JPH0221541B2 - - Google Patents

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JPH0221541B2
JPH0221541B2 JP56017547A JP1754781A JPH0221541B2 JP H0221541 B2 JPH0221541 B2 JP H0221541B2 JP 56017547 A JP56017547 A JP 56017547A JP 1754781 A JP1754781 A JP 1754781A JP H0221541 B2 JPH0221541 B2 JP H0221541B2
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JP
Japan
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illumination
defects
defect
epi
foreign
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JP56017547A
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English (en)
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Kazuo Yamaguchi
Tomohiro Kuni
Nobuyuki Akyama
Shigeo Endo
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Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、被検査物体表面に発生する微小な欠
陥及び異物の判別及び欠陥の種類の識別方法に関
する。
従来の半導体のSiウエハそのものの欠陥検査は
キズ等の外観検査を目視で行うだけで十分であつ
た。しかし、GGGウエハの場合は、単結晶上に
欠陥が１つ程度という高純度な無欠陥性が要求さ
れ、ウエハ上に欠陥があるとその後の工程（磁性
膜のバブルを形成する）に悪影響を与えるために
前者の場合と異なり、熟練作業者が顕微鏡により
全数検査を行なつている。即ち、ゴミ等の異物と
欠陥の判別及び欠陥の種類（加工欠陥と結晶欠
陥）の識別を50倍程度の顕微鏡により目視検査を
実施している。欠陥の大きさは２〜10μm、深さ
0.01〜0.5μm程度とかなり浅くて小さい欠陥もあ
るためコントラストが低く、必要な場合、高倍率
100〜400倍に切替えて目視検査を行つている。こ
のため熟練作業者でも長時間を要し、眼精疲労を
生じ、欠陥を見逃す可能性があつた。
本発明の目的は、上記した従来作業の欠点をな
くし、GGGウエハ等の品質を向上させかつ、生
産工程の検査の自動化及び生産性向上を考慮し
た、主としてGGGウエハの表面欠陥及び異物の
判別方法を提供するにある。
欠陥と異物の判別は、欠陥が凹面、異物が凸面
形状となることから、照明方法を落射照明と斜方
照明の切替えにより、斜方照明時にのみ光る異物
を欠陥と区別して検出し、欠陥の種類の識別は、
結晶欠陥は明確な幾何形状をしているのに対し、
加工欠陥はランダムで明確でない形状をしている
ことを利用して、落射照明時の欠陥パターンの形
状認識手法、即ち多値入力画面内における物体の
明暗の輪郭部の方向角度成分（以下、方向コード
と呼ぶ）を求めることにより、物体の形状認識を
行ない、上記照明方法の切替え及び方向コード分
布の特徴を総合して、欠陥と異物の判別及び欠陥
の種類の識別を行なうものである。
GGGウエハの欠陥及び異物は第１図に示す様
に凸形状をしたゴミや水滴残り等の異物と凹形状
をした欠陥がある。凹形状をした欠陥は再生不可
能な転位に起因したエツチピツト等の結晶欠陥と
再生可能な表面上にのみ発生するシヤローピツト
等の加工欠陥に大別される。
GGGウエハの検査では、異物は欠陥ではない。
また加工欠陥は極めて深さが浅く、表面を削れば
良品に再生出来るため、ウエハ表裏または内部に
発生する結晶欠陥とは本質的に異なり、これらを
区別する必要がある。これらの検査は、ウエハ表
面において行うが、加工欠陥等は50倍程度の顕微
鏡でもコントラストが低く検出しにくい。従つて
検出器等によりウエハ全面について、欠陥を検出
しながら同時に識別迄行うことは不可能である。
そこで、この検査は次の２段階に分けて行う。第
１段階ではレーザ干渉法を用いて欠陥又は異物と
思われる候補点位置を高速のフオトダイオードに
より検出し、第２段階でその侯補点ごとに判別を
行なう。本発明は、上記第２段階としての侯補点
検出後の欠陥と異物の判別及び欠陥の種類の識別
方法に関するものである。
上記方法として、第２〜５図に示す照明方法即
ち、第２，３図の落射照明と第４，５図の斜方照
明により行なう。
まず斜方照明により照明時の異物２２のみが強
い乱反射を起こし、明かるく輝くことから異物２
２をシヤローピツト２０、エツチピツト２１等の
欠陥と区別することができる。
次に、落射照明時において再現された欠陥侯補
点に対してITVカメラ等の撮像装置により、光
学系を介して得られる多値画面内の欠陥パターン
を画像処理して、即ち、画面内の明暗パターンの
輪郭部を抽出して欠陥パターンの持つ方向コード
分布を求める。この方法を第６図を用いて説明す
る。方向コードとは、物体３１の明暗の輪郭部３
２のある点における接線３３の法線３４方向と極
座標３５との成す角度θと定義する。これを１つ
の侯補点の入力画面全体に亘り求めることによ
り、物体特有の方向成分を持つた方向コード分布
が得られる。方向コードの演算は例えば、横方向
