(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面がシリコン単結晶の対象物の前記表面にレーザー光を照射する照射部と、
前記レーザー光が前記表面で反射した光が入射し、その入射した第１位置を検出する光検出部と、
前記第１位置と、前記レーザー光が平坦な前記表面で反射する場合に光が前記光検出部に入射する第２位置に基づき前記表面の傾斜を算出する算出部と、
前記算出部が算出した前記傾斜に基づき前記表面に形成されるスリップ転位を検出する検出部と、
前記対象物を支持する支持部を有し、水平方向に移動可能、かつ、鉛直方向に延びる軸線回りに回転可能な移動部と、
を備え、
前記移動部が前記対象物を支持して移動することで、前記表面が前記レーザー光で走査され、
前記算出部は、前記レーザー光が前記表面の各点で反射した光の、水平方向に延びる第１方向における各前記第１位置と前記第２位置の差に基づき前記表面の各点の前記第１方向における傾斜と、前記水平方向において前記第１方向に直交する第２方向における前記第１位置と前記第２位置の差に基づき前記第２方向における前記傾斜とを算出し、
前記表面の各点の前記第１方向における前記傾斜を積分することで前記第１方向における前記表面の形状と、前記表面の各点の前記第２方向における前記傾斜を積分することで前記第２方向における前記表面の形状とを算出する形状算出部を備え、
前記検出部は、前記形状算出部が算出した前記第１方向における前記表面の形状と前記第２方向における前記表面の形状とに基づいて前記スリップ転位を検出することを特徴とする検出装置。
【請求項２】
前記移動部は、水平方向に移動可能な第１ステージと、前記第１ステージ上に設けられ前記軸線回りに回転可能な第２ステージとを有し、
前記第２ステージは、前記対象物の裏面に接触せずに前記対象物の外周面を挟んで前記対象物を支持する支持部を有する請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記照射部は、前記表面に波長が４０５ｎｍ以下である前記レーザー光を照射する請求項１または２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記光検出部は、４分割フォトダイオードである請求項１ないし３のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項５】
前記対象物は、シリコン単結晶基板、エピタキシャル層を有するシリコン単結晶基板、シリコン単結晶インゴットブロック、又はＳＯＩウェーハである請求項１ないし４のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項６】
前記スリップ転位が検出された対象物の表面形状を示すデータを格納した記録部を備え、
前記検出部は、前記形状算出部が算出した前記表面の形状と、前記記録部に格納された前記データが示す表面形状との比較に基づいて前記スリップ転位を検出する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の検出装置。
【請求項７】
前記光検出部は、４分割フォトダイオードを有しており、
前記４分割フォトダイオードを構成する４つの受光部は、前記第１方向及び前記第２方向に沿って配列されており、
前記４分割フォトダイオードは、前記第１方向において同一位置に配列された２つの前記受光部からの信号を出力する第１出力端子と、前記第１方向において同一位置に配列された残りの２つの前記受光部からの信号を出力する第２出力端子と、前記第２方向において同一位置に配列された２つの前記受光部からの信号を出力する第３出力端子と、前記第２方向において同一位置に配列された残りの２つの前記受光部からの信号を出力する第４出力端子とを有し、
前記光検出部は、前記第１出力端子からの信号と前記第２出力端子からの信号の差分に基づいて前記第１方向における前記第１位置を算出し、前記第３出力端子からの信号と前記第４出力端子からの信号の差分に基づいて前記第２方向における前記第１位置を算出する入射位置算出部を有する請求項１に記載の検出装置。
