KR102279169B1 - 검출 장치 및 검출 방법 - Google Patents

Abstract

검출 장치(1)는 조사 장치(3)와 포토 다이오드(4)와 평가부(5)를 구비한다. 조사 장치(3)는 기판(W)의 표면에 레이저광을 조사한다. 포토 다이오드(4)는 레이저광이 기판(W)의 표면에서 반사된 광이 입사되고, 그 광이 입사된 제1 위치(P1)를 검출한다. 평가부(5)는 산출부와 검출부를 갖는다. 산출부는 제1 위치(P1)와, 레이저광이 평탄한 기판(W)의 표면에서 반사되는 경우에 광이 포토 다이오드(4)에 입사되는 제2 위치(P2)에 근거하여 기판(W)의 표면의 경사를 산출한다. 검출부는 산출부가 산출한 경사에 근거하여 기판(W)의 표면에 형성되는 결함을 검출한다. 이것에 의해, 대상물의 표면의 경사에 근거하여 그 대상물의 표면에 형성되는 결함을 검출하는 것이 가능한 검출 장치 및 검출 방법을 제공한다.

Description

검출 장치 및 검출 방법

본 발명은 검출 장치 및 검출 방법에 관한 것이다.

최근의 반도체 소자의 고집적화에 따라, 반도체 소자 형성의 원인이 되는 반도체 단결정 기판(이하, 반도체 기판 또는 단지 기판이라고도 함)의 결정 결함, 특히 그 단결정 기판의 표면 근방에 형성되는 결정 결함에 대한 대책이 대단히 중요하게 되고 있다. 결정 결함이 형성된 반도체 단결정 기판을 사용하여 반도체 디바이스를 제조하면, 제조되는 반도체 디바이스의 품질에 대단히 큰 영향을 미친다. 따라서, 이러한 반도체 디바이스의 품질을 향상시키기 위해서는, 반도체 디바이스의 기판이 되는 반도체 단결정 기판의 표면 근방에 있어서의 결정 결함을 평가하여, 그 실태를 파악할 필요가 있다.

반도체 기판의 평가 방법으로서는, 예를 들면, 집광등 아래에서 반도체 기판의 표면 위에 나타나는 결정 결함의 분포 형상을 스케치하고, 결정 결함의 길이 등을 측정하고, 측정 결과를 적산하여 결정 결함의 발생 정도를 평가하는 육안 검사가 종래 행해져 왔다. 또한 측정 기기를 사용한 평가 방법으로서는 기판에 X선을 조사하고, 기판에 형성된 결정 결함에 의한 X선의 회절강도를 검출하는 X선 토포그래프법 등이 행해지고 있다.

예를 들면, 상기의 육안 검사에 의해, 반도체 기판의 슬립 전위의 형성량을 정량화하는 경우에는, 육안으로 관찰된 슬립 전위를 스케치하고, 또한 그 스케치로부터 슬립 전위의 적산 길이를 구하게 된다. 그 때문에, 시간과 수고가 대단히 들어간다. 또한, 사람의 시각에 근거한 측정이기 때문에, 검사 결과에 편차가 많아, 숙련된 사람이 검사를 할 필요가 있다.

또한, 상기의 X선 토포그래프법에 의해, 결정 결함을 평가하는 경우에는, 기판의 표면 및 내부·이면에 발생한 결함까지 관측해 버린다. 그 때문에 기판의 표면에 존재하는 결정 결함과 기판의 내부 등에 존재하는 결정 결함을 구별하여 평가하는 것이 곤란한 측면이 있다.

측정 기기를 사용한 그 밖의 방법으로서는 반도체 기판의 표면을 레이저광으로 주사하고, 파티클 등으로부터의 광 산란 강도를 측정하는 장치를 사용한 방법이 있다. 이 방법에서는, 장치가 기계적으로 결정 결함을 검출하므로, 검출 결과의 편차는 어느 정도 경감된다. 그러나, 검출되는 결정 결함에는 각종 결정 결함에 유래하는 것이 혼재하여, 슬립 전위 등의 특정 결정 결함을 선택적으로 정량화할 수 없다.

또한 특허문헌 1에는, 반도체 기판의 표면에 조사한 레이저광의 산란광을 포토 다이오드로 검출하여, 반도체 기판의 결정 결함을 평가하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 1의 방법에서는, 반도체 기판에 미리 에칭을 할 수고가 필요하게 되는 파괴 검사이며, 포토 다이오드에 의한 결정 결함의 검출 정밀도도 불충분하다.

한편, 특허문헌 2 및 3에는, 반도체 기판의 표면에 조사한 레이저광의 반사광을 광전 소자로 검출하여 슬립 전위를 평가하는 방법이 개시되어 있다.

일본 특개 2001-345357호 공보 일본 특개 평8-201305호 공보 일본 특개 평4-42945호 공보

특허문헌 2 및 3의 방법은 슬립 전위와 결정 방위의 관계에 따라 변화되는 레이저광을 검출하여 반도체 기판의 슬립 전위를 평가하고, 기판의 표면의 경사에 근거하여 기판의 표면에 형성되는 결정 결함을 검출하는 것이 아니다.

