Некоторое содержание этого приложения в настоящий момент недоступно.
Если эта ситуация сохраняется, свяжитесь с нами по адресуОтзывы и контакты
1. (WO2018163850) EPITAXIAL WAFER REVERSE SURFACE INSPECTING METHOD, EPITAXIAL WAFER REVERSE SURFACE INSPECTING DEVICE, EPITAXIAL GROWTH DEVICE LIFT PIN MANAGEMENT METHOD, AND METHOD OF MANUFACTURING EPITAXIAL WAFER
Document

明 細 書

発明の名称 エピタキシャルウェーハ裏面検査方法、エピタキシャルウェーハ裏面検査装置、エピタキシャル成長装置のリフトピン管理方法およびエピタキシャルウェーハの製造方法

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004   0005   0006  

先行技術文献

特許文献

0007  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017  

課題を解決するための手段

0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030  

発明の効果

0031  

図面の簡単な説明

0032  

発明を実施するための形態

0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071  

実施例

0072   0073   0074   0075   0076  

産業上の利用可能性

0077  

符号の説明

0078  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9  

図面

1A   1B   2   3   4   5A   5B   6   7   8A   8B   9   10A   10B   10C   11   12A   12B   13A   13B  

明 細 書

発明の名称 : エピタキシャルウェーハ裏面検査方法、エピタキシャルウェーハ裏面検査装置、エピタキシャル成長装置のリフトピン管理方法およびエピタキシャルウェーハの製造方法

技術分野

[0001]
 本発明は、エピタキシャルウェーハ裏面検査方法、エピタキシャルウェーハ裏面検査装置、エピタキシャル成長装置のリフトピン管理方法およびエピタキシャルウェーハの製造方法に関する。

背景技術

[0002]
 半導体デバイスの製造工程に用いる基板として、シリコンウェーハ等の半導体からなるウェーハが広く用いられている。このようなウェーハとして、単結晶インゴットをスライスし、鏡面研磨したポリッシュドウェーハ(PWウェーハ)や、PWウェーハの表面にエピタキシャル層が形成されたエピタキシャルウェーハ等が知られている。例えば、エピタキシャルウェーハは、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)、DRAM(Dynamic Random Access Memory)、パワートランジスタおよび裏面照射型固体撮像素子など、種々の半導体デバイスのデバイス基板として用いられている。なお、本明細書において、「エピタキシャルウェーハ表面」と記載する場合、エピタキシャルウェーハの主面のうち、エピタキシャル層が形成された側の面を指すものとし、「エピタキシャルウェーハ裏面」と記載する場合、エピタキシャルウェーハの主面のうち、エピタキシャル層が形成された側の面とは反対側の面(すなわち、エピタキシャル層が形成されていない側の面)を指すものとする。
[0003]
 半導体デバイスの製造工程において歩留まりや信頼性を向上させるために、半導体デバイスの基板となるウェーハ表裏面の欠陥検査技術が極めて重要になりつつある。ウェーハの表裏面に存在する欠陥は、ピット、COP等の結晶欠陥、加工起因の研磨ムラおよびスクラッチなどの他、異物であるパーティクルの付着など、多岐に渡る。
[0004]
 従来、パーティクル測定機を用いて、仕上げの鏡面研磨を施した後のウェーハ表裏面をレーザー光で走査し、その表裏面に存在するパーティクル、スクラッチ等に起因する散乱光を検出するウェーハ検査が行われている。また、パーティクル測定機では判別しにくい欠陥の有無を判定するため、ウェーハ表裏面を目視によって判定する外観検査も併用されている。外観検査は官能検査であるため、検査員による判定のバラツキは不可避であり、かつ、検査員の習熟にも時間を要するため、客観的な検査方法および自動検査方法の確立が求められている。
[0005]
 そこで、ウェーハ検査方法の一つとして、外観検査に頼らずにウェーハを適切に評価する方法を、ウェーハ表裏面のうち特に裏面側の欠陥に関して本出願人らは特許文献1において先に提案している。すなわち、ウェーハ裏面のパーツ画像をウェーハの円周方向に沿って連続的に撮影し、撮影した前記パーツ画像を合成してウェーハ裏面の全体画像を作成するマップ処理工程と、前記全体画像を微分処理してウェーハ裏面の微分処理画像を作成する微分処理工程とを具え、前記全体画像又は前記微分処理画像をもとに、研磨ムラ、くもり、スクラッチ及びパーティクルを検出して評価する、ウェーハ裏面の評価方法である。
[0006]
 上記全体画像を作成するための光学系50を、図1A、図1Bを用いて説明する。なお、図1Bは、リングファイバー照明51により照射される照射光L と、反射光(散乱光)L を図示するために、図1Aから要部を抽出したものである。この光学系50は、リングファイバー照明51、鏡筒52、テレセントリックレンズ53および受光部54を備える。なお、リングファイバー照明51の光源には、超高圧水銀灯(波長域369nm~692nm、出力1,000,000Lux超)を用いており、受光部54にはCCDカメラが用いられている。リングファイバー照明51によって照射される照射光L は、ウェーハ面に対して約20度でウェーハWに入射し、ウェーハWの裏面に存在する欠陥Dと衝突すると、散乱光L が発生する。受光部54は、散乱光L のうち、垂直散乱光を受光して撮像し、光学系50の位置情報とともに、散乱光の輝度情報を有する画像を撮影し、記録する。

