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CN101151522A - 变形硅晶片的表面检查方法和检查装置 - Google Patents

变形硅晶片的表面检查方法和检查装置 Download PDF

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CN101151522A
CN101151522A CNA2006800104517A CN200680010451A CN101151522A CN 101151522 A CN101151522 A CN 101151522A CN A2006800104517 A CNA2006800104517 A CN A2006800104517A CN 200680010451 A CN200680010451 A CN 200680010451A CN 101151522 A CN101151522 A CN 101151522A
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Abstract

变形硅晶片的表面检查方法和检查装置，构成为具备摄影步骤，在从光源装置(50)向旋转的变形硅晶片(10)表面照射光的环境下，相对变形硅晶片(10)的表面以规定的位置关系设置的摄像装置(30)，以可对变形硅晶片(10)中呈现的亮线进行摄影的摄像条件，在多个旋转角度位置的每个位置对变形硅晶片(10)表面进行摄影；和合成图像生成步骤，根据摄像装置(10)得到的多个旋转角度位置下的变形硅晶片(10)的表面图像，生成规定旋转角度位置下的合成图像。

Description

变形硅晶片的表面检查方法和检查装置
技术领域
本发明涉及一种变形硅晶片的表面检查方法和检查装置，检查变形硅晶片在制造过程中产生的位错(失配位错)引起的表面变形。
背景技术
近年来，由于硅半导体器件的高速化，变形硅晶片引人注目。该变形硅晶片10的结构为例如如图11A所示，在硅单晶的硅基板层(下面称为Si基板层)11上，使晶格间隔比单晶硅的晶格间隔宽的硅锗层(下面称为SiGe层)12结晶生长，再使硅层13(下面称为Si层)在SiGe层12上结晶生长。另外，SiGe层12由沿其厚度方向使锗(Ge)浓度逐渐上升的组成倾斜SiGe区域12a、和接续于组成倾斜SiGe区域12a并且锗(Ge)浓度被大致恒定维持的缓和SiGe区域12b构成。
变形硅晶片10的构造不限于上述情况，也可以是图11B、图11C、图11D的构造。图11B所示的实例构造成使均匀组成的SiGe层12在Si基板层11上结晶生长，在其上使Si层13结晶生长。图11C所示的实例构造成在Si基板层11上形成硅氧化膜层14，在其上使缓和SiGe层12b结晶生长，在其上使Si层13结晶生长，被称为SGOI(Silicon Germanium on Insulator：绝缘体上硅锗)。图11D所示的实例构造成在Si基板层11上形成硅氧化膜层14，并在其上使Si层13结晶生长，被称为SSOI(Strained Silicon on Insulator：绝缘体上应变硅)。
在这种构造(参照图11A)的变形硅晶片10中，由于使Si层13在晶格间隔宽的SiGe层12(缓和SiGe区域12b)上结晶生长(外延生长)，所以在Si层13内产生变形(下面将该Si层称为变形Si层)。另外，由于Si基板层11与其上的SiGe层12的晶格不一致，在SiGe层12内也产生变形。这些构成原因，具体而言，在变形Si层13内，沿依照其晶格构造的方向，连续发生位错(失配位错)。
