되어 있다. 즉, 광원(51a)의 광축(0A1a)과, 광원(51b)의 광축(0A1b)이 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 표면에 수직인 동일한 평면에 포함되고, 또한 광원(51a)으로부터 조사되는 검사광(광축(0A1a))의 상기 반도체 웨이퍼(10) 표면에 대한 입사각 γ와, 광원(51b)으로부터 조사되는 검사광(광축(0A1b))의 상기 반도체 웨이퍼(10) 표면에 대한 입사각 γ는 상이하다. 그리고, 일반적으로 광선의 평면에 대한 입사각은, 그 광선과 평면의 법선(法線)이 이루는 각으로 정의되지만, 도 3에 있어서는, 광원(51a)의 광축(0A1a)과, 광원(51b)의 광축(0A1b)이 불균일 실리콘 웨이퍼(10) 표면에 수직인 동일한 평면 내에 포함되므로, 이들 입사각은 광축과 불균일 실리콘 웨이퍼(10) 표면이 이루는 각으로 표현되어 있다.
그리고, 상하 방향으로 나란히 배치되는 다른 광원(52a)과 광원(52b)의 위치 관계도, 도 3에 나타낸 광원(51a)과 광원(51b)의 위치 관계와 같다. 단, 광원(52a)으로부터 조사되는 검사광의 상기 반도체 웨이퍼(10) 표면에 대한 입사각은 광원(51a)으로부터 조사되는 검사광의 입사각 γ1과는 다르고, 광원(52b)으로부터 조사되는 검사광의 상기 반도체 웨이퍼(10) 표면에 대한 입사각은 광원(51b)으로부 터 조사되는 검사광의 입사각 γ2와는 상이하다. 그리고, 광원(52a)으로부터 조사되는 검사광의 상기 입사각을 광원(51a)으로부터 조사되는 검사광의 상기 입사각γ1과 마찬가지로 설정하고, 광원(52b)으로부터 조사되는 검사광의 상기 입사각을 광원(51b)으로부터 조사되는 검사광의 상기 입사각 γ2와 마찬가지로 설정할 수도 있다.
전술한 바와 같은 구성의 검사 장치의 처리계는, 도 4에 나타낸 바와 같이 구성된다.
도 4에 있어서, 이 처리계는, 검사 처리 장치(500), 불균일 실리콘 웨이퍼(10)를 턴테이블(20)의 웨이퍼 파지 클릭부(21)에 반입하여 세팅하기 위한 시료 반입 로봇 기구(도시하지 않음) 및 불균일 실리콘 웨이퍼(10)를 턴테이블(20)의 웨이퍼 파지부(21)로부터 반출하는 시료 반출 로봇 기구(도시하지 않음)의 구동 제어를 행하는 로봇 제어 장치(600), 상기 턴테이블(20)의 구동 제어를 행하는 턴테이블 구동 제어 장치(700) 및 통괄 제어 장치(800)를 포함하고 있다. 통괄 제어 장치(800)는, 검사 처리 장치(500), 로봇 제어 장치(600) 및 턴테이블 구동 제어 장치(700)에 대한 타이밍 제어 등의 통괄적인 제어를 행한다.
검사 처리 장치(500)는, 화상 처리부(501), 입력 처리부(502), 메모리 유닛(503) 및 모니터 유닛(504)을 가지고 있다. 입력 처리부(502)는, CCD 카메라(30)로부터, 예를 들면, 화소 단위로 시리얼로 보내져 오는 촬영 신호로부터 화소 단위의 패럴렐의 화상 데이터로 변환하는 등의 처리를 행한다.
그리고, 입력 처리부(502)는, CCD 카메라(30)로부터의 촬상 신호를 처리하는 화상 캡쳐보드로서, 예를 들면, CORECO사제의 PC-DIG 또는 그 상당품을 가지고 있다.
화상 처리부(501)는, 입력 처리부(502)로부터 보내져 오는 화상 데이터를 후술하는 바와 같은 스텝에 따라 처리하고, 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 복수개의 표면 화상으로부터 합성한 합성 화상을 생성한다. 메모리 유닛(503)은, 화상 처리부(501)의 처리 과정에서 각종의 화상 데이터를 저장한다. 모니터 유닛(504)은, 화상 처리부(501)에서의 처리에 의해 얻어진 상기 합성 화상 등을 표시한다.
턴테이블 구동 제어 장치(700)는, 스테핑 모터(25)를 구동시키는 구동 회로(702)를 가지고 있다. 통괄 제어 장치(800)로부터의 타이밍 제어 신호에 따라 구동 회로(702)가 스테핑 모터(25)를 소정 각도 단위로 회전시킨다. 이 스테핑 모터(25)의 회전에 따라 턴테이블(20)이 회전한다.
