DE3854961T2

DE3854961T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Fehlerdichte und -verteilung

Info

Publication number: DE3854961T2
Application number: DE3854961T
Authority: DE
Inventors: Kazuo Moriya
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Current assignee: Raytex Corp Tama Tokio Jp
Priority date: 1987-12-09
Filing date: 1988-11-25
Publication date: 1996-05-30
Anticipated expiration: 2008-11-26
Also published as: EP0319797B1; EP0319797A2; JP2604607B2; EP0319797A3; DE3854961D1; JPH01151243A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Bestimmen der Fehler- bzw. Defektdichte und der Fehlerbzw. Defektverteilung in einer Halbleiterwafer, die eine flache Oberfläche hat, unter Benutzung der Laserstreuungstomographie, wobei das Verfahren folgendes umfaßt:
Einführen eines verengten bzw. begrenzten Laserbündels in die Wafer durch die flache Oberfläche längs einer zu der Oberfläche senkrechten Richtung und Abtasten mit dem Laserbündel längs eines zu inspizierenden gewünschten Querschnitts;
Bilden von Bildern durch Fokussieren des gestreuten Lichts des Laserbündels während des Abtastens;
photoelektrisches Umwandeln der gebildeten Bilder in elektrische Signale von verschiedenen bzw. variierenden Intensitäten; und
Umwandeln der elektrischen Signale in digitale Daten und Speichern derselben in einem Speicher eines Computers als die Bilddaten des Querschnitts.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Einrichtung für die Laserstreuungstomographie zum automatischen Bestimmen der Fehler- bzw. Defektdichte und Fehler- bzw. Defektverteilung in einer Halbleiterwafer, die eine flache Oberfläche hat, umfassend:
ein Mittel zum Erzeugen eines verengten bzw. begrenzten Laserbündels;
ein Positionierungsmittel zum Variieren der Position der Wafer relativ zu dem Laserbündel;
ein Steuer- bzw. Regelmittel zum Steuern bzw. Regeln des Positionierungsmittels derart, daß das Laserbündel durch die flache Oberfläche in die Wafer eingeleitet wird und mit dem Laserbündel längs eines gewünschten Querschnitts der zu inspizierenden Wafer abgetastet wird;
ein optisches Mittel zum Bilden von Bildern durch Fokussieren des Streulichts des Laserbündels während des Abtastens mit dem Laserbündel;
ein photoelektrisches Umwandlungsmittel zum Umwandeln der durch das optische Mittel gebildeten Bilder in elektrische Signale von verschiedenen bzw. variierenden Intensitäten;
ein Analog-zu-Digital-Umwandlungsmittel zum Umwandeln der elektrischen Signale in digitale Daten; und
einen Computer zum Speichern der digitalen Daten in einem Speicher desselben als die Buddaten des Querschnitts.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum automatischen Erhalten der Verteilung der Fehler- bzw. Defektgrößen in einer Halbleiterwafer, die eine flache Oberfläche hat.
Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum automatischen Erhalten der Verteilung des Fehler- bzw. Defektvolumens in einer Halbleiterwafer, die eine flache Oberfläche hat.
Im besonderen betrifft diese Erfindung ein Verfahren und eine Einrichtung zum automatischen Messen der Fehler- bzw. Defektdichte (oder Fehlstellendichte) und der Fehler- bzw. Defektverteilung innerhalb eines Objekts ohne die Zerstörung desselben, und zwar durch Verarbeiten von aus Streulicht abgeleiteten Bilddaten, die erhalten werden mittels einer Einrichtung zum Analysieren des Objekts unter Verwendung von Streulicht, wobei die Einrichtung eine Funktion des genauen Messens der Position einer Probe des Objekts hat.
Gemäß dem Stand der Technik ist die Fehler- bzw. Defektdichte in einem Kristall konventionellerweise dadurch gemessen worden, daß zunächst die Oberfläche des Kristalls geätzt wurde und dann die auf der geätzten Oberfläche ausgebildeten Vertiefungen durch ein Mikroskop beobachtet oder mechanisch gemessen wurden. (Siehe zum Beispiel Jenkins, M. W.: "A New Preferential Etch for Defects in Single Crystals", J. Electrochem. Soc., 124:752-762, 1977.)
Weiter ist die Röntgenstrahlenbeugung auch ein wirksames Verfahren zum Messen der Fehler- bzw. Defektintensität (siehe zum Beispiel Jungbluth, E. D.: J. Electrochem. Soc., 112:580, 1965.), und dieses Verfahren ist als ein wirksames Mittel des Detektierens der Verlagerung, der Stapelfehler und Präzipitate bzw. Abscheideprodukte in Kristallen benutzt worden. Andererseits ist ein Elektronenmikroskop vom Durchlichttyp dazu benutzt worden, die Verlagerung und sehr feine Präzipitate bzw. Abscheideprodukte innerhalb von Kristallen zu detektieren. (Siehe zum Beispiel Meieran, E. 5.: Appl. Phys. 36: 2544, 1965.)
Weiterhin offenbart das japanische Patent mit der Offenlegungsnummer 109488/1979 (entsprechend dem US-Patent 4 411 525) als ein Verfahren zum Analysieren eines Objekts unter Verwendung von Streulicht ein Verfahren zum Analysieren der inneren Struktur eines Objekts längs eines gewünschten Querschnitts, welches Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Bewirken, daß ein Lichtbündel durch einen gewünschten Querschnitt eines zu analysierenden Objekts hindurchgeht, Bewirken, daß sich das Objekt in einer Richtung bewegt, die sich mit der Richtung des Lichtbündels schneidet, so daß die das Lichtbündel enthaltende Ebene der gewünschte Querschnitt wird, Erzeugen von Streulicht, welches Information der inneren Struktur trägt, längs des Weges des Lichtbündels, das durch das Objekt durchgelassen wird, um längs des Querschnitts abzutasten, fortlaufendes Beobachten des Streulichts längs einer optischen Achse, welche sich mit dem Querschnitt schneidet, und fortlaufendes Aufzeichnen des beobachteten Streulichts auf einem Aufzeichnungsmedium, welches synchron mit dem Abtasten des Lichtbündels bewegt wird, wodurch die innere Struktur des Objekts längs des Querschnitts durch Summieren von aller der Information des Streulichts, die durch Abtasten mit dem Lichtbündel erhalten wird, analysiert wird.