先行技術文献

特許文献

[0007]
特許文献1 : 特開2010-103275号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0008]
 ここで、特許文献1に記載の技術を、エピタキシャルウェーハ裏面の欠陥状態の検査に適用することを本発明者らは検討した。ところが、特許文献1に記載の技術をエピタキシャルウェーハ裏面検査にそのまま適用した場合、図2に一例を示すように、外観検査であれば識別できるはずの欠陥のほぼ全部を検出することができない。なお、図2の例ではエピタキシャルウェーハ裏面の周縁部を除く中央部のほぼ全てが欠陥であるかの如く誤認識してしまう。
[0009]
 本発明者らは、従来技術ではエピタキシャルウェーハ裏面の欠陥を検出することができない原因についてまず検討した。エピタキシャルウェーハの裏面は、PWウェーハの裏面とは異なり、エピタキシャル層成膜時にソースガスが回り込む。そのため、エピタキシャルウェーハ裏面は、エピタキシャル層を形成する際に、原料ガスが裏面に回り込んで曇りが発生するなど、PWウェーハに比べると面状態が荒れている(すなわち、裏面のHazeレベルが悪い)。このように面状態が荒れていると、上記光学系50の光源では出力が強過ぎて乱反射が生じ、CCDの許容容量を超えてしまう。すなわち、面荒れに伴う散乱光の輝度のオーバーフローが原因であることを本発明者らはまず突き止めた。そのため、特許文献1に記載の技術をエピタキシャルウェーハ裏面の欠陥状態の検査に適用しても、外観検査であれば識別可能な欠陥を看過してしまうのだと考えられる。
[0010]
 PWウェーハの表裏面の画像取得を行う場合、エピタキシャルウェーハの裏面に比べて面荒れが小さいため、極薄い傷であっても検出できるよう、短波長域、かつ、照度の大きいHgランプやメタルハライドランプなどの超高圧水銀灯がリングファイバー照明の光源に用いられていた。しかしながら、上述の理由により、このような光学系を用いてはオーバーフローが発生するためにエピタキシャルウェーハ裏面の欠陥検出には適用できない。しかしながら、このオーバーフローを解消しようと超高圧水銀灯の照度を下げると、今度は検査中に照度が不安定となってしまう。そこで、本発明者らは、リングファイバー照明の光源として、比較的低照度で安定的に使用可能な光源を用いることを想起し、目視判定による外観検査無しでの、検査装置によるエピタキシャルウェーハの裏面検査を可能とした。
[0011]
 さて、エピタキシャルウェーハ裏面に形成される特有の欠陥の一種として、「ピンマーク欠陥」と呼ばれる欠陥が知られている。ここで、ピンマーク欠陥とは、エピタキシャル成長装置のリフトピン形状や、リフトピンとウェーハとの接触具合に起因する欠陥であり、リフトピン方式のエピタキシャル成長装置に特有な、エピタキシャルウェーハ裏面外周部に発生する摩耗跡のような微少キズの集合体または付着物からなる円形状の点状欠陥のなす組である。ピンマーク欠陥は、従来技術であるパーティクル測定機では、個々の欠陥検出は可能であっても、欠陥の集合体としてのピンマーク欠陥として識別することはできなかった(すなわち、パーティクルであるか、ピンマーク欠陥であるかの識別ができなかった)。そのため、これまでは目視による外観検査によりピンマーク欠陥の有無を識別していた。なお、ピンマーク欠陥は小さな欠陥であるため、それぞれの点状欠陥の欠陥サイズの識別までは目視では不可能であった。ここで、ピンマーク欠陥について、図3に示す一般的なエピタキシャル成長装置の模式図を用いてその形成メカニズムを説明する。
[0012]
 図3に示すリフトピン方式のエピタキシャル成長装置200は、サセプタ220と、サセプタサポートシャフト230と、3本のリフトピン240A,240B,240Cと、昇降シャフト250とを有する。なお、3本のリフトピン240A,240B,240Cはサセプタサポートシャフト230の中心を中心軸として対称に等角(すなわち120度)配置されるため、図3においてリフトピン240Bは図示されない。
[0013]
 上述のとおり、ピンマーク欠陥は、シリコンウェーハSの裏面と、リフトピン240A,240B,240Cとの接触により形成される。そのため、図3のような一般的なエピタキシャル成長装置の場合では、エピタキシャルウェーハ裏面の中心から120度ずつ回転させた位置に点状欠陥が3つ形成され、この点状欠陥のなす組がピンマーク欠陥となる。なお、リフトピンとの接触状態によって、ピンマーク欠陥のそれぞれの点状欠陥の欠陥サイズ(面内方向の大きさおよび厚み方向の高さまたは深さ)は個々に異なることが、本発明者らにより今回新たに確認された。
[0014]
 これまで、ピンマーク欠陥は、エピタキシャルウェーハ裏面において、形成されていても問題のない欠陥、あるいは、必然的に形成される欠陥の1種と考えられていた。そのため、これまでピンマーク欠陥の検出目的は、その存在有無を把握することで、製品ウェーハとして他に存在してはならない欠陥からスクリーニングすることが主目的であった。
[0015]
 しかしながら、微細化が進む現在では、これまで製品ウェーハにおいて存在してもよいとされたピンマーク欠陥でも、ピンマーク欠陥のそれぞれの点状欠陥の欠陥サイズによってはデバイス形成工程によって悪影響を及ぼす虞がある。例えば、図4は、エピタキシャルウェーハ1をデバイス形成工程の1種であるフォトリソグラフィー工程に供する際の模式図である。なお、図4では、エピタキシャルウェーハ1がピンチャックを有するステージ400上に設置される様子が示されている。ここで、エピタキシャルウェーハ1は、基板となるシリコンウェーハSと、該シリコンウェーハS上に形成されたエピタキシャル層Eを有する。そして、エピタキシャルウェーハ1の裏面にはピンマーク欠陥として、欠陥サイズの異なる点状欠陥D ,D が形成されている。欠陥サイズの小さな点状欠陥D では、ステージ300のピンチャックとの接触は問題となりにくいが、欠陥サイズの大きな点状欠陥D ではピンチャックとの接触により、リソグラフィ工程おいてデフォーカスが生じる懸念がある。
[0016]
 したがって、エピタキシャルウェーハ裏面のピンマーク欠陥を検出することに加え、ピンマーク欠陥のそれぞれの点状欠陥の欠陥サイズを定量的に評価することのできる手法の確立が求められる。
[0017]
 そこで本発明は、上記課題に鑑み、エピタキシャルウェーハ裏面のピンマーク欠陥を検出し、かつ、当該ピンマーク欠陥のそれぞれの点状欠陥の欠陥サイズを定量的に評価することのできるエピタキシャルウェーハ裏面検査方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0018]
 上記の目的を達成するべく、本発明者らは鋭意検討したところ、以下の知見を得た。
[0019]
 [1]エピタキシャルウェーハ裏面検査装置におけるリングファイバー照明の光源として、比較的低照度で安定的に使用可能な光源を用いることにより、図5Aに示すようにエピタキシャルウェーハ裏面の画像を取得することが可能となる。なお、図5Aでは、ピンマーク欠陥の他に、「スクラッチ」と呼ばれる円弧状の欠陥も観察される。実施形態において後述する画像処理を行うことで、スクラッチをより鮮明に観察することも可能である(図5B)。
[0020]
 [2]ピンマーク欠陥は、エピタキシャルウェーハ裏面とエピタキシャル成長装置のリフトピンとの接触が原因である。そこで、上記[1]により取得したエピタキシャルウェーハ裏面の画像から、適切な検出処理を行うことによってピンマーク欠陥を検出することができる。