了解构成变形硅晶片10表层的变形Si层13中的位错引起的变形状况对判断其制造工序是否适当有用。该变形Si层13中的位错引起的变形状况可使用X射线形貌学(XRT)来观察(例如参照非专利文献1)。该X射线形貌学(XRT)是利用X射线的衍射现象、观察结晶缺陷或晶格变形的空间分布或大小的方法，具体而言，从特定的晶格面中仅取出衍射线，一边将该衍射像中的例如因位错引起的缺陷所产生的细微对比度与试件结晶的各部分一对一对应，一边观察。
非专利文献1：味岡恒夫/稲葉道彦编辑『ULSI製造のたあの分析ハンドブツク』(ULSI制造用的分析手册)，P392～397，リアライズ社(1994)
但是，由于使用上述X射线形貌学(XRT)的检查必需向构成试件的变形硅晶片10照射X射线，所以基本上是破坏检查，检查后的变形硅晶片10不能利用。另外，由于使用X射线，所以试验区域的管理很麻烦。
若在使硅层在SiGe层12(缓和SiGe区域12b)上生长的过程中产生位错，则在通过该生成完成所形成的变形Si层13的表面产生所述位错引起的凹凸变形。该表面的变形由于源于沿依照变形Si层13的晶格构造的方向的位错，所以考虑表示为晶格状线图案(下面称为网状线(cross hatch)图案)。
因此，若在暗室内向变形硅晶片10的表面照射光，目视检查变形硅晶片10的表面，则作为几条亮线仅能看到所述网状线图案衍射的部分光，即便使变形硅晶片10旋转，也仅看到相同的亮线，而不能观察网状线图案整体。即，目视检查不能整体把握变形硅晶片10的位错引起的变形的状况。
发明内容
本发明鉴于上述情况而做出，其目的在于提供一种变形硅晶片的检查方法和检查装置，不使用X射线，就可整体把握变形硅晶片的变形硅层中的位错引起的变形状况。
本发明的变形硅晶片的表面检查方法和检查装置构成为，包括：在从光源装置向旋转的变形硅晶片表面照射光的环境下，相对所述变形硅晶片的表面以规定的位置关系设置的摄像装置以可对所述变形硅晶片表面中呈现的亮线进行摄影的摄像条件，在多个旋转角度位置的每个位置对所述变形硅晶片表面进行摄影；和根据所述摄像装置得到的多个旋转角度位置下的变形硅晶片的表面图像，生成规定旋转角度位置下的合成图像。
利用这种构成，若摄像装置对旋转的变形硅晶片在多个旋转角度位置的每个位置，对变形硅晶片的表面进行摄影，则在对应于各旋转角度位置的变形硅的表面图像中，包含因位错而形成的凹凸变形处的衍射光产生的亮线。若根据对应于各旋转角度位置的变形硅晶片的表面图像生成合成图像，则在该合成图像中，重叠呈现沿对应于各旋转角度位置的方向延伸的亮线。这样，由于合成图像中重叠呈现沿对应于多个旋转角度位置每个的方向延伸的亮线，所以所述合成图像中包含排列成晶格状的多个亮线。
从可捕捉来自位错引起的、在变形硅晶片的表面中形成的凹凸变形的更多部分的衍射光产生的亮线的观点看，最好在1次旋转内设定更多个摄影变形硅晶片的表面的旋转角度位置。
另外，本发明的变形硅晶片的表面检查方法和检查装置构成为，所述合成图像的生成包括：生成差分图像，该差分图像表示在所述多个旋转角度每个处的变形硅晶片的表面图像与规定的基准图像之间的差分；和合成对变形硅晶片各表面图像的差分图像，生成所述合成图像。
利用这种构成，通过适当设定基准图像，可进一步强调各差分图像中的亮线。结果，合成这些差分图像所得到的合成图像中也可更鲜明地呈现排列成晶格状的亮线。
所述摄像条件只要是可用所使用的摄像装置对变形硅晶片的表面中呈现的亮线进行摄影的条件，则不特别限定，例如，可包含摄像装置、光源的光轴和变形硅晶片的表面的光学位置关系、及变形硅晶片表面的照度和摄像装置的曝光时间。
另外，本发明的变形硅晶片的表面检查方法和检查装置可构成为，包括从所述合成图像中提取亮度信息，该亮度信息表示所述合成图像中呈现的亮线的亮度。
