(57)【要約】【課題】本発明は、より高い精度で半導体ウェハの結晶欠陥を検出できる結晶欠陥検出装置の提供を目的とする。【解決手段】本発明は、半導体ウェハの結晶欠陥を検出する結晶欠陥検出装置であって、上記半導体ウェハへの照射光を出射する光源と、上記照射光を円偏光に変換する光学素子と、上記半導体ウェハを透過した透過光を直線偏光に変換する直線偏光子と、上記直線偏光子を通過した透過光を受光するカメラとを備える。【選択図】図１
2020188142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハの結晶欠陥を検出する結晶欠陥検出装置であって、
上記半導体ウェハへの照射光を出射する光源と、
上記照射光を円偏光に変換する光学素子と、
上記半導体ウェハを透過した透過光を直線偏光に変換する直線偏光子と、
上記直線偏光子を通過した透過光を受光するカメラと
を備える結晶欠陥検出装置。
【請求項２】
上記光学素子が、直線偏光子と、１／４波長位相差板とをこの順に有する請求項１に記載の結晶欠陥検出装置。
【請求項３】
上記光源が、ライン光源である請求項１又は請求項２に記載の結晶欠陥検出装置。
【請求項４】
上記カメラの倍率が０．２倍以上１倍以下である請求項１、請求項２又は請求項３に記載の結晶欠陥検出装置。
【請求項５】
上記照射光が波長４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の範囲に分布する光を含む請求項１から請求項４にいずれか１項に記載の結晶欠陥検出装置。
【請求項６】
半導体ウェハの結晶欠陥を検出する結晶欠陥検出方法であって、
光源から出射される照射光を円偏光に変換する工程と、
上記円偏光工程後の照射光を上記半導体ウェハに照射する工程と、
上記半導体ウェハを透過した透過光を直線偏光に変換する工程と、
上記直線偏光工程後の透過光を撮像する工程と、
上記撮像工程で得られた画像から結晶欠陥を検出する工程と
を備える結晶欠陥検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶欠陥検出装置及び結晶欠陥検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスが様々な分野で用いられている。この半導体デバイスは半導体ウェハ上に絶縁膜や電極等を積層することで形成される。
【０００３】
半導体デバイスの性能は、主として半導体ウェハ自体の持つ特性により決まる。この半導体ウェハに結晶欠陥があると、この結晶欠陥により、例えば半導体中の電子や正孔の移動が阻害され、半導体ウェハが本来持つ特性を発揮できなくなる。このため、半導体ウェハの結晶欠陥を含む領域に構成された半導体デバイスは、所望の特性を得られないおそれがある。従って、半導体デバイスの製造にあたっては、まず基板となる半導体ウェハの結晶欠陥の有無が検査される。
【０００４】
半導体ウェハの結晶欠陥を検出する装置としては、直交偏光を用いたものが公知である（例えば特開２０１８−１９８２９３号公報参照）。この従来の結晶欠陥検出装置では、第１の偏光子で直線偏光とした照射光を半導体ウェハに照射し、その反射光を第２の偏光子を通過させて撮像した画像を観察する。上記第１の偏光子及び第２の偏光子は、その偏光方向が直交する、いわゆるクロスニコルに配置される。
【０００５】
上記従来の結晶欠陥検出装置では、半導体ウェハの欠陥がない位置で反射した反射光は、偏光方向が第２の偏光子と直交するため、第２の偏光子を通過する成分がなく、観察される画像は暗いものとなる。一方、半導体ウェハの欠陥がある位置で反射した反射光は、偏光方向が変化し、第２の偏光子を通過する成分を含むようになる。このため、撮像した画像上に明るい部分が生じる。従って、第２の偏光子を通過した反射光を撮像した画像を観察することでその明部に欠陥があると分かるので、結晶欠陥を検出することができる。
