TWI640765B - 結晶缺陷之評估方法、矽晶圓之製造方法以及結晶缺陷之評估裝置 - Google Patents

結晶缺陷之評估方法、矽晶圓之製造方法以及結晶缺陷之評估裝置 Download PDF

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TWI640765B
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Abstract

以提供可以抑制測定者間的評估結果的差異之結晶缺陷之評估方法、矽晶圓之製造方法以及結晶缺陷之評估裝置為目的，其解決手段的特徵在於：對於矽晶圓，施以使此矽晶圓中的結晶缺陷顯現的處理(步驟S1)；接下來，拍攝此矽晶圓的表面而取得影像後(步驟S2)，對於上述影像，依序施以微分處理及二元化處理(步驟S3)，基於施以上述二元化處理後的影像，評估矽晶圓中的結晶缺陷(步驟S4)。

Description

結晶缺陷之評估方法、矽晶圓之製造方法以及結晶缺陷之評估 裝置
本發明是關於結晶缺陷之評估方法、矽晶圓之製造方法以及結晶缺陷之評估裝置。
作為單結晶矽的培育方法，廣泛使用丘克拉斯基(Czochralski；CZ)法。CZ法是將種結晶浸漬在供應於石英坩堝內的矽熔液，藉由一邊使石英坩堝及種結晶旋轉、一邊拉引種結晶，而在種結晶的下方培育單結晶矽錠的方法。
在培育後的單結晶矽錠，會發生將在裝置製作步驟造成問題的各種原生(Grown-in)缺陷。其代表性者，是藉由以低速的拉引條件培育而發生於晶格間矽優勢的區域(以下，亦稱為「I區域」)的差排簇團(dislocation cluster)、以及藉由以高速的拉引條件培育而發生於空孔優勢的區域(以下，亦稱為「V區域」)的COP(Crystal Originated Particle；結晶原生粒子)。又，在I區域與V區域的交界附近，存在被稱為氧化誘發疊差(OSF：Oxidation induced Stacking Fault)之環狀分布的缺陷。
在培育後的單結晶矽錠的這些結晶缺陷的分布，是依存於結晶的拉引速度V及在固液界面的溫度梯度G。第1圖是顯示結晶的拉引速度V與結晶缺陷區域的關係之圖。如此圖所示，單結晶矽錠在拉引速度V大的情況，是由檢測出COP的結晶區域之COP發生區域21所支配；若將V變小，一旦施以特定的氧化熱處理，則形成將顯現為OSF區域的OSF潛在核區域22。
若進一步將拉引速度V持續變小，則形成存在氧析出物且檢測不到COP的結晶區域之氧析出促進區域(以下，亦稱為「Pv區域」)23，接著形成難以引起氧的析出且檢測不到COP的結晶區域之氧析出抑制區域(以下，亦稱為「Pi區域」)24，再形成檢測出差排簇團的結晶區域之差排簇團區域25。V/G與構成單結晶矽錠的結晶區域的關係，亦大致與第1圖同樣。
從按照V/G而顯示這樣的缺陷分布的單結晶矽錠取得的矽晶圓中，COP發生區域21及差排簇團區域25以外的OSF潛在核區域22、Pv區域23、Pi區域24，均是Grown-in缺陷極少的無缺陷區域。又，在無缺陷區域的正上方，存在有發生DSOD(Direct Surface Oxide Defect；直接表面氧化物缺陷)的可能性的區域之DSOD區域。DSOD是具有藉由後文敘述的銅裝飾(copper decoration)處理而檢測出的10~20nm程度的尺寸之微COP。
由於伴隨著近年的積體電路的微細化，COP及差排簇團對裝置特性造成的影響大，較佳為以不發生這些缺陷的條件培育單結晶矽。因此，在培育後的單結晶矽錠的區域逐一 製作樣本而正確地掌握結晶缺陷的分布，對於結晶的培育條件賦予必要的回饋，事關重要。
