JP3551163B2 - 欠陥検査方法及び欠陥検査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウェーハ等の検査対象物の表面または内部に発生する各種の欠陥が真の欠陥か否かを判断する欠陥検査方法及び欠陥検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンウェーハ等の結晶欠陥としてはＯＳＦやＢＭＤ等がある。シリコンウェーハをエッチングすると、その表面に深さ数μｍの小さな穴であるエッチピットが現れることがある。このエッチピットのうちシリコンウェーハの面指数に対応する規則性を持ったものが酸化誘起積層欠陥（Oxidation induced Stacking Fault：ＯＳＦ）、不規則な形状のものが酸化析出物、微小転位、積層欠陥の集合体（Bulk MicroDefecd：ＢＭＤ）である。これらＯＳＦやＢＭＤの検査は一般的に、顕微鏡画像の画面を撮影し、その画像を処理することで欠陥を検出し、欠陥個数を計数することにより行われている。この例としては、特開昭６１−１９４７３７号公報記載の「シリコンウェーハのＯＳＦ密度検査方法」や特公平６−７１０３８号記載の「結晶欠陥認識処理方法」がある。
【０００３】
ここでは、欠陥の形状特徴を基にして、２値化した欠陥候補が真の欠陥か否かを判断している。例えば、特開昭６１−１９４７３７では、標準形態に対して真の欠陥か否かを判断している。特公平６−７１０３８では、欠陥の長さ、縦横比が上げられている。
【０００４】
これらの検査方法では、欠陥の形状にのみ注目して判断している。即ち、標準形態や欠陥の長さ、縦横比のような欠陥の形状のみを判断要素にして、真の欠陥か否かを判断している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来の検査方法では、欠陥の形状のみを判断要素にしているため、次のような問題がある。
【０００６】
図２に示すような欠陥の場合、形態としてはＯＳＦと判断できる欠陥であるが、発生分布の面から見ると疑問が残る。即ち、視野内に発生した７個の欠陥のうち、６個は非常に近い位置に発生している。このような欠陥は通常、シリコンウェーハをエッチングする際の処理過程で、ウェーハ表面にピンセットや何らかの異物が接触した際に発生するものであり、ウェーハ表面に発生した真の欠陥とは異なるものである。
【０００７】
しかし、従来の検査方法では、ウェーハ表面に接触したピンセット等による欠陥を判断することはできず、欠陥個数が多いと判断することになり、品質管理上問題がある。
【０００８】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたもので、真の欠陥か否かの判断要素に欠陥の発生分布を用いて判断精度を向上させた欠陥検査方法及び欠陥検査装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために第１の発明に係る欠陥検査方法は、検査対象物の表面に観察される欠陥の検査を行う欠陥検査方法において、検査視野内の全欠陥個数が設定値内の場合に各欠陥の重心位置を求め、その重心位置を基に各欠陥間の距離を算出してその距離の平均値を求め、その平均値に対して予め設定したオフセット値を加算又は減算した値より小さな距離が、検査視野内の全欠陥の距離の組み合わせ数に対して設定割合以上あるか否かを判断基準として、欠陥が真の欠陥か否かを判断することを特徴とする。
上記構成により、欠陥の密集度を検出でき、その密集度に基づいて欠陥が真の欠陥か否かを判断することができる。
第２の発明に係る欠陥検査方法は、第１の発明に係る欠陥検査方法において、検査した検査対象物の全表面のうち対称関係にある２つの位置の検査結果を比較し、その差異が設定値を越えているか否かを判断基準として、欠陥が真の欠陥か否かを判断することを特徴とする。
上記構成において、対称関係にある２つの位置では、真の欠陥の個数はほぼ同じと考えられる。これはＣＺ法に起因する。ＣＺ法では、インゴットを回転させながら引き上げていくが、そのとき同心円上は同時に結晶成長していくため、通常同じ状態になる。このため、欠陥が生じた場合は、同心円上に同じように分布する傾向にある。従って、真の欠陥か否かは、同心円上の複数部分での欠陥の状況を比較することで判断することができる。即ち、対称関係にある２つの位置の検査結果を比較し、その差異が設定値を越えていれば、何らかの外的要因によるものと考えられ、真の欠陥でないと判断することができる。
第３の発明に係る欠陥検査装置は、検査対象物の表面に観察される欠陥の検査を行う欠陥検査装置において、上記欠陥判定部が、検査視野内の全欠陥個数が設定値内の場合に各欠陥の重心位置を求め、その重心位置を基に各欠陥間の距離を算出してその距離の平均値を求め、その平均値に対して予め設定したオフセット値を加算又は減算した値より小さな距離が、検査視野内の全欠陥の距離の組み合わせ数に対して設定割合以上あるか否かを判断基準として、欠陥が真の欠陥か否かを判断することを特徴とする。
上記構成により、欠陥の密集度を検出でき、その密集度に基づいて欠陥が真の欠陥か否かを判断することができる。
第４の発明に係る欠陥検査装置は、第３の発明に係る欠陥検査装置において、上記欠陥判定部が、検査した検査対象物の全表面のうち対称関係にある２つの位置の検査結果を比較し、その差異が設定値を越えているか否かを判断基準として、欠陥が真の欠陥か否かを判断することを特徴とする。
上記構成により、対称関係にある２つの位置の検査結果を比較し、その差異が設定値を 越えていれば、何らかの外的要因によるものと考えられ、真の欠陥でないと判断することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１に本実施形態に係るシリコンウェーハの欠陥検査装置１の構成を示す。なおここでは、ＯＳＦ検査について説明する。
