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KR20170036612A - 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 장치 및 그를 이용한 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 방법 - Google Patents

에피택셜 웨이퍼 표면 검사 장치 및 그를 이용한 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 방법 Download PDF

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KR20170036612A
KR20170036612A KR1020160116963A KR20160116963A KR20170036612A KR 20170036612 A KR20170036612 A KR 20170036612A KR 1020160116963 A KR1020160116963 A KR 1020160116963A KR 20160116963 A KR20160116963 A KR 20160116963A KR 20170036612 A KR20170036612 A KR 20170036612A
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epitaxial wafer
epitaxial
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image
optical system
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KR1020160116963A
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타츠야 오사다
마사히코 에가시라
히데아키 긴바라
Original Assignee
가부시키가이샤 사무코
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Abstract

(과제) 에피택셜 웨이퍼 표면에 있어서의 에피택셜 스크래치의 유무를 검출할 수 있는 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 장치를 제공한다.
(해결 수단) 본 발명의 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 장치(100)는, 에피택셜 웨이퍼(1)의 표면에 대하여, 60도 이상 80도 이하의 각도 θ1로 설치되는 제1 스폿 조명(21)과, 상기 표면에 대하여, 60도 이상 80도 이하의 각도 θ2로 설치되는 제2 스폿 조명(22)과, 상기 표면에 대하여 수직으로 설치되는 촬영부(10)를 구비하는 광학계(30)와, 상기 표면과 평행하게 광학계(30)를 주사하는 주사부(40)를 갖고, 상기 표면과 평행한 면에 있어서, 촬영부(10)를 중심으로 제1 스폿 조명(21)과, 제2 스폿 조명(22)의 이격 각도가 85도 이상 95도 이하의 위치에 있는 것을 특징으로 한다.

Description

에피택셜 웨이퍼 표면 검사 장치 및 그를 이용한 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 방법{EPITAXIAL WAFER SURFACE INSPECTION APPARATUS AND EPITAXIAL WAFER SURFACE INSPECTION METHOD USING THE SAME}
본 발명은, 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 장치 및 그를 이용한 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 방법에 관한 것이고, 특히, 에피택셜 웨이퍼 표면에 존재할 수 있는 스크래치 형상의 결함의 유무를 검사할 수 있는, 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서 이용하는 기판으로서, 실리콘 웨이퍼 등의 반도체로 이루어지는 웨이퍼가 널리 이용되고 있다. 이러한 웨이퍼로서, 단결정 잉곳을 슬라이스하고, 경면 연마한 폴리시드 웨이퍼(PW 웨이퍼)나, PW 웨이퍼의 표면에 에피택셜층이 형성된 에피택셜 웨이퍼 등이 알려져 있다. 예를 들면, 에피택셜 웨이퍼는, MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor), DRAM(Dynamic Random Access Memory), 파워 트랜지스터 및 이면(裏面) 조사형 고체 촬상 소자 등, 여러 가지의 반도체 디바이스의 디바이스 기판으로서 이용되고 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「에피택셜 웨이퍼 표면」의 기재는, 에피택셜 웨이퍼의 주면(主面) 중, 에피택셜층이 형성된 측의 면을 가리키는 것으로 한다.
반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서 수율이나 신뢰성을 향상시키기 위해, 반도체 디바이스의 기판이 되는 웨이퍼 표리면의 결함 검사 기술이 매우 중요하게 되고 있다. 웨이퍼의 표리면에 존재하는 결함은, 피트, COP 등의 결정 결함, 가공 기인의 연마 불균일 및 스크래치 등 외에, 이물인 파티클의 부착 등, 다양하게 있다.
종래, LPD(Light Point Defect; 휘점 결함) 검사 장치(레이저 면검사기기)를 이용하여, 마무리의 경면 연마를 행한 후의 웨이퍼 표리면을 레이저광으로 주사하고, 그 표리면에 존재하는 파티클, 스크래치 등에 기인하는 산란광을 검출하는 웨이퍼 검사가 행해지고 있다. 또한, LPD 검사 장치에서는 판별하기 어려운 결함의 유무를 판정하기 위해, 웨이퍼 표리면을 육안에 의해 판정하는 외관 검사도 병용되고 있다. 외관 검사는 관능 검사이기 때문에, 검사원에 의한 판정의 편차는 불가피하고, 또한, 검사원의 습숙에도 시간을 필요로 하기 때문에, 객관적인 검사 방법 및 자동 검사 방법의 확립이 요구되고 있다.