Ätzen wird gegenwärtig im weitesten Umfang in dem Verfahren zum Messen der Verteilung von Fehlern bzw. Defekten in der inneren Struktur eines Objekts benutzt. Jedoch ist es für die zweidimensionale (oberflächenmäßige) Beobachtung der Fehler bzw. Defekte gedacht, die dreidimensional in Kristallen verteilt sind, und die Messung ist in der Genauigkeit nicht genügend. Das Ätzen kann die Verwendung von toxischen Chemikalien (Wasserstofffluorsäure, hexavalentes Chrom, etc.) und die Entwicklung von toxischen Gasen beinhalten, und es ist demgemäß ein gefährlicher Vorgang. Da es ein zerstörendes Untersuchungsverfahren ist, ist das Ätzverfahren weiterhin insofern nachteilig, als der Kristall, der einmal behandelt worden ist, nicht für weitere Messungen benutzt werden kann, wie die Beobachtung einer Änderung in den Fehlern bzw. Defekten in dem Kristall nach einer wiederholten Glühbehandlung desselben.
Ein Röntgenstrahlenbeugungsverfahren ist ein wirksames Mittel zum Messen der Fehler- bzw. Defektdichte und kann die Verlagerungs- und Stapelfehler detektieren. Jedoch kann es kaum kleine Fehler bzw. Defekte, wie sehr feine Präzipitate bzw. Abscheideprodukte innerhalb von Silicium, detektieren. Es kann auch nicht für die dreidimensionale Beobachtung des Inneren des Kristalls benutzt werden. In der gleichen Art und Weise wie das Ätzverfahren ist das Röntgenstrahlenbeugungsverfahren, weil man Röntgenstrahlen ausgesetzt ist, nicht vollständig sicher.
Ein Elektronenmikroskop vom Durchlichttyp kann die Verlagerung und sehr feine Präzipitate bzw. Abscheideprodukte in Kristallen mit einem genügend hohen Niveau an Empfindlichkeit detektieren, aber es ergibt sich ein Problem insofern, als der Kristall in Scheibchen einer Dicke von mehreren tausend Angström zerschnitten werden muß, so daß dadurch die Brauchbarkeit des Mikroskops für die Messung beschränkt ist. Außerdem ist dieses Verfahren der Verwendung des Elektronenmikroskops kein angemessenes, da es eine Einrichtung benötigt, die große Abmessungen hat und kompliziert ist.
Weiterhin sind in dem Japanese Journal of Applied Physics, Bd. 22, Nr. 4, April 1983, Teil 2, Seiten L207 - L209, Tokio, Japan; K. Moriya et al.: "Observation of Lattic Defects in GaAs and Heat-treated Si Crystals by Infrared Light Scattering Tomography", eine Einrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten ersten Art offenbart. Generell ist es gemäß konventionellen Verfahren des Analysierens eines Objekts unter Verwendung von Streulicht nicht möglich gewesen, die Fehler- bzw. Defektdichte und Fehler- bzw. Defektverteilung automatisch zu messen. Ein anderes Problem besteht darin, daß die Fehlerbzw. Defektverteilung und die Anzahl der Fehler bzw. Defekte manuell von Bildern, zum Beispiel Fotografien, die erhalten worden sind, unbequemerweise manuell gemessen und gezählt werden muß.
Im Hinblick auf die Probleme der oben beschriebenen Methode nach dem Stand der Technik ist es Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Messen der Fehler- bzw. Defektverteilung in einem Kristall zur Verfügung zu stellen, welche alle die folgenden Erfordernisse erfüllen, wenn die Fehler- bzw. Defektdichte und Fehler- bzw. Defektverteilung in einem Objekt, wie einem Kristall, gemessen werden:
(1) Das Verfahren und die Einrichtung können die Messung ohne Zerstörung des Kristalls bewirken;
(2) sie können eine dreidimensionale Beobachtung des Objekts liefern;
(3) sie sind jeweils hochsichere;
(4) sie sind angemessen zu praktizieren oder zu betreiben; und
(5) sie können die Fehler- bzw. Defektverteilung automatisch quantitativ messen.
Das Ziel der Erfindung wird erreicht durch Zurverfügungstellen eines Verfahrens der eingangs genannten ersten Art, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Verfahren folgendes umfaßt:
Umwandeln der Bilddaten in binäre Bilddaten unter Verwendung eines Schwellwerts, um Bilder der zu zählenden Fehler bzw. Defekte zu erhalten;
Unterwerfen der binären Bilddaten einer Kontraktions- bzw. Zusammenziehungsverarbeitung, um die Fehler- bzw. Defektbilder eins um das andere zu separieren;
Zuordnen zu den kontraktierten bzw. zusammengezogenen Bilddaten eine Mehrzahl von Bereichen in der Richtung, die senkrecht zu der flachen Oberfläche ist, und die unterschiedlich voneinander im Abstand von der flachen Oberfläche sind;
Bestimmen der Fehler- bzw. Defektdichte von jedem Bereich durch Zählen der Anzahl der kontraktierten bzw. zusammengezogenen Bilder der Fehler bzw. Defekte, die in dem Bereich enthalten sind; und
Bestimmen einer Tiefe von der flachen Oberfläche aus, innerhalb welcher die erhaltenen Fehler- bzw. Defektdichten geringer als ein vorbestimmter Wert sind, und Betrachten der Tiefe als die Breite der Denudierten Zone (DZ), d.h. der defektfreien Schicht der Wafer.
Weiterhin wird das obige Ziel durch ein Verfahren der eingangs genannten ersten Art erreicht, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Verfahren weiter folgendes umfaßt:
Erhalten einer Intensitätsverteilung der Bilddaten auf einer Linie bzw. Zeile, die senkrecht zu der flachen Oberfläche ist, als Intensitäten, welche in Intervallen einer vorbestimmten Strecke längs der Linie bzw. Zeile variieren;
Bestimmen einer Tiefe von der flachen Oberfläche aus, innerhalb welcher die Intensitäten der Intensitätsverteilung geringer sind als ein vorbestimmter Wert und Betrachten der Tiefe als die Breite der Denudierten Zone (DZ), d.h. der defektfreien Schicht der Wafer.
Darüber hinaus wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Einrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung gestellt, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die Einrichtung weiter folgendes umfaßt:
