JPH06160063A - Method for inspecting surface - Google Patents

Method for inspecting surface

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JPH06160063A
JPH06160063A JP4309931A JP30993192A JPH06160063A JP H06160063 A JPH06160063 A JP H06160063A JP 4309931 A JP4309931 A JP 4309931A JP 30993192 A JP30993192 A JP 30993192A JP H06160063 A JPH06160063 A JP H06160063A
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JP
Japan
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image
defect
sample
reference coordinate
defects
Prior art date
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Pending
Application number
JP4309931A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiro Yamamoto
俊郎 山本
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
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  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a method with high reliability for inspecting the surface of a specimen. CONSTITUTION:A method for inspecting a surface consists of a first process for enlarging the surface of a specimen 1 with a microscope 2, a second process for converting an enlarged image into an electric signal, a third process for judging a defect by only a specific signal out of the electric signals and a fourth process for counting the judged defects. The first process serves to enlarge the surface of the specimen 1 at a position where a reference coordinate axis and the direction of a crystal axis of the specimen 1 have certain relation and the third process gives service to judge the defect by only the electric signal having a certain direction and a certain length or more on the reference coordinate axis.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、シリコン・ウエハ等の
試料の表面欠陥を検査する方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for inspecting a surface defect of a sample such as a silicon wafer.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、面心立方構造を持つシリコン・
ウエハを1100℃の酸素雰囲気中で熱処理を行った後
に、ライト・エッチング(wright etchin
g)液でエッチングを行った場合、図5に示すようなエ
ッチピットが顕微鏡で観察される。このエッチピットの
面密度が少ないウエハほど品質のよいウエハであり、そ
れが出荷検査の一項目となっている。
2. Description of the Related Art For example, silicon having a face-centered cubic structure
After performing a heat treatment on the wafer in an oxygen atmosphere at 1100 ° C., a light etching process is performed.
g) When etching is performed with the liquid, etch pits as shown in FIG. 5 are observed with a microscope. A wafer having a smaller areal density of the etch pits has a higher quality, which is one item in the shipping inspection.

【0003】従来の目視検査では、測定者の視力低下や
疲労増大が生じるので、検査コストが大きく、個人誤差
も大きいなどの問題がある。そこで、近年では、自動検
査装置が用いられるようになってきた。
In the conventional visual inspection, the visual acuity of the measurer is deteriorated and the fatigue is increased. Therefore, there are problems that the inspection cost is large and the individual error is large. Therefore, in recent years, automatic inspection devices have come to be used.

【0004】従来の表面検査方法を実施する自動検査装
置の概略構成を、図6を参照して説明する。試料1を顕
微鏡2の試料ステージ3に設置し、試料表面の拡大像を
テレビジョンカメラ4を用いて電気信号に変換する。
A schematic structure of an automatic inspection apparatus for carrying out a conventional surface inspection method will be described with reference to FIG. The sample 1 is set on the sample stage 3 of the microscope 2, and an enlarged image of the sample surface is converted into an electric signal using the television camera 4.

【0005】これらの画像に対応した電気信号をフレー
ムメモリ5に記憶する。そして、画像演算処理装置6に
おいて、その濃淡をもとに、2値化等の画像処理を行
い、濃い領域の部分を表面欠陥として抽出する。
Electric signals corresponding to these images are stored in the frame memory 5. Then, the image calculation processing device 6 performs image processing such as binarization based on the shading, and extracts the portion of the dark area as a surface defect.

【0006】フレームメモリ5と画像演算処理装置6と
がいわゆる画像処理装置7を構成する。システムコンピ
ュータ8が画像処理装置7とステージコントローラ9と
を制御する。
The frame memory 5 and the image calculation processing device 6 constitute a so-called image processing device 7. The system computer 8 controls the image processing device 7 and the stage controller 9.

