JPH0529426A - シリコンウエハ品質評価方法及び該方法の実施に使用する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小規模な設備で、簡単なアルゴリズムにより
迅速にＢＭＤ又はＯＳＦを計数できるシリコンウエハの
品質評価方法及び該方法に使用する装置を提供する。 【構成】 ステージ移動手段３によりシリコンウエハ２
を載せたステージ１を一定方向に一定速度で移動させ、
光学顕微鏡４が捕らえたシリコンウエハ２の画像を画像
取り込み手段６により取り込み、取り込んだ画像をＢＭ
Ｄ又はＯＳＦを検出できるしきい値に基づき２値化手段
７により２値化し、２値化した画像から認識手段９によ
り結晶欠陥の出現及び合体の有無を認識し、認識手段９
が結晶欠陥の出現を認識したときにカウンタ１０におい
て１を加え、結晶欠陥の合体を認識したときにカウンタ
１０において１を減じて計数する。また、カウンタ１１
においてステージ１の単位移動量当たりの結晶欠陥を計
数し、プロット手段１３によりこの計数値をプロットす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリコンウエハの品質
を評価する方法及びその実施に使用する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコンウエハの品質評価方法の１つと
してＢＭＤ（ＢＵＬＫ ＭＩＣＲＯＤＥＦＥＣＴ）又は
ＯＳＦ（ＯＸＩＤＡＴＩＯＮ ＩＮＤＵＣＥＤ ＳＴＡ
ＣＫＩＮＧ ＦＡＵＬＴ）等の結晶欠陥を計数する方法
がある。従来は結晶欠陥を計数する場合、シリコンウエ
ハをステージに載置してこれを光学顕微鏡の視野に置
き、光学顕微鏡が捕らえたシリコンウエハの画像をＴＶ
カメラに取り込ませ、その画像を観察して人間が結晶欠
陥の計数をし、これが終了すると隣りの領域を観察すべ
くステージを移動させ、その領域における結晶欠陥の計
数を行うことを繰り返していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く従来の品質
評価方法では、ステージを光学顕微鏡の視野で限定され
る領域毎に止めて結晶欠陥を計数していたので、計数に
長時間を要するという問題があった。また従来の他の計
数方法として、結晶欠陥のラベリングを行なって自動的
に計数する方法及び画像の縮退化を行い個々の結晶欠陥
を１点に集約して自動的に計数する方法があるが、その
場合は大掛かりな画像処理手段を必要としていた。本発
明は斯かる事情に鑑みなされたものであり、画像取り込
み手段に取り込んだシリコンウエハの画像を結晶欠陥を
検出できるしきい値に基づき２値化し、２値化した画像
から結晶欠陥の出現部及び該出現部が同一の結晶欠陥に
属するか否かを認識して計数することにより、小規模な
設備で、簡単なアルゴリズムにより迅速に結晶欠陥を計
数できるシリコンウエハの品質評価方法及び該方法の実
施に使用する装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】第１発明のシリコンウエ
ハ品質評価方法は、シリコンウエハを光学顕微鏡の視野
内に置き、該光学顕微鏡が捕らえた前記シリコンウエハ
の画像を走査し、走査した画像から結晶欠陥を検出して
これを計数するシリコンウエハ品質評価方法において、
走査した画像を結晶欠陥を検出できるしきい値に基づき
２値化し、２値化した画像に基づき結晶欠陥の出現部を
認識し、認識した出現部が同一の結晶欠陥に属するか否
かを判断して計数することを特徴とする。

【０００５】第２発明のシリコンウエハ品質評価方法
は、第１発明のシリコンウエハ品質評価方法において、
シリコンウエハを載置したステージを該シリコンウエハ
の画像を走査する方向と交差する方向へ移動させ、前記
ステージの単位移動量当たりの計数を行うことを特徴と
する。