ein Detektionsmittel zum Detektieren der Position der flachen Oberfläche in der Richtung, die senkrecht dazu ist, wobei die detektierte Position von dem Steuer- bzw. Regelmittel zum genauen Steuern bzw. Regeln der Position der Wafer in der zu der flachen Oberfläche senkrechten Richtung verwendet wird; und
ein Bildverarbeitungsmittel, das die folgenden Schritte ausführt:
Umwandeln der in dem Speicher gespeicherten Bilddaten in binäre Bilddaten unter Verwendung eines Schwellwerts, um Bilder der zu zählenden Fehler bzw. Defekte zu erhalten,
Unterwerfen der binären Bilddaten einer Kontraktions- bzw. Zusammenziehungsverarbeitung, um die Fehler- bzw. Defektbilder eines um das andere zu separieren,
Zuordnen zu den kontraktierten bzw. zusammengezogenen Bilddaten eine Mehrzahl von Bereichen in der Richtung, die senkrecht zu der flachen Oberfläche ist, und welche im Abstand von der flachen Oberfläche unterschiedlich voneinander sind,
Bestimmen der Fehler- bzw. Defektdichte von jedem Bereich durch Zählen der Anzahl der kontraktierten bzw. zusammengezogenen Bilder der in dem Bereich enthaltenen Fehler bzw. Defekte, und
Bestimmen einer Tiefe von der flachen Oberfläche aus, innerhalb welcher die erhaltenen Fehler- bzw. Defektdichten geringer als ein vorbestimmter Wert sind.
Außerdem wird mit der Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten zweiten Art zur Verfügung gestellt, das heißt ein Verfahren zum automatischen Erhalten der Verteilung der Fehler bzw. Defektgrößen in einer Halbleiterwafer, die ein flache Oberfläche hat, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es folgendes umfaßt:
Einführen eines verengten bzw. begrenzten Laserbündels in die Wafer durch die flache Oberfläche längs einer Richtung, die senkrecht zu der Oberfläche ist, und Abtasten mit dem Laserbündel längs eines gewünschten zu inspizierenden Querschnitts;
Bilden von Bildern durch Fokussieren des Streulichts von dem Laserbündel während des Abtastens;
photoelektrisches Umwandeln der gebildeten Bilder in elektrische Signale von verschiedenen bzw. variierenden Intensitäten;
Umwandeln der elektrischen Signale in digitale Daten und Speichern derselben in einem Speicher eines Computers als die Bilddaten der Querschnitts;
Umwandeln der in dem Speicher gespeicherten Bilddaten in binäre Bilddaten unter Verwendung eines Schwellwerts, um Bilder der zu zählenden Fehler bzw. Defekte zu erhalten;
Unterwerfen der binären Bilddaten einer Kontraktions- bzw. Zu sammenziehungsverarbeitung, um die Fehler- bzw. Defektbilder eines um das andere zu separieren;
Zuordnen zu den kontraktierten bzw. zusammengezogenen Bilddaten eine Mehrzahl von Bereichen in der Richtung, die senkrecht zu der flachen Oberfläche ist, und in Intervallen einer vorbestimmten Strecke längs der Richtung;
Bestimmen der Fehler- bzw. Defektdichte von jedem Bereich durch Zählen der Anzahl der kontraktierten bzw. zusammengezogenen Bilder der in dem Bereich enthaltenen Fehler bzw. Defekte;
Erhalten einer Intensitätsverteilung der in dem Speicher gespeicherten Bilddaten und auf einer Linie bzw. Zeile, die senkrecht zu der flachen Oberfläche ist, als Intensitäten, die in den Intervallen variieren; und
Berechnen der vergleichenden bzw. relativen mittleren Durchmesser der Fehler bzw. Defekte von jedem Bereich auf der Basis der Fehler- bzw. Defektdichte des Bereichs und der Intensität der Intensitätsverteilung, die dem entspricht, in der Tiefe von der flachen Oberfläche aus und unter der Annahme, daß jeder Fehler bzw. Defekt sphärisch ist.
Schließlich wird mit der Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten dritten Art zur Verfügung gestellt, das heißt ein Verfahren zum automatischen Erhalten der Verteilung des Fehler- bzw. Defektvolumens in einer Halbleiterwafer, die eine flache Oberfläche hat, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es folgendes umfaßt:
Einführen eines verengten bzw. begrenzten Laserbündels in die Wafer durch die flache Oberfläche längs einer Richtung, die senkrecht zu der Oberfläche ist, und Abtasten mit dem Laserbündel längs eines gewünschten zu inspizierenden Querschnitts;
Bilden von Bildern durch Fokussieren des Streulichts des Laserbündels während des Abtastens;
photoelektrisches Umwandeln der gebildeten Bilder in elektrische Signale von verschiedenen bzw. variierenden Intensitäten;
Umwandeln der elektrischen Signale in digitale Daten und Speichern derselben in einem Speicher eines Computers als die Bilddaten des Querschnitts;
Umwandeln der in dem Speicher gespeicherten Bilddaten in binäre Bilddaten unter Verwendung eines Schwellwerts, um Bilder der zu zählenden Fehler bzw. Defekte zu erhalten;
Unterwerfen der binären Bilddaten einer Kontraktions- bzw. Zusammenziehungsverarbeitung, um die Fehler- bzw. Defektbilder eines um das andere zu separieren;
Zuordnen zu den kontraktierten bzw. zusammengezogenen Bilddaten eine Mehrzahl von Bereichen in der Richtung, die senkrecht zu der flachen Oberfläche ist, und welche unterschiedlich voneinander in der Entfernung von der flachen Oberfläche sind;
Bestimmen der Fehler- bzw. Defektdichte von jedem Bereich durch Zählen der Anzahl der kontraktierten bzw. zusammengezogenen Bilder der in dem Bereich enthaltenen Fehler bzw. Defekte;
Erhalten einer Intensitätsverteilung der in dem Speicher gespeicherten Bilddaten und auf einer Linie bzw. Zeile, die senkrecht zu der flachen Oberfläche ist, als Intensitäten, die in den Intervallen variieren; und
Berechnen des vergleichenden bzw. relativen Gesamtvolumens der Fehler bzw. Defekte von jedem Bereich auf der Basis der Fehler- bzw. Defektdichte des Bereichs und der Intensität der Intensitätsverteilung, die dem entspricht, in der Tiefe von der flachen Oberfläche aus und unter der Annahme, daß jeder Fehler bzw. Defekt sphärisch ist.
