JPH04348050A - Material surface inspection apparatus - Google Patents

Material surface inspection apparatus

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JPH04348050A
JPH04348050A JP33013990A JP33013990A JPH04348050A JP H04348050 A JPH04348050 A JP H04348050A JP 33013990 A JP33013990 A JP 33013990A JP 33013990 A JP33013990 A JP 33013990A JP H04348050 A JPH04348050 A JP H04348050A
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stage
image
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illumination
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Kazuo Moriya
一男 守矢
Takayuki Tsuzura
廿楽 孝之
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Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
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Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To increase a moving speed of a stage and very easily and appropriately input an image data without stopping the stage for this purpose by synchronously irradiating a light beam and fetches an image data when a test specimen placed on the stage reaches the predetermined position. CONSTITUTION:In order to fetch image data by an image processing apparatus 7, an image of specimen 1 enlarged by a microscope 4 is obtained under irradiation of light from a strobe 11. This enlarged image is input to an image processing apparatus 7 as image data via a TV camera 6. Next, the image data is processed by the image processing apparatus 7 and a computer 8 to measure (calculate) distribution, number, shape and density of crystal defects. In this case, the stage 2 is moving continuously. Therefore, defects of test specimen can be measured and evaluated at a high speed and thereby the processing capability of apparatus can be increased.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、結晶材料その他の材料の表面上の欠陥などの
測定評価を高速かつ確実に行えるようにした材料表面検
査装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a material surface inspection device that can quickly and reliably measure and evaluate defects on the surface of crystalline materials and other materials.

[従来の技術] 従来、半導体ウェハなどの結晶材料その他の材料の表面
上の欠陥などを測定および観察する装置が知られている
。例えば、特開昭60−101942号公報や特公昭6
2−33744号公報には、ウェハ状試料(被検体)に
対してエッチングなどの処理を施すことにより生じるエ
ッチピット(結晶欠陥に起因する窪みまたは溝)などの
欠陥を測定および観察する装置が開示されている。
[Prior Art] Conventionally, apparatuses for measuring and observing defects on the surface of crystal materials such as semiconductor wafers and other materials are known. For example, JP-A No. 60-101942 and JP-A No. 6
Publication No. 2-33744 discloses an apparatus for measuring and observing defects such as etch pits (indentations or grooves caused by crystal defects) that occur when a wafer-shaped sample (subject) is subjected to processing such as etching. has been done.

第19図に、従来のこの種の結晶材料の欠陥を測定およ
び観察する装置の概略構成を示す。
FIG. 19 shows a schematic configuration of a conventional apparatus for measuring and observing defects in this type of crystalline material.

同図において、1は評価測定対象(被検体)としてのエ
ッチングなどの処理を施したウェハ試料、2はこのウェ
ハ試料1を載置するステージを示す。
In the figure, numeral 1 indicates a wafer sample subjected to processing such as etching as an evaluation measurement object (subject), and numeral 2 indicates a stage on which this wafer sample 1 is placed.

このステージ2は、縦方向(X方向、図の紙面に垂直な
方向)、横方向(Y方向、図の左右方向)、および高さ
方向(Z方向、図の上下方向)に移動できるように、パ
ルスモーター(ステッピングモーター)などを有する駆
動機構(各方向のステージ)2b、2c、2dを備えて
いる。3はX、Y、2方向の各ステージ2b、2c、2
dの各パルスモータに対する駆動信号を送出するパルス
モータコントローラ、13はパルスモータコントローラ
3からの駆動信号に基づいてパルス信号をパルスモータ
に出力するパルスモータドライバを示す。
This stage 2 can be moved in the vertical direction (X direction, perpendicular to the paper surface of the figure), horizontal direction (Y direction, horizontal direction of the figure), and height direction (Z direction, vertical direction of the figure). , drive mechanisms (stages in each direction) 2b, 2c, and 2d having pulse motors (stepping motors) and the like. 3 is each stage 2b, 2c, 2 in X, Y, two directions
d is a pulse motor controller that sends out a drive signal to each pulse motor; 13 is a pulse motor driver that outputs a pulse signal to the pulse motor based on a drive signal from the pulse motor controller 3;

4はステージ2に載置されたウェハ試料1を観察および
計測するための顕微鏡を示す。この顕微鏡4には、試料
1を照明する光源である照明ランプ(ハロゲンランプ)
5と、試料1の静止画像を撮影するためのTVカメラ6
とが取付けられている。14は顕微鏡4の自動焦点機構
を制御する顕微鏡コントロールユニットを示す。
Reference numeral 4 indicates a microscope for observing and measuring the wafer sample 1 placed on the stage 2. This microscope 4 includes an illumination lamp (halogen lamp) that is a light source for illuminating the sample 1.
5, and a TV camera 6 for taking still images of sample 1.
is installed. Reference numeral 14 indicates a microscope control unit that controls the automatic focusing mechanism of the microscope 4.

また、7は前記TVカメラ6により静止画像データを入
力しこの画像データに基づいて試料1のエッチピットな
どの欠陥を評価する画像処理装置、8は前記ステージ2
のパルスモータコントローラー3および画像処理装置7
などとの間でデータや命令の送受信を行い、取り込んだ
画像データの処理などを指示するコンピュータを示す。
Further, 7 is an image processing device that inputs still image data from the TV camera 6 and evaluates defects such as etch pits on the sample 1 based on this image data; 8 is the stage 2;
pulse motor controller 3 and image processing device 7
A computer that sends and receives data and commands to and from computers, etc., and instructs processing of captured image data.

9は画像処理装置7に取り込んだ画像データを表示する
ためのモニタである。
Reference numeral 9 denotes a monitor for displaying image data taken into the image processing device 7.

以上のような構成を有する従来装置において、試料の表
面の検査は以下のように行われる。
In the conventional apparatus having the above configuration, the surface of the sample is inspected as follows.

まず、試料1をステージ2上にセットする。コンピュー
タ8はパルスモータコントローラ3に対し指令を与え、
ステージ2をあらかじめ設定された位置で停止するよう
に移動させる。そして、照明ランプ5の照明下で、顕微
鏡4を通した試料1の拡大像を得る。この拡大像は、T
Vカメラ6を介して画像データとして画像処理装置7に
画像入力される。次に、画像処理装置7およびコンピュ
ータ8において、この画像データを画像処理し、結晶欠
陥の分布、個数、形状および密度などを計測(算出)評
価する。
First, sample 1 is set on stage 2. The computer 8 gives commands to the pulse motor controller 3,
The stage 2 is moved so as to stop at a preset position. Then, under the illumination of the illumination lamp 5, an enlarged image of the sample 1 through the microscope 4 is obtained. This enlarged image is T
The image is input as image data to the image processing device 7 via the V camera 6. Next, the image processing device 7 and computer 8 process this image data to measure (calculate) and evaluate the distribution, number, shape, density, etc. of crystal defects.

以上の処理が終了すると、試料1の次の測定位置にステ
ージ2を移動し、静止した状態で前記と同様な処理を繰
り返す。このようにして、ウェハ試料の欠陥を測定評価
する。
When the above processing is completed, the stage 2 is moved to the next measurement position of the sample 1, and the same processing as described above is repeated in a stationary state. In this manner, defects in the wafer sample are measured and evaluated.

第20A図は、ウェハ試料1の全面を測定する様子を示
す。各矩形41は顕微鏡4を通して拡大像を得ることの
できる観察範囲、言い換えれば画像データを1度に取り
込むことが可能な範囲(例えば、0.5mm×0.5m
mあるいは1mm×1mm程度の範囲)を示す。ステー
ジ2を移動させ、観察範囲である各矩形領域41を矢印
42のような順で順次計測していき、ウェハ試料1の全
面の欠陥を測定する。
FIG. 20A shows how the entire surface of the wafer sample 1 is measured. Each rectangle 41 is an observation range where an enlarged image can be obtained through the microscope 4, in other words, an area where image data can be captured at once (for example, 0.5 mm x 0.5 m).
m or a range of about 1 mm x 1 mm). The stage 2 is moved and each rectangular area 41 serving as an observation range is sequentially measured in the order shown by the arrow 42, thereby measuring defects on the entire surface of the wafer sample 1.