【請求項８】
表面がシリコン単結晶の対象物の前記表面にレーザー光を照射する工程と、
前記レーザー光が前記表面で反射した光の反射角である第１角度と、前記レーザー光が平坦な前記表面で反射する場合の光の反射角である第２角度に基づき前記表面の傾斜を算出する工程と、
前記算出する工程により算出した前記傾斜に基づき前記表面に形成されるスリップ転位を検出する工程と、
を備え、
前記照射する工程は、前記対象物を移動させることにより前記表面を前記レーザー光で走査する工程を有し、
前記算出する工程は、前記レーザー光が前記表面の各点で反射した光の、水平方向に延びる第１方向における各前記第１角度と前記第２角度の差に基づき前記表面の各点の前記第１方向における傾斜と、前記水平方向において前記第１方向に直交する第２方向における前記第１角度と前記第２角度の差に基づき前記第２方向における前記傾斜とを算出し、
前記表面の各点の前記第１方向における前記傾斜を積分することで前記第１方向における前記表面の形状と、前記表面の各点の前記第２方向における前記傾斜を積分することで前記第２方向における前記表面の形状とを算出する形状算出工程を備え、
前記検出する工程は、前記形状算出工程で算出した前記第１方向における前記表面の形状と前記第２方向における前記表面の形状とに基づいて前記スリップ転位を検出することを特徴とする検出方法。
【請求項９】
前記検出する工程では、前記形状算出工程で算出した前記表面の形状と、記録部に格納された、前記スリップ転位が検出された対象物の表面形状を示すデータが示す表面形状との比較に基づいて前記スリップ転位を検出する請求項８に記載の検出方法。
【請求項１０】
前記照射する工程は、前記表面に波長が４０５ｎｍ以下である前記レーザー光を照射する請求項８または９に記載の検出方法。
【請求項１１】
前記対象物として、シリコン単結晶基板、エピタキシャル層を有するシリコン単結晶基板、シリコン単結晶インゴットブロック又はＳＯＩウェーハを使用する請求項８ないし１０のいずれか１項に記載の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出装置及び検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体素子の高集積化にともない、半導体素子形成の元になる半導体単結晶基板（以下、半導体基板又は単に基板ともいう）の結晶欠陥、特にその単結晶基板の表面近傍に形成される結晶欠陥への対策が大変重要になってきている。結晶欠陥が形成された半導体単結晶基板を用いて半導体デバイスを製造すると、製造される半導体デバイスの品質に非常に大きな影響を及ぼす。よって、このような半導体デバイスの品質を向上させるためには、半導体デバイスの基板となる半導体単結晶基板の表面近傍における結晶欠陥を評価し、その実態を把握する必要がある。
【０００３】
半導体基板の評価方法としては、例えば、集光灯下において半導体基板の表面上に現れる結晶欠陥の分布形状をスケッチし、結晶欠陥の長さ等を測定し、測定結果を積算して結晶欠陥の発生程度を評価する目視検査が、従来、行われてきた。また、測定機器を用いた評価方法としては、基板にＸ線を照射し、基板に形成された結晶欠陥によるＸ線の回折強度を検出するＸ線トポグラフ法などが行われている。
【０００４】
例えば、上記の目視検査により、半導体基板のスリップ転位の形成量を定量化する場合には、目視で観察されたスリップ転位をスケッチし、更にそのスケッチからスリップ転位の積算長さを求めることになる。そのため、時間と手間が非常にかかる。また、人の視覚に基づいた測定であるため、検査結果にばらつきが多く、熟練した人が検査をする必要がある。
【０００５】
また、上記のＸ線トポグラフ法により、結晶欠陥を評価する場合は、基板の表面及び内部・裏面に発生している欠陥まで観測してしまう。そのため、基板の表面に存在する結晶欠陥と基板の内部等に存在する結晶欠陥を区別して評価することが困難な側面がある。
【０００６】
