JP3635072B2 - Crystal defect automatic inspection device and automatic inspection method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体結晶の評価技術に関し、特に半導体結晶の放物線状に現われる結晶欠陥を自動で検査するための結晶欠陥の自動検査方法及びそれを行なうための自動検査装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体ウエーハの製造は、一般的に、チョクラルスキー(Czochralski;CZ)法やフローティングゾーン(Floating Zone;FZ)法等により円筒状の半導体単結晶インゴットを育成し、育成した半導体単結晶インゴットを薄板状に切断(スライシング)してウエーハを作製した後、得られたウエーハに、ウエーハの厚さ及び平坦度を整えるために行うラッピング工程、ウエーハの加工歪みを除去するためにウエーハをエッチングするエッチング工程、エッチング処理されたウエーハの表面粗さ及び平坦度を一層向上させて鏡面とする研磨工程等が行われ、最終の製品となる半導体ウエーハが製造される。このように製造された製品となる半導体ウエーハにその後素子を形成することにより、メモリーやLSI等が製造される。
【0003】
近年、DRAM等の半導体回路の高集積化に伴う素子の微細化に伴い、その基板として、高純度かつ低欠陥の高品質の半導体ウエーハが求められている。特に、Grown−in欠陥と呼ばれる結晶欠陥は単結晶成長起因の欠陥であり、そのうち空孔タイプの点欠陥が集合したボイド型欠陥は、酸化膜耐圧特性やデバイスの特性を悪化させることが知られている。そのため、欠陥の密度の低減とサイズの縮小が重要視されており、半導体結晶中の結晶欠陥を検査してその実体を正確に評価し、結晶欠陥に対し適切な処置をする必要がある。
【0004】
結晶欠陥の評価は、上記研磨工程が行われた後の製品となるウエーハの品質を検査することによって行ってもよいが、この場合、製品となるウエーハを製造するまでの多くのプロセスを経過した後にウエーハの評価が行われるため、製品ウエーハが規格外のものであった場合、その時間的ロス及び製造コストのロス等が大きいという問題があった。
【0005】
また、上記のような単結晶成長起因の欠陥は、単結晶インゴットの育成時の育成条件等に影響され、原則としてウエーハ加工工程で変化することはない。そのため、単結晶中の結晶欠陥は、一般的に単結晶インゴットを育成した直後に検査用のウエーハを切り出して測定したり、またはウエーハ加工工程の早い段階でサンプルを抜き取り検査およびその評価が行われている。
【0006】
半導体結晶中の結晶欠陥を評価する方法としては、例えば特開平4−285100号公報に開示されているように、単結晶インゴットから切り出された検査用ウエーハの表面をフッ酸と硝酸の混合液でエッチングしてウエーハ切り出し時の切断歪を除去した後、KCrとフッ酸と水の混合液で該ウエーハの表面を選択的にエッチングして、その表面に現れた放物線模様(さざ波模様や放射線状模様という場合がある)の個数をカウントする方法がある。
【0007】
Crとフッ酸と水の混合液は、SECCO液としてよく知られており、その組成は例えば0.15mol/lのKCrを溶かした水と49%のフッ酸を1:2の体積比となるようにしたものである。このSECCO液は、熱処理後の酸化誘起積層欠陥(OSF)を選択エッチングすることにより線状の欠陥像として観察したり、インゴット育成中に入ったスリップ転位を見たりするためにも使われている。
【0008】
このSECCO液で半導体ウエーハの表面を選択的にエッチングする場合、半導体ウエーハをSECCO液の液面に対して垂直に投入し無攪拌状態で選択エッチングした後のウエーハ表面を顕微鏡観察すると、図16(a)に示すような放物線状のさざ波模様が現れる。これは、ウエーハ内に極微小のピット(欠陥)がある場合に、このピット部が選択エッチングされて水素等のガスが化学反応により生じ、ガスが上方に逃れる時にエッチングむらが生じることにより放物線模様ができるものである。したがって、このようなウエーハ表面に現れる放物線模様は、結晶が本来もっているある種の結晶欠陥に起因したものであると考えられており、一般にこの様な放物線模様の欠陥は、FPD(Flow PatternDefect)と言われている。従って、このウエーハ表面上の放物線模様の個数を評価することによって、結晶内の欠陥を評価することができる。
【0009】
また一方、半導体ウエーハをSECCO液の液面に対して水平に投入し無攪拌状態で処理した場合、選択エッチング後のウエーハ表面には図16(b)に示すような円形の模様が現れる。このようなウエーハ表面上の模様は、上記と同様に、半導体ウエーハに存在する欠陥が選択的にエッチングされ、その部分よりガスが発生することにより形成される。しかしながら、例えば図16(b)のように、ウエーハ表面に同心円状の模様や大きな円形模様が現れる場合、模様同士が何重にも重なり合うため、同心円状のそれぞれの模様や他の円形模様を識別し難く、欠陥密度が比較的高いウエーハの場合では重なり合った円形模様を正確にカウントすることが極めて困難となる。したがって、通常、結晶欠陥の検査を行う場合、半導体ウエーハをSECCO液の液面に対して垂直に投入し、図16(a)のような放物線模様の欠陥(FPD)を出現させて、これをカウントしている。
【0010】
このようなウエーハの表面に現れるFPDは、従来、ハロゲンランプの集光灯下で写真撮影を行なうことによりその全体的な分布、または代表的なポイント(例えばウエーハ周辺部、中心部、さらにその中間部(R/2位置))と検査仕様に基づき測定エリアを決め検査されていた。このとき、測定エリア内のFPDは、光学顕微鏡を使用して目視でカウントされるか、またはCCDカメラでウエーハ表面を撮像し、得られた画像データをモニターに映して電子ペンを利用して作業者により目視でカウントされていた。
【0011】
例えば、このCCDカメラによって得られる放物線模様の欠陥(FPD)の画像データには、図16(a)に示すような放物線模様が検出され、放物線模様が独立して存在するケース(例えば放物線模様A)や放物線模様同士が重なり合っているケース(放物線模様B,C,D,E)等があり、さらに放物線模様Cに見られるように放物線模様が完全に重なり合った放物線模様C1、C2などが観察されるケースや、放物線模様Eのように測定エリア内から放物線模様が一部外れているケースもある。
【0012】
作業者は、このようにCCDカメラにより得られた画像データを用いて、目視によって放物線模様の欠陥(FPD)を検査する。このとき、例えば、放物線模様Aのように独立に存在する状態のものであればカウントしやすく検査も容易であるが、放物線模様B〜Eのように放物線模様同士の重なり合う部分が多くなると、正確に検査を行うことが困難となる。さらに、放物線模様には、欠陥として検査すべき模様と検査しない模様が存在し、例えば、上記の放物線模様C1及びC2は欠陥として評価しない模様でありその判定が難しい。したがって、このような放物線模様の欠陥の検査を正確に行うためには作業者の熟練度等が必要とされていた。
【0013】
また、このような結晶欠陥の検査方法は、上述のように、いずれも人手により行われているため検査結果に個人差が生じ易く、さらに欠陥が存在するウエーハの厚さ方向の位置に応じて放物線模様の欠陥の大きさが変化するため、ウエーハ面内の多点測定を行なう際に作業者によってカウントのバラツキが生じ、安定した評価を行うことが困難であった。
【0014】
さらに、結晶欠陥の評価を行う際、欠陥の検査はウエーハ面内の多点測定を行うため、長時間の顕微鏡作業など作業者の負担も大きく、この点からも測定精度の問題や作業時間等の問題が生じる。
【0015】
またその一方で、半導体ウエーハの製造では、検査結果を早くフィードバックさせて効率的な製造を行うことが要求されており、検査時間の短縮、さらには夜間利用などが強く望まれている。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、夜間でも検査が行えるように自動運転を可能にして作業者の負担を軽減するとともに、検査結果にバラツキが生じず高精度にかつ安定して半導体結晶の結晶欠陥を検査することができる結晶欠陥の自動検査方法及び自動検査装置を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、半導体結晶の結晶欠陥を自動で検査する方法であって、育成された半導体単結晶をスライスして半導体ウエーハを作製し、得られた半導体ウエーハに選択エッチングを施して半導体ウエーハの表面に放物線模様の欠陥(FPD)を出現させた後、該半導体ウエーハの表面を撮像して画像データを得て、該画像データに画像処理を行って画像データ上の放物線模様の欠陥(FPD)を独立した放物線に変換し、該独立した放物線を自動判別して結晶欠陥を定量化することを特徴とする結晶欠陥の自動検査方法が提供される
【0018】
このように、半導体結晶を育成して、これをスライスすることによって半導体ウエーハを作製し、得られた半導体ウエーハに選択エッチングを施して半導体ウエーハの表面に放物線模様の欠陥(FPD)を出現させた後、この半導体ウエーハの表面を撮像して画像データを得て、該画像データに画像処理を行って画像データ上の放物線模様の欠陥(FPD)を独立した放物線に変換し、該独立した放物線を自動判別して結晶欠陥を定量化することによって、半導体結晶中の結晶欠陥を自動的に検査できるため、作業者の負担を軽減することができ、さらに一定の基準で欠陥を検査するため、検査結果にバラツキが生じず高精度にかつ安定して半導体結晶の結晶欠陥を検査することができる。
【0019】
このとき、前記画像処理により画像データ上の放物線模様の欠陥(FPD)を独立した放物線にする変換を、先ず前記撮像された画像データを二値化して、放物線模様の欠陥(FPD)を放物線状の骨格線として検出し、該放物線状の骨格線の端点、頂点、及び骨格線同士の交点を検出し、その後、前記検出した放物線状の骨格線のうち、骨格線上に骨格線同士の交点がないものは、該放物線状の骨格線をそのまま独立した放物線に変換し、一方骨格線上に骨格線同士の交点が存在するものは、該放物線状の骨格線を分離連結処理して独立した放物線に変換することによって行うことが好ましい
【0020】
このように、先ず撮像された画像データを二値化して、放物線模様の欠陥(FPD)を放物線状の骨格線、及び放物線状の骨格線の端点、頂点、及び骨格線同士の交点を検出した後、検出した放物線状の骨格線のうち、骨格線上に骨格線同士の交点がないものは、その骨格線をそのまま独立した放物線に変換し、一方骨格線上に骨格線同士の交点が存在するものは、その骨格線を分離連結処理して独立した放物線に変換することによって、画像データ上の放物線模様の欠陥(FPD)が独立して存在していても、または放物線模様の欠陥(FPD)同士が重なり合っていても、測定対象となる全ての放物線模様の欠陥(FPD)を一定のアルゴリズムで容易にかつ確実に独立した放物線に変換することができる。
【0021】
この場合、前記放物線状の骨格線の分離連結処理を、前記放物線状の骨格線の端点及び骨格線同士の交点を設定画素分大きくし、該設定画素分大きくした領域の骨格線を消去して(消し円として)骨格線を分離した後、前記骨格線同士の交点(消し円の中心)を原点としてXY軸を設定し、0°〜90°の範囲を第1のエリア、90°〜180°の範囲を第2のエリア、180°〜270°の範囲を第3のエリア、270°〜360°の範囲を第4のエリアとして、前記分離した各骨格線が存在するエリア(分離状態)を確認し、分離した骨格線が存在するエリアが点対称の関係にある骨格線同士を最短となる直線で結び、この直線と分離した各骨格線のなす角度が設定値の半分以下となる骨格線同士を連結することによって行うことが好ましい
【0022】
このように、放物線状の骨格線の端点及び骨格線同士の交点を設定画素分大きくし、該設定画素分大きくした領域の骨格線を消去して(消し円として)骨格線を分離した後、骨格線同士の交点(消し円の中心)を原点としてXY軸を設定し、0°〜360°の4分割した範囲をそれぞれ第1〜第4のエリアとして、分離した各骨格線が存在するエリア(分離状態)を確認し、分離した骨格線が存在するエリアが点対称の関係にある骨格線同士を最短となる直線で結び、この直線と分離した各骨格線のなす角度が設定値の半分以下となる骨格線同士を連結することによって、画像データ上で放物線模様が重なり合って分離が困難な骨格線であっても、確実に独立した放物線に変換することができる。
【0023】
さらにこのとき、前記画像データを二値化して放物線状の骨格線の頂点を検出した後、該骨格線の頂点から分岐する骨格線が1つの場合、該骨格線を独立した放物線に変換せずに測定対象外とすることができる
【0024】
このように画像データを二値化して骨格線の頂点を検出した後、骨格線の頂点から分岐する骨格線が1つの場合、該骨格線を測定対象外とすることによって、半導体ウエーハ上の測定エリア外にある放物線模様の欠陥(FPD)を除去して、画像データ上(測定エリア範囲内)にある測定対象となる放物線模様の欠陥(FPD)のみを効率的に独立した放物線に変換することができる。そのため、測定精度をさらに向上させることができる。
【0025】
そして、前記独立した放物線を自動判別して行われる結晶欠陥の定量化を、前記独立した放物線の頂点を通る水平線上の頂点から設定画素数分離れた位置から垂線を下ろしたときに、該垂線と前記独立した放物線が交差し、かつ該垂線と放物線の交点と放物線の頂点とを結んだ直線と、前記放物線の頂点を通る水平線とがなす角度が20°から65°である独立した放物線を結晶欠陥として自動判別して結晶欠陥を定量化することによって行うことができる
【0026】
このように、変換された独立した放物線の頂点を通る水平線上の頂点から設定画素数分離れた位置から垂線を下ろしたときに、該垂線と独立した放物線が交差し、かつ該垂線と放物線の交点と放物線の頂点とを結んだ直線と、放物線の頂点を通る水平線とがなす角度が20°から65°である独立した放物線を結晶欠陥として自動判別して結晶欠陥を定量化することによって、半導体デバイスで問題となる結晶欠陥(FPD)のみを高精度で定量化することができる。
【0027】
この場合、前記半導体単結晶の育成をチョクラルスキー法(CZ法)またはフローティングゾーン法(FZ法)により行い、該半導体単結晶から作製された半導体ウエーハに施す選択エッチングをKCrとフッ酸と水の混合液で行うことが好ましい
【0028】
このように、半導体単結晶をCZ法またはFZ法により育成し、これをスライスして作製された半導体ウエーハにKCrとフッ酸と水の混合液で選択エッチングを行うことにより、ウエーハ表面に放物線模様の欠陥(FPD)が発生する。このFPDはデバイス歩留り低下の要因として知られているため、その検査の必要性は大きく、このようなFPDを上記のように自動検査することは半導体ウエーハの製造において非常に有益である。
【0029】
さらに、本発明によれば、半導体結晶の表面を選択エッチングした後に表れる放物線模様の欠陥(FPD)を検査する結晶欠陥の自動検査装置であって、少なくとも、前記検査される半導体結晶を保持する保持ステージと、保持された半導体結晶の表面を撮像して画像データを得る撮像手段と、撮像された画像データに画像処理を行って画像データ上の放物線模様の欠陥(FPD)を独立した放物線に変換する画像処理手段と、該画像処理手段で変換された独立した放物線を自動判別して結晶欠陥を定量化する計測手段を有することを特徴とする結晶欠陥の自動検査装置が提供される
【0030】
このように、少なくとも、半導体結晶を保持する保持ステージ、半導体結晶の表面を撮像して画像データを得る撮像手段、画像処理を行って放物線模様の欠陥(FPD)を独立した放物線に変換する画像処理手段、独立した放物線を自動判別して結晶欠陥を定量化する計測手段を有する結晶欠陥の自動検査装置であれば、選択エッチングした半導体結晶の表面に表れる放物線模様の欠陥(FPD)を自動的に検査できるため作業者の負担を軽減することができ、さらに一定の基準で欠陥を検査できるため、検査結果にバラツキが生じず高精度にかつ安定に半導体結晶中の結晶欠陥を検査できる結晶欠陥の自動検査装置となる。
【0031】