In dem obigen zuerst erwähnten Verfahren der Erfindung wird Streulicht, das von dem Laserbündel in den Fehler- bzw. Defektbereichen innerhalb des Objekts erzeugt worden ist, von einer Fernsehkamera o.dgl. empfangen, um Bildinformation zu erhalten, und die Fehler- bzw. Defektdichte wie auch die Fehler- bzw. Defektverteilung innerhalb des Objekts wird automatisch gemessen oder aus der Bildinformation ermittelt.
In dem Verfahren und der Einrichtung zum Messen der Fehlerbzw. Defektverteilung gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein verengtes bzw. begrenztes Laserbündel in ein zu beobachtendes Objekts gestrahlt, Streulicht von den Fehler- bzw. Defektbereichen des Objekts werden mittels eines photoelektrischen Umwandlungselements, wie einer Fernsehkamera, empfangen, und die Fehler- bzw. Defektdichte wird auf der Basis der Ausgangsbilddaten des photoelektrischen Umwandlungselements gemessen.
Mehr im besonderen wird ein verengtes bzw. begrenztes Laserbündel auf einen Kristall (Objekt) gestrahlt, Streulicht von den Fehler- bzw. Defektbereichen des Kristalls werden mittels einer Fernsehkamera o.dgl. empfangen, ihre Ausgangsgröße wird einer A/D-Umsetzung (Analog-zu-Digital-Umsetzung) mittels einer Bildverarbeitungseinrichtung unterworfen, und ihre Bilddaten werden in der Speichereinrichtung eines Computers gespeichert. Diese Vorgänge können ausgeführt werden, während mit dem Laserbündel abgetastet wird oder ein Probenobjekttisch bewegt wird, um Bilddaten von Fehlern bzw. Defekten in einem Abschnitt des Objekts zu erhalten. Die Anzahl der Fehler bzw. Defekte wird aus den Bilddaten mittels einer Bildverarbeitungseinrichtung ermittelt, die eine Verarbeitungsfunktion von binären Bilddaten hat. Da die Anzahl der so gefundenen Fehler bzw. Defekte der Anzahl der Fehler bzw. Defekte innerhalb des Laserbündeldurchmessers entspricht, kann die Fehler- bzw. Defektdichte pro Volumeneinheit dadurch bestimmt werden, daß man die Anzahl der Fehler bzw. Defekte pro Flächeneinheit des Bilds durch den Laserbündeldurchmesser teilt.
Die hier zu verwendende Laserbündelquelle muß ein Laserbündel emittieren, das eine Wellenlänge hat, welche durch den Objektkristall hindurchgelassen wird. Wenn das Objekt ein Si- oder GaAs-Kristall ist, ist es wirksam, einen YAG-Laser zu verwenden, der eine Wellenlänge von 1,064 um hat. Das hier verwendete photoelektrische Umwandlungselement muß fähig sein, dieses Laserbündel zu detektieren. Eine CCD (ladungsgekoppelte Einrichtung) und ein Silicium-Vidicon sind wirksam für den YAG-Laser.
Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren des Messens einer Verteilung einer Fehler- bzw. Defektgröße zur Verfügung, umfassend die Schritte des
(a) Messens einer Fehler- bzw. Defektdichte und einer Streuintensität auf der Basis des Streubilds, um die Streuintensität pro einem Fehler- bzw. Defektteilchen innerhalb eines Kristalls zu erhalten;
(b) Messens eines Radius des Fehler- bzw. Defektteilchens auf der Basis der so erhaltenen Streumtensität pro einem Fehler- bzw. Defektteilchen innerhalb des Kristalls; und
(c) Messens des Radius des Fehler- bzw. Defektteilchens in Abhängigkeit von der Tiefe von der Oberfläche aus auf der Basis des Fehler- bzw. Defektdichteprofils und des Streuintensitätsprofils.
Schließlich stellt die Erfindung ein Verfahren zum Messen einer Verteilung des Gesamtvolumens von Präzipitaten bzw. Abscheideprodukten zur Verfügung, umfassend die Schritte des
(a) Messens einer Fehler- bzw. Defektdichte und einer Streuintensität auf der Basis des Streubilds, um die Streuintensität pro einem Fehler- bzw. Defektteilchen innerhalb eines Kristalls zu erhalten;
(b) Messens eines Radius des Fehler- bzw. Defektteilchens auf der Basis der so erhaltenen Streumtensität pro einem Fehler- bzw. Defektteilchen innerhalb des Kristalls; und
(c) Messens eines Gesamtvolumens von Präzipitaten bzw. Abscheideprodukten in Abhängigkeit von der Tiefe von der Oberfläche aus auf der Basis des Fehler- bzw. Defektdichteprofils und des Teilchenradiusprofils.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform einer Einrichtung zum automatischen Messen einer Fehler- bzw. Defektdichte mittels Streulicht gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist eine schematische Ansicht, die das Fehler- bzw. Defektbild in einem Si-Kristall und die Fehler- bzw. Defektdichteverteilung in der Richtung der Tiefe von der Oberfläche des Si-Kristalls zeigt;
Fig. 3(a) ist eine Fotografie, die eine Kristallstruktur innerhalb des Si-Kristalls als ein Streulichtbild zeigt, wobei das Bild durch ein Streulichtverfahren erhalten worden ist;
Fig. 3(b) ist ein Diagramm, das die Streuintensitätsverteilung in dem Si-Kristall zeigt;
Fig. 4 ist eine schematische Ansicht, die das Fehler- bzw. Defektbild in dem Si-Kristall und die Fehler- bzw. Defektdichteverteilung in der Richtung der Tiefe von der Oberfläche aus zeigt;
Fig. 5 ist ein exemplarisches Diagramm, das die Fehlerbzw. Defektdichteverteilung zeigt, die durch das Streulichtbild erhalten worden ist;
Fig. 6 ist eine schematische Ansicht, die zeigt, wie ein Tomogrammbild (Streulichtbild) erhalten wird;
Fig. 7 ist ein Ablaufdiagramm, das die Aufeinanderfolge von Vorgängen für die Messung einer DZ-Breite und einer Fehler- bzw. Defektdichteverteilung zeigt;
Fig. 8 ist eine strukturelle Ansicht der Hauptteile einer automatischen Meßeinrichtung zum Empfangen von Streulicht von Fehlern bzw. Defekten in einem Kristall mittels eines Linien- bzw. Zeilensensors und Pulsen derselben, um die Fehler- bzw. Defektdichteverteilung in dem Kristall zu erhalten;
Fig. 9 ist ein Diagramm, das die Streumtensität pro Fehler- bzw. Defektteilchen zeigt;
Fig. 10 ist ein Diagramm, das den mittleren Durchmesser von Präzipitaten bzw. Abscheideprodukten zeigt; und
Fig. 11 ist ein Diagramm, welches das Gesamtvolumen von Präzipitaten bzw. Abscheideprodukten zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Beispiel