그래서, 웨이퍼 검사 방법의 하나로서, 외관 검사에 의지하지 않고 웨이퍼를 적절히 평가하는 방법을, 웨이퍼 표리면 중 특히 이면측의 결함에 관하여 본 출원인들은 특허문헌 1에 있어서 먼저 제안하고 있다. 즉, 웨이퍼 이면의 파츠(parts) 화상을 웨이퍼의 원주 방향을 따라 연속적으로 촬영하고, 촬영한 상기 파츠 화상을 합성하여 웨이퍼 이면의 전체 화상을 작성하는 맵 처리 공정과, 상기 전체 화상을 미분 처리하여 웨이퍼 이면의 미분 처리 화상을 작성하는 미분 처리 공정을 구비하고, 상기 전체 화상 또는 상기 미분 처리 화상을 근거로, 연마 불균일, 흔적, 스크래치 및 파티클을 검출하여 평가하는, 웨이퍼 이면의 평가 방법이다.
상기 전체 화상을 작성하기 위한 광학계(50)를, 도 1(A), 도 1(B)를 이용하여 설명한다. 또한, 도 1(B)는, 링 파이버 조명(51)에 의해 조사되는 조사광(L1)과, 반사광(산란광)(L2)을 도시하기 위해, 도 1(A)로부터 주요부를 추출한 것이다. 이 광학계(50)는, 링 파이버 조명(51), 경통(鏡筒)(52), 텔레센트릭 렌즈(53) 및 CCD 카메라로 이루어지는 수광부(54)를 구비한다. 또한, 링 파이버 조명(51)의 광원은, 초고압 수은등으로 이루어진다. 링 파이버 조명(51)에 의해 조사되는 조사광(L1)은, 웨이퍼면에 대하여 각도(θ0)(예를 들면 20°)로 웨이퍼(1)에 입사하고, 웨이퍼(1) 표면에 존재하는 결함(D)과 충돌하면, 산란광(L2)이 발생한다. 수광부(54)는, 산란광(L2) 중, 수직 산란광을 수광하여 촬상하고, 광학계(50)의 위치 정보와 함께, 산란광의 휘도 정보를 갖는 화상을 촬영하고, 기록한다.
일본공개특허공보 2010-103275호
여기에서, 특허문헌 1에 기재된 기술을, 에피택셜 웨이퍼 표면의 결함 상태의 검사에 적용하는 것을 본 발명자들은 검토했다. 그러자, 특허문헌 1에 기재된 기술은, 에피택셜 웨이퍼 표면에 존재하는 다종의 결함을 검출 가능하기는 하지만, 「에피택셜 스크래치」(후술의 도 2(A) 참조)라 불리는, 에피택셜 웨이퍼 표면에 존재하는 스크래치 형상의 결함은 검출할 수 없었다. 이 에피택셜 스크래치는, 종래의 외관 검사에서는 검출되고 있었던 결함이기 때문에, 에피택셜 웨이퍼가 양품인 것을 담보하기 위해서는, 특허문헌 1에 기재된 기술만으로는 불충분하고, 외관 검사를 병용하지 않으면 안 된다. 그러나, 전술과 같이, 외관 검사에서는, 검사원에 의한 판정을 필요로 하기 때문에, 에피택셜 웨이퍼 표면을 객관적으로 검사할 수 있는 기술의 확립이 요구된다.