다음에, 검사 처리에 대하여 설명한다. 그리고, 이 예에서는, 도 11a에 나타낸 바와 같은 구조로 이루어지는 불균일 실리콘 웨이퍼(10)가 사용된다.
불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 표면에 광원 유닛(50)으로부터의 광이 조사되는 환경 하에서, 후술하는 바와 같은 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 표면에 나타나는 휘선을 촬영할 수 있는 촬영 조건으로 CCD 카메라(30)가 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 표면을 촬영한다.
이 때, 제어계의 통괄 제어 장치(800)(도 4 참조)로부터의 타이밍 제어 신호에 따라, 턴테이블 구동 제어 장치(700)의 스테핑 모터(25)가, 소정 각도 단위로 회전된다. 이 스테핑 모터(25)의 구동에 의해, 불균일 실리콘 웨이퍼(10)는 상기 소정 각도 단위로 회전된다. 이 소정 각도의 간격을 둔 각 회전 각도 위치에 있어서, CCD 카메라(30)는, 불균일 실리콘 웨이퍼(10) 표면의 촬영을 행한다. 그리고, 검사 처리 장치(500)는, 통괄 제어 장치(800)의 제어 하에 CCD 카메라(30)로부터의 촬영 신호를 입력한다.
검사 처리 장치(500)에 있어서, 입력 처리부(502)가 CCD 카메라(30)로부터의 촬영 신호를 화소 단위의 휘도 레벨을 나타내는 화상 데이터로 변환하여 화상 처리부(501)에 공급한다. 화상 처리부(501)는, 입력 처리부(502)로부터의 화상 데이터를 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 표면 화상을 나타내는 1프레임분의 화상 데이터로 하여 원(原)화상 데이터로서 메모리 유닛(503)에 저장한다. 이와 같은 처리가 턴테이블(20)의 회전에 동기하여 행해지는 것에 의해, 각 각도 위치에 있어서 CCD 카메라(30)에 의해 촬영된 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 표면 화상을 나타내는 원화상 데이터가 그 촬영 회수 N회분만큼 메모리 유닛(503)에 축적된다.
전위에 기인한 크로스해치 패턴으로 이루어지는 요철 불균일이 생기고 있는 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 표면에 대하여 상기 4개의 광원(51a, 51b, 52a, 52b)으로부터의 검사광이 조사되면, 4개의 검사광 각각의 조사 방향(광축의 방향)에 대하여 어떤 방향으로 치우친 강도 분포로 되는 4개의 광이 진출한다. 이와 같이, 상기 요철 불균일로부터는 상기 4개의 검사광의 조사 방향 각각에 의존한 방향(강도 분포의 피크 방향)으로 광(회절광)이 진출하므로, 각 요철 불균일로부터의 광(휘선)을 CCD 카메라(30)에 의해 포착할 수 있는 확률이 높아진다. 그리고, 요철 불균일로부터 진출한 상기 각 광 중 어느 하나가 CCD 카메라(30)에 입사하면, CCD 카메라(30)로부터의 촬영 신호에 따라 생성된 원화상 데이터에 있어서의 그 휘선에 대응한 화소의 휘도 레벨이 다른 화소의 휘도 레벨보다 높아진다.
전술한 바와 같이, N개의 원화상(표면 화상)에 대응한 원화상 데이터가 메모리 유닛(503)에 축적되면, 화상 처리부(501)는, 도 5에 나타낸 스텝에 따라 처리를 행한다.
도 5에 있어서, 화상 처리부(501)는, 메모리 유닛(503)에 저장한 i번째(초기값 1)의 원화상 데이터 Iri를 취득한다(S1). 메모리 유닛(503)에는, 기준 화상 데이터(이하, 이 처리의 설명에 있어서, 각종 화상 데이터를 단지 화상이라고 표현함)가 저장되어 있다. 이 기준 화상은, 표면에 상기 크로스해치 패턴의 요철 불균일이 없는 웨이퍼(예를 들면, 베어 웨이퍼(bare wafer))의 표면 화상을 사용할 수 있다. 화상 처리부(501)는, 상기 취득한 원화상 Iri와 기준 화상의 차분 화상 Isi를 작성한다(S2). 구체적으로는, 원화상 Iri의 각 화소에 있어서의 휘도 레벨로부터 기준 화상의 대응하는 화소의 휘도 레벨을 감산한다. 그 감산의 결과 얻어진 휘도 레벨의 각 화소에 의해 차분 화상 Isi가 구성된다. 따라서, 차분 화상 Isi에 있어서 비교적 높은 휘도 레벨의 화소는, 기준 화상에 없는 요철 불균일에 기인한 휘선에 대응한 것으로 예상된다. 이와 같이 작성된 차분 화상 Isi는, 메모리 유닛(503)에 저장된다.