このとき、前記半導体結晶の表面を撮像して画像データを得る撮像手段が、CCDカメラにより半導体結晶の表面を撮像して画像データを得る手段であることが好ましい
【0032】
このように、撮像手段がCCDカメラにより半導体結晶の表面を撮像して画像データを得る手段であれば、容易に半導体結晶の表面を二次元画像のデータとして読み取り、保存することができる。
【0033】
また、前記撮像された画像データに画像処理を行って画像データ上の放物線模様の欠陥(FPD)を独立した放物線に変換する画像処理手段が、前記撮像された画像データを二値化して、放物線模様の欠陥(FPD)を放物線状の骨格線として検出し、該放物線状の骨格線の端点、頂点、及び骨格線同士の交点を検出した後、前記検出した放物線状の骨格線のうち、骨格線上に骨格線同士の交点がないものは、該放物線状の骨格線をそのまま独立した放物線に変換し、一方骨格線上に骨格線同士の交点が存在するものは、分離連結処理手段を用いて該放物線状の骨格線を分離連結処理して独立した放物線に変換する手段であることが好ましい
【0034】
このように、画像処理手段が、画像データを二値化して、放物線模様の欠陥(FPD)を放物線状の骨格線、及び放物線状の骨格線の端点、頂点、及び骨格線同士の交点を検出した後、検出した放物線状の骨格線を上記のように独立した放物線に変換する手段であれば、画像データ上の放物線模様の欠陥(FPD)が単独で存在していても、または放物線模様の欠陥(FPD)同士が重なり合っていても、測定対象となる全ての放物線模様の欠陥(FPD)を一定のアルゴリズムで容易にかつ確実に独立した放物線に変換することができる。
【0035】
このとき、前記分離連結処理手段が、前記放物線状の骨格線の端点及び骨格線同士の交点を設定画素分大きくし、該設定画素分大きくした領域の骨格線を消去して(消し円として)骨格線を分離した後、前記骨格線同士の交点(消し円の中心)を原点としてXY軸を設定し、0°〜90°の範囲を第1のエリア、90°〜180°の範囲を第2のエリア、180°〜270°の範囲を第3のエリア、270°〜360°の範囲を第4のエリアとして、前記分離した各骨格線が存在するエリア(分離状態)を確認し、分離した骨格線が存在するエリアが点対称の関係にある骨格線同士を最短となる直線で結び、この直線と分離した各骨格線のなす角度が設定値の半分以下となる骨格線同士を連結する手段であるものとすることができる
【0036】
このように、分離連結処理手段が、放物線状の骨格線の端点及び骨格線同士の交点を設定画素分大きくし、該設定画素分大きくした領域の骨格線を消去して(消し円として)骨格線を分離した後、上記のように分離した各骨格線が存在するエリア(分離状態)を確認し、分離した骨格線が存在するエリアが点対称の関係にある骨格線同士を最短となる直線で結び、この直線と分離した各骨格線のなす角度が設定値の半分以下となる骨格線同士を連結する手段であれば、画像データ上で放物線模様が重なり合っていて分離が困難な骨格線であっても、確実に独立した放物線に変換することができる。
【0037】
さらに、前記画像処理手段で変換された独立した放物線を自動判別して結晶欠陥を定量化する計測手段が、前記独立した放物線の頂点を通る水平線上の頂点から設定画素数分離れた位置から垂線を下ろしたときに、該垂線と前記独立した放物線が交差し、かつ該垂線と放物線の交点と放物線の頂点とを結んだ直線と、前記放物線の頂点を通る水平線とがなす角度が20°から65°である独立した放物線を結晶欠陥として自動判別して結晶欠陥を定量化する手段であるものとすることができる
【0038】
このように計測手段が、変換された独立した放物線の頂点を通る水平線上の頂点から設定画素数分離れた位置から垂線を下ろしたときに、該垂線と独立した放物線が交差し、かつ該垂線と放物線の交点と放物線の頂点とを結んだ直線と、放物線の頂点を通る水平線とがなす角度が20°から65°である独立した放物線を結晶欠陥として自動判別して結晶欠陥を定量化する手段であれば、半導体デバイスで問題となる結晶欠陥(FPD)のみを高精度で定量化することができる。
【0039】
このとき、本発明の装置においては、前記検査される半導体結晶を複数枚ストックできるストック手段と、該ストック手段から半導体結晶を自動で前記保持ステージに供給・回収する搬送手段を有することが好ましい
【0040】
このように、本発明の結晶欠陥の自動検査装置が、半導体結晶を複数枚ストックできるストック手段とストック手段から半導体結晶を自動で保持ステージに供給・回収する搬送手段を有することによって、夜間のように作業者がいない場合でも、結晶欠陥の検査を自動で連続的に行うことが可能となる。そのため、結晶欠陥の検査工程を完全に自動化することができ、作業者の負担を一層低減することができるとともに、検査効率、スループットを著しく向上せしめることができる。
【0041】
さらこのとき、前記検査される半導体結晶に付されたIDを読み取るための読み取り手段と、前記読み取った半導体結晶のIDに基づいて測定条件を照合する照合手段と、半導体結晶の測定条件を前記照合した測定条件に自動で切り替える切替手段を有することが好ましい
【0042】
このように、本発明の結晶欠陥の自動検査装置が、半導体結晶のIDを読み取るための読み取り手段、読み取ったIDに基づいて測定条件を照合する照合手段、及び測定条件を自動で切り替える切替手段を有することによって、自動的に各半導体結晶毎に測定条件を切り替えて結晶欠陥の検査を行うことができるため、種々の半導体ウエーハに対して作業者がいなくても正確な結晶欠陥の検査を行うことができる。
【0043】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
従来、ウエーハ表面に現れる放物線模様の欠陥(FPD)の検査は、作業者により目視によってカウントされているため、検査結果にバラツキが生じ安定した検査を行うことが困難であり、また精度良く検査を行うためには作業者の熟練度等も必要とされていた。さらに、このようなFPDの検査においては、作業者の負担軽減や、効率的な半導体ウエーハの製造のために検査時間の短縮、夜間利用等が強く望まれている。
【0044】
そこで、本発明者等は、夜間でも結晶欠陥の検査が行えるように自動運転を可能にして作業者の負担を軽減するとともに、検査結果にバラツキが生じず高精度にかつ安定して半導体結晶の結晶欠陥を検査するために、選択エッチングを行った半導体ウエーハの表面を撮像して画像データを得て、この画像データに画像処理を行って画像データ上の放物線模様の欠陥(FPD)を独立した放物線に変換し、変換した独立した放物線を自動判別して結晶欠陥を定量化する結晶欠陥の自動検査方法及びその自動検査装置を開発し、鋭意検討を重ねることにより本発明を完成させるに至った。
【0045】
先ず、本発明に係る結晶欠陥の自動検査装置の一例について、図面を参照して説明する。図2は、本発明に係る結晶欠陥の自動検査装置の概略説明図を示しており、図2(a)は自動検査装置の概略断面図を示しており、図2(b)は概略平面図を示している。
【0046】
本発明の結晶欠陥の自動検査装置1は、半導体結晶の表面を選択エッチングした後に表れる放物線模様の欠陥(FPD)を検査する自動検査装置であり、この自動検査装置1の主な構成を説明すると、検査用の半導体結晶6(円板状の半導体ウエーハを4分割したもの)を保持する保持ステージ2と、保持された半導体結晶6の表面を撮像して画像データを得る撮像手段3と、撮像された画像データに画像処理を行って画像データ上のFPDを独立した放物線に変換する画像処理手段4と、画像処理手段で変換された独立した放物線を自動判別して結晶欠陥を定量化する計測手段5を有している。
【0047】
ここで、半導体結晶6の表面を撮像して画像データを得る撮像手段3は、CCDカメラにより半導体結晶の表面を撮像して画像データを得る手段であることが好ましい。CCDカメラは、30倍〜100倍程度の倍率で検査用の半導体結晶の表面を観察できるものが好ましく、検査仕様にもよるが通常50倍程度で半導体結晶の表面が撮像され、この撮像された画像データは例えばコンピュータ7に保存することができる。このコンピュータ7に保存された画像データは、コンピュータ7にプログラミングされている画像処理を行う画像処理手段4と結晶欠陥を定量化する計測手段5により解析され、結晶欠陥の定量化を自動的に行うことができる。
【0048】
また、この結晶欠陥の自動検査装置1は、半導体結晶6を複数枚ストックできるストック手段8とストック手段8から半導体結晶6を自動で保持ステージ2に供給・回収する搬送手段9を有していることが好ましい。このようにストック手段8と搬送手段9を有していれば、結晶欠陥の検査工程を完全に自動化することができ、夜間のように作業者がいない場合でも、結晶欠陥の検査を自動で連続的に行うことが可能となり、検査効率、スループットを一段と向上させることができるとともに作業者の負担を一層低減することができる。この半導体ウエーハのストック手段は複数設けることができ、また搬送手段はストック手段の位置や数に応じて自由に可動することができる。
【0049】
さらに、この結晶欠陥の自動検査装置1は、検査される半導体結晶6に付されたID及び検査コードを読み取るための読み取り手段(不図示)と、読み取った半導体結晶のIDと検査コードに基づいて測定条件を照合する照合手段(不図示)と、半導体結晶の測定条件を照合した測定条件に自動で切り替える切替手段(不図示)を有していることが好ましい。このとき、読み取り手段は、図2の撮像手段3で兼ねることが可能であり、また照合手段及び切替手段はコンピュータ7上にプログラミングすることができるし、別途それぞれ設けるようにしても良い。
【0050】
次に、このような結晶欠陥の自動検査装置を用いて、半導体結晶の結晶欠陥を自動で検査する方法を説明する。
本発明の結晶欠陥の自動検査方法は、例えば半導体結晶をチョクラルスキー(CZ)法またはフローティングゾーン法(FZ法)により育成し、該半導体単結晶をスライスして半導体ウエーハを作製し、得られた半導体ウエーハに選択エッチングを施して半導体ウエーハの表面に放物線模様の欠陥(FPD)を出現させた後、例えば上記に説明した結晶欠陥の自動検査装置を用いて、半導体ウエーハの表面を撮像して画像データを得て、該画像データに画像処理を行って画像データ上の放物線模様の欠陥(FPD)を独立した放物線に変換し、該独立した放物線を自動判別して結晶欠陥を定量化するようにする。
【0051】
以下に、本発明の結晶欠陥の自動検査方法について、図面を参照しながらより詳細に説明する。図3は、本発明の結晶欠陥の自動検査方法の一例を示すフロー図である。
【0052】
(半導体ウエーハの準備)
先ず、検査用の半導体ウエーハを準備する。
チョクラルスキー法(CZ法)またはフローティングゾーン法(FZ法)により例えばシリコン等の半導体単結晶インゴットを育成し、育成した半導体単結晶インゴットをワイヤソー等のスライサーにより所定の厚さ、例えば1〜2mm程度の厚さの半導体ウエーハを切り出す。その後、得られた半導体ウエーハにフッ酸と硝酸の混合液によるエッチングを施して表面の歪を除去して検査用の半導体ウエーハを作製する。このとき、結晶欠陥の検査を行う際に各検査用の半導体ウエーハを識別できるように、その表面にレーザーマーキング等でウエーハのID及び検査コードを印字することが好ましい。
【0053】
このように半導体結晶の表面にID及び検査コードをレーザーマーキング等であらかじめ印字しておくことによって、結晶欠陥の検査の際に各半導体結晶毎に自動的に測定位置、測定倍率、測定範囲等の測定条件を切り替えて検査を行うことができるため、作業者がいなくても正確な結晶欠陥の検査を行うことができる。
【0054】
このとき、検査用の半導体結晶の表面に印字する検査コードは、検査仕様に基づくものであり、例えば上記のような測定条件に関する必要なレシピを簡単な英数字4桁で表現したもので、予めレーザーマーカと検査装置に登録しておくことができる。
【0055】
また、半導体ウエーハの形状は特に限定するものではないが、例えば、育成した半導体ウエーハが直径200mm以上の大口径のものを作製した場合は、エッチング処理や結晶欠陥の検査を行い易いようにウエーハを4分割して扇型形状のウエーハとしても良い。
【0056】
(半導体ウエーハの前処理)
上記で作製した半導体ウエーハを純水でよく洗浄した後、SECCO液の入った容器に検査用の半導体ウエーハ(以下、単にウエーハと略すことがある)をSECCO液の液面に対して垂直にゆっくりと浸漬し、1〜60分間、好ましくは30分間静止状態で(攪拌等を行なうことなしに)保持することによって、半導体ウエーハの表面を選択エッチングする。このようにウエーハ表面に選択エッチングを行うことにより、図16(a)に示したような、ウエーハを浸漬した方向に対して鉛直方向上方に広がる放物線模様の欠陥(FPD)がウエーハ表面に現れる。
【0057】
このとき、半導体ウエーハの浸漬時間等は特に限定するものではないが、60分を超えてエッチングすると放物線模様が大きくなり過ぎて、放物線模様同士が重なり合って、FPDをカウントするのに不都合となることがあり、一方浸漬時間が1分未満の場合、放物線模様が十分に現れずFPDをカウントすることが困難となる。
【0058】
(撮像)
その後、前処理が行われた半導体ウエーハを保持ステージに保持し、ウエーハ表面を撮像して画像データを保存する。
先ず、前処理が行われた半導体ウエーハはストック手段にストックされ、このストック手段から搬送手段である搬送ロボットを用いて保持ステージに移動させ、位置合わせを行った後、保持ステージに保持される。
【0059】
このとき、半導体ウエーハは、撮像手段で撮像する際に放物線模様の頂点が上になる様に位置合わせされるが、この半導体ウエーハの位置合わせは特に限定されるものではなく、撮像手段とウエーハとの位置関係や画像処理の方向等で適宜選択することができる。このように位置合わせを機械的に行うことにより、その位置合わせ精度も良く、同一の半導体ウエーハを繰り返して検査する場合でもバラツキが小さく安定した検査を行なうことができる。
【0060】
検査用の半導体ウエーハを保持ステージに保持した後、例えばCCDカメラ等の読み取り手段を用いてウエーハ表面に印字されたウエーハのID及び検査コードを読み取り、読み取ったウエーハのID及び検査コードをコンピュータに送り、このIDと検査コードに基づいてコンピュータ上にプログラムされた照合手段によりその半導体ウエーハの測定条件を照合し、切替手段により自動的に半導体ウエーハの測定条件を切り替えることによって、半導体ウエーハの測定レシピを自動選択し、設定することができる。このように測定条件を自動で切り替えることができれば、作業者がいなくても正確な結晶欠陥の検査を行うことができる。
【0061】
その後、例えばCCDカメラ等の撮像手段を用いて、保持ステージに保持された半導体ウエーハの表面を撮像して二次元画像のデータとして読み取り、得られた画像データをコンピュータ等に保存する。
【0062】
(画像処理)
続いて、上記で得られた画像データに画像処理手段を用いて画像処理を行い、画像データ上の放物線模様の欠陥を独立した放物線に変換する。図4に、画像処理の一例をフロー図で示す。
この画像処理手段による画像処理は、先ず撮像された画像データを二値化して、放物線模様の欠陥(FPD)を放物線状の骨格線として検出する。このように画像データの二値化を行うことによって、例えば図16(a)のようにウエーハ上に現れた放物線模様の欠陥(FPD)から、図5に示すような放物線状の骨格線を検出することができる。尚、図16(a)と図5は上下が逆になっているが、これは半導体ウエーハの位置合わせの際に、放物線模様の頂点が画像データの上側に位置するように半導体ウエーハを保持したためである。
【0063】
次に、得られた画像データ(図5)の測定エリアをサーチすることによって、図6に示すような放物線状の骨格線の端点、頂点、及び骨格線同士の交点を検出する。
その後、検出した放物線状の骨格線のうち、骨格線上に骨格線同士の交点がないものは、該放物線状の骨格線をそのまま独立した放物線に変換する。例えば、図6における骨格線Aには骨格線上に骨格線同士の交点がないため、この骨格線Aをそのまま図15に示すような独立した放物線Aに変換する。一方、骨格線上に骨格線同士の交点が存在するもの、すなわち図6における骨格線B〜Eについては、分離連結処理手段を用いて各放物線状の骨格線を分離連結処理し、独立した放物線に変換する。
【0064】
