JPH05129403A - ウエーハ結晶欠陥検出装置 - Google Patents

ウエーハ結晶欠陥検出装置

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JPH05129403A
JPH05129403A JP29139491A JP29139491A JPH05129403A JP H05129403 A JPH05129403 A JP H05129403A JP 29139491 A JP29139491 A JP 29139491A JP 29139491 A JP29139491 A JP 29139491A JP H05129403 A JPH05129403 A JP H05129403A
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JP
Japan
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color
crystal
wafer
defects
orientation
Prior art date
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Pending
Application number
JP29139491A
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English (en)
Inventor
Shingo Sekiguchi
眞吾 関口
Hiroshi Yamaguchi
博史 山口
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、方向性を有する結晶欠陥の抽出及
び分離を容易とし、結晶欠陥の自動検査を可能とするウ
ェーハ結晶欠陥検出装置を提供することを目的とする。 【構成】 本発明のウェーハ結晶欠陥検出装置は、ウェ
ーハ表面に対してそれぞれ異なる方向の斜上方からそれ
ぞれ異なる色成分の光を照射する複数の光照射手段と、
当該ウェーハ表面から該表面に対して所定の方向に反射
される光を検出する検出手段と、この検出手段で検出さ
れた光から所定の色成分を抽出し、当該色成分による画
像を出力する抽出手段とを備えて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体の薄い基板であ
るウェーハ(wafer)の結晶欠陥を検出するウェー
ハ結晶欠陥検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ウェーハの欠陥検出は、微分顕微
鏡、金属顕微鏡等によって行なわれている。微分顕微鏡
による欠陥検出は、ウェーハ表面を目視で観察し、結晶
欠陥を検出する方法である。また、金属顕微鏡による欠
陥検出は、暗視野像を白黒カメラで撮影し、ウェーハ上
のエッチピットやゴミなどによる輝点部を抽出する方法
である(例えば東芝製ミクロンサーファ5140があ
る)。また、さらに例えば金属顕微鏡を用い、結晶表面
に一方向から光を照射し、該表面からの反射光を撮像装
置でとらえる方法も知られている(特開昭60−101
942号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の方法は、各々次の様な課題が有った。まず微分
顕微鏡による欠陥検出は、目視判定には向いているが、
微分顕微鏡によって観察される画像を画像処理するには
適さず、そのため自動検査の為の検出方法としては用い
られていない。
【0004】また、金属顕微鏡による欠陥検出は、結晶
欠陥を良く抽出するものの、例えば図10に示すように
結晶欠陥が重なったような欠陥の場合には、画像処理で
それぞれの結晶欠陥を分離する等しなければならない。
すなわち、一般にウェーハ結晶欠陥は、いわゆる酸化結
晶欠陥(OSF)といわれるもので、ウェーハの組成に
よって2方向又は3方向の方位をもち、また結晶欠陥の
検査は、すべての方位に対して結晶欠陥の個数や密度を
求めることが必要なため、例えば結晶方位の異なる結晶
欠陥が重なっているような場合であっても、それぞれの
結晶欠陥を別々に計数する必要が有る。従って、別々に
計数するための処理が必要となり、時間、労力共に負担
が大きなものとなってしまう。
【0005】さらに結晶表面に一方向から光を照射する
方法は、一方向からの照射のため単一の結晶方向の欠陥
に対してのみ抽出することができるだけであり、そのた
め多方向の欠陥抽出のためには、照明方向の変更手段や
数回に分けての撮影が必要となるため、金属顕微鏡によ