화상 처리부(501)는, 상기와 같이 얻어진 차분 화상 Isi의 각 화소의 휘도 레벨에 대해 임계값 처리를 행함으로써, 노이즈를 제거하여 휘선에 대응할 것이 예상되는 휘도 레벨의 영역(화소의 집합)을 추출한다(S3). 그 후, 화상 처리부(501) 는, 메모리 유닛(503)에 축적된 모든 원화상(N개의 원화상)에 대한 처리가 종료한 것으로 판정되기까지(S4), 다음의 원화상을 지정(i=i+1)하여 그 원화상에 대하여 전술한 바와 동일한 처리(차분 화상 Isi의 생성)를 반복 실행한다(S1, S2, S3, S4).
메모리 유닛(503)에 축적된 모든 원화상에 대한 상기 처리가 종료되었다는 판정이 행해지면(S4에서 YES), 화상 처리부(501)는, 그 시점에서 메모리 유닛(503)에 축적되어 있는 N개의 차분 화상을 합성하여 합성 차분 화상(Ic)을 생성한다(S5). 구체적으로는, 각 차분 화상에 대응한 원화상을 얻었을 때의 회전 각도 위치에 따라 각 차분 화상의 각도 맞춤을 행한다. 즉, 각 회전 각도 위치에 대응하여 얻어진 차분 화상을 소정의 회전 각도 위치에서의 화상으로 변환한다. 그리고, 각도 맞춤이 행해진 각 차분 화상에 있어서의 같은 위치의 N개의 화소의 휘도 레벨로부터 소정 임계값 이상의 휘도 레벨을 추출하고, 그 추출된 휘도 레벨 중 최대 레벨을 그 위치의 화소에 대한 휘도 레벨로서 결정한다. 이와 같은 처리를 행함으로써, 필요한 휘선을 열화시키지 않고, 합성 화상에 입력하는 것이 가능하게 된다.
상기와 같이 하여 합성 차분 화상이 생성되면, 화상 처리부(501)는, 상기 합성 차분 화상(Ic)을 모니터 유닛(504)에 표시하게 한다(S6).
이하, 전술한 바와 같은 검사 장치에서의 처리에 의해 실제로 얻어진 합성 화상 차분(Ic)에 대하여 설명한다.
도 1a, 1b, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 검사 장치에 있어서의 광원 유닛(50), CCD 카메라(30) 및 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 표면의 상대적인 위치 관계를 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 표면에 나타나는 휘선을 촬영할 수 있는 촬영 조건으로서 최적으로 설정하는 동시에, 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 표면 조도(照度)를, 예를 들면, 5000룩스, CCD 카메라(30)의 노광 시간을, 예를 들면, 33msec로 각각 상기 촬영 조건으로서 설정했다.
(실험예 1)
회전 각도 위치를 10°의 간격으로 어긋나게 하여 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 표면을 촬영한 경우, 도 6에 나타낸 바와 같은 36개의 원화상(표면 화상)에 대응한 차분 화상(Is1~Is36)을 얻었다. 각 차분 화상(Is1~Is36)은, 하단에 노치가 오도록 각도 맞춤이 행해진 후의 화상이다. 이 예의 경우, 차분 화상(Is1~Is4, Is7~Is13, Is17~Is22, Is25~Is31, Is34~Is36)에, 그 촬영된 회전 각도 위치에 따른 방향으로 연장되는 휘선이 나타나 있다. 이들 차분 화상(Is1~Is36)을 중첩시키도록 하여 합성하여 얻어진 합성 차분 화상(Ic1)은, 도 6의 중앙부에 나타낸 바와 같이, 격자형으로 배열된 많은 휘선을 포함한 것으로 되었다.
(실험예 2)
회전 각도 위치를 15°의 간격으로 어긋나게 하여 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 표면을 촬영한 경우, 도 7에 나타낸 바와 같은 24개의 원화상(표면 화상)에 대응한 차분 화상(Is1~Is24)을 얻었다. 각 차분 화상(Is1~Is24)도 또 하단에 노치가 오도록 각도 맞춤이 행해진 후의 화상이다. 이 예의 경우, 차분 화상(Is1~Is3, Is5~Is9, Is11~Is15, Is18~Is21, Is23~Is24)에, 그 촬영된 회전 각도 위치에 따른 방향으로 연장되는 휘선이 나타나고 있다. 이들 차분 화상(Is1~Is24)을 중첩시키도록 하여 합성하여 얻어진 합성 차분 화상(Ic2)은, 도 7의 중앙부에 나타낸 바와 같이, 격자형으로 배열된 복수개의 휘선을 포함한 것으로 되었다. 도 7에 나타낸 합성 차분 화상(Ic2)은, 나타나는 휘선의 수가 도 6에 나타낸 합성 차분 화상(Ic1)으로 표현되는 휘선의 수보다 적다.