본 발명의 과제는 대상물의 표면의 경사에 근거하여 그 대상물의 표면에 형성되는 결함을 검출하는 것이 가능한 검출 장치 및 검출 방법을 제공하는 것에 있다.

(과제를 해결하기 위한 수단 및 발명의 효과)

본 발명의 검출 장치는

대상물의 표면에 레이저광을 조사하는 조사부와,

레이저광이 표면에서 반사된 광이 입사되고, 그 입사된 제1 위치를 검출하는 광 검출부와,

제1 위치와, 레이저광이 평탄한 표면에서 반사되는 경우에 광이 광 검출부에 입사되는 제2 위치에 근거하여 표면의 경사를 산출하는 산출부와,

산출부가 산출한 경사에 근거하여 표면에 형성되는 결함을 검출하는 검출부

를 구비하는 것을 특징으로 한다.

레이저광이 대상물의 표면에서 반사되는 반사각은 레이저광이 반사되는 표면의 경사에 따라 변화되고, 그 표면에서 반사된 레이저광은 광 검출부에 입사된다. 따라서, 그 표면에서 반사된 레이저광이 광 검출부에 입사된 제1 위치와, 레이저광이 반사되는 표면이 평탄한 경우에 평탄한 표면에서 반사된 레이저광이 광 검출부에 입사되는 제2 위치의 어긋남은 대상물의 표면의 경사각에 따라 변화된다. 그 때문에 제1 위치와 제2 위치에 근거하여 대상물의 표면의 경사를 산출하는 것이 가능하게 된다. 본 발명자들은, 대상물의 표면에 결함이 발생하면, 대상물의 표면에, 예를 들면, 미세한 단차가 발생하고, 상기한 바와 같이 산출되는 대상물의 표면의 경사가 변화되는 것을 발견했다. 따라서, 본 발명의 검출 장치에서는, 산출되는 경사에 근거하여 대상물의 표면에 형성되는 결함을 검출하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 실시태양에서는, 산출부는 수평 방향으로 연장되는 제1 방향에 있어서의 제1 위치와 제2 위치의 차에 근거하여 제1 방향에 있어서의 경사를 산출한다.

이것에 의하면, 제1 방향에 있어서의 대상물의 표면의 경사를 산출하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 실시태양에서는, 산출부는 수평 방향에 있어서 제1 방향에 직교하는 제2 방향에 있어서의 제1 위치와 제2 위치의 차에 근거하여 제2 방향에 있어서의 경사를 산출한다.

이것에 의하면, 제2 방향에 있어서의 대상물의 표면의 경사를 산출하는 것이 가능하게 된다. 또한, 제1 및 제2 방향의 표면의 경사에 의해 대상물의 표면의 형상을 산출하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 실시태양에서는, 대상물을 지지하는 지지부를 갖고, 수평 방향으로 이동 가능하고, 또한, 연직 방향으로 연장되는 축선 둘레로 회전 가능한 이동부를 구비하고, 이동부가 대상물을 지지하고 이동함으로써, 표면이 레이저광으로 주사되고, 산출부는 레이저광이 표면의 각 점에서 반사된 광의 각 제1 위치에 근거하여 표면의 각 점의 경사를 산출한다.

이것에 의하면, 레이저광으로 주사된 표면의 각 점의 경사를 산출할 수 있다.

본 발명의 실시태양에서는, 대상물은 표면이 실리콘 단결정이며, 조사부는 표면에 파장이 405nm 이하인 레이저광을 조사하고, 검출부는 결함인 슬립 전위를 검출한다.

이것에 의하면, 대상물의 표면에 형성되는 슬립 전위를 검출할 수 있다.

본 발명의 실시태양에서는, 광 검출부는 4분할 포토 다이오드이다.

이것에 의하면, 제1 위치를 용이하게 산출하는 것이 가능하게 된다. 그리고, 대상물을 파괴하지 않고, 예를 들면, 실리콘 단결정 기판의 표면에 형성되는 슬립 전위를 검출할 수 있다.

본 발명의 실시태양에서는, 대상물은 실리콘 단결정 기판, 에피택셜층을 갖는 실리콘 단결정 기판(에피택셜 웨이퍼), 실리콘 단결정 잉곳 블록, 또는 SOI 웨이퍼이다.

이것에 의하면, 실리콘 단결정에 관련되는 각종의 재료의 표면에 형성되는 결함을 산출할 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서의 SOI 웨이퍼란 2개의 실리콘 단결정 기판의 일방에 산화막을 형성하고, 그 형성한 산화막을 사이에 끼고 실리콘 단결정 기판을 접합하고, 그 후에 소자를 제작하는 쪽의 실리콘 단결정 기판을 박막화시킨, SOI(Silicon On Insulator)층이 형성된 첩합 SOI 웨이퍼를 의미한다.