測定機器を用いたその他の方法としては、半導体基板の表面をレーザー光で走査し、パーティクル等からの光散乱強度を測定する装置を用いた方法がある。この方法では、装置が機械的に結晶欠陥を検出するので、検出結果のばらつきは、ある程度軽減される。しかし、検出される結晶欠陥には各種の結晶欠陥に由来するものが混在し、スリップ転位などの特定の結晶欠陥を選択的に定量化することができない。
【０００７】
また、特許文献１には、半導体基板の表面に照射したレーザー光の散乱光をフォトダイオードで検出し、半導体基板の結晶欠陥を評価する方法が開示されている。しかし、特許文献１の方法では、半導体基板に予めエッチングをする手間が必要となる破壊検査であり、フォトダイオードによる結晶欠陥の検出精度も不十分である。
【０００８】
一方、特許文献２及び３には、半導体基板の表面に照射したレーザー光の反射光を光電素子で検出してスリップ転位を評価する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−３４５３５７号公報
【特許文献２】特開平８−２０１３０５号公報
【特許文献３】特開平４−４２９４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２及び３の方法は、スリップ転位と結晶方位の関係に応じて変化するレーザー光を検出して半導体基板のスリップ転位を評価し、基板の表面の傾斜に基づき基板の表面に形成される結晶欠陥を検出するものではない。
【００１１】
本発明の課題は、対象物の表面の傾斜に基づきその対象物の表面に形成される欠陥を検出することが可能な検出装置及び検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１２】
本発明の検出装置は、
対象物の表面にレーザー光を照射する照射部と、
レーザー光が表面で反射した光が入射し、その入射した第１位置を検出する光検出部と、
第１位置と、レーザー光が平坦な表面で反射する場合に光が光検出部に入射する第２位置に基づき表面の傾斜を算出する算出部と、
算出部が算出した傾斜に基づき表面に形成される欠陥を検出する検出部と、
を備えることを特徴とする。
【００１３】
レーザー光が対象物の表面で反射する反射角は、レーザー光が反射する表面の傾斜に応じて変化し、その表面で反射したレーザー光は光検出部に入射する。よって、その表面で反射したレーザー光が光検出部に入射した第１位置と、レーザー光が反射する表面が平坦な場合に平坦な表面で反射したレーザー光が光検出部に入射する第２位置のずれは、対象物の表面の傾斜角に応じて変化する。そのため、第１位置と第２位置に基づき対象物の表面の傾斜を算出することが可能となる。本発明者らは、対象物の表面に欠陥が生じると、対象物の表面に、例えば、微細な段差が生じ、上記のように算出される対象物の表面の傾斜が変化することを見出した。よって、本発明の検出装置では、算出される傾斜に基づき対象物の表面に形成される欠陥を検出することが可能となる。
【００１４】
本発明の実施態様では、算出部は、水平方向に延びる第１方向における第１位置と第２位置の差に基づき第１方向における傾斜を算出する。
【００１５】
これによれば、第１方向における対象物の表面の傾斜を算出することが可能となる。
【００１６】
本発明の実施態様では、算出部は、水平方向において第１方向に直交する第２方向における第１位置と第２位置の差に基づき第２方向における傾斜を算出する。
【００１７】
これによれば、第２方向における対象物の表面の傾斜を算出することが可能となる。なお、第１及び第２方向の表面の傾斜により対象物の表面の形状を算出することが可能となる。
【００１８】
本発明の実施態様では、対象物を支持する支持部を有し、水平方向に移動可能、かつ、鉛直方向に延びる軸線回りに回転可能な移動部を備え、移動部が対象物を支持して移動することで、表面がレーザー光で走査され、算出部は、レーザー光が表面の各点で反射した光の各第１位置に基づき表面の各点の傾斜を算出する。
【００１９】
これによれば、レーザー光で走査された表面の各点の傾斜を算出できる。
【００２０】
本発明の実施態様では、対象物は、表面がシリコン単結晶であり、照射部は、表面に波長が４０５ｎｍ以下であるレーザー光を照射し、検出部は、欠陥であるスリップ転位を検出する。