第20B図は、ウェハ試料1の所定の箇所を測定する様
子を示す。各矩形43は、第20A図の矩形41と同じ
顕微鏡4を通して拡大像を得ることのできる観察範囲を
示す。ステージ2を移動させ、観察範囲である各矩形領
域43を順に計測していき、ウェハ試料1のこれらの範
囲の欠陥を測定する。
FIG. 20B shows how a predetermined location on the wafer sample 1 is measured. Each rectangle 43 indicates an observation range in which an enlarged image can be obtained through the same microscope 4 as the rectangle 41 in FIG. 20A. The stage 2 is moved to sequentially measure each rectangular area 43 serving as an observation range, and defects in these areas of the wafer sample 1 are measured.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上述したような従来の材料表面検査装置
では、画像データ取得時にステージ2を一旦静止させ、
停止期間中に画像データを処理するため、ステージ2の
移動速度を上げることができない。また、ステージ移動
時間と画像データを処理する時間とが別になる。したが
って、一つの試料に対する計測時間が長くなり、特に第
20A図のようにウェハ全面にわたり測定を行う場合に
は、装置の処理能力が低い。例えば、従来の市販の装置
を用いて、直径がφ6インチの半導体ウェハの全面を計
測すると、約10時間の計測時間を必要とした。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional material surface inspection apparatus as described above, when acquiring image data, the stage 2 is temporarily stopped;
Since image data is processed during the stop period, the moving speed of the stage 2 cannot be increased. Furthermore, the time for moving the stage and the time for processing image data are separate. Therefore, the measurement time for one sample is long, and the throughput of the apparatus is low, especially when measuring the entire wafer as shown in FIG. 20A. For example, when measuring the entire surface of a semiconductor wafer with a diameter of 6 inches using a conventional commercially available device, it took approximately 10 hours to measure the entire surface of a semiconductor wafer.

さらに、被検体であるウェハ試料上にゴミなどの異物が
付着している場合や、ウェハ試料上に傷がある場合は、
これらと検査すべきエッチピットとを識別することが困
難であった。これらのゴミや傷が計測の誤差とならない
ように画像処理装置7やコンピュータ8においてエッチ
ピットとそれ以外のものとを形状認識することも考えら
れるが、これらを十分に区別することはできない。
Furthermore, if there is foreign matter such as dust on the wafer sample, or if there are scratches on the wafer sample,
It was difficult to distinguish between these and the etch pits to be inspected. Although it is conceivable that the image processing device 7 or computer 8 recognizes the shapes of etch pits and other pits in order to prevent these dusts and scratches from causing measurement errors, it is not possible to sufficiently distinguish between them.

本発明は、上述した事情に鑑み、ステージの移動速度を
高め、かつ画像入力のためにステージを静止させること
なく、所要の画像入力をきわめて簡単かつ適切に行うこ
とができ、従来より高速な材料表面検査装置を得ること
を目的とする。また本発明は、被検体の表面上にゴミな
どの異物や傷がある場合でも、誤差なく確実にエッチピ
ットとそれ以外のものを識別することのできる材料表面
検査装置を得ることを目的とする。
In view of the above-mentioned circumstances, the present invention increases the moving speed of the stage and allows required image input to be performed extremely easily and appropriately without having to stop the stage for image input. The purpose is to obtain a surface inspection device. Another object of the present invention is to provide a material surface inspection device that can reliably distinguish between etch pits and other objects without error even when there are foreign objects such as dust or scratches on the surface of the object to be inspected. .

[課題を解決するための手段] 本発明に係る材料表面検査装置は、平板状の被検体の表
面を観察・検査する材料表面検査装置であって、該被検
体を載置して移動可能なステージと、該ステージ上の被
検体を照明する照明手段と、該被検体の一部分の像を画
像データとして取込む撮像手段と、該画像データに基づ
いて被検体の欠陥を評価する画像処理手段と、上記ステ
ージの移動途中において、これに載置された被検体が所
定位置に至ったとき、これに同期して、上記照明手段を
閃光させるとともに、上記撮像手段により画像データを
取込む同期制御手段とを具備することを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] A material surface inspection device according to the present invention is a material surface inspection device that observes and inspects the surface of a flat plate-shaped object, and is movable with the object placed thereon. a stage, an illumination means for illuminating a subject on the stage, an imaging means for capturing an image of a part of the subject as image data, and an image processing means for evaluating defects in the subject based on the image data. , synchronization control means for flashing the illumination means and capturing image data by the imaging means in synchronization with the stage when the subject placed thereon reaches a predetermined position during movement of the stage; It is characterized by comprising the following.

被検体の位置に同期して照明手段の閃光と画像データの
取込みを行う代りに、ステージの移動開始の時点から所
定の時間間隔で照明手段を閃光させ画像データを取込む
ようにしてもよい。
Instead of flashing the illumination means and capturing the image data in synchronization with the position of the subject, the illumination means may be flashed and the image data captured at predetermined time intervals from the time the stage starts moving.

また、本発明は、平板状の被検体の表面を観察・検査す
る材料表面検査装置であって、複数の異なる波長の照明
光を、該被検体表面に対してそれぞれ異なる所定の方向
から入射させて、該被検体表面を照明する照明手段と、
該複数の異なる波長の照明光による被検体の像を、それ
ぞれ波長別の画像データとして取込む撮像手段と、該波
長別の画像データに基づいて被検体の欠陥を評価する画
像処理手段とを具備することを特徴とする。
The present invention also provides a material surface inspection device for observing and inspecting the surface of a flat plate-shaped object, in which illumination light of a plurality of different wavelengths is incident on the surface of the object from different predetermined directions. an illumination means for illuminating the surface of the subject;
The apparatus includes an imaging means for capturing images of the object to be inspected using illumination light of a plurality of different wavelengths as image data for each wavelength, and an image processing means for evaluating defects in the object based on the image data for each wavelength. It is characterized by

さらに本発明は、平板状の被検体の表面を観察・検査す
る材料表面検査装置であって、該被検体を載置して移動
可能なステージと、複数の異なる波長の照明光を、該ス
テージ上の被検体の表面に対してそれぞれ異なる所定の
方向から入射させて、該被検体表面を照明する照明手段
と、該複数の異なる波長の照明光による被検体の一部分
の像を、それぞれ波長別の画像データとして取込む撮像
手段と、該波長別の画像データに基づいて被検体の欠陥
を評価する画像処理手段と、上記ステージの移動途中に
おいて、これに載置された被検体が所定位置に至ったと
き、これに同期して、上記照明手段を閃光させるととも
に、上記撮像手段により波長別の画像データを取込む同
期制御手段とを具備することを特徴とする。
Furthermore, the present invention is a material surface inspection device for observing and inspecting the surface of a flat plate-shaped object, which includes a stage on which the object is placed and movable, and a plurality of illumination lights of different wavelengths applied to the stage. illumination means for illuminating the surface of the subject by illuminating the surface of the subject from different predetermined directions; an imaging means for capturing the image data as image data; an image processing means for evaluating the defect of the object based on the image data for each wavelength; The present invention is characterized in that it includes synchronization control means for flashing the illumination means and capturing image data for each wavelength by the imaging means in synchronization with this.

上記と同様に、被検体の位置に同期して照明手段の閃光
と画像データの取込みを行う代りに、ステージの移動開
始の時点から所定の時間間隔で照明手段を閃光させ画像
データを取込むようにしてもよい。
Similarly to the above, instead of flashing the illumination means and capturing image data in synchronization with the position of the subject, the illumination means flashes at predetermined time intervals from the start of stage movement and image data is captured. Good too.

画像処理手段は、例えば波長別の各画像データ間で排他
的論理和を算出することにより被検体の欠陥を評価する
The image processing means evaluates defects in the object by calculating, for example, an exclusive OR between each wavelength-based image data.

前記ステージは、好ましくは、前記被検体を載置するス
テージ板と、該ステージ板を高速に移動させる駆動機構
とを備える。また、前記照明手段としては例えばストロ
ボライトを用いる。前記撮像手段は、好ましくは、自動
焦点機構を有する顕微鏡と、該顕微鏡に取付けられた撮
像素子とを備える。
The stage preferably includes a stage plate on which the subject is placed, and a drive mechanism that moves the stage plate at high speed. Further, as the illumination means, for example, a strobe light is used. The imaging means preferably includes a microscope having an automatic focusing mechanism and an imaging element attached to the microscope.