截至目前，有人提出藉由拍攝施以顯現結晶缺陷的處理後的半導體晶圓的表面且對得到的影像施以影像處理，檢測出半導體晶圓中的缺陷的方法。例如，在專利文獻1中揭露：藉由對影像資料作二元化處理，判別出現在半導體晶圓的表面的拋物線紋路的缺陷而將結晶缺陷定量化的方法。
在基於上述二元化處理後的影像之結晶缺陷的評估，會有無法區別出現在晶圓表面的各種結晶缺陷分布的情況。因此，一般上，以作業員(測定者)目視觀察矽晶圓的表面，進行結晶缺陷的評估。然而，上述藉由目視的評估是官能評估，造成測定者間的評量結果發生差異的問題。
【先行技術文獻】 【專利文獻】
【專利文獻1】日本特開2003-324136號公報
因此，本發明的目的是提供一種結晶缺陷之評估方法、矽晶圓之製造方法以及結晶缺陷之評估裝置，其可以抑制測定者間的評估結果的差異。
本案諸位發明人，針對解決上述問題的方案作了精心研究。本案諸位發明人認為為了抑制測定者間的評估結果的差異，以基於已施以適當的影像處理的影像來進行結晶缺陷 的評估為最恰當。因此，為了研究進行何種影像處理，而詳細檢視從各種缺陷區域的矽結晶取得的矽晶圓的影像。其結果，發覺被辨識為亮點的缺陷的畫素的輝度與此畫素的周邊畫素的輝度之差很大。因此，發現基於在施以選擇缺陷的畫素與周邊畫素的輝度差的處理後施以二元化處理的影像，評估矽晶圓中的結晶缺陷的技術極為有效，而完成本發明。
亦即，本發明的主要構成如下。
(1)一種結晶缺陷之評估方法，其特徵在於：對於矽晶圓，施以使此矽晶圓中的結晶缺陷顯現的處理；接下來，拍攝此矽晶圓的表面而取得影像後，對於上述影像，依序施以微分處理及二元化處理，基於施以上述二元化處理後的影像，評估上述矽晶圓中的結晶缺陷。
(2)如上述(1)所述之結晶缺陷之評估方法，其中在上述二元化處理後進一步施以連結處理，上述結晶缺陷之評估是基於施以上述連結處理後的影像進行。
(3)如上述(1)或(2)所述之結晶缺陷之評估方法，其中使上述結晶缺陷顯現的處理，包含選擇性蝕刻處理。
(4)如上述(3)所述之結晶缺陷之評估方法，其中使上述結晶缺陷顯現的處理，更包含熱處理及銅裝飾(copper decoration)處理的至少一個。
(5)如上述(1)至(4)任一項所述之結晶缺陷之評估方法，其中上述攝影是使用線掃描相機(line scan camera)來進行。
(6)如上述(1)至(5)任一項所述之結晶缺陷之評估 方法，其中上述結晶缺陷圖形的評估，是基於相對於晶圓徑向的缺陷佔有率而進行。
(7)如上述(6)所述之結晶缺陷之評估方法，其中上述結晶缺陷圖形的評估，是基於上述缺陷佔有率的變化量而進行上述結晶缺陷圖形的確定及其尺寸的測定。
(8)一種矽晶圓之製造方法，其特徵在於：在既定的培育條件之下培育單結晶矽錠，接著對上述單結晶矽錠施以晶圓加工處理而獲得矽晶圓後，藉由如上述(1)至(7)任一項所述之結晶缺陷之評估方法，對於上述矽晶圓，評估上述矽晶圓所含的結晶缺陷圖形，其中將上述結晶缺陷的評估結果回饋至上述既定的培育條件。
(9)如上述(8)所述之矽晶圓之製造方法，其中上述既定的培育條件是上述單結晶矽錠的拉引速度。
(10)如上述(8)或(9)所述之矽晶圓之製造方法，其中上述單結晶矽錠的培育是藉由丘克拉斯基法進行。
(11)一種結晶缺陷之評估裝置，其特徵在於，包含：攝影部，拍攝矽晶圓的表面而取得影像；影像處理部，對於上述影像，依序施以微分處理及二元化處理；以及結晶缺陷評估部，基於施以上述二元化處理後的影像，評估上述矽晶圓中的結晶缺陷。
(12)如上述(11)所述之結晶缺陷之評估裝置，其中上述影像處理部在上述二元化處理後進一步進行連結處理，上述結晶缺陷評估部是基於施以上述連結處理後的影像而評估上述矽晶圓中的結晶缺陷。
(13)如上述(11)或(12)所述之結晶缺陷之評估裝置，其中上述攝影部是線掃描相機。
(14)如上述(11)至(13)任一項所述之結晶缺陷之評估裝置，其中上述結晶缺陷評估部，是基於相對於晶圓徑向的缺陷佔有率而評估上述矽晶圓中的結晶缺陷。
