JP2013200190A - Defect inspection device and defect inspection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、周期的な表面凹凸(表面モフォロジー)の影響を受けることなくウエハ表面の例えばエピタキシャル層などの欠陥の有無を検査する欠陥検査装置およびこれを用いた欠陥検査方法に関する。 The present invention relates to a defect inspection apparatus for inspecting the presence or absence of defects such as an epitaxial layer on a wafer surface without being affected by periodic surface irregularities (surface morphology), and a defect inspection method using the defect inspection apparatus.
この種の従来の欠陥検査装置は、ウエハ表面の例えばエピタキシャル層などに生じる欠陥箇所を検査するものである。 This type of conventional defect inspection apparatus inspects a defect portion generated in, for example, an epitaxial layer on the wafer surface.
図8は、特許文献1に開示されている従来の欠陥検査装置の一例を示す要部構成図である。 FIG. 8 is a main part configuration diagram showing an example of a conventional defect inspection apparatus disclosed in Patent Document 1. In FIG.
図8に示すように、従来の欠陥検査装置100において、検査すべき単結晶基板としてエピタキシャル層が形成された炭化珪素基板(SiC基板)を用いる。単結晶基板として、SiC基板だけでなく、ステップフロー成長によりエピタキシャル層が形成された各種の単結晶基板の検査を行うことができる。この従来の欠陥検査装置100として、微分干渉光学系を有する共焦点走査装置を用い、共焦点走査装置により炭化珪素基板の全面を走査して基板全面の共焦点微分干渉画像を撮像する。得られた共焦点微分干渉画像について種々の画像処理を行って欠陥およびその座標(アドレス)を検出すると共にステップバンチングの分布密度も計測する。微分干渉光学系は、試料表面の高さの変化を走査光の位相差の変化として検出するので、数nm〜数10nm程度の凹状および凸状の欠陥を輝度変化として検出することが可能である。 As shown in FIG. 8, in a conventional defect inspection apparatus 100, a silicon carbide substrate (SiC substrate) on which an epitaxial layer is formed is used as a single crystal substrate to be inspected. As a single crystal substrate, not only a SiC substrate but also various single crystal substrates on which an epitaxial layer is formed by step flow growth can be inspected. As this conventional defect inspection apparatus 100, a confocal scanning apparatus having a differential interference optical system is used, and the entire surface of the silicon carbide substrate is scanned by the confocal scanning apparatus to capture a confocal differential interference image on the entire surface of the substrate. The obtained confocal differential interference image is subjected to various image processes to detect defects and their coordinates (addresses) and also measure the distribution density of step bunching. Since the differential interference optical system detects a change in the height of the sample surface as a change in the phase difference of the scanning light, it is possible to detect a concave and convex defect of several nm to several tens of nm as a luminance change. .
照明光源101として、ここでは水銀ランプを用いるが、キセノンランプなどの水銀ランプ以外の種々の照明光源も用いることができる。照明光源101から出射した照明ビームは、複数の光ファイバが円形に積層された光ファイババンドル102に入射し、光ファイバを伝搬して、断面がほぼ円形の発散性ビームとして出射し、フィルタ103に入射する。フィルタ103は、入射した光ビームから緑の波長光(e線:波長546nm)を出射させる。フィルタ103から出射した光ビームは、集束性レンズ104により平行ビームに変換されてスリット105に入射する。スリット105は、集束性レンズ104の瞳位置に配置され、第1の方向(紙面と直交する方向)に延在する細長い開口部を有する。ここで、第1の方向は、X方向という。スリット105の開口部の幅は、例えば10〜20μmに設定する。したがって、スリット105から第1の方向に延在する細長いライン状の光ビームが出射する。スリット105から出射したライン状の光ビームは、偏光子106に入射し、単一の振動面を持つ偏光した光に変換される。このライン状の偏光ビームは、ビームスプリッタとして機能するハーフミラー107で反射し、リレーレンズ108を経て走査装置として機能する振動ミラー109に入射する。 Here, a mercury lamp is used as the illumination light source 101, but various illumination light sources other than a mercury lamp such as a xenon lamp can also be used. The illumination beam emitted from the illumination light source 101 is incident on an optical fiber bundle 102 in which a plurality of optical fibers are stacked in a circle, propagates through the optical fiber, and is emitted as a divergent beam having a substantially circular cross section. Incident. The filter 103 emits green wavelength light (e-line: wavelength 546 nm) from the incident light beam. The light beam emitted from the filter 103 is converted into a parallel beam by the converging lens 104 and enters the slit 105. The slit 105 is disposed at the pupil position of the converging lens 104, and has an elongated opening extending in a first direction (a direction orthogonal to the paper surface). Here, the first direction is referred to as the X direction. The width of the opening of the slit 105 is set to 10 to 20 μm, for example. Therefore, an elongated line-shaped light beam extending from the slit 105 in the first direction is emitted. The linear light beam emitted from the slit 105 enters the polarizer 106 and is converted into polarized light having a single vibration surface. This line-shaped polarized beam is reflected by the half mirror 107 that functions as a beam splitter, and enters a vibrating mirror 109 that functions as a scanning device via a relay lens 108.
振動ミラー109には、駆動回路110が接続され、駆動回路110は信号処理装置111から供給される制御信号に基づき振動ミラー109を駆動する。振動ミラー109は、入射するライン状の光ビームを第1の方向と直交する第2の方向(Y方向)に偏向する。信号処理装置111は、振動ミラー109の角度情報に基づいて、光ビームのY方向の位置情報を有する。なお、振動ミラー109は、ステップアンドリピートにより欠陥検出を行う場合に使用され、または、欠陥をレビューするのに用いられる。振動ミラー109から出射したライン状の光ビームは、リレーレンズ112および113を経て微分干渉光学系114に入射する。ここでは、微分干渉光学系としてノマルスキープリズムを用いる。ノマルスキープリズム114に入射したライン状の偏光ビームは、振動面が互いに直交する2本のサブビームに変換される。これら2本のサブビーム間には、mを自然数とした場合に、(2m+1)π/2の位相差が与えられる。したがって、SiC基板のエピタキシャル層表面に形成された数nmの高さ変化を有する欠陥を輝度画像として検出することが可能である。ノマルスキープリズム114にはモータ115が連結され、ノマルスキープリズム114のシャーリング方向を自在に設定することができ、SiC基板に形成されたエピタキシャル層に存在するステップバンチングの延在方向に応じて、シャーリング方向を設定することができる。 A driving circuit 110 is connected to the vibrating mirror 109, and the driving circuit 110 drives the vibrating mirror 109 based on a control signal supplied from the signal processing device 111. The oscillating mirror 109 deflects the incident line-shaped light beam in a second direction (Y direction) orthogonal to the first direction. The signal processing device 111 has position information of the light beam in the Y direction based on the angle information of the vibrating mirror 109. The vibrating mirror 109 is used when performing defect detection by step-and-repeat, or is used for reviewing defects. The line-shaped light beam emitted from the vibration mirror 109 enters the differential interference optical system 114 via the relay lenses 112 and 113. Here, a Nomarski prism is used as the differential interference optical system. The linear polarized beam incident on the Nomarski prism 114 is converted into two sub beams whose vibration planes are orthogonal to each other. A phase difference of (2m + 1) π / 2 is given between these two sub-beams, where m is a natural number. Therefore, it is possible to detect a defect having a height change of several nm formed on the surface of the epitaxial layer of the SiC substrate as a luminance image. A motor 115 is connected to the Nomarski prism 114, and the shearing direction of the Nomarski prism 114 can be freely set, and the shearing direction is set according to the extending direction of the step bunching existing in the epitaxial layer formed on the SiC substrate. Can be set.
ノマルスキープリズム114から出射した2本のサブビームは、対物レンズ116に入射する。対物レンズ116は、入射した2本のライン状のサブビームを集束し、ステージ117上に配置された観察すべき炭化珪素基板118(SiC基板)のエピタキシャル層表面に向けて投射する。したがって、SiC基板118の表面は、第1の方向(X方向)に延在するライン状の2本のサブビームにより、直交する第2の方向(Y方向)に走査される。 The two sub beams emitted from the Nomarski prism 114 are incident on the objective lens 116. The objective lens 116 focuses the incident two line-shaped sub-beams and projects the sub-beams toward the surface of the epitaxial layer of the silicon carbide substrate 118 (SiC substrate) to be observed arranged on the stage 117. Therefore, the surface of SiC substrate 118 is scanned in a second direction (Y direction) perpendicular to each other by two line-shaped sub-beams extending in the first direction (X direction).