【００２１】
これによれば、対象物の表面に形成されるスリップ転位を検出することができる。
【００２２】
本発明の実施態様では、光検出部は、４分割フォトダイオードである。
【００２３】
これによれば、第１位置を容易に算出することが可能となる。そして、対象物を破壊することなく、例えば、シリコン単結晶基板の表面に形成されるスリップ転位を検出することができる。
【００２４】
本発明の実施態様では、対象物は、シリコン単結晶基板、エピタキシャル層を有するシリコン単結晶基板（エピタキシャルウェーハ）、シリコン単結晶インゴットブロック、又はＳＯＩウェーハである。
【００２５】
これによれば、シリコン単結晶に関連する各種の材料の表面に形成される欠陥を算出することができる。なお、本明細書におけるＳＯＩウェーハとは、２つのシリコン単結晶基板の一方に酸化膜を形成し、その形成した酸化膜を挟んでシリコン単結晶基板を接合し、その後に素子を作製する側のシリコン単結晶基板を薄膜化させた、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）層が形成された貼り合わせＳＯＩウェーハを意味する。
【００２６】
また、本発明の検出方法は、
対象物の表面にレーザー光を照射する工程と、
レーザー光が表面で反射した光の反射角である第１角度と、レーザー光が平坦な表面で反射する場合の光の反射角である第２角度に基づき表面の傾斜を算出する工程と、
算出する工程により算出した傾斜に基づき表面に形成される欠陥を検出する工程と、
を備えることを特徴とする。
【００２７】
本発明は、検出方法として構成したものである。上述の検出装置と同様にレーザー光が対象物の表面で反射する反射角は、その表面の傾斜に応じて変化する。そのため、表面で反射した光の第１角度と、その表面が平坦な場合に反射する光の第２角度のずれは、対象物の表面の傾斜角に応じて変化する。よって、第１及び第２角度に基づき対象物の表面の傾斜が算出可能となり、算出した表面の傾斜に基づき対象物の表面に形成される欠陥を検出することが可能となる。
【００２８】
本発明の実施態様では、算出する工程は、水平方向に延びる第１方向における第１角度と第２角度の差に基づき第１方向における傾斜を算出する。
【００２９】
これによれば、第１方向における対象物の表面の傾斜を算出することが可能となる。
【００３０】
本発明の実施態様では、算出する工程は、水平方向において第１方向に直交する第２方向における第１角度と第２角度の差に基づき第２方向における傾斜を算出する。
【００３１】
これによれば、第２方向における対象物の表面の傾斜を算出することが可能となる。なお、第１及び第２方向の表面の傾斜により対象物の表面の形状を算出することが可能となる。
【００３２】
本発明の実施態様では、照射する工程は、対象物を移動させることにより表面をレーザー光で走査する工程を有し、算出する工程は、レーザー光が表面の各点で反射した光の各第１角度に基づき表面の各点の傾斜を算出する。
【００３３】
これによれば、レーザー光で走査した表面の各点の傾斜を算出できる。
【００３４】
本発明の実施態様では、照射する工程は、表面がシリコン単結晶である対象物を使用して表面に波長が４０５ｎｍ以下であるレーザー光を照射し、欠陥を検出する工程は、欠陥であるスリップ転位を検出する。
【００３５】
これによれば、シリコン単結晶の表面に形成されるスリップ転位を検出することができる。
【００３６】
本発明の実施態様では、対象物として、シリコン単結晶基板、エピタキシャル層を有するシリコン単結晶基板（エピタキシャルウェーハ）、シリコン単結晶インゴットブロック又はＳＯＩウェーハを使用する。
【００３７】
これによれば、シリコン単結晶に関連する各種の材料の表面に形成される欠陥を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一例の検出装置の模式図。
【図２Ａ】図１のシリコン単結晶基板を載置するステージを示す模式正面図。
【図２Ｂ】図２Ａの模式平面図。
【図３】図１の４分割フォトダイオードの模式底面図。
【図４】図１の検出装置を用いてシリコン単結晶基板の表面の傾斜を算出する原理を説明する原理図。