る欠陥検出方法に比べ2〜3倍の撮影時間や手間が掛か
り実用的ではなかった。
【0006】本発明は上記に鑑みなされたもので、撮影
段階で、または簡単な処理で結晶方位の異なる結晶欠陥
をそれぞれ分離して抽出すると共に、結晶欠陥の自動検
査を可能とするウェーハ結晶欠陥検出装置を提供するこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のウェーハ結晶欠
陥検出装置は、ウェーハ表面に対してそれぞれ異なる方
向の斜上方からそれぞれ異なる色成分の光を照射する複
数の光照射手段と、当該ウェーハ表面から該表面に対し
て所定の方向に反射される光を検出する検出手段と、こ
の検出手段で検出された光から所定の色成分を抽出し、
当該色成分による画像を出力する抽出手段とを有するこ
とを要旨とする。
【0008】
【作用】本発明のウェーハ結晶欠陥検出装置において
は、複数の光照射手段からウェーハ表面に対してそれぞ
れ異なる方向、例えばウェーハの結晶方位に対応する方
向の斜上方からそれぞれ異なる色成分の光が照射され、
この光はウェーハ表面で該表面に対して所定の方向に反
射される。この反射光は結晶方位と照射平面投影角との
相対角度により、方位特有の照度を有して検出手段で検
出され、さらに抽出手段においてこの反射光から所定の
色成分が抽出され、当該色成分による画像、すなわちウ
ェーハの結晶方位毎の画像が出力される。
【0009】
【実施例】以下、図面を参照して本発明に係る一実施例
を説明する。図1及び図2は、それぞれ本発明の一実施
例のシステム構成を示す正面図及び平面図である。
【0010】まず、図1及び図2を参照するに、検出手
段としての撮像装置1は、赤、緑、青色を識別する必要
があることからカラーカメラが用いられ、また撮像装置
1の光軸は撮像対象物としてのウェーハW面に対し垂直
となる方向に配置される。
【0011】光照射手段としての照明装置3は、赤、
緑、青色の単色光源3a,3b,3cからなり、またそ
の配置は図1に示すようにウェーハWの表面に対して略
45゜の角度を有して配置され、また平面的には図2に
示すように均等に120°ごとに配置される。なお、こ
の撮像装置1と照明装置3との配置関係はウェーハの組
成によって、適宜最適な位置になるように変更されるも
のであり、また。単色光源3a,3b,3cの色も白色
を含め任意の色とすることができる。
【0012】抽出手段を構成する処理装置5は、図3に
示すように結晶方位数分(本実施例の場合3方位)の色
合成部7(第1の色合成部7a,第2の色合成部7b,
第3の色合成部7c)と処理部9(第1の処理部9a,
第2の処理部9b,第3の処理部9c)とからなる。
【0013】色合成部7は撮影され処理装置5に入力さ
れるビデオ信号Aから色分割、合成を行ない、該ウェー
ハの結晶方位に対応する色成分を方位毎に抽出するもの
である。処理部9は、図6に示すように各画像データを
保存するメモリ91と、その画像からノイズ成分を除去
するスムージング回路93、孤立画像を抽出するラベリ
ング回路95、抽出した画像の特徴量を求める抽出領域
特徴量検出回路97及び該特徴を解析し、結晶欠陥を分
類する特徴解析処理及び分類部99から成り、前記色合
成部7で得られた色抽出合成信号の連絡性から孤立像を
抽出し、当該孤立像の長さ、幅、面積などの特徴量から
各方位毎の結晶欠陥を判別認識するものである。
【0014】すなわち、図3に示すように処理装置5
は、結晶方位毎に単色光を対応させ、かつ当該色毎に色
合成部7及び処理部9を並列に設けたので、結晶方位毎
の欠陥を同時に並列的に高速処理することが容易とな
る。
【0015】次に、図1乃至図7を参照して本実施例の
作用を説明する。まず、図5を参照するに、結晶欠陥W
D は、鏡面状のウェーハW面に凹状に削られた形状で存
在しており、例えば斜め上方からの照明装置3の照射光
をウェーハW面と垂直な方向に反射する。このとき、撮
像装置1に入力される光量は、結晶欠陥WD に対して直
角な方向の照度に概そ比例する。その為、ウェーハの組
成によって決定される結晶方位と照射平面投影角θの相
対角度により、方位特有の照度が得られる。それ故、単
色光源3a,3b,3cから異なった色をそれぞれある
角度(例えば、図2に示す例では120°)毎に配置し
て照射することにより、結晶方位毎に違った色に着色さ
れた画像が得られる。そこで撮像装置1にカラーカメラ
を用いて各結晶方位毎に違った色を有したカラー画像を
撮影することで、結晶方位毎に特定な色の色成分を抽出
することができ、多方向の方位を有する結晶欠陥WD
同時に分割処理することが可能となる。
【0016】すなわち、各結晶方位毎の画像は次式に示