【０００６】
ところが、本発明者が得た知見によると、上述のクロスニコルに配置された２つの直線偏光子を用いた方法では検出できない結晶欠陥が存在することが分かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１８−１９８２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこのような不都合に鑑みてなされたものであり、より高い精度で半導体ウェハの結晶欠陥を検出できる結晶欠陥検出装置及び結晶欠陥検出方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者が半導体ウェハの結晶欠陥の検出について鋭意検討した結果、照射光を円偏光として半導体ウェハに照射し、その透過光を、直線偏光子を通過させて観察することで、クロスニコルに配置された２つの直線偏光子を用いた従来の方法では検出できないような結晶欠陥も検出できることを見出し、本発明を完成させた。上述の構成で、上記従来の方法では検出できないような結晶欠陥も検出可能となる理由は定かではない。しかし、上記従来の方法で検出できないということは、その結晶欠陥は第１の直線偏光子に沿った偏光に対しては第２の直線偏光子を通過する成分が生じないため、その明るさに差異が生じないと考えられる。これに対し本発明では、円偏光を用いることで、あらゆる角度の偏光が半導体ウェハに照射される。このため、この円偏光の透過光を直線偏光子を通して観察すると、その明るさに差異が生じ易く、上記従来の方法で生じるような観察できないような結晶欠陥が実質的に存在しないため、結晶欠陥の識別性が向上したものと本発明者は推察している。
【００１０】
すなわち、本発明は、半導体ウェハの結晶欠陥を検出する結晶欠陥検出装置であって、上記半導体ウェハへの照射光を出射する光源と、上記照射光を円偏光に変換する光学素子と、上記半導体ウェハを透過した透過光を直線偏光に変換する直線偏光子と、上記直線偏光子を通過した透過光を受光するカメラとを備える。
【００１１】
当該結晶欠陥検出装置は、半導体ウェハに円偏光とした照射光を照射するので、あらゆる角度の偏光が半導体ウェハに照射される。この円偏光の透過光を直線偏光子を通して観察すると、その明るさに差異が生じ易く観察できないような結晶欠陥が実質的に存在しないため、結晶欠陥の識別性が向上する。このため、当該結晶欠陥検出装置は、より高い精度で半導体ウェハの結晶欠陥を検出できる。
【００１２】
上記光学素子が、直線偏光子と、１／４波長位相差板とをこの順に有するとよい。上記光学素子をこのように構成することで、容易に照射光を円偏光に変換することができる。
【００１３】
上記光源が、ライン光源であるとよい。半導体ウェハは通常円形であるため、点光源を用いると、２次元平面の広い範囲をスキャンする必要が生じる。これに対し、ライン光源を用いることで、一方向のみスキャンすれば半導体ウェハ全体を観察できるので、効率的に結晶欠陥の検出を行うことができる。
【００１４】
上記カメラの倍率としては、０．２倍以上１倍以下が好ましい。このように上記カメラの倍率を上記範囲内とすることで、結晶欠陥を検出しつつ、半導体ウェハからカメラまでの光学距離を短くすることができる。このため、当該結晶欠陥検出装置を小型化することが容易である。ここで、「カメラの倍率」とは、カメラ撮像素子幅５０ｍｍ換算での倍率をさすものとする。
【００１５】
上記照射光が波長４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の範囲に分布する光を含むとよい。半導体ウェハの種類、不純物関連準位や欠陥等に起因して、光学吸収や発光は可視光領域であっても様々な波長で観察される。このため、種々の種類の結晶欠陥を観察する場合にあっては、上記照射光が波長４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の範囲に分布する光を含むようにすると、より確実に結晶欠陥を検出することができる。