Ein Beispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau einer Einrichtung zum automatischen Messen der Fehler- bzw. Defektdichte in einem Objekt durch Benutzung eines Verfahrens des Analysierens des Objekts unter Verwendung von Streulicht gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In der Zeichnung repräsentiert das Bezugszeichen 1 eine Probe (zu beobachtendes Objekt), dessen Fehler- bzw. Defektverteilung gemessen werden soll; 2 ist ein Lasergenerator zum Erzeugen eines auf die Probe 1 zu strahlenden Laserbündels; 3 ist ein Mikroskop, das mit einem Autofokusmechanismus ausgerüstet ist; 4 ist eine Fernsehkamera zum Umwandeln von empfangenem Streulicht in elektrische Signale; und 5 ist eine Bildverarbeitungseinrichtung zum Empfangen der elektrischen Signale von der Fernsehkamera und zum Durchführen einer Bildverarbeitung. Diese Bildverarbeitungseinrichtung 5 hat eine Funktion der Verarbeitung von binären Bilddaten. Das Bezugszeichen 6 repräsentiert eine KSR (Kathodenstrahlröhre) zum Ausgeben der Bilddaten, wie sie sind, oder der Fehler- bzw. Defektdichtewerte etc., die als ein Ergebnis von verschiedenen Berechnungen erhalten worden sind; 7 ist ein Computer zum Steuern bzw. Regeln des Systems als Ganzes, wenn eine Messung ausgeführt wird; 8 ist eine Schrittmotorsteuer- bzw. -regeleinrichtung; 9 ist ein X - Y - Z-Schrittschaltobjekttisch, welcher gemäß der Instruktion der Schrittschaltmotorsteuer- bzw. -regeleinrichtung 8 in der X-, Y-, Z-Richtung angetrieben wird; und 10 ist ein genauer Probenpositionsdetektor zum genauen Detektieren der Position der Probe 1.
Nachstehend wird die Messung der Verteilung von sehr kleinen Fehlern bzw. Defekten innerhalb einer Si-Wafer unter Verwendung der vorliegenden Einrichtung beschrieben.
Bei der Herstellung von Halbleiterelementen werden gewöhnlich die Fehler- bzw. Defektdichteverteilung und die Breite der DZ (Denudierte Zone) einer Si-Wafer gemessen. Sie werden mit der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung dadurch gemessen, daß eine Bildverarbeitung von Streubildern, die mittels eines Lichtstreuverfahrens erhalten worden sind, ausgeführt wird.
Das Bezugszeichen 11 in Fig. 2 repräsentiert schematisch Streulichtbilder, welche erhalten werden durch Plazieren einer halbgespaltenen Si-Wafer als die Probe 1 auf dem Schrittschaltobjekttisch 9 in der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung, Strahlen eines Laserbündels auf die Si-Wafer und Beobachten der Streulichtbilder durch das Mikroskop 3 von der Spaltungsebenenseite der Si-Wafer. Die Bezugszeichen 101 und 102 repräsentieren die Kristalloberflächen der Si-Wafer, und die Bezugszeichen 103 und 104 repräsentieren kleine Defekte bzw. Fehler innerhalb der Si-Wafer, die verschiedene Größen haben. Die Verteilung der Defekte bzw. Fehler (Präzipitate bzw. Abscheideprodukte) längs der Tiefe von der Oberfläche des Kristalls aus, welche Verteilung durch das Bezugszeichen 12 in Fig. 2 repräsentiert ist, kann auf der Basis solcher Streulichtbilder erkannt werden. Das Bezugszeichen 105 repräsentiert eine Breite, oder die sogenannte "DZ-Breite", von der Kristalloberfläche 101 aus bis zu einer Tiefe, in welcher die Fehler- bzw. Defektdichte einen vorbestimmten Wert übersteigt. Die Messung dieser DZ-Breite wird mittels irgendeines der folgenden beiden Verfahren ausgeführt: (1) einem Verfahren zum Messen der DZ-Breite auf der Basis der Verteilung der Streuintensität in der Richtung der Tiefe von der Kristalloberfläche aus (die Verteilung ist eine eindimensionale Verteilung), und (2) einem Verfahren des Messens der Fehler- bzw. Defektdichte in einem Einheitsvolumen bzw. einer Volumeneinheit längs der Tiefe von der Kristalloberfläche aus durch Ausführen einer Bildverarbeitung auf der Basis der Streulichtbilddaten.
In dem genannten Meßverfahren (1) muß die genaue Position der Oberfläche der Si-Wafer (Probe 1) bekannt sein. Daher wird die Position der Waferoberfläche unter Verwendung des genauen Probenpositionsdetektors 10, der in Fig. 1 gezeigt ist, eingestellt oder überwacht. Dieses wird dadurch ausgeführt, daß man es dem Computer 7 ermöglicht, Positionsdaten von dem genauen Probenpositionsdetektor 10 her einzugeben und den X - Y - Z - Schrittschaltobjekttisch 9 mittels der Schrittmotorsteuerbzw. -regeleinrichtung 8 auf der Basis dieser Eingabe zu betreiben. Als nächstes wird die Position des Probenobjekttischs 9 in der Z-Richtung (senkrecht zu dem Zeichnungsblatt) durch den Autofokusmechanismus des Mikroskops 3 eingestellt, um die Positionsbeziehung von der Spaltungsebene aus (der Beobachtungsebene mittels des Mikroskops 3) bis zu der Position, an welcher das Laserbündel einfällt, immer konstant zu halten. Die Probe 1 wird dann zum Abtasten bewegt, um Streulichtbilder zu erhalten.
Fig. 3(a) zeigt auf diese Weise erhaltene Streulichtbilder, und ist eine Fotografie, die die Kristallstruktur der Si-Wafer zeigt. Die Intensitätsverteilung in der Richtung der Tiefe des Kristalls wird aus den Streulichtbildern erhalten, wie in Fig. 3(b) gezeigt ist. Diese Fig. 3(b) ist ein Diagramm, das die Intensitätsverteilung auf der Linie L - L' der Streulichtbilder zeigt, die in Fig. 3(a) erhalten worden sind. Auf der Basis einer solchen Intensitätsverteilung wird die DZ-Breite 105 definiert als der Abstand von der Oberfläche des Kristalls aus bis zu der Position, an welcher die Streumtensität ein vorbestimmter Wert ist. In diesem Beispiel ist der vorbestimmte Wert dahingehend festgesetzt, daß er 30 % der mittleren Streuintensität innerhalb des Kristalls ist, aber anstelle dieses Wertes kann ein geeigneter anderer Wert separat festgesetzt werden. Da sich die Streuintensitätsverteilung von Position zu Position, an welcher die Messung gemacht wird, außerordentlich ändert, wird die DZ-Breite an mehreren Positionen gemessen, und die erhaltenen Werte werden gemittelt, um eine geeignete DZ-Breite zu erhalten.
Als nächstes wird das Verfahren des Messens der Fehler- bzw. Defektdichteverteilung durch Durchführen einer Bildverarbeitung auf der Basis der Streulichtbilddaten beschrieben. Unter den Streulichtbilddaten gibt es jene, welche verschiedene Fehler bzw. Defekte (Präzipitate bzw. Abscheideprodukte) anzei gen, die unterschiedliche Streumtensitäten haben, wie in Fig. 4(a) gezeigt ist. Daher wird die Streumtensität von jedem Pixel der Bilddaten mittels eines vorbestimmten Schwellwerts digitalisiert, um Binärbilddaten zu erhalten, derart, wie in Fig. 4(b) gezeigt ist. Die Daten werden dann einer Kontraktions- bzw. Zusammenziehungsverarbeitung unterworfen (siehe zum Beispiel Hideyuki Tamura "Introduction To Computer Image Processing", Soken Shuppan, Seite 80), um die Präzipitate bzw. Abscheideprodukte (Fehler bzw. Defekte) eines um das andere zu separieren, wie in Fig. 4(c) gezeigt ist. Der vorbestimmte Schwellwert ist derart, daß er Rauschen der Fernsehkamera 4 entfernen kann und die zu messende Fehler- bzw. Defektdichte die maximale wird.
Dann wird, wie durch die in Fig. 4(c) gezeigte gestrichelte Linie dargestellt, ein Fenster zum Zählen der Defektdichte, das eine genügend kleinere Breite als die DZ-Breite hat, in den Binärbilddaten, die der Kontraktions- bzw. Zusammenziehungsverarbeitung unterworfen werden, eingestellt. Die Anzahl von Fehlern bzw. Defekten wird gezghlt, während man dieses Fenster bewegt, so daß die Verteilungsdiagramme (siehe das Diagramm 12 in Fig. 2) der Fehler- bzw. Defektdichte von der vorderen Oberfläche aus bis zu der Rückseite der Wafer erhalten werden. Die DZ-Breite ist definiert als die Tiefe von der Kristalloberfläche aus bis zu der Position, an welcher die Fehler- bzw. Defektdichte einen vorbestimmten Wert erreicht. In dieser Ausführungsform ist dieser vorbestimmte Wert so festgesetzt, daß die Fehler- bzw. Defektdichte 30 % der mittleren Fehler- bzw. Defektdichte innerhalb des Kristalls ist, aber neben dem oben beschriebenen vorbestimmten Wert kann ein geeigneter anderer Wert separat festgesetzt werden.