[0021]
 [3]ピンマーク欠陥のそれぞれの点状欠陥の欠陥面積の大きさが、デバイス形成工程にエピタキシャルウェーハを供する際の基板品質に大きな影響を及ぼし得ることが本発明者らにより確認された。そこで、上記[2]により検出したピンマーク欠陥のそれぞれの点状欠陥を数値化処理して、欠陥面積を算出すれば、欠陥面積に応じてピンマーク欠陥を定量的に評価することができる。
[0022]
 本発明は、上記の知見および検討に基づくものであり、その要旨構成は以下のとおりである。
(1)エピタキシャルウェーハの裏面に対して垂直に設置され、光源が青色LEDおよび赤色LEDのいずれかであるリングファイバー照明ならびに撮影部を備える光学系と、前記裏面と平行に前記光学系を走査する走査部と、を有するエピタキシャルウェーハ裏面検査装置を用いて、
 前記光学系を前記走査部により走査しつつ、前記裏面のパーツ画像を連続的に撮影する撮影工程と、
 前記パーツ画像から、前記裏面の全体画像を取得する取得工程と、
 前記全体画像から、前記裏面に存在する複数の点状欠陥のなす組からなるピンマーク欠陥を検出する検出工程と、
 前記検出した前記ピンマーク欠陥のそれぞれの点状欠陥を数値化処理して、前記それぞれの点状欠陥の欠陥面積を算出する数値化処理工程と、を含み、
 前記検出工程において、前記エピタキシャルウェーハ裏面の中心から所定の距離離れた位置における点状の規準欠陥を抽出して、該規準欠陥の位置を第1の規準位置とし、前記中心から前記第1の規準位置を等角ずつ回転させて複数の第2の規準位置近傍における欠陥を抽出し、前記第1の規準位置および前記複数の第2の規準位置近傍における点状の欠陥がなす組を、前記ピンマーク欠陥として検出することを特徴とするエピタキシャルウェーハ裏面検査方法。
[0023]
(2)前記数値化処理工程が、
 前記全体画像における前記ピンマーク欠陥のそれぞれの点状欠陥の各ピクセルの輝度値を取得する第1工程と、
 所定の輝度閾値に基づき前記各ピクセルの輝度値を二値化処理する第2工程と、
 前記二値化処理した各ピクセルに基づき、前記それぞれの点状欠陥の欠陥面積を算出する第3工程と、
を含む、前記(1)に記載のエピタキシャルウェーハ裏面検査方法。
[0024]
(3)前記数値化処理工程の後、前記それぞれの点状欠陥の欠陥面積と、予め定めた面積閾値との対比に基づき、前記それぞれの点状欠陥の良否を判定する判定工程をさらに含む、前記(1)または(2)に記載のエピタキシャルウェーハ裏面検査方法。
[0025]
(4)エピタキシャルウェーハの裏面に対して垂直に設置され、光源が青色LEDおよび赤色LEDのいずれかであるリングファイバー照明ならびに撮影部を備える光学系と、
 前記裏面と平行に前記光学系を走査する走査部と、
 前記光学系により取得されるエピタキシャルウェーハ裏面の画像を解析する解析部と、
 前記光学系、前記走査部および前記解析部を制御する制御部と、
を有するエピタキシャルウェーハ裏面検査装置であって、
 前記光学系は、前記制御部を介して前記走査部により走査されつつ、前記裏面のパーツ画像を連続的に撮影し、
 前記解析部は、前記制御部を介して、前記パーツ画像から前記裏面の全体画像を取得し、前記全体画像から、前記裏面に存在する複数の点状欠陥のなす組からなるピンマーク欠陥を検出し、前記検出した前記ピンマーク欠陥のそれぞれの点状欠陥を数値化処理して、前記それぞれの点状欠陥の欠陥面積を算出し、
 前記解析部が前記ピンマーク欠陥を検出するにあたり、前記エピタキシャルウェーハ裏面の中心から所定の距離離れた位置における点状の規準欠陥を抽出して、該規準欠陥の位置を第1の規準位置とし、前記中心から前記第1の規準位置を等角ずつ回転させて複数の第2の規準位置近傍における欠陥を抽出し、前記第1の規準位置および前記複数の第2の規準位置近傍における点状の欠陥がなす組を、前記ピンマーク欠陥として検出することを特徴とするエピタキシャルウェーハ裏面検査装置。
[0026]
(5)前記数値化処理するにあたり、前記解析部は、前記制御部を介して、前記全体画像における前記ピンマーク欠陥のそれぞれの点状欠陥の各ピクセルの輝度値を取得し、所定の輝度閾値に基づき前記各ピクセルの輝度値を二値化処理し、前記二値化処理した各ピクセルに基づき、前記それぞれの点状欠陥の欠陥面積を算出する、前記(4)に記載のエピタキシャルウェーハ裏面検査装置。
[0027]
(6)前記解析部が、前記制御部を介して、前記それぞれの点状欠陥の欠陥面積と、予め定めた面積閾値との対比に基づき、前記それぞれの点状欠陥の良否をさらに判定する、前記(4)または(5)に記載のエピタキシャルウェーハ裏面検査装置。
[0028]
(7)前記(1)から(3)のいずれかに記載のエピタキシャルウェーハ裏面の検査方法により算出された前記それぞれの点状欠陥の欠陥面積に基づき、エピタキシャル成長装置のリフトピンの交換時期を判定することを特徴とする、エピタキシャル成長装置のリフトピン管理方法。
[0029]
(8)リフトピン方式のエピタキシャル成長装置を用いてシリコンウェーハの表面にエピタキシャル層を形成してエピタキシャルウェーハを得るエピタキシャル層形成工程と、
 前記エピタキシャルウェーハの裏面を検査する裏面検査工程と、を含むエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
 前記裏面検査工程は、前記エピタキシャルウェーハの裏面に対して垂直に設置され、光源が青色LEDおよび赤色LEDのいずれかであるリングファイバー照明ならびに撮影部を備える光学系と、前記裏面と平行に前記光学系を走査する走査部と、を有するエピタキシャルウェーハ裏面検査装置を用いて、
  (a)前記光学系を前記走査部により走査しつつ、前記裏面のパーツ画像を連続的に撮影する撮影工程と、
  (b)前記パーツ画像から、前記裏面の全体画像を取得する取得工程と、
  (c)前記全体画像から、前記裏面に存在する複数の点状欠陥のなす組からなるピンマーク欠陥を検出する検出工程と、
  (d)前記検出した前記ピンマーク欠陥のそれぞれの点状欠陥を数値化処理して、前記それぞれの点状欠陥の欠陥面積を算出する数値化処理工程と、
  (e)前記数値化処理工程の後、前記それぞれの点状欠陥の欠陥面積と、予め定めた面積閾値との対比に基づき、前記それぞれの点状欠陥の良否を判定する判定工程と、を含み、
 前記(d)検出工程において、前記エピタキシャルウェーハ裏面の中心から所定の距離離れた位置における点状の規準欠陥を抽出して、該規準欠陥の位置を第1の規準位置とし、前記中心から前記第1の規準位置を等角ずつ回転させて複数の第2の規準位置近傍における欠陥を抽出し、前記第1の規準位置および前記複数の第2の規準位置近傍における点状の欠陥がなす組を、前記ピンマーク欠陥として検出することを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。
[0030]
(9)前記(d)数値化処理工程が、
 前記全体画像における前記ピンマーク欠陥のそれぞれの点状欠陥の各ピクセルの輝度値を取得する第1工程と、
 所定の輝度閾値に基づき前記各ピクセルの輝度値を二値化処理する第2工程と、
 前記二値化処理した各ピクセルに基づき、前記それぞれの点状欠陥の欠陥面積を算出する第3工程と、
を含む、前記(8)に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。