【００１６】
別の本発明は、半導体ウェハの結晶欠陥を検出する結晶欠陥検出方法であって、光源から出射される照射光を円偏光に変換する工程と、上記円偏光工程後の照射光を上記半導体ウェハに照射する工程と、上記半導体ウェハを透過した透過光を直線偏光に変換する工程と、上記直線偏光工程後の透過光を撮像する工程と、上記撮像工程で得られた画像から結晶欠陥を検出する工程とを備える。
【００１７】
当該結晶欠陥検出方法は、半導体ウェハに円偏光とした照射光を照射するので、あらゆる角度の偏光が半導体ウェハに照射される。この円偏光の透過光を直線偏光子を通して観察するとその明るさに差異が生じ易く、観察できないような結晶欠陥が実質的に存在しないため、結晶欠陥の識別性が向上する。このため、当該結晶欠陥検出方法を用いることによって、より高い精度で半導体ウェハの結晶欠陥を検出できる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明の結晶欠陥検出装置及び結晶欠陥検出方法は、より高い精度で半導体ウェハの結晶欠陥を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る結晶欠陥検出装置の光学系を示す模式的斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る結晶欠陥検出方法を示すフロー図である。
【図３】図２の結晶欠陥検出方法により撮像される画像の一部を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態の結晶欠陥検出装置及び結晶欠陥検出方法について適宜図面を参照しつつ詳説する。
【００２１】
［結晶欠陥検出装置］
図１に本発明の一実施形態に係る結晶欠陥検出装置の光学系を示す。当該結晶欠陥検出装置は、半導体ウェハＷの結晶欠陥を検出する結晶欠陥検出装置である。また、当該結晶欠陥装置は、光源１と、第１直線偏光子２１及び位相差板２２を有する光学素子２と、第２直線偏光子３と、カメラ４とを備える。
【００２２】
＜半導体ウェハ＞
測定対象となる半導体ウェハＷは特に限定されないが、当該結晶欠陥検出装置は、六方晶系の半導体ウェハ、特にそのＣ面の検査に好適に用いることができる。また、半導体ウェハＷは、複屈折性を有し、可視光に対して透明であるものが好ましい。このような半導体ウェハＷとしては、六方晶系のもの、例えばＳｉＣ（４Ｈ−ＳｉＣ、６Ｈ−ＳｉＣ、８Ｈ−ＳｉＣ）、ＧａＮ、ＡｌＮ等を挙げることができる。
【００２３】
特にＳｉＣ、ＧａＮ、ＡｌＮのように開発途上にある半導体ウェハにおいては、Ｓｉ単結晶基板のように極めて単結晶性の高い半導体ウェハとは異なり、結晶欠陥が様々な結晶方位異方性を有する。当該結晶欠陥検出装置は、様々な結晶方位異方性を有する結晶欠陥に対する感知性が高いので、このような開発途上にある半導体ウェハに対して特に有効である。
【００２４】
半導体ウェハＷの直径としては、必ずしも限定されるものではないが、半導体ウェハＷの直径の下限としては、０．５インチが好ましく、１インチがより好ましい。一方、半導体ウェハＷの直径の上限としては、８インチが好ましく、６インチがより好ましい。半導体ウェハＷの直径が上記下限未満であると、１枚の半導体ウェハＷに対して検査コストが高くなり過ぎるおそれがある。逆に、半導体ウェハＷの直径が上記上限を超えると、当該結晶欠陥検出装置が大型化するため、当該結晶欠陥検出装置の製造コストが高くなり過ぎるおそれがある。
【００２５】
