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JP2007258555A - Method and device for inspecting crystal defect in silicon wafer - Google Patents

Method and device for inspecting crystal defect in silicon wafer Download PDF

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JP2007258555A JP2006083000A JP2006083000A JP2007258555A JP 2007258555 A JP2007258555 A JP 2007258555A JP 2006083000 A JP2006083000 A JP 2006083000A JP 2006083000 A JP2006083000 A JP 2006083000A JP 2007258555 A JP2007258555 A JP 2007258555A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for inspecting the crystal defect of a silicon wafer capable of discriminating a fine void from a particle, and to provide a device therefor. <P>SOLUTION: The silicon wafer is irradiated with infrared light, and the crystal defect is inspected from an image which is obtained by performing imaging with the use of the transmission infrared light. In a low-magnification inspecting step S1, a low-magnification inspecting image having the fixed visual field region of the silicon wafer is acquired through the use of a low-power objective lens 14a. The low-magnification inspecting image is image-processed so as to confirm and store the position of the crystal defect in a position confirming step S3. In a high-magnification inspecting step S4, the high-magnification inspecting image of the visual field region is acquired by positioning the position of the stored crystal defect in the visual field region so as to change an objective distance through the use of a high-power objective lens 14b. In a determining step S5, the shape of the crystal defect is obtained based on the high-magnification inspecting image so as to determine whether the crystal defect is the void or the particle by whether the shape is a circular shape or an unspecified shape other than the circular shape. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、シリコンウェーハの結晶欠陥検査方法及び装置に関する。特に、赤外線を用いてシリコンウェーハの結晶欠陥を検査する方法及び装置に関する。   The present invention relates to a crystal defect inspection method and apparatus for a silicon wafer. In particular, the present invention relates to a method and apparatus for inspecting a crystal defect of a silicon wafer using infrared rays.

シリコン融液から成長した単結晶となるインゴットは、温度が低下する過程で結晶欠陥となる球形のボイド(Void:空隙)が発生することがある。そして、このインゴットをスライスしたシリコンウェーハには、バルク内に前記ボイドが存在したり、表面に前記ボイドが出現したりする。一方、このシリコンウェーハの表面には不定形状のパーティクル(Particle:微粒子)が付着している場合もある。   An ingot that becomes a single crystal grown from a silicon melt may generate spherical voids (voids) that become crystal defects in the process of lowering the temperature. And in the silicon wafer which sliced this ingot, the said void exists in a bulk or the said void appears on the surface. On the other hand, irregularly shaped particles (Particles) may adhere to the surface of the silicon wafer.

シリコンウェーハに発生したボイドを検査する方法としては、赤外線を利用する赤外干渉法(いわゆるIR法)、超音波顕微鏡(SAM)を利用する超音波探傷法、X線を利用するX線トポグラフ法などがある。そして、前記各検査方法によるボイドの検出限界値と、スループット(ウェーハ1枚当りの処理時間)の各現状を比較すると、表1のとおりとなる。   As a method for inspecting voids generated on a silicon wafer, an infrared interference method using infrared rays (so-called IR method), an ultrasonic flaw detection method using an ultrasonic microscope (SAM), and an X-ray topography method using X-rays. and so on. Table 1 compares the void detection limit values according to the inspection methods and the current state of throughput (processing time per wafer).

Figure 2007258555
Figure 2007258555

表1に示されるように、超音波探傷法は、赤外干渉法と比べてスループットで劣るが、微細なボイドまで検出可能なことからシリコンウェーハの結晶欠陥検査に広く用いられている。スループットに優れた赤外干渉法は、張り合わせウェーハの欠陥検査などに使用されている。   As shown in Table 1, the ultrasonic flaw detection method is inferior in throughput as compared with the infrared interference method, but is widely used for crystal defect inspection of silicon wafers because it can detect even fine voids. Infrared interferometry with excellent throughput is used for defect inspection of bonded wafers.

例えば、張り合わせウェーハに関する欠陥検査装置としては、画像入力手段と、欠陥検出手段と、欠陥検査良否判定手段と、を備える張り合わせウェーハの欠陥検査装置が発明されている(例えば、特許文献1参照)。   For example, as a defect inspection apparatus related to a bonded wafer, a bonded wafer defect inspection apparatus including an image input unit, a defect detection unit, and a defect inspection quality determination unit has been invented (for example, see Patent Document 1).

特許文献1によるウェーハの欠陥検査装置において、画像入力手段は、張り合わせウェーハに赤外線を照射し、このウェーハからの透過赤外線を検出して量子化画像として入力している。欠陥検出手段は、この画像入力手段によって得られたウェーハ画像入力から前記ウェーハの欠陥を検出している。欠陥検査良否判定手段は、この欠陥検出手段による検出結果と予め設定された検査条件とを比較し、正規のウェーハ欠陥を抽出している。   In the wafer defect inspection apparatus according to Patent Document 1, the image input means irradiates the bonded wafer with infrared light, detects the transmitted infrared light from the wafer, and inputs it as a quantized image. The defect detection means detects the defect of the wafer from the wafer image input obtained by the image input means. The defect inspection pass / fail determination means compares the detection result of the defect detection means with preset inspection conditions, and extracts regular wafer defects.

又、張り合わせウェーハに関する製造方法及び欠陥検査装置としては、シリコンウェーハの張り合わせ作業の不具合を観察できる張り合わせウェーハの製造方法及び張り合わせ欠陥検査装置が発明されている(例えば、特許文献2参照)。   Further, as a manufacturing method and a defect inspection apparatus related to a bonded wafer, a bonded wafer manufacturing method and a bonding defect inspection apparatus capable of observing defects in a silicon wafer bonding operation have been invented (for example, see Patent Document 2).

特許文献2による張り合わせウェーハの製造方法は、鏡面研磨した2枚のウェーハ同士を張り合わせる際、赤外線を反射させてその重ね合わせ面を観察しながら行う。そして、張り合わせ作業での不具合を容易に検出することができ、不良品を再使用に供することができる。又、ウェーハの表面状態などに起因する張り合わせ不良も確認することができる。又、正常な張り合わせとするための最適条件を得ることができる。特許文献2による張り合わせ欠陥の検査装置は、接着治具に対して赤外線を照射し、張り合わせウェーハに反射した赤外線をカメラにより撮影、検出し、リアルタイムで画面表示できる、としている。
特開昭63−139237号公報 特開平7−161596号公報
The method for manufacturing a bonded wafer according to Patent Document 2 is performed while reflecting two infrared mirrors and observing the overlapping surface when two mirror-polished wafers are bonded to each other. In addition, it is possible to easily detect a defect in the bonding work, and it is possible to reuse a defective product. Further, it is possible to confirm a bonding failure caused by the surface state of the wafer. Moreover, the optimum conditions for achieving normal bonding can be obtained. The bonding defect inspection apparatus disclosed in Patent Document 2 irradiates infrared rays on a bonding jig, and captures and detects infrared rays reflected on the bonded wafer by a camera, and can display a screen in real time.
JP-A-63-139237 JP-A-7-161596

特許文献1及び2の発明は、赤外線の吸収に伴う透過率又は反射率の低下により、シリコンウェーハの結晶欠陥であるボイドを検出することもできる。しかし、シリコンウェーハの表面(オモテ面及びウラ面)に付着しているパーティクルも赤外線を吸収するので、パーティクルをボイドとして誤検出してしまうという問題がある。又、ボイドをパーティクルと区別するためには、検出されるボイドがミリオーダー以上の直径のものである必要があり、このため、検査装置の検出限界値は、実質的に限定されてしまうという問題がある。更に、特許文献1及び2によるアナログ画像の取り込みでは、赤外線の画像のバックグランドノイズが大きく、数十ミクロンオーダーのボイドとパーティクルを区別できないという問題がある。   The inventions of Patent Documents 1 and 2 can also detect voids, which are crystal defects of a silicon wafer, due to a decrease in transmittance or reflectance accompanying infrared absorption. However, since particles adhering to the surface (front surface and back surface) of the silicon wafer also absorb infrared rays, there is a problem that the particles are erroneously detected as voids. In addition, in order to distinguish voids from particles, it is necessary that the detected voids have a diameter of a millimeter order or more, and therefore, the detection limit value of the inspection apparatus is substantially limited. There is. Furthermore, the analog image capturing according to Patent Documents 1 and 2 has a problem that the background noise of infrared images is large, and voids and particles of the order of several tens of microns cannot be distinguished.