【００１２】
欠陥検査装置１は図示するように、ＸＹステージ２と、顕微鏡３と、ステージコントローラ４と、画像処理装置５と、ウェーハローダ６とから構成されている。
【００１３】
ＸＹステージ２は、載置されたウェーハ７を支持し、顕微鏡３の位置に合わせてＸＹ方向に正確に移動させる。必要に応じてウェーハ７を昇降させたり、回転させる機能も備える。
【００１４】
顕微鏡３は、ウェーハ７の表面を観察するための装置で、ＣＣＤカメラ等により取り込んだウェーハ７の表面の画像を電気信号に変換して画像処理装置５に送信する。この顕微鏡３は、ウェーハ７の表面の微小な欠陥を画像として検出できるものであればよい。通常は微分干渉顕微鏡を用いるが、明視野の光学顕微鏡等の、欠陥の検出が可能な各種の顕微鏡を用いることができる。
【００１５】
ステージコントローラ４は、ウェーハ７の検査対象面を顕微鏡３の視野に合わせるためにＸＹステージ２を制御する装置である。
【００１６】
画像処理装置５は、ウェーハ７の検査対象面の画像を取り込んで処理するための装置である。この画像処理装置５は、ＸＹステージ２及び顕微鏡３に接続され、ステージコントローラ４を介してＸＹステージ２を制御し、ウェーハ７の検査対象面を顕微鏡３の直下に移動させる。顕微鏡３の画像は電気信号として画像処理装置５に取り込まれる。
【００１７】
画像処理装置５は具体的には、画像撮影部１１と、欠陥検出部１２と、欠陥計数部１３と、欠陥判定部１４とから構成されている。画像撮影部１１は、顕微鏡３から取り込んだ検査視野の画像を処理する。即ち、所定の輝度しきい値で２値化する等の処理により、欠陥を明確な画像として表示させる。欠陥検出部１２は、検査視野の画像から欠陥部分を検出する。欠陥計数部１３は、後述する各手段に応じて欠陥の個数を計数する。欠陥判定部１４は、後述する各手段によって検出欠陥が真の欠陥か否かを判定する。
【００１８】
ウェーハローダ６は、検査するウェーハ７を搬送してＸＹステージ２にセットし、検査終了後のウェーハ７を次の工程等へ搬送する。
【００１９】
［第１の欠陥検査方法］
次に、上記欠陥検査装置１を用いたシリコンウェーハの第１の欠陥検査方法について説明する。
【００２０】
まず、ウェーハローダ６でウェーハ７をＸＹステージ２上の所定位置にセットする。そして、ステージコントローラ４で制御されたＸＹステージ２で、ウェーハ７を検査対象位置まで移動させ、顕微鏡３にてウェーハ７の表面を観察する。顕微鏡３で取り込まれた画像は画像処理装置５で処理される。画像処理装置５内では、まず画像撮影部１１で、顕微鏡３で取り込んだ検査視野の画像から２値化等の処理によって欠陥を明確な画像として表示させる。
【００２１】
次いで、欠陥検出部１２で検査視野の画像から欠陥部分が定量的に検出され、欠陥計数部１３で欠陥の個数が計数される。ここでは、図２に示す画像が撮影されたとする。なおこの図２の画像は、エッチング処理の際のウェーハ取り扱い時にピンセットが接触し、その部分に欠陥が発生した状態の画像の例である。この図２の各欠陥の画像から欠陥の重心Ｃｉ（ｉは欠陥のラベル番号、ここではｉ＝７）を求める。図３は各欠陥の重心Ｃｉを表示した画像である。
【００２２】
欠陥判定部１４は、図３の画像の欠陥の分布を基にして欠陥の密集度を判断する。まず、図３のように検査視野より小さい領域Ａ１を設定し、領域Ａ１の中心位置座標を欠陥重心に合わせ、領域Ａ１内の欠陥個数ＡＫを計数する。ここで、領域Ａ１の中心位置座標を欠陥重心Ｃ３に合わせた場合は６個の欠陥が存在することになる。他の欠陥に対しても同様にして欠陥個数ＡＫを計数する。このようにして求めた欠陥個数ＡＫのうちの最大値を判定基準とする。ここでは、ＡＫ＝６個となる。
【００２３】
欠陥判定部１４では、本方式を適用する基準として、検査視野内の全欠陥個数ｎ１は３個以上３０個以下、検査視野内の全欠陥個数ｎ１に対する領域Ａ１内の欠陥個数ＡＫの割合Ｒ１は７０％以上とする。Ｒ１＝７０％以上のとき、真の欠陥でないと判定する。なお、これらの設定値は、実測値の統計により妥当な数値を特定する。
【００２４】
この基準により、検査視野内の全欠陥個数７の７０％は５（少数以下四捨五入）となる。これに対して、領域Ａ１内の欠陥個数ＡＫは６であるため、真の欠陥でないと判定される。
【００２５】
以上により、真の欠陥でないと判定された場合は、検査視野をずらして上述の検査を繰り返す。この場合、検査した視野の近傍の視野を検査する。ここでは、ＸＹステージ２をＸ軸方向に１０００μｍ、またはＹ軸方向に１０００μｍ移動させて、まだ検査していない視野を検査する。この場合、主に同心円上の近傍の視野を検査する。上述したＣＺ法の特性のためである。異物の接触等による欠陥の場合、検査した視野のみに存在すると考えられるので、その近傍の視野を検査して真の欠陥の状況を検査する。
【００２６】
以上の判定から得られた検査結果をもとに、最終的な欠陥判定を行う。
【００２７】
ウェーハ７の場合、その取り扱い方法から、原点対称の位置はほぼ同じ状態と考えられる。即ち、一方に図２や図４のような欠陥がある場合は、原点対称の他方の位置にも同じ欠陥があると考えられる。
【００２８】
このため、図６に示すように、検査したウェーハ７の全表面のうち原点対称関係にある２つの位置の検査結果を比較し、その差異が設定値を越えているか否かを判断基準として、欠陥が真の欠陥か否かを判断する。
【００２９】
ここでは、一方の検査結果をＫ１、他方の検査結果をＫｉ（ｉ＝２，３，・・・）とする。Ｋ１とＫｉは、原点対称位置（ウェーハ７の径方向両端近傍）に相当する検査点及びその近傍の結果である。