す色成分を有するため、それらの色画像を抽出すること
により容易に重なり欠陥を区別でき、且つ一回の撮影で
同時に多方向の欠陥画像を得ることができる。
【0017】 Vn ≒aR ・sin θR ・VR +aG ・sin θG ・VG +aB ・sin θB ・VB ………(1) 但し、 Vn ;n番目の結晶方位に対する、色抽出合成信号 aR,G,B ;それぞれ各色の照射強度と受光感度に比
例した補正係数 θR,θG,θB ;それぞれ各照明の平面に投影したときの
照射方向と、対象結晶方位の成す角 VR,G,B ;それぞれ各照射色成分毎に抽出された色
信号 但し、サフィックスのR,G,B は、例えば赤色、緑色、青
色の3色に色分割した照明を区別するものである。
【0018】以下、具体的に説明する。撮像装置1で撮
像され、処理装置5へ入力されたビデオ信号Aは、色合
成部7で各色成分(VR ,VG ,VB )毎のデータが積
和演算されて、所望の色、例えば結晶方位毎に特色の色
が抽出され、それにより合成された信号Bが各々の結晶
方位毎に対応する処理部9に入力される。ここで、信号
Aによって図4(a)に示すように、結晶方位毎に3色
3方向がそれぞれ対応する画像が得られ、また信号Bに
よって図4(b)に示すように所定の結晶方位に対応す
る1色1方向の画像が得られる。
【0019】例えば、図9(c)に示すような結晶方位
の場合、方位と照射角のなす角θは90°になるため、
図2に示す照明配置の場合、各方位毎の色は、(1)式
より求められる。欠陥WDb の場合の色合成出力V
2 は、 V2 =aR (sin 30°)VR +aG (sin 90°)VG +aB (sin 30°)VB となる。結晶方位と照明のなす角が該実施例の場合の様
に総て90°の場合は次の様に近似することもできる。
【0020】 V2 =aG ・VG 1 =aR ・VR 3 =aB ・VB この様な場合の色合成部7は不用となり処理部9より簡
略化することが可能である。
【0021】また、処理部9では、メモリ91で各画像
データを保存すると共に、スムージング回路93におい
て当該画像(図7(a)参照)から小孤立点、すなわち
ノイズ成分を除去し(図7(b)参照)、ラベリング回
路95で孤立画像を抽出し、検出回路97はこの抽出し
た画像の特徴量を求め、さらに特徴解析処理及び分類部
99で該特徴を解析し、結晶欠陥を分類する。
【0022】このため、重なった結晶欠陥でも各方位毎
に同時に別々に抽出することができ、各々の方位毎に処
理認識することができ、正確な判定が高速に行なえる様
になる。
【0023】次に、図8及び図9に示すように、照明装
置及び光学系の配置を顕微鏡に適用した他の実施例につ
いて説明する。この場合は、照明装置13Aに白色光源
を用い、各方向毎の色成分を、図9(a)、(b)に示
す様な光学フィルタ13Bを用いて分離、抽出する。例
えば、光学フィルタ13BG によって結晶欠陥WDaが検
出され、光学フィルタ13BB によって結晶欠陥WDb
検出され、光学フィルタ13BR によって結晶欠陥WW
Dcが検出される。これにより図1で示した第1の実施例
と同様な光学系を得ることができる。
【0024】すなわち、結晶方位と照明装置13Aの投
光方向のなす角θが総ての方位に対し、90°である場
合、色合成部7を省略してもほぼ同等な効果が得られ
る。
【0025】このため、例えば図10に示すように重な
った結晶欠陥WDa、WDb、WDcでも各方位毎に図11乃
至図13に示すように同時に別々に抽出することがで
き、各々の方位毎に処理認識することができ、正確な判
定が高速に行なえる様になる。
【0026】
【発明の効果】以上、説明したように本発明は、多方向
の結晶欠陥の抽出を高速にかつ、重なった場合でも比較
的容易に分割する検出方法を提供し、主に自動検査のた
めの撮像手段とて有用であることを目的とする重なった
っ欠陥の分離が光学的に行なえ、且つ、1回の撮影で該
分離画像を得ることができることから高速処理が容易に
行なえる様になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のシステム構成を示す正面図
である。
【図2】図1に示す実施例のシステム構成を示す平面図
である。
【図3】図1に示す処理装置の構成を示すブロック図で
ある。
【図4】図3に示す処理装置で得られる画像の一例を示
す図である。
【図5】結晶欠陥と反射光との関係を示す図である。
【図6】図1に示す処理部の構成を示すブロック図であ
る。
【図7】図6に示す処理部で得られる画像の一例を示す
図である。
【図8】光学顕微鏡を用いた本発明に係る他の一実施例