또한 본 발명의 검출 방법은

대상물의 표면에 레이저광을 조사하는 공정과,

레이저광이 표면에서 반사된 광의 반사각인 제1 각도와, 레이저광이 평탄한 표면에서 반사되는 경우의 광의 반사각인 제2 각도에 근거하여 표면의 경사를 산출하는 공정과,

산출하는 공정에 의해 산출한 경사에 근거하여 표면에 형성되는 결함을 검출하는 공정

을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 검출 방법으로서 구성한 것이다. 상술의 검출 장치와 마찬가지로 레이저광이 대상물의 표면에서 반사되는 반사각은 그 표면의 경사에 따라 변화된다. 그 때문에 표면에서 반사된 광의 제1 각도와, 그 표면이 평탄한 경우에 반사되는 광의 제2 각도의 어긋남은 대상물의 표면의 경사각에 따라 변화된다. 따라서, 제1 및 제2 각도에 근거하여 대상물의 표면의 경사가 산출 가능하게 되어, 산출한 표면의 경사에 근거하여 대상물의 표면에 형성되는 결함을 검출하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 실시태양에서는, 산출하는 공정은 수평 방향으로 연장되는 제1 방향에 있어서의 제1 각도와 제2 각도의 차에 근거하여 제1 방향에 있어서의 경사를 산출한다.

이것에 의하면, 제1 방향에 있어서의 대상물의 표면의 경사를 산출하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 실시태양에서는, 산출하는 공정은 수평 방향에 있어서 제1 방향에 직교하는 제2 방향에 있어서의 제1 각도와 제2 각도의 차에 근거하여 제2 방향에 있어서의 경사를 산출한다.

이것에 의하면, 제2 방향에 있어서의 대상물의 표면의 경사를 산출하는 것이 가능하게 된다. 또한, 제1 및 제2 방향의 표면의 경사에 의해 대상물의 표면의 형상을 산출하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 실시태양에서는, 조사하는 공정은 대상물을 이동시킴으로써 표면을 레이저광으로 주사하는 공정을 갖고, 산출하는 공정은 레이저광이 표면의 각 점에서 반사된 광의 각 제1 각도에 근거하여 표면의 각 점의 경사를 산출한다.

이것에 의하면, 레이저광으로 주사한 표면의 각 점의 경사를 산출할 수 있다.

본 발명의 실시태양에서는, 조사하는 공정은 표면이 실리콘 단결정인 대상물을 사용해서 표면에 파장이 405nm 이하인 레이저광을 조사하여, 결함을 검출하는 공정은 결함인 슬립 전위를 검출한다.

이것에 의하면, 실리콘 단결정의 표면에 형성되는 슬립 전위를 검출할 수 있다.

본 발명의 실시태양에서는, 대상물로서 실리콘 단결정 기판, 에피택셜층을 갖는 실리콘 단결정 기판(에피택셜 웨이퍼), 실리콘 단결정 잉곳 블록 또는 SOI 웨이퍼를 사용한다.

이것에 의하면, 실리콘 단결정에 관련되는 각종 재료의 표면에 형성되는 결함을 산출할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일례인 검출 장치의 모식도.
도 2a는 도 1의 실리콘 단결정 기판을 재치하는 스테이지를 도시하는 모식 정면도.
도 2b는 도 2a의 모식 평면도.
도 3은 도 1의 4분할 포토 다이오드의 모식 저면도.
도 4는 도 1의 검출 장치를 사용하여 실리콘 단결정 기판의 표면의 경사를 산출하는 원리를 설명하는 원리도.
도 5는 실시예 및 비교예 1∼3에서 검출된 슬립 전위의 화상과, 슬립 전위의 위치를 도시하는 기판의 모식 평면도.
도 6은 실시예 및 비교예 1∼3에서 검출한 슬립 전위의 검출 결과와, 기판에 형성된 슬립 전위의 화상을 나타내는 표.

(발명을 실시하기 위한 형태)

도 1은 본 발명의 일례인 검출 장치(1)를 나타낸다. 검출 장치(1)는, 예를 들면, 실리콘 단결정 기판(이하, 「기판(W)」이라고 함)의 표면의 경사를 산출하여 기판(W)의 표면에 형성되는 슬립 전위를 검출한다.

검출 장치(1)는 기판(W)을 지지하여 이동시키는 스테이지(2)와, 스테이지(2)에 지지된 기판(W)의 표면에 광을 조사하는 조사 장치(3)와, 기판(W)에서 반사된 광이 입사되는 4분할 포토 다이오드(이하, 「포토 다이오드(4)」라고 한다.)와, 포토 다이오드(4)의 검출 결과에 근거하여 기판(W)을 평가하는 평가부(5)를 구비한다.