利用这种构成，可用表示所述合成图像中呈现的亮线亮度的亮度信息，来把握因变形硅晶片内产生的位错形成的凹凸变形的程度。
所述亮度信息若是可表示所述合成图像中呈现的亮线的亮度的信息，则不特别限定，也可以是表示合成图像中呈现的亮线的平均亮度的信息，或是表示该亮线的亮度分布的信息。
附图说明
图1A是表示从侧面看本发明一实施方式的变形硅晶片表面检查方法中使用的检查装置的基本构成的侧视图。
图1B是表示从上方看图1A所示的检查装置的基本构成的俯视图。
图2是表示光源单元的光的照射方向与变形硅晶片的位置关系(之一)的图。
图3是表示光源单元的光的照射方向与变形硅晶片的位置关系(之二)的图。
图4是表示图1所示的检查装置控制系统的构成框图。
图5是表示图1所示的控制系统的图像处理部的处理步骤的流程图。
图6是表示差分图像和合成差分图像的实例(之一)的图。
图7是表示差分图像和合成差分图像的实例(之二)的图。
图8是表示差分图像和合成差分图像的实例(之三)的图。
图9A是表示改变Ge浓度时的第1例的合成差分图像中表现的亮线的晶格状图案的图。
图9B是表示改变Ge浓度时的第2例的合成差分图像中表现的亮线的晶格状图案的图。
图9C是表示改变Ge浓度时的第3例的合成差分图像中表现的亮线的晶格状图案的图。
图9D是表示改变Ge浓度时的第4例的合成差分图像中表现的亮线的晶格状图案的图。
图10A是表示改变Ge组成倾斜梯度时的第1例的合成差分图像中表现的亮线的晶格状图案的图。
图10B是表示改变Ge组成倾斜梯度时的第2例的合成差分图像中表现的亮线的晶格状图案的图。
图10C是表示改变Ge组成倾斜梯度时的第3例的合成差分图像中表现的亮线的晶格状图案的图。
图11A是表示变形硅晶片的第1层构造的图。
图11B是表示变形硅晶片的第2层构造的图。
图11C是表示变形硅晶片的第3层构造的图。
图11D是表示变形硅晶片的第4层构造的图。
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明的实施方式。
本发明一实施方式的变形硅晶片的表面检查方法中使用的检查装置如图1A、图1B所示构成。图1A表示从侧面看的检查装置的基本构成，图1B表示从上方看的检查装置的基本构成。
图1A、1B中，该检查装置具有转台20、和可重复执行转台20的旋转与在多个旋转角度位置处停止的步进电机25。在转台20上设置晶片把持爪部21，把持构成检查对象的变形硅晶片10周缘的规定位置。变形硅晶片10使变形硅层向上，设置在晶片把持爪部21中。
在转台20的上方，配置CCD照相机(摄像装置)30、黑色遮光物(シエ一ド)40和光源单元50。CCD照相机30配置成可经遮光物40中形成的孔40a，对转台20上的晶片把持爪部21中设置的变形硅晶片10的表面进行摄影。
作为CCD照相机30，例如可使用池上通信机社制造的单色面积(モノクロエリア)CCD照相机(SKC141)、130万象素、数字10比特或12比特类型的照相机。作为安装在该CCD照相机30上的镜头，例如可使用TAMRON社制的焦距为16mm、F/1.4的镜头。
另外，光源单元50配置成从转台20上的变形硅晶片10的斜上方照射检查光。这种检查装置配置成保持对CCD照相机30的暗视野环境。
光源单元50具备光源51a、51b、52a、52b。作为各光源51a、51b、52a、52b，例如可使用モリテツクス社制的MME-G250(250W)、附带金属卤化物照明、强化光波导/聚光透镜(ML-50)的光源。两个光源51a、52a在横向上排列，配置于上段侧，其它两个光源51b、52b在横向上排列，配置于下段侧。图1A中，沿横向排列的光源51a、52a、或沿横向排列的光源51b、52b分别重叠表示。图1B中，沿上下方向排列的光源51a与51b、或沿上下方向排列的其它光源52a与52b重叠表示。