ここで、バックグランドノイズを低減することにより、数十ミクロンオーダーのボイドとパーティクルを識別できれば、ボイドの誤検出率を低減できる。又、ボイドとパーティクルを的確に識別できれば、洗浄によりパーティクルを除去することによって、このシリコンウェーハを良品として次工程に送ることも可能になる。又、赤外線を利用して、スループットを向上し、かつ、前述の表1に示された現状の検出限界値より微細なボイドが検出できるようになれば、検査工程での生産性が上がり、シリコンウェーハの検査精度を向上させることができる。更に、張り合わせウェーハの張り合わせ欠陥検査において、現状の検出限界値より微細なボイドを検出することも可能となる。そして、これらのことが本発明の課題といってよい。   Here, by reducing the background noise, if a void and a particle of the order of several tens of microns can be identified, the false detection rate of the void can be reduced. If the voids and particles can be accurately identified, the silicon wafer can be sent to the next process as a non-defective product by removing the particles by cleaning. In addition, if infrared rays are used to improve throughput and detect voids finer than the current detection limit values shown in Table 1 above, productivity in the inspection process will increase, and silicon will increase. Wafer inspection accuracy can be improved. Furthermore, in the bonding defect inspection of the bonded wafer, it becomes possible to detect a void finer than the current detection limit value. These can be said to be the problems of the present invention.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、赤外線を利用して、スループットを向上しつつ、現状の検出限界値より微細なボイドが検出でき、かつ、このボイドとパーティクルを識別可能なシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法及び装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a problem. By using infrared rays, it is possible to detect a void finer than the current detection limit value while improving throughput, and to identify the void and the particle. An object of the present invention is to provide a crystal wafer defect inspection method and apparatus that can be used.

本発明者は、シリコンウェーハを透過する赤外線で得られた画像をフィルタリング処理することにより、微細なボイドとパーティクルを識別可能なことを見出し、これに基づいて、以下のような新たなシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法及び装置を発明するに至った。   The present inventor has found that fine voids and particles can be identified by filtering an image obtained by infrared rays transmitted through a silicon wafer, and based on this, a new silicon wafer as described below can be identified. The inventors have invented a crystal defect inspection method and apparatus.

(1) シリコンウェーハに赤外線を照射し、このシリコンウェーハを透過した赤外線を撮像して得られる画像から当該シリコンウェーハの結晶欠陥を検査するシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法であって、低倍率の対物レンズを用いて、前記シリコンウェーハにおける一定の視野領域を有する低倍率検査画像を取得する低倍率検査ステップと、前記低倍率検査画像を画像処理して結晶欠陥の位置を確認及び記憶する位置確認ステップと、高倍率の対物レンズを用いて、前記記憶された結晶欠陥の位置を一定の視野領域の中に位置させて対物距離を変えて、当該視野領域の高倍率検査画像を取得する高倍率検査ステップと、前記高倍率検査画像に基づいて前記結晶欠陥の形状を求め、前記結晶欠陥の形状情報から、円形か円形以外の不定形状かで当該結晶欠陥がボイドかパーティクルかを判定する判定ステップと、を含むシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法。   (1) A silicon wafer crystal defect inspection method for inspecting a silicon wafer for crystal defects from an image obtained by irradiating the silicon wafer with infrared rays and imaging the infrared rays transmitted through the silicon wafer. A low-magnification inspection step for obtaining a low-magnification inspection image having a fixed visual field area on the silicon wafer using a lens, and a position confirmation step for confirming and storing a crystal defect position by image processing the low-magnification inspection image And using a high-magnification objective lens, the position of the stored crystal defect is positioned within a fixed visual field region, and the objective distance is changed to obtain a high-magnification inspection image of the visual field region Determining the shape of the crystal defect based on the step and the high-magnification inspection image, from the crystal defect shape information, circular or non-circular irregular shape Crystal defect inspection method of a silicon wafer comprising a determining step the crystal defects or voids or particles, with or.

(1)の発明によるシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法は、シリコンウェーハに赤外線を照射し、このシリコンウェーハを透過した赤外線を撮像して得られる画像から当該シリコンウェーハの結晶欠陥を検査する。最初に、低倍率検査ステップでは、低倍率の対物レンズを用いて、シリコンウェーハにおける一定の視野領域を有する低倍率検査画像を取得する。   The crystal defect inspection method for a silicon wafer according to the invention of (1) inspects a crystal defect of the silicon wafer from an image obtained by irradiating the silicon wafer with infrared rays and imaging the infrared rays transmitted through the silicon wafer. First, in the low-magnification inspection step, a low-magnification inspection image having a certain visual field area on the silicon wafer is acquired using a low-magnification objective lens.

赤外線は、0.7μm〜1000μmの波長範囲にスペクトル領域にあり、1.0μm〜1000μmの波長範囲の赤外線がシリコンウェーハを透過できる。例えば、キセノンランプからXYステージ上のシリコンウェーハに赤外線が照射され、シリコンウェーハを透過した赤外線が赤外線カメラで撮像される。赤外線カメラとしては、赤外線ディジタルCCDカメラが好適に用いられる。キセノンランプの照明は、導光板でシリコンウェーハに均一強度の光が照射されることが好ましい。例えば、前記CCDカメラは、1100nmまでの波長の光が撮像可能であり、1000nm〜1100nmの波長範囲の透過赤外線が当該CCDカメラで撮像される。   Infrared rays are in the spectral region in the wavelength range of 0.7 μm to 1000 μm, and infrared rays in the wavelength range of 1.0 μm to 1000 μm can pass through the silicon wafer. For example, infrared light is irradiated from a xenon lamp onto a silicon wafer on an XY stage, and the infrared light transmitted through the silicon wafer is imaged by an infrared camera. An infrared digital CCD camera is preferably used as the infrared camera. For the illumination of the xenon lamp, it is preferable that the silicon wafer is irradiated with light of uniform intensity by the light guide plate. For example, the CCD camera can image light having a wavelength up to 1100 nm, and transmitted infrared light having a wavelength range of 1000 nm to 1100 nm is imaged by the CCD camera.

最初に、低倍率の対物レンズを用いて、CCDカメラによりシリコンウェーハにおける一定の視野領域の画像が取得される。視野領域は適宜に設定することが可能である。例えば、視野領域は50mm□(□は正方形の一辺の長さを示す)程度であってよく、XYステージを移動させることによりシリコンウェーハの全測定領域が捕捉される。   First, an image of a certain visual field region on a silicon wafer is acquired by a CCD camera using a low-magnification objective lens. The visual field region can be set as appropriate. For example, the visual field region may be about 50 mm □ (□ indicates the length of one side of the square), and the entire measurement region of the silicon wafer is captured by moving the XY stage.

(1)の発明によるシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法は、次の位置確認ステップで、低倍率検査画像を画像処理して結晶欠陥の位置を確認し、その位置を記憶する。次に、高倍率検査ステップでは、高倍率の対物レンズを用いて、記憶された結晶欠陥の位置を一定の視野領域の中に位置させて対物距離を変えて、視野領域の高倍率検査画像を取得する。次に、判定ステップでは、高倍率検査画像に基づいて結晶欠陥の形状を求める。そして、結晶欠陥の形状情報から、円形か円形以外の不定形状かで結晶欠陥がボイドかパーティクルかを判定する。   In the crystal wafer defect inspection method according to the invention of (1), in the next position confirmation step, the low magnification inspection image is subjected to image processing to confirm the position of the crystal defect, and the position is stored. Next, in the high magnification inspection step, using the high magnification objective lens, the position of the stored crystal defect is positioned in a fixed visual field region, the objective distance is changed, and a high magnification inspection image of the visual field region is obtained. get. Next, in the determination step, the shape of the crystal defect is obtained based on the high magnification inspection image. Then, from the shape information of the crystal defect, it is determined whether the crystal defect is a void or a particle with a circular shape or an indefinite shape other than a circular shape.