半導体ウェハＷの平均膜厚としては、必ずしも限定されるものではないが、半導体ウェハＷの平均膜厚の下限としては、２００μｍが好ましく、３５０μｍがより好ましい。一方、半導体ウェハＷの平均膜厚の上限としては、７００μｍが好ましく、５００μｍがより好ましい。半導体ウェハＷの平均膜厚が上記下限未満であると、半導体ウェハＷの取扱いが困難となるおそれがある。一方、半導体ウェハＷの平均膜厚が上記上限を超えると、半導体ウェハＷへの照射光Ｌ１に対する透過光Ｌ２の減衰が大きくなり易く、当該結晶欠陥検出装置の測定感度が低下するおそれがある。なお、半導体ウェハＷの平均膜厚の上限は、測定対象とする半導体ウェハＷの透明度にも依存し、半導体ウェハＷが透明度の高いものであれば膜厚が上述の上限よりも大きいものであっても、高い精度で測定することが可能である。ここで、「平均膜厚」とは、任意の１０点で測定した膜厚の平均値を指す。
【００２６】
＜光源＞
光源１は、半導体ウェハＷへの照射光Ｌ１を出射する。なお、照射光Ｌ１は、この光源１から出射される段階では、時間平均や空間平均として特定の偏光状態とはなっていない自然光である。また、光源１には比較的指向性の低い、例えば指向角２θ１／２が３０°以上の指向特性を有する光源を用いることが好ましい。例えばレーザ光のように指向性の高い光源を用いると、可干渉性が高くなり過ぎ、結晶欠陥以外の要因でも明るさの違い（干渉縞）が発生し易くなる。このため、結晶欠陥を精度良く検出できないおそれがある。
【００２７】
光源１としては、ＬＥＤ、ハロゲンランプ等公知の光源を用いることができる。光源１として点光源を用いることもできるが、光源１がライン光源であるとよく、特にＬＥＤライン光源であることが好ましい。半導体ウェハＷは通常円形であるため、点光源を用いると、２次元平面の広い範囲をスキャンする必要が生じる。これに対し、ライン光源を用いることで、一方向のみスキャンすれば半導体ウェハＷ全体を観察できるので、効率的に結晶欠陥の検出を行うことができる。光源１がライン光源である場合、そのライン長は、図１に示すように半導体ウェハＷの直径以上とされる。以降、本実施形態では光源１がライン光源である場合を例にとり説明するが、光源１が点光源である場合についてもスキャンが２次元となる点を除き同様である。
【００２８】
光源１から出射される照射光Ｌ１が波長４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の範囲の光を含むとよい。つまり、光源１から出射される照射光Ｌ１が白色光であるとよい。半導体ウェハＷの種類、不純物関連準位や欠陥等に起因して、光学吸収や発光は可視光領域であっても様々な波長で観察される。このため、種々の種類の結晶欠陥を観察する場合にあっては、照射光Ｌ１が波長４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の範囲に分布する光を含むようにすると、より確実に結晶欠陥を検出することができる。
【００２９】
クロスニコル法等の従来の一般的な直交偏光観察法では、使用する直線偏光子の消光比が最善となる緑色の光を選択して観察することが定石となっている。また、例えばＳｉＣやＧａＮ等のいわゆるワイドギャップ半導体結晶は、バンド間吸収が波長４００ｎｍ以下の紫外光域にあるため、波長４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の可視光域では透明であり、緑色の光の選択も可能である。しかし、これらのワイドギャップ半導体結晶では、不純物関連準位や積層欠陥に起因する光学吸収や発光が、可視光領域の波長で観察されている。また、結晶欠陥についてもその構造によって可視光領域でも様々は波長で観察される。従って、様々な種類の偏光を観察する当該結晶欠陥検出装置を用いてワイドギャップ半導体結晶の欠陥を検出する場合にあっては、照射光Ｌ１が波長４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の範囲に分布する光を含むようにすることで、結晶欠陥の検出し易くできる。