(실험예 3)
회전 각도 위치를 36°의 간격으로 어긋나게 하여 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 표면을 촬영한 경우, 도 8에 나타낸 바와 같은 10개의 원화상(표면 화상)에 대응한 차분 화상(Is1~Is10)을 얻었다. 각 차분 화상(Is1~Is10)도, 또한 실험예 1 및 실험예 2의 경우와 마찬가지로, 하단에 노치가 오도록 각도 맞춤이 행해진 후의 화상이다. 이 예의 경우, 차분 화상(Is1, Is3, Is4, Is6, Is8, Is9)에, 그 촬영된 회전 각도 위치에 따른 방향으로 연장되는 휘선이 나타나고 있다. 이들 차분 화상(Is1~Is10)을 중첩시키도록 하여 합성하여 얻어진 합성 차분 화상(Ic3)은, 도 8의 중앙부에 나타낸 바와 같이, 격자형으로 배열된 복수개의 휘선을 포함한 것으로 되었다. 도 8에 나타낸 합성 차분 화상(Ic3)에서는, 휘선이, 도 6 및 도 7에 나타낸 각 합성 차분 화상(Ic1, Ic2)에 나타낸 바와 같이 균일한 격자형으로 배열되어 있지 않다.
후술하는 도 9d에 나타낸 합성 차분 화상(도 6에 나타낸 합성 차분 화상(Ic1)에 상당)에 나타나는 휘선의 격자형 패턴이, 같은 불균일 실리콘 웨이퍼(10)를 X선 토포그라피에 의해 관찰했을 때의 불균일 실리콘층(13)(도 11 참조) 의 불균일한 고밀도 분포 패턴과 유사한 것으로 되는 것을 확인하였다. 즉, 합성 차분 화상(Ic1)으로 표현되는 휘선의 격자형 패턴은, 불균일 실리콘층(13)에 의해 발생한 전위에 기인하여 그 표면에 형성되는 요철 불균일의 패턴(크로스해치 패턴)을 표면화시킨 것으로 생각된다. 이로써, 도 6에 나타낸 합성 차분 화상(Ic1)으로 표현되는 휘선의 격자형 패턴으로부터 불균일 실리콘층(13) 내에서 발생한 전위에 기인한 불균일의 상황을 전체적으로 파악할 수 있게 된다.
그리고, 전위에 기인하여 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면에 형성되는 요철 불균일의 보다 많은 부분으로부터의 회절광에 의한 휘선을 포착할 수 있다는 관점으로부터는, 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면을 촬영하는 회전 각도 위치는, 1회전 내에 보다 많이 설정되어 있는 것이 바람직하다. 전술한 실험예로부터는, 촬영해야 할 회전 각도 위치는, 10°이하의 간격으로 어긋나게 하는 것이 바람직하다. 단, 합성해야 할 화상(차분 화상)이 많아지면, 그것을 저장하는 메모리 용량이 커지게 되므로, 실제로는, 도 4에 나타낸 검사 장치에 있어서의 메모리 유닛(503)의 메모리 용량으로 저장 가능한 정보량을 고려하여 가능한 한 많은(최적인 수의) 회전 각도 위치에서 촬영하게 된다.
또, CCD 카메라(30)에 의해 불균일 실리콘 웨이퍼(10)에 있어서의 소정 각도의 간격을 둔 각 회전 각도에 의해 그 표면의 촬상을 행하는데 있어서는, 불균일 실리콘 웨이퍼(10)를 소정 각도마다 정지시킨 상태로 해도 되지만, 불균일 실리콘 웨이퍼(10)를 연속적으로 회전시키면서 촬상해도 된다.
다음에, 합성 차분 화상으로 표현되는 휘선의 격자형 패턴의, 불균일 Si 층(13)의 하층으로 되는 SiGe층(12)(도 11 참조)의 Ge농도에 대한 의존성에 대하여 조사하였다. 촬영 조건은, 상기 실험예 1 ~ 실험예 3의 경우와 같다. 그리고, 이하의 실험예 4 내지 실험예 7에서 얻어진 합성 차분 화상은, 도 6 내지 도 8에 나타낸 화상과 그 콘트라스트가 역으로 되어 있다(휘선이 암선으로 되어 있다).
(실험예 4)
사용한 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 구조는 다음과 같다.
직경: 8인치
불균일 Si층(13): 12nm
SiGe층: Ge농도 10%(Si0 .9 Ge0 .1)
이 경우, 합성 차분 화상으로 표현되는 휘선의 격자형 패턴은, 도 9a에 나타낸 바와 같이 되었다.
(실험예 5)
사용한 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 구조는 다음과 같다.
직경: 8인치
불균일 Si층(13): 12nm
SiGe층: Ge농도 16%(Si0 .84Ge0 .16)
이 경우, 합성 차분 화상으로 표현되는 휘선의 격자형 패턴은, 도 9b에 나타낸 바와 같이 되었다.