この分離連結処理手段による分離連結処理について、以下に骨格線同士の交差状態に関していくつかの例を挙げ、分離連結処理のアルゴリズムを説明する。
放物線状の骨格線の分離連結処理は、先ず検出した骨格線の端点及び骨格線同士の交点を明確化するために、これらの交点及び端点を中心にして設定画素分、例えば2〜5画素分(通常は2画素分で良い)大きくして円を形成する。次に、この2〜5画素分大きくした円を1画素分小さくしてスム−シングを行なった後、この円内の骨格線を消去して消し円にする。このような処理を行うことによって、ノイズが除去され、放物線状の骨格線は骨格線同士の交点で分離される。この分離処理によって、図6に示した骨格線B〜Eは、図8に示すように骨格線同士の交点で分離される。尚、円を形成する際の設定画素が小さ過ぎたり、または大き過ぎたりすると、その後分離した骨格線を連結する際の精度が低くなるため、設定画素は上記のように2〜5画素に設定することが好ましい。
【0065】
・連結処理▲1▼
先ず、図9に示す骨格線Bと骨格線Cの交点BCに対して連結処理を行う場合について説明する。分離処理後の交点BCの拡大図を図10に示す。
図10に示したように、交点BCで分離された骨格線は、骨格線Bの頂点(b1)から交点BCの分離点(b3)までのラインb1b3、骨格線Cの頂点(c1)から交点BCの分離点(c4)までのラインc1c4、交点BCの分離点(b4)から骨格線Bの端点(b5)までのラインb4b5、及び交点BCの分離点(c5)から骨格線Cの端点(c6)までのラインc5c6の4本の分離した骨格線となる。これらの分離した骨格線において、任意の1本の骨格線と連結できる分離した骨格線の候補は、その他の3本の分離した骨格線となる。
【0066】
これらの3本の分離した骨格線から適切な骨格線を選択して連結するために、分離した骨格線の分離状態を確認し、一定の関係にある分離した骨格線同士に対して連結処理を行う。
すなわち、分離した骨格線の分離状態は、骨格線同士の交点(消し円の中心)を原点として仮想的にXY軸を設定し、0°〜90°の範囲を第1のエリア、90°〜180°の範囲を第2のエリア、180°〜270°の範囲を第3のエリア、270°〜360°の範囲を第4のエリアとして、分離した各骨格線が存在するエリアで確認され、この分離した骨格線が存在するエリアが点対称の関係にある骨格線同士を最短となる直線で結び、この直線と分離した各骨格線のなす角度が設定値の半分以下となる骨格線同士を連結する。
【0067】
図11を用いて具体的に説明すると、分離した骨格線の分離状態は、交点BC(消し円)の中心を原点として仮想的にX軸Y軸を設定すると、c1c4ラインは0°〜90°の範囲(第1のエリア)に、b1b3ラインは90°〜180°の範囲(第2のエリア)に、c5c6ラインは180°〜270°の範囲(第3のエリア)に、b4b5ラインは270°〜360°の範囲(第4のエリア)に存在していることがわかる。このように分離した骨格線の分離状態を確認した後、例えば頂点c1を含む0°〜90°の範囲(第1のエリア)にあるc1c4ラインの結合を行う場合、本発明のアルゴリズムにより、これと点対称の位置の第3のエリア(180°〜270°)にあるラインを結合ラインの候補として選択する。つまり図11においては、c5c6ラインがc1c4ラインの結合対象となる。
【0068】
続いて、c1c4ラインとc5c6ラインを最短となる直線で結び、この直線とc1c4ラインまたはc5c6ラインとのなす角度が設定値の半分以下となるときに連結する。例えば、今回行ったエッチング条件でエッチングした場合、設定値の角度は経験的に30°であるため、15°以下であれば分離した骨格線同士を連結する。すなわち、c1c4ラインとc5c6ラインの場合は、それぞれの骨格線と骨格線同士を最短で結んだ直線とのなす角度が15°以下(ほぼ直線であるため、角度は0°)であるため、c1c4ラインとc5c6ラインを連結して、c1c6ラインとすることができる。
骨格線Bの頂点b1をもつb1b3ライン(第2のエリアに存在するライン)についても同様に、点対称の関係にある第4エリアにあるb4b5ラインと連結することができ、新しいb1b5ラインを得ることができる。
【0069】
しかしながら、実際に行われる欠陥の検査では、上記のように分離した骨格線の分離状態が各エリアに一つずつ存在するものばかりではなく、例えば図12及び図14に示すように同じエリアに複数のラインが存在する場合もある。そこで、続いて図12に示す交点CC1を連結する場合、及びその他の例として図14に示すような骨格線を連結する場合について説明する。
【0070】
・連結処理▲2▼
図9に示す分離処理した骨格線Cと骨格線C1の交点CC1の拡大図を図12に示す。
図12に示したように、交点CC1で分離された骨格線は、骨格線Cの頂点(c1)から交点CC1の分離点(c2)までのラインc1c2、交点CC1の分離点(c3)から骨格線Cの端点(c4)までのラインc3c4、及び骨格線C1の頂点(c16)から交点CC1の分離点(c17)のラインc16c17の3本の分離した骨格線となる。これらの分離した骨格線において、任意の1本の骨格線と連結できる分離した骨格線の候補は、その他の2本の分離した骨格線となる。
【0071】
これらの分離した骨格線の分離状態は、例えば図13に示すように、交点CC1(消し円)の中心を原点として仮想的にX軸Y軸を設定すると、c1c2ラインは0°〜90°の範囲(第1エリア)に、c3c4ラインは180°〜270°の範囲(第3エリア)に、c16c17ラインは0°〜90°の範囲(第1エリア)に存在している。つまり同じエリアに複数のラインが存在している。これらの分離した骨格線が存在するエリアが点対称の関係にある骨格線同士を最短となる直線で結ぶと、c2とc3を結ぶ直線とc17とc3を結ぶ直線の2つの直線がc3c4ラインから引かれる。
【0072】
しかしながら、本発明は、上述したように、骨格線同士が最短となる直線と分離した各骨格線のなす角度が設定値の半分以下となる骨格線同士を連結するため、図13に示すラインのうちこの連結条件を満たすのはc1c2ラインとc3c4ラインの組み合わせとなり、これらのラインを連結することによって、新しいc1c4ラインを得ることができる。このとき、連結の対象外となったラインc16c17は消去される(又は他のラインとの連結が行われる)。
【0073】
・連結処理▲3▼
次に、図14に示すような分離した骨格線を連結する場合について示す。この図14に示した分離した骨格線は、骨格線の頂点(f1)から分離点(f2)までのラインf1f2、分離点(f3)から骨格線の端点(f4)までのラインf3f4、及び分離点(f5)から他の骨格線の端点(f6)までのラインf5f6の3本である。これらの分離した骨格線において、任意の1本の骨格線と連結できる分離した骨格線の候補は、その他の2本の分離した骨格線となる。
【0074】
これらの分離した骨格線の分離状態は、上記と同様に、消し円の中心を原点として仮想的にX軸Y軸を設定すると、f1f2ラインは0°〜90°の範囲(第1のエリア)に、f5f6ラインとf3f4ラインは180°〜270°の範囲(第3のエリア)に存在している。つまり、同じ第3のエリアに2本のラインが存在しており、分離した骨格線が存在するエリアが点対称の関係にある骨格線同士を最短となる直線で結ぶと、f2とf3を結ぶ直線とf2とf5を結ぶ直線の2つの直線がf1f2ラインから引かれる。
【0075】
しかしながら、上記と同様に、これらの2つの直線のうち、骨格線同士が最短となる直線と分離した各骨格線のなす角度が設定値の半分以下となるのはf1f2ラインとf3f4ラインの組み合わせとなり、これらの分離した骨格線同士を連結することによって新しいf1f4ラインを得ることができる。このとき、連結の対象外となったラインf5f6は消去される(又は他のラインとの連結が行われる)。
【0076】
以上のように放物線状の骨格線のうち、骨格線上に骨格線同士の交点がないものは、該放物線状の骨格線をそのまま独立した放物線に変換し、また骨格線上に骨格線同士の交点が存在するものは、分離連結処理手段を用いて各放物線状の骨格線を分離連結処理し、独立した放物線に変換することができる。
【0077】
また、放物線状の骨格線を独立した放物線に変換する際に、画像データを二値化して放物線状の骨格線の頂点を検出した後、該骨格線の頂点から分岐する骨格線が1つの場合、該骨格線を独立した放物線に変換せずに測定対象外とすることが好ましい。すなわち、例えば、図7(a)に示す骨格線Aのように、測定エリア内に頂点a1から左下(端点a2)と右下(端点a3)に伸びる2つのラインがある場合は測定対象とし、また一方、図7(b)に示す骨格線Eのように、測定エリア内に頂点e1からの骨格線が左下(端点e2)に1つのラインしかない場合、測定対象外とする。
【0078】
すなわち、骨格線Eは、骨格線Aと同じような放物線模様の欠陥(FPD)であるものの、測定エリア内には骨格線の頂点から分岐する骨格線が1つしかなく、もう一方に分岐する骨格線が測定エリア外にあるため、このような骨格線を測定対象外とすることによって、画像データ上の測定エリア範囲内にある放物線模様の欠陥(FPD)のみを効率的に独立した放物線に変換することができ、測定精度をさらに向上させることができる。尚、図4のフロー図では、頂点の分岐条件の確認は、骨格線同士の交点の確認の前に行っているが、これに限定されるものではなく、例えば骨格線同士の交点の確認後に頂点の分岐条件の確認を行っても良い。
以上のような処理を行うことによって、画像データ上の放物線模様の欠陥(FPD)、例えば、図5に示す画像データ上の放物線模様の欠陥(FPD)から、図15に示すような4つの独立した放物線を得ることができる。
【0079】
(結晶欠陥の定量化)
その後、上記の処理で変換した独立した放物線を自動判別することによって、結晶欠陥を定量化する。この結晶欠陥の定量化は、図1に示すように、独立した放物線の頂点を通る水平線上の頂点から設定画素数分離れた位置から垂線を下ろしたときに、この垂線と独立した放物線が交差し、かつ該垂線と放物線の交点と放物線の頂点とを結んだ直線と、放物線の頂点を通る水平線とがなす角度が20°から65°である独立した放物線を結晶欠陥として自動判別し、この結晶欠陥として判別されたものを定量化することによって行われる。
【0080】
ここで、上記の垂線と放物線の交点と放物線の頂点とを結んだ直線と、放物線の頂点を通る水平線とがなす角度については、実際にFPDについて顕微鏡観察により調査した結果、この角度がほとんど20°から65°の範囲にあることが判った。そこで、これを測定対象とすることにより、半導体デバイスで問題となる結晶欠陥のみを高精度で定量化することができることから決定された。
【0081】
このとき、極端に小さな放物線模様の欠陥(FPD)については測定対象外とするため、放物線の頂点を通る水平線上の頂点から垂線を下ろす位置までの設定画素数は、経験的に10画素程度に設定することが好ましい。
【0082】
また、上記では垂線と放物線の交点と放物線の頂点とを結んだ直線と、放物線の頂点を通る水平線とがなす角度を設定して、結晶欠陥の自動判別を行っているが、その他の判別方法として、変換された独立した放物線の頂点と2つの端点とから形成される放物線の面積を求め、この放物線の面積が予め設定した最小設定面積より大きい放物線を結晶欠陥として自動判別する方法を採用することもできる。このように放物線の面積で自動判別を行うことにより、結晶欠陥をさらに精度良く自動判別することができる。
【0083】
(検査終了)
検査終了後、検査結果はコンピュータに自動で記録され、検査後の半導体ウエーハは搬送ロボットにより保持ステージからストック手段に移される。その後、連続的に次の半導体ウエーハがストック手段より保持ステージに搬入され、上記と同様の結晶欠陥の検査を自動的に繰り返し行なうことができる。
【0084】
以上のような結晶欠陥の自動検査方法を行うことにより、作業者がいなくても放物線模様の欠陥(FPD)を自動的に検査することができるため、夜間利用等によって検査時間の短縮が図れるとともに作業者の負担を軽減することができ、さらに検査結果にバラツキが生じず高精度にかつ安定して半導体結晶の結晶欠陥を検査することができる。
【0085】
【実施例】
以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
熟練の作業者と本発明の結晶欠陥の自動検査装置とで同一のウエーハを用いて、同一測定エリアで結晶欠陥の検査を行なった。
【0086】
検査用の半導体ウエーハとして、CZ法により半導体シリコン単結晶を育成し、この半導体単結晶をスライスした直径200mmのウエーハを4分割にした扇型形状のウエーハを使用した。得られた扇型形状の半導体ウエーハにSECCO液による選択エッチングを施して半導体ウエーハの表面に放物線模様の欠陥(FPD)を出現させた後、図2に示したような本発明の結晶欠陥の自動検査装置を用いて、中心より10mmを除いた位置から測定エリア幅10mm×高さ1mmの領域を1ポイントとし、面内8ポイントの検査を行った。CCDカメラによる顕微鏡観察は測定倍率50倍という条件で検査した。また、同様の測定エリアをCCDカメラで撮像し、得られた画像データをモニターに映して電子ペンを利用して熟練した作業者が目視でカウントした。
【0087】
本発明の自動検査装置と熟練した作業者で半導体ウエーハの結晶欠陥を検査した結果を比較すると、熟練した作業者のカウント数が正しい数値として本発明の自動検査装置の検出能力を確認した結果、作業者がカウントした総数195個の欠陥に対して、本発明の自動検査装置では5個を見逃し(見逃し率2.6%)、2個を誤判定(誤検出率1.0%)していたものの一致率96.4%と高く、優れた検出能力であった。この見逃し率や誤検出率を複数人の作業者で同一の半導体結晶を検査したときと比較すると、本発明の自動検査装置は検査バラツキが小さく、安定した検査が行えることがわかった。また、同じサンプルの同一点を繰り返し測定した場合の繰り返し測定精度も、作業者が行うよりはるかに向上し安定した検査が行えた。
【0088】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【0089】
【発明の効果】
以上説明したように、少なくとも保持ステージ、撮像手段、画像処理手段、計測手段を有する結晶欠陥の自動検査装置を用いて、半導体ウエーハの表面を撮像して画像データを得て、該画像データから画像処理を行って独立した放物線に変換した後、該独立した放物線を自動判別して結晶欠陥を定量化することにより、FPDのような複雑な形状の結晶欠陥を自動で検査することができる。このようにFPDを自動で検査することによって、熟練度の違いや個人差による作業者間の検査結果のバラツキが生じることがなく、高精度で安定した欠陥の検査を行うことができる。さらに、夜間の自動検査等も可能になるため、検査時間を短縮して効率的に結晶欠陥の検査を行うことができ、作業者の負担を著しく軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における独立した放物線を自動判別する方法について示した概略説明図である。
【図2】本発明の結晶欠陥の自動検査装置の一例を示す概略説明図である。(a)概略断面図、(b)概略平面図。
【図3】本発明の結晶欠陥の自動検査方法の一例を示すフロー図である。
【図4】本発明の画像処理の方法の一例を示すフロー図である。
【図5】半導体ウエーハの表面を撮像した画像データを二値化して、放物線状の骨格線を検出した結果を示した図である。
【図6】図5の放物線状の骨格線を検出した画像データから、放物線状の骨格線の端点、頂点、及び骨格線同士の交点を検出した結果を示した図である。
【図7】骨格線A及び骨格線Eの分岐を示した図である。
【図8】分離処理した骨格線B〜Eを示した図である。
【図9】骨格線Bと骨格線Cの交点BCと骨格線Cと骨格線C1の交点CC1を示した図である。
【図10】骨格線Bと骨格線Cの交点BCを拡大した拡大図である。
【図11】交点BCにおける連結処理を示した説明図である。
【図12】骨格線Cと骨格線C1の交点CC1を拡大した拡大図である。
【図13】交点CC1における連結処理を示した説明図である。
【図14】f1f2ラインとf3f4ラインを連結する連結処理を示した説明図である。
【図15】本発明の画像処理で変換された独立した放物線を示した図である。
【図16】選択エッチング後のウエーハ表面を観察した観察図である。