(15)如上述(14)所述之結晶缺陷之評估裝置，其中上述結晶缺陷評估部，是基於上述缺陷佔有率的變化量而進行上述結晶缺陷圖形的確定及其尺寸的測定。
根據本發明，可以抑制測定者間的評估結果的差異而評估矽晶圓中的結晶缺陷。
1‧‧‧結晶缺陷之評估裝置
11‧‧‧攝影部
12‧‧‧影像處理部
13‧‧‧結晶缺陷評估部
14‧‧‧照明部
15‧‧‧樣本台
16‧‧‧樣本傳送部
21‧‧‧COP發生區域
22‧‧‧OSF潛在核區域
23‧‧‧氧析出促進區域
24‧‧‧氧析出抑制區域
25‧‧‧差排簇團區域
S‧‧‧樣本
S1~S4‧‧‧步驟
S11~S18‧‧‧步驟
【第1圖】是顯示結晶的拉引速度與結晶缺陷區域的關係之圖。
【第2圖】是根據本發明的結晶缺陷之評估方法的一例的流程圖。
【第3圖】是在矽晶圓顯現的結晶缺陷的概念圖。
【第4圖】是顯示結晶的拉引速度與缺陷圖形的關係的圖。
【第5圖】是說明在缺陷影像的碟徑、B-帶的內徑及外徑以及環內徑的圖。
【第6圖】(a)是顯示晶圓徑向的缺陷面積及缺陷佔有率的圖，(b)是顯示晶圓徑向的缺陷佔有率及缺陷佔有率的變化量的圖。
【第7圖】是說明對原影像作各種影像處理後的變化的圖，分別顯示(a)為原影像的輝度值及微分處理後的輝度值、(b)為二元化處理後的缺陷佔有率及缺陷佔有率的變化量、(c)為連結處理後的缺陷佔有率及缺陷佔有率的變化量。
【第8圖】是根據本發明的矽晶圓之製造方法之一例的流程圖。
【第9圖】是顯示根據本發明的結晶缺陷之評估裝置的一例的圖。
【用以實施發明的形態】
(結晶缺陷之評估方法)
以下，參照圖式，針對本發明的實施形態作說明。第2圖顯示根據本發明的結晶缺陷之評估方法的一例的流程圖。首先，在步驟S1，對於矽晶圓，施以使此矽晶圓中的結晶缺陷顯現的處理。矽晶圓具有反映取得此矽晶圓的單結晶矽錠的培育之時的熱歷程之結晶缺陷的分布，而難以藉由目視確定這樣的結晶缺陷分布。
然而，藉由對矽晶圓施以選擇蝕刻處理、熱處理等，使晶圓中的缺陷以表面蝕坑而顯現，變得可以藉由目視來確定。因此，在本步驟，對矽晶圓(或其試片)施以使晶圓中所含的結晶缺陷顯現的處理。
使矽晶圓中的結晶缺陷顯現的具體的處理，是因結晶缺陷的種類而不同。例如，為了使差排簇團顯現，以銅裝飾處理與選擇蝕刻處理的組合為有效。具體而言，對於矽晶圓 (或其試片)，將其浸漬於例如硫酸銅水溶液而在晶圓表面施以銅裝飾處理後，使用例如Secco溶液(Secco solution)對晶圓表面施以選擇蝕刻處理。藉由這些處理，可以使矽晶圓中的差排簇團以表面蝕坑而顯現。以下，將上述使差排簇團顯現的處理稱為「銅飾處理」。
又，為了使Pv缺陷及Pi缺陷顯現，以熱處理、銅裝飾處理及選擇蝕刻處理的組合為有效。具體而言，首先，對於矽晶圓(或其試片)，進行在750℃~900℃作3小時加上在1000℃~1150℃作16小時的熱處理，接下來將其浸漬於例如硫酸銅水溶液而在晶圓表面施以銅裝飾處理後，使用例如Secco溶液(Secco solution)對晶圓表面施以選擇蝕刻處理。藉由這些處理，可以使矽晶圓中的Pv缺陷及Pi缺陷以表面蝕坑而顯現。以下，將上述使Pv缺陷及Pi缺陷顯現的處理稱為「熱處理+銅飾處理」。
還有，為了使OSF顯現，以熱處理與選擇蝕刻處理的組合為有效。具體而言，首先，對於矽晶圓(或其試片)，進行在900℃~1050℃作0.5小時~5小時加上在1100℃~1200℃作0.5小時~3小時又20分鐘的熱處理，接下來使用例如Secco溶液(Secco solution)對晶圓表面施以選擇蝕刻處理。藉由這些處理，可以使矽晶圓中的OSF以表面蝕坑而顯現。以下，將上述使OSF顯現的處理稱為「OSF處理」。