[作用] 本発明によれば、ステージ上に載置された例えばウェハ
試料などの被検体を高速で移動させながら、ステージに
載置された被検体が所定位置に至ったとき、あるいは所
定時間間隔で、照明手段を閃光させ同時に撮像手段によ
り画像データを静止画像として取込むことができる。こ
の画像データを画像処理することにより、ウェハ試料の
欠陥の計測評価を自動的にしかも高効率に行えるもので
ある。
[Function] According to the present invention, while moving the test object such as a wafer sample placed on the stage at high speed, when the test object placed on the stage reaches a predetermined position or at a predetermined time interval. Then, the illumination means can be flashed and at the same time image data can be taken in as a still image by the imaging means. By image processing this image data, it is possible to automatically and highly efficiently measure and evaluate defects in a wafer sample.

また、複数の異なる波長の照明光を、被検体表面に対し
てそれぞれ異なる所定の方向から入射させ、得られた波
長別の画像データに基づいて被検体の欠陥を評価するよ
うにすれば、被検体上のゴミや傷などによる計測誤差を
可及的に除去できる。
Furthermore, if illumination lights of a plurality of different wavelengths are made incident on the surface of the object from different predetermined directions, and defects on the object are evaluated based on the image data obtained for each wavelength, it is possible to Measurement errors due to dust or scratches on the specimen can be eliminated as much as possible.

[実施例] 以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳細に説明
する。
[Example] Hereinafter, the present invention will be described in detail using an example shown in the drawings.

第1図は、本発明の第1の実施例に係る材料表面検査装
置の概略構成を示す。同図において、前述した第19図
と同一または相当する部分には、同一の番号を付してそ
の説明は省略する。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a material surface inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention. In this figure, the same or corresponding parts as in FIG. 19 described above are given the same numbers, and the explanation thereof will be omitted.

第1図において、2aはウェハを固定するためのバキュ
ームチャック付きのサンプルステージ、2b、2c、2
dはそれぞれパルスモーターを有するX、Y、Z方向の
電動式ステージ駆動機構を示す。サンプルステージ2a
はθ方向(Z方向回りの回転方向)の回転駆動機構(不
図示)を内蔵している。これらの駆動機構によりステー
ジをX(縦方向)、Y(横方向)、Z(高さ方向)、θ
(回転方向)に高速に移動させることができる。
In FIG. 1, 2a is a sample stage with a vacuum chuck for fixing the wafer, 2b, 2c, 2
d shows electric stage drive mechanisms in the X, Y, and Z directions each having a pulse motor. Sample stage 2a
has a built-in rotational drive mechanism (not shown) in the θ direction (rotation direction around the Z direction). These drive mechanisms move the stage in X (vertical direction), Y (horizontal direction), Z (height direction), and θ.
(rotation direction) at high speed.

このようなステージ駆動機構2a、2b、2c、2d、
パルスモータードライバ13、パルスモーターコントロ
ーラー3により、ウェハ試料1のいずれの場所も顕微鏡
4の視野内に入るように、ステージ2を精密に移動させ
ることができる。
Such stage drive mechanisms 2a, 2b, 2c, 2d,
The stage 2 can be precisely moved by the pulse motor driver 13 and the pulse motor controller 3 so that any part of the wafer sample 1 is within the field of view of the microscope 4.

顕微鏡4には、TVカメラ6、ストロボライト11、お
よび顕微鏡4の自動焦点機構を制御する顕微鏡コントロ
ールユニット14が取付けられている。
The microscope 4 is equipped with a TV camera 6, a strobe light 11, and a microscope control unit 14 that controls the automatic focusing mechanism of the microscope 4.

第2図は、第1図の装置のストロボライト11、顕微鏡
4およびTVカメラ6などの部分の概略を示す断面図で
ある。15はハーフミラーを示す。
FIG. 2 is a sectional view schematically showing the strobe light 11, microscope 4, TV camera 6, and other parts of the apparatus shown in FIG. 15 indicates a half mirror.

ストロボライト11から出射した光は、ハーフミラー1
5により反射され、顕微鏡4の光学系を介して被検体で
あるウェハ試料1に照射される。ウェハ試料1からの光
は、ハーフミラー15を透過してTVカメラ6に入射す
る。
The light emitted from the strobe light 11 passes through the half mirror 1
5 and is irradiated onto the wafer sample 1, which is the object to be inspected, through the optical system of the microscope 4. Light from the wafer sample 1 passes through the half mirror 15 and enters the TV camera 6.

再び第1図を参照して、12はトリガ発生装置を示す。Referring again to FIG. 1, 12 indicates a trigger generating device.

トリガ発生装置12は、パルスモーターコントローラ3
から取り出した信号に基づいて、ストロボ発光および画
像取り込み用のトリガ信号を生成する。ストロボ発光用
のトリガ信号はストロボドライバ10に出力され、これ
に応じてストロボドライバ10はストロボ11を閃光さ
せる。
The trigger generator 12 is connected to the pulse motor controller 3
Trigger signals for strobe light emission and image capture are generated based on the signals extracted from the . A trigger signal for strobe light emission is output to the strobe driver 10, and in response, the strobe driver 10 causes the strobe 11 to flash.

画像取り込み用のトリガ信号は画像処理装置7に出力さ
れ、これに応じて画像処理装置7はTVカメラ6から画
像データを取り込む。したがって、ストロボ閃光タイミ
ングと同期して、ウェハ試料1の高速移動状態でのウェ
ハ表面の顕微鏡瞬時画像を静止画像として取り込むこと
となる。画像処理装置7は、コンピュータ8と共働して
、この画像データに基づき試料1の欠陥の計測評価を行
う。
A trigger signal for capturing an image is output to the image processing device 7, and in response to this, the image processing device 7 captures image data from the TV camera 6. Therefore, in synchronization with the strobe flash timing, an instantaneous microscope image of the wafer surface while the wafer sample 1 is moving at high speed is captured as a still image. The image processing device 7 cooperates with the computer 8 to measure and evaluate defects in the sample 1 based on this image data.

以上のような構成を有する装置において、試料1の表面
の検査は以下のように行われる。
In the apparatus having the above configuration, the surface of the sample 1 is inspected as follows.

まず、試料1をステージ2上にセットする。コンピュー
タ8はパルスモータコントローラ3に対し所定のパルス
信号を出力するよう指令を与える。
First, sample 1 is set on stage 2. The computer 8 instructs the pulse motor controller 3 to output a predetermined pulse signal.

パルスモータコントローラ3は、コンピュータ8からの
指令に基づき、ステージ2が所定の方向に連続的に高速
移動するように(例えば、第20A図に示すように、検
査範囲である矩形領域41が矢印42のような順で順次
計測されるように)、ステージ2の各パルスモーターに
対してパルス信号を出力する。これにより、ステージ2
は連続的に(すなわちステップ移動でなく)移動する。
Based on instructions from the computer 8, the pulse motor controller 3 causes the stage 2 to move continuously at high speed in a predetermined direction (for example, as shown in FIG. 20A, a rectangular area 41 that is an inspection range is A pulse signal is output to each pulse motor of stage 2 so that the measurements are sequentially performed in the following order. This results in stage 2
moves continuously (i.e. not in steps).

トリガ発生装置12は、パルスモータコントローラ3か
ら出力されるパルス信号に基づき、ストロボ発光および
画像取り込み用のトリガ信号を生成する。具体的には、
パルスモーター(ステッピングモーター)コントローラ
3からモーター駆動用(ステージ駆動用)のパルス信号
を取り出し、このパルス信号を分周することによりトリ
ガ信号を生成している。ステッピングモーターは1パル
ス信号により1ステップ進む。例えば、10相のステッ
ピングモーターでは、所定のパルス信号が1個入力する
とモーターは1/10回転する。パルス信号が1個入力
することによりステージが1μm進むとし、またこのパ
ルス信号を1/1000に分周した信号をトリガにする
と、ステージ2が1mm(1000μm)進むごとにト
リガ発生装置12からトリガ信号が出力される。このト
リガ信号に応じて、ストロボドライバ10はストロボ1
1を発光させ、画像処理装置7は画像データの取り込み
を行う。この場合、ステージ2の移動速度にかかわらず
、ステージ2の移動距離(すなわち、ステージ2の位置
)に応じて画像データの取り込みが成される。
The trigger generator 12 generates a trigger signal for strobe light emission and image capture based on the pulse signal output from the pulse motor controller 3. in particular,
A pulse signal for driving a motor (for driving a stage) is extracted from a pulse motor (stepping motor) controller 3, and a trigger signal is generated by dividing the frequency of this pulse signal. The stepping motor advances one step by one pulse signal. For example, in a 10-phase stepping motor, when one predetermined pulse signal is input, the motor rotates by 1/10. Assuming that the stage advances 1 μm by inputting one pulse signal, and if a signal obtained by dividing this pulse signal by 1/1000 is used as a trigger, a trigger signal is generated from the trigger generator 12 every time the stage 2 advances 1 mm (1000 μm). is output. In response to this trigger signal, the strobe driver 10 controls the strobe 1.
1 to emit light, and the image processing device 7 captures image data. In this case, regardless of the moving speed of the stage 2, image data is captured according to the moving distance of the stage 2 (that is, the position of the stage 2).

