JPH095251A - Defect-inspecting equipment - Google Patents
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- JPH095251A JPH095251A JP7157921A JP15792195A JPH095251A JP H095251 A JPH095251 A JP H095251A JP 7157921 A JP7157921 A JP 7157921A JP 15792195 A JP15792195 A JP 15792195A JP H095251 A JPH095251 A JP H095251A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は欠陥検査装置に関し、よ
り詳細にはＳｉ等の結晶中に存在する酸素析出物、転
位、積層欠陥の密度を検査することができる欠陥検査装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a defect inspection apparatus, and more particularly to a defect inspection apparatus capable of inspecting the density of oxygen precipitates, dislocations and stacking faults existing in crystals such as Si.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体素子の基板として使用
されているＳｉ結晶は、殆どの場合、チョクラルスキー
法（以下、ＣＺ法と記す）と呼ばれる単結晶製造方法に
より製造されている。そこで、まずＣＺ法による単結晶
製造方法について説明する。2. Description of the Related Art In most cases, Si crystals used as substrates for semiconductor devices such as LSI are manufactured by a single crystal manufacturing method called Czochralski method (hereinafter referred to as CZ method). Therefore, first, a method for producing a single crystal by the CZ method will be described.
【０００３】図２はＣＺ法に用いられる単結晶成長装置
を模式的に示した断面図であり、図中２１は坩堝を示し
ている。FIG. 2 is a sectional view schematically showing a single crystal growth apparatus used for the CZ method, and 21 in the drawing shows a crucible.
【０００４】この坩堝２１は、有底円筒形状の石英製の
内層保持容器２１ａと、この内層保持容器２１ａの外側
に嵌合された同じく有底円筒形状の黒鉛製の外層保持容
器２１ｂとから構成されており、坩堝２１は図中の矢印
方向に所定の速度で回転する支持軸２８に支持されてい
る。この坩堝２１の外側には抵抗加熱式のヒータ２２
が、ヒータ２２の外側には保温筒２７が、それぞれ同心
円状に配置されており、坩堝２１内にはこのヒータ２２
により溶融させた結晶用原料の溶融液２３が充填されて
いる。また、坩堝２１の中心軸上には引き上げ棒あるい
はワイヤー等からなる引き上げ軸２４が吊設されてお
り、単結晶を製造する際には、この引き上げ軸２４の先
にシードチャック２４ａを介して取り付けられた種結晶
２５を溶融液２３の表面に接触させ、支持軸２８と同一
軸心で同方向または逆方向に所定の速度で回転させなが
ら引き上げ軸２４を引き上げる。このような操作によ
り、溶融液２３を凝固させて結晶化し、単結晶２６を成
長させている。This crucible 21 is composed of a bottomed cylindrical quartz inner layer holding container 21a and a bottomed cylindrical outer layer holding container 21b made of graphite and also fitted to the outside of the inner layer holding container 21a. The crucible 21 is supported by a support shaft 28 that rotates at a predetermined speed in the direction of the arrow in the drawing. A resistance heating type heater 22 is provided outside the crucible 21.
However, heat insulating cylinders 27 are arranged concentrically outside the heater 22, and the heater 22 is provided inside the crucible 21.
The melt 23 of the crystal raw material melted by the above is filled. A pulling shaft 24 made of a pulling rod, a wire, or the like is hung on the center axis of the crucible 21. When manufacturing a single crystal, the pulling shaft 24 is attached to the tip of the pulling shaft 24 via a seed chuck 24a. The obtained seed crystal 25 is brought into contact with the surface of the melt 23, and the pulling shaft 24 is pulled up while rotating at the same speed as the supporting shaft 28 in the same direction or in the opposite direction at a predetermined speed. By such an operation, the melt 23 is solidified and crystallized to grow the single crystal 26.
【０００５】このようにして製造されたＳｉ単結晶中に
は、引き上げを行う際に石英製の内層保持容器２１ａよ
り混入した酸素原子が約１０×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ
3 と多量に存在し、そのために格子間に存在する酸素原
子は通常過飽和の状態になっている。In the Si single crystal produced as described above, oxygen atoms mixed in from the quartz inner layer holding vessel 21a during pulling up are about 10 × 10 17 atoms / cm 3.
There are a large amount of 3 and therefore oxygen atoms existing in the interstitial space are usually in a supersaturated state.
【０００６】この過飽和に含まれる酸素原子はＳｉ単結
晶中に固溶せず、ＬＳＩ等の製造を行う際の熱処理過程
において酸素析出物（ＳｉＯ2 ）を形成する。Oxygen atoms contained in this supersaturation do not form a solid solution in the Si single crystal, and form oxygen precipitates (SiO 2 ) in the heat treatment process when manufacturing LSI or the like.
【０００７】この酸素析出物が形成される際、前記熱処
理の条件により種々の形態をとる。すなわち、熱処理の
温度が６５０〜８５０℃程度であると、転位、積層欠陥
を伴わずに酸素析出物のみが析出し、熱処理温度が８５
０〜１０００℃程度であると、転位を伴った酸素析出物
が形成され、熱処理温度が１０００〜１１５０℃程度で
あると、積層欠陥を伴った酸素析出物が形成される。When this oxygen precipitate is formed, it takes various forms depending on the conditions of the heat treatment. That is, when the heat treatment temperature is about 650 to 850 ° C., only oxygen precipitates are deposited without dislocation and stacking fault, and the heat treatment temperature is 85.