【００３０】
このときのＫｉの全欠陥個数の平均値ＡＶＫとして、下記の式でＲＫ１、ＲＫ２を算出する。
【００３１】
ＲＫ１＝（｜Ｋｉ−ＡＶＫ｜／ＡＶＫ）×１００（％）
ＲＫ２＝｜Ｋｉ−ＡＶＫ｜
ＲＫ１＞ＪＰ１（ここではＪＰ１＝５０％）
ＲＫ２＞ＪＰ２（ここではＪＰ２＝２０個）
の条件を満たす場合は、真の欠陥でないものが含まれていると判断する。
【００３２】
なお、ＲＫ１は、検査点ｉでの平均値に対する差の割合である。ＲＫ２は、検査点ｉでの平均値からの差である。ＪＰ１及びＪＰ２は、真の欠陥か否かを判断するしきい値である。ＪＰ１及びＪＰ２のしきい値は、１視野内の欠陥発生個数に応じて予めテーブルで設定しておく。ＪＰ１では５０％以上平均値から外れると、真の欠陥でないと判断する。ＪＰ２では差が２０個以上となると、真の欠陥でないと判断する。
【００３３】
これにより、図６のＰ１点は真の欠陥でないと判断される。上述のように、ＣＺ法では、真の欠陥は同心円上に同じように分布するため、真の欠陥であれば４つの点全てで同様の数値となるはずであるが、検査点Ｐ１のみが上記条件を満たすため、検査点Ｐ１は真の欠陥ではなく、ピンセットの接触等による欠陥と判断される。
【００３４】
なお、ここでは平均値を基準に判断したが、欠陥計測値Ｋｉのどれを基準としてもよい。
【００３５】
以上のようにして検査が終了した後は、上述の方式による検査で、検出された欠陥が真の欠陥でないと判断された視野が存在するか否かを、検査結果として記録する。例えば、ウェーハ７に直接マークし、または検査時に保存した画像にマークし、または結果ファイルに記録して、後で検査員が確認できるようにする。
【００３６】
ここでは、検査画像を保存していることから、検査画像の枠に赤枠を記載して表示する。これにより、後で検査員が確認しやすくなり、その後の適切な検査、処理等が可能になる。
【００３７】
［第２の欠陥検査方法］
図４のような画像が撮影された場合は、欠陥判定部１４においてｎ次近似曲線をもとに判定する。
【００３８】
まず、上記第１の欠陥検査方法と同様にして、図５に示すように、欠陥の重心Ｃｉ（ｉ＝９）を求める。この重心Ｃｉの分布をもとにｎ次近似曲線を求める。ここでは１次関数として求めることができる。即ち、Ｃｉの分布に対して直線Ｙ１を近似線として求める。この近似直線Ｙ１は、ピンセット等がウェーハ７の表面に接触して引きずられた等の線である。
【００３９】
近似直線Ｙ１に対して、所定幅Ｗ１を設定し、その範囲内の欠陥個数ＡＫを計数する。ここでは図５に示すように、近似直線Ｙ１に垂直な幅として５０μｍを設定し、その範囲内の欠陥個数ＡＫを計数した。計算結果は８であった。
【００４０】
ここで、上記全欠陥個数ｎ１＝５個以上３０個以下、全欠陥個数ｎ１に対する上記欠陥個数ＡＫの割合Ｒ１＝７０％を設定値として判定する。なお、上記Ｗ１、ｎ１及びＲ１は、実測値の統計により、妥当な数値を予め設定しておく。
【００４１】
全欠陥個数９の７０％は６となる。これに対して、近似直線Ｙ１の所定幅Ｗ１内の欠陥個数ＡＫは８であるため、真の欠陥でないと判定される。
【００４２】
この後は、上記第１の欠陥検査方法と同様にして、最終的な欠陥判定を行い、検査結果をウェーハ７等に記録する。
【００４３】
［第３の欠陥検査方法］
本方法は、欠陥判定部１４において各欠陥の位置から割り出した欠陥間の距離をもとに、真の欠陥か否かを判定する例である。
【００４４】
まず、上記第１の欠陥検査方法と同様にして、図３のように欠陥の重心Ｃｉを求める。その重心位置を基に各欠陥間の距離Ｌｉｊを算出する。この距離Ｌｉｊは、欠陥の重心Ｃｉから他の欠陥の重心Ｃｊまでの距離を表す。例えば、Ｌ１２は重心Ｃ１から重心Ｃ２までの距離を表す。
【００４５】
ここでは、欠陥が７個なので、ｉ＝１〜７、ｊ＝２〜７、ｊ＞ｉとし、距離Ｌｉｊは重心Ｃｉ及び重心Ｃｊの座標によって計算される。即ち、下記の式によって求められる。
【００４６】
重心ＣｉのＸ座標ＣＸｉ、Ｙ座標ＣＹｉ、重心ＣｊのＸ座標ＣＸｊ、Ｙ座標ＣＹｊとすると、
Ｌｉｊ＝√((ＣＸｉ−ＣＸｊ)２＋(ＣＹｉ−ＣＹｊ)２
として求める。
【００４７】
この式によって求めた全欠陥間の距離Ｌｉｊ（ｉ＝１〜７、ｊ＝２〜７、ｊ＞ｉ）から平均値ＡＬを求める。
【００４８】
次いで、この平均値ＡＬに対して予め設定したオフセット値αを加算又は減算して判定基準ＪＡＬを決定する。
【００４９】
ＪＡＬ＝ＡＬ＋α （α＝−５０）
ただし、ＪＡＬ＜β（β＝３００）のときＪＡＬ＝βとする。
【００５０】
ここで、オフセット値α及びβは次の意味で用いている。
【００５１】
真の欠陥は検査視野内に比較的均一に分布する。このため、各欠陥間の距離は、その平均値を挟んで大から小まで広く分布する。これに対して、ピンセット等の外的要因による欠陥の場合は検査視野の中で一部分に集中する。このため、各欠陥間の距離は平均値よりも小さい値が多くなる。検査視野の中で欠陥の大部分が一部分に集中し、僅かな数の欠陥が視野全体に分布する場合は、各欠陥間の距離の平均値は大きくても、一部分に集中した欠陥間の距離はいずれも平均値より大幅に小さくなる。このため、平均値から所定値（オフセット値α）だけ引いた値内に欠陥の組み合わせが多く存在すれば、欠陥が一部分に集中していると判断できる。即ち、真の欠陥でないと判断できる。
【００５２】
なおこの場合において、例えば比較的均一になる通常の欠陥分布においては、１視野に欠陥が１０個発生した場合の各欠陥間の距離の平均値に対して、５０個発生した場合の各欠陥間の距離の平均値は１／５になる。即ち、欠陥が１０個発生した場合の各欠陥間の距離の平均値は長く、５０個の場合は短くなる。このため、平均値の大きさに合わせてオフセット値αを調整する。
【００５３】