上述4个光源51a、51b、52a、52b配置成它们的光轴彼此不平行，并且，在设置在转台20上的变形硅晶片10的表面旋转中心交叉。沿横向排列配置在上段侧的光源51a、52a的具体位置关系如图2所示。即，将相对于平行于变形硅晶片10表面的面的、光源51a的光轴0A1a的投影线与光源52a的光轴0A2a的投影线所成的角度设定为α。该角度α例如设定为5度。沿横向配置在下段侧的光源51b、52b的具体位置关系也与光源51a、52a的相同。
沿上下方向排列配置的光源51a、51b的具体位置关系如图3所示。即，光源51a的光轴0A1a与光源51b的光轴0A1b包含于垂直于变形硅晶片10表面的相同平面内，并且，从光源51a照射的检查光(光轴0A1a)相对上述半导体晶片10表面的入射角γ1与从光源51b照射的检查光(光轴0A1b)相对上述半导体晶片10表面的入射角γ2不同。一般而言，光线相对平面的入射角由该光线与平面的法线所成的角度来定义，但图3中，由于光源51a的光轴0A1a与光源51b的光轴0A1b包含于垂直于变形硅晶片10表面的相同平面内，所以它们的入射角由光轴与变形硅晶片10表面所成的角度来表示。
沿上下方向排列配置的其它光源52a与光源52b的位置关系也与图3所示的光源51a与光源51b的位置关系一样。其中，从光源52a照射的检查光相对上述半导体晶片10表面的入射角与从光源51a照射的检查光的入射角(γ1)不同，从光源52b照射的检查光相对上述半导体晶片10表面的入射角与从光源51b照射的检查光的入射角(γ2)不同。另外，也可将从光源52a照射的检查光的上述入射角设定得与从光源51a照射的检查光的上述入射角(γ1)相同，将从光源52b照射的检查光的上述入射角设定得与从光源51b照射的检查光的上述入射角(γ2)相同。
上述构成的检查装置的处理系统如图4所示构成。
图4中，该处理系统具有：检查处理装置500；机器人控制装置600，驱动控制用于将变形硅晶片10搬入转台20的晶片把持爪部21的试件搬入机器人机构(未图示)和从转台20的晶片把持部21搬出变形硅晶片10的试件搬出机器人机构(未图示)；驱动控制上述转台20的转台驱动控制装置700；和集中控制装置800。集中控制装置800进行对检查处理装置500、机器人控制装置600和转台驱动控制装置700的定时控制等的集中控制。
检查处理装置500具有图像处理部501、输入处理部502、存储器单元503和监视器单元504。输入处理部502执行如下处理，即从由CCD照相机30以例如象素单位串行发送来的摄影信号变换为象素单位的并行图像数据等。
输入处理部502例如具有CORECO社制造的PC-DIG或其相当品，作为处理来自CCD照相机30的摄像信号的图像采集板。
图像处理部501按照后述的步骤处理从输入处理部502发送来的图像数据，生成由变形硅晶片10的多个表面图像合成的合成图像。存储器单元503在图像处理部501的处理过程中存储各种图像数据。监视器单元504显示由图像处理部501的处理得到的上述合成图像等。
转台驱动控制装置700具有使步进电机25驱动的驱动电路702。根据来自集中控制装置800的定时控制信号，驱动电路702以规定角度单位使步进电机25旋转。伴随该步进电机25的旋转，转台20转台。
下面，说明检查处理。在本例中，使用图11A所示构造的变形硅晶片10。
在向变形硅晶片10的表面照射来自光源单元50的光的环境下，以可对后述的变形硅晶片10表面中呈现的亮线进行摄影的摄影条件，CCD照相机30对变形硅晶片10的表面进行摄影。