도 2a 및 도 2b에 도시하는 바와 같이, 스테이지(2)는 수평 방향으로 이동 가능 또한 연직 방향으로 연장되는 축선(O) 둘레로 회전 가능한, 소위 rθ 스테이지이다. 스테이지(2)는 수평 방향인 도시된 r 방향으로 직선적으로 이동 가능한 r 스테이지(2a)와, r 스테이지(2a) 위에 설치되고, 축선(O) 둘레로 회전 가능한 θ 스테이지(2b)를 갖는다. θ 스테이지(2b)는 기판(W)의 이면에 접촉하지 않고 기판(W)의 외주면을 사이에 끼고 기판(W)을 지지하는 지지부(도시 생략)를 갖는다. 지지부에 의해 지지된 기판(W)은 θ 스테이지(2b)에 의해 축선(O) 둘레로 회전 가능하며, r 스테이지(2a)에 의해 도시된 r 방향으로 이동 가능하다.

도 1로 되돌아와, 스테이지(2)에 지지되는 기판(W)에는, 조사 장치(3)에 의해 광이 조사된다. 조사 장치(3)는 기판(W)의 표면을 향하여 레이저광을 조사하는 반도체 레이저(3a)와, 반도체 레이저(3a)로부터 조사되는 레이저광을 스테이지(2)에 지지된 기판(W)의 표면으로 인도하는 미러부(3b)를 갖는다. 반도체 레이저(3a)는 파장 405nm 이하(예를 들면, 파장 영역이 350∼405nm)의 청자(靑紫)색의 레이저광을 조사한다. 조사하는 레이저광은 중심 파장이, 예를 들면, 405nm이다.

기판(W)의 표면에 조사되는 레이저광은 기판(W)의 표면에서 반사된 후, 포토 다이오드(4)에 인도된다. 도 3은 도 1에 도시하는 포토 다이오드(4)를 바닥면측에서 본 모식도를 도시한다. 포토 다이오드(4)는 기판(W)의 표면에서 반사된 광이 입사되는 4개로 분할된 수광부(4a∼4d)와, 수광부(4a∼4d)에 입사된 광의 위치에 따라 신호를 출력하는 4개의 출력 단자(4e∼4h)를 갖는다. 각 수광부(4a∼4d)는 각 수광부(4a∼4d)에 입사된 광을 전기 신호로 변환하는 소자이다. 각 수광부(4a∼4d)는 도시된 정방 형상이며, 수평 방향으로 넓어지는 도시 XY 평면 위에 위치한다. 수광부(4a∼4d) 전체로서는, 중앙에 폭이 균등한 십자 형상의 간극이 생기도록 배치된다. 출력 단자(4e)는 입사된 광의 입사 위치에 따라 수광부(4a, 4b)로부터 출력되는 신호를 출력한다. 출력 단자(4f)는 입사된 광의 입사 위치에 따라 수광부(4b, 4c)로부터 출력되는 신호를 출력한다. 출력 단자(4g)는 입사된 광의 입사 위치에 따라 수광부(4c, 4d)로부터 출력되는 신호를 출력한다. 출력 단자(4h)는 입사된 광의 입사 위치에 따라 수광부(4a, 4d)로부터 출력되는 신호를 출력한다. 그 때문에, 예를 들면, 출력 단자(4e)와 출력 단자(4g)의 출력의 차분에 따라 X축 방향에서의 광의 입사 위치가 특정되고, 출력 단자(4h)와 출력 단자(4f)의 출력의 차분에 따라 X축에 직교하는 Y축 방향에서의 광의 입사 위치가 특정된다. 출력 단자(4e∼4h)로부터 출력되는 신호는 도 1에 도시하는 평가부(5)에 송신된다.

평가부(5)는 포토 다이오드(4)로부터 송신된 신호에 기초하여 기판(W)의 표면에 형성되는 결함을 평가하는 주체이다. 평가부(5)는 CPU(5a), RAM(5b) 및 ROM(5c) 및 그것들을 접속하는 버스(5d)와, 버스(5d)가 접속하는 I/O 포트(5e)를 구비한다. 포토 다이오드(4)로부터 보내져 오는 신호가 I/O 포트(5e)로부터 CPU(5a)에 송신된다. CPU(5a)는 ROM(5c)에 기록한 프로그램을 실행하여 각종의 정보 처리의 제어를 한다. CPU(5a)는, 예를 들면, 포토 다이오드(4)로부터 출력되는 신호에 기초하여 기판(W)의 결함을 평가한다. RAM(5b)은 읽고 쓰기가 가능한 메모리이며, CPU(5a)가 정보 처리를 행할 때의 작업 영역으로서 기능하는 휘발성의 기억부이다. ROM(5c)은 읽어내기 전용의 메모리이다. ROM(5c)에는 CPU(5a)가 동작하기 위한 기본적인 프로그램, 파라미터, 데이터가 기록된다. ROM(5c)에는, 포토 다이오드(4)에 입사된 광의 입사 위치를 연산하는 연산 프로그램(P1), 그 입사 위치에 근거하여 기판(W)의 결함을 평가하는 평가 프로그램(P2), 및 평가 프로그램(P2)의 실행시에 사용하는 데이터(D1) 등이 저장된다.