画像処理装置7による画像データの取り込みは、まずス
トロボ11の発光下で顕微鏡4を通した試料1の拡大像
を得、この拡大像をTVカメラ6を介して画像データと
して画像処理装置7に画像入力する。次に、画像処理装
置7およびコンピュータ8において、この画像データを
画像処理し、結晶欠陥の分布、個数、形状および密度な
どを計測(算出)する。
The image processing device 7 captures image data by first obtaining an enlarged image of the sample 1 through the microscope 4 under the light emission of the strobe 11, and transmitting this enlarged image to the image processing device 7 as image data via the TV camera 6. input. Next, the image processing device 7 and computer 8 process this image data to measure (calculate) the distribution, number, shape, density, etc. of crystal defects.

以上の処理は、試料1を移動しながら連続的に行う。例
えば、第20A図のように、観察範囲である各矩形領域
41が矢印42のような順で観察されるように試料1を
連続的に移動し、移動している間に上記の計測を行う。
The above processing is performed continuously while moving the sample 1. For example, as shown in FIG. 20A, the sample 1 is continuously moved so that each rectangular area 41, which is the observation range, is observed in the order indicated by the arrow 42, and the above measurements are performed while moving. .

このようにして、ウェハ試料1の欠陥を測定する。In this manner, defects in the wafer sample 1 are measured.

ステージは連続的に移動し、停止せずに、ストロボの発
光により画像データを取込み、ステージの移動中に画像
処理(計測)を行っているので、従来例のようにステー
ジの移動・停止を繰返すことがなく、ステージの移動中
に画像処理を行う分、処理スピードが上がる。ステージ
の移動速度は画像処理の処理速度まで上げることができ
、全体の処理スピードはほぼ画像処理の速度に依存する
こととなる。上述の従来例で処理速度を上げようとする
と、ステージは急加速・急停止を繰返さなければならず
、装置が大掛かりとなる。また、従来例のようにストロ
ボは使用せず、ステージを連続的に移動させて画像デー
タ取込みを行うことも考えられるが、画像が流れてしま
い(いわゆるブレた写真のようになる)計測できない。
The stage moves continuously and does not stop; the image data is captured by strobe light, and image processing (measurement) is performed while the stage is moving, so the stage moves and stops repeatedly as in conventional models. Since the image processing is performed while the stage is moving, the processing speed is increased. The moving speed of the stage can be increased up to the processing speed of image processing, and the overall processing speed almost depends on the image processing speed. If an attempt is made to increase the processing speed in the conventional example described above, the stage must repeatedly accelerate and stop suddenly, resulting in a large-scale apparatus. It is also possible to capture image data by continuously moving the stage without using a strobe as in the conventional example, but the image would flow (resembling a so-called blurred photograph) and measurement would not be possible.

なお、上述の従来装置で計測したところ1画面当りの処
理時間が1〜2秒であったが、上記の実施例の装置では
1画面当り11/10〜2/10秒であった。
It should be noted that, when measured with the conventional apparatus described above, the processing time per screen was 1 to 2 seconds, but in the apparatus of the above embodiment, it was 11/10 to 2/10 seconds per screen.

なお、上述したウェハ試料1を載置するサンプルステー
ジ2aの移動制御は、XYZの3軸で行っているが、結
晶欠陥の分布を知るためには上記移動(表面のスキャン
)には限定されず、種々の変形が可能である。例えば、
第3図のようにサンプルステージ2aを回転させながら
、顕微鏡4の対物レンズ4aをウェハ1の中心部から横
または縦方向に移動させて画像を取り込み、ウェハ1の
結晶欠陥を測定評価するようにしてもよい。この場合、
ステージは一定速度で高速回転させておき、対物レンズ
は視野範囲の幅づつ横にステップ移動させ、各位置で一
周分の画像をストロボによりサンプリング取り込みする
。取り込み画像はリング状のデータを集めたようなイメ
ージとなる。
Although the movement of the sample stage 2a on which the wafer sample 1 is placed is controlled in the three axes of XYZ, the movement is not limited to the above movement (scanning the surface) in order to know the distribution of crystal defects. , various modifications are possible. for example,
As shown in FIG. 3, while rotating the sample stage 2a, the objective lens 4a of the microscope 4 is moved horizontally or vertically from the center of the wafer 1 to capture images, and crystal defects in the wafer 1 are measured and evaluated. You can. in this case,
The stage is rotated at a high speed at a constant speed, the objective lens is moved horizontally in steps by the width of the field of view, and at each position, one revolution's worth of images is sampled and captured using a strobe. The captured image looks like a collection of ring-shaped data.

またステージ2の駆動系においても、本実施例ではパル
スモーターを用いたが、これに限定されることなく、サ
ーボモーターあるいは超音波モーターなど各種の駆動系
を用いることができる。
Further, in the drive system of the stage 2, a pulse motor is used in this embodiment, but the present invention is not limited to this, and various drive systems such as a servo motor or an ultrasonic motor can be used.

さらに、トリガ発生装置12のタイミング信号を作り出
す機能をコンピュータ8で代用させ、コンピュータ8で
トリガ信号を作り出してもよい。
Furthermore, the computer 8 may be substituted for the function of generating the timing signal of the trigger generator 12, and the computer 8 may generate the trigger signal.

また、トリガ発生装置をステージ駆動コントローラ3ま
たはストロボ11のドライブ回路部10に内蔵しても良
い。ステージ部(モーター部)にエンコーダ(センサ)
を取り付けて、その信号からトリガ信号を生成してもよ
い。
Further, the trigger generation device may be built into the stage drive controller 3 or the drive circuit section 10 of the strobe 11. Encoder (sensor) in the stage part (motor part)
A trigger signal may be generated from that signal.

また、パルスモータコントローラ3から出力される位置
情報に応じてトリガ信号を出力するようにしているが、
これに限らず、測定開始時点から所定の時間間隔で画像
データを取り込み測定するようにしてもよい。
Furthermore, although the trigger signal is output in accordance with the position information output from the pulse motor controller 3,
The present invention is not limited to this, and image data may be captured and measured at predetermined time intervals from the measurement start point.

さらに、ここではストロボを用いた画像入力について述
べてきたが、ストロボを用いず同様の効果の得られる機
構を備えてもよい。例えば、CCDなどの固体撮像カメ
ラにおいて撮像素子が電気的なシャッター機能を持つシ
ャッターカメラや、撮像素子の前に高速のシャッターを
備えたTVカメラを用いても、全く同様な効果を得るこ
とができる。
Furthermore, although image input using a strobe has been described here, a mechanism that achieves the same effect without using a strobe may be provided. For example, the exact same effect can be obtained using a shutter camera in which the image sensor has an electrical shutter function in a solid-state imaging camera such as a CCD, or a TV camera with a high-speed shutter in front of the image sensor. .

次に、第4〜18図を参照して、第2の実施例を説明す
る。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. 4 to 18.

第4図は、本発明の第2の実施例に係る材料表面検査装
置の概略構成を示す。同図において、前述した第19図
と同一または相当する部分には、同一の番号を付してそ
の説明は省略する。
FIG. 4 shows a schematic configuration of a material surface inspection apparatus according to a second embodiment of the present invention. In this figure, the same or corresponding parts as in FIG. 19 described above are given the same numbers, and the explanation thereof will be omitted.