Fig. 5 ist ein Diagramm, das die durch die Streulichtbilder erhaltene Fehler- bzw. Defektdichteverteilung zeigt.
Weiter werden, wenn zwei oder mehr Arten von Streukörpern (Fehler oder Defekte) existieren, die Arten durch Ändern des oben beschriebenen Schwellwerts oder Bewirken einer Mustererkennung der streuenden Körper (siehe die vorerwähnte Referenz "Introduction To Computer Image Processing", Seite 85) beurteilt, um die Dichteverteilung und die DZ-Breite von jeder der Arten von streuenden Körpern, wie in Fig. 2 gezeigt ist, zu messen.
Fig. 6 ist eine schematische Ansicht, die zeigt wie die Tomogrammbilder (Streulichtbilder) erhalten werden.
Die Vorgänge zum Erhalten der Fehler- bzw. Defektdichteverteilung, wie durch das Bezugszeichen 12 in Fig. 2 repräsentiert, werden nachstehend unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm der Fig. 7 erläutert.
Zuallererst wird die zu messende Probe 1 in dem Schritt S1 auf dem X - Y - Z - Schrittschaltobjekttisch 9 plaziert. Die Probe 1 wird dann in dem Schritt S2 zu der Beobachtungsposition bewegt, und der Ort des Einfalls des Laserbündels wie auch der Beobachtungsebene mittels des Mikroskops 3 wird je auf eine vorbestimmte Position eingestellt. Der Schrittschaltobjekttisch 9 wird in den Schritt S3 angetrieben, um die Probe 1 zum Abtasten zu bewegen und Streulichtbilder zu erhalten. Danach geht der Ablauf, wenn ein Meßverfahren angewandt wird, das auf der Verteilung der Streumtensität in der Richtung der Tiefe von der Oberfläche des Kristalls aus basiert, zu dem Schritt S7 weiter, und wenn ein Verfahren des Erhaltens der Fehlerbzw. Defektdichteverteilung durch Bildverarbeitung auf der Basis der Streulichtbilddaten angewandt wird, geht der Ablauf zu dem Schritt S4 weiter.
Die oben beschriebene Digitalisierungsverarbeitung wird in dem Schritt S4 für die durch das Streulicht erhaltenen Bilddaten ausgeführt, und die Kontraktions- bzw. Zusammenziehungsverarbeitung wird weiter in dem Schritt S5 ausgeführt. Die Fehlerbzw. Defektdichteverteilung und die DZ-Breite werden in dem Schritt S6 erhalten.
-Andererseits wird die DZ-Breite aus der eindimensionalen Verteilung der Streumtensität in dem Schritt S7 erhalten.
Die Messung ist demgemäß vollendet.
Fig. 8 zeigt die wesentlichen Komponenten einer alternativen Einrichtung zum automatischen Messen der Fehler- bzw. Defektdichteverteilung gemäß der Erfindung.
In der in der Zeichnung gezeigten Einrichtung wird das Laserbündel 31 in die Probe 32 als das zu beobachtende Objekt gestrahlt, und das Streulicht von den Fehlern bzw. Defekten wird mittels eines eindimensionalen photoelektrischen Detektors, wie eines Zeilensensors 34 oder zweidimensionalen photoelektrischen Detektors, durch eine Objektivlinse 33 empfangen. Die Probe 32 wird zum Abtasten in der durch den Pfeil dargestellten Richtung bewegt, um eine elektrische Ausgangsgröße an jeder Position des Zeilensensors 34 zu erhalten. Wenn irgendwelche Fehler bzw. Defekte durch den Laserbündelfluß hindurchgehen, fällt das Streulicht von den Fehlern bzw. Defekten in den Zeilensensor 34 ein, um Impulse zu erzeugen. Daher wird die elektrische Ausgangsgröße an jeder Position in einem Datenpuffer 35 gespeichert, und der Impuls an jedem Punkt wird mittels eines Impulszählers 36 gezählt. Auf diese Art und Weise kann die Verteilung der Fehler- bzw. Defektdichte der Probe 32 bestimmt werden.
Die zu beobachtenden Objekte können Einkristalloxide, Einkristallhalbleiter, Glas, wie optische Fasern, und anderes Material sein, durch welches das Laserbündel hindurchgehen kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Fehlerbzw. Defektdichte (n) und die Streumtensität (I) des Streulichts von den Fehler- bzw. Defektbereichen innerhalb eines Kristalls zu messen. Die Streumtensität (I) wird durch die folgende Formel ausgedrückt.
-Die Streumtensität (I) = die Anzahl der Fehler bzw. Defekte (n)
x die Streumtensität pro Fehler- bzw. Defektteilchen (i)
Daher ist es möglich, die Streumtensität pro Fehler bzw. Defektteilchen (i) zu berechnen. Fig. 9 ist ein Diagramm, das die Streumtensität pro Fehler- bzw. Defektteilchen in Abhängigkeit von dem Abstand (oder der Tiefe) von der Oberfläche eines Kristalls zeigt.
Weiter wird, wenn das Fehler- bzw. Defektteilchen, verglichen mit der Wellenlänge des auf den Kristall auftreffenden Lichts, in der Größe klein ist, die Streumtensität pro Fehler- bzw. Defektteilchen (i) ins Verhältnis gesetzt zu dem Quadrat des Volumens des Fehler- bzw. Defektteilchens.
Die Streumtensität pro Defektteilchen (i) ist
α (das Volumen des Teilchens (v))² und
α (der Radius des Teilchens (d))&sup6;.
Daher ist es möglich, das Volumen des Teilchens (v) und den Radius des Teilchens (d) aufgrund der Annahme zu berechnen, daß das Teilchen sphärisch ist. Fig. 10 ist ein Diagramm, das einen mittleren Durchmesser von Präzipitaten bzw. Abscheideprodukten (Fehler- bzw. Defektteilchen) in Abhängigkeit von der Entfernung von der Oberfläche des Kristalls zeigt.
Weiterhin wird das Gesamtvolumen der Präzipitate bzw. Abscheideprodukte ausgedrückt durch die folgende Formel:
Das Gesamtvolumen der Präzipitate bzw. Abscheideprodukte (V) = das Volumen des Einheitsfehler- bzw. -defektteilchens (v)
X die Anzahl der Fehler- bzw. Defektteilchen (n)
Daher ist es auch möglich, das Gesamtvolumen der Präzipitate -bzw. Abscheideprodukte (V) zu berechnen. Fig. 11 ist ein Diagramm, welches das Gesamtvolumen an Präzipitaten bzw. Abscheideprodukten in Abhängigkeit von der Tiefe von der Oberfläche des Kristalls aus zeigt.
Wie oben beschrieben, macht es die vorliegende Erfindung möglich, eine Bildverarbeitung der aufgrund des Streulichts gebildeten Bilder auszuführen und die Fehler- bzw. Defektverteilung in dem zu beobachtenden Objekt zu bestimmen. Daher ermöglicht es die Erfindung, die Fehler bzw. Defekte ohne die Zerstörung des Objekts in dem Objekt dreidimensional zu beobachten. Weiterhin erfordert die Erfindung weder toxische Flüssigkeiten noch die Erzeugung von toxischen Gasen im Gegensatz zu einem Ätzverfahren und ist daher in hohem Maße sicher. Da es die vorliegende Erfindung m-glich macht, die Fehler bzw. Defekte eines Objekts ohne die Zerstörung desselben zu messen, kann die Änderung der Fehler bzw. Defekte, welche durch wiederholte Glühbehandlung bzw. Temperung des Objekts verursacht werden kann, beobachtet und gemessen werden.
Die Messung von sehr kleinen Fehlern bzw. Defekten innerhalb des Si-Kristalls ist vom Gesichtspunkt des Einrichtungsverfahrens bzw. Einrichtungsprozesses sehr wichtig, und die vorliegende Erfindung, die in hohem Maße sicher, nichtzerstörend und in hohem Maße zuverlässig ist, ist extrem wirksam für eine solche Messung. Außerdem ist, wenn die Messung gemacht wird, eine Vorbehandlung, wie Ätzen des zu beobachtenden Objekts, nicht notwendig, und eine konventionelle visuelle Meßzeit, für welche mehrere Minuten an Zeit pro Einheitsfläche bzw. Flächeneinheit der Beobachtung mittels Augen notwendig gewesen sind, kann nun gemäß der vorliegenden Erfindung auf mehrere Sekunden reduziert werden.