【図５】実施例及び比較例１〜３で検出されたスリップ転位の画像と、スリップ転位の位置を示す基板の模式平面図。
【図６】実施例及び比較例１〜３で検出したスリップ転位の検出結果と、基板に形成されたスリップ転位の画像を示す表。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１は、本発明の一例である検出装置１を示す。検出装置１は、例えば、シリコン単結晶基板（以下、「基板Ｗ」とする）の表面の傾斜を算出して基板Ｗの表面に形成されるスリップ転位を検出する。
【００４０】
検出装置１は、基板Ｗを支持して移動させるステージ２と、ステージ２に支持された基板Ｗの表面に光を照射する照射装置３と、基板Ｗで反射した光が入射する４分割フォトダイオード（以下、「フォトダイオード４」とする。）と、フォトダイオード４の検出結果に基づき基板Ｗを評価する評価部５を備える。
【００４１】
図２Ａ及び図２Ｂに示すようにステージ２は、水平方向に移動可能かつ鉛直方向に延びる軸線Ｏ回りに回転可能な、いわゆるｒθステージである。ステージ２は、水平方向である図示ｒ方向に直線的に移動可能なｒステージ２ａと、ｒステージ２ａ上に設けられ、軸線Ｏ回りに回転可能なθステージ２ｂを有する。θステージ２ｂは、基板Ｗの裏面に接触せずに基板Ｗの外周面を挟んで基板Ｗを支持する支持部（図示省略）を有する。支持部により支持された基板Ｗは、θステージ２ｂにより軸線Ｏ回りに回転可能であり、ｒステージ２ａにより図示ｒ方向に移動可能である。
【００４２】
図１に戻って、ステージ２に支持される基板Ｗには、照射装置３により光が照射される。照射装置３は、基板Ｗの表面に向けてレーザー光を照射する半導体レーザー３ａと、半導体レーザー３ａから照射されるレーザー光をステージ２に支持された基板Ｗの表面に導くミラー部３ｂを有する。半導体レーザー３ａは、波長４０５ｎｍ以下（例えば、波長域が３５０〜４０５ｎｍ）の青紫色のレーザー光を照射する。照射するレーザー光は、中心波長が、例えば、４０５ｎｍである。
【００４３】
基板Ｗの表面に照射されるレーザー光は、基板Ｗの表面で反射した後、フォトダイオード４に導かれる。図３は、図１に示すフォトダイオード４を底面側から見た模式図を示す。フォトダイオード４は、基板Ｗの表面で反射した光が入射する４つに分割された受光部４ａ〜４ｄと、受光部４ａ〜４ｄに入射した光の位置に応じて信号を出力する４つの出力端子４ｅ〜４ｈを有する。各受光部４ａ〜４ｄは、各受光部４ａ〜４ｄに入射した光を電気信号に変換する素子である。各受光部４ａ〜４ｄは、図示正方形状であり、水平方向に広がる図示ＸＹ平面上に位置する。受光部４ａ〜４ｄ全体としては、中央に幅が均等な十字状の隙間ができるように配置される。出力端子４ｅは、入射した光の入射位置に応じて受光部４ａ、４ｂから出力される信号を出力する。出力端子４ｆは、入射した光の入射位置に応じて受光部４ｂ、４ｃから出力される信号を出力する。出力端子４ｇは、入射した光の入射位置に応じて受光部４ｃ、４ｄから出力される信号を出力する。出力端子４ｈは、入射した光の入射位置に応じて受光部４ａ、４ｄから出力される信号を出力する。そのため、例えば、出力端子４ｅと出力端子４ｇの出力の差分によりＸ軸方向における光の入射位置が特定され、出力端子４ｈと出力端子４ｆの出力の差分によりＸ軸に直交するＹ軸方向における光の入射位置が特定される。出力端子４ｅ〜４ｈから出力される信号は、図１に示す評価部５に送信される。
【００４４】
評価部５は、フォトダイオード４から送信された信号に基づき基板Ｗの表面に形成される欠陥を評価する主体である。評価部５は、ＣＰＵ５ａ、ＲＡＭ５ｂ及びＲＯＭ５ｃ並びにそれらを接続するバス５ｄと、バス５ｄが接続するＩ／Ｏポート５ｅを備える。フォトダイオード４から送られてくる信号がＩ／Ｏポート５ｅからＣＰＵ５ａに送信される。ＣＰＵ５ａは、ＲＯＭ５ｃに記録したプログラムを実行して各種の情報処理の制御をする。ＣＰＵ５ａは、例えば、フォトダイオード４から出力される信号に基づき基板Ｗの欠陥を評価する。ＲＡＭ５ｂは読み書きが可能なメモリであり、ＣＰＵ５ａが情報処理を行う際の作業領域として機能する揮発性の記憶部である。ＲＯＭ５ｃは、読み取り専用のメモリである。ＲＯＭ５ｃにはＣＰＵ５ａが動作するための基本的なプログラム、パラメータ、データが記録される。ＲＯＭ５ｃには、フォトダイオード４に入射した光の入射位置を演算する演算プログラムＰ１、その入射位置に基づき基板Ｗの欠陥を評価する評価プログラムＰ２、及び評価プログラムＰ２の実行時に使用するデータＤ１等が格納される。