(실험예 6)
사용한 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 구조는 다음과 같다.
직경: 8인치
불균일 Si층(13): 0nm
SiGe층: Ge농도 20%(Si0 .8Ge0 .2)
이 경우, 합성 차분 화상으로 표현되는 휘선의 격자형 패턴은, 도 9c에 나타낸 바와 같이 되었다.
(실험예 7)
사용한 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 구조는 다음과 같다.
직경: 8인치
불균일 Si층(13): 16nm
SiGe층: Ge농도 30%(Si0 .7Ge0 .3)
이 경우, 합성 차분 화상으로 표현되는 휘선의 격자형 패턴은, 도 9d에 나타낸 바와 같이 되었다.
실험예 4 ~ 실험예 7로부터, 불균일 Si층(13)의 하층으로 되는 SiGe층(12)의 Ge농도가 높을 수록, 합성 차분 화상(Ic)에 격자형 패턴이 명료하게 나타나는 것을 알 수 있다. 이것은, SiGe층(12)의 Ge농도가 높을 수록 Si층(13)에서의 전위에 기인한 불균일의 정도가 커지는 것에 기인한 것으로 생각된다. 이로부터, 합성 차분 화상(Ic)에 격자형 패턴이 명료하게 나타나는 경우, 불균일 Si층(13) 내의 불균일이 크고, 이것이, 하층의 SiGe층(12)에 있어서의 Ge농도가 높은 것이 한가지 요인 인 것으로 생각할 수 있다.
다음에, 합성 차분 화상으로 표현되는 휘선의 격자형 패턴의, 불균일 Si층(13)의 하층으로 되는 SiGe층(12)(도 11 참조)의 Ge 조성 경사 구배에 대한 의존성에 대하여 조사하였다. 촬영 조건은, 상기 실험예 1 ~ 실험예 3의 경우와 같다. 그리고, 이하의 실험예 8 내지 실험예 10에서 얻어진 합성 차분 화상도, 또한, 도 9a~ 9d에 나타낸 것과 마찬가지로, 도 6 내지 도 8에 나타낸 화상과 그 콘트라스트가 역으로 되어 있다(휘선이 암선으로 되어 있다).
(실험예 8)
사용한 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 구조는 다음과 같다.
직경: 8인치
불균일 Si층(13): 12nm
SiGe층: Ge농도 10%(Si0 .9 Ge0 .1)
Ge 조성 경사 구배… 2.5Ge%
이 경우, 합성 차분 화상으로 표현되는 휘선의 격자형 패턴은, 도 10a에 나타낸 바와 같이 되었다. 휘선의 격자형 패턴은, 거의 명료하지 않았다.
(실험예 9)
사용한 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 구조는 다음과 같다.
직경: 8인치
불균일 Si층(13): 12nm
SiGe층: Ge농도 10%(Si0 .9 Ge0 .1)
Ge 조성 경사 구배…5Ge%
이 경우, 합성 차분 화상으로 표현되는 휘선의 격자형 패턴은, 도 10b에 나타낸 바와 같이 되었다. 휘선의 격자형 패턴은, 약간 나타났다.
(실험예 10)
사용한 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 구조는 다음과 같다.
직경: 8인치
불균일 Si층(13): 12nm
SiGe층: Ge농도 10%(Si0 .9 Ge0 .1)
Ge 조성 경사 구배…10Ge%
이 경우, 합성 차분 화상으로 표현되는 휘선의 격자형 패턴은, 도 10c에 나타낸 바와 같이 되었다. 휘선의 격자형 패턴은, 실험예 8, 실험예 9에 비해 그 명료함이 증가했다.
실험예 8 ~ 실험예 10으로부터, 불균일 Si층(13)의 하층으로 되는 SiGe층(12)의 Ge 조성 경사 구배가 클 수록, 합성 차분 화상(Ic)에 나타나는 격자형 패턴의 명료함이 증가하는 것을 알 수 있다. 이것은, SiGe층(12)의 Ge 조성 경사 구배가 클 수록 Si층(13)에서의 전위에 기인한 불균일의 정도가 커지는 것에 기인한 것으로 생각된다. 이로부터, 합성 차분 화상(Ic)에 격자형 패턴이 명료하게 나타나는 경우, 불균일 Si층(13) 내의 불균일이 크고, 이것이, 하층의 SiGe층(12)에 있 어서의 Ge 조성 경사 구배가 큰 것이 한가지 요인인 것으로 생각할 수 있다.
그리고, 전술한 각 실험예에서는, CCD 카메라(30)에 의해 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 표면에 나타나는 휘선을 촬영할 수 있는 촬영 조건으로서의 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 표면 조도가, 5000룩스, CCD 카메라(30)의 노광 시간이 33msec.였지만, 상기 표면 조도는, 4000룩스~6000룩스의 범위면 되고, 노광 시간은, 33msec. ~ 67msec.의 범위이면 되는 것을 확인하였다.
