JP4716148B1 - Inspection apparatus, defect classification method, and defect detection method - Google Patents

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Abstract

【課題】SiC基板及びエピタキシャル層に形成されたマイクロパイプ欠陥及び基底面内欠陥を高精度に検出でき、他の欠陥から区別できる検査装置を実現する。
【解決手段】本発明では、微分干渉光学系を含む共焦点走査装置を用いて、SiC基板表面又はエピタキシャル層表面の共焦点微分干渉画像を撮像する。共焦点微分干渉画像は、試料表面の数nm程度の凹凸変化を輝度分布として表すので、SiC基板表面又はエピタキシャル層表面に出現した結晶欠陥を、輝度分布に基づいて検出することができる。欠陥の種類に応じて、輝度分布が相違するので、欠陥画像の形状及び輝度分布の観点より欠陥を分類する。特に、本発明による分類方法を用いることにより、マイクロパイプ欠陥及び基底面内欠陥を他の欠陥から区別することが可能である。
【選択図】図2
An inspection apparatus capable of detecting a micropipe defect and a defect in a basal plane formed on a SiC substrate and an epitaxial layer with high accuracy and distinguishing from other defects is realized.
In the present invention, a confocal differential interference image of a SiC substrate surface or an epitaxial layer surface is captured using a confocal scanning device including a differential interference optical system. Since the confocal differential interference image expresses the unevenness of the sample surface on the order of several nanometers as the luminance distribution, crystal defects appearing on the SiC substrate surface or the epitaxial layer surface can be detected based on the luminance distribution. Since the luminance distribution differs depending on the type of defect, the defect is classified from the viewpoint of the shape of the defect image and the luminance distribution. In particular, by using the classification method according to the present invention, it is possible to distinguish micropipe defects and defects in the basal plane from other defects.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、微分干渉光学系を含む共焦点走査装置を用いて、単結晶基板、特に炭化珪素基板及び炭化珪素基板上に形成されたエピタキシャル層の欠陥を光学的に検出する検査装置に関するものである。
また、本発明は、単結晶基板の表面の共焦点微分干渉画像を撮像し、エピタキシャル層の表面の共焦点微分干渉画像に基づいて欠陥を判別する欠陥判別方法に関するものである。
The present invention relates to an inspection apparatus for optically detecting defects of a single crystal substrate, particularly a silicon carbide substrate and an epitaxial layer formed on the silicon carbide substrate, using a confocal scanning device including a differential interference optical system. is there.
The present invention also relates to a defect determination method for capturing a confocal differential interference image on the surface of a single crystal substrate and determining a defect based on the confocal differential interference image on the surface of an epitaxial layer.

単結晶基板上にエピタキシャル成長法により単結晶層を形成し、形成された単結晶層にデバイスを形成する半導体デバイスの製造方法が開発されている。この半導体デバイスの製造方法では、単結晶基板として炭化珪素基板が用いられ、炭化珪素基板上にエピタキシャル成長法により炭化珪素の単結晶層が形成されている。また、単結晶基板としてシリコン基板が用いられ、シリコン基板上に窒化ガリウムの単結晶層が形成されている。炭化珪素は、シリコンと比較して、優れた物理的及び熱的特性を有するため、炭化珪素基板上に炭化珪素のエピタキシャル層が形成された半導体基体を用いたデバイスの製造方法は、高電力で低損失の半導体デバイスの製造に極めて有用である。   A semiconductor device manufacturing method has been developed in which a single crystal layer is formed on a single crystal substrate by an epitaxial growth method, and a device is formed on the formed single crystal layer. In this semiconductor device manufacturing method, a silicon carbide substrate is used as a single crystal substrate, and a silicon carbide single crystal layer is formed on the silicon carbide substrate by an epitaxial growth method. A silicon substrate is used as the single crystal substrate, and a single crystal layer of gallium nitride is formed on the silicon substrate. Since silicon carbide has superior physical and thermal characteristics compared to silicon, a method for manufacturing a device using a semiconductor substrate in which an epitaxial layer of silicon carbide is formed on a silicon carbide substrate is high power. This is extremely useful for manufacturing low-loss semiconductor devices.

上述した半導体デバイスの製造方法において、製造上の歩留りを改良しデバイスの信頼性を改善するためには、炭化珪素基板及びエピタキシャル層に存在する欠陥を検出すること、及び検出された欠陥の種類を分類することが極めて重要である。従来、炭化珪素基板(SiC基板)に存在する欠陥を検出する方法として、X線トポグラフィーによる欠陥検出が既知である(例えば、特許文献1参照)。このX線トポグラフィーによる欠陥検出方法では、SiC基板やSiCのエピタキシャル層中に存在する結晶欠陥を非破壊的に検出することができる利点がある。   In the semiconductor device manufacturing method described above, in order to improve the manufacturing yield and improve the reliability of the device, the defect existing in the silicon carbide substrate and the epitaxial layer is detected, and the type of the detected defect is determined. Classification is extremely important. Conventionally, defect detection by X-ray topography is known as a method for detecting defects present in a silicon carbide substrate (SiC substrate) (see, for example, Patent Document 1). This defect detection method by X-ray topography has an advantage that crystal defects existing in the SiC substrate or SiC epitaxial layer can be detected nondestructively.

SiC基板に形成された欠陥を光学的に検出する方法として、レーザ散乱方式の欠陥検査装置が既知である(例えば、特許文献2参照)。このレーザ散乱方式の欠陥検査装置では、レーザダイオードから放出されたレーザ光を基板表面に対して斜めに入射させ、基板表面で発生した散乱光を光検出器により検出している。そして、検出された散乱光に基づいて欠陥検出が行われ、検出された欠陥の判別が行われている。   As a method for optically detecting defects formed on a SiC substrate, a laser scattering type defect inspection apparatus is known (see, for example, Patent Document 2). In this laser scattering type defect inspection apparatus, laser light emitted from a laser diode is incident obliquely on the substrate surface, and scattered light generated on the substrate surface is detected by a photodetector. Then, defect detection is performed based on the detected scattered light, and the detected defect is determined.

さらに、SiC基板の表面を微分干渉顕微鏡を用いて撮像し、欠陥の微分干渉画像から欠陥の種別を判定することも報告されている。微分干渉顕微鏡は、試料表面の高さ変化を位相差情報として検出するため、SiC基板表面に出現した微少な凹凸変化を輝度画像として検出できる利点がある。
特開2009−44083号公報 米国特許第7201799号公報
Furthermore, it has been reported that the surface of a SiC substrate is imaged using a differential interference microscope, and the type of defect is determined from the differential interference image of the defect. Since the differential interference microscope detects a change in the height of the sample surface as phase difference information, there is an advantage that a minute unevenness appearing on the surface of the SiC substrate can be detected as a luminance image.
JP 2009-44083 A US Pat. No. 7,201,799

上述したX線トポグラフィーによる欠陥検出方法では、基板内部の結晶欠陥を検出することができ、基板のバルクに形成された貫通螺旋転位や基底面内欠陥が検出されている。しかし、基板及びエピタキシャル層の欠陥として、バルク内欠陥だけでなく、基板表面に形成されるスクラッチや異物付着による欠陥も存在し、これらの欠陥も製造の歩留りに影響する。従って、研磨処理等の各種処理中に発生するスクラッチや異物付着による欠陥も検出できることも重要である。しかしながら、X線トポグラフィでは、バルク内の格子欠陥を検出できるが、スチラッチや異物付着等の基板表面及びエピタキシャル層の表面に形成された欠陥を検出できない欠点がある。さらに、X線トポグラフィでは、キャロット欠陥やコメット欠陥等の特有の形状を有する欠陥を検出ないし判別できない欠点もある。従って、欠陥検査の観点より、X線トポグラフィによる検査方法は、基板上に形成されるエピタキシャル層の品質を改良する点において限界がある。また、X線トポグラフィ法による欠陥検出では、X線を照射するための大掛かりな装置が必要となるだけでなく、欠陥検出に長時間かかり、検査コストが高価になる欠点もある。   In the defect detection method using X-ray topography described above, crystal defects inside the substrate can be detected, and threading screw dislocations and defects in the basal plane formed in the bulk of the substrate are detected. However, as defects in the substrate and the epitaxial layer, there are not only defects in the bulk but also defects due to scratches or adhesion of foreign substances formed on the substrate surface, and these defects also affect the manufacturing yield. Accordingly, it is also important to be able to detect scratches generated during various processes such as a polishing process and defects due to foreign matter adhesion. However, X-ray topography can detect lattice defects in the bulk, but has a defect that defects formed on the surface of the substrate and the surface of the epitaxial layer, such as stylats and adhesion of foreign matter, cannot be detected. Furthermore, X-ray topography has a drawback that defects having a specific shape such as a carrot defect and a comet defect cannot be detected or distinguished. Therefore, from the viewpoint of defect inspection, the inspection method by X-ray topography has a limit in improving the quality of the epitaxial layer formed on the substrate. In addition, defect detection by the X-ray topography method not only requires a large apparatus for irradiating X-rays, but also has a drawback that it takes a long time to detect defects and the inspection cost is expensive.

レーザ散乱方式の欠陥検査装置は、基板表面で発生した散乱光を検出しているので、基板表面に出現した欠陥を検出することが可能である。しかしながら、不所望な散乱光が光検出器に入射するため、欠陥検出の解像度が低く、微細な欠陥を検出しにくい欠点がある。特に、レーザ散乱方式の検査装置は、試料表面の高さ方向の検出感度が低いため、SiC基板の表面に形成された数nm〜数10nm程度の微少な凹凸状の欠陥を明瞭に検出しにくい欠点がある。すなわち、SiC基板のバルクに形成された格子欠陥は、基板表面上において数nm〜数10nm程度の凹凸として出現する。従って、レーザ散乱光方式の欠陥検出では、SiC基板に存在する微細な欠陥を検出するには限界があり、欠陥の種別判定にも限界がある。さらに、SiC基板は可視域において透明であるため、照射されたレーザ光が基板の内部を通過し、基板の裏面で反射して基板表面から出射する。よって、基板の裏面からの反射光の影響を除去する必要がある。このため、特殊な空間フィルタを必要するため構造が複雑化する欠点も指摘されている。   Since the laser scattering type defect inspection apparatus detects scattered light generated on the substrate surface, it is possible to detect defects appearing on the substrate surface. However, since undesired scattered light is incident on the photodetector, the defect detection resolution is low and it is difficult to detect fine defects. In particular, the laser scattering type inspection apparatus has low detection sensitivity in the height direction of the sample surface, so that it is difficult to clearly detect minute unevenness defects of several nm to several tens of nm formed on the surface of the SiC substrate. There are drawbacks. That is, lattice defects formed in the bulk of the SiC substrate appear as irregularities of about several nm to several tens of nm on the substrate surface. Accordingly, in the laser scattered light type defect detection, there is a limit in detecting a fine defect existing in the SiC substrate, and there is a limit in the defect type determination. Furthermore, since the SiC substrate is transparent in the visible region, the irradiated laser light passes through the substrate, is reflected by the back surface of the substrate, and is emitted from the substrate surface. Therefore, it is necessary to remove the influence of the reflected light from the back surface of the substrate. For this reason, it is pointed out that the structure is complicated because a special spatial filter is required.

微分干渉顕微鏡を用いて欠陥を検出する方法は、基板表面の微少な凹凸形状を輝度画像として検出できる利点がある。しかしながら、基板表面にはステップバンチング等による微少な凹凸が存在し、不所望な散乱光が発生して光検出手段に入射するため、解像度が低くなる欠点があり、さらに、基板裏面からの反射光が光検出手段に入射するため、解像度が一層低下する問題点も指摘されている。   The method of detecting a defect using a differential interference microscope has an advantage that a minute uneven shape on the substrate surface can be detected as a luminance image. However, the surface of the substrate has minute irregularities due to step bunching, etc., and undesired scattered light is generated and incident on the light detection means. Therefore, there is a disadvantage that the resolution is lowered, and the reflected light from the back surface of the substrate However, it has been pointed out that the resolution further deteriorates because the light enters the light detection means.

SiC基板上に形成したエピタキシャル層にデバイスを形成する際に問題となる重要な欠陥として、マイクロパイプ欠陥が挙げられる。エピタキシャル層中にマイクロパイプ欠陥が形成されると、製造されるデバイスのリーク電流が増大するだけでなく、耐電圧が低下する問題が発生する。従って、SiC基板を用いてデバイスを製造するに当たって、製造上の歩留りを改良するためには、マイクロパイプ欠陥を他の欠陥から区別して検出できることが急務の課題である。しかしながら、マイクロパイプ欠陥は、顕微鏡で撮像した場合、点状の低輝度画像として検出されるだけであり、デバイスの製造に重要な問題とならない刃状転位欠陥や螺旋転位欠陥と区別できない問題がある。   An important defect that becomes a problem when forming a device in an epitaxial layer formed on a SiC substrate is a micropipe defect. When micropipe defects are formed in the epitaxial layer, there arises a problem that not only the leakage current of the manufactured device increases but also the withstand voltage decreases. Therefore, when manufacturing a device using a SiC substrate, in order to improve the manufacturing yield, it is an urgent issue to detect micropipe defects separately from other defects. However, micropipe defects are only detected as point-like low-brightness images when imaged with a microscope, and cannot be distinguished from edge dislocation defects and spiral dislocation defects that do not become an important problem in device manufacturing. .

さらに、デバイスを形成する際に問題となる欠陥として、基底面内欠陥がある。エピタキシャル層中に基底面内欠陥が形成されると、製造されるデバスのリーク電流が増大する不具合が発生する。   Further, as a defect that becomes a problem when forming a device, there is a defect in the basal plane. If defects in the basal plane are formed in the epitaxial layer, there arises a problem that leakage current of a manufactured device increases.

本発明の目的は、検出感度が高く且つ数nm程度の微細な凹状又は凸状の欠陥を検出できると共に、基板の裏面からの反射光による影響を受けない検査装置を実現することにある。
本発明の別の目的は、SiC基板及びエピタキシャル層に形成されたマイクロパイプ欠陥を他の欠陥から区別して検出できる検査装置を実現することにある。
本発明の別の目的は、マイクロパイプ欠陥及び基底面内欠陥を他の欠陥から区別して分類できる欠陥分類方法を提供することにある。
An object of the present invention is to realize an inspection apparatus that has high detection sensitivity and can detect a minute concave or convex defect of about several nanometers and is not affected by reflected light from the back surface of a substrate.
Another object of the present invention is to realize an inspection apparatus that can detect and detect micropipe defects formed in a SiC substrate and an epitaxial layer separately from other defects.
Another object of the present invention is to provide a defect classification method capable of classifying micropipe defects and defects in the basal plane separately from other defects.

本発明による検査装置は、単結晶基板又はエピタキシャル層が形成された単結晶基板について欠陥検査を行う検査装置であって、
照明ビームを発生する光源と、検査すべき単結晶基板を支持すると共にX方向及びX方向と直交するY方向に移動可能なステージと、前記照明ビームを、集束した光ビームとしてステージ上に配置した単結晶基板に向けて投射する対物レンズと、前記対物レンズとステージ上の単結晶基板との間の光軸方向の相対距離を変化させる手段と、前記単結晶基板又はエピタキシャル層の表面で反射した反射光を受光する光検出手段とを有する共焦点走査装置、
前記共焦点走査装置の対物レンズと光検出手段との間の光路中に選択的に配置され、入射した照明ビームを、互いに干渉性を有する第1及び第2のサブビームに変換すると共に、前記単結晶基板又はエピタキシャル層の表面で反射したサブビーム同士を合成し、単結晶基板又はエピタキシャル層の表面高さと関連する位相差情報を含む干渉ビームを出射させる微分干渉光学系、及び、
前記光検出手段からの出力信号を受け取り、前記単結晶基板表面又はエピタキシャル層表面の共焦点微分干渉画像を形成する手段と、形成された共焦点微分干渉画像に基づいて欠陥検出を行う欠陥検出手段と、前記対物レンズとステージ上の単結晶基板との間の光軸方向の相対距離を変化させながら撮像された共焦点画像から単結晶基板又はエピタキシャル層表面の表面輪郭形状を形成する手段とを有する信号処理装置を具えることを特徴とする。
An inspection apparatus according to the present invention is an inspection apparatus that performs defect inspection on a single crystal substrate or a single crystal substrate on which an epitaxial layer is formed,
A light source that generates an illumination beam, a stage that supports a single crystal substrate to be inspected and is movable in the X direction and the Y direction perpendicular to the X direction, and the illumination beam is disposed on the stage as a focused light beam. an objective lens for projecting toward the single crystal substrate, and means for varying the relative distance in the optical axis direction between the single crystal substrate on the objective lens and the stage, and reflected by the surface of the single crystalline substrate or an epitaxial layer A confocal scanning device having light detection means for receiving reflected light;
The incident illumination beam is selectively disposed in the optical path between the objective lens of the confocal scanning device and the light detection means, and converts the incident illumination beam into first and second sub beams having coherence with each other. synthesizing a sub-beams with each other reflected from the surface of the crystal substrate or the epitaxial layer, a single crystal substrate or a surface height of the epitaxial layer and the associated differential interference optical system for emitting a coherent beam including phase information, and,
Means for receiving an output signal from the light detection means and forming a confocal differential interference image on the surface of the single crystal substrate or the epitaxial layer ; and a defect detection means for detecting defects based on the formed confocal differential interference image And means for forming a surface contour shape of the surface of the single crystal substrate or the epitaxial layer from the confocal image captured while changing the relative distance in the optical axis direction between the objective lens and the single crystal substrate on the stage. It has the signal processing apparatus which has.