另外，在上述三種處理以外，可藉由選擇蝕刻處理，使晶圓中的COP及差排簇團顯現。具體而言，使用例如Secco溶液(Secco solution)對晶圓表面施以選擇蝕刻處理。藉 由此處理，可以使矽晶圓中的COP及差排簇團以表面蝕坑而顯現。以下，將上述使COP及差排簇團顯現的處理稱為「GD處理」。
另外，供作上述處理的矽晶圓，可設為對藉由CZ法培育後的單結晶矽錠施以晶圓加工處理所得到的矽晶圓。
第3圖顯示藉由上述三種處理而在矽晶圓表面顯現的結晶缺陷的概念圖。如此圖所示，將發生在晶圓中心部的結晶缺陷的分布稱為「碟」(Disk)、將發生在外周部的結晶缺陷的分布稱為「環」(Ring)。又，藉由熱處理+銅飾處理，會有在碟與環之間發生稱為「B-帶」(B-Band)的結晶缺陷的情況。在本說明書中，將已顯現的結晶缺陷的分布稱為「缺陷圖形」。
如上述，矽晶圓中的缺陷圖形，是反映培育用來取得晶圓的結晶(錠)之時的熱歷程。第4圖是顯示結晶(錠)的拉引速度與缺陷圖形的關係的圖。如此圖所示，藉由銅裝飾處理而使環(A圖形)或碟(B圖形)的缺陷圖形出現，可以使晶圓中的差排簇團顯現。
又，藉由OSF處理，使橫跨晶圓全面的碟(A圖形)、從晶圓外周部到徑向內側的位置的環與碟(B圖形)或從晶圓外周部到徑向內側的位置的環(C圖形)的缺陷圖形出現，可以使晶圓中的COP、OSF等顯現。
還有，藉由熱處理+銅飾處理，使晶圓外周部的環(A圖形)或晶圓外周部的碟及碟(B圖形)的缺陷圖形出現，可以使晶圓中的Pv缺陷及Pi缺陷顯現。
如此，藉由上述處理，在晶圓表面呈現對結晶缺 陷固有的圖形，可以使晶圓中的結晶缺陷顯現。
接下來，在步驟S2，拍攝結晶缺陷已顯現的矽晶圓的表面而取得影像。如上述，藉由銅飾處理、熱處理+銅飾處理及OSF處理而顯現的結晶缺陷，測定者可以藉由目視予以確定，故可以拍攝上述結晶缺陷。
上述結晶缺陷的拍攝，可以使用適當的攝影裝置來進行。例如可以使用CMOS相機、CCD相機、線掃描相機(line scan camera)等。尤其以使用線掃描相機為佳。線掃描相機是一維的CCD感測器，以固定速度在攝影對象物上掃描而取得一維影像，藉由連結所取得的一維影像而取得二維影像。因此，與一般的面型相機(area camera)不同，可以在橫跨影像全區以從照明到入射光的角度為幾乎相同的條件作攝影，可以抑制結晶缺陷識別的誤差。
接下來，在步驟S3，對於在步驟S2所得影像，依序施以微分處理及二元化處理。首先，對於在步驟S2所得影像施以微分處理。「微分處理」，是在影像選擇輝度值急遽變化的部分作為邊緣的處理。
在本發明的微分處理，具體而言可使用一次微分處理、sobel處理、prewitt處理等。
接下來，對於施以微分處理後的影像，施以二元化處理。「二元化處理」是指影像的輝度值在既定的閥值以上的情況設作白、不到既定的閥值的情況設作黑的處理。具體而言在256階的影像，將輝度值為既定的閥值以上的畫素的輝度值設作255、輝度值不到既定的閥值的畫素的輝度值設作0。
對於在步驟S2所得影像，未施以微分處理而施以二元化處理時，由於參數只有在上述二元化處理的閥值，會有無法對應具有各種缺陷圖形的影像的情況。然而在本發明，由於在二元化處理之前對於在步驟S2所得影像施以微分處理，可以藉由二元化處理區別各種缺陷圖形。以下，亦將施以上述二元化處理後的影像稱為「缺陷影像」。
二元化處理之時的輝度值的閥值，由於依存於影像的攝影條件，無法一概決定，但例如在一般性的攝影條件下得到的256階的影像的情況，為20~50。
另外，在上述二元化處理之後，以施以連結處理為佳。此「連結處理」包含膨脹處理與收縮處理，膨脹處理是擴大白畫素的處理，收縮處理是縮小白畫素的處理。藉由此連結處理，可以更強調缺陷圖形間的影像之差，可以使缺陷圖形的邊界更明瞭。
上述連結處理不限一次，可以進行複數次。藉由複數次的連結處理，會有使缺陷圖形的邊界更明瞭的情況。重複次數由於依存於影像、二元化的閥值等而無法一概決定，例如為1~3次。