【００３０】
一方、光源１から出射される照射光Ｌ１を単一波長の光とすることもできる。半導体ウェハＷを通過した透過光Ｌ２が受ける偏光状態には波長依存性がある。このため波長が帯状に分布した光を用いると、透過光Ｌ２の偏光状態の波長依存性により結晶欠陥をカメラ４で鮮明に撮像できなくなるおそれがある。これに対し、単一波長の光を用いることで透過光Ｌ２の偏光状態の波長依存性の影響を排除できるので、結晶欠陥をカメラ４で鮮明に撮像し易くなる。光源１から出射される照射光Ｌ１を単一波長の光とする場合、光源１自体を単一波長のみを出射する光源としてもよいが、光源１と光学素子２との間に例えば特定の波長のみを透過するフィルタを配置してもよい。
【００３１】
照射光Ｌ１を単一波長の光とする場合、直線偏光子の偏光方向に対し直交する偏光方向の光に対する消光比に優れる５００ｎｍ（緑）の光を用いるとよい。ただし、波長５００ｎｍの光が半導体ウェハＷに吸収され易い場合は、半導体ウェハＷの通過により光の強度が減衰してしまうため、他の減衰しない波長の照射光Ｌ１を用いる必要がある。ここで、「消光比」とは、直線偏光子の偏光方向に対し直交する偏光方向の光がこの直線偏光子を通過した際の入射光の強度に対する透過光Ｌ２の強度の比を表す。
【００３２】
光源１は、半導体ウェハＷ全体をスキャンできるように構成される。例えば図１の場合では、図面で半導体ウェハＷの上下方向に照射光Ｌ１が照射されているので、左右方向に光源１をスキャンすることで照射光Ｌ１が半導体ウェハＷの全面に照射されるようにする。半導体ウェハＷを固定し、光源１自体をスキャンさせることもできるが、その場合カメラ４等も連動してスキャンする必要が生じるため、半導体ウェハＷをスキャンする構成とすることが好ましい。半導体ウェハＷをスキャンする構成としては、特に限定されないが、例えば半導体ウェハＷを支持するホルダー（不図示）を、モーター等を用いて左右方向にスキャンする構成とすることができる。
【００３３】
＜光学素子＞
光学素子２は、照射光Ｌ１を円偏光に変換する。光学素子２に含まれる第１直線偏光子２１及び位相差板２２は、この順に配設されている。つまり、光源１から出射される照射光Ｌ１は、第１直線偏光子２１及び位相差板２２をこの順に通過する。
【００３４】
（第１直線偏光子）
第１直線偏光子２１は、照射光Ｌ１を自然光から直線偏光に変換する。つまり、第１直線偏光子２１を通過した照射光Ｌ１は、光の進行方向に直交する１つの平面（偏光面）上でのみ振動する横波となる。
【００３５】
第１直線偏光子２１としては、公知のフィルム偏光子やプリズム偏光子を用いることができる。
【００３６】
（位相差板）
位相差板２２は、第１直線偏光子２１を通過し直線偏光となった照射光Ｌ１を、さらに円偏光に変換する。
【００３７】
位相差板２２は、複屈折性を有しており、照射光Ｌ１は、その偏光面が位相差板２２の光軸（屈折率が変更方向に依存しない方向）と４５°の角度をなすように位相差板２２に入射される。このように入射した照射光Ｌ１は、光軸と平行な面を進む成分（Ｘ成分）と、光軸と垂直な面を進む成分（Ｙ成分）とで屈折率が異なるため、位相差板２２を進むにつれ、両者に位相差が生じる。位相差板２２を通過する際の位相差が波長の１／４となる場合、例えばＸ成分が最大となるとＹ成分が０となり、Ｙ成分が最大となるとＸ成分が０となるような関係となり、これらを合成して得られる出射光は光軸を中心として、その大きさが同一で回転する円偏光となる。
【００３８】