本発明による検査装置では、単結晶基板表面の共焦点微分干渉画像を撮像しているので、単結晶基板表面及び単結晶基板に形成したエピタキシャル層表面に出現した高さが数nm程度の微小な凹凸状の欠陥を輝度分布画像として撮像することが可能である。しかも、単結晶基板の表面を共焦点走査装置により走査しているので、微分干渉顕微鏡により撮像される微分干渉画像よりも一層高い解像度の2次元画像が撮像される。単結晶基板、特にSiC基板の内部に存在する格子欠陥及びエピタキシャル層に存在する格子欠陥は、基板表面又はエピタキシャル層の表面に数nm程度の微少な凹凸変化として出現するので、共焦点微分干渉画像を撮像することにより、各種結晶欠陥及び物理的要因により発生した欠陥を明暗の輝度分布画像として検出することが可能である。しかも、共焦点走査装置は、基板及びエピタキシャル層表面の3次元形状情報や表面輪郭形状情報を取得することが可能であるため、共焦点微分干渉画像において点状の低輝度画像として検出されるマイクロパイプ欠陥について、同一の検査装置を用いて表面輪郭形状情報を取得することにより、他の欠陥から区別して検出することが可能である。また、明暗画像として検出される基底面内欠陥については、エピタキシャル層の形成前後の座標比較を行うことにより、他の欠陥から区別して検出することが可能である。尚、本明細書において、表面輪郭形状情報とは、単結晶基板表面又はエピタキシャル層の表面輪郭を示す3次元画像情報及びこれらの表面と直交する面で切って示す2次元画像情報(断面形状情報)を含むものとする。   In the inspection apparatus according to the present invention, since the confocal differential interference image of the surface of the single crystal substrate is picked up, the height appearing on the surface of the single crystal substrate and the epitaxial layer formed on the single crystal substrate is as small as about several nanometers. It is possible to capture an uneven defect as a luminance distribution image. In addition, since the surface of the single crystal substrate is scanned by the confocal scanning device, a two-dimensional image with higher resolution than that of the differential interference image captured by the differential interference microscope is captured. Lattice defects present in single crystal substrates, especially SiC substrates, and lattice defects present in epitaxial layers appear as slight unevenness changes of several nanometers on the substrate surface or epitaxial layer surface. It is possible to detect various crystal defects and defects caused by physical factors as bright and dark luminance distribution images. In addition, since the confocal scanning device can acquire three-dimensional shape information and surface contour shape information on the surface of the substrate and the epitaxial layer, a microscopic image detected as a point-like low-luminance image in the confocal differential interference image. Pipe defects can be detected separately from other defects by acquiring surface contour shape information using the same inspection apparatus. Further, defects in the basal plane detected as a bright and dark image can be detected separately from other defects by comparing coordinates before and after the formation of the epitaxial layer. In this specification, the surface contour shape information is the three-dimensional image information indicating the surface contour of the surface of the single crystal substrate or the epitaxial layer, and the two-dimensional image information (cross-sectional shape information) cut by a plane orthogonal to these surfaces. ).

共焦点走査装置として、単一の照明ビームを走査装置により走査し、単結晶基板表面からの反射光をピンホールを介して光検出手段により受光する共焦点走査装置、ライン状の照明ビームを走査装置又はステージ移動により走査し、単結晶基板からの反射光をリニアイメージセンサにより受光する共焦点走査装置、及び、ライン状に配列されたマルチビームを用いて単結晶基板を走査し、基板表面からの反射光をリニアイメージセンサにより受光する共焦点走査装置を用いることが可能である。   As a confocal scanning device, a single illumination beam is scanned by the scanning device, and the reflected light from the surface of the single crystal substrate is received by the light detection means through the pinhole, and the line-shaped illumination beam is scanned. Scanning a single crystal substrate using a multi-beam arranged in a line, and a confocal scanning device that scans by moving the device or stage and receives reflected light from the single crystal substrate by a linear image sensor, and from the substrate surface It is possible to use a confocal scanning device that receives the reflected light of the light by a linear image sensor.

微分干渉光学系として、ノマルスキープリズム、ロッションプリズム、ウォルストンプリズム等の各種微分干渉光学系を用いることができる。尚、微分干渉光学系は、単結晶基板の共焦点微分干渉画像を撮像する場合光路中に挿入され、共焦点画像を撮像する場合は光路から外される。尚、本明細書において、共焦点画像とは、微分干渉光学系が光路から外された状態で撮像された共焦点画像を意味するものとする。   As the differential interference optical system, various differential interference optical systems such as a Nomarski prism, a lotion prism, and a Walston prism can be used. The differential interference optical system is inserted into the optical path when capturing a confocal differential interference image of a single crystal substrate, and is removed from the optical path when capturing a confocal image. In the present specification, the confocal image means a confocal image taken with the differential interference optical system removed from the optical path.

単結晶基板の表面輪郭形状情報を取得する方法として、対物レンズと単結晶基板との間の相対距離を変えながら撮像した複数の共焦点画像に基づいて3次元形状情報を取得する方法、又は、3次元形状情報から2次元表面輪郭形状情報を取得する方法、或いは、照明ビームとしてライン状照明ビーム又はマルチビームを用い、対物レンズと単結晶基板との間の距離を変えながら撮像した複数の1次元共焦点画像に基づいて表面輪郭形状情報を取得する方法がある。   As a method of acquiring the surface contour shape information of the single crystal substrate, a method of acquiring three-dimensional shape information based on a plurality of confocal images captured while changing the relative distance between the objective lens and the single crystal substrate, or A method of acquiring two-dimensional surface contour shape information from three-dimensional shape information, or using a linear illumination beam or a multi-beam as an illumination beam, and imaging a plurality of 1's while changing the distance between the objective lens and the single crystal substrate There is a method of acquiring surface contour shape information based on a dimensional confocal image.

本発明による検査装置の好適実施例は、信号処理装置は、さらに、検出された欠陥を分類する欠陥分類手段を有し、当該欠陥分類手段は、検出された欠陥の形状情報、輝度分類情報、及び表面輪郭形状情報に基づいて欠陥を分類し、欠陥が点状の低輝度画像として検出された場合、当該欠陥の表面輪郭形状情報を取得し、取得した表面輪郭形状情報に基づいてマイクロパイプ欠陥か否かを判別することを特徴とする。   In a preferred embodiment of the inspection apparatus according to the present invention, the signal processing apparatus further includes defect classification means for classifying the detected defect, and the defect classification means includes shape information of detected defects, luminance classification information, If the defect is classified based on the surface contour shape information and the defect is detected as a point-like low-luminance image, the surface contour shape information of the defect is acquired, and the micropipe defect is acquired based on the acquired surface contour shape information. It is characterized by determining whether or not.

本発明による検査装置の別の好適実施例は、信号処理装置は、さらに、検出された欠陥を分類する欠陥分類手段を有し、当該欠陥分類手段は、検出された欠陥の形状情報、輝度分類情報、表面輪郭形状情報、及び座標情報に基づいて欠陥を分類し、欠陥が点状の明暗の輝度画像として検出された場合、当該欠陥のエピタキシャル層の形成前後の座標情報を取得し、取得した座標情報に基づいて基底面内欠陥か否かを判別することを特徴とする。   In another preferred embodiment of the inspection apparatus according to the present invention, the signal processing apparatus further includes defect classification means for classifying detected defects, and the defect classification means includes shape information of detected defects, luminance classification. The defect is classified based on the information, the surface contour shape information, and the coordinate information, and when the defect is detected as a point-like brightness image, the coordinate information before and after the formation of the epitaxial layer of the defect is acquired and acquired. It is characterized by determining whether or not the defect is in the basal plane based on the coordinate information.

本発明による別の検査装置は、炭化珪素基板又はエピタキシャル層が形成された炭化珪素基板について欠陥検査を行う検査装置であって、
第1の方向に延在するライン状の照明ビームを発生する光源装置と、
検査すべき炭化珪素基板を支持すると共に前記第1の方向及びこれと直交する第2の方向に移動可能なステージと、
前記ライン状照明ビームを、集束性のライン状光ビームとしてステージ上に配置した炭化珪素基板の表面に向けて投射する対物レンズと、
前記対物レンズとステージ上の炭化珪素基板との間の光軸方向の相対距離を変化させる手段と、
前記対物レンズと光源装置との間の光路中に選択的に配置され、入射したライン状光ビームを、互いに干渉性を有する第1及び第2のサブビームに変換すると共に、前記炭化珪素基板又はエピタキシャル層の表面で反射したサブビーム同士を合成し、炭化珪素基板又はエピタキシャル層の表面高さと関連する位相差情報を含む干渉ビームを出射させる微分干渉光学系と、
前記第1の方向と対応する方向に配列された複数の受光素子を有し、前記微分干渉光学系から出射した干渉ビームを受光するリニアイメージセンサと
前記リニアイメージセンサの各受光素子から出力される輝度信号を受け取り、炭化珪素基板又はエピタキシャル層の表面の共焦点微分干渉画像を形成すると共に当該共焦点微分干渉画像に基づいて欠陥検出を行う信号処理装置とを具え、前記信号処理装置は、
前記リニアイメージセンサから出力される輝度信号に基づいて炭化珪素基板又はエピタキシャル層の共焦点微分干渉画像を形成する手段と、
形成された共焦点微分干渉画像に基づいて欠陥を検出する欠陥検出手段と、
前記対物レンズとステージ上の炭化珪素基板との間の光軸方向の相対距離を変化させながら撮像した共焦点画像から炭化珪素基板又はエピタキシャル層の表面輪郭形状を取得する手段と、
検出された欠陥の共焦点微分干渉画像及び表面輪郭形状に基づいて欠陥を分類する欠陥分類手段とを有することを特徴とする。
Another inspection apparatus according to the present invention is an inspection apparatus that performs defect inspection on a silicon carbide substrate or a silicon carbide substrate on which an epitaxial layer is formed,
A light source device for generating a linear illumination beam extending in a first direction;
A stage that supports the silicon carbide substrate to be inspected and is movable in the first direction and a second direction orthogonal thereto;
An objective lens that projects the line-shaped illumination beam toward a surface of a silicon carbide substrate disposed on a stage as a converging line-shaped light beam;
Means for changing the relative distance in the optical axis direction between the objective lens and the silicon carbide substrate on the stage;
The linear light beam that is selectively disposed in the optical path between the objective lens and the light source device and converts the incident linear light beam into first and second sub-beams that are coherent with each other, and the silicon carbide substrate or epitaxial A differential interference optical system that synthesizes sub-beams reflected on the surface of the layer and emits an interference beam including phase difference information related to the surface height of the silicon carbide substrate or the epitaxial layer;
A linear image sensor having a plurality of light receiving elements arranged in a direction corresponding to the first direction, and receiving an interference beam emitted from the differential interference optical system ;
Signal processing that receives a luminance signal output from each light receiving element of the linear image sensor, forms a confocal differential interference image of the surface of the silicon carbide substrate or the epitaxial layer, and performs defect detection based on the confocal differential interference image The signal processing device comprises:
Means for forming a confocal differential interference image of a silicon carbide substrate or an epitaxial layer based on a luminance signal output from the linear image sensor;
Defect detection means for detecting defects based on the formed confocal differential interference image;
Means for acquiring the surface contour shape of the silicon carbide substrate or the epitaxial layer from the confocal image captured while changing the relative distance in the optical axis direction between the objective lens and the silicon carbide substrate on the stage;
And defect classification means for classifying the defect based on the confocal differential interference image of the detected defect and the surface contour shape .

本発明による別の検査装置は、炭化珪素基板又はエピタキシャル層が形成された炭化珪素基板について欠陥検査を行う検査装置であって、
第1の方向に沿って配列されたマルチビームを発生する光源装置と、
検査すべき炭化珪素基板を支持すると共に、前記第1の方向及びこれと直交する方向に移動可能なステージと、
前記マルチビームを、集束性のマルチビームとしてステージ上に配置した炭化珪素基板の表面に向けて投射する対物レンズと、
前記対物レンズとステージ上の炭化珪素基板との間の光軸方向の相対距離を変化させる手段と、
前記対物レンズと光源装置との間の光路中に選択的に配置され、入射したマ
ルチビームを、互いに干渉性を有する第1及び第2のサブビーム列に変換すると共に、前記炭化珪素基板又はエピタキシャル層の表面で反射したサブビーム同士を合成し、炭化珪素基板又はエピタキシャル層の表面高さと関連する位相差情報を含む干渉マルチビームを出射させる微分干渉光学系と、
前記第1の方向と対応する方向に配列された複数の受光素子を有し、前記微分干渉光学系から出射した干渉マルチビームを受光するリニアイメージセンサと
前記リニアイメージセンサの各受光素子から出力される輝度信号を受け取り、炭化珪素基板又はエピタキシャル層の表面の共焦点微分干渉画像を形成すると共に当該共焦点微分干渉画像に基づいて欠陥検出を行う信号処理装置とを具え、前記信号処理装置は、
前記リニアイメージセンサから出力される画像信号に基づいて炭化珪素基板又はエピタキシャル層の共焦点微分干渉画像を形成する手段と、
形成された共焦点微分干渉画像に基づいて欠陥を検出する欠陥検出手段と、
前記対物レンズとステージ上の炭化珪素基板との間の光軸方向の相対距離を変化させながら撮像した共焦点画像から炭化珪素基板又はエピタキシャル層の表面の表面輪郭形状を取得する手段と、
検出された欠陥の共焦点微分干渉画像及び表面輪郭形状に基づいて欠陥を分類する欠陥分類手段とを有すること特徴とする。
Another inspection apparatus according to the present invention is an inspection apparatus that performs defect inspection on a silicon carbide substrate or a silicon carbide substrate on which an epitaxial layer is formed,
A light source device for generating multi-beams arranged along a first direction;
A stage that supports the silicon carbide substrate to be inspected and is movable in the first direction and a direction perpendicular thereto.
An objective lens that projects the multi-beam toward a surface of a silicon carbide substrate disposed on a stage as a converging multi-beam;
Means for changing the relative distance in the optical axis direction between the objective lens and the silicon carbide substrate on the stage;
Selectively placed in the optical path between the objective lens and the light source device,
The multi-beam is converted into first and second sub-beam trains having coherence with each other, and the sub-beams reflected on the surface of the silicon carbide substrate or epitaxial layer are combined to relate to the surface height of the silicon carbide substrate or epitaxial layer. Differential interference optical system for emitting an interference multi-beam including phase difference information to be
A linear image sensor having a plurality of light receiving elements arranged in a direction corresponding to the first direction and receiving an interference multi-beam emitted from the differential interference optical system ;
Signal processing that receives a luminance signal output from each light receiving element of the linear image sensor, forms a confocal differential interference image of the surface of the silicon carbide substrate or the epitaxial layer, and performs defect detection based on the confocal differential interference image The signal processing device comprises:
Means for forming a confocal differential interference image of a silicon carbide substrate or an epitaxial layer based on an image signal output from the linear image sensor;
Defect detection means for detecting defects based on the formed confocal differential interference image;
Means for acquiring the surface contour shape of the surface of the silicon carbide substrate or epitaxial layer from a confocal image captured while changing the relative distance in the optical axis direction between the objective lens and the silicon carbide substrate on the stage;
And defect classification means for classifying the defect based on the confocal differential interference image of the detected defect and the surface contour shape .