接下來，在步驟S4，基於施以上述微分處理及上述二元化處理後的影像，評估矽晶圓中的結晶缺陷。在本發明，「結晶缺陷的評估」，意指在施以上述微分處理及上述二元化處理(再加上連結處理)後的影像，確定缺陷圖形而測定其尺寸。
具體而言，在施以上述微分處理及上述二元化處 理後的影像，確定碟、環及B-帶，碟的情況則測定碟徑，環及B-帶的情況則測定其內徑與外徑。第5圖是說明在缺陷影像的碟徑、B-帶的內徑及外徑以及環的內徑的圖。
如上述，再依序施以微分處理及二元化處理後的影像，與原影像比較，缺陷圖形變得更加明瞭。因此，藉由基於施以上述微分處理及二元化處理後的影像而評估矽晶圓中的結晶缺陷，與對施以使結晶缺陷顯現的處理後的晶圓作目視來評估的習知方法比較，可以抑制測定者間的評估結果的差異。
又，在本發明，在施以上述微分處理及上述二元化處理(再加上連結處理)後的影像，為了可以明確區別各缺陷圖形，亦可以不以測定者的目視而藉由影像解析裝置自動進行結晶缺陷的評估。藉此，理論上設定者間的評估結果的差異會成為零。以下，針對自動進行結晶缺陷的評估的方法作說明。
第6圖(a)顯示相對於晶圓徑向的缺陷面積及缺陷占有率。在第6圖(a)中，分別以細線顯示缺陷面積、粗線顯示缺線佔有率。在此，「缺陷面積」，是指在晶圓徑向以既定的距離為單位(例如1mm)分割缺陷影像中的晶圓區域時，在分割後的環狀(或圓狀)區域所含的缺陷(亮點)的面積。
又，「缺線佔有率」，意指在以上述既定的距離為單位分割後的區域，缺陷的面積在區域的面積所佔的比例。又，第6圖(b)顯示示於第6圖(a)的缺陷佔有率及其晶圓徑向的變化量，實線為缺線佔有率、虛線為缺線佔有率的變化量。
基於示於第6圖(a)的缺陷佔有率，可以確定缺陷 圖形並測定各缺陷圖形的尺寸。具體而言，例如以缺陷佔有率呈最小的位置作為缺陷圖形的邊界，可以決定碟、B-帶及環。不過，此時如在第6圖(a)的B-帶與環之間，會有難以決定缺陷佔有率呈最小的位置的情況。
為了亦可對應這樣的情況，如第6圖(b)所示，可以將缺陷佔有率的變化量呈極大或極小的位置設為缺陷圖形的邊界。不過，此時在碟內仍有存在缺陷佔有率的變化率呈最小的位置的情況。為了亦可對應這樣的情況，先設定缺陷佔有率的變化量的極大值及極小值的閥值，可以將具有超過上述閥值的極大值的位置、具有小於閥值的極小值的位置等設定為缺陷圖形的邊界。
第7圖是說明對原影像作各種影像處理後的變化的圖，分別顯示(a)為原影像的輝度值及微分處理後的輝度值、(b)為二元化處理後的缺陷佔有率及缺陷佔有率的變化量、(c)為連結處理後的缺陷佔有率及缺陷佔有率的變化量。在此，分別顯示第7圖(a)的細線為原影像的輝度值、粗線為微分處理後的輝度值(也就是原影像的輝度值的變化量)。又，原影像是黑白256階的影像，二元化處理的閥值設為40，連結處理的重複次數設為3次。
如第7圖(a)明確得知，原影像的輝度值是隨著從晶圓中心向晶圓徑向外側緩慢減少後，又緩慢增加。從這樣的原影像，難以以目視確定碟徑、環的內徑、外徑等。然而，一旦對原影像施以微分，如在第7圖(a)的粗線所示，在原影像的輝度值激烈變化的部分是以成為極大點、極小點等而被檢測 出，變得較容易確定碟徑、環的內徑、外徑等。
然後，如第7圖(b)所示，藉由對於施以微分處理後的影像施以二元化處理，進一步簡化缺陷佔有率及其變化量的軌跡，使邊界的確定變得較容易。還有，如第7圖(c)所示，瞭解到藉由在二元化處理之後施以連結處理，使軌跡進一步簡化，使邊界的確定變得更容易。
如此，基於施以上述微分處理及上述二元化處理(再加上連結處理)後的影像可以自動評估矽晶圓中的結晶缺陷。
如此，根據本發明，可以抑制測定者間的評估結果的差異而評估矽晶圓中的結晶缺陷。
(矽晶圓之製造方法)