このように位相差板２２は１／４波長板とされる。つまり、光学素子２は、直線偏光子２１と、１／４波長位相差板２２とをこの順に有するとよい。光学素子２をこのように構成することで、容易に照射光Ｌ１を円偏光に変換することができる。なお、１／４波長板は特定の波長に対して円偏光とするものであり、光源１から出射される照射光Ｌ１が波長４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の範囲の光を含む場合にあっては、この特定の波長からずれている波長に関しては、正確には楕円偏光となる。しかし、照射光Ｌ１には、特定波長の円偏光が含まれる限り、他の波長の楕円偏光が含まれていてもよい。つまり、光学素子２は、照射光Ｌ１のうち特定の波長の光を円偏光に変換するものであればよい。
【００３９】
光学素子２により円偏光に変換された照射光Ｌ１は、円偏光のまま半導体ウェハＷに照射される。照射された照射光Ｌ１は、半導体ウェハＷを透過し、透過光Ｌ２となる。
【００４０】
＜直線偏光子＞
第２直線偏光子３は、半導体ウェハＷを透過した透過光Ｌ２を直線偏光に変換する。この第２直線偏光子３は、半導体ウェハＷを透過した透過光Ｌ２を直接受光する。
【００４１】
第２直線偏光子３としては、第１直線偏光子２１と同様のものを用いることができる。
【００４２】
第２直線偏光子３と光学素子２との距離の下限としては、３ｍｍが好ましく、５ｍｍがより好ましい。一方、第２直線偏光子３と光学素子２との距離の上限としては、１０ｍｍが好ましく、７ｍｍがより好ましい。第２直線偏光子３と光学素子２との距離が上記下限未満であると、測定対象である半導体ウェハＷを配置し難くなるおそれや光源光の平行光束性の限界による光の散逸が生じるおそれがある。逆に、第２直線偏光子３と光学素子２との距離が上記上限を超えると、当該結晶欠陥検出装置が不要に大型化するおそれやカメラ４で焦点を合わせることが困難となるおそれがある。ここで、「第２直線偏光子と光学素子との距離」とは、第２直線偏光子の入射面と光学素子の出射面との間の距離を指す。
【００４３】
半導体ウェハＷに入射した照射光Ｌ１は、半導体ウェハＷの複屈折性により、上述の位相差板２２と同様の原理で、入射した時点での偏光方向から回転し、異なる偏光方向となって半導体ウェハＷから出射し、透過光Ｌ２となる。なお、上述の「異なる偏光方向」には、Ｘ成分及びＹ成分の位相差が波長に等しく（３６０°×ｎ）回転（ｎは１以上の整数）し、偏光方向が重なっているものも含む。
【００４４】
ここで、半導体ウェハＷに照射される照射光Ｌ１は円偏光であるが、半導体ウェハＷに対してライン状に入射した瞬間においては、照射位置によらず偏光方向は揃っていると考えられる。半導体ウェハＷを透過する間に結晶欠陥を通過しない光、つまり結晶欠陥がない位置を通過する光は、半導体ウェハＷの均一性からＸ成分及びＹ成分の位相差は同等となるから、透過された光についても偏光方向は揃うと考えられる。一方、半導体ウェハＷを透過する間に結晶欠陥を通過した光、つまり結晶欠陥がある位置を通過する光は、その欠陥によって、結晶欠陥がない位置を通過する場合とは異なる位相差となるから、Ｘ成分及びＹ成分の位相差は結晶欠陥がない位置を通過する光とは異なる。従って、結晶欠陥がある位置を通過する光は、結晶欠陥がない位置を通過する光とは偏光方向が異なると考えられる。そうすると、半導体ウェハＷからライン状に出射される透過光Ｌ２は、結晶欠陥がある位置を通過した部分のみ偏光方向が異なる光となると考えられる。
【００４５】
なお、半導体ウェハＷの通過により生じるＸ成分及びＹ成分の位相差が波長の１／４（円偏光）、１／２（直線偏光）、３／４（円偏光）等と等しくなることは生じ難いため、透過光Ｌ２は、一般には楕円偏光となる。
【００４６】
この透過光Ｌ２が第２直線偏光子３を通過すると、第２直線偏光子３で規定される偏光方向の成分のみを取り出すことができる。上述のように透過光Ｌ２は、結晶欠陥がある位置を通過した部分のみ偏光方向が異なると考えられるから、結晶欠陥がある位置を通過した部分のみ第２直線偏光子３を通過した光の強度が異なる光が第２直線偏光子３から出射されると考えられる。