【０００６】第３発明のシリコンウエハ品質評価装置
は、シリコンウエハを光学顕微鏡の視野内に置いて捕ら
え、捕らえたシリコンウエハの画像を画像取り込み手段
により取り込んで走査し、走査した画像から結晶欠陥を
検出してカウンタにより計数するシリコンウエハ品質評
価装置において、前記シリコンウエハの走査した画像の
信号を結晶欠陥を検出できるしきい値に基づき時系列的
に２値化する２値化手段と、２値化されたデータを記憶
するメモリと、該メモリに記憶された隣接する走査線２
ライン夫々の隣接２画素（２×２画素）に相当するデー
タを１組として時系列的に読み込み、読み込んだデータ
の組のパターンから結晶欠陥の出現部を認識し、認識し
た出現部が同一の結晶欠陥に属するか否かを判断する認
識手段とを備え、前記認識手段が結晶欠陥の出現部を認
識したときに前記カウンタにおいて１を加え、前記認識
手段が結晶欠陥の出現部が同一の結晶欠陥に属すること
を判断したときに前記カウンタにおいて１を減じて計数
するようにしてあることを特徴とする。

【０００７】第４発明のシリコンウエハ品質評価装置
は、第３発明のシリコンウエハ品質評価装置において、
シリコンウエハを載置したステージを該シリコンウエハ
の画像を走査する方向と交差する方向へ移動させるステ
ージ移動手段と、前記ステージの単位移動量当たりの計
数を行うカウンタとを備えたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明においては、光学顕微鏡が捕らえた画像
を取り込んで２値化し、２値化した画像から結晶欠陥の
出現を認識し、認識した出現部が同一の結晶欠陥に属す
るか否かを判断して計数するので、結晶欠陥のラベリン
グを行わずに自動的に結晶欠陥の総数を計数することが
でき、大掛かりな画像処理手段を必要としない。また、
第２発明ではシリコンウエハを載置したステージを領域
毎に止めずに、ステージを一定方向に移動させながら結
晶欠陥の計数を行うので、計数に要する時間が短縮され
る。そしてステージの単位移動量当たりの計数を行うの
で、結晶欠陥の分布状態を知ることができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
き具体的に説明する。図１は、本発明に係るシリコンウ
エハ品質評価装置の模式図であり、図中１はステージで
ある。ステージ１の上にはシリコンウエハ２が載置され
ており、シリコンウエハ２を載置したステージ１は、ス
テージ移動手段３により光学顕微鏡４の視野を一定方向
に一定速度で移動されるようになっている。そして光学
顕微鏡４が捕らえたシリコンウエハ２の画像は例えばＩ
ＴＶカメラ等の画像取り込み手段６により取り込まれ
る。このとき走査制御手段５が画像取り込み手段６の走
査の制御を行う。画像取り込み手段６の主走査の方向と
ステージ１の移動方向とは互いに直交する。画像取り込
み手段６が取り込んだ画像の信号は２値化手段７に送ら
れる。２値化手段７は等間隔のクロックでサンプリング
を行い、ＢＭＤ又はＯＳＦの検出すべき結晶欠陥を検出
できる電圧のしきい値に基づき「１」又は「０」に２値
化するようになっている。ここで結晶欠陥が存在すると
き、「１」にする。２値化手段７が２値化した画像信号
はそのクロックタイミングに対応する走査位置の画素の
輝度信号に相当する。

【００１０】２値化手段７が２値化した画素の「１」又
は「０」値は２値メモリ８へ出力される。２値メモリ８
はＦＩＦＯメモリで構成されている。２値メモリ８に
は、画像取り込み手段６の走査線１ラインの画素数分ず
つ記憶する記憶エリア８１及び記憶エリア８２が設けら
れており、これらは縦続接続されている。２値化手段７
が２値化した画像信号は１画素分ずつ記憶エリア８２へ
出力される。