のシステム構成を示す正面図である。
【図9】図8に示す光学フィルタの構成及び結晶欠陥の
方向性を説明するための図である。
【図10】ウェーハの結晶欠陥の原画像を示す図であ
る。
【図11】本発明に係る方式で分離した画像を示す図で
ある。
【図12】本発明に係る方式で分離した画像を示す図で
ある。
【図13】本発明に係る方式で分離した画像を示す図で
ある。
【符号の説明】
1 撮像装置 3 照明装置 5 処理装置 7 色合成部 9 処理部 W ウェーハ
【手続補正書】
【提出日】平成4年7月27日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0004
【補正方法】変更
【補正内容】
【0004】また、金属顕微鏡による欠陥検出は、結晶
欠陥を良く抽出するものの、例えば図10に示すように
結晶欠陥が重なったような欠陥の場合には、画像処理で
それぞれの結晶欠陥を分離する等しなければならない。
すなわち、一般にウェーハ結晶欠陥は、いわゆる酸化
結晶欠陥(OSF)といわれるもので、ウェーハの組
成によって2方向又は3方向の方位をもち、また結晶欠
陥の検査は、すべての方位に対して結晶欠陥の個数や密
度を求めることが必要なため、例えば結晶方位の異なる
結晶欠陥が重なっているような場合であっても、それぞ
れの結晶欠陥を別々に計数する必要が有る。従って、別
々に計数するための処理が必要となり、時間、労力共に
負担が大きなものとなってしまう。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0019
【補正方法】変更
【補正内容】
【0019】例えば、図9(c)、(d)に示すような
結晶方位の場合、方位と照射角のなす角θは90°にな
るため、図2に示す照明配置の場合、各方位毎の色は、
(1)式より求められる。欠陥WDb の場合の色合成出
力V2 は、 V2 =aR (sin 30°)VR +aG (sin 90°)VG +aB (sin 30°)VB となる。結晶方位と照明のなす角が該実施例の場合の様
に総て90°の場合は次の様に近似することもできる。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年7月28日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図9
【補正方法】変更
【補正内容】
【図9】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウェーハ表面に対してそれぞれ異なる方
    向の斜上方からそれぞれ異なる色成分の光を照射する複
    数の光照射手段と、 当該ウェーハ表面から該表面に対して所定の方向に反射
    される光を検出する検出手段と、 この検出手段で検出された光から所定の色成分を抽出
    し、当該色成分による画像を出力する抽出手段とを有す
    ることを特徴とするウェーハ結晶欠陥検出装置。
JP29139491A 1991-11-07 1991-11-07 ウエーハ結晶欠陥検出装置 Pending JPH05129403A (ja)

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JP29139491A JPH05129403A (ja) 1991-11-07 1991-11-07 ウエーハ結晶欠陥検出装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0770868A1 (de) * 1995-10-25 1997-05-02 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Kontrolle von Scheiben
WO2002023619A3 (de) * 2000-09-13 2002-12-27 Infineon Technologies Ag Verfahren und vorrichtung zur erfassung von auf einem wafer aufgebrachten schichten

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0770868A1 (de) * 1995-10-25 1997-05-02 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Kontrolle von Scheiben
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