When the temperature is about 0 to 1000 ° C, oxygen precipitates accompanied by dislocations are formed, and when the heat treatment temperature is about 1000 to 1150 ° C, oxygen precipitates accompanied by stacking faults are formed.
【０００８】このような過飽和の酸素により発生するＳ
ｉ単結晶中の欠陥は、ウエハ表面から深いところ、すな
わちデバイスの活性領域よりも深いところに存在する場
合には、ウエハ中に発生した転位を固着し、ウエハの強
度を増大させるとともに、ウエハの熱処理過程において
酸素析出物を成長させてその周りに歪を発生させ、デバ
イス作製工程でウエハの表面領域に侵入する不純物を捕
獲し、デバイスの活性領域の汚染を防止するという利点
を有する。S generated by such supersaturated oxygen
When a defect in the i-single crystal exists deep in the wafer surface, that is, deeper than the active region of the device, the dislocations generated in the wafer are fixed, the strength of the wafer is increased, and the wafer This has the advantage of growing oxygen precipitates in the heat treatment process and generating strain around them, trapping impurities that enter the surface region of the wafer in the device manufacturing process, and preventing contamination of the active region of the device.
【０００９】ところが、この転位や積層欠陥等の欠陥が
ウエハ表面から数μｍ以内の、いわゆるデバイス活性領
域に発生した場合には、リーク電流を増大させる原因と
なり、デバイス特性を劣化させるという問題が生じる。
特に、ウエハを熱酸化する場合、熱酸化中にウエハ表面
より成長する酸化膜から放出される格子間Ｓｉ原子の凝
集によって成長する積層欠陥（酸化誘起積層欠陥（ＯＳ
Ｆ））がウエハ表面に発生し、問題となる。However, when defects such as dislocations and stacking faults occur in a so-called device active region within a few μm from the wafer surface, it causes an increase in leak current and deteriorates device characteristics. .
In particular, when thermally oxidizing a wafer, stacking faults (oxidation-induced stacking faults (OS) that grow due to agglomeration of interstitial Si atoms released from an oxide film growing from the wafer surface during thermal oxidation.
F)) is generated on the wafer surface, which is a problem.
【００１０】従って、酸素析出物が転位や積層欠陥を伴
っているか否か判別すること、及びこれらの密度がどの
程度であるかを測定することは、高性能半導体装置に使
用するウエハを作製する場合、非常に重要な問題であ
り、そのため種々の方法が提案されている。Therefore, determining whether or not the oxygen precipitates are accompanied by dislocations and stacking faults and measuring the density of these produce a wafer used for a high performance semiconductor device. In this case, it is a very important issue, and various methods have been proposed.
【００１１】Ｓｉウエハ中の酸素析出物、転位及び積層
欠陥の密度を検出するための一つの方法として、透過型
電子顕微鏡を用いて前記欠陥を測定する方法がある。As one method for detecting the density of oxygen precipitates, dislocations and stacking faults in a Si wafer, there is a method of measuring the above-mentioned defects using a transmission electron microscope.
【００１２】しかし、前記方法では観察する視野が狭く
浅い（深さ：約０．３μｍ、縦及び横：約１００μｍ）
ため、測定結果にばらつきが生じ易く、十分に信頼性を
おける測定方法ではなかった。However, in the above method, the field of view to be observed is narrow and shallow (depth: about 0.3 μm, vertical and horizontal: about 100 μm).
Therefore, the measurement results are apt to vary, and the measurement method is not sufficiently reliable.
【００１３】そこで、近年では、レーザービームを使用
したレーザートモグラフィ法（又は赤外線トモグラフィ
法）といわれる欠陥の測定方法が多く使われるようにな
ってきている。Therefore, in recent years, a defect measuring method called a laser tomography method (or infrared tomography method) using a laser beam has been widely used.
【００１４】このレーザートモグラフィ法は、試料にレ
ーザー光を照射し、欠陥等により発生する９０°散乱光
を受光して、その陰影から欠陥の密度を測定する方法で
ある。The laser tomography method is a method of irradiating a sample with laser light, receiving 90 ° scattered light generated by a defect or the like, and measuring the density of the defect from the shadow thereof.
【００１５】図３は、このレーザートモグラフィ法によ
る欠陥の検出装置を模式的に示した概念図であり、１２
はＹＡＧレーザーのレーザー光照射装置である。FIG. 3 is a conceptual diagram schematically showing a defect detecting device by the laser tomography method.
Is a laser light irradiation device of a YAG laser.
【００１６】このレーザー光照射装置１２よりビーム径
が数μｍのレーザー光１３（波長：１．０６μｍ）をＳ
ｉウエハ１１に照射し、Ｓｉウエハ１１中に存在する種
々の欠陥３８により生じる散乱光３９を、偏光素子３
６、３７を介して、レーザー光１３の照射方向（Ｓｉウ
エハの［００１］方向）に対して直角（９０°）となる
方向に備えた受光レンズ３４で受光し、拡大する。偏光
素子３６はレーザー光１３と散乱光３９が形成する平面
に対して垂直な方向（Ｖ方向）に向いた偏光のみを通過
させ、偏光素子３７は前記方向に平行な方向（Ｈ方向）
に向いた偏光のみを通過させる。このように偏光素子３
６、又は偏光素子３７を介して、特定方向の偏光のみを
通過させた後、この偏光を受光レンズ３４で受光、拡大
し、赤外線用のテレビカメラ３５で撮像する。この撮影
された画像の陰影を画像処理装置４０で解析することに
より欠陥３８の密度を測定するものである。A laser beam 13 (wavelength: 1.06 μm) having a beam diameter of several μm is emitted from the laser beam irradiation device 12 as S
The i-wafer 11 is irradiated with scattered light 39 generated by various defects 38 existing in the Si wafer 11, and the scattered light 39 is generated.