ステージ117は、X方向およびX方向と直交するY方向に移動可能なXYステージにより構成されると共に、対物レンズ116の光軸と直交する面内で回転可能なステージとする。ステージ117のX方向およびY方向の位置情報は、位置センサ(図示せず)により検出され、ステージの位置情報が信号処理装置111に供給される。また、ステージ117の回転角もセンサ(図示せず)により検出され、信号処理装置111に供給される。SiC基板118の全面を走査して欠陥を検出する場合、振動ミラー109を静止状態に維持し、ステージ117をY方向及びX方向にジッグザッグ状に移動させてSiC基板の全面を走査することができる。または、ステージ117を第1の方向に連続的に移動させ、振動ミラー109による第2の方向の走査と組み合わされて、SiC基板の全面について欠陥検査を行うこともできる。さらに、振動ミラー109による走査とステージ移動とを組み合わせたステップアンドリピートにより基板全面を走査するが可能である。 The stage 117 is configured by an XY stage that can move in the X direction and the Y direction orthogonal to the X direction, and is a stage that can rotate in a plane orthogonal to the optical axis of the objective lens 116. Position information of the stage 117 in the X direction and Y direction is detected by a position sensor (not shown), and the position information of the stage is supplied to the signal processing device 111. The rotation angle of the stage 117 is also detected by a sensor (not shown) and supplied to the signal processing device 111. When a defect is detected by scanning the entire surface of the SiC substrate 118, the entire surface of the SiC substrate can be scanned by moving the stage 117 in a zigzag manner in the Y direction and the X direction while maintaining the oscillating mirror 109 in a stationary state. . Alternatively, the stage 117 can be continuously moved in the first direction, and combined with scanning in the second direction by the vibrating mirror 109, defect inspection can be performed on the entire surface of the SiC substrate. Further, the entire surface of the substrate can be scanned by step-and-repeat combining scanning by the vibrating mirror 109 and stage movement.
対物レンズ116にはモータ119およびモータ駆動回路120が接続され、信号処理装置111から供給される駆動制御信号により光軸方向に沿って移動することができる。対物レンズ116の光軸方向の位置は位置センサ121により検出され、信号処理装置111に供給される。ここで、モータ119は、対物レンズ116とステージ117上のSiC基板118との間の光軸方向の相対距離、即ち、基板表面を走査する光ビームの集束点と基板表面との間の相対距離を変化させる手段として機能する。なお、対物レンズ116は、10nmの分解能で光軸方向に移動することができる。 A motor 119 and a motor drive circuit 120 are connected to the objective lens 116, and can be moved along the optical axis direction by a drive control signal supplied from the signal processing device 111. The position of the objective lens 116 in the optical axis direction is detected by the position sensor 121 and supplied to the signal processing device 111. Here, the motor 119 is a relative distance in the optical axis direction between the objective lens 116 and the SiC substrate 118 on the stage 117, that is, a relative distance between the focal point of the light beam that scans the substrate surface and the substrate surface. It functions as a means to change. The objective lens 116 can move in the optical axis direction with a resolution of 10 nm.
SiC基板118の表面で反射した2本の反射ビームは、対物レンズ116により集光され、微分干渉光学系(ノマルスキープリズム114)に入射する。2本の反射サブビームは、微分干渉光学系114により合成され、SiC基板表面の高さ変化を位相差情報として含む干渉ビームが形成される。例えば、SiC基板118の表面に数nm程度の凹状または凸状の欠陥が存在する場合、SiC基板表面に入射した2本のサブビームのうち1本のサブが欠陥上を走査し、他方のサブビームは正常な表面部分を走査するので、2本のサブビーム間には欠陥の高さに応じた位相差が導入される。また、エピタキシャル層表面にステップバンチングが形成されている場合、高さが1nm程度のステップバンチングを線状の高輝度画像または低輝度画像として検出することが可能である。この結果、微分干渉光学系114から出射する干渉ビームは、結晶欠陥に起因してSiC基板の表面に出現した数nm程度の凹凸変化やステップバンチングによる段差を位相差情報として含むことになる。 The two reflected beams reflected by the surface of the SiC substrate 118 are collected by the objective lens 116 and enter the differential interference optical system (Nomarski prism 114). The two reflected sub-beams are synthesized by the differential interference optical system 114 to form an interference beam including the height change of the SiC substrate surface as phase difference information. For example, when a concave or convex defect of about several nanometers exists on the surface of the SiC substrate 118, one of the two sub beams incident on the SiC substrate surface scans on the defect, and the other sub beam is Since the normal surface portion is scanned, a phase difference corresponding to the height of the defect is introduced between the two sub beams. Further, when step bunching is formed on the surface of the epitaxial layer, step bunching having a height of about 1 nm can be detected as a linear high luminance image or low luminance image. As a result, the interference beam emitted from the differential interference optical system 114 includes, as phase difference information, unevenness changes of about several nanometers appearing on the surface of the SiC substrate due to crystal defects and steps due to step bunching.
ノマルスキープリズム114から出射した干渉ビームは、元の光路を反対方向に伝搬し、リレーレンズ113および112を経て振動ミラー109に入射し、振動ミラー109によりデスキャンされる。振動ミラー109から出射した干渉ビームは、結像レンズとして作用するレンズ108を通過し、ハーフミラー107を透過し、検光子122に入射する。検光子122は、偏光子106に対して直交ニコルの関係に配置する。したがって、ノマルスキープリズム114において合成された偏光以外の光は遮断され、微分干渉画像を構成する光だけが検光子122を透過する。 The interference beam emitted from the Nomarski prism 114 propagates in the opposite direction along the original optical path, enters the oscillating mirror 109 via the relay lenses 113 and 112, and is descanned by the oscillating mirror 109. The interference beam emitted from the oscillating mirror 109 passes through the lens 108 acting as an imaging lens, passes through the half mirror 107, and enters the analyzer 122. The analyzer 122 is arranged in a crossed Nicols relationship with respect to the polarizer 106. Accordingly, light other than the polarized light synthesized in the Nomarski prism 114 is blocked, and only the light constituting the differential interference image is transmitted through the analyzer 122.
検光子122を透過したライン状の干渉ビームは、ポジショナ123を経てリニアイメージセンサ124に入射する。リニアイメージセンサ124は、第1の方向と対応する方向に配列された複数の受光素子を有し、入射したライン状の干渉ビームを受光する。リニアイメージセンサ124の各受光素子は、干渉ビームに含まれる位相差情報を輝度情報に変換する。したがって、SiC基板118の表面またはエピタキシャル層の表面に形成された数nm程度の凹凸形状の欠陥およびステップバンチングは輝度画像として表示される。リニアイメージセンサ124のライン状に配列された受光素子列は、枠により入射開口が制限されているから、各受光素子の前面にピンホールが配置されているものとほぼ同等である。したがって、SiC基板表面からの反射光をリニアイメージセンサ124により受光することにより、微分干渉光学系を有する共焦点光学系が構成される。 The linear interference beam transmitted through the analyzer 122 enters the linear image sensor 124 through the positioner 123. The linear image sensor 124 includes a plurality of light receiving elements arranged in a direction corresponding to the first direction, and receives the incident line-shaped interference beam. Each light receiving element of the linear image sensor 124 converts the phase difference information included in the interference beam into luminance information. Accordingly, irregularities and step bunching of about several nanometers formed on the surface of SiC substrate 118 or the surface of the epitaxial layer are displayed as luminance images. The light receiving element array arranged in a line shape of the linear image sensor 124 has an entrance opening limited by a frame, and is therefore almost equivalent to a structure in which a pinhole is disposed on the front surface of each light receiving element. Therefore, the confocal optical system having the differential interference optical system is configured by receiving the reflected light from the surface of the SiC substrate by the linear image sensor 124.
リニアイメージセンサ124の各受光素子に蓄積された電荷は、信号処理装置111から供給される読出制御信号により順次読み出され、SiC基板表面の1次元画像信号として出力される。リニアイメージセンサ124から出力される1次元画像信号は、増幅器125で増幅され、カメラリンクを介して信号処理装置111に供給される。信号処理装置111は、画像処理ボードを有し、受け取った1次元画像信号、振動ミラー109の位置情報およびステージ117の位置情報などを用いてSiC基板の表面の2次元画像を生成する。また、生成された2次元画像についてフィルタリング処理、2値化処理および閾値比較処理を含む種々の画像処理を行って、欠陥を検出すると共にその欠陥位置の座標を取得する。ステップバンチングについては、格子欠陥などの他の欠陥から区別して検出することができる。 The electric charge accumulated in each light receiving element of the linear image sensor 124 is sequentially read by a read control signal supplied from the signal processing device 111, and is output as a one-dimensional image signal on the surface of the SiC substrate. The one-dimensional image signal output from the linear image sensor 124 is amplified by the amplifier 125 and supplied to the signal processing device 111 via the camera link. The signal processing device 111 includes an image processing board, and generates a two-dimensional image of the surface of the SiC substrate using the received one-dimensional image signal, position information of the vibrating mirror 109, position information of the stage 117, and the like. In addition, various image processes including a filtering process, a binarization process, and a threshold comparison process are performed on the generated two-dimensional image to detect a defect and acquire coordinates of the defect position. Step bunching can be detected separately from other defects such as lattice defects.