연산 프로그램(P1)은 도 3의 출력 단자(4e∼4h)로부터의 신호에 기초하여 수광부(4a∼4d)에 입사된 광의 입사 위치(이하, 「제1 위치」라고 한다.)를 연산한다. 연산 프로그램(P1)은 출력 단자(4e, 4g)로부터 출력되는 신호의 차분에 의해 X축 방향의 광의 입사 위치를 연산하고, 출력 단자(4f, 4h)로부터 출력되는 신호의 차분에 의해 Y축 방향의 광의 입사 위치를 연산함으로써 제1 위치를 산출한다.

도 1로 되돌아와, 평가 프로그램(P2)은 연산 프로그램(P1)에 의해 산출된 제1 위치와, ROM(5c)에 저장되는 데이터(D1)를 사용하여 기판(W)의 표면에 형성되는 결함인 슬립 전위를 평가한다. 데이터(D1)는 기판(W)의 표면의 평탄 부분에서 반도체 레이저(3a)로부터의 레이저광이 반사되는 경우에 반사광이 수광부(4a∼4d)에 입사되는 입사 위치(이하, 「제2 위치」라고 한다.)를 나타내는 데이터이다. 평가 프로그램(P2)은 제1 및 제2 위치에 근거하여 기판(W)의 표면에 형성되는 슬립 전위를 평가한다.

여기에서, 도 4에는 X축 방향으로 넓어지는 기판(W)의 표면상의 지점(P)에 입사되는 레이저광(입사광(L0))이 반사되어 포토 다이오드(4)에 인도되는 모습이 도시된다. 기판(W)의 표면이 수평 방향에 대하여 각도(θ)만큼 경사지는 경사면(S1)에서 입사광(L0)이 반사되는 반사광이 L1, 기판(W)의 표면이 평탄한 평탄면(S2)에서 입사광(L0)이 반사되는 반사광이 L2이다. 도 4의 X축은 도 3의 X축에 대응하고, 도 4의 반사광(L1)이 수광부(4a 또는 4b)에, 반사광(L2)이 수광부(4c 또는 4d)에 입사되는 예가 도시된다. 경사면(S1)에서 반사된 반사광(L1)이 수광부(4a 또는 4b)에 입사되는 입사 위치(제1 위치(P1))와, 평탄면(S2)에서 반사된 반사광(L2)이 수광부(4c 또는 4d)에 입사되는 입사 위치(제2 위치(P2))와의 X축 방향의 거리가 ΔX로서 도 4에 도시된다. 또한, 도 4에서는, 지점(P)과 수광부(4a 또는 4d) 사이의 연직 방향의 거리(L)가 도시된다. 반사의 법칙에 의해 입사각과 반사각이 동일하게 되기 때문에, 경사면(S1)의 법선(N1)과 입사광(L0)이 이루는 각을 θ₁이라고 하면, 법선(N1)과 반사광(L1)이 이루는 각은 θ₁이 된다. 마찬가지로 평탄면(S2)의 법선(N2)과 입사광(L0)이 이루는 각을 θ₂라고 하면, 법선(N2)과 반사광(L2)이 이루는 각은 θ₂가 된다. 그리고, 법선(N1)과 법선(N2)이 이루는 각은, 경사면(S1)의 경사각(θ)과 동일하게 되기 때문에, θ가 된다. 반사광(L1, L2)이 이루는 각은 2θ₂-2θ₁이며, 법선(N1, N2)이 이루는 각(θ)은 θ₂-θ₁이기 때문에, 반사광(L1, L2)이 이루는 각은 2θ가 된다. 따라서, 경사면(S1)에서 반사되는 반사광(L1)이 수광부(4a 또는 4b)에 입사되는 제1 위치(P1)와, 평탄면(S2)에서 반사되는 반사광(L2)이 수광부(4c 또는 4d)에 입사되는 제2 위치(P2)와의 X축 방향에 있어서의 거리(ΔX)는 경사면(S1)의 경사각인 각도(θ)에 따라 변화된다.

여기에서, 경사면(S1)이 경사지는 각도(θ)가 극소라고 가정하면, ΔX=2θ×L로 근사할 수 있고, 각도(θ)=(1/2L)×ΔX(이하, 「식 1」이라고 함)로서 산출할 수 있다. 따라서, 식 1로부터 X축 방향에 있어서의 기판(W)의 표면의 각 위치에 있어서의 경사인 미분값을 산출할 수 있고, 이러한 미분값의 함수를 적분함으로써 X축 방향에 있어서의 기판(W)의 표면의 형상(도 4의 함수 f(x))을 산출할 수 있다.