【0007】この方法では、試料のエッチング時に試料
表面に付着したゴミ(図5における矢印11)も、試料
の品質に対応した欠陥として計測されたり、また、2つ
の欠陥が接しているため(図5における矢印12)、1
つの欠陥として計測されるなど、検査結果の信頼性が低
い。
According to this method, dust (arrow 11 in FIG. 5) attached to the surface of the sample during etching of the sample is also measured as a defect corresponding to the quality of the sample, or two defects are in contact with each other (see FIG. 5 arrow 12), 1
The reliability of the inspection result is low because it is measured as one defect.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、シリコン・
ウエハ等の試料の信頼性の高い表面検査方法を得ること
にある。
SUMMARY OF THE INVENTION
It is to obtain a highly reliable surface inspection method for a sample such as a wafer.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の表面検査方法
は、顕微鏡で試料表面を拡大する第1工程と、前記拡大
像を電気信号に変換する第2工程と、前記電気信号のう
ちある特定の信号のみを欠陥と判定する第3工程と、判
定した欠陥をカウントする第4工程とからなる。第1工
程は、基準座標軸と試料の結晶軸方向が一定関係を保つ
位置で試料表面を拡大する工程である。第3工程は、前
記基準座標軸に対してある一定の方向を有しかつある長
さ以上を有する電気信号のみを欠陥として判定する判定
工程である。
A surface inspection method according to the present invention includes a first step of enlarging a sample surface with a microscope, a second step of converting the enlarged image into an electric signal, and specifying one of the electric signals. And a fourth step of counting the determined defects. The first step is a step of enlarging the sample surface at a position where the reference coordinate axis and the crystal axis direction of the sample maintain a constant relationship. The third step is a determination step of determining only an electric signal having a certain direction with respect to the reference coordinate axis and having a certain length or more as a defect.

【0010】[0010]

【作用】半導体等の結晶構造を持つ試料(例えば、Si
ウエハ、GaAsウエハ等)の表面において、品質に対
応したエッチピッチ等の表面欠陥は、特定の結晶軸方向
に平行な線として現れる。そこで、それを顕微鏡等で拡
大してテレビジョン・カメラで電気信号変換した画像を
画像処理する場合、画像において示される線状欠陥が試
料のどの結晶軸方向に長いかを判定するために、試料の
結晶軸方向と画像処理するために蓄積した画像の基準座
標軸とを一致させる。
Function: A sample having a crystal structure such as a semiconductor (for example, Si
On the surface of a wafer, a GaAs wafer, etc.), surface defects such as etch pitch corresponding to quality appear as lines parallel to the specific crystal axis direction. Therefore, in the case of image processing of an image obtained by enlarging it with a microscope etc. and converting the electrical signal with a television camera, in order to determine in which crystal axis direction of the sample the linear defect shown in the image is long, And the reference coordinate axis of the image accumulated for image processing are made to coincide with each other.

【0011】通常、結晶構造を持つ試料では、x線回折
法等により決定された特定の結晶軸方向が試料形状、ま
たは試料表面のマークから判定できる。したがって、そ
の形状またはマークをもとに、基準座標軸が試料の特定
の結晶軸方向に一致するように、試料ステージを回転さ
せたり、テレビジョンカメラを光軸に関して回転させた
り、一度蓄積された画像の座標変換をする装置を設けた
りしている。
Usually, in a sample having a crystal structure, the specific crystal axis direction determined by the x-ray diffraction method or the like can be determined from the sample shape or the mark on the sample surface. Therefore, based on the shape or mark, the sample stage is rotated, the television camera is rotated with respect to the optical axis so that the reference coordinate axis matches the specific crystal axis direction of the sample, and the image once accumulated There is also a device for coordinate conversion.

【0012】[0012]

【実施例】図1〜4を参照して、本発明の表面検査方法
の実施例について説明する。
EXAMPLES Examples of the surface inspection method of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0013】図1は、本発明の方法を実施する装置の概
略構成を示す。図1において、図6と同一の参照番号
は、同一の部品または機器を示す。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an apparatus for carrying out the method of the present invention. In FIG. 1, the same reference numerals as those in FIG. 6 indicate the same parts or devices.

【0014】1100℃の酸素雰囲気中で熱処理を施し
た(001)面シリコン・ウエハをライト・エッチング
液でエッチングした試料1について説明する。
A sample 1 obtained by etching a (001) plane silicon wafer subjected to heat treatment in an oxygen atmosphere at 1100 ° C. with a light etching solution will be described.

【0015】シリコン・ウエハには、加工時x線回折法
で決められた〔110〕方向に平行にオリフラ13(図
2)が形成されている。
On the silicon wafer, an orientation flat 13 (FIG. 2) is formed parallel to the [110] direction determined by the x-ray diffraction method during processing.