SiC基板118は、可視光の波長域において透明である。このため、SiC基板118の表面を光ビームにより走査すると、入射した光ビームがSiC基板118の内部を透過し、SiC基板118の裏面で反射した反射光が検出器に入射し、解像度が低下する不都合がある。このため、微分干渉顕微鏡によりSiC基板118を撮像する場合およびレーザ散乱方式により欠陥を検出する場合共に解像度が低く、欠陥検出の精度が低下する欠点がある。これに対して、この従来の共焦点型の欠陥検査装置100では、リニアイメージセンサ124の前面にピンホールが配置されたものとほぼ等価な構成を有するので、SiC基板118を透過して裏面で反射した光は、光路から外れリニアイメージセンサ124の受光素子に入射せず、SiC基板118の表面で反射した反射光だけがリニアイメージセンサ124に入射する。この結果、欠陥検査装置100を用いることにより、一般的な微分干渉顕微鏡により得られる微分干渉画像よりも高い解像度の共焦点微分干渉画像を撮像することができ、一層高い検出精度で欠陥検出を行うことが可能である。 SiC substrate 118 is transparent in the wavelength range of visible light. For this reason, when the surface of the SiC substrate 118 is scanned with a light beam, the incident light beam passes through the inside of the SiC substrate 118, and the reflected light reflected by the back surface of the SiC substrate 118 enters the detector, thereby reducing the resolution. There is an inconvenience. For this reason, both the case where the SiC substrate 118 is imaged by the differential interference microscope and the case where the defect is detected by the laser scattering method have a drawback that the resolution is low and the accuracy of the defect detection is lowered. On the other hand, this conventional confocal defect inspection apparatus 100 has a configuration that is almost equivalent to that in which a pinhole is arranged on the front surface of the linear image sensor 124, so that it passes through the SiC substrate 118 and on the back surface. The reflected light deviates from the optical path and does not enter the light receiving element of the linear image sensor 124, and only the reflected light reflected by the surface of the SiC substrate 118 enters the linear image sensor 124. As a result, by using the defect inspection apparatus 100, it is possible to capture a confocal differential interference image with a resolution higher than that of a differential interference image obtained by a general differential interference microscope, and detect defects with higher detection accuracy. It is possible.
微分干渉光学系は、試料表面に形成された数nm程度の微少な凹凸を位相差として検出するので、刃状転位欠陥や基底面内転位等の基板に存在する結晶欠陥に起因してエピタキシャル層表面に数nm程度の凹凸が形成されている場合、これらの凹凸を輝度画像として検出することが可能である。さらに、突起欠陥や凹状欠陥に関して、微分干渉画像上において、上向きの斜面および下向きの斜面は低輝度画像または高輝度画像として検出されるので、撮像された微分干渉画像に表示された明暗の輝度変化に基づいて凹状欠陥であるかまたは凸状欠陥であるかも判別することが可能である。したがって、撮像された明暗の微分干渉画像に基づいて、ピット欠陥であるかまたはバンプ欠陥であるかも容易に判別することができる。 The differential interference optical system detects minute unevenness of about several nanometers formed on the sample surface as a phase difference, so that the epitaxial layer is caused by crystal defects existing on the substrate such as edge dislocation defects and dislocations in the basal plane. When unevenness of about several nm is formed on the surface, these unevenness can be detected as a luminance image. Furthermore, with respect to protrusion defects and concave defects, upward and downward slopes are detected as low-intensity images or high-intensity images on the differential interference image, so the brightness changes in brightness displayed on the captured differential interference image It is possible to determine whether it is a concave defect or a convex defect based on the above. Therefore, it is possible to easily determine whether the defect is a pit defect or a bump defect based on the captured bright and dark differential interference image.
さらに、ステップバンチングは、オリフラと直交する方向に延在し、高さが数nm〜数10nm程度の線状の段差欠陥である。したがって、エピタキシャル層表面の共焦点微分干渉画像を撮像することにより、低度輝度(暗い)または高輝度(明るい)の線状の輝度画像として検出される。なお、エピタキシャル層に格子欠陥とステップバンチングとの両方が形成されている場合、共焦点微分干渉画像上においては、点状のまたは特有の形状の輝度画像と線状の輝度画像とが混在した形態として検出される。 Furthermore, the step bunching is a linear step defect extending in a direction orthogonal to the orientation flat and having a height of about several nanometers to several tens of nanometers. Therefore, by capturing a confocal differential interference image on the surface of the epitaxial layer, it is detected as a linear luminance image of low luminance (dark) or high luminance (bright). In the case where both lattice defects and step bunching are formed in the epitaxial layer, on the confocal differential interference image, a form in which a point-like or specific luminance image and a linear luminance image are mixed. Detected as
特許文献1に開示されている従来の欠陥検査装置100では、微分干渉光学系のシャーリング方向を調整しまたは基板を支持するステージの回転角度を調整することにより、微分干渉光学系のシャーリング方向をステップバンチング(表面モフォロジー)の延在方向と平行に設定する。このように、予めワーク(SiC基板118)のステップバンチング(表面モフォロジー)の延在方向にシャーリング方向を設定する必要がある。また、ワーク(SiC基板118)内のステップバンチング(表面モフォロジー)の延在方向が変わったり、ぎざぎざになった場合には欠陥検査に対応し難いという問題を有していた。 In the conventional defect inspection apparatus 100 disclosed in Patent Document 1, the shearing direction of the differential interference optical system is stepped by adjusting the shearing direction of the differential interference optical system or by adjusting the rotation angle of the stage that supports the substrate. Set parallel to the extending direction of bunching (surface morphology). Thus, it is necessary to set the shearing direction in advance in the extending direction of the step bunching (surface morphology) of the workpiece (SiC substrate 118). Further, when the extending direction of step bunching (surface morphology) in the workpiece (SiC substrate 118) is changed or jagged, there is a problem that it is difficult to cope with defect inspection.
図9の生画像および欠陥マップに示すように、ステップバンチング(表面モフォロジー)の延在方向が変わったり、ぎざぎざになった場合に、欠陥部分とその周辺のぎざぎざの表面モフォロジーF(周期的な表面凹凸)とが混在して真の欠陥情報が得られ難い。要するに、生画像から直接欠陥マップを生成する上記従来の欠陥検査方法では、欠陥を検出するのに、表面モフォロジーの影響を受け易く真の欠陥情報が得られ難いという問題を有していた。 As shown in the raw image and the defect map in FIG. 9, when the extending direction of step bunching (surface morphology) changes or becomes jagged, the surface morphology F (periodic surface) of the defective portion and the surrounding jagged surface is obtained. It is difficult to obtain true defect information. In short, the above-described conventional defect inspection method that directly generates a defect map from a raw image has a problem that it is difficult to obtain true defect information because it is easily influenced by surface morphology to detect a defect.
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、周期的な表面凹凸(表面モフォロジー)の影響を受けることなくウエハ表面の欠陥を検出することができる欠陥検査装置およびこの欠陥検査装置を用いた欠陥検査方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and uses a defect inspection apparatus capable of detecting defects on the wafer surface without being affected by periodic surface irregularities (surface morphology) and the defect inspection apparatus. An object is to provide a defect inspection method.
本発明の欠陥検査装置は、ウエハ表面に生じる欠陥箇所を検査する欠陥検査装置において、該ウエハ表面の生画像データを取得する生画像取得部と、該ウエハ表面の生画像を分割した複数の分割エリアの画像データから一エリアの画像データを順次切り出す画像切り出し部と、順次切り出された一エリアの画像データに対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換部と、フーリエ変換処理が施された一エリアの周波数データに対して画像の周期性の有無を判別して、該周期性有りと判別した場合に「欠陥なしエリア」であると判別し、または該周期性なしと判別した場合に「欠陥有りエリア」であると判別する周期性判別部とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。 A defect inspection apparatus according to the present invention is a defect inspection apparatus that inspects a defect portion generated on a wafer surface, a raw image acquisition unit that acquires raw image data of the wafer surface, and a plurality of divisions obtained by dividing the raw image of the wafer surface An image cutout unit that sequentially cuts out image data of one area from the image data of the area, a Fourier transform unit that performs a Fourier transform process on the image data of the one area that is sequentially cut out, and one area that has undergone the Fourier transform process It is determined whether or not the image has periodicity with respect to the frequency data, and when it is determined that there is periodicity, it is determined that the area is “defect-free”, or when it is determined that there is no periodicity, “defect-free area” And the periodicity discriminating unit for discriminating that the above-mentioned object is achieved.