6 and 37, the light is received by a light receiving lens 34 provided in a direction that is at a right angle (90 °) to the irradiation direction of the laser beam 13 ([001] direction of the Si wafer), and magnified. The polarizing element 36 allows only polarized light oriented in a direction perpendicular to the plane formed by the laser light 13 and the scattered light 39 (V direction) to pass, and the polarizing element 37 is parallel to the direction (H direction).
Only polarized light directed to In this way, the polarizing element 3
6, or after passing only polarized light in a specific direction through the polarizing element 37, this polarized light is received by the light receiving lens 34, enlarged, and imaged by the infrared television camera 35. The density of the defects 38 is measured by analyzing the shadow of the captured image with the image processing device 40.
【００１７】このとき、レーザー光１３の照射方向とレ
ンズ３４の位置関係は保ったまま、Ｓｉウエハ１１を回
転することにより散乱光３９の受光する方向を変え、Ｖ
方向の偏光のみを通過させる偏光素子３６、又はＨ方向
の偏光のみを通過させる偏光素子３７と組み合わせるこ
とにより、特定の偏光方向（電界方向）の散乱光３９の
みを検出することができる。At this time, the direction in which the scattered light 39 is received is changed by rotating the Si wafer 11 while keeping the positional relationship between the irradiation direction of the laser beam 13 and the lens 34, and V
By combining with the polarization element 36 that transmits only the polarized light in the directional direction or the polarization element 37 that transmits only the polarized light in the H direction, only the scattered light 39 in the specific polarization direction (electric field direction) can be detected.
【００１８】下記の表１に示しているように、欠陥が酸
素析出物である場合、欠陥が転位である場合、及び欠陥
が積層欠陥である場合とで散乱光の偏光方向及び偏光の
種類（Ｖ、Ｈ）は異なるので、前記方法により酸素析出
物、転位、及び積層欠陥をそれぞれ別々に検出すること
ができる。なお、通常、結晶の方向を表す場合、座標が
負である場合には数字の上にラインを引いて表すが、オ
ンライン出願においては、そのような表現方法をとるこ
とはできない。従って、本発明における明細書及び表に
おいては数字の下にラインを引くことにする。As shown in Table 1 below, when the defect is an oxygen precipitate, the defect is a dislocation, and the defect is a stacking fault, the polarization direction of the scattered light and the kind of polarization ( Since V and H) are different, oxygen precipitates, dislocations, and stacking faults can be detected separately by the above method. In the case of expressing the direction of the crystal, usually, when the coordinate is negative, a line is drawn over the number, but in the online application, such an expression method cannot be adopted. Therefore, in the specification and tables of the present invention, a line is drawn below the numeral.
【００１９】[0019]
【表１】 [Table 1]
【００２０】前記方法によれば、広域観察が可能（深
さ：約７μｍ、縦及び横：２００μｍ）なうえ、５０ｎ
ｍ以上という非常に微小な欠陥３８も検出することが可
能であるので、かなり正確に前記欠陥の密度の測定を行
うことができる。According to the above method, wide area observation is possible (depth: about 7 μm, vertical and horizontal: 200 μm) and 50 n
Since it is possible to detect a very small defect 38 of m or more, it is possible to measure the density of the defect quite accurately.
【００２１】[0021]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記レ
ーザートモグラフィ法により欠陥３８（酸素析出物、転
位及び積層欠陥）の密度を測定する場合、上記表１に示
しているように、最低３方向での測定を行う必要があ
り、このような測定を行おうとすれば長い測定時間を必
要とするという課題があった。However, when the density of defects 38 (oxygen precipitates, dislocations and stacking faults) is measured by the laser tomography method, as shown in Table 1 above, at least three directions are required. Therefore, there is a problem that a long measurement time is required if such a measurement is attempted.
【００２２】また、前記３方向での測定を順次行ってい
る最中に、照射するレーザー光の強度が変動することも
あり、それに伴って散乱光３９の強度も変化するため、
測定結果の精度が余り高くないという課題もあった。In addition, the intensity of the laser beam to be applied may fluctuate during the sequential measurement in the three directions, and the intensity of the scattered light 39 also changes accordingly.
There was also a problem that the accuracy of the measurement results was not very high.
【００２３】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
のであり、１回の測定で酸素析出物、転位及び積層欠陥
の密度をそれぞれ別々に検出することができ、その測定
精度も高い欠陥検査装置を提供することを目的としてい
る。The present invention has been made in view of the above problems, and the density of oxygen precipitates, dislocations and stacking faults can be detected separately in one measurement, and the defect inspection is highly accurate. The purpose is to provide a device.