発明の効果

[0031]
 本発明によれば、エピタキシャルウェーハ裏面のピンマーク欠陥を検出し、かつ、当該ピンマーク欠陥を定量的に評価することのできるエピタキシャルウェーハ裏面検査方法を提供することができる。

図面の簡単な説明

[0032]
[図1A] 従来技術において用いられるウェーハ裏面検査装置の光学系の光学系全体を説明する模式図である。
[図1B] 従来技術において用いられるウェーハ裏面検査装置の光学系の、入射光L および散乱光L を示す模式図である。
[図2] 従来技術によるウェーハ検査装置を用いて得た、エピタキシャルウェーハ裏面の全体画像の一例である。
[図3] 一般的なエピタキシャル成長装置を説明する模式断面図である。
[図4] エピタキシャルウェーハを一般的なデバイス形成工程に供する際の模式断面図である。
[図5A] 本発明の一実施形態により得られるエピタキシャルウェーハ裏面の全体画像の一例である。
[図5B] 図5Aを画像処理したエピタキシャルウェーハ裏面の全体画像である。
[図6] 本発明の一実施形態に用いるエピタキシャルウェーハ裏面検査装置を説明する模式図である。
[図7] 本発明の一実施形態に従うエピタキシャルウェーハ裏面検査方法を説明するフローチャートである。
[図8A] 本発明の一実施形態により検出することのできるピンマークを説明するための模式図であって、ピンマーク欠陥の内の規準欠陥PM1を示す。(B)は、ピンマーク欠陥を構成する点状欠陥の組PM1~PM3を示す。
[図8B] 本発明の一実施形態により検出することのできるピンマークを説明するための模式図であって、ピンマーク欠陥を構成する点状欠陥の組PM1~PM3を示す。
[図9] 本発明のエピタキシャルウェーハ裏面検査方法における数値化処理工程の好適態様を説明するフローチャートである。
[図10A] 本発明により検出されたピンマーク欠陥を構成する点状欠陥の組PM1~PM3を示す。
[図10B] 図10Aにおける点状欠陥の組PM1~PM3のうちの、欠陥PM3の拡大画像である。
[図10C] 図10Bにおける欠陥PM3のを二値化処理した後の欠陥を示す。
[図11] エピタキシャル成長装置の使用回数と、ピンマークの欠陥面積との対応関係を示すグラフである。
[図12A] 実施例における、従来技術によるピンマーク欠陥の欠陥面積の測定箇所の示す模式図である。
[図12B] 実施例における、本発明によるピンマーク欠陥の欠陥面積の測定箇所を示す模式図である。
[図13A] 実施例における従来技術および本発明によるピンマーク欠陥の欠陥面積の測定結果の対比を示すグラフである。
[図13B] 図13AにおけるサンプルS1~S3それぞれの判定結果を示す模式図である。