また、好ましくは、本発明の欠陥検査装置における周期性判別部が判別した「欠陥有りエリア」が位置するウエハ全体領域中のXY座標位置を特定する座標特定部を更に有する。 Preferably, the defect inspection apparatus of the present invention further includes a coordinate specifying unit that specifies an XY coordinate position in the entire wafer area where the “defect-present area” determined by the periodicity determination unit is located.
さらに、好ましくは、本発明の欠陥検査装置における生画像取得部は、前記ウエハ表面をレーザ光で走査して反射してきた光散乱光を撮影して該ウエハ表面の生画像データを得る。 Still preferably, in a defect inspection apparatus according to the present invention, the raw image acquisition unit obtains raw image data of the wafer surface by scanning the wafer surface with laser light and photographing the reflected light.
さらに、好ましくは、本発明の欠陥検査装置における生画像取得部は、前記ウエハ表面を光学顕微鏡を用いて撮影して該ウエハ表面の生画像データを得る。 Still preferably, in a defect inspection apparatus according to the present invention, the raw image acquisition unit photographs the wafer surface using an optical microscope to obtain raw image data of the wafer surface.
さらに、好ましくは、本発明の欠陥検査装置における画像切り出し部は、周期性のない欠陥部分およびその周辺部分のうちの少なくとも該欠陥部分が前記分割エリア内に含まれるように該分割エリアのサイズを設定しかつ、該周期性のない欠陥エリアおよびその周辺部分のうちの少なくとも該欠陥部分が該分割エリアに占める割合を10パーセント以上100パーセント以下とする。 Furthermore, it is preferable that the image cutout unit in the defect inspection apparatus of the present invention adjusts the size of the divided area so that at least the defective portion of the defect portion having no periodicity and its peripheral portion is included in the divided area. The ratio of at least the defect portion of the defect area having no periodicity and its peripheral portion to the divided area is set to 10% to 100%.
さらに、好ましくは、本発明の欠陥検査装置におけるウエハ表面は、ウエハ上に膜成長されたエピタキシャル層表面である。 Still preferably, in a defect inspection apparatus of the present invention, the wafer surface is an epitaxial layer surface grown on the wafer.
さらに、好ましくは、本発明の欠陥検査装置における周期性判別部は、フーリエ変換処理後の周波数データにおける周波数成分の信号レベルが少なくともノイズレベルよりも高い閾値を基準にして該閾値よりも該周波数成分の信号レベルが高い場合に周期性有りと判別し、該周波数成分の信号レベルが該閾値未満の場合に周期性なしと判別する。 Further preferably, the periodicity determination unit in the defect inspection apparatus of the present invention is configured such that the frequency component of the frequency data in the frequency data after the Fourier transform processing is at least higher than the threshold with reference to a threshold higher than the noise level. When the signal level is high, it is determined that there is periodicity, and when the signal level of the frequency component is less than the threshold, it is determined that there is no periodicity.
本発明の欠陥検査方法は、ウエハ表面に生じる欠陥箇所を検査する欠陥検査方法において、生画像取得部が該ウエハ表面の生画像データを取得する生画像取得工程と、画像切り出し部が、該ウエハ表面の生画像を分割した複数の分割エリアの画像データから一エリアの画像データを順次切り出す画像切り出し工程と、フーリエ変換部が、順次切り出された一エリアの画像データに対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換工程と、周期性判別部が、該フーリエ変換処理が施された一エリアの周波数データに対して画像の周期性の有無を判別することにより、該周期性有りと判別した場合に「欠陥なしエリア」であると判定し、または該周期性なしと判別した場合に「欠陥有りエリア」であると判別する周期性判別工程とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。 The defect inspection method of the present invention is a defect inspection method for inspecting a defect portion occurring on a wafer surface, wherein a raw image acquisition step in which a raw image acquisition unit acquires raw image data on the wafer surface, and an image cutout unit includes the wafer An image cutout process for sequentially cutting out image data of one area from image data of a plurality of divided areas obtained by dividing the raw image on the surface, and a Fourier transform unit performs a Fourier transform process on the image data of one area cut out sequentially. When the Fourier transform process and the periodicity discriminating unit determine that the periodicity is present by determining the presence or absence of the periodicity of the image with respect to the frequency data of one area subjected to the Fourier transform process, It has a periodicity determination step for determining that the area is “no area” or determining that the area is “defect area” when it is determined that there is no periodicity. The objects can be achieved.
また、好ましくは、本発明の欠陥検査方法における座標特定部が、前記「欠陥有りエリア」が位置するウエハ全体領域中のXY座標位置を特定する座標特定工程を更に有する。 Preferably, the coordinate specifying unit in the defect inspection method of the present invention further includes a coordinate specifying step of specifying an XY coordinate position in the entire wafer area where the “defect-present area” is located.
さらに、好ましくは、本発明の欠陥検査方法における生画像取得工程において、前記生画像取得部が、前記ウエハ表面をレーザ光で走査して反射してきた光散乱光を撮影して該ウエハ表面の生画像データを得る。 Further preferably, in the raw image acquisition step in the defect inspection method of the present invention, the raw image acquisition unit scans the wafer surface with a laser beam and images the reflected light to reflect the raw surface of the wafer. Obtain image data.
さらに、好ましくは、本発明の欠陥検査方法における生画像取得工程において、前記生画像取得部が、前記ウエハ表面を光学顕微鏡を用いて撮影して該ウエハ表面の生画像データを得る。 Further preferably, in the raw image acquisition step in the defect inspection method of the present invention, the raw image acquisition unit images the wafer surface using an optical microscope to obtain raw image data of the wafer surface.
さらに、好ましくは、本発明の欠陥検査方法における画像切り出し工程において、前記画像切り出し部が、周期性のない欠陥部分およびその周辺部分のうちの少なくとも該欠陥部分が前記分割エリア内に含まれるように該分割エリアのサイズを設定しかつ、該周期性のない欠陥エリアおよびその周辺部分のうちの少なくとも該欠陥部分が該分割エリアに占める割合を10パーセント以上100パーセント以下とする。 Further preferably, in the image cutout step in the defect inspection method of the present invention, the image cutout unit is configured so that at least the defect portion of the defect portion having no periodicity and its peripheral portion is included in the divided area. The size of the divided area is set, and the proportion of at least the defective portion of the defective area having no periodicity and its peripheral portion in the divided area is set to 10% to 100%.
さらに、好ましくは、本発明の欠陥検査方法におけるウエハ表面は、ウエハ上に膜成長されたエピタキシャル層表面である。 Further preferably, the wafer surface in the defect inspection method of the present invention is an epitaxial layer surface grown on the wafer.
さらに、好ましくは、本発明の欠陥検査方法における周期性判別工程において、前記周期性判別部が、フーリエ変換処理後の周波数データにおける周波数成分の信号レベルが少なくともノイズレベルよりも高い閾値を基準にして該閾値よりも該周波数成分の信号レベルが高い場合に周期性有りと判別し、該周波数成分の信号レベルが該閾値未満の場合に周期性なしと判別する。 Further preferably, in the periodicity determining step in the defect inspection method of the present invention, the periodicity determining unit is configured based on a threshold at which the signal level of the frequency component in the frequency data after the Fourier transform processing is at least higher than the noise level. When the signal level of the frequency component is higher than the threshold, it is determined that there is periodicity, and when the signal level of the frequency component is less than the threshold, it is determined that there is no periodicity.
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。 With the above configuration, the operation of the present invention will be described below.
本発明においては、ウエハ表面に生じる欠陥箇所の有無を検査する欠陥検査装置において、ウエハ表面の生画像データを取得する生画像取得部と、ウエハ表面の生画像を分割した複数の分割エリアの画像データから一エリアの画像データを順次切り出す画像切り出し部と、順次切り出された一エリアの画像データに対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換部と、フーリエ変換処理が施された一エリアの周波数データに対して画像の周期性の有無を判別して、周期性有りと判別した場合に「欠陥なしエリア」であると判別し、または周期性なしと判別した場合に「欠陥有りエリア」であると判別する周期性判別部とを有している。 In the present invention, in a defect inspection apparatus for inspecting the presence / absence of a defect occurring on the wafer surface, a raw image acquisition unit for acquiring raw image data on the wafer surface, and images of a plurality of divided areas obtained by dividing the raw image on the wafer surface An image cutout unit that sequentially cuts out image data of one area from data, a Fourier transform unit that performs Fourier transform processing on the image data of one area that is cut out sequentially, and frequency data of one area that has been subjected to Fourier transform processing On the other hand, the presence or absence of periodicity of the image is determined, and when it is determined that there is periodicity, it is determined that the area is “defect free”, or when it is determined that there is no periodicity, it is determined that it is “defect free area”. And a periodicity discriminating unit.