【００２４】[0024]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る欠陥検査装置は、光ビームを試料へ照射
する光ビーム照射手段、前記光ビームが前記試料中の欠
陥に照射されることにより生じる９０°散乱光のうち、
特定方向の偏光のみを通過させる偏光選択手段、前記偏
光選択手段を通過した特定方向の偏光を拡大して受光す
る受光手段、該受光手段により受光された受光像を撮像
する撮像手段、及び該撮像手段からの電気信号を画像処
理することにより前記欠陥の密度を測定する画像処理手
段を備えた欠陥検査装置において、試料中の酸素析出
物、転位、あるいは積層欠陥により生じる散乱光に対応
する３つの方向にそれぞれ前記偏光選択手段、前記受光
手段、及び前記撮像手段が配設されていることを特徴と
している。In order to achieve the above object, a defect inspection apparatus according to the present invention is a light beam irradiating means for irradiating a sample with a light beam, and the light beam irradiates a defect in the sample. Of the 90 ° scattered light generated by
Polarization selecting means for passing only polarized light in a specific direction, light receiving means for enlarging and receiving polarized light in a specific direction that has passed through the polarization selecting means, imaging means for imaging a light-receiving image received by the light receiving means, and the imaging In a defect inspection apparatus equipped with an image processing means for measuring the density of defects by image-processing the electric signal from the means, three types of scattered light generated by oxygen precipitates, dislocations, or stacking faults in the sample are detected. The polarization selecting means, the light receiving means, and the imaging means are arranged in each direction.
【００２５】本発明に係る欠陥検査装置において、光ビ
ーム照射手段としては、例えば従来より使用されている
光源としてレーザー光を用いた照射装置が挙げられる
が、その中でも波長やビーム径等の点から、例えばＳｉ
x ＧａＡｓについてはＹＡＧレーザー光、Ａｌ2 Ｏ3 に
ついてはＡｒレーザー光というように、試料の組成によ
って使い分けることが好ましい。In the defect inspection apparatus according to the present invention, as the light beam irradiation means, for example, an irradiation apparatus using a laser beam as a light source which has been conventionally used can be mentioned. Among them, in terms of wavelength, beam diameter and the like. , For example Si
It is preferable to use YAG laser light for x GaAs and Ar laser light for Al 2 O 3 depending on the composition of the sample.
【００２６】前記偏光選択手段、前記受光手段、前記撮
像手段、及び前記画像処理手段として、従来からレーザ
ートモグラフィに使用されている物や装置を使用するこ
とができ、例えば偏光選択手段としては偏光素子を、受
光手段としては赤外線検出用のレンズを、撮像手段とし
ては赤外線用のテレビカメラを、画像処理手段として
は、イメージプロセッサーを使用することができる。ま
た、前記レンズと前記テレビカメラとは一体化したもの
であってもよい。As the polarization selecting means, the light receiving means, the image pickup means, and the image processing means, it is possible to use objects and devices conventionally used for laser tomography. It is possible to use an element, a lens for detecting infrared rays as a light receiving means, a television camera for infrared rays as an imaging means, and an image processor as an image processing means. Further, the lens and the television camera may be integrated.
【００２７】[0027]
【作用】本発明に係る欠陥検査装置の一例を示すと、光
ビーム照射手段を用いて試料にレーザー光を照射する方
向は、Ｓｉ結晶の［００１］の方向であり、受光手段と
して用いる３個の受光レンズは、レーザー光の照射方向
に直角で、かつ前記試料の周囲にそれぞれ４５°の角度
をなし、Ｓｉ結晶の［１１０］、［１１０］、［０１
０］の方向と一致させており、それぞれ酸素析出物、転
位、及び積層欠陥により生じる散乱光（偏光）を検出す
るために用いられる。As an example of the defect inspection apparatus according to the present invention, the direction of irradiating the sample with the laser beam using the light beam irradiating means is the [001] direction of the Si crystal. the light receiving lens, perpendicular to the irradiation direction of the laser beam, and an angle of each of 45 ° around the sample, the Si crystal [110], [1 10], [01
[0] and are used to detect scattered light (polarized light) generated by oxygen precipitates, dislocations, and stacking faults, respectively.
【００２８】受光レンズと試料との間には、偏光選択手
段として偏光素子が配設されており、特定方向の偏光の
みを通過させるようになっており、［１１０］方向では
Ｖ方向、［１１０］方向ではＨ方向、［０１０］方向で
はＨ方向の偏光のみを通過させるようになっている。A polarizing element is disposed as a polarized light selecting means between the light receiving lens and the sample so that only polarized light in a specific direction is transmitted. In the [110] direction, the V direction and [ 1 Only the polarized light in the H direction is transmitted in the [10] direction, and only the polarized light in the H direction is transmitted in the [010] direction.
【００２９】上記表１にも示したように、上記した方向
にレンズを配設することにより酸素析出物、転位、積層
欠陥を検出することができることは、守矢の解析により
明らかになっている(Proceeding of International Con
ference on the Science andTechnology of Defect Con
trol in Semiconductors 1989 年 1〜6 頁）。As shown in Table 1 above, it has been revealed by the analysis of Moriya that oxygen precipitates, dislocations, and stacking faults can be detected by disposing the lens in the above-mentioned direction ( Proceeding of International Con
conference on the Science and Technology of Defect Con
trol in Semiconductors 1989 pp. 1-6).