位置確認ステップでは、低倍率検査ステップで得られた低倍率検査画像を画像処理して、結晶欠陥を検出する。一般に、低倍率検査画像で得られた結晶欠陥の画像は小さく、その形状から結晶欠陥がボイドかパーティクルかを判定することは困難である。しかし、低倍率検査画像で得られた結晶欠陥の位置は、周辺(バックグラウンド)との明暗の差から特定することができる。位置確認ステップでは、画像処理で得られた結晶欠陥の位置を確認し、その位置を記憶する。例えば、検査されるシリコンウェーハの中心をXY座標の原点として、結晶欠陥の位置が座標としてメモリに記憶されてもよい。   In the position confirmation step, image processing is performed on the low-magnification inspection image obtained in the low-magnification inspection step to detect crystal defects. Generally, the crystal defect image obtained from the low-magnification inspection image is small, and it is difficult to determine whether the crystal defect is a void or a particle from its shape. However, the position of the crystal defect obtained in the low-magnification inspection image can be specified from the difference in brightness from the surrounding (background). In the position confirmation step, the position of the crystal defect obtained by the image processing is confirmed, and the position is stored. For example, the center of the silicon wafer to be inspected may be stored in the memory as the coordinates of the position of the crystal defect with the origin of the XY coordinates as the origin.

次の高倍率検査ステップでは、低倍率の対物レンズが高倍率の対物レンズに切り換えられる。低倍率の対物レンズと高倍率の対物レンズは焦点を変えることなく、機械的移動手段で切り換えられてもよい。高倍率検査ステップでは、メモリに記憶された結晶欠陥の位置にシリコンウェーハが移動される。なお、対物レンズの切り換えとシリコンウェーハの移動は同時に実行されてもよい。高倍率検査ステップでは、結晶欠陥の画像が拡大されるので形状の認識が可能となる。例えば、高倍率検査ステップでは、視野領域を20mm□程度に拡大した結晶欠陥の高倍率検査画像が取得される。   In the next high magnification inspection step, the low magnification objective lens is switched to the high magnification objective lens. The low-magnification objective lens and the high-magnification objective lens may be switched by the mechanical moving means without changing the focal point. In the high magnification inspection step, the silicon wafer is moved to the position of the crystal defect stored in the memory. Note that the switching of the objective lens and the movement of the silicon wafer may be performed simultaneously. In the high magnification inspection step, the image of the crystal defect is enlarged, so that the shape can be recognized. For example, in the high-magnification inspection step, a high-magnification inspection image of crystal defects in which the visual field area is enlarged to about 20 mm □ is acquired.

次の判定ステップでは、高倍率検査画像に基づいて結晶欠陥の形状が求められる。例えば、一般的な2値化処理のみでは、高倍率検査画像は、対物レンズ側に開口したボイドの輪郭は鮮明であり、赤外線の照射側に開口したボイドの輪郭は不鮮明であった。しかし、高倍率検査画像を後述するフィルタリング処理することにより、結晶欠陥の輪郭がいずれも鮮明となり得る。その輪郭の情報から、円形か円形以外の不定形状かで当該結晶欠陥がボイドかパーティクルかを判定する。円形に近い形状の結晶欠陥はボイドと判定され、円形と異なる不定形状の結晶欠陥はパーティクルと判定される。この判定を自動化するにあたり、高倍率検査画像で得られた結晶欠陥が円形か円形以外の不定形状かを後述する特徴抽出処理を用いて判定してもよい。   In the next determination step, the shape of the crystal defect is obtained based on the high magnification inspection image. For example, with only a general binarization process, in the high-magnification inspection image, the outline of the void opened on the objective lens side is clear, and the outline of the void opened on the infrared irradiation side is unclear. However, the outline of crystal defects can be made clear by filtering the high-magnification inspection image described later. From the contour information, it is determined whether the crystal defect is a void or a particle with a circular shape or an indefinite shape other than a circular shape. Crystal defects having a shape close to a circle are determined as voids, and crystal defects having an indefinite shape different from a circle are determined as particles. In automating this determination, it may be determined using a feature extraction process described later whether the crystal defect obtained in the high-magnification inspection image is a circular shape or an indefinite shape other than a circular shape.

(1)の発明によるシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法は、結晶欠陥の位置を低倍率検査画像で取得した後に、高倍率検査画像で結晶欠陥の形状を判定しているので、スループットに優れたシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法を提供できる。   In the method for inspecting a crystal defect of a silicon wafer according to the invention of (1), since the crystal defect position is determined by a high magnification inspection image after the position of the crystal defect is acquired by a low magnification inspection image, silicon having excellent throughput is obtained. A wafer crystal defect inspection method can be provided.

(2) 前記高倍率検査ステップは、画像処理により前記視野領域のバックグラウンドの輝度ムラを補正する輝度補正ステップと、前記輝度補正で得られた画像を2値化処理する2値化処理ステップと、を含む(1)記載のシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法。   (2) The high-magnification inspection step includes a luminance correction step for correcting luminance unevenness in the background of the visual field region by image processing, and a binarization processing step for binarizing the image obtained by the luminance correction. (1) The crystal defect inspection method for a silicon wafer according to (1).

例えば、シリコンウェーハの表面は化学研磨されており、この表面状態が粗く、通常の透過赤外線の画像には、バックグラウンドに画像班が発生し、微細な結晶欠陥の形状判定が困難である。しかし、高倍率検査ステップで得られた高倍率検査画像をフィルタリング処理して輝度ムラを補正後、輝度補正で得られた画像を2値化処理することにより、微細な結晶欠陥の形状判定が可能となる。例えば、前述のバックグラウンドのフィルタリング処理は、既存の画像処理ソフトウェアで実施できる。   For example, the surface of a silicon wafer is chemically polished, the surface state is rough, and an image pattern is generated in the background in a normal transmitted infrared image, and it is difficult to determine the shape of a fine crystal defect. However, after filtering the high-magnification inspection image obtained in the high-magnification inspection step and correcting the luminance unevenness, it is possible to determine the shape of fine crystal defects by binarizing the image obtained by the luminance correction It becomes. For example, the background filtering process described above can be implemented with existing image processing software.

(2)の発明によるシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法は、高倍率検査ステップで得られた高倍率検査画像をフィルタリング処理することにより、バックグラウンドの輝度ムラを補正しているので、現状の検出限界値より微細なボイドを検出できる。   The crystal defect inspection method for a silicon wafer according to the invention of (2) corrects the luminance unevenness of the background by filtering the high magnification inspection image obtained in the high magnification inspection step, so that the current detection limit Void finer than the value can be detected.

(3) 前記判定ステップは、前記高倍率検査画像に基づいて、前記結晶欠陥の輪郭の長さとなる周囲長及びこの輪郭で囲まれた面積を求め、円形度で特徴抽出される数値が真円の場合、最大値となる面積周囲長比を算出する算出ステップと、この面積周囲長比が一定の閾値以下のときに当該結晶欠陥がパーティクルと判定する閾値判定ステップと、を含む(2)記載のシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法。   (3) In the determination step, based on the high-magnification inspection image, a peripheral length that is the length of the outline of the crystal defect and an area surrounded by the outline are obtained, and a numerical value that is characterized by circularity is a perfect circle In the case of (2), a calculation step for calculating the area perimeter length ratio that is the maximum value and a threshold determination step for determining that the crystal defect is a particle when the area perimeter length ratio is equal to or less than a certain threshold value (2) Crystal defect inspection method for silicon wafers.