此时，根据来自控制系统的集中控制装置800(参照图4)的定时控制信号，以规定角度单位旋转转台驱动控制装置700的步进电机25。利用该步进电机25的旋转，以上述规定角度单位旋转变形硅晶片10。在隔开该规定角度间隔的各旋转角度位置，CCD照相机30对变形硅晶片10的表面进行摄影。之后，检查处理装置500根据集中控制装置800的控制，从CCD照相机30取入摄影信号。
检查处理装置500中，输入处理部502将来自CCD照相机30的摄影信号变换为表示象素单位的亮度等级的图像数据，提供给图像处理部501。图像处理部501将来自输入处理部502的图像数据变为表示变形硅晶片10的表面图像的1帧大小的图像数据，作为原图像数据，存储在存储器单元503中。通过与转台20的旋转同步执行这种处理，将表示在各角度位置由CCD照相机30摄影的变形硅晶片10的表面图像的原图像数据，以该摄影次数N次存储在存储器单元503中。
若向产生构成引起位错的网状线图案的凹凸变形的变形硅晶片10表面照射来自上述4个光源51a、51b、52a、52b的检查光，则引发(進み出る)相对4个检查光各自的照射方向(光轴方向)沿某个方向偏置的强度分布的4个光。这样，由于上述凹凸变形沿与上述4个检查光的照射方向的每个相关的方向(强度分布的峰值方向)引发出光(衍射光)，所以可由CCD照相机30捕捉来自各凹凸变形的光(亮线)的概率变高。另外，若由凹凸变形引发的上述各光中的某个入射到CCD照相机30，则根据来自CCD照相机30的摄影信号生成的原图像数据中的、对应于该亮线的象素的亮度等级比其它象素的亮度等级高。
如上所述，若对应于N个原图像(表面图像)的原图像数据被存储在存储器单元503中，则图像处理部501根据图5所示的步骤进行处理。
图5中，图像处理部501取得存储在存储器单元503中的第i个(初始值为1)的原图像数据Iri(S1)。在存储器单元503中，存储基准图像数据(下面在该处理的说明中，将各种图像数据仅表现为图像)。该基准图像可使用在表面没有上述网状线图案的凹凸变形的晶片(例如裸晶片)的表面图像。图像处理部501制作上述取得的原图像Iri与基准图像之间的差分图像Isi(S2)。具体而言，从原图像Iri的各象素的亮度等级中减去基准图像的对应象素的亮度等级。由该减法结果得到的亮度等级的各象素构成差分图像Isi。因此，预测差分图像Isi中较高亮度等级的象素对应于基准图像中没有的凹凸变形产生的亮线。将如此制作的差分图像Isi存储在存储器单元503中。
图像处理部501通过对上述得到的差分图像Isi的各象素的亮度等级执行阈值处理，去除噪声，提取预测对应于亮线的亮度等级的区域(象素集合)(S3)。之后，图像处理部501指定下一原图像(i＝i+1)，并对该原图像重复执行与上述一样的处理(生成差分图像Isi)(S1、S2、S3、S4)，直到判定为对存储在存储器单元503中的全部原图像(N个原图像)的处理已结束(S4)。
若判定为对存储在存储器单元503中的全部原图像的上述处理结束(S4为是)，则图像处理部501合成在该时刻存储在存储器单元503中的N个差分图像，生成合成差分图像Ic(S5)。具体而言，根据得到对应于各差分图像的原图像时的旋转角度位置，执行各差分图像的角度匹配。即，将对应于各旋转角度位置得到的差分图像变换为在规定的旋转角度位置处的图像。之后，从执行了角度匹配的各差分图像中的相同位置的N个象素亮度等级中提取规定阈值以上的亮度等级，将该提取出的亮度等级中的最大等级确定为对该位置象素的亮度等级。通过执行这种处理，可取入合成图像而不会使必要的亮线劣化。
若如上所述生成合成差分图像，则图像处理部501将上述合成差分图像Ic显示于监视器单元504中(S6)。
下面，说明利用上述检查装置中的处理实际得到的合成图像差分Ic。