【0016】このオリフラ13をテレビジョンカメラ4
で撮像して画像として蓄積する。このオリフラ13の像
が画像の基準座標軸(x軸)になるように、回転ステー
ジ14を回転ステージ・コントローラ10によって制御
する。手動で制御してもよい。
This orientation flat 13 is used for the television camera 4
The image is picked up and stored as an image. The rotary stage 14 is controlled by the rotary stage controller 10 so that the image of the orientation flat 13 becomes the reference coordinate axis (x axis) of the image. It may be controlled manually.

【0017】その後、X−Yステージ15を制御して、
所定の試料表面を顕微鏡2で拡大した像(約200倍)
をテレビジョンカメラ2で電気信号に変換し、フレーム
メモリ5内に画像として蓄積する。
After that, by controlling the XY stage 15,
Image of the surface of a given sample magnified with the microscope 2 (approximately 200x)
Is converted into an electric signal by the television camera 2 and stored as an image in the frame memory 5.

【0018】図3は画像の変化を示す。(a) 図において
は、結晶軸方向と画像の基準座標軸を一致させなかった
場合の画像を示す。AとBとは計測されるべき欠陥であ
り、C,Dは単なるゴミであるので、本来計測されては
ならないものである。
FIG. 3 shows the change in the image. In the figure, (a) shows an image when the crystal axis direction and the reference coordinate axis of the image are not aligned. A and B are defects to be measured, and C and D are mere dust, and therefore should not be measured originally.

【0019】(b) 図においては、結晶軸方向と画像の基
準座標軸(x軸)と一致させた画像を示す。各欠陥のy
軸方向の長さを計測し、一定以上の長さを持つ場合は
「0」、そうでない場合は「x」と判定する。したがっ
て、この場合、BとB′が、ある一定以上の長さを有す
る場合は、欠陥と判定する。
FIG. 2B shows an image in which the crystal axis direction is aligned with the reference coordinate axis (x axis) of the image. Y for each defect
The length in the axial direction is measured, and if the length is a certain length or more, it is determined as "0", and if not, "x" is determined. Therefore, in this case, if B and B ′ have a certain length or more, it is determined as a defect.

【0020】図(c) においては、基準座標軸を90°回
転させた画像を示す。この場合、AとA′がある一定以
上の長さを有する場合は、欠陥と判定する。
FIG. 3C shows an image obtained by rotating the reference coordinate axis by 90 °. In this case, if A and A ′ have a certain length or more, it is determined as a defect.

【0021】図(b),(c)において、「0」,「x」の組合
せで判定された欠陥は、〔110〕方向または〔11
0〕に垂直に延びた線であることを表し、計測されるべ
き欠陥である。したがって、AとBのみが欠陥として計
測され、CとDとは計測されない。
In FIGS. (B) and (c), the defects judged by the combination of "0" and "x" are in the [110] direction or [11] direction.
[0] is a line extending perpendicularly and is a defect to be measured. Therefore, only A and B are measured as defects, and C and D are not measured.

【0022】欠陥が互いに接している場合(例えば、
A′とB′)は、前述の欠陥判定を行う以前に、基準座
標軸と〔110〕方向を一致させたとき、図4のよう
に、基準座標軸方向のみ、欠陥像の幅以上に収縮させる
と、欠陥A,C,D,A′が残る。次に、基準座標軸を
90°回転させて同様に収縮させると、欠陥B,C,
D,B′が残る。両者を比較すれば、接していたA′と
B′とは別個の欠陥として取り扱うことが可能になり、
前述の方法で欠陥の判定を行えば、A,A′,B,B′
を欠陥として判定することができる。
If the defects are in contact with each other (for example,
A'and B '), when the reference coordinate axis and the [110] direction are matched before performing the above-described defect determination, as shown in FIG. 4, when the reference coordinate axis direction shrinks more than the width of the defect image. , Defects A, C, D and A ′ remain. Next, when the reference coordinate axis is rotated by 90 ° and similarly contracted, defects B, C, and
D and B'remain. By comparing the two, it becomes possible to treat A'and B'which were in contact with each other as separate defects,
If the defect is determined by the above-mentioned method, A, A ', B, B'
Can be determined as a defect.

【0023】これらの画像処理は、画像演算処理装置6
とシステムコンピュータ8とで行われる。
These image processes are performed by the image calculation processing device 6
And the system computer 8.