例えば、真円の半径を「r」としたときに、この真円の周囲長Pは、P=2πrで算出される。又、この真円の面積Sは、S=πrで算出される。ここで、P=(2πr)=4π=4π×πrとなる。すなわち、P=4πSとなり、(4πS)/P=1の関係が導き出される。算出ステップでは、円形度(4π×面積/(周囲長))×100で特徴抽出される数値が真円の場合、最大値「100」となる面積周囲長比を算出し、閾値判定ステップでは、この面積周囲長比が一定の閾値以下のときに当該結晶欠陥がパーティクルと判定する。この面積周囲長比が一定の閾値以以上のときに当該結晶欠陥がボイドと判定してもよい。 For example, when the radius of the perfect circle is “r”, the circumference P of the perfect circle is calculated as P = 2πr. Further, the area S of the perfect circle is calculated by S = πr 2 . Here, P 2 = (2πr) 2 = 4π 2 r 2 = 4π × πr 2 . That is, P 2 = 4πS, and a relationship of (4πS) / P 2 = 1 is derived. In the calculation step, when the numerical value extracted with the circularity (4π × area / (peripheral length) 2 ) × 100 is a perfect circle, the area perimeter length ratio that is the maximum value “100” is calculated, and in the threshold determination step The crystal defect is determined to be a particle when the area perimeter length ratio is equal to or less than a certain threshold value. The crystal defect may be determined as a void when the area perimeter length ratio is equal to or greater than a certain threshold value.

実施の結果では、前記閾値は「63」が相当とし、高倍率検査画像に基づく視野の拡大が20mm□程度であって、後述するように焦点深度がシリコンウェーハの厚み以上であることが好ましく、視野領域を20mm□程度以上に拡大した視野領域を得ることにより、画像解析による面積周囲長比が更に高精度に算出できると考えられる。   As a result of implementation, the threshold value is equivalent to “63”, and the expansion of the visual field based on the high-magnification inspection image is about 20 mm □, and the depth of focus is preferably equal to or greater than the thickness of the silicon wafer, as will be described later. It is considered that the area perimeter length ratio based on image analysis can be calculated with higher accuracy by obtaining a visual field area in which the visual field area is enlarged to about 20 mm □ or more.

(4) 前記高倍率の対物レンズは、焦点深度を前記シリコンウェーハの厚さ以上としている(1)から(3)のいずれかに記載のシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法。   (4) The silicon wafer crystal defect inspection method according to any one of (1) to (3), wherein the high-power objective lens has a focal depth equal to or greater than a thickness of the silicon wafer.

(4)の発明によるシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法は、高倍率の対物レンズの焦点深度をシリコンウェーハの厚さ以上としているので、ボイドの輪郭がぼやけることなく、対物レンズ側に開口したボイド、赤外線の照射側に開口したボイド、及びシリコンウェーハ内部のボイドの各輪郭を鮮明に捉えることができる。   In the crystal defect inspection method for a silicon wafer according to the invention of (4), since the depth of focus of the high-magnification objective lens is equal to or greater than the thickness of the silicon wafer, the void opened to the objective lens side without blurring the outline of the void, The outlines of the voids opened on the infrared irradiation side and the voids inside the silicon wafer can be clearly captured.

(5) 前記シリコンウェーハは、電気抵抗率を6mΩ・cmを下限値として前記結晶欠陥がボイドかパーティクルかを判定可能な(1)から(4)のいずれかに記載のシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法。   (5) The silicon wafer according to any one of (1) to (4), wherein the silicon wafer can determine whether the crystal defect is a void or a particle with an electric resistivity of 6 mΩ · cm as a lower limit. Method.

シリコンウェーハは、電気抵抗率の違いにより赤外線の吸収度合いが異なるとされ、すなわち、シリコンウェーハに含まれるドーパント(不純添加物)の赤外線の吸収度合いが異なるとされている。発明によるシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法では、検査されるシリコンウェーハは、電気抵抗率を6mΩ・cmを下限値として結晶欠陥がボイドかパーティクルかを判定可能なことが実証された。電気抵抗率が6mΩ・cmを超える高抵抗率のシリコンウェーハは、赤外線を透過し易いので結晶欠陥がボイドかパーティクルかを判定可能である。   Silicon wafers are said to have different infrared absorption levels due to differences in electrical resistivity, that is, the infrared absorption levels of dopants (impure additives) contained in silicon wafers are different. In the method for inspecting a crystal defect of a silicon wafer according to the invention, it was demonstrated that the silicon wafer to be inspected can determine whether the crystal defect is a void or a particle with an electric resistivity of 6 mΩ · cm as a lower limit. A silicon wafer having a high resistivity exceeding 6 mΩ · cm easily transmits infrared rays, so that it is possible to determine whether a crystal defect is a void or a particle.

(6) 前記シリコンウェーハは張り合わせウェーハを含み、前記結晶欠陥は当該張り合わせウェーハの張り合わせ欠陥を含む(1)から(3)のいずれかに記載のシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法。   (6) The silicon wafer crystal defect inspection method according to any one of (1) to (3), wherein the silicon wafer includes a bonded wafer, and the crystal defect includes a bonded defect of the bonded wafer.

ここで、ボイドとは、張り合わせウェーハの重ね合わせ面での非接合部となる気泡の意味を含み、シリコンウェーハにおける結晶欠陥となる空隙の意味をも含んでいる。これらの発生の経緯に関らず、ボイドはウェーハに残存する中空部であり、赤外線による画像では共に円形に捉えられる。そして、(1)から(3)のいずれかに記載のシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法を利用することにより、従来の方法より高感度に張り合わせウェーハのボイドを検出することができる。   Here, the void includes the meaning of bubbles that become non-bonded portions on the overlapping surface of the bonded wafers, and also includes the meaning of voids that become crystal defects in the silicon wafer. Regardless of how these occur, the void is a hollow portion remaining on the wafer, and both are captured in a circular shape in an infrared image. Then, by using the silicon wafer crystal defect inspection method described in any one of (1) to (3), it is possible to detect voids in the bonded wafer with higher sensitivity than in the conventional method.

(7) シリコンウェーハに赤外線を照射し、このシリコンウェーハを透過した赤外線を撮像して得られる画像から当該シリコンウェーハの結晶欠陥を検査するシリコンウェーハの結晶欠陥検査装置であって、前記シリコンウェーハにおける一定の視野領域を有する低倍率検査画像を取得する低倍率の対物レンズと、前記低倍率検査画像を画像処理して結晶欠陥の位置を確認及び記憶する位置確認手段と、前記記憶された結晶欠陥の位置を一定の視野領域の中に位置させて、当該視野領域の高倍率検査画像を取得する高倍率の対物レンズと、前記高倍率検査画像に基づいて前記結晶欠陥の形状を求め、前記結晶欠陥の形状情報から、円形か円形以外の不定形状かで当該結晶欠陥がボイドかパーティクルかを判定する判定手段と、を備えるシリコンウェーハの結晶欠陥検査装置。   (7) A silicon wafer crystal defect inspection apparatus for inspecting a silicon wafer for crystal defects from an image obtained by irradiating the silicon wafer with infrared rays and imaging the infrared rays transmitted through the silicon wafer. A low-magnification objective lens that acquires a low-magnification inspection image having a fixed visual field area, a position confirmation unit that performs image processing on the low-magnification inspection image to confirm and store the position of a crystal defect, and the stored crystal defect Is positioned in a fixed visual field region, a high-magnification objective lens that acquires a high-magnification inspection image of the visual field region, and the shape of the crystal defect is obtained based on the high-magnification inspection image, Determination means for determining whether the crystal defect is a void or a particle with a circular shape or an irregular shape other than a circular shape from defect shape information. Crystal defect inspection apparatus of N'weha.