如图1A、1B、图2和图3所示，最佳设定检查装置中的光源单元50、CCD照相机30和变形硅晶片10的表面的相对位置关系，作为可对变形硅晶片10的表面中呈现的亮线进行摄影的摄影条件，被优化设定，并且，分别将变形硅晶片10的表面照度设定为例如5000勒克司，将CCD照相机30的曝光时间例如设定为33msec，作为上述摄影条件。
(实验例1)
在以10度的间隔错开旋转角度位置对变形硅晶片10的表面进行摄影的情况下，得到图6所示的36个原图像(表面图像)所对应的差分图像Is1～Is36。各差分图像Is1～Is36是执行了角度匹配使下端出现凹口之后的图像。在本例的情况下，在差分图像Is1～Is4、Is7～Is13、Is17～Is22、Is25～Is31、Is34～Is36中呈现沿对应于其摄影的旋转角度位置的方向延伸的亮线。使这些差分图像Is1～Is36重合后合成得到的合成差分图像Ic1如图6的中央部所示，包含排列成晶格状的多个亮线。
(实验例2)
在以15度的间隔错开旋转角度位置对变形硅晶片10的表面进行摄影的情况下，得到图7所示的24个原图像(表面图像)所对应的差分图像Is1～Is24。各差分图像Is1～Is24也是执行了角度匹配使下端出现凹口之后的图像。在本例的情况下，在差分图像Is1～Is3、Is5～Is9、Is11～Is15、Is18～Is21、Is23～Is24中呈现沿对应于其摄影的旋转角度位置的方向延伸的亮线。使这些差分图像Is1～Is24重合后合成得到的合成差分图像Ic2如图7的中央部所示，包含排列成晶格状的多个亮线。图7所示的合成差分图像Ic2中呈现的亮线数量比图6所示的合成差分图像Ic1中呈现的亮线数量少。
(实验例3)
在以36度的间隔错开旋转角度位置对变形硅晶片10的表面进行摄影的情况下，得到图8所示的10个原图像(表面图像)所对应的差分图像Is1～Is10。各差分图像Is1～Is10也与实验例1和实验例2的情况一样，是执行了角度匹配使下端出现凹口之后的图像。在本例的情况下，在差分图像Is1、Is3、Is4、Is6、Is8、Is9中呈现沿对应于其摄影的旋转角度位置的方向延伸的亮线。使这些差分图像Is1～Is10重合后合成得到的合成差分图像Ic3如图8的中央部所示，包含排列成晶格状的多个亮线。图8所示的合成差分图像Ic3中，亮线不象图6和图7所示的各合成差分图像Ic1、Ic2中呈现的那样排列成均匀的晶格状。
已确认的是，后述的图9D所示的合成差分图像(相当于图6所示的合成差分图像Ic1)中呈现的亮线的晶格状图案，与用X射线形貌学观察相同变形硅晶片10时的变形硅层13(参照图11)的变形的高密度分布图案类似。即，认为合成差分图像Ic1中呈现的亮线的晶格状图案，使由于变形硅层13中产生的位错而在其表面中形成的凹凸变形的图案(网状线图案)明显化。此时，可从图6所示的合成差分图像Ic1中呈现的亮线的晶格状图案来整体把握变形硅层13内发生的位错引起的变形状况。
从可以捕捉来自位错引起、在变形硅晶片的表面中形成的凹凸变形的更多部分的衍射光产生的亮线的观点看，最好在1次旋转内设定更多个对变形硅晶片的表面进行摄影的旋转角度位置。根据上述实验例，最好是，应摄影的旋转角度位置以10度以下的间隔错开。但是，如果要合成的图像(差分图像)变多，则存储其的存储器容量变大，所以，实际上，以考虑图4所示的检查装置中的存储器单元503的存储器容量可存储的信息量的多个(最佳数量)旋转角度位置进行摄影。
另外，在由CCD照相机30以变形硅晶片10中的隔开规定角度间隔的各旋转角度对其表面进行摄像时，可以是使变形硅晶片10以每规定角度停止的状态，但也可边使变形硅晶片10连续旋转边摄像。