βは判定基準ＪＡＬの下限を設定する数値である。平均的に見ると、発生する個数によってどの程度距離が離れているかは概略的数値として事前に分かるため、それに応じたβを用いる。例えば、１視野内に１０個の欠陥があって、それらは一部分にのみ集中している場合、即ち真の欠陥でない場合、平均値のみを基準として判定基準ＪＡＬを求めると、その数値は小さくなる。これにより、小さな数値の判定基準ＪＡＬによって、真の欠陥でない欠陥が真の欠陥と判定されることがある。このため、１視野内の欠陥の個数に応じて、判定基準ＪＡＬの最低値βを設定する。
【００５４】
上記α及びβは１視野内に存在する欠陥の個数に応じて変動する変数であるが、その具体的な数値は、実測値の統計により、妥当な数値を予め設定する。
【００５５】
ここでは、欠陥個数が７であるため、各欠陥間の距離の組み合わせは２１となる。実測の結果、図３における検出結果の平均値はＡＬ＝２５３であった。この数値は判定基準ＪＡＬの最低値β＝３００以下なので、ＪＡＬ＝３００となる。
【００５６】
各欠陥間の距離のうち、判定基準ＪＡＬ＝３００以下の組み合わせは１５であった。
【００５７】
ここで、検査視野内の全欠陥の距離の組み合わせ数に対して設定割合（判断基準）をＲ２＝７０％として判定する。
【００５８】
各欠陥間の距離の組み合わせは２１であるため、２１×７０％＝１５となる。これに対して、判定基準ＪＡＬ＝３００以下の組み合わせは１５であるため、真の欠陥でないと判定される。
【００５９】
この後は、上記第１の欠陥検査方法と同様にして、最終的な欠陥判定を行い、検査結果をウェーハ７等に記録する。
【００６０】
［効果］
以上のように、各方法により、ウェーハ７の表面に現れた欠陥が真の欠陥か否かをより正確に判定することができるため、欠陥計数誤差を低減でき、より確実な品質保証、より正確な品質管理を行うことができるようになる。
【００６１】
［変形例］
（１） 上記実施形態では、検査対象物としてシリコンウェーハを例に説明したが、本発明の欠陥検査方法及び欠陥検査装置はこれに限らず、表面に微小な欠陥が生じる全ての検査対象物に適用することができる。この場合も、上記実施形態同様の作用、効果を奏することができる。
【００６２】
（２） 上記実施形態では、判定基準となる設定値を実測値から統計的に割り出しているが、予め設定した値を固定値として用いてもよい。この場合も、上記実施形態同様の作用、効果を奏することができる。
【００６３】
（３） 上記第２の欠陥検査方法では、ｎ次近似曲線として１次関数を用いたが、欠陥の分布に応じて２次関数又は３次関数以上の曲線で近似してもよいことはいうまでもない。欠陥の分布は、ピンセット等の接触状況に応じて異なるため、欠陥分布に応じて適宜選択する。この場合も、上記実施形態同様の作用、効果を奏することができる。
【００６４】
（４） 上記実施形態では、欠陥としてＯＳＦを例に説明したが、ＢＭＤ等の他の欠陥の場合も上記同様にして検査することができる。
【００６５】
（５） 上記実施形態では、欠陥の発生個数及び発生位置を判断要素とした欠陥検査方法として、一点を中心とした密集度、線を中心とした密集度、欠陥間の距離から割り出した密集度を用いた例について説明したが、本発明はこれに限らず、欠陥の発生個数及び発生位置を用いた他の手段でもよい。即ち、欠陥の発生個数及び発生位置を基に、欠陥の密集した部分の面積の、全体に対する割合等の他の手段により、真の欠陥か否かを判定してもよい。
【００６６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の欠陥検査方法及び欠陥検査装置によれば、次のような効果を奏する。
【００６７】
欠陥の発生個数及び発生位置を用いて、上述の各方法で欠陥の密集度を検出し、当該密集度を設定値と比較して、欠陥が真の欠陥か否かを判定するため、検査対象物の表面に現れた欠陥が真の欠陥か否かをより正確に判定することができるようになる。
【００６８】
この結果、欠陥計数誤差を低減することができ、検査対象物に対するより確実な品質保証、より正確な品質管理を行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る欠陥検査装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る欠陥検査装置で検出した欠陥の一例を示す模式図である。
【図３】図２の欠陥から重心を検出した例を示す模式図である。
【図４】本発明の実施形態に係る欠陥検査装置で検出した欠陥の他の例を示す模式図である。
【図５】図４の欠陥から重心を検出した例を示す模式図である。
【図６】最終的な欠陥判定を行う位置を表したウェーハを示す平面図である。
【符号の説明】
１：欠陥検査装置、２：ＸＹステージ、３：顕微鏡、４：ステージコントローラ、５：画像処理装置、６：ウェーハローダ、７：ウェーハ、１１：画像撮影部、１２：欠陥検出部、１３：欠陥計数部、１４：欠陥判定部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウェーハ等の検査対象物の表面または内部に発生する各種の欠陥が真の欠陥か否かを判断する欠陥検査方法及び欠陥検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンウェーハ等の結晶欠陥としてはＯＳＦやＢＭＤ等がある。シリコンウェーハをエッチングすると、その表面に深さ数μｍの小さな穴であるエッチピットが現れることがある。このエッチピットのうちシリコンウェーハの面指数に対応する規則性を持ったものが酸化誘起積層欠陥（Oxidation induced Stacking Fault：ＯＳＦ）、不規則な形状のものが酸化析出物、微小転位、積層欠陥の集合体（Bulk MicroDefecd：ＢＭＤ）である。これらＯＳＦやＢＭＤの検査は一般的に、顕微鏡画像の画面を撮影し、その画像を処理することで欠陥を検出し、欠陥個数を計数することにより行われている。この例としては、特開昭６１−１９４７３７号公報記載の「シリコンウェーハのＯＳＦ密度検査方法」や特公平６−７１０３８号記載の「結晶欠陥認識処理方法」がある。