Claims

1. Verfahren zum automatischen Bestimmen der Fehler- bzw. Defektdichte und der Fehler- bzw. Defektverteilung in einer Halbleiterwafer, die eine flache Oberfläche hat, unter Benutzung der Laserstreuungstomographie, wobei das Verfahren folgendes umfaßt:

Einführen eines verengten bzw. begrenzten Laserbündels in die Wafer (1) durch die flache Oberfläche längs einer zu der Oberfläche senkrechten Richtung und Abtasten mit dem Laserbündel längs eines zu inspizierenden gewünschten Querschnitts;

Bilden von Bildern durch Fokussieren des gestreuten Lichts des Laserbündels während des Abtastens;

photoelektrisches Umwandeln der gebildeten Bilder in elektrische Signale von verschiedenen bzw. variierenden Intensitäten; und

Umwandeln der elektrischen Signale in digitale Daten und Speichern derselben in einem Speicher eines Computers als die Bilddaten des Querschnitts,

dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren weiter folgendes umfaßt

Umwandeln der Bilddaten in binäre Bilddaten unter Verwendung eines Schwellwerts, um Bilder der zu zählenden Fehler bzw. Defekte zu erhalten;

Unterwerfen der binären Bilddaten einer Kontraktions- bzw. Zusammenziehungsverarbeitung, um die Fehler- bzw. Defektbilder eins um das andere zu separieren;

Zuordnen zu den kontraktierten bzw. zusammengezogenen Bilddaten eine Mehrzahl von Bereichen in der Richtung, die senkrecht zu der flachen Oberfläche ist, und die unterschiedlich voneinander im Abstand von der flachen Oberfläche sind;

Bestimmen der Fehler- bzw. Defektdichte von jedem Bereich durch Zählen der Anzahl der kontraktierten bzw. zusammengezogenen Bilder der Fehler bzw. Defekte, die in dem Bereich enthalten sind; und

Bestimmen einer Tiefe von der flachen Oberfläche aus innerhalb welcher die erhaltenen Fehler- bzw. Defektdichten geringer als ein vorbestimmter Wert sind, und Betrachten der Tiefe als die Breite der Denudierten Zone (DZ), d.h. der defektfreien Schicht der Wafer.

2. Verfahren zum automatischen Bestimmen der Fehler- bzw. Defektverteilung in einer Halbleiterwafer, die eine flache Oberfläche hat, unter Benutzung der Laserstreuungstomographie, wobei das Verfahren folgendes umfaßt

Einleiten eines verengten bzw. begrenzten Laserbündels in die Wafer (1) durch die flache Oberfläche längs einer Richtung, die senkrecht zu der Oberfläche ist, und Abtasten mit dem Laserbündel längs eines gewünschten zu inspizierenden Querschnitts;

Bilden von Bildern durch Fokussieren des Streulichts des Laserbündels während des Abtastens;

Umwandeln der elektrischen Signale in digitale Daten und Speichern derselben in einem Speicher eines Computers als die Bilddaten des Querschnitts;

dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren weiter folgendes umfaßt

Erhalten einer Intensitätsverteilung der Bilddaten auf einer Linie bzw. Zeile, die senkrecht zu der flachen Oberfläche ist, als Intensitäten, welche in Intervallen einer vorbestimmten Strecke längs der Linie bzw. Zeile variieren;

Bestimmen einer Tiefe von der flachen Oberfläche aus, innerhalb welcher die Intensitäten der Intensitätsverteilung geringer sind als ein vorbestimmter Wert und Betrachten der Tiefe als die Breite der Denudierten Zone (DZ), d.h. der defektfreien Schicht der Wafer.