(a)SECCO液の液面に対してウエーハを垂直に投入した場合、
(b)SECCO液の液面に対してウエーハを水平に投入した場合。
【符号の説明】
1…本発明の結晶欠陥の自動検査装置、
2…保持ステージ、 3…撮像手段、
4…画像処理手段、 5…計測手段、
6…半導体結晶、 7…コンピュータ、
8…ストック手段、 9…搬送手段。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor crystal evaluation technique, and more particularly to a crystal defect automatic inspection method for automatically inspecting a crystal defect appearing in a parabolic shape of a semiconductor crystal and an automatic inspection apparatus for performing the same.
[0002]
[Prior art]
Generally, semiconductor wafers are manufactured by growing a cylindrical semiconductor single crystal ingot by a Czochralski (CZ) method, a floating zone (FZ) method, or the like, and thinning the grown semiconductor single crystal ingot. After slicing the wafer into slicing wafers, a lapping process is performed to adjust the thickness and flatness of the wafer, and an etching process is performed to etch the wafer to remove wafer processing distortion. Then, a polishing process or the like for further improving the surface roughness and flatness of the etched wafer to provide a mirror surface is performed, and a semiconductor wafer as a final product is manufactured. Memory, LSI, and the like are manufactured by subsequently forming elements on the semiconductor wafer that is the product manufactured in this way.
[0003]
In recent years, with the miniaturization of elements accompanying the high integration of semiconductor circuits such as DRAMs, a high-quality semiconductor wafer with high purity and low defects is required as its substrate. In particular, a crystal defect called a Grown-in defect is a defect caused by single crystal growth, and a void type defect in which vacancy-type point defects are aggregated is known to deteriorate oxide breakdown voltage characteristics and device characteristics. ing. Therefore, it is important to reduce the density and size of defects, and it is necessary to inspect the crystal defects in the semiconductor crystal to accurately evaluate the substance and to take appropriate measures against the crystal defects.
[0004]
Evaluation of crystal defects may be performed by inspecting the quality of a wafer that is a product after the polishing step is performed. In this case, many processes have been performed until a wafer that is a product is manufactured. Since the wafer is evaluated later, if the product wafer is out of the standard, there is a problem that the time loss and the manufacturing cost loss are large.
[0005]
Further, the defects due to the single crystal growth as described above are influenced by the growth conditions during the growth of the single crystal ingot and are not changed in principle in the wafer processing step. Therefore, crystal defects in a single crystal are generally measured by cutting a wafer for inspection immediately after growing a single crystal ingot, or sampling and evaluating the sample at an early stage of the wafer processing process. ing.
[0006]
As a method for evaluating crystal defects in a semiconductor crystal, for example, as disclosed in JP-A-4-285100, the surface of an inspection wafer cut out from a single crystal ingot is mixed with a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid. After removing the cutting distortion at the time of wafer cutting by etching, K2Cr2O7There is a method in which the surface of the wafer is selectively etched with a mixed solution of hydrofluoric acid and water, and the number of parabolic patterns (sometimes called ripple patterns or radial patterns) appearing on the surface is counted.
[0007]
K2Cr2O7A mixture of HF, hydrofluoric acid and water is well known as a SECCO solution, and its composition is, for example, 0.15 mol / l K2Cr2O7Water and 49% hydrofluoric acid in a volume ratio of 1: 2. This SECCO solution is also used for observing a linear defect image by selectively etching the oxidation-induced stacking fault (OSF) after the heat treatment, or for viewing slip dislocations that have entered during ingot growth. .
[0008]
When the surface of the semiconductor wafer is selectively etched with this SECCO solution, the surface of the wafer after selective etching in a non-stirred state with the semiconductor wafer placed perpendicular to the liquid surface of the SECCO solution is observed with a microscope. A parabolic ripple pattern as shown in a) appears. This is because, when there are very small pits (defects) in the wafer, this pit part is selectively etched and a gas such as hydrogen is generated due to a chemical reaction, and etching unevenness occurs when the gas escapes upward. It is something that can be done. Therefore, it is considered that such a parabolic pattern appearing on the wafer surface is caused by a certain type of crystal defect inherent in the crystal. In general, such a parabolic pattern defect is represented by FPD (Flow Pattern Defect). It is said. Therefore, by evaluating the number of parabolic patterns on the wafer surface, defects in the crystal can be evaluated.
[0009]
On the other hand, when the semiconductor wafer is placed horizontally with respect to the liquid surface of the SECCO solution and processed without stirring, a circular pattern as shown in FIG. 16B appears on the wafer surface after selective etching. Such a pattern on the wafer surface is formed by selectively etching a defect present in the semiconductor wafer and generating gas from that portion, as described above. However, for example, as shown in FIG. 16B, when concentric patterns or large circular patterns appear on the wafer surface, the patterns overlap each other, so that each concentric pattern and other circular patterns are identified. In the case of a wafer having a relatively high defect density, it is extremely difficult to accurately count overlapping circular patterns. Therefore, normally, when a crystal defect is inspected, a semiconductor wafer is introduced perpendicularly to the liquid surface of the SECCO liquid, and a parabolic pattern defect (FPD) as shown in FIG. Counting.
[0010]
Conventionally, the FPD appearing on the surface of the wafer is photographed under a halogen lamp condensing lamp, and its overall distribution, or representative points (for example, the wafer peripheral part, the central part, and the intermediate part thereof). Part (R / 2 position)) and the inspection specifications were determined and inspected. At this time, the FPD in the measurement area is counted visually using an optical microscope, or the surface of the wafer is imaged with a CCD camera, and the obtained image data is displayed on a monitor and is operated using an electronic pen. Counted visually.
[0011]
For example, the parabolic pattern defect (FPD) image data obtained by this CCD camera is detected as a parabolic pattern as shown in FIG. 16A, and the parabolic pattern exists independently (for example, parabolic pattern A). ) And parabola patterns (Parabolic patterns B, C, D, E), etc., and as seen in the parabolic pattern C, parabolic patterns C1, C2, etc. in which the parabolic patterns completely overlap are observed. There are also cases where the parabolic pattern is partially off from the measurement area, such as the parabolic pattern E.