第4図において、2aはウェハを固定するためのバキュ
ームチャック付きのサンプルステージ、2eはサンプル
ステージ2aをθ方向(Z方向回りの回転方向)に回転
させるθステージ駆動機構である。θステージ駆動機構
2eはX、Y、Z方向の電動式ステージ駆動機構2b、
2c、2dの上に構成されている。このようなステージ
駆動機構2b、2c、2d、パルスモータードライバ1
3、パルスモーターコントローラー3により、ウェハ試
料1のいずれの場所も顕微鏡4の視野内に入るように、
ステージ2を精密に移動させることができる。また、試
料1を回転させ角度を変えることにより次に述べる照射
光の方向と欠陥の方向を合致させることができる。
In FIG. 4, 2a is a sample stage with a vacuum chuck for fixing the wafer, and 2e is a θ stage drive mechanism that rotates the sample stage 2a in the θ direction (rotation direction around the Z direction). The θ stage drive mechanism 2e includes an electric stage drive mechanism 2b in the X, Y, and Z directions,
It is constructed on top of 2c and 2d. Such stage drive mechanisms 2b, 2c, 2d, pulse motor driver 1
3. Using the pulse motor controller 3, set any part of the wafer sample 1 within the field of view of the microscope 4.
Stage 2 can be moved precisely. Furthermore, by rotating the sample 1 and changing the angle, the direction of the irradiation light and the direction of the defect, which will be described below, can be matched.

顕微鏡4には、異なった波長の単色光を特定の方向から
照射するための光学系17が設けられている。光源5は
一般的なハロゲンランプであるが、この光学系17にお
けるカラーフィルタとスリットによる暗視野照明(後述
する)により上記のような異なった波長の単色光の特定
方向からの照射を実現している。TVカメラ6はカラー
のTVカメラであり、照射光である異なった波長の単色
光の波長別に画像を取り込める。
The microscope 4 is provided with an optical system 17 for irradiating monochromatic light of different wavelengths from a specific direction. The light source 5 is a general halogen lamp, and dark field illumination (described later) using color filters and slits in the optical system 17 realizes irradiation of monochromatic light of different wavelengths from a specific direction as described above. There is. The TV camera 6 is a color TV camera, and can capture images for different wavelengths of monochromatic light of different wavelengths as irradiation light.

このような照明とTVカメラ6により得られたカラーの
顕微鏡画像の画像データは画像処理装置7に入力し、画
像処理装置7およびコンピュータ8によりウェハ試料1
の欠陥の計測評価が行われる。
The image data of the color microscope image obtained by such illumination and the TV camera 6 is input to the image processing device 7, and the image processing device 7 and computer 8 process the wafer sample 1.
A measurement evaluation of defects is performed.

第4図の装置の動作を詳細に説明する前に、ウェハ試料
の表面に現れる欠陥であるエッチピットにつき説明する
Before explaining the operation of the apparatus shown in FIG. 4 in detail, etch pits, which are defects appearing on the surface of a wafer sample, will be explained.

ウェハ試料の表面に現れるエッチピットは、ある特定の
面しか持たないものが多い。例えば、シリコン(Si)
ウェハの面(100)の積層欠陥のエッチピットは、面
(110)に平行な方向に長く、面(100)とは11
°程度の角度を持った面で形成されている。
Etch pits that appear on the surface of a wafer sample often have only one specific surface. For example, silicon (Si)
The stacking fault etch pit on the surface (100) of the wafer is long in the direction parallel to the surface (110), and the surface (100) is 11
It is formed by a surface with an angle of about .

第5図は、Siウェハ50の表面の酸素による積層欠陥
(OSF)を示す。第6図はSiウェハ表面のOSFエ
ッチピットの走査形電子顕微鏡(SEM)による像、第
7図は1つのエッチピットのSEM像を示す。第8図は
第7図のL−L′断面図を示す。なお、実際のエッチピ
ットの大きさは幅2〜3μm、長さ10数μm程度であ
り、第5図では拡大して図示している。
FIG. 5 shows stacking faults (OSF) caused by oxygen on the surface of the Si wafer 50. FIG. 6 shows a scanning electron microscope (SEM) image of an OSF etch pit on the surface of a Si wafer, and FIG. 7 shows a SEM image of one etch pit. FIG. 8 shows a sectional view taken along line L-L' in FIG. Note that the actual size of the etch pit is about 2 to 3 .mu.m in width and about 10-odd .mu.m in length, and is shown enlarged in FIG.

第5〜8図において、Siウェハ50における酸素によ
る積層欠陥(OSF)の場合、エッチピットとしては5
1a、51b、51c、51dの4つの方向の結晶面し
か現れない。したがって、ある一方向の照射光を当てる
ことにより一つの方向の結晶面のみを観測することがで
きる。
In FIGS. 5 to 8, in the case of stacking faults (OSF) caused by oxygen in the Si wafer 50, there are 5 etch pits.
Only crystal planes in four directions, 1a, 51b, 51c, and 51d, appear. Therefore, by applying irradiation light in one direction, it is possible to observe only the crystal plane in one direction.

第9図は、Siウェハ50の表面上のエッチピット51
に、異なる2つの方向から別波長の光を照射している様
子を示す。52は顕微鏡4(第4図)の対物レンズなど
の光学系、53は対物レンズを示す。光学系52は対物
レンズ53の近傍に照射光の光路変更用のミラー56、
57を備えている。
FIG. 9 shows etch pits 51 on the surface of a Si wafer 50.
This figure shows how light of different wavelengths is irradiated from two different directions. Reference numeral 52 indicates an optical system such as an objective lens of the microscope 4 (FIG. 4), and 53 indicates an objective lens. The optical system 52 includes a mirror 56 for changing the optical path of the irradiated light near the objective lens 53;
It is equipped with 57.

この実施例の装置では、赤色の照射光の光束54と青色
の照射光の光束55を光学系52に導入し、図のように
それぞれミラー56、57にて反射させる。これにより
、Siウェハ50の表面に対し別の方向から赤色光束5
4と青色光束55を入射させる。Siウェハ50の表面
の各光束54、55の入射位置にエッチピット51が存
在していたとする。上述したようにエッチピット51と
しては、特定の結晶面が現れる。第9図のようにエッチ
ピット51が面58と面59とからなる場合、図の左側
から入射している青色光束55はエッチピット51の面
59で反射され、面58に入射する。面58はSiウェ
ハ50の表面にほぼ垂直に切り立っているので、以後こ
の青色の光が対物レンズ53に至ることはない。一方、
図の右側から入射している赤色光束54はエッチピット
51の面59で反射され、上方に向かって対物レンズ5
3に入射する。そして、赤色の反射光60として検出さ
れる。
In the apparatus of this embodiment, a beam 54 of red irradiation light and a beam 55 of blue irradiation light are introduced into an optical system 52 and reflected by mirrors 56 and 57, respectively, as shown in the figure. As a result, the red light beam 5 is directed to the surface of the Si wafer 50 from another direction.
4 and a blue light beam 55 are made incident. It is assumed that an etch pit 51 exists at the incident position of each of the light beams 54 and 55 on the surface of the Si wafer 50. As described above, a specific crystal plane appears as the etch pit 51. When the etch pit 51 consists of a surface 58 and a surface 59 as shown in FIG. 9, the blue light beam 55 entering from the left side of the figure is reflected by the surface 59 of the etch pit 51 and enters the surface 58. Since the surface 58 is substantially perpendicular to the surface of the Si wafer 50, this blue light will not reach the objective lens 53 thereafter. on the other hand,
A red light beam 54 entering from the right side of the figure is reflected by the surface 59 of the etch pit 51, and is directed upward toward the objective lens 59.
3. Then, it is detected as red reflected light 60.

第10図は、第4図の光学系17および顕微鏡4の部分
断面図を示す。同図において、光源5はハロゲンランプ
61を有する。光学系17は、集光レンズ62、および
フィルタ64を有する。顕微鏡4は、ハーフミラー78
、対物レンズ53、照射光の光路変更用ミラー56、5
7、集光レンズ63を有する。フィルタ64の代りに付
番65の位置に同様のフィルタを設置してもよい。
FIG. 10 shows a partial sectional view of the optical system 17 and microscope 4 of FIG. 4. In the figure, the light source 5 has a halogen lamp 61. Optical system 17 includes a condensing lens 62 and a filter 64. The microscope 4 has a half mirror 78
, objective lens 53, mirrors 56, 5 for changing the optical path of the irradiated light.
7. It has a condensing lens 63. Instead of the filter 64, a similar filter may be installed at the position numbered 65.