【0024】(111)面のシリコン・ウエハの場合、
品質に対応した線状欠陥は、図5のように互いに60°
をなす角に延びている。そのうち1つの線状欠陥は、
〔110〕方向のオリフラと平行に現れるため、オリフ
ラ像が画像の基準座標軸(x軸)になるように回転ステ
ージを制御し、各欠陥のx軸方向の長さを計測して、一
定以上の長さを持つものを欠陥としてカウントする。次
に、基準座標軸を60°ずつ回転させて、上記と同様な
画像処理を行うことにより、欠陥E,F,Gをゴミや傷
と区別して計測することができる。
In the case of a (111) plane silicon wafer,
The linear defects corresponding to the quality are 60 ° from each other as shown in FIG.
It extends to the corner. One of the linear defects is
Since it appears in parallel with the orientation flat in the [110] direction, the rotary stage is controlled so that the orientation flat image becomes the reference coordinate axis (x axis) of the image, and the length of each defect in the x axis direction is measured to obtain a certain value or more. Those with a length are counted as defects. Next, the reference coordinate axes are rotated by 60 ° and the same image processing as described above is performed, whereby the defects E, F, and G can be measured separately from dust and scratches.

【0025】[0025]

【発明の効果】本発明によれば、シリコン・ウエハ等の
エッチング時に付着した不定形のゴミや直接品質に対応
しない傷(機械的に生じたもの)等を容易に判定し、計
測から除外することが可能になる。また、2つの欠陥が
つながっている場合でも、それらを分離して計測するこ
とができるので、信頼性の高い検査結果が得られ、検査
コストが低減する。ゴミ等の判別精度が高いので、クリ
ーン・ルーム設備が不要となり、検査コストをさらに低
減させることができる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, irregular dust adhered during etching of a silicon wafer or the like and scratches (mechanically generated) that do not directly correspond to the quality are easily determined and excluded from measurement. It will be possible. Further, even if two defects are connected, they can be measured separately, so that highly reliable inspection results can be obtained and the inspection cost can be reduced. Since the accuracy of distinguishing dust and the like is high, clean room equipment is not required and the inspection cost can be further reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の方法を実施する装置の概略構成説明図
である。
FIG. 1 is a schematic configuration explanatory view of an apparatus for carrying out the method of the present invention.

【図2】シリコン・ウエハの形状の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of the shape of a silicon wafer.

【図3】画像処理の一例を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of image processing.

【図4】欠陥が接している場合の前処理を示す説明であ
る。
FIG. 4 is an illustration showing a pre-process when defects are in contact with each other.

【図5】(111)面シリコン・ウエハ表面エッチピッ
トの画像の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of an image of (111) plane silicon wafer surface etch pits.

【図6】シリコン・ウエハ表面エッチピットの顕微鏡像
の説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a microscope image of a silicon wafer surface etch pit.

【図7】従来の表面検査方法を実施する装置の概略構成
説明図である。
FIG. 7 is a schematic configuration explanatory diagram of an apparatus for performing a conventional surface inspection method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:試料 2:顕微鏡 3:試料ステージ 4:テレビジョンカ
メラ 7:画像処理装置 14:回転ステージ 15:X−Yステージ
1: Sample 2: Microscope 3: Sample Stage 4: Television Camera 7: Image Processing Device 14: Rotating Stage 15: XY Stage

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 顕微鏡で試料表面を拡大する第1工程
と、前記拡大像を電気信号に変換する第2工程と、前記
電気信号のうちある特定の信号のみを欠陥と判定する第
3工程と、判定した欠陥をカウントする第4工程とを有
する表面検査方法において、前記第1工程は、基準座標
軸と試料の結晶軸方向が一定関係を保つ位置で試料表面
を拡大する工程であり、前記第3工程が前記基準座標軸
に対してある一定の方向を有しかつある長さ以上を有す
る電気信号のみを欠陥として判定する判定工程であるこ
とを特徴とする表面検査方法。
1. A first step of enlarging a sample surface with a microscope, a second step of converting the enlarged image into an electric signal, and a third step of judging only a specific signal of the electric signal as a defect. In the surface inspection method having a fourth step of counting the determined defects, the first step is a step of enlarging the sample surface at a position where the reference coordinate axis and the crystal axis direction of the sample maintain a constant relationship. 3. The surface inspection method, wherein the three steps are determination steps of determining only an electric signal having a certain direction with respect to the reference coordinate axis and having a certain length or more as a defect.
JP4309931A 1992-11-19 1992-11-19 Method for inspecting surface Pending JPH06160063A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004070370A1 (en) * 2003-02-07 2004-08-19 Nikon Corporation Wafer tester
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