【０００３】
ここでは、欠陥の形状特徴を基にして、２値化した欠陥候補が真の欠陥か否かを判断している。例えば、特開昭６１−１９４７３７では、標準形態に対して真の欠陥か否かを判断している。特公平６−７１０３８では、欠陥の長さ、縦横比が上げられている。
【０００４】
これらの検査方法では、欠陥の形状にのみ注目して判断している。即ち、標準形態や欠陥の長さ、縦横比のような欠陥の形状のみを判断要素にして、真の欠陥か否かを判断している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来の検査方法では、欠陥の形状のみを判断要素にしているため、次のような問題がある。
【０００６】
図２に示すような欠陥の場合、形態としてはＯＳＦと判断できる欠陥であるが、発生分布の面から見ると疑問が残る。即ち、視野内に発生した７個の欠陥のうち、６個は非常に近い位置に発生している。このような欠陥は通常、シリコンウェーハをエッチングする際の処理過程で、ウェーハ表面にピンセットや何らかの異物が接触した際に発生するものであり、ウェーハ表面に発生した真の欠陥とは異なるものである。
【０００７】
しかし、従来の検査方法では、ウェーハ表面に接触したピンセット等による欠陥を判断することはできず、欠陥個数が多いと判断することになり、品質管理上問題がある。
【０００８】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたもので、真の欠陥か否かの判断要素に欠陥の発生分布を用いて判断精度を向上させた欠陥検査方法及び欠陥検査装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために第１の発明に係る欠陥検査方法は、検査対象物の表面に観察される欠陥の検査を行う欠陥検査方法において、検査視野内の全欠陥個数が設定値内の場合に各欠陥の重心位置を求め、その重心位置を基に各欠陥間の距離を算出してその距離の平均値を求め、その平均値に対して予め設定したオフセット値を加算又は減算した値より小さな距離が、検査視野内の全欠陥の距離の組み合わせ数に対して設定割合以上あるか否かを判断基準として、欠陥が真の欠陥か否かを判断することを特徴とする。
上記構成により、欠陥の密集度を検出でき、その密集度に基づいて欠陥が真の欠陥か否かを判断することができる。
第２の発明に係る欠陥検査方法は、第１の発明に係る欠陥検査方法において、検査した検査対象物の全表面のうち対称関係にある２つの位置の検査結果を比較し、その差異が設定値を越えているか否かを判断基準として、欠陥が真の欠陥か否かを判断することを特徴とする。
上記構成において、対称関係にある２つの位置では、真の欠陥の個数はほぼ同じと考えられる。これはＣＺ法に起因する。ＣＺ法では、インゴットを回転させながら引き上げていくが、そのとき同心円上は同時に結晶成長していくため、通常同じ状態になる。このため、欠陥が生じた場合は、同心円上に同じように分布する傾向にある。従って、真の欠陥か否かは、同心円上の複数部分での欠陥の状況を比較することで判断することができる。即ち、対称関係にある２つの位置の検査結果を比較し、その差異が設定値を越えていれば、何らかの外的要因によるものと考えられ、真の欠陥でないと判断することができる。
第３の発明に係る欠陥検査装置は、検査対象物の表面に観察される欠陥の検査を行う欠陥検査装置において、上記欠陥判定部が、検査視野内の全欠陥個数が設定値内の場合に各欠陥の重心位置を求め、その重心位置を基に各欠陥間の距離を算出してその距離の平均値を求め、その平均値に対して予め設定したオフセット値を加算又は減算した値より小さな距離が、検査視野内の全欠陥の距離の組み合わせ数に対して設定割合以上あるか否かを判断基準として、欠陥が真の欠陥か否かを判断することを特徴とする。
上記構成により、欠陥の密集度を検出でき、その密集度に基づいて欠陥が真の欠陥か否かを判断することができる。
第４の発明に係る欠陥検査装置は、第３の発明に係る欠陥検査装置において、上記欠陥判定部が、検査した検査対象物の全表面のうち対称関係にある２つの位置の検査結果を比較し、その差異が設定値を越えているか否かを判断基準として、欠陥が真の欠陥か否かを判断することを特徴とする。
上記構成により、対称関係にある２つの位置の検査結果を比較し、その差異が設定値を 越えていれば、何らかの外的要因によるものと考えられ、真の欠陥でないと判断することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１に本実施形態に係るシリコンウェーハの欠陥検査装置１の構成を示す。なおここでは、ＯＳＦ検査について説明する。
【００１２】
欠陥検査装置１は図示するように、ＸＹステージ２と、顕微鏡３と、ステージコントローラ４と、画像処理装置５と、ウェーハローダ６とから構成されている。
【００１３】
ＸＹステージ２は、載置されたウェーハ７を支持し、顕微鏡３の位置に合わせてＸＹ方向に正確に移動させる。必要に応じてウェーハ７を昇降させたり、回転させる機能も備える。
【００１４】
顕微鏡３は、ウェーハ７の表面を観察するための装置で、ＣＣＤカメラ等により取り込んだウェーハ７の表面の画像を電気信号に変換して画像処理装置５に送信する。この顕微鏡３は、ウェーハ７の表面の微小な欠陥を画像として検出できるものであればよい。通常は微分干渉顕微鏡を用いるが、明視野の光学顕微鏡等の、欠陥の検出が可能な各種の顕微鏡を用いることができる。