第11図は、フィルタ64(または65)を示す。フィ
ルタ64は、中央部に遮光領域73を、周辺部に遮光領
域74を有する。75a〜75dは所定の波長の光を透
過する4つの透過光領域である。この実施例では、領域
75a、75cが赤色光束を透過し、領域75b、75
dが青色光束を透過するようにしてある。
FIG. 11 shows filter 64 (or 65). The filter 64 has a light-blocking region 73 in the center and a light-blocking region 74 in the periphery. 75a to 75d are four transmitted light regions that transmit light of a predetermined wavelength. In this embodiment, regions 75a and 75c transmit red light flux, and regions 75b and 75
d is designed to transmit blue light beams.

第10、11図を参照して、赤色と青色の2つの光を異
なる方向からウェハ50の表面に入射させる方式を説明
する。
With reference to FIGS. 10 and 11, a method of making two lights, red and blue, incident on the surface of the wafer 50 from different directions will be described.

光源5のランプ61から射出した光(白色)は、集光レ
ンズ62により平行光束71となり、フィルタ64に入
射する。フィルタ64の領域75a〜75dを透過した
光は、四半域ごとに交互に赤と青が隣合っている断面が
リング状の光束76、77となり、ハーフミラー78に
至る。光束76、77はハーフミラー78で反射され、
さらに光路変更用ミラー56、57で反射されて、ウェ
ハ50に至る。以上のようにして、波長の異なる(赤と
青)光をそれぞれウェハ50の表面に対して異なる方向
から入射させる。
Light (white) emitted from the lamp 61 of the light source 5 becomes a parallel light beam 71 by the condenser lens 62 and enters the filter 64 . The light transmitted through the regions 75a to 75d of the filter 64 becomes light beams 76 and 77 having a ring-shaped cross section in which red and blue are alternately adjacent to each other in every quarter region, and reaches a half mirror 78. The light beams 76 and 77 are reflected by a half mirror 78,
The light is further reflected by optical path changing mirrors 56 and 57 and reaches the wafer 50. In the manner described above, light having different wavelengths (red and blue) is incident on the surface of the wafer 50 from different directions.

上述したようにエッチピットの態様により所定の方向か
ら入射した光のみが反射光として対物レンズ53に入射
する。この反射光はハーフミラー78を透過し、集光レ
ンズ63を介してTVカメラ6の撮像面80に至る。こ
れによりTVカメラ6による画像データの取得が成され
る。TVカメラ6はカラーカメラであるから、赤色の反
射光の画像データと青色の反射光の画像データを分離し
て取得することができる。
As described above, only the light incident from a predetermined direction is incident on the objective lens 53 as reflected light due to the form of the etch pit. This reflected light passes through the half mirror 78 and reaches the imaging surface 80 of the TV camera 6 via the condensing lens 63. This allows the TV camera 6 to acquire image data. Since the TV camera 6 is a color camera, it is possible to separately obtain image data of red reflected light and image data of blue reflected light.

なお、第10図の構成では付番64あるいは65の位置
にフィルタを設置し、ウェハに入射する光を分光してい
るが、付番81の位置にフィルタを設置し反射光を分光
するようにしてもよい。
In the configuration shown in Fig. 10, a filter is installed at the position numbered 64 or 65 to separate the light incident on the wafer, but a filter is installed at the position numbered 81 to separate the reflected light. You can.

以上のようにして得た各波長ごとの反射光の画像データ
は、第4図に画像処理装置7およびコンピュータ8にお
いて加算することにより、すべての欠陥を観測できる。
The image data of the reflected light for each wavelength obtained as described above is added to the image data of FIG. 4 in the image processing device 7 and the computer 8, so that all defects can be observed.

一方、ウェハ表面のゴミなどの異物に光を照射した場合
には、いずれの方向から光を照射した場合でも画像に現
れる。以上のことから4つの方向の照射光より得たそれ
ぞれの画像間で排他的論理和(EX−OR)を取ること
により、ウェハ表面のごみなどの異物のみを画面から消
去すること、あるいは簡単に消去可能な程度まで異物の
画像レベルを下げることができる。
On the other hand, when light is irradiated onto foreign matter such as dust on the wafer surface, it appears in the image no matter which direction the light is irradiated. From the above, by performing an exclusive OR (EX-OR) between the images obtained from the irradiation light in four directions, it is possible to erase only foreign matter such as dust on the wafer surface from the screen, or simply remove it from the screen. The image level of the foreign object can be lowered to the extent that it can be erased.

第12図は、このような画像処理により異物や傷に係る
画像データを除去している様子を示す。
FIG. 12 shows how image data related to foreign objects and scratches is removed by such image processing.

ウェハ試料50上には複数のエッチピット51のほかゴ
ミ91が存在している。このウェハ試料50に、青色光
束と赤色光束とを平面図で見て互いに直交するような方
向から入射させて、各色における画像データを得る。9
2は青色光束による画像データ、93は赤色光束による
画像データをそれぞれ示す。青色光束による画像データ
92は、図の縦方向に沿うエッチピットとゴミ91の像
91aを含む。赤色光束による画像データ93は、図の
横方向に沿うエッチピットとゴミ91の像91bを含む
Dust 91 is present on the wafer sample 50 in addition to a plurality of etch pits 51 . A blue light beam and a red light beam are incident on this wafer sample 50 from directions perpendicular to each other when viewed from a plan view, and image data for each color is obtained. 9
2 indicates image data based on a blue light flux, and 93 indicates image data based on a red light flux. Image data 92 based on the blue light beam includes an image 91a of etch pits and dust 91 along the vertical direction of the figure. Image data 93 based on the red light beam includes an image 91b of etch pits and dust 91 along the horizontal direction of the figure.

94は各色別の画像データ92、93の排他的論理和(
EX−OR)をとった画像データである。
94 is the exclusive OR of image data 92 and 93 for each color (
This is image data obtained by taking EX-OR).

排他的論理和をとることにより、ゴミの像データ91a
、91bが消去され、エッチピットの像データのみが残
っている。
By calculating the exclusive OR, the garbage image data 91a
, 91b are erased, leaving only the image data of the etch pits.

なお、付番95に示すように2つのエッチピットが重な
る部分は、単純に排他的論理和を取るのみでは消去され
てしまうので、ゴミなどと区別するための処理を行って
いる。これは例えば、第13図に示すように画像データ
101を一旦膨脹させ、画像データ102のように重な
り領域103を小さくしてから穴埋めし、画像データ1
04のようにする。その後、画像データ104を収縮(
細線化)し、適正な画像データ105を得ればよい。
Note that the portion where two etch pits overlap, as indicated by number 95, would be erased by simply calculating the exclusive OR, so processing is performed to distinguish it from dust and the like. For example, as shown in FIG. 13, the image data 101 is expanded once, the overlapping area 103 is made smaller as in the image data 102, and then the holes are filled.
Do it like 04. After that, the image data 104 is contracted (
(line thinning) to obtain appropriate image data 105.

また、エッチピットの重なりは、得られた画像の周囲長
さ対面積を求めることによっても判断することができる
Moreover, the overlap of etch pits can also be determined by determining the circumferential length versus area of the obtained image.

第14図は、周囲長さ対面積を円形状の像と長方形状の
像とで求めたグラフである。横軸が周囲長さ、縦軸が面
積Sを示す。111は円形状の像の周囲長さ対面積のグ
ラフ、112は長方形状の像の周囲長さ対面積のグラフ
である。これらを分離する場合は、例えば判断したい像
の周囲長さと面積を算出し、ハッチ領域113に入るな
ら長方形状、ハッチ領域113に入らないなら円形状と
判断できる。
FIG. 14 is a graph of the perimeter versus area for a circular image and a rectangular image. The horizontal axis shows the circumferential length, and the vertical axis shows the area S. 111 is a graph of the circumference length versus area of a circular image, and 112 is a graph of circumference length versus area of a rectangular image. When separating these, for example, the circumferential length and area of the image to be determined are calculated, and if it falls within the hatch area 113, it can be determined that it is rectangular, and if it does not fall within the hatch area 113, it can be determined that it is circular.