도 1로 되돌아와, 연산 프로그램(P1)은 도 4의 제1 위치(P1)를 산출한다. 한편, 제2 위치(P2)는 도 1의 ROM(5c)에 데이터(D1)로서 저장된다. 따라서, 평가 프로그램(P2)은 산출된 제1 위치(P1)와, 데이터(D1)의 제2 위치(P2)로부터 도 4의 ΔX를 산출하고, 경사면(S1)의 경사(각도(θ))를 산출한다. 이렇게 하여 평가 프로그램(P2)은 X축 방향에 있어서의 기판(W)의 표면의 각 점의 경사(미분값)를 산출하고, X축 방향에 있어서의 각 점의 미분값을 적분함으로써 X축 방향에 있어서의 기판(W)의 표면의 형상(함수 f(x))을 산출한다. 마찬가지로 평가 프로그램(P2)은 X축 방향에 직교하는 Y축 방향에 있어서의 기판(W)의 표면의 형상을 산출하고, 기판(W)의 표면의 전체 형상을 산출한다. 다음에 평가 프로그램(P2)은 산출한 표면의 형상으로부터 기판(W)의 표면에 형성된 슬립 전위를 검출한다. 예를 들면, 도 1의 ROM(5c)에 슬립 전위가 형성된 기판(W)의 표면 형상을 나타내는 데이터(D2)를 저장해 두고, 데이터(D2)가 나타내는 표면 형상과 산출한 기판(W)의 표면 형상을 비교하여, 기판(W)의 표면에 형성되는 슬립 전위를 검출하면 된다. 또한, 평가 프로그램(P2)이 슬립 전위를 검출하면, 예를 들면, 촬상 장치(도시 생략)에 의해 촬상한 기판(W)의 표면의 촬상 화상에 슬립 전위 개소를 표시하도록 해도 된다.

이상, 검출 장치(1)의 주요한 각 부를 설명했다. 다음에 스테이지(2)에 기판(W)을 배치하여 기판(W)의 표면에 형성된 슬립 전위를 평가하는 방법을 설명한다. 기판(W)이 스테이지(2)에 배치되면, 반도체 레이저(3a)에 의해, 예를 들면, 파장이 405nm의 레이저광을 기판(W)의 표면에 조사한다. 그리고, 기판(W)을 지지한 상태에서, 도 2b에 도시하는 r 스테이지(2a)를 r 방향으로 이동시키고, θ 스테이지(2b)를 축선(O) 둘레로 회전시켜, 기판(W)의 표면 전체를 레이저광으로 주사한다. 기판(W)의 표면에 조사되는 레이저광은, 도 4에 도시하는 바와 같이, 기판(W)의 표면의 경사각(각도(θ))에 따라 반사각이 변화되고, 반사된 반사광(L1)은 수광부(4a∼4d)에 입사된다. 반사광(L1)이 수광부(4a∼4d)에 입사되면, 반사광(L1)의 입사 위치에 따라 도 3의 각 출력 단자(4e∼4h)로부터 도 1의 평가부(5)에 신호가 송신된다. 평가부(5)는 출력 단자(4e∼4h)로부터 송신되는 신호로부터, 예를 들면, 도 4의 반사광(L1)이 수광부(4a∼4d)에 입사되는 입사 위치(제1 위치(P1))를 산출한다. 평가부(5)는 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2)(도 1의 데이터(D1))로부터 도 4에 도시하는 X축 방향에 있어서의 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2)와의 거리(ΔX)를 산출한다. 그리고, 평가부(5)는 ΔX를 기초로 입사광(L0)이 반사된 기판(W)의 표면의 경사(X축 방향의 기판(W)의 경사 각도(θ))인 미분값을 산출한다. 평가부(5)에는, 레이저광이 기판(W)의 표면의 각 점에서 반사된 광이 수광부(4a∼4d)에 입사되는 제1 위치(P1)를 나타내는 신호가 차례차례 송신되고, 평가부(5)는 송신되는 신호로부터 기판(W)의 표면의 각 점에 있어서의 경사(미분값)를 취득한다. 그리고, 얻어진 미분값의 함수를 적분하여 X축 방향에 있어서의 기판(W)의 표면 형상(함수 f(x))을 산출하고, 마찬가지로 Y축 방향에 있어서의 기판(W)의 표면 형상을 산출한다. 그 후, 산출한 표면 형상으로부터 기판(W)의 표면에 형성된 슬립 전위를 검출한다.