【００４７】
また、当該結晶欠陥検出装置では、半導体ウェハＷに照射される照射光Ｌ１は円偏光であるので、時間経過と共に半導体ウェハＷに対して様々な偏光方向の光を照射することとなる。全ての偏光方向において結晶欠陥がある位置を通過する光と結晶欠陥がない位置を通過する光とが、半導体ウェハＷ通過後に同一の偏光方向となることは、実質的に起こり得ないと考えられる。このため、当該結晶欠陥検出装置では、結晶欠陥がある位置を通過する光と結晶欠陥がない位置を通過する光とが、半導体ウェハＷ通過後に同一の偏光方向となることで結晶欠陥の存在を見逃すことも実質的に生じ得ないと考えられる。
【００４８】
＜カメラ＞
カメラ４は、第２直線偏光子３を通過した透過光Ｌ２を受光する。
【００４９】
カメラ４としては、透過光Ｌ２を同時に受光できるものであれば特に限定されず、公知のカメラを用いることができる。
【００５０】
カメラ４はライン状の透過光Ｌ２を受光するが、例えば上述の半導体ウェハＷのスキャンにより時間の経過とともに透過光Ｌ２が出射される半導体ウェハＷの位置が異なっていく。カメラ４で撮像された透過光Ｌ２を時間経過と共に直接確認してもよいが、例えばパーソナルコンピュータ等に取り込み、撮像された画像を合成して半導体ウェハＷの画像を得てもよい。
【００５１】
カメラ４の倍率は、観察するウェハの寸法と、使用するカメラ４の撮像素子の寸法及びカメラレンズの収差歪の大きさとから決定することができる。例えば焦点距離５０ｍｍ超のラインカメラ用撮像素子を用いる場合であれば、直径８インチ（２００ｍｍ）のウェハを観察する場合で、０．２倍、直径２インチ（５０ｍｍ）のウェハを観察する場合で、０．９倍の倍率とできる。また、像の解像度は、画素寸法と設定倍率とで決まる。
【００５２】
カメラ４の下限としては、０．２倍が好ましく、０．３倍がより好ましい。一方、カメラ４の倍率の上限としては、１倍が好ましく、０．７倍がより好ましく、０．５倍がさらに好ましい。カメラ４の倍率が上記下限未満であると、得られた画像から結晶欠陥を判別することが困難となるおそれがある。逆に、カメラ４の倍率が上記上限を超えると、焦点を合わせるために半導体ウェハＷとカメラ４との距離が長くとる必要が生じ、当該結晶欠陥検出装置が大型化するおそれがある。
【００５３】
＜利点＞
当該結晶欠陥検出装置は、半導体ウェハＷに円偏光とした照射光Ｌ１を照射するので、あらゆる角度の偏光が半導体ウェハＷに照射される。この円偏光の透過光Ｌ２を第２直線偏光子３を通して観察するとその明るさに差異が生じ易く、観察できないような結晶欠陥が実質的に存在しないため、結晶欠陥の識別性が向上する。このため、当該結晶欠陥検出装置は、より高い精度で半導体ウェハＷの結晶欠陥を検出できる。
【００５４】
［結晶欠陥検出方法］
図２に示す結晶欠陥検出方法は、半導体ウェハの結晶欠陥を検出する方法である。当該結晶欠陥検出方法は、円偏光工程Ｓ１と、照射工程Ｓ２と、直線偏光工程Ｓ３と、撮像工程Ｓ４と、検出工程Ｓ５とを備える。当該結晶欠陥検出方法は、例えば図１の結晶欠陥検出装置を用いて行うことができる。
【００５５】
＜円偏光工程＞
円偏光工程Ｓ１では、光源１から出射される照射光Ｌ１を円偏光に変換する。
【００５６】
この変換は、光学素子２を用いて行うことができる。光学素子２では、第１直線偏光子２１で直線偏光に変換するが、その偏光方向は特に限定されず、任意の方向とすることができる。
【００５７】
＜照射工程＞
照射工程Ｓ２では、円偏光工程Ｓ１後の照射光Ｌ１を半導体ウェハＷに照射する。
【００５８】
例えば半導体ウェハＷが六方晶である場合、照射光Ｌ１はＣ面に照射される。また、半導体ウェハＷは、その表面が照射光Ｌ１と直交するように配置されるとよい。