【００１１】記憶エリア８１の入力側２画素分及び記憶
エリア８２の入力側２画素分、即ち走査線２ラインの左
右２画素分（２×２画素分）が１組として時系列的に認
識手段９に読み込まれ、各組の連続状態から後述する結
晶欠陥の出現及び合体の有無が認識されるようになって
いる。認識手段９は結晶欠陥の出現を認識したときにカ
ウンタ１０及びカウンタ１１のアップカウント端子へ信
号を出力し、結晶欠陥の合体を認識したときにカウンタ
１０及びカウンタ１１のダウンカウント端子へ信号を出
力する。

【００１２】カウンタ１０は、計数の最初に結晶欠陥の
計数値Ｔが０にリセットされる。カウンタ１０のアップ
カウント端子へ信号が入力されたときにカウンタ１０は
Ｔ←Ｔ＋１とし、カウンタ１０のダウンカウント端子へ
信号が入力されたときにカウンタ１０はＴ←Ｔ−１とす
る。このようにして結晶欠陥の総数が計数される。

【００１３】カウンタ１１にはステージ移動手段３より
ステージ１の単位移動毎にそのタイミングが入力されて
リセットされるようになっている。カウンタ１１は入力
信号に基づきステージ１の単位移動量で規定されるｉ番
目（ｉ＝１，２，…ｎ）の領域の結晶欠陥の計数値Ｍ
（ｉ）を求める。カウンタ１１はｉ番目の領域において
結晶欠陥の出現が認識されたときにＭ（ｉ）←Ｍ（ｉ）
＋１とし、結晶欠陥の合体が認識されたときにＭ（ｉ）
←Ｍ（ｉ）−１とする。

【００１４】メモリ１２にもステージ移動手段３よりス
テージ１の単位移動毎にそのタイミングが入力される。
メモリ１２はカウンタ１１の計数値を記憶し、プロット
手段１３はメモリ１２の出力信号に基づき各領域に対す
る結晶欠陥の計数値をプロットするようになっている。

【００１５】以上の如く構成されたシリコンウエハ品質
評価装置を使用してシリコンウエハ２の結晶欠陥を計数
する場合、まず、ステージ１の上にシリコンウエハ２を
載置し、ステージ移動手段３によりステージ１を一定方
向に一定速度で移動させる。そして走査制御手段５を制
御することにより、光学顕微鏡４が捕らえたシリコンウ
エハ２の画像を画像取り込み手段６に取り込ませる。

【００１６】次に、画像取り込み手段６が取り込んだシ
リコンウエハ２の画像信号を２値化手段７が２値化す
る。２値化手段７は、順次２値化した画素の「１」又は
「０」値を２値メモリ８へ出力する。

【００１７】認識手段９は記憶エリア８１の入力側２画
素分及び記憶エリア８２の入力側２画素分、即ち２×２
画素分を１組として時系列的に読み込む。図２は認識手
段９において読み込まれている画素を示した図である。
ある時点で走査しているラインｋの画素ｃ，ｄの「１」
又は「０」値が記憶エリア８２の入力側に、ラインｋよ
り１本上のラインｋ−１の画素ａ，ｂの値が記憶エリア
８１の入力側に蓄えられており、認識手段９はこれら
ａ、ｂ、ｃ、ｄの値を１組として読み込む。この読み込
みは２値化手段７のサンプリングのタイミングに同期し
て行われる。認識手段９は時系列的に入ってくるａ、
ｂ、ｃ、ｄの組の連続の状態のパターンから結晶欠陥の
出現及び合体の有無を認識する。