本発明による欠陥分類方法は、単結晶基板又は単結晶基板上に形成されたエピタキシャル層に存在する欠陥を検出し、検出された欠陥を分類する欠陥分類方法であって、
微分干渉光学系を含む共焦点走査装置を用い、単結晶基板又はエピタキシャル層表面の共焦点微分干渉画像を撮像する工程と、
撮像された共焦点微分干渉画像に基づいて欠陥を検出する欠陥検出工程と、
前記共焦点走査装置から微分干渉光学系を取り外し、対物レンズとステージ上に配置された単結晶基板との間の光軸方向の相対距離を変化させながら共焦点画像を撮像し、撮像された共焦点画像から単結晶基板又はエピタキシャル層表面の表面輪郭形状を形成する工程と、
検出された欠陥の共焦点微分干渉画像及び表面輪郭形状に基づき、欠陥を分類する欠陥分類工程とを具えることを特徴とする
The defect classification method according to the present invention is a defect classification method for detecting defects existing in a single crystal substrate or an epitaxial layer formed on the single crystal substrate, and classifying the detected defects.
Using a confocal scanning device including a differential interference optical system to capture a confocal differential interference image of a single crystal substrate or an epitaxial layer surface;
A defect detection step for detecting defects based on the imaged confocal differential interference image;
The differential interference optical system is removed from the confocal scanning device, and a confocal image is captured while changing the relative distance in the optical axis direction between the objective lens and the single crystal substrate disposed on the stage. Forming a surface contour shape of the surface of the single crystal substrate or the epitaxial layer from the focus image;
A defect classification step of classifying the defect based on the confocal differential interference image of the detected defect and the surface contour shape .

本発明による欠陥検出方法は、単結晶基板又は単結晶基板上に形成されたエピタキシャル層に存在する欠陥を検出し、検出された欠陥からマイクロパイプ欠陥を検出する欠陥検出方法であって、
微分干渉光学系を含む共焦点走査装置を用い、単結晶基板又はエピタキシャル層が形成された単結晶基板について、基板表面又はエピタキシャル層表面の共焦点微分干渉画像を撮像する工程と、
撮像された共焦点微分干渉画像に基づいて欠陥を検出する欠陥検出工程と、
前記欠陥検出工程において点状の低輝度画像として検出された欠陥について、前記共焦点走査装置から微分干渉光学系を取り外し、対物レンズとステージ上に配置された単結晶基板との間の光軸方向の相対距離を変化させながら共焦点画像を撮像し、撮像された共焦点画像から単結晶基板又はエピタキシャル層表面の表面輪郭形状を形成する工程と、
取得した表面輪郭形状情報に基づき、前記検出された欠陥がマイクロパイプ欠陥か否かを判別する工程とを有することを特徴とする。
The defect detection method according to the present invention is a defect detection method for detecting defects existing in a single crystal substrate or an epitaxial layer formed on the single crystal substrate , and detecting micropipe defects from the detected defects,
Using a confocal scanning device including a differential interference optical system, the single crystal substrate a single crystal substrate or an epitaxial layer is formed, a step of taking a confocal differential interference image of the substrate surface or the surface of the epitaxial layer,
A defect detection step for detecting defects based on the imaged confocal differential interference image;
The optical axis direction between the objective lens and the single crystal substrate placed on the stage is removed from the confocal scanning device for the defect detected as a point-like low-luminance image in the defect detection step. Capturing a confocal image while changing the relative distance of, and forming a surface contour shape of the surface of the single crystal substrate or the epitaxial layer from the captured confocal image,
Based on the obtained surface contour information, the detected defect is characterized by a step of determining whether micropipe defects.

本発明による検査装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the test | inspection apparatus by this invention. 本発明による信号処理装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the signal processing apparatus by this invention. 本発明による欠陥分類方法を示す図である。It is a figure which shows the defect classification method by this invention. 本発明による検査装置の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the test | inspection apparatus by this invention.

図1は本発明による検査装置の一例を示す線図である。本例では、検査すべき単結晶基板として炭化珪素基板(SiC基板)又はエピタキシャル層が形成された炭化珪素基板を用いる。勿論、単結晶基板として、SiC基板だけでなく、シリコンの単結晶基板上にGaNのエピタキシャル層(単結晶層)が形成された単結晶基板も用いることができる。検査装置として、微分干渉光学系を有する共焦点走査装置を用い、共焦点走査装置により炭化珪素基板の全面を走査して基板全面の共焦点微分干渉画像を撮像する。得られた共焦点微分干渉画像について種々の画像処理を行って欠陥及びその座標(アドレス)を検出する。また、検出された欠陥のアドレス情報を用いて、欠陥の共焦点微分干渉画像をレビューし、検出された欠陥を分類することができる。さらに、本発明による検査装置は、微分干渉光学系を光路中に選択的に挿入することにより、単結晶基板の共焦点微分干渉画像を撮像するモードと、単結晶基板の共焦点画像を撮像するモードとの2つのモードを有する。微分干渉光学系は、試料表面の高さの変化を走査光の位相差の変化として検出するので、数nm〜数10nm程度の凹状及び凸状の欠陥を輝度変化として検出することが可能である。さらに、共焦点走査装置の特性としてZ軸方向(光軸方向)にスキャンが可能であるため、本発明による検査装置は、炭化珪素基板の共焦点微分干渉画像を撮像するだけでなく、検出された欠陥の共焦点画像を撮像し、共焦点画像から欠陥の3次元形状情報を取得することもでき、さらに、検出された欠陥の断面形状情報(表面輪郭情報)も取得することができる。従って、欠陥の種別を判定するに際し、欠陥の共焦点微分干渉画像、3次元形状、及び断面形状を用いることができ、さらに欠陥座標についての座標比較により欠陥の種別判定を行うことができる。   FIG. 1 is a diagram showing an example of an inspection apparatus according to the present invention. In this example, a silicon carbide substrate (SiC substrate) or a silicon carbide substrate on which an epitaxial layer is formed is used as a single crystal substrate to be inspected. Of course, not only a SiC substrate but also a single crystal substrate in which a GaN epitaxial layer (single crystal layer) is formed on a silicon single crystal substrate can be used as the single crystal substrate. A confocal scanning device having a differential interference optical system is used as the inspection device, and the entire surface of the silicon carbide substrate is scanned by the confocal scanning device to capture a confocal differential interference image on the entire surface of the substrate. The obtained confocal differential interference image is subjected to various image processes to detect the defect and its coordinates (address). Moreover, the confocal differential interference image of a defect can be reviewed using the address information of the detected defect, and the detected defect can be classified. Furthermore, the inspection apparatus according to the present invention captures a confocal image of a single crystal substrate and a mode for capturing a confocal differential interference image of the single crystal substrate by selectively inserting a differential interference optical system in the optical path. There are two modes: mode. Since the differential interference optical system detects a change in the height of the sample surface as a change in the phase difference of the scanning light, it is possible to detect a concave and convex defect of several nm to several tens of nm as a luminance change. . Furthermore, since the scanning can be performed in the Z-axis direction (optical axis direction) as a characteristic of the confocal scanning device, the inspection device according to the present invention not only captures the confocal differential interference image of the silicon carbide substrate but also detects it. It is also possible to capture a confocal image of the detected defect, acquire the three-dimensional shape information of the defect from the confocal image, and also acquire the cross-sectional shape information (surface contour information) of the detected defect. Therefore, when determining the defect type, the defect confocal differential interference image, the three-dimensional shape, and the cross-sectional shape can be used, and the defect type can be determined by coordinate comparison of the defect coordinates.

図1を参照するに、照明光源1として、水銀ランプを用いる。尚、キセノンランプ等の水銀ランプ以外の種々の照明光源も用いることができる。照明光源1から出射した照明ビームは、複数の光ファイバが円形に積層された光ファイババンドル2に入射し、光ファイバを伝搬して、断面がほぼ円形の発散性ビームとして出射し、フィルタ3に入射する。フィルタ3は、入射した光ビームから緑の波長光(e線:波長546nm)を出射させる。フィルタから出射した光ビームは、集束性レンズ4により平行ビームに変換されてスリット5に入射する。スリット5は、集束性レンズ4の瞳位置に配置され、第1の方向(紙面と直交する方向)に延在する細長い開口部を有する。ここで、第1の方向は、X方向と称する。スリット5の開口部の幅は、例えば10〜20μmに設定する。従って、スリット5から第1の方向に延在する細長いライン状の光ビームが出射する。スリット5から出射したライン状の光ビームは、偏光子6に入射し、単一の振動面を持つ偏光した光に変換される。このライン状の偏光ビームは、ビームスプリッタとして機能するハーフミラー7で反射し、リレーレンズ8を経て走査装置として機能する振動ミラー9に入射する。   Referring to FIG. 1, a mercury lamp is used as the illumination light source 1. Various illumination light sources other than mercury lamps such as xenon lamps can also be used. The illumination beam emitted from the illumination light source 1 is incident on an optical fiber bundle 2 in which a plurality of optical fibers are stacked in a circle, propagates through the optical fiber, and is emitted as a divergent beam having a substantially circular cross section. Incident. The filter 3 emits green wavelength light (e-line: wavelength 546 nm) from the incident light beam. The light beam emitted from the filter is converted into a parallel beam by the converging lens 4 and enters the slit 5. The slit 5 is disposed at the pupil position of the converging lens 4 and has an elongated opening extending in a first direction (a direction orthogonal to the paper surface). Here, the first direction is referred to as the X direction. The width of the opening of the slit 5 is set to 10 to 20 μm, for example. Therefore, an elongated line-shaped light beam extending in the first direction is emitted from the slit 5. The linear light beam emitted from the slit 5 enters the polarizer 6 and is converted into polarized light having a single vibration surface. This line-shaped polarized beam is reflected by the half mirror 7 that functions as a beam splitter, and enters a vibrating mirror 9 that functions as a scanning device via a relay lens 8.

振動ミラー9には、駆動回路10が接続され、駆動回路10は信号処理装置11から供給される制御信号に基づき振動ミラーを駆動する。振動ミラー9は、入射するライン状の光ビームを第1の方向と直交する第2の方向(Y方向)に偏向するビーム走査装置として機能する。信号処理装置11は、振動ミラーの角度情報に基づいて、光ビームのY方向の位置情報を有する。尚、振動ミラーの代りに、ポリゴンミラー等の他の走査装置を用いることも可能である。また、ステージ移動により走査する場合、振動ミラーは必ずしも必要ではない。振動ミラー9から出射したライン状の光ビームは、リレーレンズ12及び13を経て微分干渉光学系14に入射する。本例では、微分干渉光学系としてノマルスキープリズムを用いる。ノマルスキープリズム14に入射したライン状の偏光ビームは、振動面が互いに直交する2本のサブビームに変換される。これら2本のサブビーム間には、mを自然数とした場合に、(2m+1)π/2の位相差が与えられる。従って、SiC基板表面に形成された数nmの高さ変化を有する欠陥を輝度画像として検出することが可能である。また、ノマルスキープリズムのシャーリング量は、例えば2μmに設定する。尚、ノマルスキープリズム14は、光路に挿脱可能に配置され、SiC基板の共焦点微分干渉画像を撮像する場合光路中に挿入され、それ以外の場合、例えば試料の3次元共焦点画像を撮像する場合及び試料の表面輪郭像を撮像する場合、光路から外される。   A drive circuit 10 is connected to the vibration mirror 9, and the drive circuit 10 drives the vibration mirror based on a control signal supplied from the signal processing device 11. The oscillating mirror 9 functions as a beam scanning device that deflects an incident line-shaped light beam in a second direction (Y direction) orthogonal to the first direction. The signal processing device 11 has position information in the Y direction of the light beam based on the angle information of the vibrating mirror. Note that other scanning devices such as a polygon mirror may be used instead of the vibrating mirror. Further, when scanning by moving the stage, the vibrating mirror is not always necessary. The line-shaped light beam emitted from the vibrating mirror 9 enters the differential interference optical system 14 via the relay lenses 12 and 13. In this example, a Nomarski prism is used as the differential interference optical system. The linear polarized beam incident on the Nomarski prism 14 is converted into two sub beams whose vibration planes are orthogonal to each other. A phase difference of (2m + 1) π / 2 is given between these two sub-beams, where m is a natural number. Therefore, it is possible to detect a defect having a height change of several nm formed on the surface of the SiC substrate as a luminance image. Further, the shearing amount of the Nomarski prism is set to 2 μm, for example. The Nomarski prism 14 is detachably arranged in the optical path, and is inserted in the optical path when capturing a confocal differential interference image of the SiC substrate. In other cases, for example, a 3D confocal image of the sample is captured. In the case and when the surface contour image of the sample is taken, it is removed from the optical path.

ノマルスキープリズム14から出射した2本のサブビームは、対物レンズ15に入射する。対物レンズ15は、入射した2本のライン状のサブビームを集束し、ステージ16上に配置された観察すべき炭化珪素基板17に向けて投射する。従って、SiC基板17の表面は、第1の方向(X方向)に延在するライン状の2本のサブビームにより、直交する第2の方向(Y方向)に走査される。尚、検査すべき基板として、エピタキシャル層が形成されていないSiC基板及びエピタキシャル層が形成されているSiC基板の両方が用いられる。ステージ16は、XYステージにより構成され、その位置情報は、位置センサ(図示せず)により検出され、ステージの位置情報が信号処理装置11に供給される。SiC基板17の全面を走査して欠陥を検出する場合、振動ミラー9を静止状態に維持し、ステージ16をY方向及びX方向にジッグザッグ状に移動させてSiC基板の全面を走査することができる。或いは、ステージ16を第1の方向に連続的に移動させ、振動ミラー9による第2の方向の走査と組み合わされて、SiC基板の全面について欠陥検査を行うこともできる。また、検出された欠陥のアドレスを用いてレビューする場合、欠陥の座標情報に基づいてステージをX及びY方向に移動させて欠陥を視野内に位置させ、振動ミラーを第2の方向にスキャンすることにより欠陥及びその付近の共焦点微分干渉画像を撮像することができる。   The two sub beams emitted from the Nomarski prism 14 enter the objective lens 15. The objective lens 15 focuses the incident two line-shaped sub-beams and projects them toward the silicon carbide substrate 17 to be observed arranged on the stage 16. Accordingly, the surface of the SiC substrate 17 is scanned in the second direction (Y direction) perpendicular to each other by two line-shaped sub-beams extending in the first direction (X direction). As a substrate to be inspected, both a SiC substrate on which no epitaxial layer is formed and a SiC substrate on which an epitaxial layer is formed are used. The stage 16 is composed of an XY stage, the position information thereof is detected by a position sensor (not shown), and the position information of the stage is supplied to the signal processing device 11. When a defect is detected by scanning the entire surface of the SiC substrate 17, the entire surface of the SiC substrate can be scanned by moving the stage 16 in a zigzag manner in the Y direction and the X direction while maintaining the oscillating mirror 9 in a stationary state. . Alternatively, the stage 16 can be continuously moved in the first direction, and combined with scanning in the second direction by the oscillating mirror 9, the entire surface of the SiC substrate can be inspected. Also, when reviewing using the address of the detected defect, the stage is moved in the X and Y directions based on the coordinate information of the defect so that the defect is positioned in the field of view, and the vibrating mirror is scanned in the second direction. Thus, the confocal differential interference image in the vicinity of the defect can be taken.

対物レンズ15にはモータ18及びモータ駆動回路19が接続され、信号処理装置11から供給される駆動制御信号により光軸方向に沿って移動することができる。対物レンズの光軸方向の位置は位置センサ20により検出され、信号処理装置11に供給される。ここで、モータ18は、対物レンズとステージ上のSiC基板との間の光軸方向の相対距離、すなわち、基板表面を走査する光ビームの集束点と基板表面との間の相対距離を変化させる手段として機能する。尚、対物レンズは、10nmの分解能で光軸方向に移動することができる。   A motor 18 and a motor drive circuit 19 are connected to the objective lens 15, and can be moved along the optical axis direction by a drive control signal supplied from the signal processing device 11. The position of the objective lens in the optical axis direction is detected by the position sensor 20 and supplied to the signal processing device 11. Here, the motor 18 changes the relative distance in the optical axis direction between the objective lens and the SiC substrate on the stage, that is, the relative distance between the focal point of the light beam that scans the substrate surface and the substrate surface. Functions as a means. The objective lens can move in the optical axis direction with a resolution of 10 nm.