【００５９】
＜直線偏光工程＞
直線偏光工程Ｓ３では、半導体ウェハＷを透過した透過光Ｌ２を直線偏光に変換する。
【００６０】
具体的には、透過光Ｌ２は第２直線偏光子３に直接入射され、直線偏光に変換される。第２直線偏光子３の偏光方向は、特に限定されないが、例えば照射光Ｌ１が、六方晶の半導体ウェハＷのＣ面に照射されている場合、偏光方向を結晶の（１１−２０）方位とすることができる。
【００６１】
＜撮像工程＞
撮像工程Ｓ４では、直線偏光工程Ｓ３後の透過光Ｌ２を撮像する。
【００６２】
この撮像は、カメラ４を用いて行うことができる。このとき、例えば半導体ウェハＷをスキャンすることで、半導体ウェハＷの全面に対して透過光Ｌ２を撮像する。撮像した結果は、例えばパーソナルコンピュータ等に取り込み、撮像された画像を合成して半導体ウェハＷ全体の画像とするとよい。この撮像工程Ｓ４により例えば図３に示すような画像（一部）が得られる。
【００６３】
＜検出工程＞
検出工程Ｓ５では、撮像工程Ｓ４で得られた画像から結晶欠陥Ｐを検出する。
【００６４】
図３に示すように、撮像工程Ｓ４で得られる画像では、結晶欠陥Ｐの部分で明るさが異なるため、結晶欠陥Ｐが例えば多角形状に浮かび上がって見える。従って、この画像から結晶欠陥Ｐの分布や密度等を検出することができる。
【００６５】
＜利点＞
当該結晶欠陥検出方法は、半導体ウェハＷに円偏光とした照射光Ｌ１を照射するので、あらゆる角度の偏光が半導体ウェハＷに照射される。この円偏光の透過光Ｌ２を直線偏光子３を通して観察するとその明るさに差異が生じ易く、観察できないような結晶欠陥Ｐが実質的に存在しないため、結晶欠陥Ｐの識別性が向上する。このため、当該結晶欠陥検出方法を用いることによって、より高い精度で半導体ウェハＷの結晶欠陥Ｐを検出できる。
【００６６】
［その他の実施形態］
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、上記態様の他、種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。
【００６７】
上記実施形態では、光学素子が直線偏光子及び１／４λ位相差板で構成される場合を説明したが、光学素子の構成は円偏光できる限り他の構成であってもよい。また、１／４λ位相差板は、正確に照射光の１／４λである必要はなく、結晶欠陥を検出できる範囲での誤差が許容される。
【００６８】
光源から出射される照射光の波長は、以下の手順により決定してもよい。まず、波長４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の範囲の光を含む光を照射光とし、半導体ウェハへの入射光に対する半導体ウェハからの透過光の透過率の波長依存性を測定する。この測定結果から透過率が最大、あるいは最大付近となる波長を選択し、照射光の波長とする。なお、半導体ウェハの種類によっては波長依存性が認められない場合があるが、その場合は例えば消光比が最小となる５００ｎｍを選択するとよい。この決定は、同一の種類の半導体ウェハに対しては一度行えばよく、半導体ウェハごとに行う必要はない。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明の結晶欠陥検出装置及び結晶欠陥検出方法は、より高い精度で半導体ウェハの結晶欠陥を検出できる。
【符号の説明】
【００７０】
１  光源
２  光学素子
２１  第１直線偏光子
２２  位相差板
３  第２直線偏光子
４  カメラ
Ｗ  半導体ウェハ
Ｐ  結晶欠陥
Ｌ１  照射光
Ｌ２  透過光
【図１】
2020188142.tif 000003
【図２】
2020188142.tif 000004
【図３】
2020188142.tif 000005