[0012]
The operator inspects a parabolic pattern defect (FPD) by visual observation using the image data obtained by the CCD camera in this way. At this time, for example, if it is in an independent state such as a parabolic pattern A, it is easy to count and inspect, but if there are many overlapping parts of parabolic patterns such as parabolic patterns B to E, It becomes difficult to perform the inspection. Furthermore, the parabolic pattern includes a pattern that should be inspected as a defect and a pattern that is not inspected. For example, the parabolic patterns C1 and C2 are patterns that are not evaluated as defects and are difficult to determine. Therefore, in order to accurately inspect such parabolic pattern defects, the skill level of the operator is required.
[0013]
In addition, as described above, since such crystal defect inspection methods are all performed manually, individual differences are likely to occur in the inspection results, and further, depending on the position of the wafer in the thickness direction where defects exist. Since the size of the parabolic pattern defect changes, when the multi-point measurement is performed on the wafer surface, the operator has a variation in the count, making it difficult to perform a stable evaluation.
[0014]
In addition, when evaluating crystal defects, the defect inspection involves measuring multiple points on the wafer surface, which places a heavy burden on the operator, such as a long-time microscope operation. Problem arises.
[0015]
On the other hand, in the manufacture of semiconductor wafers, it is required to feed back inspection results quickly and perform efficient manufacturing, and shortening of inspection time and use at night are strongly desired.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and enables automatic operation so that inspection can be performed even at night, reducing the burden on the operator, and does not cause variations in inspection results, and with high accuracy. It is an object of the present invention to provide an automatic crystal defect inspection method and automatic inspection apparatus capable of stably inspecting a crystal defect of a semiconductor crystal.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a method for automatically inspecting a crystal defect of a semiconductor crystal, comprising slicing a grown semiconductor single crystal to produce a semiconductor wafer, and obtaining the obtained semiconductor wafer. The semiconductor wafer is subjected to selective etching to cause a parabolic pattern defect (FPD) to appear on the surface of the semiconductor wafer, the surface of the semiconductor wafer is imaged to obtain image data, and the image data is subjected to image processing to obtain image data. There is provided an automatic inspection method for crystal defects characterized by converting the above parabolic defect (FPD) into an independent parabola, and automatically quantifying the crystal defect by automatically discriminating the independent parabola..
[0018]
Thus, a semiconductor crystal was grown and sliced to produce a semiconductor wafer, and the resulting semiconductor wafer was subjected to selective etching to cause a parabolic pattern defect (FPD) to appear on the surface of the semiconductor wafer. Thereafter, the surface of the semiconductor wafer is imaged to obtain image data, and image processing is performed on the image data to convert a parabolic pattern defect (FPD) on the image data into an independent parabola. By automatically discriminating and quantifying crystal defects, crystal defects in semiconductor crystals can be automatically inspected, reducing the burden on the operator and further inspecting defects according to certain standards. It is possible to inspect the crystal defects of the semiconductor crystal with high accuracy and stability without variation in the results.
[0019]
At this time, the parabolic pattern defect (FPD) on the image data is converted into an independent parabola by the image processing. First, the imaged image data is binarized to convert the parabolic pattern defect (FPD) into a parabolic shape. And detecting the end points, vertices, and intersection points of the skeleton lines of the parabolic skeleton line, and then, among the detected parabolic skeleton lines, the intersection points of the skeleton lines are on the skeleton line. If there is not, the parabolic skeleton line is converted into an independent parabola as it is, and if there is an intersection of the skeleton lines on the skeleton line, the parabolic skeleton line is separated and connected to an independent parabola. Preferably done by converting.
[0020]
In this way, first, the imaged image data is binarized, and the parabolic pattern defect (FPD) is detected for the parabolic skeleton line, the end point of the parabolic skeleton line, the vertex, and the intersection of the skeleton lines. Later, among the detected parabolic skeleton lines, those that do not have an intersection of skeleton lines on the skeleton line are converted into independent parabolas as they are, and there are intersections of the skeleton lines on the skeleton line. By separating and connecting the skeleton lines to independent parabolas, parabolic pattern defects (FPD) on the image data exist independently or between parabolic pattern defects (FPDs). Even if they are overlapped, all the parabolic pattern defects (FPD) to be measured can be easily and reliably converted into independent parabolas using a certain algorithm.
[0021]
In this case, the separation and connection processing of the parabolic skeleton lines is performed by increasing the end points of the parabolic skeleton lines and the intersections of the skeleton lines by a set pixel, and erasing the skeleton lines in the region increased by the set pixel. After separating the skeleton line (as an erase circle), the XY axis is set with the intersection (the center of the erase circle) between the skeleton lines as the origin, and the range from 0 ° to 90 ° is the first area, 90 ° to 180 ° An area where each of the separated skeleton lines exists (separated state), with the range of ° being the second area, the range of 180 ° to 270 ° being the third area, and the range of 270 ° to 360 ° being the fourth area The skeleton lines where the areas where the separated skeleton lines exist are point-symmetrical with each other are connected by the shortest straight line, and the angle formed by each separated skeleton line is less than half of the set value. Preferably by connecting the lines together.
[0022]
In this way, the end point of the parabolic skeleton line and the intersection of the skeleton lines are enlarged by the set pixel, and after removing the skeleton line of the region enlarged by the set pixel (as an erase circle), the skeleton line is separated. Area where each skeleton line is separated by setting the XY axes with the intersection point of the skeleton lines (the center of the erased circle) as the origin, and the four divided ranges of 0 ° to 360 ° as the first to fourth areas, respectively. Check the (separated state), connect the skeleton lines where the areas where the separated skeleton lines exist are point-symmetrical with the shortest straight line, and the angle formed by each separated skeleton line is half of the set value By connecting the following skeleton lines, even if the skeleton lines are difficult to separate due to overlapping parabolic patterns on the image data, they can be reliably converted into independent parabolas.
[0023]
Furthermore, at this time, after binarizing the image data and detecting the vertex of the parabolic skeleton line, if there is one skeleton line branching from the vertex of the skeleton line, the skeleton line is not converted into an independent parabola. Can be excluded from measurement.
[0024]
In this way, after binarizing image data and detecting the vertex of the skeleton line, if there is one skeleton line that branches off from the vertex of the skeleton line, the measurement on the semiconductor wafer is performed by excluding the skeleton line from the measurement target. To remove parabolic defect (FPD) outside the area and efficiently convert only the parabolic defect (FPD) to be measured on the image data (within the measurement area) into an independent parabola. Can do. Therefore, measurement accuracy can be further improved.
[0025]
Then, quantification of crystal defects performed by automatically discriminating the independent parabola is performed when the vertical line is dropped from a position separated by a set number of pixels from a vertex on a horizontal line passing through the vertex of the independent parabola. An independent parabola whose angle formed by a straight line intersecting the independent parabola and connecting the intersection of the perpendicular and the parabola and the apex of the parabola and a horizontal line passing through the apex of the parabola is 20 ° to 65 °. It can be done by automatically identifying the crystal defect and quantifying the crystal defect.
[0026]
In this way, when a perpendicular line is dropped from a position that is a set number of pixels away from the vertex on the horizontal line passing through the vertex of the transformed independent parabola, the perpendicular line and the independent parabola intersect, and the perpendicular line and the parabola line By automatically discriminating an independent parabola whose angle formed by a straight line connecting the intersection and the apex of the parabola and a horizontal line passing through the apex of the parabola is 20 ° to 65 ° as a crystal defect, and quantifying the crystal defect, Only crystal defects (FPD) that are problematic in semiconductor devices can be quantified with high accuracy.
[0027]
In this case, the semiconductor single crystal is grown by the Czochralski method (CZ method) or the floating zone method (FZ method), and the selective etching applied to the semiconductor wafer manufactured from the semiconductor single crystal is K.2Cr2O7It is preferable to use a mixed solution of hydrofluoric acid and water..
[0028]
In this way, a semiconductor single crystal is grown by the CZ method or the FZ method, and sliced from the semiconductor single crystal.2Cr2O7By performing selective etching with a mixed solution of hydrofluoric acid and water, a parabolic pattern defect (FPD) occurs on the wafer surface. Since this FPD is known as a cause of a decrease in device yield, the necessity of the inspection is great, and it is very useful in manufacturing a semiconductor wafer to automatically inspect such an FPD as described above.
[0029]
Furthermore, according to the present invention, there is provided an automatic inspection device for a crystal defect for inspecting a parabolic pattern defect (FPD) appearing after selectively etching a surface of a semiconductor crystal, and holding at least the semiconductor crystal to be inspected. An imaging means for obtaining image data by imaging the surface of the held semiconductor crystal and performing image processing on the captured image data to convert a parabolic defect (FPD) on the image data into an independent parabola There is provided an automatic crystal defect inspection apparatus comprising: an image processing means for measuring, and a measuring means for automatically determining an independent parabola converted by the image processing means to quantify the crystal defect..
[0030]
In this way, at least a holding stage for holding a semiconductor crystal, an imaging means for imaging the surface of the semiconductor crystal to obtain image data, and image processing for performing parabolic pattern defects (FPD) to independent parabolas by performing image processing If an automatic inspection device for crystal defects having a measuring means for automatically determining independent parabola and quantifying crystal defects, a parabolic pattern defect (FPD) appearing on the surface of a selectively etched semiconductor crystal is automatically detected. Since inspection can reduce the burden on the operator and defects can be inspected according to a certain standard, there is no variation in inspection results, and crystal defects in semiconductor crystals can be inspected with high accuracy and stability. Automatic inspection device.
[0031]
At this time, it is preferable that the imaging means for obtaining image data by imaging the surface of the semiconductor crystal is a means for obtaining image data by imaging the surface of the semiconductor crystal with a CCD camera.
[0032]
Thus, if the imaging means is a means for obtaining the image data by imaging the surface of the semiconductor crystal with a CCD camera, the surface of the semiconductor crystal can be easily read and stored as two-dimensional image data.
[0033]
Further, image processing means for performing image processing on the captured image data to convert a parabolic pattern defect (FPD) on the image data into an independent parabola, binarizes the captured image data, and forms a parabola. After detecting a pattern defect (FPD) as a parabolic skeleton line, detecting an end point, a vertex, and an intersection of the skeleton lines of the parabolic skeleton line, a skeleton of the detected parabolic skeleton lines is detected. If there is no intersection between the skeleton lines on the line, the parabolic skeleton line is converted into an independent parabola as it is, and if there is an intersection between the skeleton lines on the skeleton line, the separation connection processing means is used. It is preferably a means for converting a parabolic skeleton line into an independent parabola by separating and connecting..
[0034]
In this way, the image processing means binarizes the image data, detects a parabolic defect (FPD), a parabolic skeleton line, and the end points, vertices, and intersections of the skeleton lines of the parabolic skeleton line. After that, if the detected parabolic skeleton line is converted into an independent parabola as described above, even if a parabolic defect (FPD) in the image data exists alone, Even if the defects (FPD) overlap each other, all the parabolic pattern defects (FPD) to be measured can be easily and surely converted into independent parabolas using a certain algorithm.
[0035]
At this time, the separation and connection processing means enlarges the end point of the parabolic skeleton line and the intersection of the skeleton lines by a set pixel, and erases the skeleton line of the area increased by the set pixel (as an erase circle) After separating the skeleton lines, the XY axes are set with the intersection (the center of the erased circle) between the skeleton lines as the origin, and the range from 0 ° to 90 ° is the first area, and the range from 90 ° to 180 ° is the first. 2 areas, 180 ° to 270 ° range as the third area, 270 ° to 360 ° range as the fourth area, the area where each of the separated skeleton lines exists (separation state) is confirmed and separated Connect the skeleton lines where the areas where the skeleton lines exist are point-symmetric to each other with the shortest straight line and the angle between each separated skeleton line is less than half of the set value. Can be a means.
[0036]
In this way, the separation and connection processing means enlarges the end points of the parabolic skeleton lines and the intersections of the skeleton lines by the set pixels, and erases the skeleton lines in the area increased by the set pixels (as an erase circle). After separating the lines, check the area (separated state) where each separated skeleton line exists as described above, and the straight line that minimizes the skeleton lines where the area where the separated skeleton line exists is point-symmetric If the skeleton lines are connected to each other and the angle between each separated skeleton line is less than half of the set value, the parabolic patterns overlap on the image data and are difficult to separate. Even if it exists, it can be reliably converted into an independent parabola.
[0037]
Further, the measuring means for automatically determining the independent parabola converted by the image processing means and quantifying the crystal defect is a perpendicular line from a position separated from a vertex on a horizontal line passing through the vertex of the independent parabola by a set number of pixels. When the vertical line is lowered, the angle between the straight line intersecting the independent parabola and connecting the intersection of the vertical line and the parabola and the apex of the parabola and the horizontal line passing through the apex of the parabola is from 20 °. It can be a means for automatically discriminating an independent parabola at 65 ° as a crystal defect and quantifying the crystal defect..
[0038]
In this way, when the measuring means drops a perpendicular from a position separated by a set number of pixels from the vertex on the horizontal line passing through the vertex of the converted independent parabola, the perpendicular and the independent parabola intersect, and the perpendicular The crystal defect is quantified by automatically discriminating an independent parabola whose angle formed by the straight line connecting the intersection of the parabola and the apex of the parabola and the horizontal line passing through the apex of the parabola is 20 ° to 65 ° as a crystal defect. If it is a means, only the crystal defect (FPD) which becomes a problem with a semiconductor device can be quantified with high precision.
[0039]
At this time, the apparatus of the present invention preferably includes stock means capable of stocking a plurality of semiconductor crystals to be inspected and transport means for automatically supplying and collecting the semiconductor crystals from the stock means to the holding stage..
[0040]
As described above, the automatic inspection apparatus for crystal defects according to the present invention includes stock means capable of stocking a plurality of semiconductor crystals and transport means for automatically supplying and recovering semiconductor crystals from the stock means to the holding stage. Even when there is no operator, crystal defects can be automatically and continuously inspected. Therefore, the inspection process for crystal defects can be completely automated, the burden on the operator can be further reduced, and the inspection efficiency and throughput can be significantly improved.