그래서 본 발명은, 상기 과제를 감안하여, 에피택셜 웨이퍼 표면에 있어서의 에피택셜 스크래치의 유무를 검출할 수 있는 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 장치 및 그를 이용한 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명자들은 예의 검토했다. 에피택셜 스크래치는, 도 2(A)에 개략적으로 나타내는 바와 같이, 에피택셜 웨이퍼 표면에 존재하는 스크래치 형상의 결함(D)이다. 도 2(B)에, 도 2(A)의 I-I 단면도를 나타낸다. 본 발명자들이 이 결함(D)에 대해서 상세하게 검토한 결과, 베이스가 되는 기판(S)의 표면에 스크래치 형상의 결함(D')이 존재하는 경우에, 기판(S)의 표면에 에피택셜층(E)을 성장시키면, 에피택셜 스크래치(D)가 형성되는 것이 판명되었다. 결정 방위에도 의존할 수 있지만, 국소적으로 형성되는 스크래치 형상의 결함(D')을 기점으로 하여, 에피택셜 스크래치(D)가 완만하게 부풀어 올라 형성된다. 그 때문에, 육안이라면 감지할 수 있음에도 불구하고, 비교적 수평에 가까운 각도(θ0)로 조사하는 링 파이버 조명을 이용한 종래 기술의 검사 장치에서는, 에피택셜 스크래치(D)를 검출할 수 없는 것은 아닐까라고 본 발명자들은 생각했다. 그래서, 종래 기술에 있어서의 링 파이버 조명 대신에, 비교적 수직에 가까운 각도로 에피택셜 웨이퍼 표면을 비추는 스폿 조명을 이용하는 것을 착상했다. 이 스폿 조명을 이용함으로써, 결함(D')으로부터의 산란광을 수광할 수 있고, 결과적으로 에피택셜 스크래치(D)를 검출할 수 있는 것을 본 발명자들은 알게 되었고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 본 발명은, 상기의 인식 및 검토에 기초하는 것이고, 그 요지 구성은 이하와 같다.
본 발명의 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 장치는, 에피택셜 웨이퍼의 표면에 대하여, 60도 이상 80도 이하의 각도로 설치되는 제1 스폿 조명과, 상기 표면에 대하여, 60도 이상 80도 이하의 각도로 설치되는 제2 스폿 조명과, 상기 표면에 대하여 수직으로 설치되는 촬영부를 구비하는 광학계와, 상기 표면과 평행하게 상기 광학계를 주사하는 주사부를 갖고, 상기 표면과 평행한 면에 있어서, 상기 촬영부를 중심으로 상기 제1 스폿 조명과, 상기 제2 스폿 조명의 이격 각도가 85도 이상 95도 이하인 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 제1 및 상기 제2 스폿 조명은 초고압 수은등 광원을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 및 상기 제2 스폿 조명은, 상기 에피택셜 웨이퍼 표면에 대하여 동일한 각도로 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 방법은, 전술의 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 장치를 이용하여, 상기 광학계를 상기 주사부에 의해 주사하면서, 상기 표면의 파츠 화상을 연속적으로 촬영하여, 상기 표면의 전체 화상을 취득하는 취득 공정과, 상기 전체 화상으로부터, 상기 표면에 존재하는 스크래치 형상의 결함에 특유의 패턴 화상을 검출하는 검출 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 검출 공정에 앞서, 상기 전체 화상을 화상 처리하는 화상 처리 공정을 추가로 갖고, 상기 검출 공정에 있어서, 상기 화상 처리한 전체 화상에 기초하여 상기 검출을 행하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 적절히 설치한 스폿 조명을 이용하기 때문에, 에피택셜 웨이퍼 표면에 있어서의 에피택셜 스크래치의 유무를 검출할 수 있는 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 장치 및 그를 이용한 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 있어서 이용되는 광학계를 설명하는 개략도로서, 도 1(A)는 광학계 전체를 나타내는 개략도이고, 도 1(B)는 입사광(L1) 및 산란광(L2)을 나타내는 개략도이다.
도 2는 에피택셜 스크래치가 형성된 에피택셜 웨이퍼 표면의 개략도로서, 도 2(A)는 평면도이고, 도 2(B)는 도 2(A)의 Ⅰ-Ⅰ 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따르는 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 장치의 개략도로서, 도 3(A)는 사시도이고, 도 3(B)는 개략 단면도이고, 도 3(C)는 개략 평면도이다.
도 4(A)는 실시예에 있어서의 에피택셜 스크래치를 나타내는 전체 화상이고, 도 4(B)는 도 4(A)의 전체 화상을 화상 처리한 것이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 도 3은, 본 발명의 일 실시 형태에 따르는 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 장치(100)의 개략도로서, 도 3(A)는 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 장치(100)의 사시도이고, 도 3(B)는 도 3(A)의 개략 단면도이고, 도 3(C)는 도 3(A)의 개략 평면도이다. 또한, 각 도면에서는 설명의 편의상, 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 장치(100)의 주요부만을 도시한다.