【００１８】結晶欠陥は画像上で黒く又は白く写ってお
り、背景から判別される。本発明装置では画像の上から
下へ結晶欠陥の検出を行っており、結晶欠陥の上に凸に
突出した部分が現れたときに結晶欠陥が出現したと認識
する。そこで例えば同一の結晶欠陥で上に突出した部分
が２箇所ある場合は、２個の結晶欠陥が出現したと最初
に認識されるが、これらは実際は連続しており、その連
続部分は下に凹んでいるのでこの凹みが現れたときに結
晶欠陥が１個に合体したと認識される。カウンタ１０及
びカウンタ１１は結晶欠陥が出現したと認識されたとき
に＋１し、結晶欠陥が合体したと認識されたときに−１
する。上述の２箇所の出現部及び１箇所の合体部を有す
る結晶欠陥の場合は、＋１が２回、−１が１回であるか
ら最終的に１個の結晶欠陥として数えられる。図３は２
箇所の出現部及び１箇所の合体部を有する画像上の結晶
欠陥を示した図であり、図３（イ）は結晶欠陥の出現
部、図３（ロ）は結晶欠陥の合体部である。図４はその
拡大図であり、図４（イ）は出現部、図４（ロ）は合体
部の拡大図である。

【００１９】図５は図４（イ）に示した結晶欠陥の出現
部を認識する場合の２×２画素のパターンであり、
（イ）と（ロ）の場合がある。図５（イ）の１番目の読
み込みではａ，ｂ，ｃ，ｄの画素値が夫々「０」、
「０」、「０」、「１」であり、２番目の読み込みでは
ａ，ｂ，ｃ，ｄの画素値が夫々「０」、「０」、
「１」、「０」である。読み込みは２値化手段７のサン
プリングのタイミングに同期して行われるので、１番目
の読み込みの画素ｂ，ｄと２番目の読み込みの画素ａ，
ｃの画素とは同一の画素である。（ロ）は３回以上の読
み込みにより結晶欠陥の出現を認識する場合であり、最
初の読み込みのａ，ｂ，ｃ，ｄの画素値が夫々「０」、
「０」、「０」、「１」、次の読み込み（１〜複数回）
のａ，ｂ，ｃ，ｄの画素値が夫々「０」、「０」、
「１」、「１」、そして最終の読み込みのａ，ｂ，ｃ，
ｄの画素値が夫々「０」、「０」、「１」、「０」であ
る。

【００２０】図６は図４（ロ）に示した結晶欠陥の合体
部を認識する場合の２×２画素のパターンであり、
（イ）と（ロ）の場合がある。図６（イ）の１番目の読
み込みではａ，ｂ，ｃ，ｄの画素値が夫々「１」、
「０」、「１」、「１」であり、２番目の読み込みでは
ａ，ｂ，ｃ，ｄの画素値が夫々「０」、「１」、
「１」、「１」である。（ロ）は３回以上の読み込みに
より結晶欠陥の合体部を認識する場合であり、最初の読
み込みのａ，ｂ，ｃ，ｄの画素値が夫々「１」、
「０」、「１」、「１」、次の読み込み（１〜複数回）
のａ，ｂ，ｃ，ｄの画素値が夫々「０」、「０」、
「１」、「１」、そして最終の読み込みのａ，ｂ，ｃ，
ｄの画素値が夫々「０」、「１」、「１」、「１」であ
る。

【００２１】メモリ１２はステージ移動手段３及びカウ
ンタ１１の出力信号に基づき各領域の計数値を記憶し、
プロット手段１３はメモリ１２の出力信号に基づき各領
域に対する結晶欠陥の計数値をプロットする。これによ
りシリコンウエハ２上の結晶欠陥の分布状態が判る。