接下來，針對本發明的矽晶圓之製造方法作說明。本發明的矽晶圓之製造方法，其特徵在於：在既定的培育條件之下培育單結晶矽錠，接著對上述單結晶矽錠施以晶圓加工處理而獲得矽晶圓後，藉由上述之本發明的結晶缺陷之評估方法，對於所獲得的矽晶圓，評估矽晶圓所含的結晶缺陷圖形，將上述結晶缺陷的評估結果回饋至上述既定的培育條件。
第8圖顯示本發明的矽晶圓之製造方法之一例的流程圖。以下，根據此流程圖說明各步驟。首先在步驟S11，在既定的培育條件之下培育單結晶矽錠。此單結晶矽錠的培育，可以藉由CZ法進行。單結晶矽錠的培育，可以適當調整氧濃度、碳濃度、氮濃度等，使從所培育的矽錠取得的矽晶圓具有所希望的特性。又，關於導電型，可以添加適當的摻雜物 而成為n型或p型。
結晶(錠)的拉引速度，是為了獲得所希望的缺陷區域的結晶而設定。例如，在培育無缺陷區域的結晶時，將結晶的拉引速度設定為對應於第1圖所示拉引速度與缺陷區域的關係圖中的OSF潛在核區域22、Pv區域23或Pi區域24的拉引速度。
接下來在步驟S12，對於所獲得的單結晶矽錠施以晶圓加工處理。具體而言，藉由對於所獲得的單結晶矽錠施以習知的外周研磨、切片、磨光(lapping)、蝕刻、鏡面研磨加工的各處理，獲得具有既定厚度的矽晶圓。
接下來步驟S13~S16的處理，是對應於上述本發明的結晶缺陷之評估方法的處理，故省略其說明。步驟S13~S16是分別對應於第2圖的步驟S1~S4。
接下來在步驟S17，判斷在步驟S16的結晶缺陷的評估結果是否滿足既定的基準。在此，「結晶缺陷的評估結果滿足既定的基準」，意指：藉由在步驟S16的結晶缺陷的評估而確定的缺陷圖形是從步驟S11中的單結晶矽錠的培育條件所期待的缺陷圖形，且確定的缺陷圖形的尺寸是期待中的尺寸或是偏離期待的尺寸但在許容範圍內。
在本步驟，在判斷為結晶缺陷的評估結果滿足既定的基準的情形，是獲得具有所希望的缺陷圖形的矽晶圓。相反地，在判斷為結晶缺陷的評估結果未滿足既定的基準的情形，其意義為未獲得具有所希望的缺陷圖形的矽晶圓。因此，在步驟S18變更培育條件將在上述步驟S16的評估結果回饋至 在下一批的單結晶矽錠的培育條件。
具體而言，在欲培育無缺陷區域的矽單結晶時，在對於從所得到的結晶取樣的樣本施以OSF處理而出現了碟、環等的缺陷圖形之時，拉引速度的實效顯示其為過大。因此，在下一批次，使結晶的拉引速度下降。
另一方面，對於從結晶取樣的樣本施以銅飾處理而出現了碟、環等的缺陷圖形之時，拉引速度的實效顯示其為過小。因此，在下一批次，使結晶的拉引速度上升。
如上述變更培育條件之後，再度進行步驟S11~S16。在步驟S17，在評量結果未滿足既定的基準的情況，繼續重複進行步驟S18及步驟S11~S17的處理，直到滿足基準。
在本發明，在步驟S13~S16，由於可以抑制測定者間的差異而進行結晶缺陷的評估，基於可靠度高的評估結果，可以對結晶的培育條件進行適當的回饋。
如此，將步驟S16中的結晶缺陷的評估結果回饋至步驟S11中的錠的培育條件，可以獲得所希望的缺陷區域的矽單結晶。
(結晶缺陷之評估裝置)
接下來，針對本發明的結晶缺陷之評估裝置作說明。第9圖顯示本發明的結晶缺陷之評估裝置的一例的示意圖。在此圖所示的評估裝置1包含攝影部11、影像處理部12、結晶缺陷評估部13、照明部14、樣本台15、樣本傳送部16。
攝影部11對矽晶圓(或是其樣本S)的表面攝影而取得影像。作為此攝影部11，可使用CMOS相機、CCD相機、 線掃描相機等。尤其以使用線掃描相機為佳，藉此，可以在橫跨影像全區以從照明到入射光的角度為幾乎相同的條件作攝影。
影像處理部12是對於藉由攝影部11拍攝的影像，依序施以微分處理及二元化處理。影像處理部12是以在二元化處理之後進一步進行連結處理為佳，藉此可以較為強調缺陷圖形間的影像之差而可以較明瞭缺陷圖形的邊界。