このように、周期性判別部5がフーリエ変換処理が施された一エリアの周波数データに対して画像の周期性の有無を判別して、周期性有りと判別した場合に「欠陥なしエリア」であると判別し、または周期性なしと判別した場合に「欠陥有りエリア」であると容易に判別するので、周期的な表面凹凸(表面モフォロジー)の影響を受けることなくウエハ表面の欠陥を検出することが可能となる。 As described above, when the periodicity determination unit 5 determines the presence or absence of periodicity of the image with respect to the frequency data of one area subjected to the Fourier transform processing, and determines that there is periodicity, the “defect-free area” When it is determined that there is no periodicity, it is easily determined that the area has a defect, so that defects on the wafer surface are detected without being affected by periodic surface irregularities (surface morphology). It becomes possible.
以上により、本発明によれば、周期性判別部5がフーリエ変換処理が施された一エリアの周波数データに対して画像の周期性の有無を判別して、周期性有りと判別した場合に「欠陥なしエリア」であると判別し、または周期性なしと判別した場合に「欠陥有りエリア」であると容易に判別するため、周期的な表面凹凸(表面モフォロジー)の影響を受けることなくウエハ表面の欠陥を検出することができる。 As described above, according to the present invention, when the periodicity determination unit 5 determines the presence / absence of periodicity by determining the presence / absence of periodicity of the image with respect to the frequency data of one area subjected to the Fourier transform process, Wafer surface without being affected by periodic surface irregularities (surface morphology) because it is easily determined that the area is “defect free area” or is “defect free area” when it is determined that there is no periodicity. Defects can be detected.
以下に、本発明の欠陥検査装置の実施形態1について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図における構成部材のそれぞれの厚みや長さなどは図面作成上の観点から、図示する構成に限定されるものではない。 Hereinafter, a first embodiment of the defect inspection apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, each thickness, length, etc. of the structural member in each figure are not limited to the structure to illustrate from a viewpoint on drawing preparation.
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1における欠陥検査装置の要部制御構成例を示すブロック図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a main part control of the defect inspection apparatus according to the first embodiment of the present invention.
図1において、本実施形態1の欠陥検査装置1は、ウエハ表面の生画像データを取得する生画像取得部2と、ウエハ表面の生画像を分割した複数エリアの画像データから一エリアの画像データを順次切り出す画像切り出し部3と、順次切り出された一エリアの画像データに対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換部4と、フーリエ変換処理が施された周波数データに対して周期性の有無に応じて「欠陥なしエリア」であるかまたは「欠陥有りエリア」であるかを判別する周期性判別部5と、「欠陥有りエリア」が位置するウエハ全体領域中のXY座標位置を特定する座標特定部6とを有し、周期的な表面凹凸(表面モフォロジー)の影響を受けることなくウエハ表面の例えばエピタキシャル層などの欠陥の有無およびその位置を検査する。 In FIG. 1, a defect inspection apparatus 1 according to the first embodiment includes a raw image acquisition unit 2 that acquires raw image data on a wafer surface, and image data of one area from image data of a plurality of areas obtained by dividing the raw image of a wafer surface. The image cutout unit 3 that sequentially cuts out, the Fourier transform unit 4 that performs the Fourier transform process on the image data of one area that is sequentially cut out, and the frequency data that has been subjected to the Fourier transform process according to the presence or absence of periodicity A periodicity determining unit 5 for determining whether the area is “defect free area” or “defect present area”, and a coordinate specifying unit for specifying the XY coordinate position in the entire wafer area where the “defect area” is located 6 and inspecting the presence or absence of defects such as epitaxial layers on the wafer surface and the position thereof without being affected by periodic surface irregularities (surface morphology).
本実施形態1の欠陥検査装置1では、例えばエピタキシャル層などの凹部や凸部の欠陥部分およびその周辺部分が、それ以外の周期性のある表面モフォロジー部分とは異なって、周期性のある表面モフォロジー部分が存在しないことに着目して、順次切り出した一エリアの画像データに対してフーリエ変換処理を行った周波数データに対して周期性の有無を検査することにより、欠陥の有無およびその位置を検査するものである。 In the defect inspection apparatus 1 according to the first embodiment, for example, a defect portion such as an epitaxial layer such as a concave portion or a convex portion and a peripheral portion thereof are different from other surface morphology portions having periodicity, and have periodic surface morphology. Paying attention to the fact that there is no part, inspect the presence / absence of defects and their position by inspecting the frequency data obtained by performing Fourier transform on the sequentially extracted image data of one area, and checking the presence / absence of periodicity. To do.
生画像取得部2は、ウエハ表面をレーザ光で走査して反射してきた光散乱光によりウエハ表面の生画像データを得る。また、生画像取得部2は、ウエハ表面を光学顕微鏡で撮影してウエハ表面の生画像データを得るようにしてもよい。生画像データを得る方法は、この他、従来技術の図8の欠陥検査装置100を用いることもでき、要は、エピタキシャル層表面の生画像データが得られればよい。 The raw image acquisition unit 2 obtains raw image data on the wafer surface by light scattered light reflected by scanning the laser beam with the laser beam. The raw image acquisition unit 2 may obtain raw image data on the wafer surface by photographing the wafer surface with an optical microscope. In addition to the method for obtaining the raw image data, the conventional defect inspection apparatus 100 shown in FIG. 8 can be used. In short, the raw image data on the surface of the epitaxial layer may be obtained.
画像切り出し部3は、ウエハ全体領域を複数のエリアに分割するが、その分割エリアのサイズは表面モフォロジーの周期性が確認できる程度の大きさとする。一方、分割エリアを小さくするほど欠陥箇所の分割エリアに占める割合が大きくなってより欠陥箇所が検出し易くなる。要するに、周期性のない凹部や凸部の欠陥部分およびその周辺部分が分割エリア内に収まる程度の分割エリアのサイズがよい。この画像切り出し部3が、周期性のない欠陥部分およびその周辺部分が含まれるように分割エリアのサイズを設定しかつ、周期性のない欠陥部分およびその周辺部分のうちの少なくとも欠陥部分が分割エリアに占める割合が10パーセント以上100パーセント以下とする。 The image cutout unit 3 divides the entire wafer area into a plurality of areas, and the size of the divided areas is set to such a size that the periodicity of the surface morphology can be confirmed. On the other hand, the smaller the divided area, the larger the proportion of the defective portion in the divided area, and the more easily the defective portion is detected. In short, the size of the divided area is good enough that the defective part of the concave part or convex part having no periodicity and its peripheral part can be accommodated in the divided area. The image cutout unit 3 sets the size of the divided area so as to include a defective portion having no periodicity and its peripheral portion, and at least the defective portion of the defective portion having no periodicity and its peripheral portion is a divided area. The ratio to 10% to 100%.
フーリエ変換部4は、ウエハ全面の生画像データから所定サイズの分割エリアの画像データにおける周期形状の表面モフォロジーを高速フーリエ変換処理すると、フーリエ変換処理後のFFT周波数画像データ(周波数データ)に周期的にドットDが並ぶ模様(図2のドットD)が現れる。一方、周期性のない欠陥部分およびその周辺部分を含む分割エリアの画像データを高速フーリエ変換処理しても、後述する図3(c)のようにノイズNが現れるだけで周期的なドットDは現れない。 When Fourier transform processing is performed on the surface morphology of the periodic shape in the image data of the divided area of a predetermined size from the raw image data on the entire surface of the wafer, the Fourier transform unit 4 periodically converts the FFT frequency image data (frequency data) after the Fourier transform processing. A pattern in which dots D are arranged (dot D in FIG. 2) appears. On the other hand, even if the image data of the divided area including the defect portion having no periodicity and the peripheral portion thereof is subjected to the fast Fourier transform process, only the noise N appears as shown in FIG. It does not appear.