一般に、酸素による積層欠陥が原因となって表出するエ
ッチピットでは長さがばらついているが、長さのヒスト
グラムを計測し、ある一定の以上の周囲長さがある場合
はピットが重なっていると判断できる。例えば第14図
で、平均の周囲長さが35μmとすると点Bに位置する
ピットは2つ重なっていると判断する。
Generally, the length of etch pits that appear due to stacking faults caused by oxygen varies, but by measuring the length histogram, if the circumference exceeds a certain value, the pits overlap. It can be determined that For example, in FIG. 14, if the average circumferential length is 35 μm, it is determined that two pits located at point B overlap.

以上のような処理はコンピュータ8および画像処理装置
7において比較的簡単なソフトウェアで実現することが
でき処理も高速である。
The above-described processing can be realized using relatively simple software in the computer 8 and the image processing device 7, and the processing is also fast.

第15A〜18B図は、上記の実施例により測定したウ
ェハの結晶構造を示す写真である。
15A to 18B are photographs showing the crystal structure of the wafer measured in the above example.

第15A図はウェハ上の酸素による積層欠陥であるエッ
チピットを示す写真であり、左方にある楕円形のものは
ウェハ上のゴミである。第15B図は第15A図の2値
化像で、ゴミの像は2値化してもそのまま残ることがわ
かる。
FIG. 15A is a photograph showing etch pits, which are stacking faults caused by oxygen, on the wafer, and the oval shape on the left is dust on the wafer. FIG. 15B is a binarized image of FIG. 15A, and it can be seen that the image of dust remains as it is even after being binarized.

第16A図および第17A図は、本装置により色別に光
の照射方向を変えて第15A図と同じ場所を撮影したも
のである。エッチピットはそれぞれ一方向のものに分解
できる。第16B図および第17B図は、第16A図お
よび第17A図をそれぞれ2値化したものである。
FIGS. 16A and 17A are images of the same location as FIG. 15A, with the present device changing the direction of light irradiation for each color. Each etch pit can be broken down into one direction. FIGS. 16B and 17B are binarized versions of FIGS. 16A and 17A, respectively.

第18A図および第18B図は、第16B図および第1
7B図との間での画像の排他的論理和(EXOR)演算
を行ったデータおよびその反転画像である。第18A図
および第18B図では、ゴミがほとんど消えており、画
像処理で消せる程度の点になっていることがわかる。
Figures 18A and 18B are similar to Figures 16B and 1.
These are the data obtained by performing an exclusive OR (EXOR) operation on the image with FIG. 7B, and its inverted image. In FIGS. 18A and 18B, it can be seen that most of the dust has disappeared, and it has become a point that can be erased by image processing.

なお、上記の実施例では、カラーTVカメラで容易に分
離可能な2色の照射光(例えば赤(R)と青(B)を用
いて、対向する結晶面に(第5図51a、51bおよび
51c、51d)同色の光を照射し、カラーTVカメラ
から同時に得られるR画面とB画面の画面間演算を行う
ことでゴミの画像を消去し、結晶欠陥を測定・評価して
いる。
In the above embodiment, two colors of irradiation light (for example, red (R) and blue (B)) that can be easily separated by a color TV camera are used to illuminate the opposing crystal planes (51a, 51b and 51b in FIG. 5). 51c, 51d) By irradiating light of the same color and performing calculations between the R and B screens obtained simultaneously from a color TV camera, images of dust are erased and crystal defects are measured and evaluated.

この実施例で用いた試料はシリコンウェハであり、表出
している結晶面は4つであるから、2色の照射光で十分
であったが、これに限らず、他の半導体、例えばGaA
sのように6つの結晶面が表出しているような場合は照
射光の種類を増やすなどにより対応可能である。
The sample used in this example was a silicon wafer, and there were four exposed crystal planes, so two-color irradiation light was sufficient.
A case where six crystal planes are exposed as shown in s can be handled by increasing the types of irradiation light.

光源についてはハロゲンランプとフィルタを用いたが、
これに限定することなく単色光を発することができれば
どのような光源でもよい。
For the light source, a halogen lamp and filter were used, but
The light source is not limited to this, and any light source may be used as long as it can emit monochromatic light.

上記の実施例では計測対象を結晶材料(ウェハ)として
述べてきたが、本発明の適用対象はこれに限られない。
In the above embodiments, the object to be measured has been described as a crystal material (wafer), but the object to which the present invention is applied is not limited to this.

例えば、結晶材料に限定せず他の物質(ガラスなどの非
晶質、あるいはセラミックスなどの多結晶など)の計測
および評価に応用することもできる。
For example, it is not limited to crystalline materials, but can also be applied to measurement and evaluation of other substances (amorphous materials such as glass, polycrystalline materials such as ceramics, etc.).

上記第2の実施例で光源をストロボライトとし第1の実
施例で説明したような制御を行ってもよい。すなわち第
1の実施例と第2の実施例とを組み合わせることもでき
る。このような組み合わせにより、非常に高速度でかつ
ゴミや傷の影響を排除した正確なエッチピットの測定評
価を行うことができる。
In the second embodiment, the light source may be a strobe light, and the control described in the first embodiment may be performed. That is, the first embodiment and the second embodiment can also be combined. With this combination, it is possible to accurately measure and evaluate etch pits at a very high speed and eliminate the influence of dust and scratches.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明に係わる材料表面検査装置
によれば、ステージ上の被検体の表面画像をステージの
移動に同期して照明手段を閃光させ同時に画像データを
画像処理手段に取り込むようにしているので、ステージ
を静止させることなく、結晶などの被検体の欠陥の計測
を行うことができる。したがって、被検体の欠陥の計測
や評価を高速に処理することが可能で、これにより装置
の処理能力を増大させるという優れた効果がある。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the material surface inspection apparatus according to the present invention, the surface image of the object to be inspected on the stage is flashed by the illumination means in synchronization with the movement of the stage, and the image data is processed at the same time. Since it is taken into the means, it is possible to measure defects in an object to be examined, such as a crystal, without having to keep the stage stationary. Therefore, it is possible to process the measurement and evaluation of defects in the object at high speed, which has the excellent effect of increasing the processing capacity of the apparatus.