共焦点走査装置の特性より、対物レンズ15を光軸方向に移動させながら振動ミラー9を駆動してSiC基板の表面の2次元共焦点画像を複数回撮像し、各画素毎に最大輝度値を発生する光軸方向の位置を検出することにより、SiC基板表面の3次元形状情報(3次元形状画像)を取得することができる。また、取得した3次元形状情報に基づき、SiC基板表面を断面として示す2次元形状情報(断面形状情報)を取得することができる。従って、エピタキシャル層に形成されたマイクロパイプ欠陥のように、中空孔の欠陥は、3次元形状情報又は断面形状情報を含む表面輪郭形状情報を取得することにより他の欠陥から区別して検出することが可能である。尚、2次元共焦点画像を撮像する場合、ノマルスキープリズム14は光路から外して撮像する。   Due to the characteristics of the confocal scanning device, the oscillating mirror 9 is driven while moving the objective lens 15 in the direction of the optical axis, and a two-dimensional confocal image of the surface of the SiC substrate is taken a plurality of times. By detecting the generated position in the optical axis direction, it is possible to acquire three-dimensional shape information (three-dimensional shape image) of the SiC substrate surface. Further, based on the acquired three-dimensional shape information, two-dimensional shape information (cross-sectional shape information) indicating the SiC substrate surface as a cross section can be acquired. Therefore, like micropipe defects formed in the epitaxial layer, hollow hole defects can be detected separately from other defects by acquiring surface contour shape information including three-dimensional shape information or cross-sectional shape information. Is possible. When capturing a two-dimensional confocal image, the Nomarski prism 14 is imaged off the optical path.

SiC基板の表面で反射した2本の反射ビームは、対物レンズ15により集光され、微分干渉光学系14に入射する。2本の反射サブビームは、微分干渉光学系14により合成され、SiC基板表面の高さ変化を位相差情報として含む干渉ビームが形成される。例えば、SiC基板の表面に数nm程度の凹状又は凸状の欠陥が存在する場合、SiC基板表面に入射した2本のサブビームのうち1本のサブビームが欠陥上を走査し、他方のサブビームは正常な表面部分を走査するので、2本のサブビーム間には欠陥の高さに応じた位相差が導入される。この結果、微分干渉光学系14から出射する干渉ビームは、結晶欠陥に起因してSiC基板の表面に出現した数nm程度の凹凸変化を位相差情報として含むことになる。   The two reflected beams reflected from the surface of the SiC substrate are collected by the objective lens 15 and enter the differential interference optical system 14. The two reflected sub-beams are synthesized by the differential interference optical system 14 to form an interference beam including the height change of the SiC substrate surface as phase difference information. For example, when a concave or convex defect of about several nanometers exists on the surface of the SiC substrate, one of the two sub beams incident on the SiC substrate surface scans on the defect, and the other sub beam is normal. Since the surface portion is scanned, a phase difference corresponding to the height of the defect is introduced between the two sub beams. As a result, the interference beam emitted from the differential interference optical system 14 includes, as phase difference information, an unevenness change of about several nm that appears on the surface of the SiC substrate due to crystal defects.

ノマルスキープリズム14から出射した干渉ビームは、元の光路を反対方向に伝搬し、リレーレンズ13及び12を経て振動ミラー9に入射し、振動ミラーによりデスキャンされる。振動ミラー9から出射した干渉ビームは、結像レンズとして作用するレンズ8を通過し、ハーフミラー7を透過し、検光子21に入射する。検光子21は、偏光子6に対して直交ニコルの関係に配置する。従って、ノマルスキープリズム14において合成された偏光以外の光は遮断され、微分干渉画像を構成する光だけが検光子21を透過する。   The interference beam emitted from the Nomarski prism 14 propagates in the opposite direction along the original optical path, enters the vibrating mirror 9 through the relay lenses 13 and 12, and is descanned by the vibrating mirror. The interference beam emitted from the vibration mirror 9 passes through the lens 8 acting as an imaging lens, passes through the half mirror 7, and enters the analyzer 21. The analyzer 21 is arranged in a crossed Nicols relationship with respect to the polarizer 6. Accordingly, light other than the polarized light synthesized in the Nomarski prism 14 is blocked, and only light constituting the differential interference image is transmitted through the analyzer 21.

検光子21を透過したライン状の干渉ビームは、ポジショナ22を経てリニアイメージセンサ23に入射する。リニアイメージセンサ23は、第1の方向と対応する方向に配列された複数の受光素子を有し、入射したライン状の干渉ビームを受光する。リニアイメージセンサの各受光素子は、干渉ビームに含まれる位相差情報を輝度情報に変換する。従って、SiC基板の表面又はエピタキシャル層の表面に形成された数nm程度の凹凸は輝度画像として表示される。リニアイメージセンサのライン状に配列された受光素子列は、枠により入射開口が制限されているから、各受光素子の前面にピンホールが配置されているものとほぼ同等である。従って、SiC基板表面からの反射光をリニアイメージセンサにより受光することにより、微分干渉光学系を有する共焦点光学系が構成される。   The line-shaped interference beam transmitted through the analyzer 21 enters the linear image sensor 23 through the positioner 22. The linear image sensor 23 has a plurality of light receiving elements arranged in a direction corresponding to the first direction, and receives the incident line-shaped interference beam. Each light receiving element of the linear image sensor converts phase difference information included in the interference beam into luminance information. Therefore, the unevenness of about several nm formed on the surface of the SiC substrate or the surface of the epitaxial layer is displayed as a luminance image. The light receiving element array arranged in the linear shape of the linear image sensor is almost equivalent to a light receiving element array in which a pin hole is disposed on the front surface of each light receiving element because the entrance opening is limited by the frame. Therefore, the confocal optical system having the differential interference optical system is configured by receiving the reflected light from the SiC substrate surface by the linear image sensor.

リニアイメージセンサの各受光素子に蓄積された電荷は、信号処理装置11から供給される読出制御信号により順次読み出され、SiC基板表面の1次元画像信号として出力される。リニアイメージセンサから出力される1次元画像信号は、増幅器24で増幅され、カメラリンクを介して信号処理装置11に供給される。信号処理装置11は、画像処理ボードを有し、受け取った1次元画像信号、振動ミラーの位置情報、及びステージの位置情報等を用いてSiC基板表面の2次元画像を生成する。また、生成された2次元画像についてフィルタリング処理、2値化処理及び閾値比較処理を含む種々の画像処理を行って欠陥を検出すると共にその座標を取得する。   The electric charge accumulated in each light receiving element of the linear image sensor is sequentially read out by a read control signal supplied from the signal processing device 11 and output as a one-dimensional image signal on the surface of the SiC substrate. The one-dimensional image signal output from the linear image sensor is amplified by the amplifier 24 and supplied to the signal processing device 11 through the camera link. The signal processing device 11 includes an image processing board, and generates a two-dimensional image of the SiC substrate surface using the received one-dimensional image signal, position information of the vibrating mirror, position information of the stage, and the like. In addition, the generated two-dimensional image is subjected to various image processes including a filtering process, a binarization process, and a threshold comparison process to detect a defect and acquire its coordinates.

SiC基板は、可視光の波長域において透明である。このため、SiC基板の表面を光ビームにより走査すると、入射した光ビームがSiC基板の内部を透過し、SiC基板の裏面で反射した反射光が検出器に入射し、解像度が低下する不都合がある。このため、微分干渉顕微鏡によりSiC基板を撮像する場合及びレーザ散乱方式により欠陥を検出する場合共に解像度が低く、欠陥検出の精度が低下する欠点がある。これに対して、本発明による共焦点型の検査装置では、リニアイメージセンサの前面にピンホールが配置されたものとほぼ等価な構成を有するので、SiC基板を透過し裏面で反射した光は、光路から外れリニアイメージセンサの受光素子に入射せず、SiC基板の表面で反射した反射光だけがリニアイメージセンサに入射する。この結果、本発明による検査装置を用いることにより、微分干渉顕微鏡により得られる微分干渉画像よりも高い解像度の共焦点微分干渉画像を撮像することができ、一層高い検出精度で欠陥検出を行うことが可能である。   The SiC substrate is transparent in the visible light wavelength range. For this reason, when the surface of the SiC substrate is scanned with a light beam, the incident light beam is transmitted through the inside of the SiC substrate, and the reflected light reflected from the back surface of the SiC substrate is incident on the detector, resulting in a decrease in resolution. . For this reason, both the case where the SiC substrate is imaged by the differential interference microscope and the case where the defect is detected by the laser scattering method have a drawback that the resolution is low and the accuracy of the defect detection is lowered. In contrast, the confocal inspection apparatus according to the present invention has a configuration that is substantially equivalent to a pinhole disposed on the front surface of the linear image sensor. Out of the optical path, it does not enter the light receiving element of the linear image sensor, but only the reflected light reflected by the surface of the SiC substrate enters the linear image sensor. As a result, by using the inspection apparatus according to the present invention, it is possible to capture a confocal differential interference image having a higher resolution than the differential interference image obtained by the differential interference microscope, and to perform defect detection with higher detection accuracy. Is possible.

微分干渉光学系は、試料表面に形成された数nm程度の微少な凹凸を位相差として検出するので、刃状転位欠陥や基底面内転位等の基板に存在する結晶欠陥に起因してSiC基板表面に数nm程度の凹凸が形成されている場合、これらの凹凸を輝度画像として検出することが可能である。さらに、突起欠陥や凹状欠陥に関して、微分干渉画像上において、上向きの斜面及び下向きの斜面は低輝度画像又は高輝度画像として検出されるので、撮像された微分干渉画像に表示された明暗の輝度変化に基づいて凹状欠陥であるか又は凸状欠陥であるかも判別することが可能である。従って、撮像された明暗の微分干渉画像に基づいて、ピット欠陥であるか又はバンプ欠陥であるかも容易に判別することができる。   The differential interference optical system detects minute irregularities of about several nanometers formed on the sample surface as a phase difference, so that SiC substrates are caused by crystal defects existing on the substrate such as edge dislocation defects and dislocations in the basal plane. When unevenness of about several nm is formed on the surface, these unevenness can be detected as a luminance image. Furthermore, with respect to protrusion defects and concave defects, upward and downward slopes are detected as low-intensity images or high-intensity images on the differential interference image, so the brightness change between the brightness and darkness displayed in the captured differential interference image It is possible to determine whether the defect is a concave defect or a convex defect. Therefore, it is possible to easily determine whether the defect is a pit defect or a bump defect based on the captured bright and dark differential interference image.

図1に示す検査装置は微分干渉光学系を有する共焦点走査装置を構成するから、SiC基板表面の共焦点微分干渉画像を撮像することができ、さらに、SiC基板表面の3次元輪郭形状情報及びSiC基板表面の輪郭を断面画像として示す表面輪郭形状情報も取得することができる。すなわち、共焦点光学系の特性として、走査ビームの集束点が試料表面に位置したとき、最大輝度の反射光がリニアイメージセンサに入射し、走査ビームの集束点が試料表面から変位するにしたがってリニアイメージセンサに入射する反射ビームの光量が低下する。従って、対物レンズを光軸方向に沿って移動させながら、すなわちライン状の走査ビームの集束点を光軸方向に沿って移動させながら、振動ミラーにより走査して複数の2次元共焦点画像を撮像し、リニアイメージセンサの最大輝度信号を発生する対物レンズの光軸方向の位置を各画素ごとに検出することにより、SiC基板表面の輪郭を示す3次元形状情報が取得される。また、取得した3次元形状情報から、SiC基板を任意の面で切って示す表面輪郭を断面として示す表面輪郭情報も取得することが可能である。従って、検出された欠陥の3次元画像を撮像することにより、欠陥の形状を立体的に表示することが可能であり、欠陥の種別判定に有益な情報を得ることができる。また、SiC基板表面の2次元輪郭形状情報及び3次元表面輪郭形状情報に基づいてマイクロパイプ欠陥を判別することもできる。   Since the inspection apparatus shown in FIG. 1 constitutes a confocal scanning apparatus having a differential interference optical system, a confocal differential interference image on the surface of the SiC substrate can be taken, and further, three-dimensional contour shape information on the surface of the SiC substrate and It is also possible to acquire surface contour shape information indicating the contour of the SiC substrate surface as a cross-sectional image. That is, as a characteristic of the confocal optical system, when the focal point of the scanning beam is located on the sample surface, reflected light having the maximum luminance is incident on the linear image sensor, and linearly as the focal point of the scanning beam is displaced from the sample surface. The amount of reflected beam incident on the image sensor is reduced. Therefore, while moving the objective lens along the optical axis direction, that is, moving the focusing point of the line-shaped scanning beam along the optical axis direction, scanning with the vibrating mirror captures a plurality of two-dimensional confocal images. Then, by detecting the position in the optical axis direction of the objective lens that generates the maximum luminance signal of the linear image sensor for each pixel, three-dimensional shape information indicating the contour of the SiC substrate surface is acquired. Further, from the acquired three-dimensional shape information, it is also possible to acquire surface contour information that indicates a surface contour that shows a SiC substrate cut by an arbitrary surface as a cross section. Therefore, by capturing a three-dimensional image of the detected defect, the shape of the defect can be displayed in three dimensions, and information useful for determining the type of defect can be obtained. It is also possible to determine micropipe defects based on the two-dimensional contour shape information and three-dimensional surface contour shape information on the SiC substrate surface.

次に、SiC基板及びエピタキシャル層に形成される欠陥が、本発明による検査装置により撮像される共焦点微分干渉画像においていかなる形態のものとして撮像されるかについて説明する。
[マイクロパイプ欠陥]
マイクロパイプは中空孔の形態をした欠陥である。従って、走査ビームがマイクロパイプ欠陥上を走査した際、孔の底面からの反射光がリニアイメージセンサに入射せず又は微少光量の反射光しか入射しないため、点状の低輝度画像として検出される。
[異物付着]
表面に異物が付着した場合、金属等の反射率の高い異物が付着した場合点状の高輝度画像として検出され、反射率の低い異物が付着した場合点状の暗い低輝度画像として検出される。
[ダウンフォール]
ダウンフォールは、エピタキシャル層の成長中に塊がエピタキシャル層上に付着することにより形成され、上向き及び下向きの2つの傾斜面を有する形態をとる。よって、微分干渉画像として撮像した場合、明るい画像部分と暗い画像部分とが結合した明暗の輝度画像として検出される。
[刃状転位欠陥]
刃状転位欠陥は、SiC基板又はエピタキシャル層の表面上においてピット構造として出現する。従って、下向き及び上向きの2つの傾斜面を有する形態であり、微分干渉画像においては低輝度の画像部分と高輝度の画像部分とが結合した明暗の輝度画像として検出される。
[螺旋転位欠陥]
螺旋転位は、刃状転位欠陥と同様にSiC基板及びエピタキシャル層の表面においてピット構造として出現し、明暗の輝度画像として検出される。
[基底面内欠陥]
基底面内欠陥は、SiC基板の表面及びエピタキシャル層の表面において、ピット構造として出現する。従って、微分干渉画像において、明暗の輝度画像として検出される。
[バンプ]
バンプは、突起状の欠陥であり、下向きの斜面と上向きの斜面を有するので、明暗の輝度画像として検出される。
[スクラッチ]
基板の研磨処理中にスクラッチが形成される場合がある。このスクラッチは、線状の凹部構造であるので、共焦点微分干渉画像上線状の明暗の輝度画像として検出される。
Next, it will be described in what form the defect formed in the SiC substrate and the epitaxial layer is captured in the confocal differential interference image captured by the inspection apparatus according to the present invention.
[Micropipe defects]
Micropipes are defects in the form of hollow holes. Therefore, when the scanning beam scans over the micropipe defect, the reflected light from the bottom surface of the hole does not enter the linear image sensor or only a small amount of reflected light, so that it is detected as a dot-like low luminance image. .
[Foreign matter adhesion]
When a foreign object adheres to the surface, a foreign object with high reflectivity such as metal is detected as a dot-like high-intensity image, and when a foreign object with low reflectivity adheres, it is detected as a dot-like dark low-intensity image .
[Downfall]
The downfall is formed by a lump being deposited on the epitaxial layer during the growth of the epitaxial layer, and has a form having two inclined surfaces, upward and downward. Therefore, when it is captured as a differential interference image, it is detected as a bright and dark luminance image in which a bright image portion and a dark image portion are combined.
[Edge dislocation defects]
Edge dislocation defects appear as pit structures on the surface of the SiC substrate or epitaxial layer. Therefore, it has a form having two downward and upward inclined surfaces, and in the differential interference image, it is detected as a bright and dark luminance image in which the low luminance image portion and the high luminance image portion are combined.
[Spiral dislocation defects]
Similar to the edge dislocation defect, the screw dislocation appears as a pit structure on the surface of the SiC substrate and the epitaxial layer, and is detected as a bright and dark luminance image.
[Flaws in the basal plane]
The defects in the basal plane appear as pit structures on the surface of the SiC substrate and the surface of the epitaxial layer. Therefore, the differential interference image is detected as a bright and dark luminance image.
[bump]
A bump is a protrusion-like defect, and has a downward slope and an upward slope, and is thus detected as a bright and dark luminance image.
[scratch]
Scratches may be formed during the polishing process of the substrate. Since this scratch has a linear concave structure, it is detected as a linear bright and dark luminance image on the confocal differential interference image.