(에피택셜 웨이퍼 표면 검사 장치)
도 3(A)에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 따르는 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 장치(100)는, 에피택셜 웨이퍼(1)의 표면에 대하여, 60도 이상 80도 이하의 각도 θ1로 설치되는 제1 스폿 조명(21)과, 상기 표면에 대하여, 60도 이상 80도 이하의 각도 θ2로 설치되는 제2 스폿 조명(22)과, 상기 표면에 대하여 수직으로 설치되는 촬영부(10)를 구비하는 광학계(30)를 갖고, 또한, 이 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 장치(100)는, 상기 표면과 평행하게 광학계(30)를 주사하는 주사부(40)를 갖는다. 여기에서, 상기 표면과 평행한 면에 있어서, 촬영부(10)를 중심으로 제1 스폿 조명(21)과, 제2 스폿 조명(22)의 이격 각도 θ3이 85도 이상 95도 이하이다. 또한, 도 2(A), 도 2(B)를 이용하여 이미 서술한 바와 같이, 에피택셜 웨이퍼(1)는, 기판(S)의 표면에 에피택셜층(E)을 에피택셜 성장시킨 것이고, 에피택셜 웨이퍼(1)의 표면이란, 에피택셜층(E)이 형성된 측의 면을 의미한다. 이하, 각 구성의 상세를 순서대로 설명한다.
촬영부(10)의 구성은, 에피택셜 웨이퍼(1)의 표면으로부터의 산란광을 수광하여 촬영할 수 있는 한은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면 경통(12), 렌즈(13) 및 수광부(14)로 구성할 수 있다. 경통(12), 렌즈(13) 및 수광부(14)의 각각은, 일반적으로 사용되는 것을 이용할 수 있다. 렌즈(13)에는 예를 들면 텔레센트릭 렌즈를 이용할 수 있고, 수광부(14)에는 예를 들면 CCD 카메라를 이용할 수 있다. 이 촬영부(10)는, 도 1에 이미 서술한 광학계(50)로부터 링 파이버 조명(51)을 제거한 것이라고 생각해도 좋다.
다음으로, 도 3(A), 도 3(B)에 나타내는 바와 같이, 제1 스폿 조명(21)은, 에피택셜 웨이퍼(1)의 표면에 대하여, 60도 이상 80도 이하의 각도 θ1로 설치된다. 제2 스폿 조명(22)도 동일하게, 에피택셜 웨이퍼(1)의 표면에 대하여, 60도 이상 80도 이하의 각도 θ2로 설치된다. 각도 θ1 및 각도 θ2는, 서로 상이해도 좋지만, 동일한 각도 또는 대략 동일한 각도로 설치되는 것이 바람직하다. 에피택셜 웨이퍼(1)의 조사 부위에 있어서의 조도 불균일을 저감할 수 있고, 검출 감도를 평준화할 수 있다. 또한, 각도 θ1 및 각도 θ2의 각각은, 65도 이상 75도 이하인 것이 보다 바람직하고, 68도 이상 72도 이하인 것이 특히 바람직하다. 일 예로서, 각도 θ1 및 각도 θ2의 각각을 70도로 할 수 있다. 각 스폿 조명의 입사 각도를 이러한 각도 범위로 함으로써, 에피택셜 웨이퍼(1)의 에피택셜층보다 깊게, 추가로 베이스 기판이 되는 실리콘 웨이퍼 기판의 표면보다 빛이 깊게 들어가는 것이 가능해진다. 그 때문에, 에피택셜 실리콘 웨이퍼(1)의 표면측에서의, 단차 이외의 성장면 방위 배열의 변화도, 보다 파악하기 쉬워진다. 또한, 각도 θ1이 80도를 초과하면, 제1 스폿 조명(21)이 촬영부(10)의 설치 위치와 간섭할 우려가 있다. 또한, 각도 θ1이 60도 미만이 되면, 도 2(A), 도 2(B)를 이용하여 이미 서술한 바와 같이, 에피택셜 웨이퍼(1)의 기판(S)에 형성된 결함(D')으로부터의 산란광 강도가 저감하여, 에피택셜 스크래치(D)를 검지할 수 없게 된다. 각도 θ2를 상기 범위로 하는 것도 동일한 이유이다.
또한, 도 3(C)에 나타내는 바와 같이, 에피택셜 웨이퍼(1)의 표면과 평행한 면에 있어서, 촬영부(10)를 중심으로 제1 스폿 조명(21)과, 제2 스폿 조명(22)의 이격 각도 θ3은 85도 이상 95도 이하로 한다. 여기에서, 이격 각도 θ3을 대략 90도로 하는 것이 바람직하고, 90도로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 도 3(B)는 도 3(C)의 Ⅱ-Ⅱ 단면도에 상당하지만, 각 구성의 위치 관계의 명확화를 위해 주요부만의 기재로 하고 있다.