【００１５】
ステージコントローラ４は、ウェーハ７の検査対象面を顕微鏡３の視野に合わせるためにＸＹステージ２を制御する装置である。
【００１６】
画像処理装置５は、ウェーハ７の検査対象面の画像を取り込んで処理するための装置である。この画像処理装置５は、ＸＹステージ２及び顕微鏡３に接続され、ステージコントローラ４を介してＸＹステージ２を制御し、ウェーハ７の検査対象面を顕微鏡３の直下に移動させる。顕微鏡３の画像は電気信号として画像処理装置５に取り込まれる。
【００１７】
画像処理装置５は具体的には、画像撮影部１１と、欠陥検出部１２と、欠陥計数部１３と、欠陥判定部１４とから構成されている。画像撮影部１１は、顕微鏡３から取り込んだ検査視野の画像を処理する。即ち、所定の輝度しきい値で２値化する等の処理により、欠陥を明確な画像として表示させる。欠陥検出部１２は、検査視野の画像から欠陥部分を検出する。欠陥計数部１３は、後述する各手段に応じて欠陥の個数を計数する。欠陥判定部１４は、後述する各手段によって検出欠陥が真の欠陥か否かを判定する。
【００１８】
ウェーハローダ６は、検査するウェーハ７を搬送してＸＹステージ２にセットし、検査終了後のウェーハ７を次の工程等へ搬送する。
【００１９】
［第１の欠陥検査方法］
次に、上記欠陥検査装置１を用いたシリコンウェーハの第１の欠陥検査方法について説明する。
【００２０】
まず、ウェーハローダ６でウェーハ７をＸＹステージ２上の所定位置にセットする。そして、ステージコントローラ４で制御されたＸＹステージ２で、ウェーハ７を検査対象位置まで移動させ、顕微鏡３にてウェーハ７の表面を観察する。顕微鏡３で取り込まれた画像は画像処理装置５で処理される。画像処理装置５内では、まず画像撮影部１１で、顕微鏡３で取り込んだ検査視野の画像から２値化等の処理によって欠陥を明確な画像として表示させる。
【００２１】
次いで、欠陥検出部１２で検査視野の画像から欠陥部分が定量的に検出され、欠陥計数部１３で欠陥の個数が計数される。ここでは、図２に示す画像が撮影されたとする。なおこの図２の画像は、エッチング処理の際のウェーハ取り扱い時にピンセットが接触し、その部分に欠陥が発生した状態の画像の例である。この図２の各欠陥の画像から欠陥の重心Ｃｉ（ｉは欠陥のラベル番号、ここではｉ＝７）を求める。図３は各欠陥の重心Ｃｉを表示した画像である。
【００２２】
欠陥判定部１４は、図３の画像の欠陥の分布を基にして欠陥の密集度を判断する。まず、図３のように検査視野より小さい領域Ａ１を設定し、領域Ａ１の中心位置座標を欠陥重心に合わせ、領域Ａ１内の欠陥個数ＡＫを計数する。ここで、領域Ａ１の中心位置座標を欠陥重心Ｃ３に合わせた場合は６個の欠陥が存在することになる。他の欠陥に対しても同様にして欠陥個数ＡＫを計数する。このようにして求めた欠陥個数ＡＫのうちの最大値を判定基準とする。ここでは、ＡＫ＝６個となる。
【００２３】
欠陥判定部１４では、本方式を適用する基準として、検査視野内の全欠陥個数ｎ１は３個以上３０個以下、検査視野内の全欠陥個数ｎ１に対する領域Ａ１内の欠陥個数ＡＫの割合Ｒ１は７０％以上とする。Ｒ１＝７０％以上のとき、真の欠陥でないと判定する。なお、これらの設定値は、実測値の統計により妥当な数値を特定する。
【００２４】
この基準により、検査視野内の全欠陥個数７の７０％は５（少数以下四捨五入）となる。これに対して、領域Ａ１内の欠陥個数ＡＫは６であるため、真の欠陥でないと判定される。
【００２５】
以上により、真の欠陥でないと判定された場合は、検査視野をずらして上述の検査を繰り返す。この場合、検査した視野の近傍の視野を検査する。ここでは、ＸＹステージ２をＸ軸方向に１０００μｍ、またはＹ軸方向に１０００μｍ移動させて、まだ検査していない視野を検査する。この場合、主に同心円上の近傍の視野を検査する。上述したＣＺ法の特性のためである。異物の接触等による欠陥の場合、検査した視野のみに存在すると考えられるので、その近傍の視野を検査して真の欠陥の状況を検査する。
【００２６】
以上の判定から得られた検査結果をもとに、最終的な欠陥判定を行う。
【００２７】
ウェーハ７の場合、その取り扱い方法から、原点対称の位置はほぼ同じ状態と考えられる。即ち、一方に図２や図４のような欠陥がある場合は、原点対称の他方の位置にも同じ欠陥があると考えられる。
【００２８】
このため、図６に示すように、検査したウェーハ７の全表面のうち原点対称関係にある２つの位置の検査結果を比較し、その差異が設定値を越えているか否かを判断基準として、欠陥が真の欠陥か否かを判断する。
【００２９】
ここでは、一方の検査結果をＫ１、他方の検査結果をＫｉ（ｉ＝２，３，・・・）とする。Ｋ１とＫｉは、原点対称位置（ウェーハ７の径方向両端近傍）に相当する検査点及びその近傍の結果である。
【００３０】
このときのＫｉの全欠陥個数の平均値ＡＶＫとして、下記の式でＲＫ１、ＲＫ２を算出する。
【００３１】
ＲＫ１＝（｜Ｋｉ−ＡＶＫ｜／ＡＶＫ）×１００（％）
ＲＫ２＝｜Ｋｉ−ＡＶＫ｜
ＲＫ１＞ＪＰ１（ここではＪＰ１＝５０％）
ＲＫ２＞ＪＰ２（ここではＪＰ２＝２０個）
の条件を満たす場合は、真の欠陥でないものが含まれていると判断する。
【００３２】
なお、ＲＫ１は、検査点ｉでの平均値に対する差の割合である。ＲＫ２は、検査点ｉでの平均値からの差である。ＪＰ１及びＪＰ２は、真の欠陥か否かを判断するしきい値である。ＪＰ１及びＪＰ２のしきい値は、１視野内の欠陥発生個数に応じて予めテーブルで設定しておく。ＪＰ１では５０％以上平均値から外れると、真の欠陥でないと判断する。ＪＰ２では差が２０個以上となると、真の欠陥でないと判断する。
【００３３】