[0041]
Further, at this time, a reading means for reading the ID given to the semiconductor crystal to be inspected, a checking means for checking the measurement condition based on the ID of the read semiconductor crystal, and the checking of the measurement condition of the semiconductor crystal It is preferable to have switching means for automatically switching to the measured conditions.
[0042]
As described above, the automatic inspection device for crystal defects according to the present invention includes a reading unit for reading an ID of a semiconductor crystal, a checking unit for checking a measurement condition based on the read ID, and a switching unit for automatically switching the measurement condition. By having it, it is possible to automatically inspect crystal defects by switching the measurement conditions for each semiconductor crystal, so that it is possible to accurately inspect crystal defects even if there are no workers on various semiconductor wafers Can do.
[0043]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, although an embodiment is described about the present invention, the present invention is not limited to these.
Conventionally, inspection of parabolic pattern defects (FPD) appearing on the surface of a wafer has been counted visually by an operator, so that it is difficult to perform a stable inspection due to variations in inspection results, and an accurate inspection is performed. In order to do so, the skill level of the operator was also required. Further, in such inspection of FPD, reduction of inspection time, use at night, etc. are strongly desired in order to reduce the burden on the operator and to manufacture an efficient semiconductor wafer.
[0044]
Therefore, the present inventors have reduced the burden on the operator by enabling automatic operation so that crystal defects can be inspected even at night, and the accuracy of the semiconductor crystal is stable with high accuracy without variation in inspection results. In order to inspect crystal defects, the surface of a semiconductor wafer subjected to selective etching is imaged to obtain image data, and image processing is performed on the image data to separate parabolic pattern defects (FPD) on the image data. We have developed an automatic inspection method for crystal defects and an automatic inspection device for quantifying crystal defects by converting the parabola into a parabola and automatically distinguishing the converted independent parabola, and have completed the present invention through repeated studies. .
[0045]
First, an example of an automatic crystal defect inspection apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic explanatory view of an automatic inspection apparatus for crystal defects according to the present invention, FIG. 2 (a) is a schematic sectional view of the automatic inspection apparatus, and FIG. 2 (b) is a schematic plan view. Is shown.
[0046]
The automatic inspection apparatus 1 for crystal defects according to the present invention is an automatic inspection apparatus that inspects a parabolic pattern defect (FPD) that appears after selective etching of the surface of a semiconductor crystal. The main configuration of the automatic inspection apparatus 1 will be described. A holding stage 2 holding a semiconductor crystal 6 for inspection (a disk-shaped semiconductor wafer divided into four), an imaging means 3 for imaging the surface of the held semiconductor crystal 6 and obtaining image data, and imaging Image processing means 4 that performs image processing on the converted image data and converts the FPD on the image data into an independent parabola, and a measurement that automatically discriminates the independent parabola converted by the image processing means and quantifies crystal defects Means 5 are provided.
[0047]
Here, it is preferable that the image pickup means 3 for picking up the image of the surface of the semiconductor crystal 6 to obtain image data is means for picking up the image of the surface of the semiconductor crystal with a CCD camera and obtaining image data. The CCD camera is preferably capable of observing the surface of the semiconductor crystal for inspection at a magnification of about 30 to 100 times. Depending on the inspection specification, the surface of the semiconductor crystal is usually imaged at about 50 times. The image data can be stored in the computer 7, for example. The image data stored in the computer 7 is analyzed by the image processing means 4 for performing image processing programmed in the computer 7 and the measuring means 5 for quantifying crystal defects, and the crystal defects are automatically quantified. be able to.
[0048]
The automatic inspection apparatus 1 for crystal defects includes a stock unit 8 that can stock a plurality of semiconductor crystals 6 and a transport unit 9 that automatically supplies and recovers the semiconductor crystal 6 from the stock unit 8 to the holding stage 2. It is preferable. If the stock means 8 and the transport means 9 are provided in this way, the inspection process for crystal defects can be completely automated, and even when there is no operator at night, the inspection for crystal defects is automatically continued. Thus, the inspection efficiency and throughput can be further improved, and the burden on the operator can be further reduced. A plurality of stock means for this semiconductor wafer can be provided, and the transport means can be freely moved according to the position and number of stock means.
[0049]
Further, the crystal defect automatic inspection apparatus 1 is based on reading means (not shown) for reading an ID and an inspection code given to the semiconductor crystal 6 to be inspected, and the read ID and inspection code of the semiconductor crystal. It is preferable to have collation means (not shown) for collating the measurement conditions and switching means (not shown) for automatically switching to the measurement conditions for collating the measurement conditions of the semiconductor crystal. At this time, the reading means can be combined with the imaging means 3 in FIG. 2, and the collating means and the switching means can be programmed on the computer 7 or may be provided separately.
[0050]
Next, a method of automatically inspecting a semiconductor crystal for crystal defects using such an automatic crystal defect inspection apparatus will be described.
The crystal defect automatic inspection method of the present invention is obtained by, for example, growing a semiconductor crystal by the Czochralski (CZ) method or the floating zone method (FZ method) and slicing the semiconductor single crystal to produce a semiconductor wafer. After the selective etching is performed on the semiconductor wafer to cause a parabolic pattern defect (FPD) to appear on the surface of the semiconductor wafer, the surface of the semiconductor wafer is imaged using, for example, the automatic inspection device for crystal defects described above. Image data is obtained, image processing is performed on the image data to convert a parabolic pattern defect (FPD) on the image data into an independent parabola, and the independent parabola is automatically determined to quantify crystal defects. To.
[0051]
Hereinafter, the automatic inspection method for crystal defects according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. FIG. 3 is a flowchart showing an example of the automatic inspection method for crystal defects according to the present invention.
[0052]
(Preparation of semiconductor wafer)
First, a semiconductor wafer for inspection is prepared.
A semiconductor single crystal ingot such as silicon is grown by the Czochralski method (CZ method) or the floating zone method (FZ method), and the grown semiconductor single crystal ingot is formed to a predetermined thickness by a slicer such as a wire saw, for example, 1 to 2 mm. A semiconductor wafer having a thickness of about 1 is cut out. Thereafter, the obtained semiconductor wafer is etched with a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid to remove surface distortions, thereby producing a semiconductor wafer for inspection. At this time, it is preferable to print the wafer ID and the inspection code on the surface thereof by laser marking or the like so that the semiconductor wafer for inspection can be identified when the crystal defect is inspected.
[0053]
Thus, by previously printing the ID and inspection code on the surface of the semiconductor crystal with laser marking or the like, the measurement position, measurement magnification, measurement range, etc. are automatically determined for each semiconductor crystal at the time of crystal defect inspection. Since the inspection can be performed by switching the measurement conditions, it is possible to accurately inspect the crystal defect without an operator.
[0054]
At this time, the inspection code printed on the surface of the semiconductor crystal for inspection is based on the inspection specification. For example, the necessary recipe relating to the above measurement conditions is expressed by simple four-digit alphanumeric characters. It can be registered in the laser marker and the inspection device.
[0055]
Further, the shape of the semiconductor wafer is not particularly limited. For example, when a grown semiconductor wafer having a large diameter of 200 mm or more is manufactured, the wafer is made easy to perform an etching process or a crystal defect inspection. It is good also as a fan-shaped wafer by dividing into four.
[0056]
(Pretreatment of semiconductor wafers)
After thoroughly cleaning the semiconductor wafer prepared above with pure water, slowly inject a semiconductor wafer for inspection (hereinafter simply abbreviated as a wafer) perpendicularly to the liquid surface of the SECCO liquid in a container containing the SECCO liquid. And the surface of the semiconductor wafer is selectively etched by holding it for 1 to 60 minutes, preferably 30 minutes in a stationary state (without stirring or the like). By performing selective etching on the wafer surface in this way, a parabolic pattern defect (FPD) that extends upward in the vertical direction with respect to the direction in which the wafer is immersed as shown in FIG. 16A appears on the wafer surface.
[0057]
At this time, the immersion time of the semiconductor wafer is not particularly limited, but if the etching is performed for more than 60 minutes, the parabolic patterns become too large, and the parabolic patterns overlap with each other, which is inconvenient for counting FPDs. On the other hand, when the immersion time is less than 1 minute, the parabola pattern does not sufficiently appear and it is difficult to count the FPD.
[0058]
(Imaging)
Thereafter, the pre-processed semiconductor wafer is held on a holding stage, the wafer surface is imaged, and image data is stored.
First, the pre-processed semiconductor wafer is stocked in stock means, moved from the stock means to a holding stage using a transfer robot as a transfer means, aligned, and then held on the holding stage.
[0059]
At this time, the semiconductor wafer is aligned so that the apex of the parabolic pattern is at the top when imaged by the imaging means, but the alignment of the semiconductor wafer is not particularly limited, and the imaging means and the wafer The position can be selected as appropriate depending on the positional relationship of the image, the direction of image processing, and the like. By performing the alignment mechanically in this manner, the alignment accuracy is good, and even when the same semiconductor wafer is repeatedly inspected, it is possible to perform a stable inspection with little variation.
[0060]
After the semiconductor wafer for inspection is held on the holding stage, the wafer ID and inspection code printed on the wafer surface are read using a reading means such as a CCD camera, and the read wafer ID and inspection code are sent to the computer. Based on the ID and the inspection code, the semiconductor wafer measurement conditions are verified by the verification means programmed on the computer, and the semiconductor wafer measurement conditions are automatically switched by the switching means. Can be automatically selected and set. If the measurement conditions can be automatically switched in this way, an accurate crystal defect inspection can be performed without an operator.
[0061]
Thereafter, the surface of the semiconductor wafer held on the holding stage is picked up using an imaging means such as a CCD camera and read as two-dimensional image data, and the obtained image data is stored in a computer or the like.
[0062]
(Image processing)
Subsequently, image processing is performed on the image data obtained above using an image processing unit, and a parabolic pattern defect on the image data is converted into an independent parabola. FIG. 4 is a flowchart showing an example of image processing.
In the image processing by the image processing means, first, the captured image data is binarized, and a parabolic pattern defect (FPD) is detected as a parabolic skeleton line. By binarizing the image data in this way, for example, a parabolic skeleton line as shown in FIG. 5 is detected from a parabolic pattern defect (FPD) appearing on the wafer as shown in FIG. can do. Note that FIG. 16A and FIG. 5 are upside down because the semiconductor wafer is held so that the apex of the parabolic pattern is positioned above the image data when the semiconductor wafer is aligned. It is.
[0063]
Next, by searching the measurement area of the obtained image data (FIG. 5), the end points and vertices of parabolic skeleton lines as shown in FIG. 6 and the intersections of the skeleton lines are detected.
After that, among the detected parabolic skeleton lines, those that do not have an intersection of the skeleton lines on the skeleton lines convert the parabolic skeleton lines into independent parabolas as they are. For example, since the skeleton line A in FIG. 6 has no intersection between the skeleton lines on the skeleton line, the skeleton line A is converted into an independent parabola A as shown in FIG. On the other hand, as for skeleton lines B to E in FIG. 6 where the intersections of skeleton lines exist on the skeleton line, each parabolic skeleton line is separated and connected using the separation and connection processing means to form independent parabolas. Convert.
[0064]
With regard to the separation and connection processing by this separation and connection processing means, the following describes the algorithm of the separation and connection processing by giving some examples regarding the crossing state of the skeleton lines.
The parabolic skeleton line separation and connection process is performed for the purpose of clarifying the end points of the detected skeleton lines and the intersection points of the skeleton lines, and for the set pixels, for example, 2-5 pixels, centering on these intersection points and end points. (Two pixels are usually sufficient.) Increase to form a circle. Next, smoothing is performed by reducing the circle enlarged by 2 to 5 pixels by 1 pixel, and then the skeleton line in the circle is erased to make an erased circle. By performing such processing, noise is removed, and parabolic skeleton lines are separated at the intersections of the skeleton lines. By this separation processing, the skeleton lines B to E shown in FIG. 6 are separated at the intersections of the skeleton lines as shown in FIG. In addition, if the set pixels when forming the circle are too small or too large, the accuracy when connecting the separated skeleton lines is lowered, so the set pixels are set to 2 to 5 pixels as described above. It is preferable to do.
[0065]
・ Consolidation process (1)
First, the case where a connection process is performed with respect to the intersection BC of the skeleton line B and the skeleton line C shown in FIG. FIG. 10 shows an enlarged view of the intersection BC after the separation process.
As shown in FIG. 10, the skeleton line separated at the intersection point BC is the intersection point from the vertex (b1) of the skeleton line B to the separation point (b3) of the intersection point BC, and from the vertex (c1) of the skeleton line C. The line c1c4 from the separation point (c4) of BC, the line b4b5 from the separation point (b4) of the intersection BC to the end point (b5) of the skeleton line B, and the end point of the skeleton line C from the separation point (c5) of the intersection BC The four separated skeleton lines of the line c5c6 up to c6) are obtained. In these separated skeleton lines, candidates for separated skeleton lines that can be linked to any one skeleton line are the other three separated skeleton lines.
[0066]
In order to select and connect an appropriate skeleton line from these three separated skeleton lines, the separation state of the separated skeleton lines is confirmed, and a connection process is performed on the separated skeleton lines having a certain relationship. Do.
That is, the separation state of the separated skeleton lines is set by virtually setting the XY axes with the intersection (the center of the erased circle) between the skeleton lines as the origin, and the range of 0 ° to 90 ° is the first area, 90 ° to A range of 180 ° is a second area, a range of 180 ° to 270 ° is a third area, a range of 270 ° to 360 ° is a fourth area, and is confirmed in an area where each separated skeleton line exists, Connect the skeleton lines where the areas where the separated skeleton lines exist are point-symmetric to each other with the shortest straight line, and the skeleton lines where the angle formed by each separated skeleton line is less than half of the set value. Link.