【００４５】
演算プログラムＰ１は、図３の出力端子４ｅ〜４ｈからの信号に基づき受光部４ａ〜４ｄに入射した光の入射位置（以下、「第１位置」とする。）を演算する。演算プログラムＰ１は、出力端子４ｅ、４ｇから出力される信号の差分によりＸ軸方向の光の入射位置を演算し、出力端子４ｆ、４ｈから出力される信号の差分によりＹ軸方向の光の入射位置を演算することで、第１位置を算出する。
【００４６】
図１に戻って、評価プログラムＰ２は、演算プログラムＰ１により算出された第１位置と、ＲＯＭ５ｃに格納されるデータＤ１を用いて基板Ｗの表面に形成される欠陥であるスリップ転位を評価する。データＤ１は、基板Ｗの表面の平坦部分で半導体レーザー３ａからのレーザー光が反射する場合に反射光が受光部４ａ〜４ｄに入射する入射位置（以下、「第２位置」とする。）を示すデータである。評価プログラムＰ２は、第１及び第２位置に基づき基板Ｗの表面に形成されるスリップ転位を評価する。
【００４７】
ここで、図４にはＸ軸方向に広がる基板Ｗの表面上の地点Ｐに入射するレーザー光（入射光Ｌ０）が反射してフォトダイオード４に導かれる様子が示される。基板Ｗの表面が水平方向に対して角度θだけ傾斜する傾斜面Ｓ１で入射光Ｌ０が反射する反射光がＬ１、基板Ｗの表面が平坦な平坦面Ｓ２で入射光Ｌ０が反射する反射光がＬ２である。図４のＸ軸は、図３のＸ軸に対応し、図４の反射光Ｌ１が受光部４ａ又は４ｂに、反射光Ｌ２が受光部４ｃ又は４ｄに入射する例が示される。傾斜面Ｓ１で反射した反射光Ｌ１が受光部４ａ又は４ｂに入射する入射位置（第１位置Ｐ１）と、平坦面Ｓ２で反射した反射光Ｌ２が受光部４ｃ又は４ｄに入射する入射位置（第２位置Ｐ２）とのＸ軸方向の距離がΔＸとして図４に示される。また、図４では、地点Ｐと受光部４ａ又は４ｄとの間の鉛直方向の距離Ｌが図示される。反射の法則により入射角と反射角が等しくなるため、傾斜面Ｓ１の法線Ｎ１と入射光Ｌ０のなす角をθ１とすると、法線Ｎ１と反射光Ｌ１のなす角はθ１となる。同様に平坦面Ｓ２の法線Ｎ２と入射光Ｌ０のなす角をθ２とすると、法線Ｎ２と反射光Ｌ２のなす角はθ２となる。そして、法線Ｎ１と法線Ｎ２のなす角は、傾斜面Ｓ１の傾斜角θと等しくなるため、θとなる。反射光Ｌ１、Ｌ２のなす角は２θ２−２θ１であり、法線Ｎ１、Ｎ２のなす角θはθ２−θ１であるため、反射光Ｌ１、Ｌ２のなす角は２θとなる。よって、傾斜面Ｓ１で反射する反射光Ｌ１が受光部４ａ又は４ｂに入射する第１位置Ｐ１と、平坦面Ｓ２で反射する反射光Ｌ２が受光部４ｃ又は４ｄに入射する第２位置Ｐ２とのＸ軸方向における距離ΔＸは傾斜面Ｓ１の傾斜角である角度θに応じて変化する。
【００４８】
ここで、傾斜面Ｓ１が傾斜する角度θが極小と仮定すると、ΔＸ＝２θ×Ｌと近似することができ、角度θ＝（１／２Ｌ）×ΔＸ（以下、「式１」とする）として算出できる。よって、式１からＸ軸方向における基板Ｗの表面の各位置における傾きである微分値を算出でき、このような微分値の関数を積分することでＸ軸方向における基板Ｗの表面の形状（図４の関数ｆ（ｘ））を算出できる。
【００４９】