이상과 같이 검출 장치(1)에서는, 기판(W)의 표면에서 반사된 레이저광이 수광부(4a∼4d)에 입사되는 제1 위치(P1)와, 기판(W)의 평탄한 표면에서 반사된 레이저광이 수광부(4a∼4d)에 입사되는 제2 위치(P2)에 근거하여 기판(W)의 경사를 산출할 수 있다. 그리고, 기판(W)의 표면의 각 위치에 있어서의 경사(미분값)의 함수를 적분함으로써 기판(W)의 표면의 형상을 산출할 수 있고, 산출된 표면의 형상으로부터 기판(W)의 표면에 형성되는 슬립 전위를 검출할 수 있다. 구체적으로는, X축 방향에 있어서의 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2)의 거리인 ΔX에 근거하여 X축 방향에 있어서의 기판(W)의 표면의 형상을 산출할 수 있다. 마찬가지로 Y축 방향에 있어서의 기판(W)의 표면의 형상을 산출하면, 기판(W)의 표면 전체의 형상을 산출할 수 있고, 표면 전체의 형상으로부터 기판(W)의 표면에 형성된 슬립 전위를 검출할 수 있다. 검출 장치(1)에서는, 포토 다이오드(4)를 사용함으로써 도 3의 출력 단자(4e, 4g)로부터 출력되는 신호의 차분에 의해 도 4의 X축 방향의 제1 위치(P1)를 용이하게 연산할 수 있고, 마찬가지로 출력 단자(4f, 4h)로부터 출력되는 신호의 차분에 의해 Y축 방향의 제1 위치(P1)를 용이하게 연산할 수 있다.

( 실시예 )

본 발명의 효과를 확인하기 위해 이하에 나타내는 실험을 행했다. 이하에 있어서, 실시예와 비교예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 이것들은 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

(실시예)

직경 300mm의 실리콘 단결정 기판(W)과 검출 장치(1)를 준비하고, 기판(W)을 검출 장치(1)의 스테이지(2)에 배치했다. 다음에 반도체 레이저(3a)에 의해 기판(W)의 표면에 레이저광을 조사함과 아울러, 스테이지(2)를 이동시켜 기판(W)의 표면 전체를 레이저광으로 주사하고, 기판(W)의 표면의 슬립 전위를 평가(슬립 전위의 유무를 판정)했다.

(비교예)

비교예에서는, 실시예에서 사용한 기판(W)을 사용하여 기판(W)의 표면상에 나타나는 슬립 전위를 육안으로 검사했다. 비교예에서는, 3명의 검사원(비교예 1∼3)의 육안에 의해 기판(W)의 표면상에 나타나는 슬립 전위의 유무를 각각 판정했다.

도 5에는 실시예 및 비교예 1∼3에서 검출된 슬립의 화상과, 검출된 슬립 전위의 위치를 나타내는 기판(W)의 모식 평면도가 도시된다. 기판(W) 중의 숫자는 기판(W)의 중심을 기점으로 기판(W)을 16등분으로 분할한 각 영역을 나타낸다. 영역의 3, 7, 8, 11에 표시되는 실선의 동그라미로 둘러싸인 영역(R1)은 실시예 및 비교예 1∼3의 양쪽에서 슬립 전위가 검출된 영역을 나타낸다. 또한 영역의 6, 10, 13, 15에 표시되는 파선의 동그라미로 둘러싸인 영역(R2)은 실시예에서만 슬립 전위가 검출된 영역이다. 또한, 비교예에서만 슬립 전위가 검출된 영역은 존재하지 않았다. 도 5에 있어서, 직사각형 형상의 화상에 있어서의 부호 PE가 붙여진 1변은 기판(W)의 외주부를 나타내고, 그 화상에 붙여진 타원의 내측에 슬립 전위가 표시된다.

도 6에는, 실시예 및 비교예 1∼3에서 슬립 전위를 검출한 검출 결과가 도시된다. 비교예 1에서는, 도 5의 영역 3, 7(및 8), 11에 형성된 슬립 전위를 검출했다. 비교예 2 및 3에서는, 도 5의 영역 7(및 8)에 형성된 슬립 전위만을 검출했다. 따라서, 비교예 1∼3에서는, 검사원에 따라 슬립 전위의 검출에 차이가 확인되고, 전체로서 도 5의 영역 3, 7(및 8), 11에 형성된 슬립 전위만이 검출되었다. 한편, 실시예에서는, 비교예 1∼3에서 검출된 영역에 더하여, 영역 6, 10, 13, 15에 형성된 슬립 전위를 검출했다. 따라서, 실시예에서는, 육안으로는 검출할 수 없었던 슬립 전위를 확실하게 검출할 수 있었다.

이상, 본 발명의 실시예를 설명했지만, 본 발명은 그 구체적인 기재에 한정되지 않고, 예시한 구성 등을 기술적으로 모순이 없는 범위에서 적당히 조합하여 실시하는 것도 가능하고, 또한 어떤 요소, 처리를 주지의 형태로 치환하여 실시할 수도 있다.

상기의 설명에서는, 검출 장치(1)가 기판(W)의 표면에 형성되는 슬립 전위를 평가하는 예를 나타냈지만, 기판(W) 이외에도 에피택셜층을 갖는 실리콘 단결정 기판(에피택셜 웨이퍼), 실리콘 단결정 잉곳 블록, 또는 SOI 웨이퍼에 형성되는 슬립 전위를 평가할 수도 있다. 또한 도 1 및 도 4에서는, 기판(W)의 표면에서 반사된 광이 포토 다이오드(4)에 직접, 입사되는 예를 나타냈지만, 반사된 광을 렌즈 등의 집광부에서 집광하여 포토 다이오드(4)에 인도해도 된다.