[0067]
Specifically, with reference to FIG. 11, the separated state of the separated skeleton line is that the c1c4 line is 0 ° to 90 ° when the X-axis and Y-axis are virtually set with the center of the intersection BC (cross circle) as the origin. The b1b3 line is in the range of 90 ° to 180 ° (second area), the c5c6 line is in the range of 180 ° to 270 ° (third area), and the b4b5 line is 270. It turns out that it exists in the range (4th area) of (degree)-360 degrees. After confirming the separation state of the skeleton line thus separated, for example, when the c1c4 line in the range of 0 ° to 90 ° (first area) including the vertex c1 is combined, And a line in the third area (180 ° to 270 °) at a point-symmetrical position is selected as a candidate for a combined line. That is, in FIG. 11, the c5c6 line is a connection target of the c1c4 line.
[0068]
Subsequently, the c1c4 line and the c5c6 line are connected by the shortest straight line, and the lines are connected when the angle formed by the straight line and the c1c4 line or the c5c6 line is equal to or less than half the set value. For example, when etching is performed under the etching conditions performed this time, since the angle of the set value is empirically 30 °, the separated skeleton lines are connected if they are 15 ° or less. That is, in the case of the c1c4 line and the c5c6 line, the angle formed by each skeleton line and the straight line connecting the skeleton lines at the shortest is 15 ° or less (because it is almost a straight line, the angle is 0 °). The line and the c5c6 line can be connected to form a c1c6 line.
Similarly, the b1b3 line (the line existing in the second area) having the vertex b1 of the skeletal line B can be connected to the b4b5 line in the fourth area having a point-symmetrical relationship to obtain a new b1b5 line. be able to.
[0069]
However, in the actual defect inspection, not only one skeleton line separation state as described above exists in each area, but also a plurality of skeleton lines in the same area as shown in FIGS. 12 and 14, for example. In some cases, there are lines. Then, the case where the intersection CC1 shown in FIG. 12 is connected, and the case where the skeleton line as shown in FIG. 14 is connected as another example will be described.
[0070]
・ Consolidation process (2)
FIG. 12 shows an enlarged view of the intersection CC1 between the skeleton line C and the skeleton line C1 subjected to the separation processing shown in FIG.
As shown in FIG. 12, the skeleton line separated at the intersection CC1 is the skeleton from the line c1c2 from the vertex (c1) of the skeleton line C to the separation point (c2) of the intersection CC1, and from the separation point (c3) of the intersection CC1. The line c3c4 extends to the end point (c4) of the line C, and the line c16c17 is separated from the vertex (c16) of the skeleton line C1 to the separation point (c17) of the intersection CC1. In these separated skeleton lines, the candidate for the separated skeleton line that can be connected to any one skeleton line is the other two separated skeleton lines.
[0071]
For example, as shown in FIG. 13, when the X-axis and Y-axis are virtually set with the center of the intersection CC1 (cross circle) as the origin, the c1c2 line is 0 ° to 90 °. In the range (first area), the c3c4 line exists in the range of 180 ° to 270 ° (third area), and the c16c17 line exists in the range of 0 ° to 90 ° (first area). That is, there are a plurality of lines in the same area. When the skeleton lines where the areas where these separated skeleton lines exist are point-symmetrical with each other are connected by the shortest straight line, the two straight lines connecting c2 and c3 and the straight line connecting c17 and c3 are separated from the c3c4 line. Be drawn.
[0072]
However, as described above, the present invention connects the skeleton lines having the angle between the skeleton lines that are less than half of the set value and the skeleton lines that are less than half the set value, as described above. Of these, a combination of the c1c2 line and the c3c4 line satisfies the connection condition, and a new c1c4 line can be obtained by connecting these lines. At this time, the line c16c17 that is not to be connected is deleted (or connected to another line).
[0073]
・ Consolidation process (3)
Next, a case where separated skeleton lines as shown in FIG. 14 are connected will be described. The separated skeleton line shown in FIG. 14 includes a line f1f2 from the vertex (f1) of the skeleton line to the separation point (f2), a line f3f4 from the separation point (f3) to the end point (f4) of the skeleton line, and the separation. There are three lines f5f6 from the point (f5) to the end point (f6) of the other skeleton line. In these separated skeleton lines, the candidate for the separated skeleton line that can be connected to any one skeleton line is the other two separated skeleton lines.
[0074]
The separation state of these separated skeleton lines is set in the range of 0 ° to 90 ° (first area) when the X axis and the Y axis are set virtually with the center of the erased circle as the origin, as described above. In addition, the f5f6 line and the f3f4 line exist in the range of 180 ° to 270 ° (third area). That is, if two lines exist in the same third area and the areas where the separated skeleton lines exist are connected in a point-symmetric relationship with each other by the shortest straight line, f2 and f3 are connected. Two straight lines connecting the straight line and f2 and f5 are drawn from the f1f2 line.
[0075]
However, in the same manner as described above, the angle formed by each skeleton line separated from the straight line in which the skeleton lines are the shortest among these two straight lines is a combination of the f1f2 line and the f3f4 line. By connecting these separated skeleton lines, a new f1f4 line can be obtained. At this time, the line f5f6 that is not to be connected is deleted (or connected to another line).
[0076]
As described above, among the parabolic skeleton lines, those having no skeletal line intersection on the skeleton line convert the parabolic skeleton line into an independent parabola as it is, and the skeletal line intersection points on the skeleton line. The existing ones can be converted into independent parabolas by separating and connecting each parabolic skeleton line using the separation and connection processing means.
[0077]
In addition, when converting a parabolic skeleton line into an independent parabola, after binarizing the image data and detecting the vertex of the parabolic skeleton line, there is one skeleton line that branches from the vertex of the skeleton line It is preferable to exclude the skeleton line from being measured without converting it into an independent parabola. That is, for example, when there are two lines extending from the vertex a1 to the lower left (end point a2) and the lower right (end point a3) in the measurement area, as in the skeleton line A shown in FIG. On the other hand, when the skeleton line from the vertex e1 has only one line at the lower left (end point e2) as in the skeleton line E shown in FIG.
[0078]
That is, the skeleton line E is a parabolic pattern defect (FPD) similar to the skeleton line A, but there is only one skeleton line that branches from the vertex of the skeleton line in the measurement area, and the other branches to the other. Since the skeletal line is outside the measurement area, by excluding such a skeleton line from the measurement object, only the parabolic pattern defect (FPD) within the measurement area range on the image data can be efficiently converted into an independent parabola. The measurement accuracy can be further improved. In the flowchart of FIG. 4, the confirmation of the vertex branching condition is performed before the confirmation of the intersection of the skeleton lines, but is not limited to this, for example, after the confirmation of the intersection of the skeleton lines. Vertex branching conditions may be checked.
By performing the processing as described above, a parabolic pattern defect (FPD) on the image data, for example, a parabolic pattern defect (FPD) on the image data shown in FIG. Parabola can be obtained.
[0079]
(Quantification of crystal defects)
Thereafter, the crystal defects are quantified by automatically discriminating the independent parabola converted by the above processing. As shown in FIG. 1, the quantification of the crystal defect is performed when a perpendicular line is dropped from a position separated by a set number of pixels from a vertex on a horizontal line passing through the vertex of an independent parabola. In addition, an independent parabola whose angle formed by a straight line connecting the intersection of the perpendicular and the parabola and the apex of the parabola and a horizontal line passing through the apex of the parabola is 20 ° to 65 ° is automatically determined as a crystal defect, This is done by quantifying what is identified as a crystal defect.
[0080]
Here, as to the angle formed by the straight line connecting the intersection of the perpendicular and the parabola and the apex of the parabola and the horizontal line passing through the apex of the parabola, as a result of actually investigating the FPD by microscopic observation, this angle is almost 20 It was found to be in the range of ° to 65 °. Therefore, it was determined that, by using this as a measurement object, only crystal defects that are problematic in semiconductor devices can be quantified with high accuracy.
[0081]
At this time, since extremely small parabolic pattern defects (FPD) are excluded from the measurement target, the set number of pixels from the vertex on the horizontal line passing through the vertex of the parabola to the position where the perpendicular is lowered is empirically about 10 pixels. It is preferable to set.
[0082]
In the above, the angle formed by the straight line connecting the intersection of the perpendicular and the parabola and the apex of the parabola and the horizontal line passing through the apex of the parabola is set, and crystal defects are automatically determined. A method is adopted in which the area of the parabola formed from the vertex of the converted independent parabola and the two end points is obtained, and a parabola whose area is larger than a preset minimum set area is automatically determined as a crystal defect. You can also. Thus, by automatically determining based on the area of the parabola, crystal defects can be automatically determined with higher accuracy.
[0083]
(End of inspection)
After the inspection is completed, the inspection result is automatically recorded in the computer, and the semiconductor wafer after the inspection is transferred from the holding stage to the stock means by the transfer robot. Thereafter, the next semiconductor wafer is continuously carried from the stock means to the holding stage, and the same crystal defect inspection as described above can be automatically repeated.
[0084]
By performing the automatic inspection method for crystal defects as described above, it is possible to automatically inspect a parabolic pattern defect (FPD) without an operator, so that the inspection time can be shortened by night use and the like. The burden on the operator can be reduced, and further, inspection results can be inspected for crystal defects in a semiconductor crystal with high accuracy and no variation.
[0085]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is shown and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to these.
A crystal defect was inspected in the same measurement area using the same wafer by a skilled worker and the automatic inspection apparatus for crystal defects of the present invention.
[0086]
As a semiconductor wafer for inspection, a semiconductor silicon single crystal was grown by the CZ method, and a fan-shaped wafer in which a wafer having a diameter of 200 mm obtained by slicing the semiconductor single crystal was divided into four parts was used. The obtained fan-shaped semiconductor wafer is selectively etched with a SECCO solution to cause a parabolic pattern defect (FPD) to appear on the surface of the semiconductor wafer, and then the crystal defects of the present invention as shown in FIG. Using the inspection apparatus, an area of 10 mm in measurement area × 1 mm in height from the position excluding 10 mm from the center was taken as 1 point, and 8 points in the plane were inspected. Microscope observation with a CCD camera was inspected under the condition of a measurement magnification of 50 times. Moreover, the same measurement area was imaged with a CCD camera, and the obtained image data was displayed on a monitor, and a skilled worker visually counted using an electronic pen.
[0087]
Comparing the results of inspecting crystal defects of a semiconductor wafer with an automatic inspection device of the present invention and a skilled worker, the result of confirming the detection capability of the automatic inspection device of the present invention as a correct numerical value of the skilled worker, With respect to the total of 195 defects counted by the operator, the automatic inspection apparatus of the present invention misses 5 (missing rate 2.6%), and mistakenly identifies 2 (false detection rate 1.0%). The coincidence rate was 96.4%, and the detection capability was excellent. Comparing the miss rate and the false detection rate with the case where a plurality of workers inspect the same semiconductor crystal, it was found that the automatic inspection apparatus of the present invention has small inspection variations and can perform a stable inspection. In addition, the repeated measurement accuracy when the same point of the same sample was repeatedly measured was much higher than that performed by the operator, and a stable inspection could be performed.
[0088]
The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
[0089]
【The invention's effect】
As described above, using a crystal defect automatic inspection apparatus having at least a holding stage, an imaging means, an image processing means, and a measuring means, the surface of the semiconductor wafer is imaged to obtain image data, and the image data is obtained from the image data. After the process is converted into an independent parabola, the independent parabola is automatically discriminated and the crystal defects are quantified, whereby a crystal defect having a complicated shape such as FPD can be automatically inspected. By automatically inspecting the FPD in this way, there is no variation in inspection results between workers due to differences in skill level or individual differences, and high-accuracy and stable defect inspection can be performed. Furthermore, since automatic inspection at night is possible, the inspection time can be shortened to efficiently inspect crystal defects, and the burden on the operator can be remarkably reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram showing a method for automatically discriminating independent parabolas in the present invention.
FIG. 2 is a schematic explanatory view showing an example of an automatic inspection apparatus for crystal defects according to the present invention. (A) Schematic sectional view, (b) Schematic plan view.
FIG. 3 is a flowchart showing an example of an automatic inspection method for crystal defects according to the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing an example of an image processing method of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a result of detecting parabolic skeleton lines by binarizing image data obtained by imaging the surface of a semiconductor wafer.
6 is a diagram showing a result of detecting end points, vertices, and intersections of skeleton lines of parabolic skeleton lines from the image data in which the parabolic skeleton lines of FIG. 5 are detected.
FIG. 7 is a diagram illustrating branching of a skeleton line A and a skeleton line E.
FIG. 8 is a diagram showing skeleton lines B to E after separation processing.
FIG. 9 is a diagram showing an intersection point BC of a skeleton line B and a skeleton line C and an intersection point CC1 of the skeleton line C and the skeleton line C1.
FIG. 10 is an enlarged view in which an intersection BC of the skeleton line B and the skeleton line C is enlarged.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a connection process at an intersection BC.
FIG. 12 is an enlarged view of an intersection CC1 between the skeleton line C and the skeleton line C1.
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a connection process at an intersection CC1.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a connection process for connecting the f1f2 line and the f3f4 line.
FIG. 15 is a diagram showing independent parabolas converted by the image processing of the present invention.
FIG. 16 is an observation view of the wafer surface after selective etching.
(A) When the wafer is thrown perpendicular to the liquid level of the SECCO liquid,
(B) When the wafer is placed horizontally with respect to the liquid level of the SECCO liquid.