また、複数の異なる波長の照明光を被検体表面に対して
それぞれ異なる所定の方向から入射させ、その波長別の
画像データを得て被検体の欠陥を評価するようにしてい
るので、被検体の表面上にゴミなどの異物や傷がある場
合でも、誤差なく確実にエッチピットとそれ以外のもの
を識別することができ、精度のよい測定評価が可能とな
る。
In addition, illumination lights of multiple different wavelengths are incident on the surface of the object from different predetermined directions, and image data for each wavelength is obtained to evaluate defects on the object. Even if there are foreign objects such as dust or scratches on the surface, it is possible to reliably distinguish between etch pits and other objects without error, enabling highly accurate measurement and evaluation.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の第1の実施例に係る材料表面検査装
置の概略構成ブロック図、 第2図は、第1図の装置のストロボライト、顕微鏡およ
びTVカメラなどの部分の概略断面図、第3図は、サン
プルステージと顕微鏡の動作の一例を示す斜視図、 第4図は、本発明の第2の実施例に係る材料表面検査装
置の概略構成を示すブロック図、第5図は、Siウェハ
の表面の酸素による積層欠陥(OSF)を示す図、 第6図は、Siウェハ表面のOSFエッチピットの結晶
構造を示す走査形電子顕微鏡(SEM)写真、 第7図は、1つのエッチピットの結晶構造を示す走査形
電子顕微鏡写真、 第8図は、第7図のL−L′断面図、 第9図は、Siウェハの表面上のエッチピットに、異な
る2つの方向から別波長の光を照射している様子を示す
断面図、 第10図は、第4図の光学系17および顕微鏡4の部分
断面図、 第11図は、フィルタを示す図、 第12図は、画像処理により異物や傷を除去している様
子を示す概念図、 第13図は、画像データを膨張および収縮させてエッチ
ピットの重なりを判別する様子を示す概念図、 第14図は、周囲長さ対面積を円形状の像と長方形状の
像とで求めたグラフ、 第15A〜18B図は、上記の実施例により測定したウ
ェハの結晶構造を示す写真、 第19図は、従来の材料欠陥計測装置の概略構成ブロッ
ク図、 第20A図および第20B図は、被検体であるウェハの
欠陥を測定する様子を示す平面図である。 1…ウェハ試料、2a…サンプルステージ、2b、2c
、2d…ステージ駆動機構、3…パルスモーターコント
ローラー、4…顕微鏡、6…TVカメラ、7…画像処理
装置、8…コンピュータ、9…モニタディスプレイ、1
0…ストロボドライバ、11…ストロボランプ、12…
トリガ信号発生装置、13…パルスモータドライバ、1
4…顕微鏡コントロールユニット。 特許出願人 三井金属鉱業株式会社 代理人 弁理士 伊東辰雄 代理人 弁理士 伊東哲也
FIG. 1 is a schematic block diagram of a material surface inspection device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of parts such as a strobe light, a microscope, and a TV camera of the device in FIG. , FIG. 3 is a perspective view showing an example of the operation of a sample stage and a microscope, FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of a material surface inspection apparatus according to a second embodiment of the present invention, and FIG. , a diagram showing stacking faults (OSF) caused by oxygen on the surface of a Si wafer, FIG. 6 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing the crystal structure of OSF etch pits on the surface of a Si wafer, and FIG. A scanning electron micrograph showing the crystal structure of an etch pit. Figure 8 is a cross-sectional view taken along line L-L' in Figure 7. Figure 9 shows an etch pit on the surface of a Si wafer viewed from two different directions. 10 is a partial sectional view of the optical system 17 and microscope 4 in FIG. 4; FIG. 11 is a diagram showing a filter; FIG. 12 is an image A conceptual diagram showing how foreign objects and scratches are removed through processing. Figure 13 is a conceptual diagram showing how image data is expanded and contracted to determine the overlap of etch pits. Figure 14 is a diagram showing the circumference length. A graph showing the relative area between a circular image and a rectangular image. Figures 15A to 18B are photographs showing the crystal structure of the wafer measured in the above example. Figure 19 is a conventional material defect measurement method. A schematic block diagram of the configuration of the apparatus, and FIGS. 20A and 20B are plan views showing how defects in a wafer, which is an object to be inspected, are measured. 1... Wafer sample, 2a... Sample stage, 2b, 2c
, 2d... Stage drive mechanism, 3... Pulse motor controller, 4... Microscope, 6... TV camera, 7... Image processing device, 8... Computer, 9... Monitor display, 1
0... Strobe driver, 11... Strobe lamp, 12...
Trigger signal generator, 13...Pulse motor driver, 1
4...Microscope control unit. Patent applicant: Mitsui Mining & Mining Co., Ltd. Agent: Patent attorney: Tatsuo Ito Patent attorney: Tetsuya Ito

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】平板状の被検体の表面を観察・検査する材
料表面検査装置であって、 該被検体を載置して移動可能なステージと、該ステージ
上の被検体を照明する照明手段と、該被検体の一部分の
像を画像データとして取込む撮像手段と、 該画像データに基づいて被検体の欠陥を評価する画像処
理手段と、 上記ステージの移動途中において、これに載置された被
検体が所定位置に至ったとき、これに同期して、上記照
明手段を閃光させるとともに、上記撮像手段により画像
データを取込む同期制御手段と を具備することを特徴とする材料表面検査装置。
1. A material surface inspection device for observing and inspecting the surface of a flat plate-shaped object, comprising: a movable stage on which the object is placed; and lighting means for illuminating the object on the stage. an imaging means for capturing an image of a part of the object as image data; an image processing means for evaluating defects in the object based on the image data; A material surface inspection apparatus characterized by comprising: a synchronization control means for flashing the illumination means and capturing image data by the imaging means in synchronization with the object when the object reaches a predetermined position.
【請求項2】平板状の被検体の表面を観察・検査する材
料表面検査装置であって、 該被検体を載置して移動可能なステージと、該ステージ
上の被検体を照明する照明手段と、該被検体の一部分の
像を画像データとして取込む撮像手段と、 該画像データに基づいて被検体の欠陥を評価する画像処
理手段と、 上記ステージの移動開始の時点から所定の時間間隔で、
上記照明手段を閃光させるとともに、上記撮像手段によ
り画像データを取込む同期制御手段と を具備することを特徴とする材料表面検査装置。
2. A material surface inspection device for observing and inspecting the surface of a flat plate-shaped object, comprising: a movable stage on which the object is placed; and lighting means for illuminating the object on the stage. an imaging means for capturing an image of a part of the object as image data; an image processing means for evaluating defects in the object based on the image data; ,
A material surface inspection apparatus characterized by comprising synchronization control means for flashing the illumination means and capturing image data by the imaging means.
【請求項3】平板状の被検体の表面を観察・検査する材
料表面検査装置であって、 複数の異なる波長の照明光を、該被検体表面に対してそ
れぞれ異なる所定の方向から入射させて、該被検体表面
を照明する照明手段と、 該複数の異なる波長の照明光による被検体の像を、それ
ぞれ波長別の画像データとして取込む撮像手段と、 該波長別の画像データに基づいて被検体の欠陥を評価す
る画像処理手段と を具備することを特徴とする材料表面検査装置。
3. A material surface inspection device for observing and inspecting the surface of a flat plate-shaped object, the apparatus comprising: illumination light of a plurality of different wavelengths being incident on the surface of the object from different predetermined directions; , an illumination means for illuminating the surface of the subject; an imaging means for capturing images of the subject by the plurality of illumination lights of different wavelengths as image data for each wavelength; 1. A material surface inspection device comprising: image processing means for evaluating defects in a specimen.
【請求項4】平板状の被検体の表面を観察・検査する材
料表面検査装置であって、 該被検体を載置して移動可能なステージと、複数の異な
る波長の照明光を、該ステージ上の被検体の表面に対し
てそれぞれ異なる所定の方向から入射させて、該被検体
表面を照明する照明手段と、 該複数の異なる波長の照明光による被検体の一部分の像
を、それぞれ波長別の画像データとして取込む撮像手段
と、 該波長別の画像データに基づいて被検体の欠陥を評価す
る画像処理手段と、 上記ステージの移動途中において、これに載置された被
検体が所定位置に至ったとき、これに同期して、上記照
明手段を閃光させるとともに、上記撮像手段により波長
別の画像データを取込む同期制御手段と を具備することを特徴とする材料表面検査装置。
4. A material surface inspection device for observing and inspecting the surface of a flat plate-shaped object, comprising: a stage on which the object is placed and movable; and a plurality of illumination lights of different wavelengths. illumination means for illuminating the surface of the object to be examined by illuminating the surface of the object from different predetermined directions; an imaging means for capturing image data as image data; an image processing means for evaluating defects in the object based on the image data for each wavelength; A material surface inspection apparatus characterized by comprising: a synchronization control means for flashing the illumination means and capturing image data for each wavelength by the imaging means in synchronization with this.
【請求項5】平板状の被検体の表面を観察・検査する材
料表面検査装置であって、 該被検体を載置して移動可能なステージと、複数の異な
る波長の照明光を、該ステージ上の被検体の表面に対し
てそれぞれ異なる所定の方向から入射させて、該被検体
表面を照明する照明手段と、 該複数の異なる波長の照明光による被検体の一部分の像
を、それぞれ波長別の画像データとして取込む撮像手段
と、 該波長別の画像データに基づいて被検体の欠陥を評価す
る画像処理手段と、 上記ステージの移動開始の時点から所定の時間間隔で、
上記照明手段を閃光させるとともに、上記撮像手段によ
り波長別の画像データを取込む同期制御手段と を具備することを特徴とする材料表面検査装置。
5. A material surface inspection device for observing and inspecting the surface of a flat plate-shaped object, comprising: a stage on which the object is placed and movable; and a plurality of illumination lights of different wavelengths emitted from the stage. illumination means for illuminating the surface of the object to be examined by illuminating the surface of the object from different predetermined directions; an image processing means for evaluating defects in the object based on the image data for each wavelength; and at predetermined time intervals from the time when the stage starts moving,
A material surface inspection apparatus characterized by comprising synchronization control means for flashing the illumination means and capturing image data for each wavelength by the imaging means.
【請求項6】前記画像処理手段は、前記波長別の各画像
データ間で排他的論理和を算出することによりゴミおよ
び傷などの影響を排除し、被検体の欠陥を評価する請求
項3、4または5に記載の材料表面検査装置。
6. The image processing means evaluates defects in the object by eliminating the influence of dust, scratches, etc. by calculating an exclusive OR between each of the image data for each wavelength, 6. The material surface inspection device according to 4 or 5.
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