周期性判別部5は、フーリエ変換処理が施されたFFT周波数画像データ(周波数データ)に対して周期性の有無を判別する。即ち、周期性が有りと判別された画像データを「欠陥なしエリア」と判別し、周期性なしと判別された画像データを「欠陥有りエリア」と判別する。周期性の有無判断であるが、フーリエ変換処理後のFFT周波数画像データ(周波数データ)に現れる周期的なドットDの有無であるが、FFT周波数成分の信号レベルがノイズレベルよりも高い閾値が設定され、その閾値を基準にしてその閾値よりもFFT周波数成分の信号レベルが高い場合に周期性有りと判断し、FFT周波数成分の信号レベルがその閾値未満の場合に周期性なしと判断する。 The periodicity discriminating unit 5 discriminates the presence / absence of periodicity in the FFT frequency image data (frequency data) subjected to the Fourier transform process. That is, the image data determined to have periodicity is determined as the “defect-free area”, and the image data determined to have no periodicity is determined as the “defect-free area”. Whether or not there is periodicity is the presence or absence of periodic dots D appearing in the FFT frequency image data (frequency data) after Fourier transform processing, but a threshold is set where the signal level of the FFT frequency component is higher than the noise level When the signal level of the FFT frequency component is higher than the threshold with reference to the threshold, it is determined that there is periodicity, and when the signal level of the FFT frequency component is less than the threshold, it is determined that there is no periodicity.
座標特定部6は、周期性判別処理後の各エリアおよびその判別結果を統合して、「欠陥有りエリア」のXY座標情報を分割前のウエハ全体領域中のXY座標(欠陥アドレス情報)として特定した後にメモリ(図示せず)に記憶する。 The coordinate specifying unit 6 integrates each area after the periodicity determination processing and the determination result, and specifies the XY coordinate information of the “defect area” as the XY coordinates (defect address information) in the entire area of the wafer before the division. After that, it is stored in a memory (not shown).
上記構成により、以下その動作を詳細に説明する。 The operation of the above configuration will be described in detail below.
図2は、図1の欠陥検査装置の動作を説明するための図である。 FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the defect inspection apparatus of FIG.
図2に示すように、生画像取得部2がウエハ表面の生画像を取得し、画像切り出し部3がウエハ表面の生画像を複数エリアの各画像データに分割し、分割した一エリアの画像データを順次切り出す。この順次切り出された画像データに対して、フーリエ変換部4がフーリエ変換処理を行い、フーリエ変換処理が施されたFFT周波数画像データ(周波数データ)に対して、周期性判別部5が周期性の有無を判別して、周期性が「有り」と判別された画像データを「欠陥なしエリア」と判別し、周期性が「なし」と判別された画像データを「欠陥有りエリア」と判別する。さらに、周期性判別処理後の各エリアおよびその判別結果を統合した後に、座標特定部6が「欠陥有りエリア」のXY座標情報を分割前のウエハ全体領域中のXY座標(欠陥アドレス情報)として特定する。この欠陥アドレス情報をメモリに記憶しておく。 As shown in FIG. 2, the raw image acquisition unit 2 acquires a raw image of the wafer surface, and the image cutout unit 3 divides the raw image of the wafer surface into image data of a plurality of areas, and the divided image data of one area. Are sequentially cut out. The Fourier transform unit 4 performs Fourier transform processing on the sequentially cut image data, and the periodicity determination unit 5 performs periodicity on the FFT frequency image data (frequency data) subjected to the Fourier transform processing. The presence / absence of the image data is discriminated. The image data for which the periodicity is determined to be “present” is determined as the “defect free area”, and the image data for which the periodicity is determined to be “not present” is determined to be the “defect present area”. Further, after integrating the areas after the periodicity discrimination processing and the discrimination results, the coordinate specifying unit 6 uses the XY coordinate information of the “defect area” as the XY coordinates (defect address information) in the entire wafer area before division. Identify. This defective address information is stored in the memory.
このように、生画像を構成要素(分割エリア)に分割し、FFT処理(高速フーリエ変換処理)を行って周期性の劣る構成要素(分割エリア)を欠陥エリアの欠陥アドレス情報として特定している。 In this way, a raw image is divided into constituent elements (divided areas), and FFT processing (fast Fourier transform processing) is performed to identify constituent elements (divided areas) with inferior periodicity as defect address information of defective areas. .
半導体発光素子の発光層に用いるエピタキシャル層などに表面凹凸が周期的に現れる表面モフォロジーが発生する。この周期的に段差が付いた表面モフォロジーに対して、ボイドなどの欠陥部分そのものは穴(凹部)や段差(凸部)になっているものの周期性が劣っており、また、欠陥部分の周辺部分も周期性が劣っている。その周期性がない欠陥部分およびその周辺部分をフーリエ変換処理すると周波数成分は殆ど何も現れない。これに対して、周期的な表面モフォロジー部分をフーリエ変換処理すると周波数成分としてドットD(周期的にドットDが並ぶ模様)が現れる。このドットDに対応する周波数成分のレベルに対する閾値(周期性有りと判定するための基準値)を設定して周期性の有無を判定する。これにより、欠陥の有無を判定することができる。欠陥が生じた欠陥エリアのXY座標位置をメモリに記憶して欠陥MAPとすることができる。 A surface morphology in which surface irregularities appear periodically in an epitaxial layer or the like used for a light emitting layer of a semiconductor light emitting element is generated. In contrast to the surface morphologies with periodic steps, defective parts such as voids themselves are inferior in periodicity although they are holes (concaves) or steps (convex parts). Is inferior in periodicity. When the defective portion having no periodicity and the peripheral portion thereof are Fourier transformed, almost no frequency component appears. On the other hand, when a periodic surface morphology portion is Fourier-transformed, dots D (patterns in which dots D are periodically arranged) appear as frequency components. A threshold (reference value for determining that there is periodicity) for the level of the frequency component corresponding to the dot D is set to determine the presence or absence of periodicity. Thereby, the presence or absence of a defect can be determined. The XY coordinate position of the defect area in which the defect has occurred can be stored in the memory as a defect MAP.
図3(a)はウエハの全体画面中の欠陥エリアのXY座標位置のイメージを模式的に示す平面図、図3(b)は、図2の「欠陥なしエリア」のAA’線画像部分のフーリエ変換処理後の周波数に対する信号レベルを示す図、図3(c)は、図2の「欠陥有りエリア」のBB’線画像部分のフーリエ変換処理後の周波数に対する信号レベルを示す図である。 3A is a plan view schematically showing an image of the XY coordinate position of the defective area in the entire screen of the wafer, and FIG. 3B is an AA ′ line image portion of the “defect-free area” in FIG. FIG. 3C is a diagram showing the signal level with respect to the frequency after the Fourier transform process, and FIG. 3C is a diagram showing the signal level with respect to the frequency after the Fourier transform process of the BB ′ line image portion of the “defect area” in FIG.
図3(a)に示すように、欠陥有りエリアの座標情報(欠陥MAP)が分割前のウエハ全体領域中のXY座標として特定されている。このXY座標は「欠陥有りエリア」の中心座標位置であってもよいし、分割欠陥エリアの右上座標位置または左上座標位置であってもよい。 As shown in FIG. 3A, the coordinate information (defect MAP) of the defective area is specified as the XY coordinates in the entire wafer area before division. The XY coordinates may be the center coordinate position of the “defect area”, or may be the upper right coordinate position or the upper left coordinate position of the divided defect area.
図3(b)に示すように、図2の「欠陥なしエリア」のAA’線部分のフーリエ変換処理後の周波数データにおいて、ノイズNと周波数成分SとのSN比が1以上でかつ所定の閾値以上であれば周期性があるとして「欠陥なしエリア」として判別することができる。 As shown in FIG. 3B, in the frequency data after Fourier transform processing of the AA ′ line portion of the “defect-free area” in FIG. 2, the SN ratio between the noise N and the frequency component S is 1 or more and a predetermined value. If it is equal to or greater than the threshold value, it can be determined as “no defect area” because of periodicity.
図3(c)に示すように、図2の「欠陥有りエリア」のBB’線部分のフーリエ変換処理後の周波数データには、ノイズNのみで周波数成分SはなくSN比が所定の閾値未満であるので画像エリアに周期性なしとして「欠陥有りエリア」と判別することができる。 As shown in FIG. 3C, the frequency data after the Fourier transform processing of the BB ′ line portion of the “defect area” in FIG. 2 has only noise N, no frequency component S, and the SN ratio is less than a predetermined threshold value. Therefore, it can be determined that there is no periodicity in the image area as an “defective area”.
図4(a)はウエハ表面をレーザ光で走査して表面モフォロジーを撮影した所定分割エリアにおけるウエハ表面の生画像を示す写真平面図、図4(b)は図4(a)の所定分割エリアの画像データをフーリエ変換処理した後のFTT画像平面図である。 4A is a photographic plan view showing a raw image of the wafer surface in a predetermined divided area obtained by scanning the surface of the wafer with a laser beam and photographing the surface morphology, and FIG. 4B is a predetermined divided area of FIG. 4A. It is a FTT image top view after carrying out the Fourier-transform process of the image data of.