【００２２】なお、本発明の実施例においては画像取り
込み手段としてＩＴＶカメラを使用する場合につき説明
しているが何らこれに限定されるものではなく、ライン
スキャン装置等、他の画像取り込み手段を使用してもよ
い。ラインスキャン装置を使用する場合は、ラインスキ
ャン装置の一次元的な走査をステージの移動により二次
元的に展開させる。また、本発明の実施例においては光
学顕微鏡及び画像取り込み手段を使用する場合につき説
明しているが何らこれに限定されるものではなく、電子
顕微鏡を使用することにしてもよい。そして、本発明の
実施例においては２つのカウンタを使用する場合につき
説明しているが何らこれに限定されるものではなく、Ｍ
（ｉ）を求めるカウンタのみを設け、このカウンタから
の信号に基づきＭ（ｉ）を積算してシリコンウエハ全体
の結晶欠陥の数を求める構成にしてもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上の如く本発明においては、取り込ん
だシリコンウエハの画像を結晶欠陥を検出できるしきい
値から２値化手段により２値化し、２値化した画像から
認識手段により結晶欠陥の出現及び合体の有無を認識
し、認識手段が結晶欠陥の出現を認識したときにカウン
タにおいて１を加え、結晶欠陥の合体を認識したときに
１を減じて計数するので、小規模な設備で、簡単なアル
ゴリズムにより迅速に結晶欠陥を計数してシリコンウエ
ハの品質評価を行うことができる等、本発明は優れた効
果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るシリコンウエハ品質評価装置の模
式図である。

【図２】シリコンウエハの画像の走査線に対応する画素
を示した図である。

【図３】画像上の結晶欠陥を示した図である。

【図４】結晶欠陥の出現部及び合体部の拡大図である。

【図５】結晶欠陥の出現を認識する場合の２×２画素の
パターンである。

【図６】結晶欠陥の合体を認識する場合の２×２画素の
パターンである。

【符号の説明】

１ ステージ ２ シリコンウエハ ３ ステージ移動手段 ４ 光学顕微鏡 ５ 走査制御手段 ６ 画像取り込み手段 ７ ２値化手段 ８ ２値メモリ ９ 認識手段 10 カウンタ 11 カウンタ 12 メモリ 13 プロット手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコンウエハを光学顕微鏡の視野内に
   置き、該光学顕微鏡が捕らえた前記シリコンウエハの画
   像を走査し、走査した画像から結晶欠陥を検出してこれ
   を計数するシリコンウエハ品質評価方法において、走査
   した画像を結晶欠陥を検出できるしきい値に基づき２値
   化し、２値化した画像に基づき結晶欠陥の出現部を認識
   し、認識した出現部が同一の結晶欠陥に属するか否かを
   判断して計数することを特徴とするシリコンウエハ品質
   評価方法。
2. 【請求項２】 シリコンウエハを載置したステージを該
   シリコンウエハの画像を走査する方向と交差する方向へ
   移動させ、前記ステージの単位移動量当たりの計数を行
   うことを特徴とする請求項１記載のシリコンウエハ品質
   評価方法。
3. 【請求項３】 シリコンウエハを光学顕微鏡の視野内に
   置いて捕らえ、捕らえたシリコンウエハの画像を画像取
   り込み手段により取り込んで走査し、走査した画像から
   結晶欠陥を検出してカウンタにより計数するシリコンウ
   エハ品質評価装置において、前記シリコンウエハの走査
   した画像の信号を結晶欠陥を検出できるしきい値に基づ
   き時系列的に２値化する２値化手段と、２値化されたデ
   ータを記憶するメモリと、該メモリに記憶された隣接す
   る走査線２ライン夫々の隣接２画素（２×２画素）に相
   当するデータを１組として時系列的に読み込み、読み込
   んだデータの組のパターンから結晶欠陥の出現部を認識
   し、認識した出現部が同一の結晶欠陥に属するか否かを
   判断する認識手段とを備え、前記認識手段が結晶欠陥の
   出現部を認識したときに前記カウンタにおいて１を加
   え、前記認識手段が結晶欠陥の出現部が同一の結晶欠陥
   に属することを判断したときに前記カウンタにおいて１
   を減じて計数するようにしてあることを特徴とするシリ
   コンウエハ品質評価装置。
4. 【請求項４】 シリコンウエハを載置したステージを該
   シリコンウエハの画像を走査する方向と交差する方向へ
   移動させるステージ移動手段と、前記ステージの単位移
   動量当たりの計数を行うカウンタとを備えたことを特徴
   とする請求項３記載のシリコンウエハ品質評価装置。