도 5에 나타낸 처리 플로차트로 돌아와, 전술한 바와 같은 합성 차분 화상(Ic)이 모니터 유닛(504)에 표시된 후에, 화상 처리부(501)는, 얻어진 합성 차분 화상(Ic)에 나타나는 휘선의 격자형 패턴으로부터 각종의 크로스해치 정보를 작성한다(S7). 예를 들면, 격자형 패턴의 격자 간격, 농도, 개수, 경사, 휘선의 휘도 등을 크로스해치 정보로 할 수 있다. 크로스해치 정보를 예를 들면, 텍스트 데이터로서 모니터 유닛(504)에 표시하거나, 프린트 아웃할 수 있다.
전술한 바와 같이, 불균일 실리콘층(13) 내에서 발생한 전위에 기인하는 불균일의 상황을 전체적으로 파악할 수 있는 합성 차분 화상(Ic)에 나타나는 격자형 패턴 상태(격자형 패턴의 정성적인 정보라도, 상기 크로스해치 정보라도 됨)를 불균일 실리콘 웨이퍼(10)의 제조 프로세스 조건으로 피드백함으로써, 보다 적합한 불균일 실리콘 웨이퍼(10)를 제조하는 것이 가능해진다.
예를 들면, 도 6 내지 도 8 및 도 9a ~ 도 9d에 나타낸 바와 같은 합성 차분 화상(Ic)에 나타나는 격자형의 휘선을 소정의 임계값으로 처리한 후에, 남은 휘선의 평균 휘도나 휘도 분포를 상기 크로스해치 정보에 포함하는 경우, 그 평균 휘도 나 휘도 분포에 따라 불균일 실리콘 웨이퍼의 제조 프로세스에 있어서의 SiGe층(12)의 결정 성장 시에 첨가해야 할 Ge의 농도를 조정할 수 있다(실험예 4 ~ 실험예 7 참조). 또, 상기 평균 휘도나 휘도 분포에 따라 상기 제조 프로세스에 있어서의 SiGe층(12)의 결정 성장에 즈음하여 첨가해야 할 Ge의 조성 경사 구배를 조정할 수 있다(실험예 8 ~ 실험예 10 참조).
본 발명에 관한 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면 검사 방법 및 표면 검사 장치에 의하면, 불균일 실리콘 웨이퍼의 복수개소의 회전 각도 위치의 각각에서 촬영된 표면 화상으로부터 생성되는 소정의 회전 각도 위치에서의 합성 화상이 격자형의 휘선을 포함할 수 있게 되므로, 그 합성 화상이, 전위에 기인하여 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면에 형성된 요철 불균일의 크로스해치 패턴을 나타낼 수 있게 된다. 따라서, X선을 사용하지 않고 얻어지는 상기 합성 화상 상태로부터 역으로 불균일 실리콘 웨이퍼에 있어서의 불균일 실리콘층의 전위에 기인한 불균일의 상황을 전체적으로 파악할 수 있게 된다.

Claims (8)

  1. 불균일 실리콘 웨이퍼의 표층(表層)에 생긴 불균일을 검사하는 표면 검사 방법으로서,
    상기 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면을 광축이 비평행인 복수의 광원으로부터의 조사광에 의해 조명(照明)하는 공정과,
    상기 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면이 조명된 환경 하에서 회전되는 상기 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면에 나타나는 휘선(輝線)을 복수개소의 회전 각도 위치에서 촬상(撮像)하는 공정과,
    각 회전 위치에서 얻어진 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면 화상으로부터 합성 화상을 생성하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면 검사 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 합성 화상의 생성은,
    각각의 회전 각도 위치에서 촬상에 의해 얻어진 표면 화상과 소정의 기준 화상의 휘도의 차분(差分)을 나타내는 차분 화상을 생성하는 공정과,
    각 회전 각도 위치의 차분 화상을 합성하여 합성 화상을 생성하는 공정에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면 검사 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면을 촬상하는 공정은, 적어도 상기 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면 조도(照度) 및 촬상 시의 노광 시간을 촬상 조건으로서 포함하는 것을 특징으로 하는 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면 검사 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 합성 화상으로 표현되는 휘선의 휘도를 나타내는 휘도 정보를 상기 합성 화상으로부터 추출하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면 검사 방법.