以影像處理部12在二元化處理之後進一步進行連結處理、結晶缺陷評估部13基於施以連結處理後的影像來評估矽晶圓中的結晶缺陷為佳。藉由上述連結處理，可以較為強調缺陷圖形間的影像之差而可以較明瞭缺陷圖形的邊界。
結晶缺陷評估部13基於藉由影像處理部12施以微分處理及二元化處理後的影像，評估矽晶圓中的結晶缺陷。例如，在施以二元化處理後的影像，如上述求出相對於晶圓徑向的缺陷佔有率，基於此缺陷佔有率可以確定缺陷圖形、測定其尺寸。
又，缺陷圖形的邊界是可以基於缺陷佔有率的變化量來決定，例如可以將缺陷佔有率的變化量呈極大或極小的位置設為缺陷圖形的邊界。還有，缺陷佔有率的變化量呈極大或極小的位置之中，變化量的極大值超過既定的閥值的情況，可以將變化量的極小值低於既定的閥值的位置，設為邊界。
上述影像處理部12及結晶缺陷評估部13，可以由例如個人電腦構成。
以下，針對上述評估裝置1的動作作說明。首先， 藉由樣本傳送部16，將矽晶圓的樣本S載置於樣本台15的既定的位置。接下來，藉由照明部14，以適當的亮度對樣本S的表面作照明的狀況之下，藉由攝影部11來拍攝樣本S的表面。接下來，影像處理部12對於已拍攝的影像，依序施以微分處理及二元化處理。其後，結晶缺陷評估部13基於施以微分處理及二元化處理後的影像而評估結晶缺陷，確定晶圓中的缺陷圖形並測定其尺寸。
如此，藉由本發明的結晶缺陷之評估裝置，可以去除測定者間的測定結果的差異而自動進行結晶缺陷的評估。
【實施例】
(發明例1)
首先，藉由CZ法，培育直徑300mm的COP發生區域的單結晶矽錠。接下來，對於完成培育的錠施以晶圓加工處理，獲得矽晶圓(厚度：1mm、電阻率：10~12Ω‧cm、氧濃度：9~13×1017atoms/cm3(ASTM F121 1979))。對於上述矽晶圓，施以酸類的化學蝕刻處理並洗淨後，施以銅裝飾處理。其後，對於矽晶圓，使用賴特(Wright)液施以蝕刻處理而取得樣本。
接下來，藉由線掃描相機(DALSA製，型號：P2-2X-04K40)，在如上述獲得的樣本上掃描而取得一維影像，藉由將已取得的一維影像連結，獲得256階的二維影像。
接下來，對如上述獲得的影像施以微分處理(Sobel)及二元化處理(閥值40)，得到缺陷影像。
接下來，使用根據本發明的結晶缺陷評估裝置，將缺陷影像中的缺陷佔有率的變化量呈極大或極小的位置指 定作為缺陷圖形的邊界，自動式地測定缺陷圖形的尺寸，將得到的結果示於表1。
【表1】
(習知例1)
與發明例1同樣，評估矽晶圓的樣本中的結晶缺陷。不過，從影像的攝影開始到影像處理，則未進行，測定者五人目視觀察處理後的樣本的表面而進行結晶缺陷的評估。其他的條件全部與發明例1相同。將得到的結果示於表1。
(發明例2)
與發明例1同樣，評估矽晶圓的樣本中的結晶缺陷。不過，矽晶圓是從差排簇團區域的矽單結晶取樣者。其他的條件全部與發明例1相同。將得到的結果示於表1。
(習知例2)
與習知例1同樣，評估矽晶圓的樣本中的結晶缺陷。不過，矽晶圓是從差排簇團區域的矽單結晶取樣者。其他的條件全部與習知例1相同。將得到的結果示於表1。
(發明例3)
與發明例1同樣，評估矽晶圓的樣本中的結晶缺陷。不過，矽晶圓是從無COP及差排簇團的區域的矽單結晶取樣者。又，在銅裝飾處理之前，對於矽晶圓施以在750℃~900℃作3小時加上在1000℃~1150℃作16小時的熱處理。其他的條件全部與習知例1相同。將得到的結果示於表1。
(習知例3)
與習知例1同樣，評估矽晶圓的樣本中的結晶缺陷。不過，矽晶圓是從無COP及差排簇團的區域的矽單結晶取樣者。其他的條件全部與習知例1相同。將得到的結果示於表1。
如根據表1所明確得知，在發明例1~3，差異幾乎 為零。如此，瞭解到藉由本發明，在矽晶圓中的結晶缺陷的評估，可以大幅抑制測定者間的評估結果的差異。
【產業上的可利用性】