(7)の発明によるシリコンウェーハの結晶欠陥検査装置において、位置確認手段は、シリコンウェーハを載置するXYステージを含み、XYステージを移動可能に指令制御する制御装置を含む。又、位置確認手段は、シリコンウェーハを透過した赤外線を低倍率の対物レンズを介して撮像するCCDカメラを含み、CCDカメラで撮像された画像信号を処理する画像処理装置を含むことができる。画像処理装置で特定されたシリコンウェーハの結晶欠陥の位置は、制御装置に設けられるメモリに座標として記憶される。   In the crystal defect inspection apparatus for a silicon wafer according to the invention of (7), the position confirmation means includes an XY stage on which the silicon wafer is placed, and includes a control device for commanding and controlling the XY stage to be movable. Further, the position confirmation means may include an image processing apparatus that includes a CCD camera that captures infrared light transmitted through the silicon wafer through a low-magnification objective lens, and that processes an image signal captured by the CCD camera. The position of the crystal defect of the silicon wafer specified by the image processing apparatus is stored as coordinates in a memory provided in the control apparatus.

(7)の発明によるシリコンウェーハの結晶欠陥検査装置において、判定手段は、CCDカメラで撮像された画像信号をディジタル信号に変換し、フィルタリング処理や2値化処理を実行する前処理部と、高倍率検査画像に基づいて結晶欠陥の形状が抽出される特徴抽出部と、前記抽出結果が設定された基準を基に判定される判断・出力部と、を含む。これら前処理部と、特徴抽出部及び判断・出力部は画像処理装置に設けることができる。又、判定手段は、これら一連の処理を実行する画像処理プログラムを含み、バックグラウンドのフィルタリング処理する画像処理ソフトウェアを含んでよい。   In the crystal defect inspection apparatus for a silicon wafer according to the invention of (7), the determination means converts the image signal picked up by the CCD camera into a digital signal, and executes a filtering process and a binarization process, A feature extraction unit that extracts the shape of the crystal defect based on the magnification inspection image; and a determination / output unit that is determined based on a reference for which the extraction result is set. The preprocessing unit, the feature extraction unit, and the determination / output unit can be provided in the image processing apparatus. The determination means includes an image processing program that executes a series of these processes, and may include image processing software that performs background filtering.

本発明によるシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法は、結晶欠陥の位置を低倍率検査画像で取得した後に、高倍率検査画像で結晶欠陥の形状を判定しているので、スループットに優れたシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法を提供できる。又、本発明によるシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法は、高倍率検査ステップで得られた高倍率検査画像をフィルタリング処理しているので、現状の検出限界値より微細なボイドを検出できる。   In the method for inspecting a crystal defect of a silicon wafer according to the present invention, since the position of the crystal defect is acquired with a low-magnification inspection image, the shape of the crystal defect is determined with a high-magnification inspection image. A defect inspection method can be provided. Further, the silicon wafer crystal defect inspection method according to the present invention filters the high-magnification inspection image obtained in the high-magnification inspection step, so that it is possible to detect voids finer than the current detection limit value.

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明によるシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法における一実施形態の手順を示すメインフローチャートである。図2は、前記実施形態による高倍率検査ステップにおける手順を示すフローチャートである。図3は、前記実施形態による判定ステップの手順を示すフローチャートである。   FIG. 1 is a main flowchart showing the procedure of an embodiment of the method for inspecting a crystal defect of a silicon wafer according to the present invention. FIG. 2 is a flowchart showing a procedure in the high magnification inspection step according to the embodiment. FIG. 3 is a flowchart showing the procedure of the determination step according to the embodiment.

図4は、検査されるシリコンウェーハの断面図である。図5は、本発明によるシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法を実施するための装置の一例を示す構成図である。図6は、CCDカメラで取得される検査画像の一例を示した図である。図6(A)は低倍率検査画像で取得される結晶欠陥の画像を示し、図6(B)は高倍率検査画像で取得されるボイドの画像を示し、図6(C)は高倍率検査画像で取得されるパーティクルの画像を示している。図7は、高倍率検査画像で取得されるシリコンウェーハの透過赤外線における位置と輝度の関係を示すグラフである。図7の縦軸は輝度を示し、横軸は原点からの距離をピクセル(pixel)数で示している。   FIG. 4 is a cross-sectional view of a silicon wafer to be inspected. FIG. 5 is a block diagram showing an example of an apparatus for carrying out the silicon wafer crystal defect inspection method according to the present invention. FIG. 6 is a diagram showing an example of an inspection image acquired by a CCD camera. 6A shows an image of a crystal defect acquired by a low magnification inspection image, FIG. 6B shows an image of a void acquired by a high magnification inspection image, and FIG. 6C shows a high magnification inspection. The image of the particle acquired by the image is shown. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the position and the luminance in the transmitted infrared of a silicon wafer acquired with a high-magnification inspection image. In FIG. 7, the vertical axis indicates luminance, and the horizontal axis indicates the distance from the origin in the number of pixels.

図8は、複数の低抵抗率を有するシリコンウェーハの透過赤外線における位置と輝度の関係を示すグラフである。図8の縦軸は輝度を示し、横軸は原点からの距離をピクセル数で示している。図9は、複数の通常抵抗率を有するシリコンウェーハの透過赤外線における位置と輝度の関係を示すグラフである。図9の縦軸は輝度を示し、横軸は原点からの距離をピクセル数で示している。図10は、異なる抵抗率を有するシリコンウェーハの透過赤外線における位置と輝度の関係を示すグラフである。図10の縦軸は輝度を示し、横軸は原点からの距離をピクセル数で示している。   FIG. 8 is a graph showing the relationship between the position and the luminance in transmitted infrared rays of a plurality of silicon wafers having low resistivity. The vertical axis in FIG. 8 indicates luminance, and the horizontal axis indicates the distance from the origin in terms of the number of pixels. FIG. 9 is a graph showing the relationship between the position and luminance in the transmitted infrared of a silicon wafer having a plurality of normal resistivities. The vertical axis in FIG. 9 indicates luminance, and the horizontal axis indicates the distance from the origin in terms of the number of pixels. FIG. 10 is a graph showing the relationship between the position and the luminance in the transmitted infrared of silicon wafers having different resistivities. The vertical axis in FIG. 10 indicates luminance, and the horizontal axis indicates the distance from the origin in terms of the number of pixels.

最初に、本発明によるシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法を実施するための装置の構成を説明する。図4において、検査されるシリコンウェーハWは、例えば、直径が200mmの円板状に形成されている。シリコンウェーハWは、結晶成長に伴って形成される球形のボイドVが発生することがある。インゴットをスライスしたシリコンウェーハWには、シリコンウェーハW内にボイドVが存在したり、シリコンウェーハWのオモテ面W1にボイドVが開口するように出現したり、シリコンウェーハWのウラ面W2にボイドVが開口するように出現したりする。図4において、シリコンウェーハWのオモテ面W1とウラ面W2は、相対的な区別であり、説明の便宜上、符号を付して区別したにすぎない。   First, the configuration of an apparatus for carrying out the crystal defect inspection method for a silicon wafer according to the present invention will be described. In FIG. 4, the silicon wafer W to be inspected is formed in a disk shape having a diameter of 200 mm, for example. The silicon wafer W may have a spherical void V formed with crystal growth. In the silicon wafer W obtained by slicing the ingot, a void V exists in the silicon wafer W, a void V appears so as to open in the front surface W1 of the silicon wafer W, or a void exists in the back surface W2 of the silicon wafer W. Or V appears to open. In FIG. 4, the front surface W1 and the back surface W2 of the silicon wafer W are relative distinctions, and are simply distinguished with reference numerals for convenience of explanation.

一方、図4において、シリコンウェーハWのオモテ面W1又はウラ面W2には、不定形状のパーティクルPaが付着している場合もある。一般に、ボイドVが一つでも検出されたシリコンウェーハWは、結晶欠陥品として破棄されるが、パーティクルPaが付着したシリコンウェーハWは、洗浄で除去できるので、このシリコンウェーハWを良品として次工程に送ることも可能になる。したがって、ボイドVとパーティクルPaは明確に識別されてシリコンウェーハWが検査される必要がある。なお、以下の説明において、検査される結晶欠陥とは、ボイドVとパーティクルPaが識別される前段の異常部位を指し示している。   On the other hand, in FIG. 4, indefinitely shaped particles Pa may adhere to the front surface W1 or the back surface W2 of the silicon wafer W. In general, the silicon wafer W in which even one void V is detected is discarded as a crystal defect product. However, since the silicon wafer W to which the particle Pa is attached can be removed by cleaning, the silicon wafer W is treated as a good product in the next process. It is also possible to send to. Therefore, it is necessary to clearly identify the void V and the particle Pa and inspect the silicon wafer W. In the following description, the crystal defect to be inspected indicates an abnormal part in the previous stage where the void V and the particle Pa are identified.