【００３０】すなわち、前記解析によれば、欠陥が酸
素析出物である場合で、受光レンズが［１１０］方向に
設置されているときには、散乱光はＶ方向に偏光し、こ
の偏光を検出することにより酸素析出物の密度を測定す
ることができる。また、欠陥が転位である場合おい
て、Ｓｉ単結晶中の完全転位のバーガースベクトルの長
さは（√２）ａ／２であり、その方向は＜１１０＞であ
る。なおここで、ａはＳｉの格子定数であり、（√２）
は２の平方根を表すものとする。√については、以下同
様に使用することにする。この散乱ベクトルは前記バー
ガースベクトルに垂直になったときに最大となり、また
この散乱光はＨ方向に偏光する。レーザー光の照射方向
は［００１］方向であり、受光レンズは［１１０］方向
に配設されているので、このときの散乱ベクトルの方向
は［１１１］となる。前記バーガースベクトルに等価な
ベクトルは［１１０］、［１１０］、［１０１］、［１
０１］、［０１１］、［０１１］の６個あり、そのうち
［１１０］、［１０１］、［０１１］の３個の転位を前
記受光レンズにより検出することができる。従って、Ｓ
ｉ結晶中の転位の密度は、この測定により得られた結果
を２倍することにより求めることができる。That is, according to the above analysis, when the defect is an oxygen precipitate and the light-receiving lens is installed in the [110] direction, the scattered light is polarized in the V direction, and this polarization can be detected. Thus, the density of oxygen precipitates can be measured. When the defect is a dislocation, the length of the Burgers vector of the complete dislocation in the Si single crystal is (√2) a / 2, and the direction thereof is <110>. Here, a is the lattice constant of Si, (√2)
Represents the square root of 2. For √, the same applies hereinafter. This scattering vector is maximum when it is perpendicular to the Burgers vector, and the scattered light is polarized in the H direction. Irradiation direction of the laser beam is [001] direction, the light receiving lens are arranged in [1 10] direction, the direction of the scattering vector in this case is [1 11]. Vectors equivalent to the Burgers vector are [110], [1 1 0], [101], [ 1
There are 6 dislocations of [01], [011], and [01 1 ], and among them, three dislocations of [110], [101], and [01 1 ] can be detected by the light receiving lens. Therefore, S
The dislocation density in the i crystal can be obtained by doubling the result obtained by this measurement.
【００３１】さらに、欠陥が積層欠陥である場合にお
いて、Ｓｉ単結晶中の積層欠陥周囲の部分転位のバーガ
ースベクトルは、その長さがａ／３（√３）で、その方
向は＜１１１＞である。散乱ベクトルは前記バーガース
ベクトルに垂直になったときに最大となり、またこの散
乱光はＨ方向に偏光する。レーザー光の照射方向は［０
０１］方向であり、受光レンズは［０１０］方向に配設
されているので、このときの散乱ベクトルの方向は［０
１１］となる。前記バーガースベクトルに等価なベクト
ルは［１１１］、［１１１］、［１１１］、［１１１］
の４個あり、そのうち部分転位のバーガースベクトルが
［１１１］、［１１１］である積層欠陥を検出すること
ができる。従って、Ｓｉ結晶中の積層欠陥の密度は、こ
の測定により得られた結果を２倍することにより求める
ことができる。Further, when the defect is a stacking fault, the Burgers vector of the partial dislocation around the stacking fault in the Si single crystal has a length of a / 3 (√3) and its direction is <111>. is there. The scattering vector becomes maximum when it is perpendicular to the Burgers vector, and the scattered light is polarized in the H direction. The direction of laser light irradiation is [0
Since the light receiving lens is arranged in the [010] direction, the direction of the scattering vector at this time is [0]
11]. Vectors equivalent to the Burgers vector are [111], [ 1 11], [1 1 1], [11 1 ]
The stacking faults in which the Burgers vectors of partial dislocations are [1 1 1] and [11 1 ] can be detected. Therefore, the density of stacking faults in the Si crystal can be obtained by doubling the result obtained by this measurement.
【００３２】このように本発明に係る欠陥検査装置によ
れば、試料中の酸素析出物、転位、あるいは積層欠陥に
より生じる散乱光に対応する３つの方向にそれぞれ前記
偏光選択手段、前記受光手段、及び前記撮像手段が配設
されているので、１回の測定でＳｉウエハ中の酸素析出
物、転位及び積層欠陥の密度をそれぞれ別々に検出する
ことができ、測定中に照射するレーザー光の強度の変動
もなく、その測定精度も高い。As described above, according to the defect inspection apparatus of the present invention, the polarization selecting means, the light receiving means, and the light receiving means are respectively provided in three directions corresponding to scattered light generated by oxygen precipitates, dislocations, or stacking faults in the sample. Since the image pickup means is provided, the density of oxygen precipitates, dislocations, and stacking faults in the Si wafer can be detected separately in one measurement, and the intensity of the laser beam irradiated during measurement can be increased. The measurement accuracy is high.
【００３３】[0033]
【実施例】以下、本発明に係る欠陥検査装置の実施例を
図面に基づいて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the defect inspection apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００３４】図１は実施例に係る欠陥検査装置を模式的
に示した概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram schematically showing the defect inspection apparatus according to the embodiment.
【００３５】実施例に係る欠陥検査装置は、光ビーム照
射手段として使用されるＹＡＧレーザーのレーザー光照
射装置１２、特定方向の偏光のみを通過させる偏光選択
手段としての３個の偏光素子１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、
前記偏光を拡大して受光する受光手段としての３個の受
光レンズ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、該受光手段により受
光された受光像を撮像する撮像手段としての３台のテレ
ビカメラ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、及び該撮像手段から
の電気信号を画像処理することにより前記欠陥の密度を
測定する画像処理手段としての３台の画像処理装置１７
ａ、１７ｂ、１７ｃより構成されている。そして、レー
ザー光１３をＳｉウエハ１１を構成するＳｉ単結晶に対
して［００１］の方向に照射した際、試料となるＳｉウ
エハ１１中の酸素析出物、転位、積層欠陥を起因として
生じる散乱光（偏光）に対応する３つの方向に、それぞ
れ偏光素子１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、受光レンズ１４
ａ、１４ｂ、１４ｃ、テレビカメラ１５ａ、１５ｂ、１
５ｃが配設されている。The defect inspection apparatus according to the embodiment includes a laser light irradiation device 12 of a YAG laser used as a light beam irradiation means, and three polarization elements 16a and 16b as polarization selection means for passing only polarized light in a specific direction. , 16c,
Three light-receiving lenses 14a, 14b, 14c as light-receiving means for enlarging and receiving the polarized light, and three television cameras 15a, 15b, 15c as image-taking means for picking up a light-receiving image received by the light-receiving means, And three image processing devices 17 as image processing means for measuring the density of the defects by performing image processing on the electric signal from the imaging means.