次に、デバイスの製造歩留りに強い影響を与えるマイクロパイプ欠陥及び基底面内欠陥の検出方法について説明する。初めに、マイクロパイプ欠陥の検出方法について説明する。SiC基板及びエピタキシャル層に形成されるマイクロパイプ欠陥は、点状の低輝度画像として観察され、異物付着による欠陥等の他の欠陥から区別するのが困難である。そこで、本発明では、共焦点光学系の特性を利用して、SiC基板表面又はエピタキシャル層表面の表面輪郭情報を取得して、マイクロパイプ欠陥か否かの判別を行う。点状の低輝度画像が検出された場合、そのアドレス位置にステージを移動させて、検出された点状欠陥を視野内に位置させる。続いて、対物レンズを光軸方向に移動させながら複数の2次元共焦点画像を撮像して当該欠陥の3次元画像を形成すると共に表面輪郭情報を取得する。マイクロパイプは直径が数μm程度の中空孔であるため、表面輪郭形状を取得すると、底面の深い孔の画像として表示され、又は、底面が検出されない中空孔画像として表示される。従って、点状の低輝度画像として検出された欠陥について表面輪郭形状情報を取得することにより、検出された欠陥がマイクロパイプ欠陥であるか否かの判別が可能である。   Next, a method for detecting a micropipe defect and a basal plane defect that strongly influences the device manufacturing yield will be described. First, a micropipe defect detection method will be described. Micropipe defects formed on the SiC substrate and the epitaxial layer are observed as point-like low-luminance images, and are difficult to distinguish from other defects such as defects due to foreign matter adhesion. Therefore, in the present invention, the surface contour information of the SiC substrate surface or the epitaxial layer surface is acquired using the characteristics of the confocal optical system to determine whether or not there is a micropipe defect. When a dot-like low-luminance image is detected, the stage is moved to the address position, and the detected dot-like defect is positioned in the field of view. Subsequently, a plurality of two-dimensional confocal images are picked up while moving the objective lens in the optical axis direction to form a three-dimensional image of the defect, and surface contour information is acquired. Since the micropipe is a hollow hole having a diameter of about several μm, when the surface contour shape is acquired, it is displayed as an image of a deep hole in the bottom surface or a hollow hole image in which the bottom surface is not detected. Therefore, it is possible to determine whether or not the detected defect is a micropipe defect by acquiring the surface contour shape information for the defect detected as a point-like low-luminance image.

次に、基底面内欠陥の検出方法について説明する。SiC基板に形成された基底面内欠陥は、基板表面上にピット構造として出現する。よって、微分干渉光学系を用いて撮像した場合、明暗の輝度画像として検出され、エピタキシャル層に形成された基底面内欠陥もエピタキシャル層表面に出現した明暗の輝度画像として検出される。一方、エピタキシャル層中に形成される基底面内欠陥は、SiC基板に形成された基底面内欠陥がエピタキシャル層中に伝搬することにより形成される。よって、エピタキシャル層に形成された基底面内欠陥は、起点となるSiC基板表面の欠陥位置からステップフロー方向に沿ってエピタキシャル層の厚さとオフ角により規定される距離だけ離間した位置に出現する。従って、エピタキシャル層に形成された基底面内欠陥は、エピタキシャル層の形成前後の欠陥座標を比較することにより基底面内欠陥であるか否かが判別される。すなわち、エピタキシャル層形成前のSiC基板の欠陥検査により明暗画像として検出された欠陥の座標情報を欠陥メモリに記憶する。また、エピタキシャル層が形成された後に明暗画像として検出された欠陥の座標を検出する。そして、座標比較を行い、2つの欠陥座標がエピタキシャル層の厚さとオフ角により規定される距離だけ離間した位置関係にある場合、エピタキシャル層の欠陥検査において検出されたピット欠陥は基底面内欠陥であると判定する。このように、エピタキシャル層の形成前後に検出された欠陥の座標比較を行うことにより、エピタキシャル層中に形成された基底面内欠陥を他の欠陥から区別して検出することが可能である。   Next, a method for detecting defects in the basal plane will be described. Defects in the basal plane formed on the SiC substrate appear as pit structures on the substrate surface. Therefore, when imaging is performed using the differential interference optical system, a bright and dark luminance image is detected, and defects in the basal plane formed in the epitaxial layer are also detected as a bright and dark luminance image that appears on the epitaxial layer surface. On the other hand, defects in the basal plane formed in the epitaxial layer are formed by propagation of defects in the basal plane formed in the SiC substrate into the epitaxial layer. Therefore, the defects in the basal plane formed in the epitaxial layer appear at a position separated from the defect position on the SiC substrate surface as a starting point by a distance defined by the thickness of the epitaxial layer and the off angle along the step flow direction. Therefore, it is determined whether or not the defects in the basal plane formed in the epitaxial layer are defects in the basal plane by comparing the defect coordinates before and after the formation of the epitaxial layer. That is, the coordinate information of the defect detected as a bright and dark image by the defect inspection of the SiC substrate before the epitaxial layer formation is stored in the defect memory. Further, the coordinates of the defect detected as a bright and dark image after the epitaxial layer is formed are detected. Then, the coordinates are compared, and when the two defect coordinates are separated by a distance defined by the thickness of the epitaxial layer and the off-angle, the pit defects detected in the defect inspection of the epitaxial layer are defects in the basal plane. Judge that there is. As described above, by comparing the coordinates of defects detected before and after the formation of the epitaxial layer, it is possible to detect the defects in the basal plane formed in the epitaxial layer separately from other defects.

次に、欠陥検査方法について説明する。SiC基板の特性として、SiC基板に転位欠陥が存在する場合、その後エピタキシャル層を形成すると、SiC基板の表面に存在する転位欠陥がエピタキシャル層中に伝搬する特性がある。例えば、エピタキシャル層が形成される前のSiC基板に基底面内転位が形成されている場合、当該SiC基板にエピタキシャル層が形成されると、当該基底面内転位はエピタキシャル層において刃状転位欠陥となり、或いは基底面内転位欠陥となる。また、エピタキシャル層に形成されるキャロット欠陥やハーフムーン欠陥等の特有な形状を有する欠陥は、SiC基板の螺旋転位に起因して形成される場合が多い。これらSiC基板の特性を鑑み、本発明による欠陥検査方法として、以下の2つの手法を用いることができる。第1の検査方法は、エピタキシャル層形成前にSiC基板の全面について走査を行い、SiC基板表面の全面にわたる共焦点微分干渉画像を取得し、共焦点微分干渉画像から欠陥及びその座標を検出する。その後、当該SiC基板についてエピタキシャル層を形成する。そして、エピタキシャル層が形成された後のエピタキシャル層の全面について走査を行い、エピタキシャル層全面の共焦点微分干渉画像を撮像する。そして、エピタキシャル層が形成された後のSiC基板について欠陥検出を行う。この方法では、エピタキシャル層の形成前後の共焦点微分干渉画像が得られるので、エピタキシャル層の形成前後の欠陥画像比較を行うことが可能である。また、エピタキシャル層の成長中に形成されたエピ欠陥も検出することができる。   Next, the defect inspection method will be described. As a characteristic of the SiC substrate, when a dislocation defect exists in the SiC substrate, the dislocation defect existing on the surface of the SiC substrate propagates in the epitaxial layer when an epitaxial layer is formed thereafter. For example, if basal plane dislocations are formed on the SiC substrate before the epitaxial layer is formed, the basal plane dislocations become edge dislocation defects in the epitaxial layer when the epitaxial layer is formed on the SiC substrate. Or, it becomes a dislocation defect in the basal plane. In addition, defects having specific shapes such as carrot defects and half-moon defects formed in the epitaxial layer are often formed due to screw dislocations in the SiC substrate. In view of the characteristics of these SiC substrates, the following two methods can be used as the defect inspection method according to the present invention. The first inspection method scans the entire surface of the SiC substrate before forming the epitaxial layer, acquires a confocal differential interference image over the entire surface of the SiC substrate, and detects a defect and its coordinates from the confocal differential interference image. Thereafter, an epitaxial layer is formed on the SiC substrate. Then, scanning is performed on the entire surface of the epitaxial layer after the epitaxial layer is formed, and a confocal differential interference image is captured on the entire surface of the epitaxial layer. Then, defect detection is performed on the SiC substrate after the epitaxial layer is formed. In this method, since confocal differential interference images before and after the formation of the epitaxial layer are obtained, it is possible to compare defect images before and after the formation of the epitaxial layer. It is also possible to detect epi defects formed during the growth of the epitaxial layer.

第2の検査方法は、図1に示す本発明による検査装置を用いて、エピタキシャル層が形成される前のSiC基板表面の全面にわたって共焦点微分干渉画像を撮像し、取得した共焦点微分干渉画像について画像処理を行って欠陥及びそのアドレス(座標情報)を取得する。次に、検査後のSiC基板についてエピタキシャル層を形成する。続いて、エピタキシャル層が形成されたSiC基板を検査装置に再度装着し、エピタキシャル層の表面について、先の欠陥検査により検出された欠陥アドレスにより指定された部位を検査装置の視野内に位置決めして、エピタキシャル層表面の共焦点微分干渉画像を撮像する。そして、エピタキシャル層表面の欠陥の共焦点微分干渉画像について、欠陥の形状、大きさ、輝度分布の観点から欠陥を分類する。この検査方法によれば、エピタキシャル層が形成された後の基板の全面について共焦点微分干渉画像を撮像せず、基板に一部についてだけ撮像するため、検査時間が短縮される利点がある。   The second inspection method uses the inspection apparatus according to the present invention shown in FIG. 1 to capture a confocal differential interference image over the entire surface of the SiC substrate before the epitaxial layer is formed, and to obtain the acquired confocal differential interference image. Image processing is performed for the defect and its address (coordinate information) is acquired. Next, an epitaxial layer is formed on the SiC substrate after inspection. Subsequently, the SiC substrate on which the epitaxial layer is formed is mounted again on the inspection apparatus, and the portion designated by the defect address detected by the previous defect inspection is positioned in the visual field of the inspection apparatus on the surface of the epitaxial layer. Then, a confocal differential interference image of the surface of the epitaxial layer is taken. Then, for the confocal differential interference image of the defect on the surface of the epitaxial layer, the defect is classified from the viewpoint of the shape, size, and luminance distribution of the defect. According to this inspection method, since the confocal differential interference image is not captured on the entire surface of the substrate after the epitaxial layer is formed, but only a part is captured on the substrate, there is an advantage that the inspection time is shortened.

図2は、欠陥検出及び欠陥分類を行う信号処理装置11の一例を示す線図である。本例では、エピタキシャル層が形成される前のSiC基板の全面を走査して欠陥検出を行うと共に、エピタキシャル層が形成された後のSiC基板の全面について欠陥検出を行い、これらの結果に基づいて欠陥分類を行う。リニアイメージセンサ23から出力され、増幅器24により増幅された1次元画像信号は、A/D変換器30によりデジタル信号に変換され、信号処理装置11に供給される。また、基板を支持するステージ16の位置を示すステージ位置信号(デジタル信号)も信号処理装置11に供給する。さらに、対物レンズの光軸方向の位置を示す位置センサ20から出力される対物レンズ位置信号(デジタル信号)も信号処理装置11に供給する。本例では、信号処理装置11は、コンピュータにより実行されるソフトウェアで構成され、各種の手段は、制御手段31の制御のもとで動作するものとする。尚、制御手段31からの信号線は図面が交錯するため、図示しないものとする。   FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the signal processing device 11 that performs defect detection and defect classification. In this example, the entire surface of the SiC substrate before the epitaxial layer is formed is scanned to detect defects, and the entire SiC substrate after the epitaxial layer is formed is detected to detect defects. Perform defect classification. The one-dimensional image signal output from the linear image sensor 23 and amplified by the amplifier 24 is converted into a digital signal by the A / D converter 30 and supplied to the signal processing device 11. A stage position signal (digital signal) indicating the position of the stage 16 that supports the substrate is also supplied to the signal processing device 11. Further, an objective lens position signal (digital signal) output from the position sensor 20 indicating the position of the objective lens in the optical axis direction is also supplied to the signal processing device 11. In this example, the signal processing apparatus 11 is configured by software executed by a computer, and various means operate under the control of the control means 31. The signal lines from the control means 31 are not shown in the drawing because the drawings are crossed.

信号処理装置11に入力した1次元画像信号は、2次元画像生成手段32に送られて2次元画像、すなわち2次元共焦点微分干渉画像が形成される。この2次元画像信号は第1の画像メモリ33に供給され、エピタキシャル層が形成される前のSiC基板表面の共焦点微分干渉画像が第1の画像メモリ33に蓄積される。2次元画像生成手段32により形成された2次元画像信号は欠陥検出手段34に供給される。欠陥検出手段34には、ステージ位置信号及びリニアイメージセンサの各受光素子の位置情報も供給される。欠陥検出手段34は、フィルタリング手段、2値化手段及び閾値比較手段を含み、入力した2次元画像について画像処理を行って欠陥を検出する。同時に、ステージ位置信号及びリニアイメージセンサの各受光素子の位置情報を用いて、検出された欠陥の座標も取得する。検出された欠陥の座標は、第1の欠陥メモリ35に記憶する。   The one-dimensional image signal input to the signal processing device 11 is sent to the two-dimensional image generation means 32 to form a two-dimensional image, that is, a two-dimensional confocal differential interference image. The two-dimensional image signal is supplied to the first image memory 33, and the confocal differential interference image on the surface of the SiC substrate before the epitaxial layer is formed is accumulated in the first image memory 33. The two-dimensional image signal formed by the two-dimensional image generation unit 32 is supplied to the defect detection unit 34. The defect detection means 34 is also supplied with a stage position signal and position information of each light receiving element of the linear image sensor. The defect detection means 34 includes filtering means, binarization means, and threshold value comparison means, and performs image processing on the input two-dimensional image to detect defects. At the same time, the coordinates of the detected defect are also acquired using the stage position signal and the position information of each light receiving element of the linear image sensor. The coordinates of the detected defect are stored in the first defect memory 35.

SiC基板に形成された欠陥を観察する場合、制御手段31の制御のもとで、第1の欠陥メモリ35に記憶されている欠陥座標情報を用いて第1の画像メモリ33にアクセスし、指定された欠陥を含む所定のサイズの画像を取り出し、SiC基板の欠陥画像として出力し、モニタ上に表示することができる。また、SiC基板の欠陥を分類する場合、制御手段31の制御のもとで、欠陥メモリに記憶されている欠陥の座標情報を用いて第1の画像メモリから欠陥画像を取り出して欠陥画像を欠陥分類手段36に供給する。そして、欠陥分類手段36において、欠陥の種別を判定して欠陥の種別を出力する。   When observing a defect formed on the SiC substrate, the first image memory 33 is accessed under the control of the control means 31 using the defect coordinate information stored in the first defect memory 35 and designated. An image of a predetermined size including the generated defect can be taken out, output as a defect image of the SiC substrate, and displayed on the monitor. Further, when classifying defects on the SiC substrate, the defect image is extracted from the first image memory using the defect coordinate information stored in the defect memory under the control of the control means 31. It supplies to the classification means 36. Then, the defect classification means 36 determines the defect type and outputs the defect type.

2次元画像生成手段32により形成された2次元画像及び対物レンズの位置信号は、3次元形状情報取得手段37に供給する。3次元形状情報取得手段37は、対物レンズを光軸方向に移動させながら撮像された複数の2次元共焦点画像の各画素について最大輝度値を発生する光軸方向の位置を検出し、SiC基板表面の3次元画像を表す3次元形状情報を取得する。得られた3次元形状情報は、欠陥分類手段36に供給されて欠陥分類に用いられる。また、3次元画像出力として出力し、モニタ上に欠陥の3次元画像を表示することもできる。   The two-dimensional image formed by the two-dimensional image generation unit 32 and the position signal of the objective lens are supplied to the three-dimensional shape information acquisition unit 37. The three-dimensional shape information acquisition means 37 detects the position in the optical axis direction that generates the maximum luminance value for each pixel of a plurality of two-dimensional confocal images captured while moving the objective lens in the optical axis direction. Three-dimensional shape information representing a three-dimensional image of the surface is acquired. The obtained three-dimensional shape information is supplied to the defect classification means 36 and used for defect classification. It is also possible to output as a three-dimensional image output and display a three-dimensional image of the defect on the monitor.