下面，研究合成差分图像中呈现的亮线的晶格状图案相对于构成变形Si层13下层的SiGe层12(参照图11)的Ge浓度的依赖性。摄影条件与上述实验例1～实验例3的情况一样。另外，下面的实验例4～实验例7得到的合成差分图像的对比度与图6～图8所示的图像相反(亮线变为暗线)。
(实验例4)
使用的变形硅晶片10的构造如下。
直径：8英寸
变形Si层13：12nm
SiGe层：Ge浓度10％(Si0.9Ge0.1)
此时，合成差分图像中呈现的亮线的晶格状图案如图9A所示。
(实验例5)
使用的变形硅晶片10的构造如下。
直径：8英寸
变形Si层13：12nm
SiGe层：Ge浓度16％(Si0.84Ge0.16)
此时，合成差分图像中呈现的亮线的晶格状图案如图9B所示。
(实验例6)
使用的变形硅晶片10的构造如下。
直径：8英寸
变形Si层13：0nm
SiGe层：Ge浓度20％(Si0.8Ge0.2)
此时，合成差分图像中呈现的亮线的晶格状图案如图9C所示。
(实验例7)
使用的变形硅晶片10的构造如下。
直径：8英寸
变形Si层13：16nm
SiGe层：Ge浓度30％(Si0.7Ge0.3)
此时，合成差分图像中呈现的亮线的晶格状图案如图9D所示。
从实验例4～实验例7可知，构成变形Si层13下层的SiGe层12的Ge浓度越大，则合成差分图像Ic中越明了地呈现晶格状图案。认为这是因为SiGe层12的Ge浓度越大，则变形Si层13中的位错引起的变形程度越大。因此，在合成差分图像Ic中明了地呈现晶格状图案的情况下，变形Si层13中的变形大，可认为下层的SiGe层12中的Ge浓度高是其原因之一。
接着，研究合成差分图像中呈现的亮线的晶格状图案相对于构成变形Si层13下层的SiGe层12(参照图11)的Ge组成倾斜梯度的依赖性。摄影条件与上述实验例1～实验例3的情况一样。另外，下面的实验例8～实验例10得到的合成差分图像也与图9A～9D所示一样，对比度与图6～图8所示的图像相反(亮线变为暗线)。
(实验例8)
使用的变形硅晶片10的构造如下。
直径：8英寸
变形Si层13：12nm
SiGe层：Ge浓度10％(Si0.9Ge0.1)
Ge组成倾斜梯度··2.5Ge％
此时，合成差分图像中呈现的亮线的晶格状图案如图10A所示。亮线的晶格状图案几乎不太明了。
(实验例9)
使用的变形硅晶片10的构造如下。
直径：8英寸
变形Si层13：12nm
SiGe层：Ge浓度10％(Si0.9Ge0.1)
Ge组成倾斜梯度··5Ge％
此时，合成差分图像中呈现的亮线的晶格状图案如图10B所示。亮线的晶格状图案稍稍呈现。
(实验例10)
使用的变形硅晶片10的构造如下。
直径：8英寸
变形Si层13：12nm
SiGe层：Ge浓度10％(Si0.9Ge0.1)
Ge组成倾斜梯度··10Ge％
此时，合成差分图像中呈现的亮线的晶格状图案如图10C所示。亮线的晶格状图案与实验例8、9相比，其明了程度增加。
从实验例8～实验例10可知，构成变形Si层13下层的SiGe层12的Ge组成倾斜梯度越大，则合成差分图像Ic中呈现的晶格状图案的明了程度增加。认为这是因为SiGe层12的Ge组成倾斜梯度越大，则变形Si层13中的位错引起的变形程度越大。因此，在合成差分图像Ic中明了地呈现晶格状图案的情况下，变形Si层13中的变形大，可认为下层的SiGe层12中的Ge组成倾斜梯度大是其原因之一。
在上述各实验例中，作为由CCD照相机30对变形硅晶片10的表面中呈现的亮线进行摄影的摄影条件的变形硅晶片10的表面照度是5000勒克司、CCD照相机30的曝光时间为33msec，但已确认上述表面照度只要在4000勒克司～6000勒克司的范围内即可，曝光时间只要在33msec.～67msec.的范围内即可。