It is composed of a, 17b and 17c. Then, when the laser light 13 is applied to the Si single crystal forming the Si wafer 11 in the [001] direction, scattered light generated due to oxygen precipitates, dislocations, and stacking faults in the sample Si wafer 11 Polarizing elements 16a, 16b, 16c and the light-receiving lens 14 are respectively arranged in three directions corresponding to (polarized light).
a, 14b, 14c, TV cameras 15a, 15b, 1
5c is provided.
【００３６】具体的には、Ｓｉウエハ１１（Ｓｉ単結
晶）に対してレンズ１４ａの方向は［１１０］方向であ
り、受光レンズ１４ｂの方向は［１１０］の方向であ
り、受光レンズ１４ｃの方向は［０１０］の方向であ
り、これらの受光レンズ１４ａ・・・の方向はお互いに４
５°の角度をなしている。また、偏光素子１６ａはＶ方
向、偏光素子１６ｂはＨ方向、偏光素子１６ｃはＨ方向
の偏光のみを通過させるように構成されており、これに
よりＳｉウエハ１１中の酸素析出物、転位、積層欠陥を
起因として生じる散乱光（偏光）をそれぞれ別々に検出
することができる。[0036] Specifically, the direction of the lens 14a relative to the Si wafer 11 (Si single crystals) is [110] direction, the direction of the light receiving lens 14b is the direction of the [1 10], the light receiving lens 14c The direction is the [010] direction, and the directions of these light receiving lenses 14a ...
It makes an angle of 5 °. Further, the polarizing element 16a is configured to pass only polarized light in the V direction, the polarizing element 16b in the H direction, and the polarizing element 16c is configured to pass in the H direction, whereby oxygen precipitates, dislocations, and stacking faults in the Si wafer 11 are transmitted. The scattered light (polarized light) generated as a result of can be detected separately.
【００３７】このように構成された欠陥検査装置を使用
して、Ｓｉウエハ１１中の欠陥１８の測定を行う際に
は、まず従来の場合と同様に、レーザー光照射装置１２
からビーム径が数μｍのレーザー光１３（波長：１．０
６μｍ）を、Ｓｉウエハ１１に照射する。When the defects 18 in the Si wafer 11 are measured using the defect inspection apparatus having the above-described structure, first, as in the conventional case, the laser beam irradiation apparatus 12 is used.
Laser beam 13 with a beam diameter of several μm (wavelength: 1.0
6 μm) is applied to the Si wafer 11.
【００３８】このとき上記したように、そのレーザー光
１３の照射方向に対して直角（９０°）となる方向で、
かつそれぞれお互いに４５°の角度をなすように［１１
０］、［１１０］、及び［０１０］の方向に受光レンズ
１４ａ・・・ が配設されており、また受光レンズ１４ａ・・
・ とＳｉウエハ１１との間には、それぞれ偏光素子１６
ａ・・・ が配設されている。At this time, as described above, in the direction perpendicular to the irradiation direction of the laser beam 13 (90 °),
And each should make an angle of 45 ° with each other [11
0], [1 10], and [010] direction are receiving lens 14a · · · it is arranged, and also the light receiving lens 14a · ·
Between the Si wafer 11 and the
a is provided.
【００３９】従って、前記したレーザー光１３の照射に
より、酸素析出物、転位、積層欠陥を起因として生じる
散乱光（偏光）１９ａ、１９ｂ、１９ｃを受光レンズ１
４ａ・・・ で受光、拡大することができる。Therefore, by the irradiation of the laser beam 13 described above, the scattered light (polarized light) 19a, 19b, 19c caused by oxygen precipitates, dislocations, and stacking faults is received.
4a ... Can receive and expand the light.
【００４０】次に、これら受光レンズ１４ａ・・・ で受
光、拡大された散乱光（偏光）１９ａ・・・ は撮像手段と
して用いられるテレビカメラ１５ａ・・・ で受光、撮像
し、この撮影された画像をそれぞれ画像処理装置１７ａ
・・・ で解析することにより、酸素析出物、転位及び積層
欠陥の３種類の欠陥１８の密度を算出する。Next, the scattered light (polarized light) 19a ... Received and expanded by the light receiving lenses 14a ... Is received and imaged by the television camera 15a. Each image is processed by the image processing device 17a.
The density of three types of defects 18 of oxygen precipitates, dislocations, and stacking faults is calculated by performing analysis with.
【００４１】本実施例においては、３台の画像処理装置
１７ａ・・・ をそれぞれのテレビカメラ１５ａ・・・ と接続
して画像処理を行っているが、別の実施例においては、
１台の画像処理装置が３台のテレビカメラ１５ａ・・・ に
接続されている装置であってもよい。この場合、３台の
テレビカメラ１５ａ・・・ から送られる信号を順次処理し
ていくことになる。In this embodiment, the three image processing devices 17a ... Are connected to the respective television cameras 15a ... For image processing, but in another embodiment,
One image processing device may be a device connected to three television cameras 15a. In this case, the signals sent from the three TV cameras 15a ...