3次元形状情報取得手段37により取得された3次元形状情報は、断面形状情報取得手段38にも供給する。断面形状情報取得手段38は、3次元形状情報に基づいて、指定されたラインに沿うSiC基板表面を特定の面で切って示す2次元輪郭形状、すなわちSiC基板の表面の輪郭形状を断面画像として示す断面形状情報を生成する。取得した断面形状情報は欠陥分類手段36に供給されてマイクロパイプ欠陥の検出に用いられる。また、断面形状を画像出力として出力し、モニタ上に表示してマイクロパイプ欠陥を含む部位を基板表面と直交する面で切って示す断面形状をモニタ上に表示することも可能である。尚、マイクロパイプ欠陥の検出に際し、3次元形状情報に基づいてマイクロパイプ欠陥か否かを判別することも可能である。   The three-dimensional shape information acquired by the three-dimensional shape information acquisition unit 37 is also supplied to the cross-sectional shape information acquisition unit 38. The cross-sectional shape information acquisition means 38 uses, as a cross-sectional image, a two-dimensional contour shape obtained by cutting the SiC substrate surface along a specified line by a specific surface based on the three-dimensional shape information, that is, the contour shape of the SiC substrate surface. The cross-sectional shape information shown is generated. The acquired cross-sectional shape information is supplied to the defect classification means 36 and used for detection of micropipe defects. It is also possible to output the cross-sectional shape as an image output, display it on the monitor, and display on the monitor the cross-sectional shape shown by cutting the portion including the micropipe defect by a plane orthogonal to the substrate surface. When detecting a micropipe defect, it is also possible to determine whether or not it is a micropipe defect based on the three-dimensional shape information.

SiC基板についての欠陥検査が終了した後、当該SiC基板は、エピタキシャル層成長装置に送られ、SiC基板上にエピタキシャル層(単結晶層)が形成される。   After the defect inspection of the SiC substrate is completed, the SiC substrate is sent to an epitaxial layer growth apparatus, and an epitaxial layer (single crystal layer) is formed on the SiC substrate.

エピタキシャル層が形成された基板は、欠陥検査を行った検査装置に再度装着されて前述した欠陥検査が行われ、エピタキシャル層表面について欠陥の検出及び欠陥座標の取得が行われる。すなわち、2次元画像生成手段32によりエピタキシャル層表面の2次元共焦点微分干渉画像が生成され、生成された2次元画像は第2の画像メモリ39に蓄積する。また、生成された2次元共焦点微分干渉画像は欠陥検出手段34に送られ、エピタキシャル層表面に形成された欠陥が検出され、欠陥座標は第2の欠陥メモリ40に蓄積される。   The substrate on which the epitaxial layer is formed is mounted again on the inspection apparatus that has performed the defect inspection, and the above-described defect inspection is performed, and defect detection and defect coordinate acquisition are performed on the surface of the epitaxial layer. That is, a two-dimensional confocal differential interference image on the surface of the epitaxial layer is generated by the two-dimensional image generating means 32, and the generated two-dimensional image is stored in the second image memory 39. Further, the generated two-dimensional confocal differential interference image is sent to the defect detection means 34, and defects formed on the surface of the epitaxial layer are detected, and the defect coordinates are stored in the second defect memory 40.

エピタキシャル層について欠陥検査が終了した後、検出された欠陥について欠陥分類が行われる。図3は本発明による欠陥分類方法の一例を示す図である。ステップ1において、欠陥画像の形状に基づいて欠陥を分類する。エピタキシャル層に形成された欠陥として、キャロット欠陥、トライアングル欠陥、コメット欠陥、ハーフムーン欠陥、スクラッチ等の欠陥は、微分干渉画像として撮像された場合、特有の形状を有する輝度画像として検出される。そこで、本例では、初めに、欠陥画像の形状に基づき、特有の形状の輝度画像を抽出する。そして、輝度画像の形状に基づき、キャロット欠陥、トライアングル欠陥、コメット欠陥等を分類する(ステップ1)。   After the defect inspection is completed for the epitaxial layer, defect classification is performed on the detected defects. FIG. 3 is a diagram showing an example of a defect classification method according to the present invention. In step 1, the defects are classified based on the shape of the defect image. As defects formed in the epitaxial layer, defects such as a carrot defect, a triangle defect, a comet defect, a half moon defect, and a scratch are detected as a luminance image having a specific shape when captured as a differential interference image. Therefore, in this example, first, a luminance image having a specific shape is extracted based on the shape of the defect image. Then, carrot defects, triangle defects, comet defects and the like are classified based on the shape of the luminance image (step 1).

続いて、特有の形状を有しない輝度分布画像について、欠陥画像の輝度分布に基づいて分類を行う(ステップ2)。欠陥画像の輝度分布による分類として、点状の低輝度画像、点状の高輝度画像、低輝度画像部分と高輝度画像部分とが結合した明暗の輝度分布画像が抽出される。例えば、マイクロパイプ欠陥及び低反射率の異物付着による欠陥は、微分干渉画像として撮像した場合、点状の低輝度画像として検出される。この場合、断面形状情報を用いてマイクロパイプ欠陥が抽出される。また、高輝度画像として検出された欠陥は、金属等の高反射率の異物付着による欠陥であると判定される。さらに、明暗の輝度分布画像として検出された欠陥には、ピット欠陥やバンプ欠陥等が含まれる。尚、明暗画像欠陥については、明の画像部分と暗の画像部分の走査方向の発生順序に基づいて、検出された欠陥が凸状欠陥か又は凹状欠陥であるかが判定される。従って、明の画像部分と暗の画像部分の発生順序に基づいて、バンプ等の突起欠陥及びピット等の凹状欠陥が分類される。また、明と暗との発生順序に基づき、凹状の欠陥(ピット欠陥)であると判定された場合、刃状転位欠陥、螺旋転位欠陥、基底面内欠陥が含まれる。この場合、後述する座標比較により基底面内欠陥が抽出される。   Subsequently, the luminance distribution image having no specific shape is classified based on the luminance distribution of the defect image (step 2). As the classification based on the luminance distribution of the defect image, a point-like low luminance image, a point-like high luminance image, and a light / dark luminance distribution image obtained by combining the low luminance image portion and the high luminance image portion are extracted. For example, a micropipe defect and a defect due to adhesion of foreign matter having a low reflectance are detected as a dot-like low-brightness image when captured as a differential interference image. In this case, a micropipe defect is extracted using the cross-sectional shape information. Moreover, the defect detected as a high-intensity image is determined to be a defect caused by adhesion of a foreign object having a high reflectance such as metal. Further, the defects detected as the brightness distribution image of brightness and darkness include pit defects and bump defects. For bright and dark image defects, it is determined whether the detected defect is a convex defect or a concave defect based on the generation order of the bright image portion and the dark image portion in the scanning direction. Therefore, projection defects such as bumps and concave defects such as pits are classified based on the order in which bright and dark image portions occur. Further, when it is determined that the defect is a concave defect (pit defect) based on the order of occurrence of light and dark, an edge dislocation defect, a spiral dislocation defect, and a basal plane defect are included. In this case, the defect in the basal plane is extracted by coordinate comparison described later.

輝度分布による分類結果として、点状の低輝度画像として検出された欠陥については、欠陥部位の3次元形状情報を取得し、3次元形状情報に基づいて断面形状を取得し、欠陥部位の断面形状に基づいてマイクロパイプ欠陥であるか異物付着による欠陥であるかを判定する(ステップ3)。すなわち、欠陥部位の断面形状が、エピタキシャル層の厚さ程度の深さの底面を有する中空孔又は底面のない中空孔を含む画像である場合、当該低輝度画像はマイクロパイプ欠陥による欠陥像であると判定する。   As a result of classification based on the luminance distribution, for defects detected as point-like low-luminance images, the three-dimensional shape information of the defective part is acquired, and the cross-sectional shape is acquired based on the three-dimensional shape information. Based on the above, it is determined whether the defect is a micropipe defect or a defect due to foreign matter adhesion (step 3). That is, when the cross-sectional shape of the defect portion is an image including a hollow hole having a bottom surface with a depth about the thickness of the epitaxial layer or a hollow hole without a bottom surface, the low luminance image is a defect image due to a micropipe defect. Is determined.

輝度分布による分類結果として、明暗画像として検出されたピット欠陥については、エピタキシャル層の形成前後の欠陥座標の座標比較による分類が行われ、基底面内欠陥が抽出される(ステップ4)。すなわち、エピタキシャル層表面の欠陥検出においてピット欠陥が検出された場合、明暗画像の座標を基準として、エピタキシャル層形成前のSiC基板の欠陥検査において検出されたピット欠陥をサーチし、エピタキシャル層の厚さとオフ角で規定される距離だけステップフロー方向と反対の方向に離間した位置にピット欠陥が存在するか否かを検索する。そして、SiC基板表面のエピタキシャル層の厚さとオフ角で規定される距離だけ離間した位置にピット欠陥が存在する場合、エピタキシャル層の欠陥検出において検出された明暗画像は、基底面内欠陥による画像であると判定する。   As a result of classification based on the luminance distribution, pit defects detected as a bright and dark image are classified by comparing the coordinates of defect coordinates before and after the formation of the epitaxial layer, and defects in the basal plane are extracted (step 4). That is, when a pit defect is detected in the defect detection of the epitaxial layer surface, the pit defect detected in the defect inspection of the SiC substrate before the epitaxial layer formation is searched with reference to the coordinates of the bright and dark image, and the thickness of the epitaxial layer is determined. It is searched whether or not a pit defect exists at a position separated in a direction opposite to the step flow direction by a distance defined by the off angle. When pit defects exist at positions separated by a distance defined by the thickness and off-angle of the epitaxial layer on the SiC substrate surface, the bright and dark image detected in the defect detection of the epitaxial layer is an image due to defects in the basal plane. Judge that there is.

尚、エピタキシャル層が形成される前のSiC基板表面についての欠陥分類も、上述した欠陥分類手法を適用することができる。尚、SiC基板においては、キャロット欠陥、トライアングル欠陥、コメット欠陥は存在しないが、スクラッチ等の欠陥を形状情報により判別する。また、基底面内欠陥については、座標比較ができないため、ステップ3までの分類工程が実行される。   The defect classification method described above can also be applied to the defect classification on the SiC substrate surface before the epitaxial layer is formed. In the SiC substrate, there are no carrot defects, triangle defects, and comet defects, but defects such as scratches are determined based on shape information. Further, since the coordinates in the basal plane defect cannot be compared, the classification process up to step 3 is executed.

図2を参照して、本発明による検査装置の欠陥分類手段36の処理内容について説明する。欠陥検出処理が終了した後、欠陥分類が行われる。初めに、制御手段31の制御のもとで、第2の画像メモリ39にアクセスし、第2の欠陥メモリ40に記憶された欠陥座標を用いて欠陥であると判定された部位の所定のサイズの共焦点微分干渉画像(欠陥画像)を取り出し、欠陥分類手段36に供給する。入力した欠陥画像は第1の欠陥分類手段50に供給される。第1の欠陥分類手段50は、入力した画像について形状に基づいて分類を行う。すなわち、第1の欠陥分類手段50は、キャロット欠陥やコメット欠陥等の特有の画像に関する形状情報を有し、受け取った画像が特有の形状に類似するか否か判定する。この形状判定により、特有の形状を有する欠陥画像について、キャロット欠陥やコメット欠陥等の欠陥分類が行われる。   With reference to FIG. 2, the processing content of the defect classification means 36 of the inspection apparatus according to the present invention will be described. After the defect detection process is completed, defect classification is performed. First, under the control of the control means 31, the second image memory 39 is accessed, and a predetermined size of a part determined to be a defect using the defect coordinates stored in the second defect memory 40 Are extracted and supplied to the defect classification means 36. The input defect image is supplied to the first defect classification means 50. The first defect classification means 50 classifies the input image based on the shape. That is, the first defect classification means 50 has shape information regarding a specific image such as a carrot defect or a comet defect, and determines whether or not the received image is similar to the specific shape. By this shape determination, defect classification such as carrot defect and comet defect is performed on the defect image having a specific shape.

欠陥であると判定された部位の所定のサイズの欠陥画像は、第2の欠陥分類手段51にも供給される。第2の分類手段52は、受け取った欠陥画像について、輝度分布に基づき、点状の高輝度画像、点状の低輝度画像、又は明暗画像に分類する。さらに、明暗画像については、凸状の欠陥か凹状の欠陥かを判別する。明暗画像の場合、明の画像部分と暗の画像部分の発生順序に基づいて、バンプ等の突起欠陥かピット欠陥かが判別される。   A defect image of a predetermined size at a part determined to be a defect is also supplied to the second defect classification means 51. The second classifying unit 52 classifies the received defect image into a point-like high-intensity image, a point-like low-intensity image, or a light-dark image based on the luminance distribution. Further, for bright and dark images, it is determined whether the defect is a convex defect or a concave defect. In the case of a bright / dark image, it is determined whether a protrusion defect such as a bump or a pit defect is based on the order of occurrence of a bright image portion and a dark image portion.

第2の分類手段により点状の低輝度画像であると判定された場合、第3の欠陥部分手段52が作動してマイクロパイプ欠陥の検出処理が行われる。この場合、当該欠陥画像の座標情報に基づいて、ステージが移動し、当該欠陥座標を視野内に位置させて3次元形状情報及び断面形状情報が取得される。そして、断面形状情報取得38により形成された断面形状情報が第3の欠陥分類手段52に供給される。第2の欠陥分類手段52は、受け取った断面形状情報に基づいて、エピタキシャル層の表面に中空孔が形成されているか否かを判別し、中空孔が形成されていると判定した場合、当該欠陥画像はマイクロパイプ欠陥によるものと判定し、マイクロパイプ欠陥を出力する。一方、中空孔が形成されていないと判定した場合、当該欠陥画像は、低反射率の異物付着であると判定する。   When it is determined by the second classifying means that the image is a dot-like low-intensity image, the third defect portion means 52 is activated to perform a micropipe defect detection process. In this case, the stage moves based on the coordinate information of the defect image, and the three-dimensional shape information and the cross-sectional shape information are acquired by positioning the defect coordinates in the field of view. Then, the cross-sectional shape information formed by the cross-sectional shape information acquisition 38 is supplied to the third defect classification means 52. The second defect classification means 52 determines whether or not a hollow hole is formed on the surface of the epitaxial layer based on the received cross-sectional shape information, and if it is determined that a hollow hole is formed, the defect The image is determined to be due to a micropipe defect, and the micropipe defect is output. On the other hand, when it is determined that the hollow hole is not formed, it is determined that the defect image is a low-reflectance foreign matter adhesion.

第2の欠陥分類手段51によりピット欠陥であると判定された場合、第4の欠陥分類手段53が作動する。第4の欠陥分類手段53は、エピタキシャル層の厚さ情報及びオフ角情報を有する。そして、第2の欠陥メモリにアクセスして受け取った欠陥画像の座標情報を取得する。取得した座標情報をもとにして、第1の欠陥メモリをサーチし、エピタキシャル層の厚さとオフ角により規定される距離だけ離間したSiC基板表面の位置にピット欠陥が存在するか否かを判定する。エピタキシャル層形成前のSiC基板表面にピット欠陥が存在すると判定した場合、受け取った欠陥画像は、基底面内欠陥に起因する画像であると判定し、その旨を出力する。一方、対応する距離だけ離間した位置にピット欠陥が存在しないと判定した場合、基底面内欠陥以外の欠陥、例えば刃状転位欠陥やスクラッチに起因する欠陥画像であると判定する。   If the second defect classification means 51 determines that the defect is a pit defect, the fourth defect classification means 53 operates. The fourth defect classification means 53 has epitaxial layer thickness information and off-angle information. Then, the coordinate information of the defect image received by accessing the second defect memory is acquired. Based on the obtained coordinate information, the first defect memory is searched and it is determined whether or not pit defects exist at positions on the surface of the SiC substrate separated by a distance defined by the thickness of the epitaxial layer and the off angle. To do. When it is determined that a pit defect exists on the surface of the SiC substrate before the formation of the epitaxial layer, it is determined that the received defect image is an image caused by a defect in the basal plane, and the fact is output. On the other hand, if it is determined that there is no pit defect at a position separated by a corresponding distance, it is determined that the defect image is a defect other than a defect in the basal plane, for example, a blade dislocation defect or a scratch image.