これにより、図６のＰ１点は真の欠陥でないと判断される。上述のように、ＣＺ法では、真の欠陥は同心円上に同じように分布するため、真の欠陥であれば４つの点全てで同様の数値となるはずであるが、検査点Ｐ１のみが上記条件を満たすため、検査点Ｐ１は真の欠陥ではなく、ピンセットの接触等による欠陥と判断される。
【００３４】
なお、ここでは平均値を基準に判断したが、欠陥計測値Ｋｉのどれを基準としてもよい。
【００３５】
以上のようにして検査が終了した後は、上述の方式による検査で、検出された欠陥が真の欠陥でないと判断された視野が存在するか否かを、検査結果として記録する。例えば、ウェーハ７に直接マークし、または検査時に保存した画像にマークし、または結果ファイルに記録して、後で検査員が確認できるようにする。
【００３６】
ここでは、検査画像を保存していることから、検査画像の枠に赤枠を記載して表示する。これにより、後で検査員が確認しやすくなり、その後の適切な検査、処理等が可能になる。
【００３７】
［第２の欠陥検査方法］
図４のような画像が撮影された場合は、欠陥判定部１４においてｎ次近似曲線をもとに判定する。
【００３８】
まず、上記第１の欠陥検査方法と同様にして、図５に示すように、欠陥の重心Ｃｉ（ｉ＝９）を求める。この重心Ｃｉの分布をもとにｎ次近似曲線を求める。ここでは１次関数として求めることができる。即ち、Ｃｉの分布に対して直線Ｙ１を近似線として求める。この近似直線Ｙ１は、ピンセット等がウェーハ７の表面に接触して引きずられた等の線である。
【００３９】
近似直線Ｙ１に対して、所定幅Ｗ１を設定し、その範囲内の欠陥個数ＡＫを計数する。ここでは図５に示すように、近似直線Ｙ１に垂直な幅として５０μｍを設定し、その範囲内の欠陥個数ＡＫを計数した。計算結果は８であった。
【００４０】
ここで、上記全欠陥個数ｎ１＝５個以上３０個以下、全欠陥個数ｎ１に対する上記欠陥個数ＡＫの割合Ｒ１＝７０％を設定値として判定する。なお、上記Ｗ１、ｎ１及びＲ１は、実測値の統計により、妥当な数値を予め設定しておく。
【００４１】
全欠陥個数９の７０％は６となる。これに対して、近似直線Ｙ１の所定幅Ｗ１内の欠陥個数ＡＫは８であるため、真の欠陥でないと判定される。
【００４２】
この後は、上記第１の欠陥検査方法と同様にして、最終的な欠陥判定を行い、検査結果をウェーハ７等に記録する。
【００４３】
［第３の欠陥検査方法］
本方法は、欠陥判定部１４において各欠陥の位置から割り出した欠陥間の距離をもとに、真の欠陥か否かを判定する例である。
【００４４】
まず、上記第１の欠陥検査方法と同様にして、図３のように欠陥の重心Ｃｉを求める。その重心位置を基に各欠陥間の距離Ｌｉｊを算出する。この距離Ｌｉｊは、欠陥の重心Ｃｉから他の欠陥の重心Ｃｊまでの距離を表す。例えば、Ｌ１２は重心Ｃ１から重心Ｃ２までの距離を表す。
【００４５】
ここでは、欠陥が７個なので、ｉ＝１〜７、ｊ＝２〜７、ｊ＞ｉとし、距離Ｌｉｊは重心Ｃｉ及び重心Ｃｊの座標によって計算される。即ち、下記の式によって求められる。
【００４６】
重心ＣｉのＸ座標ＣＸｉ、Ｙ座標ＣＹｉ、重心ＣｊのＸ座標ＣＸｊ、Ｙ座標ＣＹｊとすると、
Ｌｉｊ＝√((ＣＸｉ−ＣＸｊ)２＋(ＣＹｉ−ＣＹｊ)２
として求める。
【００４７】
この式によって求めた全欠陥間の距離Ｌｉｊ（ｉ＝１〜７、ｊ＝２〜７、ｊ＞ｉ）から平均値ＡＬを求める。
【００４８】
次いで、この平均値ＡＬに対して予め設定したオフセット値αを加算又は減算して判定基準ＪＡＬを決定する。
【００４９】
ＪＡＬ＝ＡＬ＋α （α＝−５０）
ただし、ＪＡＬ＜β（β＝３００）のときＪＡＬ＝βとする。
【００５０】
ここで、オフセット値α及びβは次の意味で用いている。
【００５１】
真の欠陥は検査視野内に比較的均一に分布する。このため、各欠陥間の距離は、その平均値を挟んで大から小まで広く分布する。これに対して、ピンセット等の外的要因による欠陥の場合は検査視野の中で一部分に集中する。このため、各欠陥間の距離は平均値よりも小さい値が多くなる。検査視野の中で欠陥の大部分が一部分に集中し、僅かな数の欠陥が視野全体に分布する場合は、各欠陥間の距離の平均値は大きくても、一部分に集中した欠陥間の距離はいずれも平均値より大幅に小さくなる。このため、平均値から所定値（オフセット値α）だけ引いた値内に欠陥の組み合わせが多く存在すれば、欠陥が一部分に集中していると判断できる。即ち、真の欠陥でないと判断できる。
【００５２】
なおこの場合において、例えば比較的均一になる通常の欠陥分布においては、１視野に欠陥が１０個発生した場合の各欠陥間の距離の平均値に対して、５０個発生した場合の各欠陥間の距離の平均値は１／５になる。即ち、欠陥が１０個発生した場合の各欠陥間の距離の平均値は長く、５０個の場合は短くなる。このため、平均値の大きさに合わせてオフセット値αを調整する。
【００５３】
βは判定基準ＪＡＬの下限を設定する数値である。平均的に見ると、発生する個数によってどの程度距離が離れているかは概略的数値として事前に分かるため、それに応じたβを用いる。例えば、１視野内に１０個の欠陥があって、それらは一部分にのみ集中している場合、即ち真の欠陥でない場合、平均値のみを基準として判定基準ＪＡＬを求めると、その数値は小さくなる。これにより、小さな数値の判定基準ＪＡＬによって、真の欠陥でない欠陥が真の欠陥と判定されることがある。このため、１視野内の欠陥の個数に応じて、判定基準ＪＡＬの最低値βを設定する。
【００５４】
上記α及びβは１視野内に存在する欠陥の個数に応じて変動する変数であるが、その具体的な数値は、実測値の統計により、妥当な数値を予め設定する。
【００５５】
ここでは、欠陥個数が７であるため、各欠陥間の距離の組み合わせは２１となる。実測の結果、図３における検出結果の平均値はＡＬ＝２５３であった。この数値は判定基準ＪＡＬの最低値β＝３００以下なので、ＪＡＬ＝３００となる。