1 검출 장치
2 스테이지(이동부)
2a r 스테이지
2b θ 스테이지
3 조사 장치(조사부)
3a 반도체 레이저
3b 미러부
4 포토 다이오드(광 검출부)
5 평가부(산출부, 검출부)
W 기판
S1 경사면
S2 평탄면
P1 제1 위치
P2 제2 위치
O 축선

Claims (13)

1. 대상물의 표면에 레이저광을 조사하는 조사부와,
   상기 레이저광이 상기 표면에서 반사된 광이 입사되고, 그 입사된 제1 위치를 검출하는 광 검출부와,
   상기 제1 위치와, 상기 레이저광이 평탄한 상기 표면에서 반사되는 경우에 광이 상기 광 검출부에 입사되는 제2 위치에 근거하여 상기 표면의 경사를 산출하는 산출부와,
   상기 산출부가 산출한 상기 경사에 근거하여 상기 표면에 형성되는 결함을 검출하는 검출부를 구비하고,
   상기 산출부는 수평 방향으로 연장되는 제1 방향 및 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향에 있어서의 각각의 상기 제1 위치와 상기 제2 위치의 차에 근거하여 상기 표면의 각 점의 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 있어서의 상기 경사를 산출하고, 상기 표면의 각 점의 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에서의 상기 경사를 적분함으로써, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 있어서의 상기 표면의 형상을 산출하고,
   상기 검출부는, 상기 산출부가 산출한 상기 제1 방향 및 제2 방향에 있어서의 상기 표면의 형상에 기초하여 상기 결함을 검출하는 것을 특징으로 하는 검출 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 대상물을 지지하는 지지부를 갖고, 수평 방향으로 이동 가능하고, 또한 연직 방향으로 연장되는 축선 둘레로 회전 가능한 이동부를 구비하고,
   상기 이동부가 상기 대상물을 지지하여 이동함으로써 상기 표면이 상기 레이저광으로 주사되고,
   상기 산출부는 상기 레이저광이 상기 표면의 각 점에서 반사된 광의 각 상기 제1 위치에 근거하여 상기 표면의 각 점의 경사를 산출하는 것을 특징으로 하는 검출 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 대상물은 상기 표면이 실리콘 단결정이며,
   상기 조사부는 상기 표면에 파장이 405nm 이하인 상기 레이저광을 조사하고,
   상기 검출부는 상기 결함인 슬립 전위를 검출하는 것을 특징으로 하는 검출 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 광 검출부는 4분할 포토 다이오드인 것을 특징으로 하는 검출 장치.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 대상물은 실리콘 단결정 기판, 에피택셜층을 갖는 실리콘 단결정 기판, 실리콘 단결정 잉곳 블록, 또는 SOI 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 검출 장치.
6. 대상물의 표면에 레이저광을 조사하는 공정과,
   상기 레이저광이 상기 표면에서 반사된 광의 반사각인 제1 각도와, 상기 레이저광이 평탄한 상기 표면에서 반사되는 경우의 광의 반사각인 제2 각도에 근거하여 상기 표면의 경사를 산출하는 공정과,
   상기 산출하는 공정에 의해 산출한 상기 경사에 근거하여 상기 표면에 형성되는 결함을 검출하는 공정을 구비하고,
   상기 산출하는 공정은, 수평 방향으로 연장되는 제1 방향 및 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향에 있어서의 각각의 상기 제1 각도와 상기 제2 각도의 차에 근거하여 상기 표면의 각 점의 상기 제1 방향 및 제2 방향에 있어서의 상기 경사를 산출하고, 상기 표면의 각 점의 상기 제1 방향 및 제2 방향에서의 상기 경사를 적분함으로써, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 있어서의 상기 표면의 형상을 산출하고,
   상기 검출하는 공정은, 상기 산출하는 공정에서 산출한 상기 제1 방향 및 제2 방향에 있어서의 상기 표면의 형상에 기초하여 상기 결함을 검출하는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 조사하는 공정은 상기 대상물을 이동시킴으로써 상기 표면을 상기 레이저광으로 주사하는 공정을 갖고,
   상기 산출하는 공정은 상기 레이저광이 상기 표면의 각 점에서 반사된 광의 각 상기 제1 각도에 근거하여 상기 표면의 각 점의 경사를 산출하는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 조사하는 공정은 상기 표면이 실리콘 단결정인 상기 대상물을 사용하여 상기 표면에 파장이 405nm 이하인 상기 레이저광을 조사하고,
   상기 결함을 검출하는 공정은 상기 결함인 슬립 전위를 검출하는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 대상물로서 실리콘 단결정 기판, 에피택셜층을 갖는 실리콘 단결정 기판, 실리콘 단결정 잉곳 블록 또는 SOI 웨이퍼를 사용하는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
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