このように、本発明の検査装置によれば、エピタキシャル層に形成された欠陥が検出されると共に、検出された欠陥の種別が自動的に判別することが可能である。特にエピタキシャル層に形成されるデバイスの性能に強い影響を与えるマイクロパイプ欠陥及び基底面内欠陥を自動的に判別して出力することが可能である。   As described above, according to the inspection apparatus of the present invention, it is possible to detect the defect formed in the epitaxial layer and to automatically determine the type of the detected defect. In particular, it is possible to automatically determine and output micropipe defects and basal plane defects that have a strong influence on the performance of devices formed in the epitaxial layer.

図4は本発明による検査装置の変形例を示す図である。本例では、第1の方向に沿って配列された複数の走査ビームを用いてSiC基板表面を装置する検査装置について説明する。尚、図1で用いた構成要素と同一の構成要素には同一符号を付して説明する。照明光源としてレーザ光源60を用いる。レーザ光源60から出射したレーザビームは、回折格子61に入射し、第1の方向にそって配列された複数の光ビーム(マルチビーム)に変換される。このマルチビームは、第1及び第2のリレーレンズ62及び63を経て偏光ビームスプリッタ64に入射し、偏光ビームスプリッタ64を透過して振動ミラー9に入射する。振動ミラー9は、入射した複数の光ビームを第1の方向と直交する第2の方向にそって偏向する。振動ミラー9で反射した複数の光ビームは、第3及び第4のリレーレンズ65及び66並びに1/4波長板67を経てノマルスキープリズム14に入射する。ノマルスキープリズム14に入射した各光ビームは、振動面が互いに直交する2本のサブビームに変換される。これら2本のサブビーム間には、mを自然数とした場合に、(2m+1)π/2の位相差が与えられる。   FIG. 4 is a view showing a modification of the inspection apparatus according to the present invention. In this example, an inspection apparatus that uses the plurality of scanning beams arranged along the first direction to form the SiC substrate surface will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the component same as the component used in FIG. A laser light source 60 is used as an illumination light source. The laser beam emitted from the laser light source 60 enters the diffraction grating 61 and is converted into a plurality of light beams (multi-beams) arranged along the first direction. The multi-beam enters the polarization beam splitter 64 through the first and second relay lenses 62 and 63, passes through the polarization beam splitter 64, and enters the oscillating mirror 9. The vibrating mirror 9 deflects a plurality of incident light beams along a second direction orthogonal to the first direction. The plurality of light beams reflected by the oscillating mirror 9 enter the Nomarski prism 14 via the third and fourth relay lenses 65 and 66 and the quarter wavelength plate 67. Each light beam incident on the Nomarski prism 14 is converted into two sub beams whose vibration surfaces are orthogonal to each other. A phase difference of (2m + 1) π / 2 is given between these two sub-beams, where m is a natural number.

ノマルスキープリズム14から出射した2本のサブビームは、対物レンズ15に入射する。対物レンズ15は、入射したサブビームを集束し、ステージ16上に配置された観察すべき炭化珪素基板17に向けて投射する。従って、SiC基板17の表面は、第1の方向にそって配列された2列のサブビームにより、光ビームの配列方向と直交する第2の方向に走査される。   The two sub beams emitted from the Nomarski prism 14 enter the objective lens 15. The objective lens 15 focuses the incident sub-beam and projects it toward the silicon carbide substrate 17 to be observed arranged on the stage 16. Accordingly, the surface of the SiC substrate 17 is scanned in the second direction orthogonal to the arrangement direction of the light beams by the two rows of sub-beams arranged along the first direction.

SiC基板17の表面で反射したサブビームは、対物レンズ15により集光され、ノマルスキープリズム14に入射する。ノマルスキープリズムにおいて、互いに関連する反射ビーム同士が合成され、SiC基板表面の高さ変化を位相差として含む複数の干渉ビームが発生する。これら複数の干渉ビームは、1/4波長板67、第4及び第3のリレーレンズ66及び65を経て振動ミラー9に入射する。そして、振動ミラーによりデスキャンされて偏光ビームスプリッタ64に入射する。入射した複数の干渉ビームは、1/4波長板を2回通過しているので、偏光ビームスプリッタの偏光面で反射し、結像レンズ68を介してリニアイメージセンサ69に入射する。リニアイメージセンサ69は、複数のフォトダイオードが第1の方向と対応する方向にライン状に配列された1次元ラインセンサで構成する。そして、各干渉ビームは、対応するフォトダイオードにそれぞれ入射する。各フォトダイオードに蓄積された電荷は、信号処理装置11から供給される駆動信号により順次読み出され、信号処理装置11に供給される。信号処理装置においては、図2及び図3に基づき、欠陥検出及び検出された欠陥の分類が行われる。   The sub beam reflected by the surface of the SiC substrate 17 is condensed by the objective lens 15 and enters the Nomarski prism 14. In the Nomarski prism, the reflected beams related to each other are synthesized to generate a plurality of interference beams including a change in the height of the SiC substrate surface as a phase difference. The plurality of interference beams are incident on the oscillating mirror 9 through the quarter-wave plate 67 and the fourth and third relay lenses 66 and 65. Then, it is descanned by the vibrating mirror and enters the polarization beam splitter 64. Since a plurality of incident interference beams pass through the quarter wavelength plate twice, they are reflected by the polarization plane of the polarization beam splitter and enter the linear image sensor 69 through the imaging lens 68. The linear image sensor 69 includes a one-dimensional line sensor in which a plurality of photodiodes are arranged in a line in a direction corresponding to the first direction. Each interference beam then enters the corresponding photodiode. The electric charge accumulated in each photodiode is sequentially read out by the drive signal supplied from the signal processing device 11 and supplied to the signal processing device 11. In the signal processing apparatus, defect detection and classification of the detected defect are performed based on FIGS.

本発明は上述した実施例だけに限定されず種々の変形や変更が可能である。例えば、上述した実施例では、対物レンズを光軸方向に移動させることにより走査ビームの集束点と基板表面との間の相対距離を変化させたが、対物レンズを固定し、SiC基板を支持するステージを光軸方向に移動させることにより走査ビームの集束点と基板表面との間の相対距離を変化させることも可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made. For example, in the above-described embodiment, the relative distance between the focal point of the scanning beam and the substrate surface is changed by moving the objective lens in the optical axis direction, but the objective lens is fixed and the SiC substrate is supported. It is also possible to change the relative distance between the focal point of the scanning beam and the substrate surface by moving the stage in the optical axis direction.

さらに、上述した実施例では、共焦点走査装置として、ライン状の走査ビームを用いる共焦点走査装置及びマルチビームにより試料表面を走査する共焦点走査装置について説明したが、勿論1本の走査ビームで基板表面を走査する共焦点走査装置を用いることも可能である。   Furthermore, in the above-described embodiments, the confocal scanning device using a line-shaped scanning beam and the confocal scanning device that scans the sample surface with multiple beams have been described as the confocal scanning device. It is also possible to use a confocal scanning device that scans the substrate surface.

さらに、上述した実施例では、SiC基板の欠陥を検出する手段として、エピタキシャル層の欠陥を検出する微分干渉光学系を含む共焦点走査装置を用いたが、SiC基板の欠陥を検出する手段として別の検査装置を用い、検出された欠陥座標を用いてエピタキシャル層の欠陥検査を行うことも可能である。   Further, in the above-described embodiment, the confocal scanning device including the differential interference optical system that detects the defect of the epitaxial layer is used as the means for detecting the defect of the SiC substrate. However, the means for detecting the defect of the SiC substrate is different. It is also possible to inspect the epitaxial layer for defects using the detected defect coordinates.

さらに、上述した実施例では、微分干渉光学系としてノマルスキープリズムを用いたが、ロッションプリズムやウォルストンプリズム等の他の微分干渉光学系を用いることも可能である。   Further, in the above-described embodiments, the Nomarski prism is used as the differential interference optical system, but other differential interference optical systems such as a lotion prism and a Walston prism can be used.

1 照明光源
2 光ファイバ
3 フィルタ
4 集束性レンズ
5 スリット
6 偏光子
7 ハーフミラー
8,12,13 リレーレンズ
9 振動ミラー
10 駆動回路
11 信号処理装置
14 ノマルスキープリズム
15 対物レンズ
16 ステージ
17 SiC基板
18 モータ
19 駆動回路
20 位置検出センサ
21 検光子
22 ポジショナ
23 リニアイメージセンサ
24 増幅器
30 A/D変換器
31 制御手段
32 2次元画像生成手段
33 第1の画像メモリ
34 欠陥検出手段
35 第1の欠陥メモリ
36 欠陥分類手段
37 3次元形状情報取得手段
38 断面形状情報取得手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Illumination light source 2 Optical fiber 3 Filter 4 Focusing lens 5 Slit 6 Polarizer 7 Half mirror 8, 12, 13 Relay lens
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 Vibration mirror 10 Drive circuit 11 Signal processing apparatus 14 Nomarski prism 15 Objective lens 16 Stage 17 SiC substrate 18 Motor 19 Drive circuit 20 Position detection sensor 21 Analyzer 22 Positioner 23 Linear image sensor 24 Amplifier 30 A / D converter 31 Control means 32 Two-dimensional image generation means 33 First image memory 34 Defect detection means 35 First defect memory 36 Defect classification means 37 Three-dimensional shape information acquisition means 38 Cross-sectional shape information acquisition means

Claims (12)