이격 각도 θ3을 상기 각도로 하는 것은, 에피택셜 스크래치(D)에는 결정 방위 의존성이 있는 경우가 많고, 제1 스폿 조명(21) 및 제2 스폿 조명(22)을 이 위치에 설치하여, 적어도 2 방향으로부터 에피택셜 웨이퍼(1)의 표면을 조사하기 위함이다. 이렇게 함으로써, 결정 방위 의존성에 관계 없이, 확실히 에피택셜 스크래치(D)(결과적으로는 기판(S)의 결함(D'))로부터의 산란광을 확실히 수광할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 스폿 조명(21, 22)의 외에 스폿 조명을 추가로 설치하고, 3 방향 이상으로부터 에피택셜 웨이퍼(1)의 표면을 조사해도 좋다.
제1 스폿 조명(21) 및 제2 스폿 조명(22)의 광원으로서는 일반적인 것을 이용할 수 있고, 에피택셜 웨이퍼(1)의 표면을 조사하여, 에피택셜 스크래치(D)에 기인하는 산란광 강도가 충분히 얻어지는 것이면, 특별히 제한되지 않는다. 제1 스폿 조명(21) 및 제2 스폿 조명(22)은, 조도가 높은 초고압 수은등 광원을 갖는 것이 바람직하다.
광학계(30)는, 전술의 촬영부(10), 제1 스폿 조명(21) 및 제2 스폿 조명(22)을 구비하고, 제1 스폿 조명(21) 및 제2 스폿 조명(22)에 의해 에피택셜 웨이퍼(1)의 표면을 조사하고, 그의 산란광을 수광하여, 에피택셜 웨이퍼(1)의 표면의 파츠 화상을 취득한다. 또한, 광학계(30)는, 이들 위치 관계를 보유지지하는 보유지지부(도시하지 않음)나, 위치 관계를 조정하는 조정부(도시하지 않음)를 구비해도 좋다.
주사부(40)는, 광학계(30)에 있어서의 촬영부(10), 제1 스폿 조명(21) 및 제2 스폿 조명(22)의 위치 관계를 유지하면서, 에피택셜 웨이퍼(1)의 표면과 평행하게 광학계(30)를 주사한다. 주사부(40)는, 광학계(30)를 둘레 방향으로 주사해도 좋고, 종횡으로 주사해도 좋다. 또한, 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 장치(100)가 광학계(30)를 복수(예를 들면 3개) 갖고, 각각의 광학계(30)를 주사부(40)가 둘레 방향으로 주사해도 좋다. 또한, 주사부(40)는 광학계(30)에 접속하는 아암 및, 아암을 구동시키기 위한 구동 스테핑 모터, 서보모터 등으로 구성할 수 있다.
이상 설명한 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 장치(100)를 이용함으로써, 에피택셜 스크래치(D)에 기인하는 산란광을 촬영부(10)가 수광하여 촬영할 수 있기 때문에, 종래 육안이 아니면 감지할 수 없었던 에피택셜 스크래치(D)를 검출할 수 있다.
또한, 에피택셜 웨이퍼(1)는, 경면 가공된 실리콘 웨이퍼의 표면에, 실리콘 에피택셜층을 에피택셜 성장시킨 에피택셜 실리콘 웨이퍼인 것이 바람직하다. 에피택셜층의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 두께가 1㎛ 이상 15㎛ 이하이면, 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 장치(100)를 이용하여 확실히 에피택셜 스크래치의 유무를 검사할 수 있다. 또한, 이 실리콘 웨이퍼의 주면의 면방위는 (100)면인 것이 바람직하다. 도 2를 이용하여 이미 서술한 에피택셜 스크래치(D)가 특히 문제가 되기 때문이다.
(에피택셜 웨이퍼 표면 검사 방법)
다음으로, 전술의 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 장치(100)를 이용하는 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 방법의 일 실시 형태를 설명한다. 본 실시 형태는, 광학계(30)를 주사부(40)에 의해 주사하면서, 에피택셜 웨이퍼(1)의 표면의 파츠 화상을 연속적으로 촬영하여, 에피택셜 웨이퍼(1)의 표면의 전체 화상을 취득하는 취득 공정과, 얻어진 전체 화상으로부터, 에피택셜 웨이퍼(1)의 표면에 존재하는 스크래치 형상의 결함 패턴을 검출하는 검출 공정을 갖는다.