図5において、シリコンウェーハWは、XYステージ11に載置される。XYステージ11は制御装置17の指令により、架台12上をXY方向にそれぞれ独立して移動することが可能である。XYステージ11を移動させることにより、シリコンウェーハWの全測定領域が捕捉される。光源13は、XYステージ11上のシリコンウェーハWに赤外線を照射する。光源13には、例えば、キセノンランプが用いられ、キセノンランプの照明は、導光板(図示せず)でシリコンウェーハWに均一強度の光が照射されることが好ましい。   In FIG. 5, the silicon wafer W is placed on the XY stage 11. The XY stage 11 can be moved independently in the XY directions on the gantry 12 by a command from the control device 17. By moving the XY stage 11, the entire measurement region of the silicon wafer W is captured. The light source 13 irradiates the silicon wafer W on the XY stage 11 with infrared rays. For example, a xenon lamp is used as the light source 13, and the xenon lamp is preferably illuminated with light of uniform intensity on the silicon wafer W by a light guide plate (not shown).

図5において、シリコンウェーハWを透過した赤外線は、低倍率の対物レンズ14a又は高倍率の対物レンズ14bを介して、赤外線カメラ15で撮像される。低倍率の対物レンズ14aと高倍率の対物レンズ14bは焦点を変えることなく、機械的移動手段で切り換えられる。対物レンズ14aと対物レンズ14bは制御装置17の指令により、切り換えられる。赤外線カメラ15としては、赤外線ディジタルCCDカメラが好適に用いられる。実施の形態では、赤外線CCDカメラ15は、1100nmまでの波長の光が撮像可能であり、1000nm〜1100nmの波長範囲の透過赤外線が赤外線CCDカメラ15で撮像される。   In FIG. 5, the infrared light transmitted through the silicon wafer W is imaged by the infrared camera 15 through the low-magnification objective lens 14a or the high-magnification objective lens 14b. The low-magnification objective lens 14a and the high-magnification objective lens 14b are switched by the mechanical moving means without changing the focal point. The objective lens 14 a and the objective lens 14 b are switched by a command from the control device 17. An infrared digital CCD camera is preferably used as the infrared camera 15. In the embodiment, the infrared CCD camera 15 can image light having a wavelength of up to 1100 nm, and the infrared CCD camera 15 captures transmitted infrared light having a wavelength range of 1000 nm to 1100 nm.

図5において、CCDカメラ15で撮像された画像信号は、画像処理装置16に送出される。CCDカメラ15で撮像された画像信号は、前処理部16aでディジタル信号に変換され、例えば、フィルタリング処理や2値化処理が実行された後に、この画像データが特徴抽出部16bに送信される。特徴抽出部16bでは、後述するように高倍率検査画像に基づいて結晶欠陥の形状が抽出される。そして、判断・出力部16cでは、前記抽出結果が設定された基準を基に判定され、判定結果を制御装置17に出力する。   In FIG. 5, the image signal captured by the CCD camera 15 is sent to the image processing device 16. The image signal picked up by the CCD camera 15 is converted into a digital signal by the pre-processing unit 16a. For example, this image data is transmitted to the feature extraction unit 16b after filtering processing and binarization processing are executed. The feature extraction unit 16b extracts the shape of the crystal defect based on the high-magnification inspection image as will be described later. Then, the determination / output unit 16 c makes a determination based on the set reference and outputs the determination result to the control device 17.

図5において、画像処理装置16は、一連の処理を実行する画像処理プログラムを含んでよく、後述するバックグラウンドのフィルタリング処理する画像処理ソフトウェアを含んでよい。画像処理装置16は、画像処理プログラム及び画像処理ソフトウェアを格納するメモリなどを含めて構成することもできる。又、制御装置17は、結晶欠陥の位置が座標として記憶されるメモリ(図示せず)が設けられてもよい。モニタ装置18は、画像処理された結果や検査結果を表示することができる。   In FIG. 5, the image processing device 16 may include an image processing program that executes a series of processes, and may include image processing software that performs background filtering processing described later. The image processing device 16 can also be configured to include a memory for storing an image processing program and image processing software. The control device 17 may be provided with a memory (not shown) in which the position of the crystal defect is stored as coordinates. The monitor device 18 can display the image processed result and the inspection result.

次に、本発明によるシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法の手順を説明する。図1において、最初に、ステップS1では、低倍率の対物レンズ14aを用いて、赤外線CCDカメラ15によりシリコンウェーハWにおける一定の視野領域の画像が取得される。図6(A)は、低倍率の対物レンズ14aを用いて得られた低倍率検査画像を示している。低倍率検査画像の視野領域X×Yは任意に設定することが可能であるが、視野領域は50mm□程度が好ましく、XYステージ11を移動させることにより、シリコンウェーハWの全測定領域が捕捉される。ここで、ステップS1を低倍率検査ステップS1と称することとする。   Next, the procedure of the silicon wafer crystal defect inspection method according to the present invention will be described. In FIG. 1, first, in step S1, an image of a fixed visual field region on the silicon wafer W is acquired by the infrared CCD camera 15 using the low-magnification objective lens 14a. FIG. 6A shows a low-magnification inspection image obtained using the low-magnification objective lens 14a. The visual field area X × Y of the low-magnification inspection image can be set arbitrarily, but the visual field area is preferably about 50 mm □, and the entire measurement area of the silicon wafer W is captured by moving the XY stage 11. The Here, step S1 is referred to as a low magnification inspection step S1.

次に、ステップS2では、低倍率検査画像を画像処理して低倍率検査画像の中における結晶欠陥の有無が確認される。ステップS2において、低倍率検査画像の中に結晶欠陥が検出されないときは、低倍率検査ステップS1の前段に戻る。すなわち、XYステージ11を移動させることにより、次の低倍率検査画像が取得される。シリコンウェーハWの全測定領域における低倍率検査画像の中に結晶欠陥が検出されないときは、検査を終了し、このシリコンウェーハWは良品として次の工程に移送される。なお、図1において、全ての低倍率検査画像の取得が終了した後の手順は、図示を省略している。ステップS2において、低倍率検査画像の中に結晶欠陥が検出されたときは、ステップS3に進む。   Next, in step S2, the low-magnification inspection image is subjected to image processing to confirm the presence or absence of crystal defects in the low-magnification inspection image. In step S2, when no crystal defect is detected in the low magnification inspection image, the process returns to the previous stage of the low magnification inspection step S1. That is, by moving the XY stage 11, the next low-magnification inspection image is acquired. When no crystal defect is detected in the low-magnification inspection image in the entire measurement region of the silicon wafer W, the inspection is terminated, and the silicon wafer W is transferred to the next process as a non-defective product. In FIG. 1, illustration of the procedure after acquisition of all the low-magnification inspection images is omitted. In step S2, when a crystal defect is detected in the low magnification inspection image, the process proceeds to step S3.

次に、ステップS3では、低倍率検査画像を画像処理して結晶欠陥の位置を確認し、その位置が記憶される。例えば、図6(A)に示されるように、低倍率検査画像で得られた結晶欠陥D1・D2の画像は小さく、その形状から結晶欠陥D1・D2がボイドかパーティクルかを判定することは困難である。しかし、低倍率検査画像で得られた結晶欠陥D1・D2の位置は、低倍率検査画像内における周辺との明暗の差から特定することができる。そして、その位置がXYステージ11の座標として、制御装置17内のメモリに記憶される。ここで、ステップS3を位置確認ステップS3と称することとする。次に、ステップS4に進む。   Next, in step S3, the low magnification inspection image is subjected to image processing to confirm the position of the crystal defect, and the position is stored. For example, as shown in FIG. 6A, the image of the crystal defects D1 and D2 obtained from the low-magnification inspection image is small, and it is difficult to determine whether the crystal defects D1 and D2 are voids or particles based on their shapes. It is. However, the positions of the crystal defects D1 and D2 obtained in the low-magnification inspection image can be specified from the difference in brightness from the periphery in the low-magnification inspection image. The position is stored in the memory in the control device 17 as the coordinates of the XY stage 11. Here, step S3 is referred to as position confirmation step S3. Next, the process proceeds to step S4.