単結晶基板又はエピタキシャル層が形成された単結晶基板について欠陥検査を行う検査装置であって、
照明ビームを発生する光源と、検査すべき単結晶基板を支持すると共にX方向及びX方向と直交するY方向に移動可能なステージと、前記照明ビームを、集束した光ビームとしてステージ上に配置した単結晶基板に向けて投射する対物レンズと、前記対物レンズとステージ上の単結晶基板との間の光軸方向の相対距離を変化させる手段と、前記単結晶基板又はエピタキシャル層の表面で反射した反射光を受光する光検出手段とを有する共焦点走査装置、
前記共焦点走査装置の対物レンズと光検出手段との間の光路中に選択的に配置され、入射した照明ビームを、互いに干渉性を有する第1及び第2のサブビームに変換すると共に、前記単結晶基板又はエピタキシャル層の表面で反射したサブビーム同士を合成し、単結晶基板又はエピタキシャル層の表面高さと関連する位相差情報を含む干渉ビームを出射させる微分干渉光学系、及び、
前記光検出手段からの出力信号を受け取り、前記単結晶基板表面又はエピタキシャル層表面の共焦点微分干渉画像を形成する手段と、形成された共焦点微分干渉画像に基づいて欠陥検出を行う欠陥検出手段と、前記対物レンズとステージ上の単結晶基板との間の光軸方向の相対距離を変化させながら撮像された共焦点画像から単結晶基板又はエピタキシャル層表面の表面輪郭形状を形成する手段とを有する信号処理装置を具えることを特徴とする検査装置。
An inspection apparatus that performs defect inspection on a single crystal substrate or a single crystal substrate on which an epitaxial layer is formed,
A light source that generates an illumination beam, a stage that supports a single crystal substrate to be inspected and is movable in the X direction and the Y direction perpendicular to the X direction, and the illumination beam is disposed on the stage as a focused light beam. an objective lens for projecting toward the single crystal substrate, and means for varying the relative distance in the optical axis direction between the single crystal substrate on the objective lens and the stage, and reflected by the surface of the single crystalline substrate or an epitaxial layer A confocal scanning device having light detection means for receiving reflected light;
The incident illumination beam is selectively disposed in the optical path between the objective lens of the confocal scanning device and the light detection means, and converts the incident illumination beam into first and second sub beams having coherence with each other. synthesizing a sub-beams with each other reflected from the surface of the crystal substrate or the epitaxial layer, a single crystal substrate or a surface height of the epitaxial layer and the associated differential interference optical system for emitting a coherent beam including phase information, and,
Means for receiving an output signal from the light detection means and forming a confocal differential interference image on the surface of the single crystal substrate or the epitaxial layer ; and a defect detection means for detecting defects based on the formed confocal differential interference image And means for forming a surface contour shape of the surface of the single crystal substrate or the epitaxial layer from the confocal image captured while changing the relative distance in the optical axis direction between the objective lens and the single crystal substrate on the stage. An inspection apparatus comprising a signal processing apparatus having the signal processing apparatus.
単結晶基板又はエピタキシャル層が形成された単結晶基板について欠陥検査を行う検査装置であって、
照明ビームを発生する光源と、検査すべき単結晶基板を支持すると共にX方向及びX方向と直交するY方向に移動可能なステージと、前記照明ビームを、集束した光ビームとしてステージ上に配置した単結晶基板に向けて投射する対物レンズと、前記対物レンズとステージ上の単結晶基板との間の光軸方向の相対距離を変化させる手段と、前記単結晶基板又はエピタキシャル層の表面で反射した反射光を受光する光検出手段とを有する共焦点走査装置、
前記共焦点走査装置の対物レンズと光検出手段との間の光路中に選択的に配置され、入射した照明ビームを、互いに干渉性を有する第1及び第2のサブビームに変換すると共に、前記単結晶基板又はエピタキシャル層の表面で反射したサブビーム同士を合成し、単結晶基板又はエピタキシャル層の表面高さと関連する位相差情報を含む干渉ビームを出射させる微分干渉光学系、及び、
前記光検出手段からの出力信号を受け取り、前記単結晶基板又はエピタキシャル層表面の共焦点微分干渉画像を形成する手段と、形成された共焦点微分干渉画像に基づいて欠陥検出を行う欠陥検出手段と、前記対物レンズとステージ上の単結晶基板との間の光軸方向の相対距離を変化させながら撮像された共焦点画像から単結晶基板又はエピタキシャル層の表面輪郭形状を形成する手段と、検出された欠陥の共焦点微分干渉画像及び表面輪郭形状に基づいて欠陥を分類する欠陥分類手段とを有する信号処理装置を具えることを特徴とする検査装置。
An inspection apparatus that performs defect inspection on a single crystal substrate or a single crystal substrate on which an epitaxial layer is formed,
A light source that generates an illumination beam, a stage that supports a single crystal substrate to be inspected and is movable in the X direction and the Y direction perpendicular to the X direction, and the illumination beam is disposed on the stage as a focused light beam. an objective lens for projecting toward the single crystal substrate, and means for varying the relative distance in the optical axis direction between the single crystal substrate on the objective lens and the stage, and reflected by the surface of the single crystalline substrate or an epitaxial layer A confocal scanning device having light detection means for receiving reflected light;
The incident illumination beam is selectively disposed in the optical path between the objective lens of the confocal scanning device and the light detection means, and converts the incident illumination beam into first and second sub beams having coherence with each other. synthesizing a sub-beams with each other reflected from the surface of the crystal substrate or the epitaxial layer, a single crystal substrate or a surface height of the epitaxial layer and the associated differential interference optical system for emitting a coherent beam including phase information, and,
Means for receiving an output signal from the light detection means and forming a confocal differential interference image of the surface of the single crystal substrate or epitaxial layer ; and a defect detection means for performing defect detection based on the formed confocal differential interference image; Detecting a surface contour shape of the single crystal substrate or the epitaxial layer from the confocal image captured while changing the relative distance in the optical axis direction between the objective lens and the single crystal substrate on the stage; An inspection apparatus comprising: a signal processing device having defect classification means for classifying a defect based on a confocal differential interference image of a defect and a surface contour shape .
単結晶基板又はエピタキシャル層が形成された単結晶基板について欠陥検査を行う検査装置であって、
照明ビームを発生する光源と、検査すべき単結晶基板を支持すると共にX方向及びX方向と直交するY方向に移動可能なステージと、前記照明ビームを、集束した光ビームとしてステージ上に配置した単結晶基板に向けて投射する対物レンズと、前記対物レンズとステージ上の単結晶基板との間の光軸方向の相対距離を変化させる手段と、前記単結晶基板又はエピタキシャル層の表面で反射した反射光を受光する光検出手段とを有する共焦点走査装置、
前記共焦点走査装置の対物レンズと光検出手段との間の光路中に選択的に配置され、入射した照明ビームを、互いに干渉性を有する第1及び第2のサブビームに変換すると共に、前記単結晶基板又はエピタキシャル層の表面で反射したサブビーム同士を合成し、単結晶基板又はエピタキシャル層の表面高さと関連する位相差情報を含む干渉ビームを出射させる微分干渉光学系、及び、
前記光検出手段からの出力信号を受け取り、前記単結晶基板又はエピタキシャル層表面の共焦点微分干渉画像を形成する手段と、形成された共焦点微分干渉画像に基づいて欠陥検出を行う欠陥検出手段と、前記対物レンズとステージ上の単結晶基板との間の光軸方向の相対距離を変化させながら撮像された共焦点画像から単結晶基板又はエピタキシャル層の表面輪郭形状を形成する手段と、形成された表面輪郭形状に基づいてマイクロパイプ欠陥を検出する手段とを有する信号処理装置を具えることを特徴とする検査装置。
An inspection apparatus that performs defect inspection on a single crystal substrate or a single crystal substrate on which an epitaxial layer is formed,
A light source that generates an illumination beam, a stage that supports a single crystal substrate to be inspected and is movable in the X direction and the Y direction perpendicular to the X direction, and the illumination beam is disposed on the stage as a focused light beam. An objective lens that projects toward the single crystal substrate, means for changing the relative distance in the optical axis direction between the objective lens and the single crystal substrate on the stage, and reflected on the surface of the single crystal substrate or the epitaxial layer A confocal scanning device having light detection means for receiving reflected light;
The incident illumination beam is selectively disposed in the optical path between the objective lens of the confocal scanning device and the light detection means, and converts the incident illumination beam into first and second sub beams having coherence with each other. synthesizing a sub-beams with each other reflected from the surface of the crystal substrate or the epitaxial layer, a single crystal substrate or a surface height of the epitaxial layer and the associated differential interference optical system for emitting a coherent beam including phase information, and,
Means for receiving an output signal from the light detection means and forming a confocal differential interference image of the surface of the single crystal substrate or epitaxial layer ; and a defect detection means for performing defect detection based on the formed confocal differential interference image; Forming a surface contour shape of the single crystal substrate or the epitaxial layer from the confocal image captured while changing the relative distance in the optical axis direction between the objective lens and the single crystal substrate on the stage; An inspection apparatus comprising: a signal processing apparatus having means for detecting a micropipe defect based on the surface contour shape .
請求項1又は2に記載の検査装置において、前記信号処理装置は、前記単結晶基板上にエピタキシャル層が形成される前後の欠陥の座標情報を用い、エピタキシャル層が形成された後に検出された欠陥の座標と、エピタキシャル層が形成される前の欠陥の座標と比較し、座標比較の結果に基づいて基底面内欠陥を検出する手段とを具えることを特徴とする検査装置。   3. The inspection apparatus according to claim 1, wherein the signal processing apparatus uses the coordinate information of defects before and after the epitaxial layer is formed on the single crystal substrate, and detects defects after the epitaxial layer is formed. And a means for detecting defects in the basal plane on the basis of the result of the coordinate comparison. 炭化珪素基板又はエピタキシャル層が形成された炭化珪素基板について欠陥検査を行う検査装置であって、
第1の方向に延在するライン状の照明ビームを発生する光源装置と、
検査すべき炭化珪素基板を支持すると共に前記第1の方向及びこれと直交する第2の方向に移動可能なステージと、
前記ライン状照明ビームを、集束性のライン状光ビームとしてステージ上に配置した炭化珪素基板の表面に向けて投射する対物レンズと、
前記対物レンズとステージ上の炭化珪素基板との間の光軸方向の相対距離を変化させる手段と、
前記対物レンズと光源装置との間の光路中に選択的に配置され、入射したライン状光ビームを、互いに干渉性を有する第1及び第2のサブビームに変換すると共に、前記炭化珪素基板又はエピタキシャル層の表面で反射したサブビーム同士を合成し、炭化珪素基板又はエピタキシャル層の表面高さと関連する位相差情報を含む干渉ビームを出射させる微分干渉光学系と、
前記第1の方向と対応する方向に配列された複数の受光素子を有し、前記微分干渉光学系から出射した干渉ビームを受光するリニアイメージセンサと
前記リニアイメージセンサの各受光素子から出力される輝度信号を受け取り、炭化珪素基板又はエピタキシャル層の表面の共焦点微分干渉画像を形成すると共に当該共焦点微分干渉画像に基づいて欠陥検出を行う信号処理装置とを具え、前記信号処理装置は、
前記リニアイメージセンサから出力される輝度信号に基づいて炭化珪素基板又はエピタキシャル層の共焦点微分干渉画像を形成する手段と、
形成された共焦点微分干渉画像に基づいて欠陥を検出する欠陥検出手段と、
前記対物レンズとステージ上の炭化珪素基板との間の光軸方向の相対距離を変化させながら撮像した共焦点画像から炭化珪素基板又はエピタキシャル層の表面輪郭形状を取得する手段と、
検出された欠陥の共焦点微分干渉画像及び表面輪郭形状に基づいて欠陥を分類する欠陥分類手段とを有することを特徴とする検査装置。
An inspection apparatus for performing a defect inspection on a silicon carbide substrate or a silicon carbide substrate on which an epitaxial layer is formed,
A light source device for generating a linear illumination beam extending in a first direction;
A stage that supports the silicon carbide substrate to be inspected and is movable in the first direction and a second direction orthogonal thereto;
An objective lens that projects the line-shaped illumination beam toward a surface of a silicon carbide substrate disposed on a stage as a converging line-shaped light beam;
Means for changing the relative distance in the optical axis direction between the objective lens and the silicon carbide substrate on the stage;
The linear light beam that is selectively disposed in the optical path between the objective lens and the light source device and converts the incident linear light beam into first and second sub-beams that are coherent with each other, and the silicon carbide substrate or epitaxial A differential interference optical system that synthesizes sub-beams reflected on the surface of the layer and emits an interference beam including phase difference information related to the surface height of the silicon carbide substrate or the epitaxial layer;
A linear image sensor having a plurality of light receiving elements arranged in a direction corresponding to the first direction, and receiving an interference beam emitted from the differential interference optical system ;
Signal processing that receives a luminance signal output from each light receiving element of the linear image sensor, forms a confocal differential interference image of the surface of the silicon carbide substrate or the epitaxial layer, and performs defect detection based on the confocal differential interference image The signal processing device comprises:
Means for forming a confocal differential interference image of a silicon carbide substrate or an epitaxial layer based on a luminance signal output from the linear image sensor;
Defect detection means for detecting defects based on the formed confocal differential interference image;
Means for acquiring the surface contour shape of the silicon carbide substrate or the epitaxial layer from the confocal image captured while changing the relative distance in the optical axis direction between the objective lens and the silicon carbide substrate on the stage;
An inspection apparatus comprising defect classification means for classifying a defect based on a confocal differential interference image of a detected defect and a surface contour shape .
請求項5に記載の検査装置において、前記信号処理装置は、前記炭化珪素基板上にエピタキシャル層が形成される前後の欠陥の座標情報を用い、エピタキシャル層が形成された後に検出された欠陥の座標と、エピタキシャル層が形成される前の欠陥の座標と比較し、座標比較の結果に基づいて基底面内欠陥を検出する手段とを具えることを特徴とする検査装置。   6. The inspection apparatus according to claim 5, wherein the signal processing device uses coordinate information of defects before and after the epitaxial layer is formed on the silicon carbide substrate, and coordinates of defects detected after the epitaxial layer is formed. And means for detecting defects in the basal plane based on the result of the coordinate comparison, comparing with the coordinates of the defect before the epitaxial layer is formed. 炭化珪素基板又はエピタキシャル層が形成された炭化珪素基板について欠陥検査を行う検査装置であって、
第1の方向に沿って配列されたマルチビームを発生する光源装置と、
検査すべき炭化珪素基板を支持すると共に、前記第1の方向及びこれと直交する方向に移動可能なステージと、
前記マルチビームを、集束性のマルチビームとしてステージ上に配置した炭化珪素基板の表面に向けて投射する対物レンズと、
前記対物レンズとステージ上の炭化珪素基板との間の光軸方向の相対距離を変化させる手段と、
前記対物レンズと光源装置との間の光路中に選択的に配置され、入射したマ
ルチビームを、互いに干渉性を有する第1及び第2のサブビーム列に変換すると共に、前記炭化珪素基板又はエピタキシャル層の表面で反射したサブビーム同士を合成し、炭化珪素基板又はエピタキシャル層の表面高さと関連する位相差情報を含む干渉マルチビームを出射させる微分干渉光学系と、
前記第1の方向と対応する方向に配列された複数の受光素子を有し、前記微分干渉光学系から出射した干渉マルチビームを受光するリニアイメージセンサと
前記リニアイメージセンサの各受光素子から出力される輝度信号を受け取り、炭化珪素基板又はエピタキシャル層の表面の共焦点微分干渉画像を形成すると共に当該共焦点微分干渉画像に基づいて欠陥検出を行う信号処理装置とを具え、前記信号処理装置は、
前記リニアイメージセンサから出力される画像信号に基づいて炭化珪素基板又はエピタキシャル層の共焦点微分干渉画像を形成する手段と、
形成された共焦点微分干渉画像に基づいて欠陥を検出する欠陥検出手段と、
前記対物レンズとステージ上の炭化珪素基板との間の光軸方向の相対距離を変化させながら撮像した共焦点画像から炭化珪素基板又はエピタキシャル層の表面の表面輪郭形状を取得する手段と、
検出された欠陥の共焦点微分干渉画像及び表面輪郭形状に基づいて欠陥を分類する欠陥分類手段とを有することを特徴とする検査装置。
An inspection apparatus for performing a defect inspection on a silicon carbide substrate or a silicon carbide substrate on which an epitaxial layer is formed,
A light source device for generating multi-beams arranged along a first direction;
A stage that supports the silicon carbide substrate to be inspected and is movable in the first direction and a direction perpendicular thereto.
An objective lens that projects the multi-beam toward a surface of a silicon carbide substrate disposed on a stage as a converging multi-beam;
Means for changing the relative distance in the optical axis direction between the objective lens and the silicon carbide substrate on the stage;
Selectively placed in the optical path between the objective lens and the light source device,
The multi-beam is converted into first and second sub-beam trains having coherence with each other, and the sub-beams reflected on the surface of the silicon carbide substrate or epitaxial layer are combined to relate to the surface height of the silicon carbide substrate or epitaxial layer. Differential interference optical system for emitting an interference multi-beam including phase difference information to be
A linear image sensor having a plurality of light receiving elements arranged in a direction corresponding to the first direction and receiving an interference multi-beam emitted from the differential interference optical system ;
Signal processing that receives a luminance signal output from each light receiving element of the linear image sensor, forms a confocal differential interference image of the surface of the silicon carbide substrate or the epitaxial layer, and performs defect detection based on the confocal differential interference image The signal processing device comprises:
Means for forming a confocal differential interference image of a silicon carbide substrate or an epitaxial layer based on an image signal output from the linear image sensor;
Defect detection means for detecting defects based on the formed confocal differential interference image;
Means for acquiring a surface contour shape of the surface of the silicon carbide substrate or the epitaxial layer from a confocal image captured while changing a relative distance in the optical axis direction between the objective lens and the silicon carbide substrate on the stage;
An inspection apparatus comprising defect classification means for classifying a defect based on a confocal differential interference image of a detected defect and a surface contour shape .
請求項又はに記載の検査装置において、前記欠陥分類手段は、前記表面輪郭形状に基づき、検出された欠陥がマイクロパイプ欠陥か否かを判別する手段を有することを特徴とする検査装置。 In the testing apparatus according to claim 5 or 7, wherein the defect classification means, based on the surface contour, inspection apparatus detected defect is characterized in that it comprises means for determining whether micropipe defects. 請求項5から8までのいずれか1項に記載の検査装置において、前記信号処理装置は、前記炭化珪素基板上にエピタキシャル層が形成される前後の欠陥の座標情報を用い、エピタキシャル層が形成された後に検出された欠陥の座標と、エピタキシャル層が形成される前の欠陥の座標と比較し、座標比較の結果に基づいて基底面内欠陥を検出する手段とを具えることを特徴とする検査装置。   9. The inspection apparatus according to claim 5, wherein the signal processing device uses the coordinate information of defects before and after the epitaxial layer is formed on the silicon carbide substrate to form an epitaxial layer. And a means for detecting defects in the basal plane based on the result of the coordinate comparison by comparing the coordinates of the defects detected after the comparison with the coordinates of the defects before the epitaxial layer is formed. apparatus. 請求項5から9までのいずれか1項に記載の検査装置において、前記微分干渉光学系は、光路中に挿脱可能に配置したノマルスキープリズムにより構成され、当該ノマルスキープリズムは、前記炭化珪素基板の共焦点微分干渉画像を撮像する場合光路中に挿入され、共焦点画像を取得する場合光路から外されることを特徴とする検査装置。   The inspection apparatus according to any one of claims 5 to 9, wherein the differential interference optical system is configured by a Nomarski prism that is detachably disposed in an optical path, and the Nomarski prism is formed on the silicon carbide substrate. An inspection apparatus which is inserted into an optical path when a confocal differential interference image is captured and is removed from the optical path when a confocal image is acquired. 単結晶基板又は単結晶基板上に形成されたエピタキシャル層に存在する欠陥を検出し、検出された欠陥を分類する欠陥分類方法であって、A defect classification method for detecting defects existing in a single crystal substrate or an epitaxial layer formed on the single crystal substrate and classifying the detected defects,
微分干渉光学系を含む共焦点走査装置を用い、単結晶基板又はエピタキシャル層表面の共焦点微分干渉画像を撮像する工程と、Using a confocal scanning device including a differential interference optical system to capture a confocal differential interference image of a single crystal substrate or an epitaxial layer surface;
撮像された共焦点微分干渉画像に基づいて欠陥を検出する欠陥検出工程と、A defect detection step for detecting defects based on the imaged confocal differential interference image;
前記共焦点走査装置から微分干渉光学系を取り外し、対物レンズとステージ上に配置された単結晶基板との間の光軸方向の相対距離を変化させながら共焦点画像を撮像し、撮像された共焦点画像から単結晶基板又はエピタキシャル層表面の表面輪郭形状を形成する工程と、The differential interference optical system is removed from the confocal scanning device, and a confocal image is captured while changing the relative distance in the optical axis direction between the objective lens and the single crystal substrate disposed on the stage. Forming a surface contour shape of the surface of the single crystal substrate or the epitaxial layer from the focus image;
検出された欠陥の共焦点微分干渉画像及び表面輪郭形状に基づき、欠陥を分類する欠陥分類工程とを具えることを特徴とする欠陥分類方法。A defect classification method comprising: a defect classification step of classifying a defect based on a confocal differential interference image and a surface contour shape of a detected defect.
単結晶基板又は単結晶基板上に形成されたエピタキシャル層に存在する欠陥を検出し、検出された欠陥からマイクロパイプ欠陥を検出する欠陥検出方法であって、
微分干渉光学系を含む共焦点走査装置を用い、単結晶基板又はエピタキシャル層が形成された単結晶基板について、基板表面又はエピタキシャル層表面の共焦点微分干渉画像を撮像する工程と、
撮像された共焦点微分干渉画像に基づいて欠陥を検出する欠陥検出工程と、
前記欠陥検出工程において点状の低輝度画像として検出された欠陥について、前記共焦点走査装置から微分干渉光学系を取り外し、対物レンズとステージ上に配置された単結晶基板との間の光軸方向の相対距離を変化させながら共焦点画像を撮像し、撮像された共焦点画像から単結晶基板又はエピタキシャル層表面の表面輪郭形状を形成する工程と、
取得した表面輪郭形状情報に基づき、前記検出された欠陥がマイクロパイプ欠陥か否かを判別する工程とを有することを特徴とする欠陥検出方法。
A defect detection method for detecting a defect present in a single crystal substrate or an epitaxial layer formed on the single crystal substrate and detecting a micropipe defect from the detected defect,
Using a confocal scanning device including a differential interference optical system, the single crystal substrate a single crystal substrate or an epitaxial layer is formed, a step of taking a confocal differential interference image of the substrate surface or the surface of the epitaxial layer,
A defect detection step for detecting defects based on the imaged confocal differential interference image;
The optical axis direction between the objective lens and the single crystal substrate placed on the stage is removed from the confocal scanning device for the defect detected as a point-like low-luminance image in the defect detection step. Capturing a confocal image while changing the relative distance of, and forming a surface contour shape of the surface of the single crystal substrate or the epitaxial layer from the captured confocal image,
And a step of determining whether or not the detected defect is a micropipe defect based on the acquired surface contour shape information .
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