図１に戻って、演算プログラムＰ１は、図４の第１位置Ｐ１を算出する。一方、第２位置Ｐ２は、図１のＲＯＭ５ｃにデータＤ１として格納される。よって、評価プログラムＰ２は、算出された第１位置Ｐ１と、データＤ１の第２位置Ｐ２から図４のΔＸを算出し、傾斜面Ｓ１の傾き（角度θ）を算出する。このようにして評価プログラムＰ２は、Ｘ軸方向における基板Ｗの表面の各点の傾き（微分値）を算出し、Ｘ軸方向における各点の微分値を積分することでＸ軸方向における基板Ｗの表面の形状（関数ｆ（ｘ））を算出する。同様に評価プログラムＰ２は、Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向における基板Ｗの表面の形状を算出し、基板Ｗの表面の全体形状を算出する。次に、評価プログラムＰ２は、算出した表面の形状から基板Ｗの表面に形成されたスリップ転位を検出する。例えば、図１のＲＯＭ５ｃにスリップ転位が形成された基板Ｗの表面形状を示すデータＤ２を格納しておき、データＤ２が示す表面形状と算出した基板Ｗの表面形状とを比較し、基板Ｗの表面に形成されるスリップ転位を検出すればよい。なお、評価プログラムＰ２が、スリップ転位を検出すると、例えば、撮像装置（図示省略）により撮像した基板Ｗの表面の撮像画像にスリップ転位箇所を表示するようにしてもよい。
【００５０】
以上、検出装置１の主要な各部を説明した。次に、ステージ２に基板Ｗを配置して基板Ｗの表面に形成されたスリップ転位を評価する方法を説明する。基板Ｗがステージ２に配置されると、半導体レーザー３ａにより、例えば、波長が４０５ｎｍのレーザー光を基板Ｗの表面に照射する。そして、基板Ｗを支持した状態で、図２Ｂに示すｒステージ２ａをｒ方向に移動させ、θステージ２ｂを軸線Ｏ回りに回転させ、基板Ｗの表面全体をレーザー光で走査する。基板Ｗの表面に照射されるレーザー光は、図４に示すように基板Ｗの表面の傾斜角（角度θ）に応じて反射角が変化し、反射された反射光Ｌ１は、受光部４ａ〜４ｄに入射する。反射光Ｌ１が受光部４ａ〜４ｄに入射すると、反射光Ｌ１の入射位置に応じて図３の各出力端子４ｅ〜４ｈから図１の評価部５に信号が送信される。評価部５は、出力端子４ｅ〜４ｈから送信される信号から、例えば、図４の反射光Ｌ１が受光部４ａ〜４ｄに入射する入射位置（第１位置Ｐ１）を算出する。評価部５は、第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２（図１のデータＤ１）から図４に示すＸ軸方向における第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との距離ΔＸを算出する。そして、評価部５は、ΔＸをもとに入射光Ｌ０が反射した基板Ｗの表面の傾き（Ｘ軸方向の基板Ｗの傾斜角度θ）である微分値を算出する。評価部５には、レーザー光が基板Ｗの表面の各点で反射した光が受光部４ａ〜４ｄに入射する第１位置Ｐ１を示す信号が遂次送信され、評価部５は、送信される信号から基板Ｗの表面の各点における傾き（微分値）を取得する。そして、得られた微分値の関数を積分してＸ軸方向における基板Ｗの表面形状（関数ｆ（ｘ））を算出し、同様にＹ軸方向における基板Ｗの表面形状を算出する。その後、算出した表面形状から基板Ｗの表面に形成されたスリップ転位を検出する。
【００５１】
以上のように検出装置１においては、基板Ｗの表面で反射したレーザー光が受光部４ａ〜４ｄに入射する第１位置Ｐ１と、基板Ｗの平坦な表面で反射したレーザー光が受光部４ａ〜４ｄに入射する第２位置Ｐ２に基づき基板Ｗの傾斜を算出できる。そして、基板Ｗの表面の各位置における傾き（微分値）の関数を積分することで基板Ｗの表面の形状を算出でき、算出された表面の形状から基板Ｗの表面に形成されるスリップ転位を検出できる。具体的には、Ｘ軸方向における第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２の距離であるΔＸに基づきＸ軸方向における基板Ｗの表面の形状を算出できる。同様にＹ軸方向における基板Ｗの表面の形状を算出すると、基板Ｗの表面全体の形状を算出でき、表面全体の形状から基板Ｗの表面に形成されたスリップ転位を検出できる。検出装置１では、フォトダイオード４を用いることで図３の出力端子４ｅ、４ｇから出力される信号の差分により図４のＸ軸方向の第１位置Ｐ１を容易に演算でき、同様に出力端子４ｆ、４ｈから出力される信号の差分によりＹ軸方向の第１位置Ｐ１を容易に演算できる。
【実施例】
【００５２】
本発明の効果を確認するために以下に示す実験を行った。以下において、実施例と比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。
【００５３】
（実施例）