【００５６】
各欠陥間の距離のうち、判定基準ＪＡＬ＝３００以下の組み合わせは１５であった。
【００５７】
ここで、検査視野内の全欠陥の距離の組み合わせ数に対して設定割合（判断基準）をＲ２＝７０％として判定する。
【００５８】
各欠陥間の距離の組み合わせは２１であるため、２１×７０％＝１５となる。これに対して、判定基準ＪＡＬ＝３００以下の組み合わせは１５であるため、真の欠陥でないと判定される。
【００５９】
この後は、上記第１の欠陥検査方法と同様にして、最終的な欠陥判定を行い、検査結果をウェーハ７等に記録する。
【００６０】
［効果］
以上のように、各方法により、ウェーハ７の表面に現れた欠陥が真の欠陥か否かをより正確に判定することができるため、欠陥計数誤差を低減でき、より確実な品質保証、より正確な品質管理を行うことができるようになる。
【００６１】
［変形例］
（１） 上記実施形態では、検査対象物としてシリコンウェーハを例に説明したが、本発明の欠陥検査方法及び欠陥検査装置はこれに限らず、表面に微小な欠陥が生じる全ての検査対象物に適用することができる。この場合も、上記実施形態同様の作用、効果を奏することができる。
【００６２】
（２） 上記実施形態では、判定基準となる設定値を実測値から統計的に割り出しているが、予め設定した値を固定値として用いてもよい。この場合も、上記実施形態同様の作用、効果を奏することができる。
【００６３】
（３） 上記第２の欠陥検査方法では、ｎ次近似曲線として１次関数を用いたが、欠陥の分布に応じて２次関数又は３次関数以上の曲線で近似してもよいことはいうまでもない。欠陥の分布は、ピンセット等の接触状況に応じて異なるため、欠陥分布に応じて適宜選択する。この場合も、上記実施形態同様の作用、効果を奏することができる。
【００６４】
（４） 上記実施形態では、欠陥としてＯＳＦを例に説明したが、ＢＭＤ等の他の欠陥の場合も上記同様にして検査することができる。
【００６５】
（５） 上記実施形態では、欠陥の発生個数及び発生位置を判断要素とした欠陥検査方法として、一点を中心とした密集度、線を中心とした密集度、欠陥間の距離から割り出した密集度を用いた例について説明したが、本発明はこれに限らず、欠陥の発生個数及び発生位置を用いた他の手段でもよい。即ち、欠陥の発生個数及び発生位置を基に、欠陥の密集した部分の面積の、全体に対する割合等の他の手段により、真の欠陥か否かを判定してもよい。
【００６６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の欠陥検査方法及び欠陥検査装置によれば、次のような効果を奏する。
【００６７】
欠陥の発生個数及び発生位置を用いて、上述の各方法で欠陥の密集度を検出し、当該密集度を設定値と比較して、欠陥が真の欠陥か否かを判定するため、検査対象物の表面に現れた欠陥が真の欠陥か否かをより正確に判定することができるようになる。
【００６８】
この結果、欠陥計数誤差を低減することができ、検査対象物に対するより確実な品質保証、より正確な品質管理を行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る欠陥検査装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る欠陥検査装置で検出した欠陥の一例を示す模式図である。
【図３】図２の欠陥から重心を検出した例を示す模式図である。
【図４】本発明の実施形態に係る欠陥検査装置で検出した欠陥の他の例を示す模式図である。
【図５】図４の欠陥から重心を検出した例を示す模式図である。
【図６】最終的な欠陥判定を行う位置を表したウェーハを示す平面図である。
【符号の説明】
１：欠陥検査装置、２：ＸＹステージ、３：顕微鏡、４：ステージコントローラ、５：画像処理装置、６：ウェーハローダ、７：ウェーハ、１１：画像撮影部、１２：欠陥検出部、１３：欠陥計数部、１４：欠陥判定部。
Claims (4)
- 検査対象物の表面に観察される欠陥の検査を行う欠陥検査方法において、
検査視野内の全欠陥個数が設定値内の場合に各欠陥の重心位置を求め、その重心位置を基に各欠陥間の距離を算出してその距離の平均値を求め、その平均値に対して予め設定したオフセット値を加算又は減算した値より小さな距離が、検査視野内の全欠陥の距離の組み合わせ数に対して設定割合以上あるか否かを判断基準として、欠陥が真の欠陥か否かを判断することを特徴とする欠陥検査方法。 - 請求項１に記載の欠陥検査方法において、
検査した検査対象物の全表面のうち対称関係にある２つの位置の検査結果を比較し、その差異が設定値を越えているか否かを判断基準として、欠陥が真の欠陥か否かを判断することを特徴とする欠陥検査方法。 - 検査対象物の表面に観察される欠陥の検査を行う欠陥検査装置において、
上記欠陥判定部が、検査視野内の全欠陥個数が設定値内の場合に各欠陥の重心位置を求め、その重心位置を基に各欠陥間の距離を算出してその距離の平均値を求め、その平均値に対して予め設定したオフセット値を加算又は減算した値より小さな距離が、検査視野内の全欠陥の距離の組み合わせ数に対して設定割合以上あるか否かを判断基準として、欠陥が真の欠陥か否かを判断することを特徴とする欠陥検査装置。 - 請求項３に記載の欠陥検査装置において、
上記欠陥判定部が、検査した検査対象物の全表面のうち対称関係にある２つの位置の検査結果を比較し、その差異が設定値を越えているか否かを判断基準として、欠陥が真の欠陥か否かを判断することを特徴とする欠陥検査装置。
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