根據本發明，由於可以抑制測定者間的評估結果的差異而進行結晶缺陷之評估，在半導體產業具有可利用性。

Claims (15)

  1. 一種結晶缺陷之評估方法，其特徵在於：對於矽晶圓，施以使該矽晶圓中的結晶缺陷顯現的處理；接下來，拍攝該矽晶圓的表面而取得影像後，對於上述影像，依序施以微分處理及二元化處理，基於施以上述二元化處理後的影像，評估上述矽晶圓中的結晶缺陷。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之結晶缺陷之評估方法，其中在上述二元化處理後進一步施以連結處理，上述結晶缺陷之評估是基於施以上述連結處理後的影像進行。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之結晶缺陷之評估方法，其中使上述結晶缺陷顯現的處理，包含選擇性蝕刻處理。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之結晶缺陷之評估方法，其中使上述結晶缺陷顯現的處理，更包含熱處理及銅裝飾(copper decoration)處理的至少一個。
  5. 如申請專利範圍第1至4任一項所述之結晶缺陷之評估方法，其中上述攝影是使用線掃描相機(line scan camera)來進行。
  6. 如申請專利範圍第1至4任一項所述之結晶缺陷之評估方法，其中上述結晶缺陷圖形的評估，是基於相對於晶圓徑向的缺陷佔有率而進行。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之結晶缺陷之評估方法，其中上述結晶缺陷圖形的評估，是基於上述缺陷佔有率的變化量而進行上述結晶缺陷圖形的確定及其尺寸的測定。
  8. 一種矽晶圓之製造方法，其特徵在於：在既定的培育條件之下培育單結晶矽錠，接著對上述單結晶矽錠施以晶圓加工處理而獲得矽晶圓後，藉由如申請專利範圍第1至7任一項所述之結晶缺陷之評估方法，對於上述矽晶圓，評估上述矽晶圓所含的結晶缺陷圖形，其中將上述結晶缺陷的評估結果回饋至上述既定的培育條件。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之矽晶圓之製造方法，其中上述既定的培育條件是上述單結晶矽錠的拉引速度。
  10. 如申請專利範圍第8或9項所述之矽晶圓之製造方法，其中上述單結晶矽錠的培育是藉由丘克拉斯基(Czochralski)法進行。
  11. 一種結晶缺陷之評估裝置，其特徵在於，包含：攝影部，拍攝矽晶圓的表面而取得影像；影像處理部，對於上述影像，依序施以微分處理及二元化處理；以及結晶缺陷評估部，基於施以上述二元化處理後的影像，評估上述矽晶圓中的結晶缺陷。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之結晶缺陷之評估裝置，其中上述影像處理部在上述二元化處理後進一步進行連結處理，上述結晶缺陷評估部是基於施以上述連結處理後的影像而評估上述矽晶圓中的結晶缺陷。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之結晶缺陷之評估裝置，其中上述攝影部是線掃描相機。
  14. 如申請專利範圍第11至13任一項所述之結晶缺陷之評估裝置，其中上述結晶缺陷評估部，是基於相對於晶圓徑向的缺陷佔有率而評估上述矽晶圓中的結晶缺陷。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之結晶缺陷之評估裝置，其中上述結晶缺陷評估部，是基於上述缺陷佔有率的變化量而進行上述結晶缺陷圖形的確定及其尺寸的測定。
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