図4(a)に示すように、ウエハ全体領域をレーザ光で走査して反射してきた光散乱光によりウエハ表面の生画像を撮影するが、ウエハ全体領域中から順次切り出された所定分割エリアの写真平面図において、周期的に段差が付いた表面モフォロジーが撮影されている。 As shown in FIG. 4A, a raw image of the wafer surface is captured by light scattered light reflected by scanning the entire wafer area with a laser beam, and a predetermined divided area sequentially cut out from the entire wafer area. In the plan view of the photograph, a surface morphology with a step is periodically photographed.
図4(b)に示すように、図4(a)の表面モフォロジーの周期画像データをフーリエ変換処理した後のFFT画像において、ドットDが現れている。このドットDの信号レベルの閾値を設定して周期性の有無を判定することができる。 As shown in FIG. 4B, dots D appear in the FFT image after the Fourier transform processing is performed on the periodic image data of the surface morphology in FIG. The presence or absence of periodicity can be determined by setting a threshold for the signal level of the dot D.
図5(a)はウエハ表面をレーザ光で走査してエピ欠陥を撮影した所定分割エリアにおけるウエハ表面の生画像を示す写真平面図、図5(b)は図5(a)の所定分割エリアの画像データをフーリエ変換処理した後のFTT画像平面図である。 FIG. 5A is a plan view of a photograph showing a raw image of the wafer surface in a predetermined divided area obtained by scanning the wafer surface with a laser beam to photograph an epi defect, and FIG. 5B is a predetermined divided area in FIG. 5A. It is a FTT image top view after carrying out the Fourier-transform process of the image data of.
図5(a)に示すように、ウエハ全体領域をレーザ光で走査して反射してきた光散乱光によりウエハ表面の生画像を撮影するが、ウエハ全体領域中から切り出された所定分割エリアの写真平面図において、中央部分にエピタキシャル層表面の欠陥部分の凹部が撮影されている。この欠陥部分の凹部は周期性が殆ど存在していない。 As shown in FIG. 5A, a raw image of the wafer surface is captured by light scattered light reflected by scanning the entire wafer area with a laser beam, and a photograph of a predetermined divided area cut out from the entire wafer area. In the plan view, a concave portion of a defect portion on the surface of the epitaxial layer is photographed at the center portion. The concave portion of the defective portion has almost no periodicity.
図5(b)に示すように、図5(a)のエピタキシャル層表面の欠陥部分の画像データをフーリエ変換処理した後のFFT画像では、図5(a)のような明確な周期性を示すドットDは現れておらず、これは周期性なしと判断され、これによってもこの所定分割エリアに欠陥が存在すると判断することができる。 As shown in FIG. 5B, the FFT image after the Fourier transform processing of the image data of the defect portion on the surface of the epitaxial layer in FIG. 5A shows a clear periodicity as shown in FIG. The dot D does not appear, and it is determined that there is no periodicity, and it can also be determined that there is a defect in this predetermined divided area.
図6(a)はウエハ表面の表面モフォロジーを光学顕微鏡で撮影した所定分割エリアにおけるウエハ表面の生画像を示す写真平面図、図6(b)は図6(a)の所定分割エリアの画像データをフーリエ変換処理した後のFTT画像平面図である。 6A is a photograph plan view showing a raw image of the wafer surface in a predetermined divided area obtained by photographing the surface morphology of the wafer with an optical microscope, and FIG. 6B is image data of the predetermined divided area in FIG. 6A. It is a FTT image top view after carrying out a Fourier-transform process.
図6(a)に示すように、ウエハ表面の表面モフォロジーを光学顕微鏡で撮影するが、その撮影したウエハ全体領域の画像データ中から順次切り出された所定分割エリアの画像データの写真平面図において、周期的に段差が付いた表面モフォロジーが生画像に撮影されている。 As shown in FIG. 6 (a), the surface morphology of the wafer surface is photographed with an optical microscope. In the photograph plan view of the image data of the predetermined divided area sequentially cut out from the image data of the whole wafer region photographed, A surface morphology with periodic steps is captured in the raw image.
図6(b)に示すように、図6(a)の表面モフォロジーの画像データをフーリエ変換処理した後のFFT画像において、ドットDが現れている。このドットDの信号レベルに対して閾値を設定して周期性の有無を判定することができる。 As shown in FIG. 6B, a dot D appears in the FFT image after the Fourier transform processing is performed on the surface morphology image data in FIG. 6A. The presence or absence of periodicity can be determined by setting a threshold for the signal level of the dot D.
図7(a)はウエハ表面のエピ欠陥を光学顕微鏡で撮影した所定分割エリアにおけるウエハ表面の生画像を示す写真平面図、図7(b)は図7(a)の所定分割エリアの画像データをフーリエ変換処理した後のFTT画像平面図である。 7A is a plan view of a photograph showing a raw image of the wafer surface in a predetermined divided area obtained by photographing an epi defect on the wafer surface with an optical microscope, and FIG. 7B is image data of the predetermined divided area in FIG. 7A. It is a FTT image top view after carrying out a Fourier-transform process.
図7(a)に示すように、ウエハ全体領域の表面モフォロジーの生画像を光学顕微鏡で撮影するが、その撮影したウエハ全体領域の画像データ中から順次切り出された所定分割エリアの写真平面図において、中央部分にエピタキシャル層表面の欠陥部分の凹部が撮影されている。この欠陥部分の凹部およびその周辺部は周期性が殆ど存在していない。 As shown in FIG. 7 (a), a raw image of the surface morphology of the entire wafer area is taken with an optical microscope. In the photograph plan view of predetermined divided areas sequentially cut out from the image data of the taken wafer whole area. The concave portion of the defect portion on the surface of the epitaxial layer is photographed in the central portion. There is almost no periodicity in the concave portion of the defective portion and its peripheral portion.
図7(b)に示すように、図7(a)のエピタキシャル層表面の欠陥部分の画像データをフーリエ変換処理した後のFFT画像では、図7(a)のような明確な周期性を示すドットは現れず、これは周期性なしと判断され、これによってもこの所定分割エリアに欠陥が存在すると判断することができる。 As shown in FIG. 7B, the FFT image after Fourier transform processing of the image data of the defect portion on the surface of the epitaxial layer in FIG. 7A shows a clear periodicity as shown in FIG. 7A. Dots do not appear, and it is determined that there is no periodicity, so that it can be determined that there is a defect in this predetermined divided area.
ここで、本実施形態1の欠陥検査方法について説明する。 Here, the defect inspection method of the first embodiment will be described.
本実施形態1の欠陥検査方法は、ウエハ表面に生じる欠陥箇所を検査する欠陥検査方法であって、生画像取得部2がウエハ表面の生画像を取得する生画像取得工程と、画像切り出し部3が、ウエハ表面の生画像を分割した複数の分割エリアの画像データから一エリアの画像データを順次切り出す画像切り出し工程と、フーリエ変換部4が、順次切り出された一エリアの画像データに対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換工程と、周期性判別部5が、フーリエ変換処理が施された一エリアの周波数画像データに対して画像の周期性の有無を判別することにより、周期性有りと判別した場合に「欠陥なしエリア」であると判定し、または周期性なしと判別した場合に「欠陥有りエリア」であると判別する周期性判別工程と、座標特定部6が、「欠陥有りエリア」が位置するウエハ全体領域中のXY座標位置を特定する座標特定工程とを有している。 The defect inspection method according to the first embodiment is a defect inspection method for inspecting a defect portion generated on the wafer surface. The raw image acquisition step in which the raw image acquisition unit 2 acquires a raw image of the wafer surface; However, the image cut-out step of sequentially cutting out image data of one area from the image data of a plurality of divided areas obtained by dividing the raw image of the wafer surface, and the Fourier transform unit 4 performs Fourier processing on the image data of one area cut out sequentially. The Fourier transform process for performing the transform process and the periodicity determination unit 5 determine that there is periodicity by determining the presence or absence of the periodicity of the image with respect to the frequency image data of one area subjected to the Fourier transform process. A periodicity determining step for determining that the area is “defect free area” or determining that the area is “defect free” when it is determined that there is no periodicity; And a coordinate specifying step of specifying the XY coordinate positions in the whole wafer region position "with defect area".
生画像取得工程において、生画像取得部2が、ウエハ表面をレーザ光で走査して反射してきた光散乱光によりウエハ表面の生画像データを得ることができる。または、生画像取得工程において、生画像取得部2が、ウエハ表面を光学顕微鏡で撮影してウエハ表面の生画像データを得るようにしてもよい。 In the raw image acquisition process, the raw image acquisition unit 2 can acquire raw image data of the wafer surface by light scattered light reflected by scanning the wafer surface with laser light. Alternatively, in the raw image acquisition step, the raw image acquisition unit 2 may acquire raw image data of the wafer surface by photographing the wafer surface with an optical microscope.