次のステップS4では、高倍率の対物レンズ14bを用いて、記憶された結晶欠陥の位置を一定の視野領域の中に位置させて対物距離を変えて、この視野領域の高倍率検査画像が取得される。ステップS4では、低倍率の対物レンズ14aが高倍率の対物レンズ14bに切り換えられる(図5参照)。ここで、低倍率の対物レンズ14aと高倍率の対物レンズ14bは焦点を変えることなく、制御装置17の指令により、機械的移動手段で切り換えられる。ステップS4では、制御装置17内のメモリに記憶された結晶欠陥の位置にシリコンウェーハWが移動される。なお、低倍率の対物レンズ14aと高倍率の対物レンズ14bの切り換えと、シリコンウェーハWの移動は同時に実行されてもよい。   In the next step S4, using the high-magnification objective lens 14b, the position of the stored crystal defect is positioned within a fixed visual field region, the objective distance is changed, and a high-magnification inspection image of this visual field region is acquired. Is done. In step S4, the low magnification objective lens 14a is switched to the high magnification objective lens 14b (see FIG. 5). Here, the low-magnification objective lens 14a and the high-magnification objective lens 14b are switched by the mechanical movement means according to a command from the control device 17 without changing the focal point. In step S <b> 4, the silicon wafer W is moved to the position of the crystal defect stored in the memory in the control device 17. Note that switching between the low-magnification objective lens 14a and the high-magnification objective lens 14b and the movement of the silicon wafer W may be performed simultaneously.

ステップS4では、結晶欠陥の画像が拡大されるので形状の認識が可能となる。例えば、図6(B)及び図6(C)は、高倍率の対物レンズ14bを用いて得られた高倍率検査画像を示している。高倍率検査画像の視野領域x×yは任意に設定することが可能であるが、視野領域は20mm□程度が好ましく、XYステージ11を移動させることにより、低倍率検査画像における視野領域X×Yが捕捉される。ここで、ステップS4を高倍率検査ステップS4と称することとする。次に、ステップS5に進む。   In step S4, since the crystal defect image is enlarged, the shape can be recognized. For example, FIGS. 6B and 6C show high-magnification inspection images obtained using the high-magnification objective lens 14b. The visual field area xxy of the high-magnification inspection image can be arbitrarily set, but the visual field area is preferably about 20 mm □, and the XY stage 11 is moved to move the visual field area XXY in the low-magnification inspection image. Is captured. Here, step S4 is referred to as a high magnification inspection step S4. Next, the process proceeds to step S5.

次のステップS5では、高倍率検査画像に基づいて結晶欠陥の形状が求められる。例えば、一般的な2値化処理のみでは、高倍率検査画像は、対物レンズ側に開口したボイドV(図4参照)の輪郭は鮮明であり、赤外線の照射側に開口したボイドV(図4参照)の輪郭は不鮮明であった。しかし、高倍率検査画像を適宜なフィルタリング処理することにより、結晶欠陥の輪郭がいずれも鮮明となり得る。その輪郭の情報から、円形か円形以外の不定形状かで当該結晶欠陥がボイドかパーティクルか、が判定される。図6(B)に示されるように、円形に近い形状の結晶欠陥D1はボイドと判定される。一方、図6(C)に示されるように、円形と異なる不定形状の結晶欠陥D2はパーティクルと判定される。ここで、ステップS5を判定ステップS5と称することとする。判定ステップS5を自動化するにあたり、高倍率検査画像で得られた結晶欠陥が、円形か円形以外の不定形状かを後述する算出式を用いて判定することができる。そして、次に、ステップS6に進む。   In the next step S5, the shape of the crystal defect is obtained based on the high magnification inspection image. For example, with only a general binarization process, a high-magnification inspection image has a clear outline of a void V (see FIG. 4) opened on the objective lens side, and a void V opened on the infrared irradiation side (FIG. 4). The contour of (see) was unclear. However, by appropriately filtering the high-magnification inspection image, the outline of crystal defects can be clear. From the contour information, it is determined whether the crystal defect is a void or a particle with a circular shape or an indefinite shape other than a circular shape. As shown in FIG. 6B, the crystal defect D1 having a nearly circular shape is determined as a void. On the other hand, as shown in FIG. 6C, the crystal defect D2 having an indefinite shape different from the circular shape is determined as a particle. Here, step S5 is referred to as determination step S5. In automating the determination step S5, it is possible to determine whether the crystal defect obtained by the high-magnification inspection image is a circle or an indeterminate shape other than a circle using a calculation formula described later. Then, the process proceeds to step S6.

次のステップS6では、高倍率検査画像の中におけるボイドの有無が確認される。高倍率検査画像の中にボイドが検出されないときは、高倍率検査ステップS4の前段に戻る。すなわち、XYステージ11を移動させることにより、次の高倍率検査画像が取得される。シリコンウェーハWにおける全ての高倍率検査画像の中にボイドが検出されないときは、検査を終了し、このシリコンウェーハWは、例えば、洗浄されて良品として次の工程に移送される。なお、図1から図3において、全ての高倍率検査画像の取得が終了した後の手順は、図示を省略している。ステップS6において、高倍率検査画像の中にボイドが検出されたときは、一連の検査を終了し、このシリコンウェーハWは不良品として、例えば、廃棄される。   In the next step S6, the presence or absence of voids in the high-magnification inspection image is confirmed. When no void is detected in the high magnification inspection image, the process returns to the previous stage of the high magnification inspection step S4. That is, by moving the XY stage 11, the next high magnification inspection image is acquired. When no void is detected in all the high-magnification inspection images on the silicon wafer W, the inspection is terminated, and the silicon wafer W is cleaned and transferred to the next process as a non-defective product, for example. In FIG. 1 to FIG. 3, the procedure after acquisition of all the high-magnification inspection images is not shown. In step S6, when a void is detected in the high-magnification inspection image, a series of inspections is terminated, and this silicon wafer W is discarded as a defective product, for example.

このように、本発明によるシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法は、結晶欠陥の位置を低倍率検査画像で取得した後に、高倍率検査画像で結晶欠陥の形状を判定しているので、スループットに優れたシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法を提供できる。   As described above, the method for inspecting a crystal defect of a silicon wafer according to the present invention is excellent in throughput because the crystal defect shape is determined by a high magnification inspection image after the position of the crystal defect is acquired by a low magnification inspection image. A crystal defect inspection method for a silicon wafer can be provided.

次に、高倍率検査ステップS4の詳細を説明する。図2において、位置確認ステップS3に続くステップS41では、高倍率の対物レンズ14bを用いて、高倍率検査画像が取得される。次に、ステップS42では、バックグラウンドの輝度ムラが前処理部16a(図5参照)で補正される。ここで、ステップS42を輝度補正ステップS42と称することとする。次に、ステップS43では、バックグラウンドの輝度ムラが補正された高倍率検査画像が前処理部16a(図5参照)で2値化処理される。ここで、ステップS43を2値化処理ステップS43と称することとする。2値化処理ステップS43に続く判定ステップS5では、2値化処理された高倍率検査画像から結晶欠陥の形状が判定される。   Next, details of the high magnification inspection step S4 will be described. In FIG. 2, in step S41 following the position confirmation step S3, a high-magnification inspection image is acquired using the high-magnification objective lens 14b. Next, in step S42, background luminance unevenness is corrected by the preprocessing unit 16a (see FIG. 5). Here, step S42 is referred to as luminance correction step S42. Next, in step S43, the high-magnification inspection image in which the background luminance unevenness is corrected is binarized by the pre-processing unit 16a (see FIG. 5). Here, step S43 is referred to as binarization processing step S43. In a determination step S5 following the binarization processing step S43, the shape of the crystal defect is determined from the binarized high magnification inspection image.