成分の 検出パターン １ １ １ ０ ０ ０ −１−１−１及び縦方向成分 の検出パターン−１ ０ １ −１ ０ １ −１ ０ １を使用して、着 目点の画像切出し画面V4 V3 V2 V5 V0 V1 V6 V7 V8から、次式 の演算を行うことにより求められる。
θ＝tan-1縦方向成分△Ｙ／横方向成分△Ｘ＝tan-1 V1＋V2＋V8−V4−V5−V6／V2＋V3＋V4−V6−V7−V8
……(1) 以上の演算を全画面について行い、一画面内の
角度対同一角度が生じる頻度分布を求める。（こ
れは計算機あるいは専用ハードウエアにより容易
に実現できる。） (1)式の演算により方向コード分布は、例えば第
７図のような円パターン３６の場合は０〜360゜全
周に亘る方向成分を持ち、第８図のような矩形パ
ターン３７は４面の境界の長さに相当する頻度を
持ち、90゜間隔の方向コード分布を持つ。また第
９図の三角パターン３８も同様な原理により、
120゜ピツチの３つのピーク値を取る。
この方法を実際の欠陥と異物に適用すると、第
１０図に示す方向コード分布が得られる。この分
布は画像処理に於ける原画のノイズ処理やフイル
ター処理、さらに輪郭線の強調処理等のテクニツ
クをほどこさずに求めた場合であるが、少なくと
も欠陥の種類の識別がそのピーク値及びその分布
数から可能である。種々の処理をほどこした場合
はさらに物体形状を明確にかつ忠実に方向コード
分布で表現することが可能となり、判定の安定性
を増すことができる。
加工欠陥と異物が方向コード分布のみで区別出
来ないような欠陥が新たに発生するような場合は
斜方照明及び落射照明時の画面内のピーク値の検
出値を比較して、計算機により総合判断し、その
分離検出を行なうことが可能である。
以上述べたことをまとめて第１１図に示す。ま
た欠陥及び異物の判別処理手順の一例を第１２図
に示す。まず斜方照明により、明かるいピーク値
の検出を行い、異物の判定をし、次に落射照明に
切替え、１画面内の輪郭線検出を行い、方向コー
ド分布を求め、この分布の特徴をピーク値又は平
均値あるいはあるレベル以上の分布数を求めるこ
とにより欠陥の種類の識別を行う。なお照明の切
替えを第１２図と逆に行つて、総合判定すること
も出来る。また斜方照明時のピーク値判定を２段
階以上のレベルで検出し、加工欠陥と異物の分離
精度を上げることも可能である。さらに、第１図
に挙げた欠陥例以外の新しい欠陥、例えば、ウエ
ハサイズの増大化に伴う3″ウエハの放射状ピツト
等の欠陥が生じた場合でも本質的にこれらの組合
わせにより総合判定が可能である。第１３図は、
本発明の一実施例のハード構成を示す。斜方照明
用として、放物面鏡７を使用し、その焦点位置に
光源９を設置してその反射光を逆向きの放物面鏡
７によりステージ８上のその焦点面に置かれたウ
エハ１３上に斜方角５〜10゜程度で照明する。ま
た、落射照明は通常の顕微鏡等の照明方法と同様
である。（５は落射照明光源、４は集光レンズ、
６は対物レンズである。） 上記斜方照明と落射照明を切替えて照明された
ウエハ１３上の侯補点の検出は、ハーフミラー３
及びリレーレンズ２を介して撮像装置１により行
なう。この信号により、斜方照明時または落射照
明時にピーク値検出回路１１により異物信号又は
画面の明かるさの信号を発生させ、さらに、落射
照明時は画像入力装置１０により計算機１２に入
力し、前述した方向コード分布あるいはピーク値
から総合判定を行うものである。（１４はTVモ
ニタである。） 上述のように本発明方法によれば従来、視覚判
定によつてなされていた欠陥判定が自動的に、精
度よく判定されるため、微小な欠陥（１〜2μm程
度）等も識別可能となり、かつ短時間で安定した
識別が可能となるばかりでなく、製品品質の向
上、歩留向上が図れ、作業者の眼精疲労をなくす
ことができる等の効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第１図はGGGウエハの欠陥と異物の例を示す
図、第２〜５図は落射照明と斜方照明により欠陥
と異物の判別についての説明図で、第２，３図は
落射照明を、第４，５図は斜方照明を示す図であ
る。第６〜９図は、取込画面内の物体の輪郭部か
ら、方向コード分布を求める方法及びその例を示
す図、第１０図は、GGGウエハの欠陥及び異物
の方向コード分布を示す図、第１１図は欠陥及び
異物の判別及び欠陥の種類を認識する方式をまと
めた図、第１２図は、本発明の判別の処理手順の
一例を示すフローチヤート、第１３図は、本発明
の一実施例によるハードウエア構成を示す図であ
る。 １：撮像装置、１３：GGGウエハ、２０：シ
ヤローピツト、２１：エツチピツト、２２：異
物。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 物体表面上の欠陥または異物の候補点に斜方
    照明と落射照明とを切替えて行ない、光学系を介
    して撮像装置により、斜方照明を行なつたとき光
    るものが存在する場合は異物として判定し、かつ
    落射照明を行なつたときの欠陥パターンの形状認
    識により欠陥の種類を識別することを特徴とする
    表面欠陥判別方法。 ２ 斜方照明と落射照明との切替えによるピーク
    値の検出結果および方向コード分布の特徴を総合
    して欠陥と異物の判定および欠陥の種類の識別を
    行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
    載の表面欠陥判別方法。
JP56017547A 1981-02-10 1981-02-10 Discriminating method of surface defect Granted JPS57132044A (en)

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