発明を実施するための形態

[0033]
 以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。図6は、本発明の一実施形態に従うエピタキシャルウェーハ裏面検査方法に用いるエピタキシャルウェーハ裏面検査装置100の模式図であり、図7は、本発明の一実施形態に従うエピタキシャルウェーハ裏面検査方法を説明するフローチャートである。なお、各実施形態において、重複する構成については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
[0034]
(エピタキシャルウェーハ裏面検査方法)
 図6,7に示すように、本発明の一実施形態に従うエピタキシャルウェーハ裏面検査方法は、エピタキシャルウェーハ1の裏面に対して垂直に設置され、光源が青色LEDおよび赤色LEDのいずれかであるリングファイバー照明10ならびに撮影部20を備える光学系30と、エピタキシャルウェーハ1の裏面と平行に光学系30を走査する走査部40と、を有するエピタキシャルウェーハ裏面検査装置100を用いてエピタキシャルウェーハ1の裏面を検査する。本発明の一実施形態に従うエピタキシャルウェーハ裏面検査装置100は、さらに解析部70および制御部90を有し、これら解析部70および制御部90については、エピタキシャルウェーハ裏面検査方法の実施形態を説明した後に改めて説明する。
[0035]
 さて、図7のフローチャートに示すように、本実施形態に従うエピタキシャルウェーハ裏面検査方法は、光学系30を走査部40により走査しつつ、エピタキシャルウェーハ1の裏面のパーツ画像を連続的に撮影する撮影工程S10と、パーツ画像から、エピタキシャルウェーハ1の裏面の全体画像を取得する取得工程S20と、全体画像から、エピタキシャルウェーハ1の裏面に存在する複数の点状欠陥PM1,PM2,PM3のなす組からなるピンマーク欠陥を検出する検出工程S30と、検出したピンマーク欠陥のそれぞれの点状欠陥PM1,PM2,PM3を数値化処理して、それぞれの点状欠陥PM1,PM2,PM3の欠陥面積を算出する数値化処理工程S40と、を含む。なお、後述するように、数値化処理工程S40を行った後に判定工程S50を行うことも好ましい。
[0036]
 そして、本実施形態によるエピタキシャルウェーハ裏面検査方法は、検出工程S30において、エピタキシャルウェーハ1の裏面の中心から所定の距離離れた位置における点状の規準欠陥PM1を抽出して、該規準欠陥PM1の位置を第1の規準位置とし(図8A)、当該中心から第1の規準位置PM1を等角ずつ回転させて複数の第2の規準位置近傍における欠陥PM2,PM3を抽出し、前記第1の規準位置および前記複数の第2の規準位置近傍における点状の欠陥PM1,PM2,PM3がなす組を、ピンマーク欠陥として検出する(図8B)。検出工程S30の詳細についても図8A,図8Bを用いて後述する。
[0037]
 以下、各構成および各工程の詳細を、図6,7を参照して順次説明する。
[0038]
<リングファイバー照明>
 エピタキシャルウェーハ裏面検査装置100におけるリングファイバー照明10としては、一般的なものを用いることができるが、その光源を青色LEDおよび赤色LEDのいずれかとする。これは、既述のとおり、エピタキシャルウェーハ1の裏面はPWウェーハに比べて表面が荒れているため、比較的低照度で、かつ、安定的に使用可能な光源を用いることが必要であるからである。なお、リングファイバー照明10の光源として、例えば波長域:450~500nmの青色LEDまたは、波長域600~700nmの赤色LEDを用いることができる。なお、リングファイバー照明10から照射される照射光Lの照度を300,000~1,000,000lux程度とすることが好ましい。エピタキシャルウェーハ1の裏面に対する照射光Lのなす角度は一般的なものであり、例えば10~30度程度とすることができ、従来技術と同様に略20度または20度とすることもできる。
[0039]
 なお、図2を用いて既述のとおり、リングファイバー照明10の光源として、従来技術と同様に超高圧水銀灯(例えば照度5,000,000Lux)を用いると、欠陥に起因する輝度がオーバーフローするため、エピタキシャルウェーハ1の裏面の欠陥を十分に識別することができない。
[0040]
<撮影部>
 撮影部20の構成は、エピタキシャルウェーハ1の裏面からの散乱光を受光して撮影できる限りは特に制限されず、例えば鏡筒22、レンズ23および受光部24から構成することができる。鏡筒22、レンズ23および受光部24のそれぞれは、一般的に使用されるものを用いることができる。レンズ23には例えばテレセントリックレンズを用いることができ、受光部24には例えばCCDカメラを用いることができる。
[0041]
<光学形>
 光学系30は、上述のリングファイバー照明10および撮影部20を備え、リングファイバー照明10によってエピタキシャルウェーハ1の裏面を照射し、その散乱光を受光して、エピタキシャルウェーハ1の裏面のパーツ画像を取得する。
[0042]
<走査部>
 走査部40は、エピタキシャルウェーハ1の裏面と平行に光学系30を走査する。走査部40は、光学系30を周方向に走査してもよいし、縦横に走査してもよい。また、エピタキシャルウェーハ裏面検査装置100が光学系30を複数(例えば3つ)有し、それぞれの光学系30を走査部40が周方向に走査してもよい。なお、走査部40は光学系30に接続するアームおよび、アームを駆動させるための駆動ステッピングモーター、サーボーモーター等から構成することができる。
[0043]
<撮影工程>
 本実施形態によるエピタキシャルウェーハ裏面検査方法では、図7に示すように、初めに撮影工程S10を行う。撮影工程S10では、光学系30が所定位置に位置するときに、エピタキシャルウェーハ1の裏面のパーツ画像を撮影する。次いで、上記所定位置と別の位置に走査部40により光学系30を走査して、エピタキシャルウェーハ1の裏面のパーツ画像を撮影する。例えば、エピタキシャルウェーハ1の裏面を100~200程度に区分して、区分毎にこの撮影および走査を繰り返して、エピタキシャルウェーハ1の裏面のパーツ画像を連続的に撮影する(S10)。
[0044]
<取得工程>
 次に、取得工程S20を行う。取得工程S20では、撮影工程S10において撮影したそれぞれのパーツ画像を合成し、エピタキシャルウェーハ1の裏面の全体画像を取得する(S20)。得られた全体画像の一例は、例えば既述の図5Aである。
[0045]
<検出工程>
 取得工程S20の後、ピンマーク欠陥を検出する検出工程S30を行う。
 ピンマーク欠陥について、改めて説明する。既述のとおり、ピンマーク欠陥とは、エピタキシャル成長装置のリフトピン形状や、リフトピンとウェーハとの接触具合に起因する欠陥であり、リフトピン方式のエピタキシャル成長装置に特有な、エピタキシャルウェーハ裏面外周部に発生する摩耗跡のような微少キズの集合体または付着物からなる円形状の点状欠陥のなす組である。そのため、図3のような一般的なエピタキシャル成長装置の場合では、リフトピンは3本使用されるため、エピタキシャルウェーハ裏面の中心から120度ずつ回転させた位置に点状欠陥が3つ形成され、この点状欠陥のなす組がピンマーク欠陥となる。なお、リフトピン形状に起因して、所定の半径の範囲内にピンマーク欠陥のそれぞれの点状欠陥が存在し、それぞれの点状欠陥は円形状の輝点となる。また、ピンマーク欠陥のそれぞれの点状欠陥の面積は、概ね0.2mm ~3mm である。既述の図5Aの全体画像に、ピンマーク欠陥の一例が例示される。なお、図3および図8A,図8Bの例ではリフトピンの総本数が一般的な3本であることを前提に模式的な図示を行っているが、リフトピンがN本(但し、Nは自然数)ある場合は、ピンマーク欠陥はN個の点状欠陥のなす組となる。
[0046]
 図8A,図8Bを用いつつ、本実施形態における検出工程S30についてより詳細に説明する。検出工程S30において、エピタキシャルウェーハ裏面の中心から所定の距離R離れた位置における点状の規準欠陥PM1をまず抽出する(図8A)。規準欠陥PM1の検出に際して、所定の距離R離れた位置における最大の大きさの点状の欠陥を規準欠陥PM1として扱ってもよい。他にも、ウェーハのノッチ位置Nを基準とすれば、規準欠陥PM1となる点状欠陥の許容検出範囲がリフトピンの配置に応じて定まるため、その許容検出範囲における最大の点状欠陥を規準欠陥PM1として検出してもよい。