以上により、本実施形態1によれば、ウエハ表面の生画像データを取得する生画像取得部2と、ウエハ表面の生画像を分割した複数の分割エリアの画像データから一エリアの画像データを順次切り出す画像切り出し部3と、順次切り出された一エリアの周波数画像データ(周波数データ)に対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換部4と、フーリエ変換処理が施された一エリアの画像データに対して画像の周期性の有無を判別して、周期性有りと判別した場合に「欠陥なしエリア」であると判別し、または周期性なしと判別した場合に「欠陥有りエリア」であると判別する周期性判別部5と、「欠陥有りエリア」が位置するウエハ全体領域中のXY座標位置を特定する座標特定部6とを有している。 As described above, according to the first embodiment, the raw image acquisition unit 2 that acquires the raw image data of the wafer surface and the image data of one area are sequentially obtained from the image data of a plurality of divided areas obtained by dividing the raw image of the wafer surface. The image cutout unit 3 to be cut out, the Fourier transform unit 4 that performs Fourier transform processing on the frequency image data (frequency data) of one area that is sequentially cut out, and the image data of one area that has been subjected to the Fourier transform processing The period for determining whether the image has periodicity, determining that the area is periodic with no periodicity, or determining that the area is defective with no periodicity And a coordinate specifying unit 6 for specifying the XY coordinate position in the entire wafer area where the “defect area” is located.
このように、周期性判別部5がフーリエ変換処理が施された一エリアの画像データに対して画像の周期性の有無を判別して、周期性有りと判別した場合に「欠陥なしエリア」であると判別し、または周期性なしと判別した場合に「欠陥有りエリア」であると容易に判別するため、周期的な表面凹凸(表面モフォロジー)の影響を受けることなくウエハ表面の欠陥を検出することができる。また、将来的には光取り出し効率を向上するための微細凹凸表面の欠陥にも本発明を適用することができる。 As described above, when the periodicity determination unit 5 determines the presence or absence of the periodicity of the image with respect to the image data of one area that has been subjected to the Fourier transform process, Detects defects on the wafer surface without being affected by periodic surface irregularities (surface morphology) in order to easily determine that there is a “defect area” when it is determined that there is no periodicity. be able to. In the future, the present invention can also be applied to defects on the surface of fine irregularities for improving the light extraction efficiency.
なお、本実施形態1では、特に説明しなかったが、ウエハ表面の生画像を取得する生画像取得部2と、ウエハ表面の生画像を分割した複数の分割エリアの画像データから一エリアの画像データを順次切り出す画像切り出し部3と、切り出した一エリアの画像データに対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換部と、フーリエ変換処理が施された一エリアの画像データに対して画像の周期性の有無を判別して、該周期性有りと判別した場合に「欠陥なしエリア」であると判別し、または該周期性なしと判別した場合に「欠陥有りエリア」であると判別する周期性判別部4とを有し、これによって、周期的な表面凹凸(表面モフォロジー)の影響を受けることなくウエハ表面の欠陥を検出する本発明の目的を達成することができる。
なお、本発明の方法にて、ステップフロー成長によりエピタキシャル層が形成された各種のSiC、GaN単結晶基板の検査を行うことができる。
Although not particularly described in the first embodiment, an image of one area from the raw image acquisition unit 2 that acquires a raw image of the wafer surface and image data of a plurality of divided areas obtained by dividing the raw image of the wafer surface. An image cutout unit 3 that sequentially cuts out data, a Fourier transform unit that performs a Fourier transform process on the cut out image data of one area, and an image periodicity of the image data of one area that has been subjected to the Fourier transform process A periodicity discriminating unit that discriminates the presence or absence of the periodicity and discriminates that the area has no defect, or discriminates the absence of the periodicity and discriminates that the area has a defect. Thus, the object of the present invention for detecting defects on the wafer surface without being affected by periodic surface irregularities (surface morphology) can be achieved.
In the method of the present invention, various SiC and GaN single crystal substrates on which an epitaxial layer is formed by step flow growth can be inspected.
以上のように、本発明の好ましい実施形態1を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態1に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態1の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。 As mentioned above, although this invention has been illustrated using preferable Embodiment 1 of this invention, this invention should not be limited and limited to this Embodiment 1. It is understood that the scope of the present invention should be construed only by the claims. It is understood that those skilled in the art can implement an equivalent range from the description of the specific preferred embodiment 1 of the present invention based on the description of the present invention and the common general technical knowledge. Patents, patent applications, and documents cited herein should be incorporated by reference in their entirety, as if the contents themselves were specifically described herein. Understood.
本発明は、周期的な表面凹凸(表面モフォロジー)の影響を受けることなくウエハ表面の例えばエピタキシャル層などの欠陥の有無を検査する欠陥検査装置およびこれを用いた欠陥検査方法の分野において、周期性判別部5がフーリエ変換処理が施された一エリアの画像データに対して画像の周期性の有無を判別して、周期性有りと判別した場合に「欠陥なしエリア」であると判別し、または周期性なしと判別した場合に「欠陥有りエリア」であると容易に判別するため、周期的な表面凹凸(表面モフォロジー)の影響を受けることなくウエハ表面の欠陥を検出することができる。 The present invention relates to a defect inspection apparatus for inspecting the presence or absence of defects such as an epitaxial layer on a wafer surface without being affected by periodic surface irregularities (surface morphology) and a defect inspection method using the defect inspection apparatus. When the discriminating unit 5 discriminates the presence or absence of periodicity of the image with respect to the image data of one area subjected to the Fourier transform processing and discriminates that there is a periodicity, When it is determined that there is no periodicity, it is easily determined that the area has a defect, so that a defect on the wafer surface can be detected without being affected by periodic surface irregularities (surface morphology).
1 欠陥検査装置
2 生画像取得部
3 画像切り出し部
4 フーリエ変換部
5 周期性判別部
6 座標特定部
D ドット
F ぎざぎざの表面モフォロジー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Defect inspection apparatus 2 Raw image acquisition part 3 Image clipping part 4 Fourier transformation part 5 Periodicity discrimination part 6 Coordinate specification part D Dot F Jagged surface morphology
Claims (14)
該ウエハ表面の生画像データを取得する生画像取得部と、該ウエハ表面の生画像を分割した複数の分割エリアの画像データから一エリアの画像データを順次切り出す画像切り出し部と、順次切り出された一エリアの画像データに対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換部と、フーリエ変換処理が施された一エリアの周波数データに対して画像の周期性の有無を判別して、該周期性有りと判別した場合に「欠陥なしエリア」であると判別し、または該周期性なしと判別した場合に「欠陥有りエリア」であると判別する周期性判別部とを有する欠陥検査装置。 In the defect inspection device that inspects the defects that occur on the wafer surface
A raw image acquisition unit that acquires raw image data of the wafer surface, an image cutout unit that sequentially cuts out image data of one area from image data of a plurality of divided areas obtained by dividing the raw image of the wafer surface, and cut out sequentially A Fourier transform unit that performs Fourier transform processing on image data in one area, and the presence / absence of periodicity in the frequency data of one area that has undergone Fourier transform processing is determined. A defect inspection apparatus including a periodicity determining unit that determines that the area is “defect free area” when it is detected, or that it is determined as “area with defect” when it is determined that there is no periodicity.
生画像取得部が該ウエハ表面の生画像データを取得する生画像取得工程と、画像切り出し部が、該ウエハ表面の生画像を分割した複数の分割エリアの画像データから一エリアの画像データを順次切り出す画像切り出し工程と、フーリエ変換部が、順次切り出された一エリアの画像データに対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換工程と、周期性判別部が、該フーリエ変換処理が施された一エリアの周波数データに対して画像の周期性の有無を判別することにより、該周期性有りと判別した場合に「欠陥なしエリア」であると判定し、または該周期性なしと判別した場合に「欠陥有りエリア」であると判別する周期性判別工程とを有する欠陥検査方法。 In a defect inspection method for inspecting a defect portion generated on a wafer surface,
A raw image acquisition step in which a raw image acquisition unit acquires raw image data on the wafer surface, and an image cutout unit sequentially outputs image data of one area from image data of a plurality of divided areas obtained by dividing the raw image on the wafer surface. An image cutout step to be cut out, a Fourier transform step in which a Fourier transform unit performs a Fourier transform process on the image data of one area that has been cut out sequentially, and a periodicity discriminating unit in one area on which the Fourier transform process has been performed. By determining the presence or absence of periodicity of the image with respect to the frequency data, it is determined that the area has no periodicity, and it is determined that the area has no defect, or if the periodicity is determined to have no periodicity A defect inspection method including a periodicity determining step of determining that the area is “area”.
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