直径３００ｍｍのシリコン単結晶基板Ｗと検出装置１を用意し、基板Ｗを検出装置１のステージ２に配置した。次に、半導体レーザー３ａにより基板Ｗの表面にレーザー光を照射するとともに、ステージ２を移動させて基板Ｗの表面全体をレーザー光で走査し、基板Ｗの表面のスリップ転位を評価（スリップ転位の有無を判定）した。
【００５４】
（比較例）
比較例では、実施例で使用した基板Ｗを用いて基板Ｗの表面上に現れるスリップ転位を目視で検査した。比較例では、３人の検査員（比較例１〜３）の目視により基板Ｗの表面上に現れるスリップ転位の有無をそれぞれ判定した。
【００５５】
図５には実施例及び比較例１〜３で検出されたスリップの画像と、検出されたスリップ転位の位置を示す基板Ｗの模式平面図が示される。基板Ｗ中の数字は、基板Ｗの中心を基点に基板Ｗを１６等分に分割した各領域を示す。領域の３、７、８、１１に示される実線の丸で囲まれる領域Ｒ１は、実施例及び比較例１〜３の両方においてスリップ転位が検出された領域を示す。また、領域の６、１０、１３、１５に示される破線の丸で囲まれる領域Ｒ２は、実施例のみでスリップ転位が検出された領域である。なお、比較例のみでスリップ転位が検出された領域は存在しなかった。図５において、矩形状の画像における符号ＰＥが施される一辺は基板Ｗの外周部を示し、その画像に施される楕円の内側にスリップ転位が示される。
【００５６】
図６には、実施例及び比較例１〜３でスリップ転位を検出した検出結果が示される。比較例１では、図５の領域３、７（及び８）、１１に形成されたスリップ転位を検出した。比較例２及び３では、図５の領域７（及び８）に形成されたスリップ転位のみを検出した。よって、比較例１〜３では、検査員によりスリップ転位の検出に差異が認められ、全体として図５の領域３、７（及び８）、１１に形成されたスリップ転位のみが検出された。一方、実施例では、比較例１〜３で検出された領域に加えて、領域６、１０、１３、１５に形成されたスリップ転位を検出した。したがって、実施例では、目視では検出できなかったスリップ転位を確実に検出することができた。
【００５７】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその具体的な記載に限定されることなく、例示した構成等を技術的に矛盾のない範囲で適宜組み合わせて実施することも可能であるし、またある要素、処理を周知の形態に置き換えて実施することもできる。
【００５８】
上記の説明では、検出装置１が基板Ｗの表面に形成されるスリップ転位を評価する例を示したが、基板Ｗ以外にもエピタキシャル層を有するシリコン単結晶基板（エピタキシャルウェーハ）、シリコン単結晶インゴットブロック、又はＳＯＩウェーハに形成されるスリップ転位を評価することもできる。また、図１及び図４では、基板Ｗの表面で反射した光がフォトダイオード４に直接、入射する例を示したが、反射した光をレンズ等の集光部で集光してフォトダイオード４に導いてもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１    検出装置                  ２    ステージ（移動部）
２ａ  ｒステージ                ２ｂ  θステージ
３    照射装置（照射部）        ３ａ  半導体レーザー
３ｂ  ミラー部                  ４    フォトダイオード（光検出部）
５    評価部（算出部、検出部）  Ｗ    基板
Ｓ１  傾斜面                    Ｓ２  平坦面
Ｐ１  第１位置                  Ｐ２  第２位置
Ｏ    軸線
【図１】
0006559601.tif 000002
【図２Ａ】
0006559601.tif 000003
【図２Ｂ】
0006559601.tif 000004
【図３】
0006559601.tif 000005
【図４】
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【図５】
0006559601.tif 000007
【図６】
0006559601.tif 000008