[0047]
 次に、規準欠陥PM1の位置を第1の規準位置とし、エピタキシャルウェーハ1の裏面の中心から前記第1の規準位置を等角ずつ回転させて、複数の第2の規準位置A,Bの近傍における欠陥を抽出する。例えば、図8の例では、ピンマークは3箇所形成されるため、第1の規準位置を120度ずつ回転させた位置が第2の規準位置である。また、リフトピンがN本ある場合は、第1の規準位置を[360/N]度ずつ回転させる。なお、ピンマークの発生位置が等角間隔から若干ずれる場合があり得るので、±5度程度の検出許容角を設定してもよい(図8B)。この場合、検出許容角の範囲内にあれば、上記「近傍」に含まれるものとする。図8Bにおける第1の基準位置および第2の規準位置A,B近傍における点状欠陥PM1~PM3がなす組を、「ピンマーク欠陥」として検出する。
[0048]
<数値化処理工程>
 検出工程S30の後、点状欠陥PM1~PM3のそれぞれの欠陥面積を算出する数値化処理工程S40を行う。欠陥面積の数値化処理は、種々の手法により行うことができるが、例えば図9のフローチャートに示す第1工程S31,第2工程S32および第3工程S33を含む好適態様に従って数値化処理を行うことが好ましい。
[0049]
<<第1工程>>
 まず、全体画像におけるピンマーク欠陥のそれぞれの点状欠陥PM1,PM2,PM3の各ピクセルの輝度値を取得する第1工程S31を行うことが好ましい。すなわち、この第1工程では、全体画像から、点状欠陥PM1,PM2,PM3に対してピクセル単位で輝度データを読み込む。図10Aに全体画像の一具体例を示す。図10Aには、さらにピンマーク欠陥のそれぞれの点状欠陥PM1,PM2,PM3の位置を示す。図10Bは図10Aにおける点状欠陥PM3の拡大図である。
[0050]
<<第2工程>>
 第1工程S31を行った後、所定の輝度閾値に基づき、点状欠陥PM1,PM2,PM3の各ピクセルの輝度値を二値化処理する第2工程S32を行うことが好ましい。続く第3工程S33において面積を算出するための、欠陥の外縁を確定するためである。図10Cに、図10Bの点状欠陥を二値化処理した後の画像をピクセル単位で示す。なお、この例では1ピクセルが0.04mm に相当する。
[0051]
<<第3工程>>
 そして、第3工程S33では、二値化処理した各ピクセルに基づき、それぞれの点状欠陥PM1,PM2,PM3の欠陥面積を算出することが好ましい。欠陥面積の算出にあたっては、例えば前述の輝度閾値を超えたピクセルの個数を数え上げればよいし、点状欠陥の検出領域から、輝度閾値以下のピクセルを除外して欠陥面積を算出してもよい。図10Cの例では、輝度閾値を超えたピクセルの個数が27個なので、点状欠陥PM3の欠陥面積は0.04(mm /pixel)×27(pixel)=1.08mm と算出することができる。こうした欠陥面積の算出を、点状欠陥PM3以外に対しても同様に行えばよい。
[0052]
 以上のように、本実施形態のエピタキシャルウェーハ裏面検査方法を行うことで、エピタキシャルウェーハ裏面のピンマーク欠陥を検出し、かつ、当該ピンマーク欠陥のそれぞれの点状欠陥の欠陥サイズを定量的に評価することができる。
[0053]
<判定工程>
 ここで、前述のとおり、従来はピンマーク欠陥はその形成メカニズムを考慮して、形成されても問題視されない欠陥と考えられていたが、ピンマーク欠陥の各点状欠陥の欠陥サイズによってはデバイス形成工程において悪影響を及ぼす危惧がある。そこで、本実施形態のエピタキシャルウェーハ裏面検査方法は、数値化処理工程S40の後、それぞれの点状欠陥PM1,PM2,PM3の欠陥面積と、予め定めた面積閾値との対比に基づき、それぞれの点状欠陥PM1,PM2,PM3の良否を判定する判定工程をさらに含むことが好ましい。こうすることで、ピンマーク欠陥の点状欠陥PM1,PM2,PM3の一つ一つの良否を判定することができるため、製品ウェーハとしての品質を担保することができる。なお、上記面積閾値は製品ウェーハの仕様に応じて所望の値を設定すればよい。
[0054]
 なお、本実施形態のエピタキシャルウェーハ裏面検査方法では、検出工程S30に先立ち、取得された全体画像を画像処理する画像処理工程を行うことも好ましい。そして、画像処理した全体画像に基づき、ピンマーク以外の欠陥を検出することも好ましい。画像処理工程において、例えば微分処理画像を全体画像から取得すれば、撮影したパーツ画像に含まれ得るノイズの影響等も抑制でき、エピタキシャルウェーハ1の裏面に存在する欠陥をより明確に検出することができる。なお、前掲した図5Bは、図5Aの全体画像を微分処理し、細線化処理を施したものである。
[0055]
 また、本発明の一実施形態によるエピタキシャルシリコンウェーハ裏面検査方法により検査されるエピタキシャルウェーハ1は、鏡面加工されたシリコンウェーハの表面に、シリコンエピタキシャル層をエピタキシャル成長させたエピタキシャルシリコンウェーハとすることができる。
[0056]
(エピタキシャルウェーハ裏面検査装置)
 図6に模式的に示すように、本発明の一実施形態に従うエピタキシャルウェーハ裏面検査装置100は、上述したエピタキシャルウェーハ裏面検査方法を行う検査装置である。このエピタキシャルウェーハ裏面検査装置100は、光源が青色LEDおよび赤色LEDのいずれかであるリングファイバー照明10ならびに撮影部20を備える光学系30と、エピタキシャルウェーハ1の裏面と平行に光学系30を走査する走査部40と、光学系30により取得されるエピタキシャルウェーハ1の裏面の画像を解析する解析部70と、光学系30、走査部40および解析部70を制御する制御部90とを有する。
[0057]
 エピタキシャルウェーハ裏面検査装置100は、これら光学系30、走査部40および解析部70を制御する制御部90を用いて既述の撮影工程S10、取得工程S20、検出工程S30、数値化処理工程S40、さらに、所望に応じて判定工程S50を行う。すなわち、光学系30は、制御部90を介して走査部40により走査されつつ、エピタキシャルウェーハ1の裏面のパーツ画像を連続的に撮影する。また、解析部70は、制御部90を介して、前記パーツ画像から前記裏面の全体画像を取得し、この全体画像から、エピタキシャルウェーハ1の裏面に存在する複数の点状欠陥PM1,PM2,PM3のなす組からなるピンマーク欠陥を検出する。さらに、解析部70は、検出した当該ピンマーク欠陥のそれぞれの点状欠陥PM1,PM2,PM3を数値化処理して、それぞれの点状欠陥PM1,PM2,PM3の欠陥面積を算出する。ここで、解析部70がピンマーク欠陥を検出するにあたり、エピタキシャルウェーハ1の裏面の中心から所定の距離離れた位置における点状の規準欠陥PM1を抽出して、該規準欠陥の位置を第1の規準位置とし、前記中心から前記第1の規準位置を等角ずつ回転させて複数の第2の規準位置近傍における欠陥PM2,PM3を抽出し、前記第1の規準位置および前記複数の第2の規準位置近傍における点状の欠陥がなす組を、前記ピンマーク欠陥として検出する。なお、図6では、光学系30を一つのみ図示しているが、エピタキシャルウェーハ1の裏面側に複数設けてもよい。
[0058]
 ここで、上述の数値化処理するにあたり、解析部70は、制御部90を介して、全体画像におけるピンマーク欠陥のそれぞれの点状欠陥PM1,PM2,PM3の各ピクセルの輝度値を取得し、所定の輝度閾値に基づき前記各ピクセルの輝度値を二値化処理し、前記二値化処理した各ピクセルに基づき、それぞれの点状欠陥PM1,PM2,PM3の欠陥面積を算出することが好ましい。さらに、解析部70が、制御部90を介して、それぞれの点状欠陥PM1,PM2,PM3の欠陥面積と、予め定めた面積閾値との対比に基づき、記それぞれの点状欠陥PM1,PM2,PM3の良否をさらに判定することも好ましい。
[0059]
 なお、解析部70および制御部90は、CPU(中央演算処理装置)やMPUなどの好適なプロセッサにより実現され、メモリ、ハードディスク等の記録部を有することができる。また、解析部70および制御部90は、エピタキシャルウェーハ裏面検査装置100の各構成間の情報および指令の伝達ならびに各部位の動作を、あらかじめ解析部70および制御部90に記憶された前述のエピタキシャルウェーハ裏面検査方法を動作させるためのプログラムを実行することにより制御する。
[0060]
(エピタキシャル成長装置のリフトピン管理方法)