【００４２】次に、この欠陥検査装置を使用して実際に
Ｓｉウエハ１１中の欠陥１８の測定を行った。測定に際
し、光軸調整、欠陥の焦点合わせ等を行う必要がある
が、これらを含めても測定時間は３０分である。これに
対し、図３に示した従来の欠陥検査装置の場合には、約
９０分を要した。Next, the defect 18 in the Si wafer 11 was actually measured using this defect inspection apparatus. At the time of measurement, it is necessary to adjust the optical axis, focus the defect, etc., but even if these are included, the measurement time is 30 minutes. On the other hand, in the case of the conventional defect inspection apparatus shown in FIG. 3, it took about 90 minutes.
【００４３】まず、実施例に係る欠陥検査装置による測
定結果であるが、同一ウエハ内の同一場所で３回の測定
を行ったところ、測定結果は３回とも等しく、析出物密
度＝５×１０9 ／ｃｍ3 、転位密度＝１×１０9 ／ｃｍ
3 、積層欠陥密度＝２×１０6 ／ｃｍ3 となった。一
方、従来の欠陥検査装置においても同様の測定を行った
ところ、その測定結果は、析出物密度＝８×１０9 ／ｃ
ｍ3 、３×１０9 ／ｃｍ3 、５×１０9 ／ｃｍ3 、転位
密度＝１．６×１０9 ／ｃｍ3 、０．６×１０9／ｃｍ3
、１×１０9 ／ｃｍ3 、積層欠陥密度＝３．２×１０6
／ｃｍ3 、１．２×１０6 ／ｃｍ3 、２×１０6 ／ｃ
ｍ3 と３回とも異なる結果となった。前記した従来の欠
陥検査装置による測定結果のばらつきは、測定中に照射
するレーザー強度の変動が起因しているものと思われ
る。First, regarding the measurement result by the defect inspection apparatus according to the embodiment, when the measurement is performed three times at the same place on the same wafer, the measurement result is the same for all three times, and the precipitate density = 5 × 10. 9 / cm 3 , dislocation density = 1 × 10 9 / cm
3 , stacking fault density = 2 × 10 6 / cm 3 . On the other hand, when the same measurement was performed in the conventional defect inspection apparatus, the measurement result was as follows: precipitate density = 8 × 10 9 / c
m 3 , 3 × 10 9 / cm 3 , 5 × 10 9 / cm 3 , dislocation density = 1.6 × 10 9 / cm 3 , 0.6 × 10 9 / cm 3
1 × 10 9 / cm 3 , stacking fault density = 3.2 × 10 6
/ Cm 3 , 1.2 × 10 6 / cm 3 , 2 × 10 6 / c
The results were different for m 3 and 3 times. It is considered that the variation of the measurement result by the conventional defect inspection apparatus described above is caused by the variation of the intensity of the laser irradiated during the measurement.
【００４４】この結果から明らかなように、実施例に係
る欠陥検査装置は、レーザー光照射装置１２、３個の偏
光素子１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、３個の受光レンズ１４
ａ、１４ｂ、１４ｃ、３台のテレビカメラ１５ａ、１５
ｂ、１５ｃ、及び３台の画像処理装置１７ａ、１７ｂ、
１７ｃより構成され、試料となるＳｉウエハ１１中の酸
素析出物、転位、積層欠陥を起因として生じる散乱光
（偏光）に対応する３つの方向に、それぞれ偏光素子１
６ａ、１６ｂ、１６ｃ、受光レンズ１４ａ、１４ｂ、１
４ｃ、テレビカメラ１５ａ、１５ｂ、１５ｃが配設され
ているので、１回の測定で欠陥１８（酸素析出物、転位
及び積層欠陥）の密度をそれぞれ別々に測定することが
でき、測定中に照射するレーザー光の強度の変動も防止
することができる。従って、短時間で３種の欠陥の測定
を行うことができ、その測定精度も高い欠陥検査装置を
提供することができる。As is clear from this result, the defect inspection apparatus according to the embodiment is provided with the laser beam irradiation device 12, the three polarizing elements 16a, 16b, 16c, and the three light receiving lenses 14.
a, 14b, 14c, three TV cameras 15a, 15
b, 15c, and three image processing devices 17a, 17b,
17c, the polarizing element 1 is provided in each of three directions corresponding to scattered light (polarized light) generated due to oxygen precipitates, dislocations, and stacking faults in the sample Si wafer 11.
6a, 16b, 16c, light receiving lenses 14a, 14b, 1
4c and the television cameras 15a, 15b, and 15c are provided, so that the density of defects 18 (oxygen precipitates, dislocations, and stacking faults) can be measured separately in one measurement, and irradiation during the measurement can be performed. It is also possible to prevent fluctuations in the intensity of the laser light to be emitted. Therefore, three types of defects can be measured in a short time, and a defect inspection apparatus with high measurement accuracy can be provided.