즉, 상기 취득 공정에서는, 우선 광학계(30)가 소정 위치에 위치할 때에, 에피택셜 웨이퍼(1)의 표면의 파츠 화상을 촬영한다. 이어서, 상기 소정 위치와 다른 위치에 주사부(40)가 광학계(30)를 주사하여, 에피택셜 웨이퍼(1)의 표면의 파츠 화상을 촬영한다. 예를 들면, 에피택셜 웨이퍼(1)의 표면을 100∼200 정도로 구분하고, 구분마다 이 촬영 및 주사를 반복하여, 에피택셜 웨이퍼(1)의 표면의 파츠 화상을 연속적으로 촬영하고, 촬영한 파츠 화상을 합성하고, 합성한 파츠 화상으로부터 에피택셜 웨이퍼(1)의 표면의 전체 화상을 취득한다. 얻어진 전체 화상의 일 예는, 실시예에 후술하는 도 4(A)이다.
다음으로, 전술의 취득 공정에 있어서 취득한 전체 화상으로부터, 에피택셜 웨이퍼(1)의 표면에 존재하는 스크래치 형상의 결함 패턴을 검출하는 검출 공정을 행한다. 여기에서, 에피택셜 스크래치(D)에는, 이 결함 특유의 결함 패턴이 있다. 그 때문에, 에피택셜 스크래치(D)에 특유의, 결함 패턴 길이, 종횡 사이즈비 및 타원 편평률 등을 이용하여 조건 설정하고, 이 조건에 들어맞는 결함 패턴을 전체 화상 중으로부터 검출한다. 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 장치(100)를 이용하여 얻은 전체 화상 중에, 상기 조건에 들어맞는 스크래치 형상의 결함 패턴이 있으면, 에피택셜 스크래치(D)가 존재한다고 하여 평가할 수 있고, 상기 스크래치 형상의 결함 패턴이 없으면, 에피택셜 스크래치(D)가 존재하지 않는다고 하여 평가할 수 있다.
또한, 전술의 검출 공정에 앞서, 취득된 전체 화상을 화상 처리하는 화상 처리 공정을 추가로 갖는 것이 바람직하다. 그리고, 전술의 검출 공정에 있어서, 화상 처리한 전체 화상에 기초하여, 스크래치 형상의 결함 패턴을 검출하는 것이 바람직하다. 화상 처리 공정에 있어서는, 예를 들면 미분 처리 화상을 전체 화상으로부터 취득하면, 노이즈의 영향 등도 억제할 수 있어, 에피택셜 웨이퍼(1)의 표면에 존재하는 결함을 보다 명확하게 검출할 수 있다. 또한, 후술의 도 4(B)는, 도 4(A)의 전체 화상을 미분 처리하고, 세선화 처리한 것이다. 화상 처리한 전체 화상에 기초하여, 스크래치 형상의 결함 패턴을 검출하면, 에피택셜 스크래치(D)의 검출 정밀도를 보다 높일 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태를 설명했지만, 이들은 대표적인 실시 형태의 예를 나타낸 것으로서, 본 발명은 이들 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 발명의 요지의 범위 내에서 여러 가지의 변경이 가능하다. 마찬가지로, 이하의 실시예는 본 발명을 전혀 한정하는 것은 아니다.
(실시예)
본 발명의 일 실시 형태에 따르는 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 장치(100)를 이용하여, 에피택셜 스크래치를 검출할 수 있는 것을 확인하기 위해, 이하의 실험을 행했다.
우선, 직경 300㎜, 두께 775㎛의 마무리 연마 후의 실리콘 웨이퍼(소위 폴리시드 웨이퍼(PW 웨이퍼라고도 함))를 준비하고, 추가로, 두께 2㎛의 실리콘 에피택셜층을 에피택셜 성장시켜, 에피택셜 실리콘 웨이퍼를 준비했다. 미리 육안에 의한 외관 검사를 에피택셜 웨이퍼 표면에 대하여 행하고, 이 에피택셜 실리콘 웨이퍼에 에피택셜 스크래치가 있는 것을 확인했다.