 本発明者らは、上述したエピタキシャルウェーハ裏面の検査方法により算出された前記それぞれの点状欠陥の欠陥面積を用いて、エピタキシャル成長装置のリフトピンを適切に管理する方法を更に見出した。すなわち、このエピタキシャル成長装置のリフトピン管理方法に係る実施形態では、上述したエピタキシャルウェーハ裏面の検査方法により算出されたそれぞれの点状欠陥PM1,PM2,PM3の欠陥面積に基づき、エピタキシャル成長装置のリフトピンの交換時期を判定する。
[0061]
 本発明者らの検討によると、図11に示されるように、エピタキシャル成長装置を使用すればするほど、ピンマーク欠陥の各点状欠陥の面積が増大することが確認された。この理由は、エピタキシャルウェーハの裏面と接触するリフトピンの接触部が徐々に摩耗していくため、接触面積が増大することが原因であると推測される。
[0062]
 ここで、複数本あるリフトピンの全てが、エピタキシャルウェーハの裏面と均一に接触するわけではないので、ピンマーク欠陥の各点状欠陥のうち、一部の点状欠陥の欠陥面積が他の点状欠陥の欠陥面積に比べて急速に増大することが想定される。また、何らかの不具合により、一部の点状欠陥の欠陥面積が急激に増大することも危惧される。そして、既述のとおり、製品ウェーハとしての品質を担保するためには、ピンマーク欠陥の各点状欠陥の欠陥面積がいずれも所定面積以下であることが望まれる。
[0063]
 そこで、上述したリフトピン管理方法を用いることで、点状欠陥PM1,PM2,PM3のそれぞれの欠陥面積を算出し、該欠陥面積が所定閾値を超えるか否かにより、1本または全部のリフトピンの交換要否を判定することができる。
[0064]
(エピタキシャルウェーハの製造方法)
 前述のエピタキシャルウェーハ裏面検査方法の実施形態を製造工程に含んでエピタキシャルウェーハを製造することにより、ピンマーク欠陥の点状欠陥PM1,PM2,PM3の一つ一つの良否を定量的に判定して、製品ウェーハとしての品質を担保したエピタキシャルウェーハを製造することができる。すなわち、本実施形態に従うエピタキシャルウェーハの製造方法は、リフトピン方式のエピタキシャル成長装置を用いてシリコンウェーハの表面にエピタキシャル層を形成してエピタキシャルウェーハ1を得るエピタキシャル層形成工程と、エピタキシャルウェーハ1の裏面を検査する裏面検査工程と、を含む。なお、以下に説明する裏面検査工程において、前述の裏面検査方法の実施形態と重複する内容については説明を省略する。
[0065]
 ここで、本実施形態における裏面検査工程は、エピタキシャルウェーハ1の裏面に対して垂直に設置され、光源が青色LEDおよび赤色LEDのいずれかであるリングファイバー照明10ならびに撮影部20を備える光学系30と、エピタキシャルウェーハ1の裏面と平行に光学系30を走査する走査部40と、を有するエピタキシャルウェーハ裏面検査装置100を用いて、(a)光学系30を走査部40により走査しつつ、エピタキシャルウェーハ1の裏面のパーツ画像を連続的に撮影する撮影工程と、(b)前記パーツ画像から、エピタキシャルウェーハ1の裏面の全体画像を取得する取得工程と、(c)前記全体画像から、エピタキシャルウェーハ1の裏面に存在する複数の点状欠陥のなす組からなるピンマーク欠陥を検出する検出工程と、(d)前記検出した前記ピンマーク欠陥のそれぞれの点状欠陥を数値化処理して、前記それぞれの点状欠陥の欠陥面積を算出する数値化処理工程と、(e)前記数値化処理工程の後、前記それぞれの点状欠陥の欠陥面積と、予め定めた面積閾値との対比に基づき、前記それぞれの点状欠陥の良否を判定する判定工程と、を含む。
[0066]
 そして、本実施形態では、前記(d)検出工程において、エピタキシャルウェーハ1の裏面の中心から所定の距離離れた位置における点状の規準欠陥を抽出して、該規準欠陥の位置を第1の規準位置とし、前記中心から前記第1の規準位置を等角ずつ回転させて複数の第2の規準位置近傍における欠陥を抽出し、前記第1の規準位置および前記複数の第2の規準位置近傍における点状の欠陥がなす組を、前記ピンマーク欠陥として検出する。
[0067]
 また、エピタキシャル層形成工程では、一般的なリフトピン方式のエピタキシャル成長装置を用いてシリコンウェーハ表面にエピタキシャル層を形成すればよい。例えば、シリコンエピタキシャル層形成時における成長条件としては、水素をキャリアガスとして、ジクロロシラン、トリクロロシランなどのソースガスをエピタキシャル成長装置のチャンバー内に導入し、使用するソースガスによっても成長温度は異なるが、概ね1000~1200℃の範囲の温度でCVD法によりシリコンウェーハ上にエピタキシャル成長させることができる。また、エピタキシャル層の厚さは1~15μmの範囲内とすることが好ましい。
[0068]
 こうして、本実施形態における裏面検査工程により、製品ウェーハとしての品質が担保されたエピタキシャルウェーハを製造することができる。
[0069]
 ここで、上記製造方法の実施形態において、(d)数値化処理工程が、前記全体画像における前記ピンマーク欠陥のそれぞれの点状欠陥の各ピクセルの輝度値を取得する第1工程と、所定の輝度閾値に基づき前記各ピクセルの輝度値を二値化処理する第2工程と、前記二値化処理した各ピクセルに基づき、前記それぞれの点状欠陥の欠陥面積を算出する第3工程と、を含むことが好ましい。
[0070]
 なお、エピタキシャル形成工程の後、エピタキシャルウェーハ1の表面および裏面のいずれか一方または両方を研磨および洗浄するなどしてもよいことは勿論である。
[0071]
 以上、本発明の実施形態を説明したが、これらは代表的な実施形態の例を示したものであって、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。
実施例
[0072]
 リフトピン方式のエピタキシャル成長装置を用いて、シリコンウェーハ表面にシリコンエピタキシャル層を成膜した。成膜後のエピタキシャルウェーハの裏面におけるピンマーク欠陥の欠陥面積を評価した。
[0073]
(従来技術によるピンマーク欠陥面積評価)
 従来技術によるパーティクル測定機(KLAテンコール社製SP2)を用いて、エピタキシャルウェーハ裏面のピンマーク欠陥の欠陥面積を測定した。従来技術によるパーティクル測定機では、レーザを周方向に均一に照射する装置仕様であるため、ピンマーク欠陥の欠陥面積は、図12Aに示すように、ピンマーク欠陥を含むリング状の領域全ての合計の欠陥面積が測定される。なお、このピンマーク欠陥を含むリング状の領域を検出範囲として確定するため、全てのウェーハ裏面でピンマーク欠陥が観察されるウェーハ中心からの距離を目視による外観観察により事前に確認した。そのため、図12Aに示す測定領域内の他の欠陥も欠陥面積に含まれうる。
[0074]
(本発明によるピンマーク欠陥面積評価)
 上述した本発明に従うエピタキシャルウェーハ裏面検査装置100を用いて、エピタキシャルウェーハ裏面のピンマーク欠陥の欠陥面積を測定した。エピタキシャルウェーハ裏面検査装置100では、図12Bに示すように、ピンマーク欠陥の各点状欠陥の欠陥面積を個別に測定することが可能である。
[0075]
 従来技術によるパーティクル測定機を用いて測定した、ピンマーク欠陥を含む領域の合計欠陥面積と、本発明によるエピタキシャルウェーハ裏面検査装置100を用いて測定した、合計欠陥面積との対応関係を示すグラフを図13Aに示す。このうち、サンプルS1,S2,S3について、各サンプルの1つずつの点状欠陥の評価結果を図13Bに示す。
[0076]
 従来技術によるパーティクル測定機を用いる場合、欠陥面積はピンマーク欠陥の全ての点状欠陥の合計の欠陥面積となる。そのため、仮に従来技術によるパーティクル測定機でピンマーク欠陥の良否判定を行うのであれば、図13Aに示すように、所定閾値を超えたもの全てを不良と判断することになる。しかしながら、従来技術では良好と判断できるピンマーク欠陥であっても、従来技術では図13Aに示すように見落としが生じうる。これは、サンプルS2のようにピンマーク欠陥のうち、1つの点状欠陥の欠陥面積が大きくても、他の2つの点状欠陥の欠陥面積が小さいと、従来技術では合計面積としては十分に小さく、良品であると判断せざるを得ないからである。しかしながら、本発明方法に従えば、ピンマーク欠陥の1つ1つの点状欠陥を定量的に評価できるため、1つでも不良と判断できる点状欠陥があれば、他の点状欠陥の良否に関わらず、不良品と判定することができる。したがって、本発明方法では、より精度良くピンマーク欠陥の良否を判断することができる。