【００４５】[0045]
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る欠陥検
査装置にあっては、光ビームを試料へ照射する光ビーム
照射手段、前記光ビームが前記試料中の欠陥に照射され
ることにより生じる９０°散乱光のうち、特定方向の偏
光のみを通過させる偏光選択手段、前記偏光選択手段を
通過した特定方向の偏光を拡大して受光する受光手段、
該受光手段により受光された受光像を撮像する撮像手
段、及び該撮像手段からの電気信号を画像処理すること
により前記欠陥の密度を測定する画像処理手段を備えた
欠陥検査装置において、試料中の酸素析出物、転位、あ
るいは積層欠陥により生じる散乱光に対応する３つの方
向にそれぞれ前記偏光選択手段、前記受光手段、及び前
記撮像手段が配設されているので、１回の測定で酸素析
出物、転位及び積層欠陥の密度をそれぞれ別々に検出す
ることができ、測定中に照射するレーザー光の強度の変
動も防止することができる。従って、本発明により短時
間で３種の欠陥の測定を行うことができ、その測定精度
も高い欠陥検査装置を提供することができる。As described above in detail, in the defect inspection apparatus according to the present invention, the light beam irradiating means for irradiating the sample with the light beam, the light beam irradiating the defect in the sample Of the generated 90 ° scattered light, polarized light selecting means for passing only polarized light in a specific direction, light receiving means for expanding and receiving polarized light in a specific direction that has passed through the polarized light selecting means,
In a defect inspection apparatus comprising image pickup means for picking up a received light image received by the light receiving means, and image processing means for measuring the density of the defects by image processing an electric signal from the image pickup means, Since the polarization selecting means, the light receiving means, and the imaging means are respectively arranged in three directions corresponding to scattered light generated by oxygen precipitates, dislocations, or stacking faults, the oxygen precipitates can be measured by one measurement. The densities of dislocations and stacking faults can be detected separately, and fluctuations in the intensity of laser light irradiated during measurement can be prevented. Therefore, according to the present invention, it is possible to measure three types of defects in a short time, and it is possible to provide a defect inspection apparatus having high measurement accuracy.
【図１】本発明の実施例に係る欠陥検査装置を模式的に
示した概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram schematically showing a defect inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】ＣＺ法に用いられる単結晶成長装置を模式的に
示した断面図である。FIG. 2 is a sectional view schematically showing a single crystal growth apparatus used for the CZ method.
【図３】従来のレーザートモグラフィ法による欠陥検査
装置を模式的に示した概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram schematically showing a conventional defect inspection apparatus using a laser tomography method.
１１ Ｓｉウエハ １２ レーザー光照射装置 １４ａ、１４ｂ、１４ 受光レンズ １５ａ、１５ｂ、１５ｃ テレビカメラ １６ａ、１６ｂ、１６ｃ 偏光素子 １７ａ、１７ｂ、１７ｃ 画像処理装置 １９ａ、１９ｂ、１９ｃ 散乱光 11 Si wafer 12 Laser light irradiation device 14a, 14b, 14 Light receiving lens 15a, 15b, 15c Television camera 16a, 16b, 16c Polarizing element 17a, 17b, 17c Image processing device 19a, 19b, 19c Scattered light
Claims (1)
手段、前記光ビームが前記試料中の欠陥に照射されるこ
とにより生じる９０°散乱光のうち、特定方向の偏光の
みを通過させる偏光選択手段、前記偏光選択手段を通過
した特定方向の偏光を拡大して受光する受光手段、該受
光手段により受光された受光像を撮像する撮像手段、及
び該撮像手段からの電気信号を画像処理することにより
前記欠陥の密度を測定する画像処理手段を備えた欠陥検
査装置において、試料中の酸素析出物、転位、あるいは
積層欠陥により生じる散乱光に対応する３つの方向にそ
れぞれ前記偏光選択手段、前記受光手段、及び前記撮像
手段が配設されていることを特徴とする欠陥検査装置。1. A light beam irradiating means for irradiating a sample with a light beam, and polarization selection for allowing only polarized light in a specific direction to pass among 90 ° scattered light generated by irradiating a defect in the sample with the light beam. Means, a light receiving means for magnifying and receiving the polarized light in a specific direction that has passed through the polarization selecting means, an image pickup means for picking up a received light image received by the light receiving means, and an image processing of an electric signal from the image pickup means. In the defect inspection device equipped with the image processing means for measuring the density of the defects by means of the polarization selection means and the received light in three directions corresponding to scattered light generated by oxygen precipitates, dislocations or stacking faults in the sample, respectively. A defect inspecting apparatus, which is provided with a means and the image pickup means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7157921A JPH095251A (en) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | Defect-inspecting equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7157921A JPH095251A (en) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | Defect-inspecting equipment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH095251A true JPH095251A (en) | 1997-01-10 |
Family
ID=15660379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7157921A Pending JPH095251A (en) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | Defect-inspecting equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH095251A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001053005A (en) * | 1999-08-06 | 2001-02-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Compound semiconductor epitaxial wafer and its manufacture |
| FR2846096A1 (en) * | 2002-10-16 | 2004-04-23 | Emmanuel Carrion | Device for detecting, analyzing and locating defects present on transparent and/or reflecting surface, in particular of silicon wafers and glass products |
| US7133127B2 (en) | 2002-07-10 | 2006-11-07 | Hitachi High-Technologies Corporation | Lighting optical machine and defect inspection system |
| JP2020085722A (en) * | 2018-11-28 | 2020-06-04 | 日本碍子株式会社 | Inspection method, inspection device and manufacturing method for layered body |
-
1995
- 1995-06-23 JP JP7157921A patent/JPH095251A/en active Pending
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| US7417720B2 (en) | 2002-07-10 | 2008-08-26 | Hitachi High-Technologies Corporation | Lighting optical machine and defect inspection system |
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