  5. 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면에 생긴 불균일을 검사하는 표면 검사 장치로서,
    광축이 비평행인 복수의 광원을 구비하여, 이들 광원으로부터의 조사광에 의해 상기 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면을 조명하는 조명 장치와,
    상기 불균일 실리콘 웨이퍼를 둘레 방향으로 회전시키는 구동 제어 수단과,
    상기 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면이 조명된 환경 하에서, 상기 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면에 나타나는 휘선을 복수개소의 회전 각도 위치에서 촬상하는 촬상 수단과,
    각 회전 위치에서 얻어진 상기 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면 화상으로부터 합성 화상을 생성하는 화상 처리 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면 검사 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 조명 수단은, 상기 촬상 수단에 대하여 암시야(暗視野) 환경을 유지하여 상기 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면을 조명하는 것을 특징으로 하는 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면 검사 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 조명 수단의 복수의 광원은 이들의 광축이 상기 불균일 실리콘 웨이퍼의 회전 중심에서 교차하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면 검사 장치.
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 구동 제어 수단은, 상기 불균일 실리콘 웨이퍼가 지지되는 턴테이블과, 상기 턴테이블을 소정 각도씩 회전 구동시키는 스테핑 모터에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면 검사 장치.
KR1020077022285A 2005-03-28 2006-03-27 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면 검사 방법 및 표면 검사 장치 KR100978326B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005093027 2005-03-28
JPJP-P-2005-093027 2005-03-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070110895A KR20070110895A (ko) 2007-11-20
KR100978326B1 true KR100978326B1 (ko) 2010-08-26

Family

ID=37053366

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020077022285A KR100978326B1 (ko) 2005-03-28 2006-03-27 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면 검사 방법 및 표면 검사 장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7679730B2 (ko)
JP (1) JP4576425B2 (ko)
KR (1) KR100978326B1 (ko)
CN (1) CN101151522B (ko)
TW (1) TWI431263B (ko)
WO (1) WO2006104110A1 (ko)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2162699B1 (en) * 2007-07-03 2018-08-22 GCoder Systems AB Pre tension monitoring solution
US7997190B2 (en) * 2007-09-14 2011-08-16 Pem Management, Inc. Dual force ram drive for a screw press
US8594417B2 (en) 2007-11-27 2013-11-26 Alcoa Inc. Systems and methods for inspecting anodes and smelting management relating to the same
KR101015807B1 (ko) * 2008-04-08 2011-02-22 한국영상기술(주) 표면 검사 장치 및 표면 검사 방법
CN101587078B (zh) * 2009-06-18 2011-05-04 周乔治 硅片的快速检测方法
US8461532B2 (en) * 2009-11-05 2013-06-11 The Aerospace Corporation Refraction assisted illumination for imaging
US8450688B2 (en) 2009-11-05 2013-05-28 The Aerospace Corporation Refraction assisted illumination for imaging
US8138476B2 (en) 2009-11-05 2012-03-20 The Aerospace Corporation Refraction assisted illumination for imaging
JP5615076B2 (ja) * 2010-07-21 2014-10-29 富士機械製造株式会社 部品有無判定装置及び部品有無判定方法
CN102384908A (zh) * 2010-09-01 2012-03-21 台达电子工业股份有限公司 基板内部缺陷检查装置及方法
DE102010053912B4 (de) * 2010-12-09 2013-01-31 Mühlbauer Ag Optische Untersuchungseinrichtung und optisches Untersuchungsverfahren
KR101315102B1 (ko) * 2011-07-25 2013-10-07 동우 화인켐 주식회사 필름의 수율 예측 시스템 및 방법
CN102954967A (zh) * 2012-10-19 2013-03-06 上海欧普泰科技创业有限公司 一种硅片内部缺陷检测装置及其检测方法
US9007454B2 (en) 2012-10-31 2015-04-14 The Aerospace Corporation Optimized illumination for imaging
CN103925886A (zh) * 2013-01-15 2014-07-16 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种晶片变形检测系统及方法
CN103163157A (zh) * 2013-03-29 2013-06-19 南通繁华玻璃金属制品有限公司 玻璃缺陷检验台
US10360983B2 (en) 2014-02-03 2019-07-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Nonvolatile memory device and method of programming the same
US10785394B2 (en) * 2015-08-28 2020-09-22 Kla Corporation Imaging performance optimization methods for semiconductor wafer inspection
JP2017067633A (ja) * 2015-09-30 2017-04-06 キヤノン株式会社 検査装置および物品製造方法
CN105372266A (zh) * 2015-12-01 2016-03-02 中国科学院上海技术物理研究所 一种碲锌镉晶片腐蚀形貌的快速成像装置及方法