産業上の利用可能性

[0077]
 本発明によれば、エピタキシャルウェーハ裏面のピンマーク欠陥を検出し、かつ、当該ピンマーク欠陥を定量的に評価することのできるエピタキシャルウェーハ裏面検査方法を提供することができる。

符号の説明

[0078]
 1   エピタキシャルウェーハ
 10  リングファイバー照明
 20  撮影部
 30  光学系
 40  走査部
 70  解析部
 90  制御部
100  エピタキシャルウェーハ裏面検査装置
 D   欠陥

請求の範囲

[請求項1]
 エピタキシャルウェーハの裏面に対して垂直に設置され、光源が青色LEDおよび赤色LEDのいずれかであるリングファイバー照明ならびに撮影部を備える光学系と、前記裏面と平行に前記光学系を走査する走査部と、を有するエピタキシャルウェーハ裏面検査装置を用いて、
 前記光学系を前記走査部により走査しつつ、前記裏面のパーツ画像を連続的に撮影する撮影工程と、
 前記パーツ画像から、前記裏面の全体画像を取得する取得工程と、
 前記全体画像から、前記裏面に存在する複数の点状欠陥のなす組からなるピンマーク欠陥を検出する検出工程と、
 前記検出した前記ピンマーク欠陥のそれぞれの点状欠陥を数値化処理して、前記それぞれの点状欠陥の欠陥面積を算出する数値化処理工程と、を含み、
 前記検出工程において、前記エピタキシャルウェーハ裏面の中心から所定の距離離れた位置における点状の規準欠陥を抽出して、該規準欠陥の位置を第1の規準位置とし、前記中心から前記第1の規準位置を等角ずつ回転させて複数の第2の規準位置近傍における欠陥を抽出し、前記第1の規準位置および前記複数の第2の規準位置近傍における点状の欠陥がなす組を、前記ピンマーク欠陥として検出することを特徴とするエピタキシャルウェーハ裏面検査方法。
[請求項2]
 前記数値化処理工程が、
 前記全体画像における前記ピンマーク欠陥のそれぞれの点状欠陥の各ピクセルの輝度値を取得する第1工程と、
 所定の輝度閾値に基づき前記各ピクセルの輝度値を二値化処理する第2工程と、
 前記二値化処理した各ピクセルに基づき、前記それぞれの点状欠陥の欠陥面積を算出する第3工程と、
を含む、請求項1に記載のエピタキシャルウェーハ裏面検査方法。
[請求項3]
 前記数値化処理工程の後、前記それぞれの点状欠陥の欠陥面積と、予め定めた面積閾値との対比に基づき、前記それぞれの点状欠陥の良否を判定する判定工程をさらに含む、請求項1または2に記載のエピタキシャルウェーハ裏面検査方法。
[請求項4]
 エピタキシャルウェーハの裏面に対して垂直に設置され、光源が青色LEDおよび赤色LEDのいずれかであるリングファイバー照明ならびに撮影部を備える光学系と、
 前記裏面と平行に前記光学系を走査する走査部と、
 前記光学系により取得されるエピタキシャルウェーハ裏面の画像を解析する解析部と、
 前記光学系、前記走査部および前記解析部を制御する制御部と、
を有するエピタキシャルウェーハ裏面検査装置であって、
 前記光学系は、前記制御部を介して前記走査部により走査されつつ、前記裏面のパーツ画像を連続的に撮影し、
 前記解析部は、前記制御部を介して、前記パーツ画像から前記裏面の全体画像を取得し、前記全体画像から、前記裏面に存在する複数の点状欠陥のなす組からなるピンマーク欠陥を検出し、前記検出した前記ピンマーク欠陥のそれぞれの点状欠陥を数値化処理して、前記それぞれの点状欠陥の欠陥面積を算出し、
 前記解析部が前記ピンマーク欠陥を検出するにあたり、前記エピタキシャルウェーハ裏面の中心から所定の距離離れた位置における点状の規準欠陥を抽出して、該規準欠陥の位置を第1の規準位置とし、前記中心から前記第1の規準位置を等角ずつ回転させて複数の第2の規準位置近傍における欠陥を抽出し、前記第1の規準位置および前記複数の第2の規準位置近傍における点状の欠陥がなす組を、前記ピンマーク欠陥として検出することを特徴とするエピタキシャルウェーハ裏面検査装置。
[請求項5]
 前記数値化処理するにあたり、前記解析部は、前記制御部を介して、前記全体画像における前記ピンマーク欠陥のそれぞれの点状欠陥の各ピクセルの輝度値を取得し、所定の輝度閾値に基づき前記各ピクセルの輝度値を二値化処理し、前記二値化処理した各ピクセルに基づき、前記それぞれの点状欠陥の欠陥面積を算出する、請求項4に記載のエピタキシャルウェーハ裏面検査装置。
[請求項6]
 前記解析部が、前記制御部を介して、前記それぞれの点状欠陥の欠陥面積と、予め定めた面積閾値との対比に基づき、前記それぞれの点状欠陥の良否をさらに判定する、請求項4または5に記載のエピタキシャルウェーハ裏面検査装置。
[請求項7]
 請求項1~3のいずれか1項に記載のエピタキシャルウェーハ裏面の検査方法により算出された前記それぞれの点状欠陥の欠陥面積に基づき、エピタキシャル成長装置のリフトピンの交換時期を判定することを特徴とする、エピタキシャル成長装置のリフトピン管理方法。
[請求項8]
 リフトピン方式のエピタキシャル成長装置を用いてシリコンウェーハの表面にエピタキシャル層を形成してエピタキシャルウェーハを得るエピタキシャル層形成工程と、
 前記エピタキシャルウェーハの裏面を検査する裏面検査工程と、を含むエピタキシャルウェーハの製造方法であって、
 前記裏面検査工程は、前記エピタキシャルウェーハの裏面に対して垂直に設置され、光源が青色LEDおよび赤色LEDのいずれかであるリングファイバー照明ならびに撮影部を備える光学系と、前記裏面と平行に前記光学系を走査する走査部と、を有するエピタキシャルウェーハ裏面検査装置を用いて、
  (a)前記光学系を前記走査部により走査しつつ、前記裏面のパーツ画像を連続的に撮影する撮影工程と、
  (b)前記パーツ画像から、前記裏面の全体画像を取得する取得工程と、
  (c)前記全体画像から、前記裏面に存在する複数の点状欠陥のなす組からなるピンマーク欠陥を検出する検出工程と、
  (d)前記検出した前記ピンマーク欠陥のそれぞれの点状欠陥を数値化処理して、前記それぞれの点状欠陥の欠陥面積を算出する数値化処理工程と、
  (e)前記数値化処理工程の後、前記それぞれの点状欠陥の欠陥面積と、予め定めた面積閾値との対比に基づき、前記それぞれの点状欠陥の良否を判定する判定工程と、を含み、
 前記(d)検出工程において、前記エピタキシャルウェーハ裏面の中心から所定の距離離れた位置における点状の規準欠陥を抽出して、該規準欠陥の位置を第1の規準位置とし、前記中心から前記第1の規準位置を等角ずつ回転させて複数の第2の規準位置近傍における欠陥を抽出し、前記第1の規準位置および前記複数の第2の規準位置近傍における点状の欠陥がなす組を、前記ピンマーク欠陥として検出することを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。
[請求項9]
 前記(d)数値化処理工程が、
 前記全体画像における前記ピンマーク欠陥のそれぞれの点状欠陥の各ピクセルの輝度値を取得する第1工程と、
 所定の輝度閾値に基づき前記各ピクセルの輝度値を二値化処理する第2工程と、
 前記二値化処理した各ピクセルに基づき、前記それぞれの点状欠陥の欠陥面積を算出する第3工程と、
を含む、請求項8に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。

図面

[ 図 1A]

[ 図 1B]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5A]

[ 図 5B]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8A]

[ 図 8B]

[ 図 9]

[ 図 10A]

[ 図 10B]

[ 図 10C]

[ 図 11]

[ 図 12A]

[ 図 12B]

[ 図 13A]

[ 図 13B]