3. Einrichtung für die Laserstreuungstomographie zum automatischen Bestimmen der Fehler- bzw. Defektdichte und Fehlerbzw. Defektverteilung in einer Halbleiterwafer, die eine flache Oberfläche hat, umfassend:

ein Mittel (2) zum Erzeugen eines verengten bzw. begrenzten Laserbündels;

ein Positionierungsmittel (9) zum Variieren der Position der Wafer relativ zu dem Laserbündel;

ein Steuer- bzw. Regelmittel (7, 8) zum Steuern bzw. Regeln des Positionierungsmittels derart, daß das Laserbündel (31) durch die flache Oberfläche in die Wafer eingeleitet wird und mit dem Laserbündel längs eines gewünschten Querschnitts der zu inspizierenden Wafer abgetastet wird;

ein optisches Mittel (3) zum Bilden von Bildern durch Fokussieren des Streulichts des Laserbündels während des Abtastens mit dem Laserbündel;

ein photoelektrisches Umwandlungsmittel (4) zum Umwandeln der durch das optische Mittel gebildeten Bilder in elektrische Signale von verschiedenen bzw. variierenden Intensitäten;

ein Analog-zu-digital-Umwandlungsmittel (5) zum Umwandeln der elektrischen Signale in digitale Daten; und

einen Computer (7) zum Speichern der digitalen Daten in einem Speicher desselben als die Bilddaten des Querschnitts,

dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung weiter folgendes umfaßt

ein Detektionsmittel (10) zum Detektieren der Position der flachen Oberfläche in der Richtung, die senkrecht dazu ist, wobei die detektierte Position von dem Steuer- bzw. Regelmittel (7, 8) zum genauen Steuern bzw. Regeln der Position der Wafer in der zu der flachen Oberfläche senkrechten Richtung verwendet wird; und

ein Bildverarbeitungsmittel (5), das die folgenden Schritte ausführt:

Umwandeln der in dem Speicher gespeicherten Bilddaten in binäre Bilddaten unter Verwendung eines Schwellwerts, um Bilder der zu zählenden Fehler bzw. Defekte zu erhalten,

Unterwerfen der binären Bilddaten einer Kontraktions- bzw. Zusammenziehungsverarbeitung, um die Fehler- bzw. Defektbilder eines um das andere zu separieren,

Zuordnen zu den kontraktierten bzw. zusammengezogenen Bilddaten eine Mehrzahl von Bereichen in der Richtung, die senkrecht zu der flachen Oberfläche ist, und welche im Abstand von der flachen Oberfläche unterschiedlich voneinander sind,

Bestimmen der Fehler- bzw. Defektdichte von jedem Bereich durch Zählen der Anzahl der kontraktierten bzw. zusammengezogenen Bilder der in dem Bereich enthaltenen Fehler bzw. Defekte, und

Bestimmen einer Tiefe von der flachen Oberfläche aus, innerhalb welcher die erhaltenen Fehler- bzw. Defektdichten geringer als ein vorbestimmter Wert sind.

4. Verfahren zum automatischen Erhalten der Verteilung der Fehler- bzw. Defektgrößen in einer Halbleiterwafer, die eine flache Oberfläche hat, dadurch gekennzeichnet, daß es folgendes umfaßt:

Einführen eines verengten bzw. begrenzten Laserbündels in die Wafer (1) durch die flache Oberfläche längs einer Richtung, die senkrecht zu der Oberfläche ist, und Abtasten mit dem Laserbündel längs eines gewünschten zu inspizierenden Querschnitts;

Bilden von Bildern durch Fokussieren des Streulichts von dem Laserbündel während des Abtastens;

photoelektrisches Umwandeln der gebildeten Bilder in elektrische Signale von verschiedenen bzw. variierenden Intensitäten;

Umwandeln der in dem Speicher gespeicherten Bilddaten in binäre Bilddaten unter Verwendung eines Schwellwerts, um Bilder der zu zählenden Fehler bzw. Defekte zu erhalten;

Unterwerfen der binären Bilddaten einer Kontraktions- bzw. Zusammenziehungsverarbeitung, um die Fehler- bzw. Defektbilder eines um das andere zu separieren;

-Zuordnen zu den kontraktierten bzw. zusammengezogenen Bilddaten eine Mehrzahl von Bereichen in der Richtung, die senkrecht zu der flachen Oberfläche ist, und in Intervallen einer vorbestimmten Strecke längs der Richtung;

Bestimmen der Fehler- bzw. Defektdichte von jedem Bereich durch Zählen der Anzahl der kontraktierten bzw. zusammengezogenen Bilder der in dem Bereich enthaltenen Fehler bzw. Defekte;

Erhalten einer Intensitätsverteilung der in dem Speicher gespeicherten Bilddaten und auf einer Linie bzw. Zeile, die senkrecht zu der flachen Oberfläche ist, als Intensitäten, die in den Intervallen variieren; und

Berechnen der vergleichenden bzw. relativen mittleren Durchmesser der Fehler bzw. Defekte von jedem Bereich auf der Basis der Fehler- bzw. Defektdichte des Bereichs und der Intensität der Intensitätsverteilung, die dem entspricht, in der Tiefe von der flachen Oberfläche aus und unter der Annahme, daß jeder Fehler bzw. Defekt sphärisch ist.

5. Verfahren zum automatischen Erhalten der Verteilung des Fehler- bzw. Defektvolumens in einer Halbleiterwafer, die eine flache Oberfläche hat, dadurch gekennzeichnet, daß es folgendes umfaßt:

photoelektrisches Umwandeln der gebildeten Bilder in elektrische Signale von verschiedenen Intensitäten;

Umwandeln der elektrischen Signale in digitale Daten und Speichern derselben in einem Speicher eines Computers als die Buddaten des Querschnitts;

Zuordnen zu den kontraktierten bzw. zusammengezogenen Bilddaten eine Mehrzahl von Bereichen in der Richtung, die senkrecht zu der flachen Oberfläche ist, und welche unterschiedlich voneinander in der Entfernung von der flachen Oberfläche sind;

Erhalten einer Intensitätsverteilung der in dem Speicher gespeicherten Buddaten und auf einer Linie bzw. Zeile, die senkrecht zu der flachen Oberfläche ist, als Intensitäten, die in den Intervallen variieren; und

Berechnen des vergleichenden bzw. relativen Gesamtvolumens der Fehler bzw. Defekte von jedem Bereich auf der Basis der Fehler- bzw. Defektdichte des Bereichs und der Intensität der Intensitätsverteilung, die dem entspricht, in der Tiefe von der flachen Oberfläche aus und unter der Annahme, daß jeder Fehler bzw. Defekt sphärisch ist.