에피택셜 웨이퍼 표면 검사 장치(100)를 이용하여, 3개의 광학계(30)를 각각 웨이퍼 둘레 방향으로 주사하고, 각각의 광학계(30)로부터 얻어진 파츠 화상을 합성하면, 도 4(A)에 나타내는 전체 화상이 얻어진다. 또한, 제1 스폿 조명(21) 및 제2 스폿 조명에는, 초고압 수은등 광원을 이용했다. θ1 및 θ2는 70도로 하고, θ3은 90도로 했다.
도 4(A)로부터, 웨이퍼 중앙부에, 점 형상의 결함이 이어져 원호 형상의 패턴(즉, 스크래치 형상의 패턴)을 형성하고 있는 것을 확인할 수 있다. 또한, 이 전체 화상을 미분 처리하고, 세선화 처리하면, 도 4(B)에 나타내는 화상이 얻어지고, 마찬가지로 원호 형상의 패턴을 확인할 수 있다. 이들 원호 형상의 패턴은, 미리 행한 외관 검사에서 확인된 에피택셜 스크래치와, 크기, 형상 및 위치가 일치하는 것이 확인되었다. 따라서, 본 발명의 일 실시 형태에 따르는 검사 장치 및 검사 방법에 의해, 에피택셜 스크래치의 유무를 확실히 검사할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 두께 2㎛∼8㎛의 범위의 실리콘 에피택셜층을 갖는 에피택셜 실리콘 웨이퍼에 대해서도, 이 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 장치(100)를 이용하여 에피택셜 스크래치의 유무의 검사를 행한 결과, 전술의 실시예와 동일하게 검사 가능한 것이 확인되었다.
본 발명에 의하면, 에피택셜 웨이퍼 표면에 있어서의 에피택셜 스크래치의 유무를 검사할 수 있는 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 장치 및 그를 이용한 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 방법을 제공할 수 있다.
1 : 에피택셜 웨이퍼(웨이퍼)
10 : 촬영부
21 : 제1 스폿 조명
22 : 제2 스폿 조명
30 : 광학계
40 : 주사부
D : 에피택셜 스크래치

Claims (7)

  1. 에피택셜 웨이퍼의 표면에 대하여, 60도 이상 80도 이하의 각도로 설치되는 제1 스폿 조명과, 상기 표면에 대하여, 60도 이상 80도 이하의 각도로 설치되는 제2 스폿 조명과, 상기 표면에 대하여 수직으로 설치되는 촬영부를 구비하는 광학계와,
    상기 표면과 평행하게 상기 광학계를 주사하는 주사부를 갖고,
    상기 표면과 평행한 면에 있어서, 상기 촬영부를 중심으로 상기 제1 스폿 조명과, 상기 제2 스폿 조명의 이격 각도가 85도 이상 95도 이하인 것을 특징으로 하는 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 상기 제2 스폿 조명은 초고압 수은등 광원을 갖는 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 상기 제2 스폿 조명은, 상기 에피택셜 웨이퍼 표면에 대하여 동일한 각도로 설치되는 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 기재된 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 장치를 이용하여, 상기 광학계를 상기 주사부에 의해 주사하면서, 상기 표면의 파츠 화상을 연속적으로 촬영하여, 상기 표면의 전체 화상을 취득하는 취득 공정과,
    상기 전체 화상으로부터, 상기 표면에 존재하는 스크래치 형상의 결함 패턴을 검출하는 검출 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 검출 공정에 앞서, 상기 전체 화상을 화상 처리하는 화상 처리 공정을 추가로 갖고,
    상기 검출 공정에 있어서, 상기 화상 처리한 전체 화상에 기초하여 상기 검출을 행하는, 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 방법.
  6. 제3항에 기재된 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 장치를 이용하여, 상기 광학계를 상기 주사부에 의해 주사하면서, 상기 표면의 파츠 화상을 연속적으로 촬영하여, 상기 표면의 전체 화상을 취득하는 취득 공정과,
    상기 전체 화상으로부터, 상기 표면에 존재하는 스크래치 형상의 결함 패턴을 검출하는 검출 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 검출 공정에 앞서, 상기 전체 화상을 화상 처리하는 화상 처리 공정을 추가로 갖고,
    상기 검출 공정에 있어서, 상기 화상 처리한 전체 화상에 기초하여 상기 검출을 행하는, 에피택셜 웨이퍼 표면 검사 방법.
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