[Explanation of symbols]
1 ... Automatic inspection device for crystal defects of the present invention,
2 ... holding stage, 3 ... imaging means,
4 ... image processing means, 5 ... measuring means,
6 ... semiconductor crystal, 7 ... computer,
8 ... Stock means, 9 ... Conveyance means.

Claims (11)

半導体結晶の結晶欠陥を自動で検査する方法であって、育成された半導体単結晶をスライスして半導体ウエーハを作製し、得られた半導体ウエーハに選択エッチングを施して半導体ウエーハの表面に放物線模様の欠陥(FPD)を出現させた後、該半導体ウエーハの表面を撮像して画像データを得て、
前記撮像された画像データを二値化して、放物線模様の欠陥(FPD)を放物線状の骨格線として検出し、該放物線状の骨格線の端点、頂点、及び骨格線同士の交点を検出し、その後、前記検出した放物線状の骨格線のうち、骨格線上に骨格線同士の交点がないものは、該放物線状の骨格線をそのまま独立した放物線に変換し、一方骨格線上に骨格線同士の交点が存在するものは、該放物線状の骨格線を分離連結処理して独立した放物線に変換し、
該独立した放物線を自動判別して結晶欠陥を定量化することを特徴とする結晶欠陥の自動検査方法。
A method for automatically inspecting a crystal defect of a semiconductor crystal by slicing a grown semiconductor single crystal to produce a semiconductor wafer, and subjecting the obtained semiconductor wafer to selective etching to form a parabolic pattern on the surface of the semiconductor wafer. After the appearance of a defect (FPD), the surface of the semiconductor wafer is imaged to obtain image data,
Binarize the imaged image data, detect a parabolic defect (FPD) as a parabolic skeleton line, detect the end points, vertices, and intersections of the skeleton lines of the parabolic skeleton line; After that, among the detected parabolic skeleton lines, those that do not have an intersection of skeleton lines on the skeleton line, the parabolic skeleton line is converted into an independent parabola as it is, while the intersection of the skeleton lines on the skeleton line In which the parabolic skeleton is separated and connected to an independent parabola,
A method for automatically inspecting a crystal defect, wherein the crystal defect is quantified by automatically discriminating the independent parabola.
前記放物線状の骨格線の分離連結処理を、前記放物線状の骨格線の端点及び骨格線同士の交点を設定画素分大きくし、該設定画素分大きくした領域の骨格線を消去して(消し円として)骨格線を分離した後、前記骨格線同士の交点(消し円の中心)を原点としてXY軸を設定し、0°〜90°の範囲を第1のエリア、90°〜180°の範囲を第2のエリア、180°〜270°の範囲を第3のエリア、270°〜360°の範囲を第4のエリアとして、前記分離した各骨格線が存在するエリア(分離状態)を確認し、分離した骨格線が存在するエリアが点対称の関係にある骨格線同士を最短となる直線で結び、この直線と分離した各骨格線のなす角度が設定値の半分以下となる骨格線同士を連結することによって行うことを特徴とする請求項に記載の結晶欠陥の自動検査方法。In the parabolic skeleton line separation and connection process, the end point of the parabolic skeleton line and the intersection of the skeleton lines are enlarged by a set pixel, and the skeleton line of the region enlarged by the set pixel is erased (erased circle). After the skeleton lines are separated, the XY axes are set with the intersection (center of the erased circle) between the skeleton lines as the origin, the range from 0 ° to 90 ° is the first area, and the range from 90 ° to 180 ° The second area, the range from 180 ° to 270 ° as the third area, and the range from 270 ° to 360 ° as the fourth area, confirm the area (separation state) where each separated skeleton line exists The skeleton lines where the areas where the separated skeleton lines exist are point-symmetrical with each other are connected by the shortest straight line, and the skeleton lines where the angle formed by each separated skeleton line is less than half of the set value to claim 1, characterized in that by concatenating The automatic inspection method of the crystal defect of description. 前記画像データを二値化して放物線状の骨格線の頂点を検出した後、該骨格線の頂点から分岐する骨格線が1つの場合、該骨格線を独立した放物線に変換せずに測定対象外とすることを特徴とする請求項または請求項に記載の結晶欠陥の自動検査方法。After binarizing the image data and detecting the vertex of a parabolic skeleton line, if there is one skeleton line that branches from the vertex of the skeleton line, the skeleton line is not measured without being converted into an independent parabola. The method for automatically inspecting crystal defects according to claim 1 or 2 , wherein: 前記独立した放物線を自動判別して行われる結晶欠陥の定量化を、前記独立した放物線の頂点を通る水平線上の頂点から設定画素数分離れた位置から垂線を下ろしたときに、該垂線と前記独立した放物線が交差し、かつ該垂線と放物線の交点と放物線の頂点とを結んだ直線と、前記放物線の頂点を通る水平線とがなす角度が20°から65°である独立した放物線を結晶欠陥として自動判別して結晶欠陥を定量化することによって行うことを特徴とする請求項1ないし請求項のいずれか一項に記載の結晶欠陥の自動検査方法。Quantification of crystal defects performed by automatically discriminating the independent parabola is performed when a perpendicular is drawn from a position separated by a set number of pixels from a vertex on a horizontal line passing through the vertex of the independent parabola. An independent parabola intersects and a straight line connecting the intersection of the perpendicular and the parabola and the apex of the parabola and a horizontal line passing through the apex of the parabola forms an independent parabola of 20 ° to 65 ° as a crystal defect. automatic test method of crystal defects according to any one of claims 1 to 3, characterized in that conducted by by automatically discriminating quantify crystal defects as. 前記半導体単結晶の育成をチョクラルスキー法(CZ法)またはフローティングゾーン法(FZ法)により行い、該半導体単結晶から作製された半導体ウエーハに施す選択エッチングをKCrとフッ酸と水の混合液で行うことを特徴とする請求項1ないし請求項のいずれか一項に記載の結晶欠陥の自動検査方法。The semiconductor single crystal is grown by the Czochralski method (CZ method) or the floating zone method (FZ method), and K 2 Cr 2 O 7 and hydrofluoric acid are selectively etched on the semiconductor wafer produced from the semiconductor single crystal. The method for automatically inspecting crystal defects according to any one of claims 1 to 4 , wherein the method is carried out using a mixed solution of water and water. 半導体結晶の表面を選択エッチングした後に表れる放物線模様の欠陥(FPD)を検査する結晶欠陥の自動検査装置であって、少なくとも、前記検査される半導体結晶を保持する保持ステージと、保持された半導体結晶の表面を撮像して画像データを得る撮像手段と、撮像された画像データに画像処理を行って画像データ上の放物線模様の欠陥(FPD)を独立した放物線に変換する画像処理手段と、該画像処理手段で変換された独立した放物線を自動判別して結晶欠陥を定量化する計測手段を有し、前記画像処理手段は、前記撮像された画像データを二値化して、放物線模様の欠陥(FPD)を放物線状の骨格線として検出し、該放物線状の骨格線の端点、頂点、及び骨格線同士の交点を検出した後、前記検出した放物線状の骨格線のうち、骨格線上に骨格線同士の交点がないものは、該放物線状の骨格線をそのまま独立した放物線に変換し、一方骨格線上に骨格線同士の交点が存在するものは、分離連結処理手段を用いて該放物線状の骨格線を分離連結処理して独立した放物線に変換する手段であることを特徴とする結晶欠陥の自動検査装置。A crystal defect automatic inspection apparatus for inspecting a parabolic pattern defect (FPD) appearing after selectively etching a surface of a semiconductor crystal, at least a holding stage for holding the semiconductor crystal to be inspected, and a held semiconductor crystal Imaging means for obtaining image data by imaging the surface of the image, image processing means for performing image processing on the captured image data to convert a parabolic pattern defect (FPD) on the image data into an independent parabola, and the image the converted independent parabola with processing means to automatically determine have a measuring means for quantifying the crystal defect, the image processing means binarizes the captured image data, defect parabolic pattern (FPD ) As a parabolic skeleton line, and the end points, vertices, and intersections of the skeleton lines of the parabolic skeleton line are detected. When there is no intersection between skeleton lines on the skeleton line, the parabolic skeleton line is converted into an independent parabola as it is, and when there is an intersection between the skeleton lines on the skeleton line, the separation and connection processing means is used. An apparatus for automatically inspecting a crystal defect, characterized in that the parabolic skeleton line is converted into an independent parabola by separation and connection processing . 前記半導体結晶の表面を撮像して画像データを得る撮像手段が、CCDカメラにより半導体結晶の表面を撮像して画像データを得る手段であることを特徴とする請求項に記載の結晶欠陥の自動検査装置。7. The crystal defect automatic according to claim 6 , wherein the imaging means for obtaining image data by imaging the surface of the semiconductor crystal is means for obtaining image data by imaging the surface of the semiconductor crystal with a CCD camera. Inspection device. 前記分離連結処理手段が、前記放物線状の骨格線の端点及び骨格線同士の交点を設定画素分大きくし、該設定画素分大きくした領域の骨格線を消去して(消し円として)骨格線を分離した後、前記骨格線同士の交点(消し円の中心)を原点としてXY軸を設定し、0°〜90°の範囲を第1のエリア、90°〜180°の範囲を第2のエリア、180°〜270°の範囲を第3のエリア、270°〜360°の範囲を第4のエリアとして、前記分離した各骨格線が存在するエリア(分離状態)を確認し、分離した骨格線が存在するエリアが点対称の関係にある骨格線同士を最短となる直線で結び、この直線と分離した各骨格線のなす角度が設定値の半分以下となる骨格線同士を連結する手段であることを特徴とする請求項6または請求項7に記載の結晶欠陥の自動検査装置。The separation and connection processing means enlarges the end point of the parabolic skeleton line and the intersection of the skeleton lines by a set pixel, erases the skeleton line of the area enlarged by the set pixel (as an erase circle), After separation, the XY axes are set with the intersection (center of the erased circle) between the skeleton lines as the origin, the range from 0 ° to 90 ° is the first area, and the range from 90 ° to 180 ° is the second area The area where the separated skeleton lines exist (separated state) is confirmed with the range of 180 ° to 270 ° as the third area and the range of 270 ° to 360 ° as the fourth area, and the separated skeleton lines This is a means of connecting skeleton lines that have symmetric lines that are connected to each other by the shortest straight line and the angle formed by each separated skeleton line is less than half of the set value. 8. The method according to claim 6 or 7 , wherein Automatic inspection device for crystal defects. 前記画像処理手段で変換された独立した放物線を自動判別して結晶欠陥を定量化する計測手段が、前記独立した放物線の頂点を通る水平線上の頂点から設定画素数分離れた位置から垂線を下ろしたときに、該垂線と前記独立した放物線が交差し、かつ該垂線と放物線の交点と放物線の頂点とを結んだ直線と、前記放物線の頂点を通る水平線とがなす角度が20°から65°である独立した放物線を結晶欠陥として自動判別して結晶欠陥を定量化する手段であることを特徴とする請求項ないし請求項のいずれか一項に記載の結晶欠陥の自動検査装置。The measuring means for automatically determining the independent parabola converted by the image processing means and quantifying the crystal defect lowers the perpendicular from the position separated from the vertex on the horizontal line passing through the vertex of the independent parabola. The angle between the straight line intersecting the independent parabola and connecting the intersection of the perpendicular and the parabola and the apex of the parabola and the horizontal line passing through the apex of the parabola is 20 ° to 65 °. independent parabola automatic inspection system of the crystal defects according to any one of claims 6 to 8 characterized in that it is a means to quantify the by automatically determining crystal defects as a crystal defect is. 前記検査される半導体結晶を複数枚ストックできるストック手段と、該ストック手段から半導体結晶を自動で前記保持ステージに供給・回収する搬送手段を有することを特徴とする請求項ないし請求項のいずれか一項に記載の結晶欠陥の自動検査装置。A stocking means capable plurality stock semiconductor crystal to be the test, any of claims 6 to 9, characterized in that it has a conveying means for supplying and recovering the holding stage automatically the semiconductor crystal from the stock unit An automatic inspection device for crystal defects according to claim 1. 前記検査される半導体結晶に付されたIDを読み取るための読み取り手段と、前記読み取った半導体結晶のIDに基づいて測定条件を照合する照合手段と、半導体結晶の測定条件を前記照合した測定条件に自動で切り替える切替手段を有することを特徴とする請求項ないし請求項10のいずれか一項に記載の結晶欠陥の自動検査装置。The reading means for reading the ID attached to the semiconductor crystal to be inspected, the collating means for collating the measurement condition based on the read ID of the semiconductor crystal, and the measurement condition of the semiconductor crystal as the collated measurement condition The automatic inspection device for crystal defects according to any one of claims 6 to 10 , further comprising switching means for automatically switching.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP4747031B2 (en) * 2006-05-16 2011-08-10 柴田科学株式会社 Method for detecting parameter value for image analysis processing, program for detecting parameter value for image processing, and method for counting target object using parameter value detected by them
EP2272101A4 (en) 2008-03-31 2012-06-27 Bt Imaging Pty Ltd Wafer imaging and processing method and apparatus
JP2012079932A (en) * 2010-10-01 2012-04-19 Shin Etsu Handotai Co Ltd Method for evaluating crystal defect of silicon single crystal
JP5819600B2 (en) * 2010-11-25 2015-11-24 信越半導体株式会社 Semiconductor wafer evaluation method
JP6311542B2 (en) * 2014-09-05 2018-04-18 株式会社Sumco Crystal defect evaluation method and wafer manufacturing method
JP6854516B2 (en) * 2017-07-19 2021-04-07 株式会社テンシックス Compound semiconductor substrate and its manufacturing method

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