返回图5所示的处理流程，在将上述合成差分图像Ic显示于监视器单元504中之后，图像处理部501根据得到的合成差分图像Ic中呈现的亮线的晶格状图案，制作各种网状线信息(S7)。例如，可将晶格状图案的晶格间隔、浓度、条数、斜度、亮线的亮度等设为网状线信息。例如可将网状线信息作为文本数据显示于监视器单元504中，或打印出来。
如上所述，通过将可整体把握变形硅层13内发生的位错引起的变形状况的合成差分图像Ic中呈现的晶格状图案的状态(可以是晶格状图案的定性信息，也可以是上述网状线信息)反馈到变形硅晶片10的制造工艺条件，可制造更适当的变形硅晶片10。
例如，在对图6～图8和图9A～D所示的合成差分图像Ic中呈现的晶格状亮线进行规定的阈值处理之后，在上述网状线信息中包含剩余的亮线的平均亮度或亮度分布的情况下，可根据该平均亮度或亮度分布，调整变形硅晶片的制造工艺中的SiGe层12结晶生长时应添加的Ge的浓度(参照实验例4～实验例7)。另外，可根据上述平均亮度或亮度分布，调整上述制造工艺中的SiGe层12结晶生长时应添加的Ge的组成倾斜梯度(参照实验例8～实验例10)。
产业上的可利用性
根据本发明的变形硅晶片的表面检查方法和检查装置，由于根据在变形硅晶片的多个旋转角度位置的每个位置摄影到的表面图像所生成的规定旋转角度位置下的合成图像包含晶格状亮线，所以该合成图像可表示位错引起的、在变形硅晶片的表面中形成的凹凸变形的网状线图案。因此，根据不使用X射线得到的上述合成图像的状态，可反过来整体把握变形硅晶片中的变形硅层的位错引起的变形状况。

Claims (8)

1.一种变形硅晶片的表面检查方法，检查变形硅晶片的表层中产生的变形，其特征在于，具备如下工序：
对上述变形硅晶片的表面进行照明的工序；
在上述变形硅晶片表面被照明的环境下，在多个旋转角度位置，对旋转的上述变形硅晶片表面呈现的亮线进行摄像的工序；和
根据在各旋转位置得到的变形硅晶片的表面图像，生成合成图像的工序。
2.根据权利要求1所述的变形硅晶片的表面检查方法，其特征在于：
上述合成图像的生成利用如下工序来进行：
生成差分图像的工序，其中该差分图像表示在各个旋转角度位置利用摄像得到的表面图像与规定的基准图像之间的亮度差分；和
合成各旋转角度位置的差分图像以生成合成图像的工序。
3.根据权利要求1或2所述的变形硅晶片的表面检查方法，其特征在于：
对上述变形硅晶片的表面进行摄像的工序中，作为摄像条件，至少包含上述变形硅晶片的表面照度及摄像时的曝光时间。
4.根据权利要求1所述的变形硅晶片的表面检查方法，其特征在于：
具有从上述合成图像中提取亮度信息的步骤，其中该亮度信息表示上述合成图像中呈现的亮线的亮度。
5.一种变形硅晶片的表面检查装置，检查变形硅晶片的表面产生的变形，其特征在于，具备：
照明装置，对上述变形硅晶片的表面进行照明；
驱动控制部件，使上述变形硅晶片沿周向旋转；
摄像部件，在上述变形硅晶片表面被照明的环境下，在多个旋转角度位置，对上述变形硅晶片表面呈现的亮线进行摄像；和
图像处理部件，根据在各旋转位置得到的上述变形硅晶片的表面图像，生成合成图像。
6.根据权利要求5所述的变形硅晶片的表面检查装置，其特征在于：
上述照明部件对上述摄像部件维持暗视野环境，并对上述变形硅晶片的表面进行照明。
7.根据权利要求5或6所述的变形硅晶片的表面检查装置，其特征在于：
上述照明部件具有多个光源，这些光源配置成各光轴不平行并且在上述变形硅晶片的旋转中心交叉。
8.根据权利要求5～7中的任意一项所述的变形硅晶片的表面检查装置，其特征在于：
上述驱动控制部件包括保持上述变形硅晶片的转台、和按每个规定角度旋转驱动该转台的步进电机。
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