CN105651700A (zh) * 2016-01-19 2016-06-08 苏州诚亭自动化设备有限公司 一种自动感应检测装置
CN105675613A (zh) * 2016-01-19 2016-06-15 苏州诚亭自动化设备有限公司 一种自动化外观检测装置
JP6653273B2 (ja) * 2017-01-26 2020-02-26 ファスフォードテクノロジ株式会社 半導体製造装置および半導体装置の製造方法
FR3074949B1 (fr) * 2017-12-11 2019-12-20 Electricite De France Procede, dispositif et programme de traitement d'images de diffraction d'un materiau cristallin
JP7056131B2 (ja) * 2017-12-15 2022-04-19 オムロン株式会社 画像処理システム、画像処理プログラム、および画像処理方法
JP7441469B2 (ja) * 2019-05-31 2024-03-01 株式会社昭和電気研究所 外観検査装置
CN113702405A (zh) * 2021-08-25 2021-11-26 西安奕斯伟材料科技有限公司 一种用于检测硅片的缺陷的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002365234A (ja) 2001-06-06 2002-12-18 Silicon Technology Co Ltd 表面評価装置及び表面評価方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57178135A (en) * 1981-04-27 1982-11-02 Toshiba Corp Specular surface defect observing device
JP3657076B2 (ja) * 1997-02-27 2005-06-08 宮崎沖電気株式会社 ウエハのマクロ検査方法および自動ウエハマクロ検査装置
US5864393A (en) * 1997-07-30 1999-01-26 Brown University Research Foundation Optical method for the determination of stress in thin films
JP2001091451A (ja) * 1999-09-20 2001-04-06 Hitachi Ltd 結晶欠陥解析装置
JP4375596B2 (ja) * 2002-09-20 2009-12-02 芝浦メカトロニクス株式会社 表面検査装置及び方法
CN100472743C (zh) * 2002-11-21 2009-03-25 奥林巴斯株式会社 晶片检验设备
JP4158607B2 (ja) * 2003-06-09 2008-10-01 株式会社Ｓｕｍｃｏ 半導体基板の製造方法
FR2870935A1 (fr) * 2004-05-25 2005-12-02 Insidix Sarl Dispositif de mesure de deformations de surface
GB0510497D0 (en) * 2004-08-04 2005-06-29 Horiba Ltd Substrate examining device
JP2006073866A (ja) * 2004-09-03 2006-03-16 Horiba Ltd 半導体材料の応力測定方法及びその装置
US20070146685A1 (en) * 2005-11-30 2007-06-28 Yoo Woo S Dynamic wafer stress management system

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002365234A (ja) 2001-06-06 2002-12-18 Silicon Technology Co Ltd 表面評価装置及び表面評価方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20090066933A1 (en) 2009-03-12
JP4576425B2 (ja) 2010-11-10
TWI431263B (zh) 2014-03-21
CN101151522A (zh) 2008-03-26
WO2006104110A1 (ja) 2006-10-05
JPWO2006104110A1 (ja) 2008-09-11
CN101151522B (zh) 2012-05-30
US7679730B2 (en) 2010-03-16
KR20070110895A (ko) 2007-11-20
TW200641340A (en) 2006-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100978326B1 (ko) 불균일 실리콘 웨이퍼의 표면 검사 방법 및 표면 검사 장치
EP2198279B1 (en) Apparatus and method for detecting semiconductor substrate anomalies
KR100924117B1 (ko) 렌즈 검사 장치
US20080204737A1 (en) Mask pattern inspection apparatus with koehler illumination system using light source of high spatial coherency
EP1560018A4 (en) METHOD AND DEVICE FOR PREPARING A REFERENCE IMAGE IN A GLASS BOTTLE INSPECTION DEVICE
JP2008058270A (ja) 多結晶シリコン基板の検査方法および太陽電池セルの検査方法、並びに赤外線検査装置
JP2018014377A (ja) ワイドギャップ半導体基板の欠陥検査装置
JP2019160999A (ja) 欠陥検査装置、及び欠陥検査方法
US7184132B2 (en) Inspection method and apparatus of laser crystallized silicons
JP2007256272A (ja) 表面検査装置
CN108732189A (zh) 一种晶圆芯片检测设备
KR100249270B1 (ko) 불균일 검사방법 및 장치
KR101302881B1 (ko) 다결정 실리콘 박막의 검사 방법 및 그 장치
KR20140028831A (ko) 사파이어 웨이퍼의 검사 방법
KR20120105149A (ko) 평판패널 기판의 자동광학검사 방법 및 그 장치
JP4375596B2 (ja) 表面検査装置及び方法
JP3519813B2 (ja) 欠陥検出方法及び欠陥検出装置
JP2013117490A (ja) 検査システム及びレシピ設定方法
Yang et al. An image-based method for soiling quantification
CN205246559U (zh) 一种碲锌镉晶片腐蚀形貌的快速成像装置
JP2008241716A (ja) 表面検査装置及び方法
JP2006023270A (ja) ディスプレーベアガラス検査装置および方法
JP3318845B2 (ja) 検査補助装置
CN105372266A (zh) 一种碲锌镉晶片腐蚀形貌的快速成像装置及方法
JP2004317330A (ja) 表示用パネルの検査方法及び装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130719

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140702

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150619

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160627

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170629

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180619

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190627

Year of fee payment: 10