例えば、シリコンウェーハWの表面状態は粗く、通常の透過赤外線の画像には、バックグラウンドに画像班が発生し、微細な結晶欠陥の形状判定が困難である。しかし、高倍率検査ステップS4で得られた高倍率検査画像をフィルタリング処理して輝度ムラを補正後、輝度補正で得られた画像を2値化処理することにより、微細な結晶欠陥の形状判定が可能となることが実証できた。例えば、既存の画像処理ソフトウェアを使用することができ、これを画像処理装置16(図5参照)に組み込むことにより、この画像処理ソフトウェアにより、バックグラウンドの輝度ムラの補正が可能となった。   For example, the surface state of the silicon wafer W is rough, and an image group is generated in the background in a normal transmitted infrared image, and it is difficult to determine the shape of a fine crystal defect. However, after the high-magnification inspection image obtained in the high-magnification inspection step S4 is filtered to correct luminance unevenness, the image obtained by the luminance correction is binarized to determine the shape of fine crystal defects. It was proved that it was possible. For example, existing image processing software can be used, and by incorporating this into the image processing device 16 (see FIG. 5), the background luminance unevenness can be corrected by this image processing software.

図7は、バックグラウンドの輝度ムラを補正後の高倍率検査画像において、ボイドとパーティクルの各断面の輝度プロファイル(輪郭)を示した一例である。図7において、折れ線Svはボイドを有するシリコンウェーハの輝度プロファイルを示し、折れ線Spはパーティクルを有するシリコンウェーハの輝度プロファイルを示している。図7に示されるように、ボイドとパーティクルの各輝度プロファイルは周辺と比べ、輝度が著しく低下し、輪郭を検出することは可能である。しかし、折れ線Svと折れ線Spは略似ており、ボイドとパーティクルの各輝度プロファイルから形状を区別することは困難であり、後述するような計算式や閾値を利用して形状を区別することが好ましい。なお、折れ線Svは、ボイドの中央部で輝度が大きくなる現象が観察されるが、パーティクルの折れ線Spではこのような現象は観察されなかった。このような現象の違いからボイドとパーティクルを区別することも可能と考えられる。   FIG. 7 is an example showing a luminance profile (contour) of each cross section of a void and a particle in a high-magnification inspection image after correcting the luminance unevenness of the background. In FIG. 7, the broken line Sv indicates the luminance profile of the silicon wafer having voids, and the broken line Sp indicates the luminance profile of the silicon wafer having particles. As shown in FIG. 7, the brightness profiles of voids and particles are significantly lower in brightness than the surroundings, and the contour can be detected. However, the polygonal line Sv and the polygonal line Sp are substantially similar, and it is difficult to distinguish the shape from each brightness profile of the void and the particle, and it is preferable to distinguish the shape using a calculation formula and a threshold as described later. . In the broken line Sv, a phenomenon in which the luminance is increased at the center of the void is observed, but such a phenomenon is not observed in the broken line Sp of the particle. It can be considered that voids and particles can be distinguished from such a difference in phenomenon.

このように、発明によるシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法は、高倍率検査ステップで得られた高倍率検査画像をフィルタリング処理することにより、バックグラウンドの輝度ムラを補正しているので、現状の検出限界値より微細なボイドを検出できる。   As described above, the crystal wafer defect inspection method according to the invention corrects the luminance unevenness of the background by filtering the high magnification inspection image obtained in the high magnification inspection step. Void finer than the value can be detected.

次に、判定ステップS5の詳細を説明する。図3において、高倍率検査ステップS4に続くステップS51では、高倍率検査画像に基づいて、結晶欠陥の輪郭の長さとなる周囲長及びこの輪郭で囲まれた面積を求め、(4π×面積/(周囲長))×100の円形度で算出される数値が真円の場合、最大値「100」となる面積周囲長比が算出される。ここで、ステップS51を算出ステップS51と称することとする。 Next, details of the determination step S5 will be described. In FIG. 3, in step S51 following the high-magnification inspection step S4, based on the high-magnification inspection image, the peripheral length that is the length of the contour of the crystal defect and the area surrounded by this contour are obtained, and (4π × area / ( Perimeter length) When the numerical value calculated with a circularity of 2 ) × 100 is a perfect circle, the area perimeter length ratio at which the maximum value is “100” is calculated. Here, step S51 is referred to as calculation step S51.

次に、ステップS52では、この面積周囲長比が一定の閾値以下のときに結晶欠陥がパーティクルと判定する。この面積周囲長比が一定の閾値以以上のときに結晶欠陥がボイドと判定してもよい。実施の結果では、この閾値は「63」が相当としたが、適宜に設定することも可能である。ここで、ステップS52を閾値判定ステップS52と称することとし、閾値判定ステップS52の結果がステップS6に送られる。このような、面積周囲長比を算出して、予め定めた閾値と比較することにより、ボイドの検査を自動化できる。   Next, in step S52, the crystal defect is determined to be a particle when the area perimeter length ratio is equal to or smaller than a certain threshold value. The crystal defect may be determined as a void when the area perimeter length ratio is equal to or greater than a certain threshold value. As a result of the implementation, this threshold value is assumed to be “63”, but can be set as appropriate. Here, step S52 is referred to as threshold determination step S52, and the result of threshold determination step S52 is sent to step S6. By calculating the area perimeter length ratio and comparing it with a predetermined threshold value, void inspection can be automated.

次に、赤外線を用いた半導体内部試験装置や画像処理ソフトウェアを用いて、本発明による方法で可能なボイドのサイズ、位置、シリコンウェーハの抵抗率の影響、及びパーティクルとの識別可能限界を調査した結果を説明する。   Next, using a semiconductor internal test apparatus using infrared rays and image processing software, the void size and position, the influence of the resistivity of the silicon wafer, and the discriminable limit of particles that can be identified by the method of the present invention were investigated. The results will be explained.

赤外線を用いた半導体内部試験装置としては、既存の半導体内部試験装置を使用した。この半導体内部試験装置を用いて、キセノンランプの照明を手動ステージ上のシリコンウェーハに照射し、シリコンウェーハを透過した赤外線をカメラで撮像し、シリコンウェーハのオモテ面に開口したボイド、シリコンウェーハのウラ面に開口したボイド、又はシリコンウェーハの内部に発生したボイドを観察した(図4参照)。前記カメラには、既存の赤外ディジタルCCDカメラを用いた。前記CCDカメラは、1000nm〜1100nmの波長範囲の透過赤外線が検出可能であり、S/N比が高いため感度が高いという特徴がある。S/N比が高い前記CCDカメラは、特許文献1及び2の発明がなされた当時の性能には存在しないものであり、この赤外ディジタルCCDカメラによるS/N比の向上とディジタル信号化が、その後の画像処理の性能を十分に発揮させる要因となったと考えられる。   As a semiconductor internal test apparatus using infrared rays, an existing semiconductor internal test apparatus was used. Using this semiconductor internal test equipment, a silicon wafer on a manual stage is illuminated with a xenon lamp, and infrared rays that have passed through the silicon wafer are imaged with a camera. Voids opened in the surface or voids generated inside the silicon wafer were observed (see FIG. 4). As the camera, an existing infrared digital CCD camera was used. The CCD camera can detect transmitted infrared rays in the wavelength range of 1000 nm to 1100 nm, and has a feature of high sensitivity because of its high S / N ratio. The CCD camera having a high S / N ratio does not exist in the performance at the time when the inventions of Patent Documents 1 and 2 were made, and the improvement of the S / N ratio and conversion to a digital signal by this infrared digital CCD camera are possible. It is considered that this was a factor that sufficiently exerted the performance of subsequent image processing.

画像処理ソフトウェアとしては、既存の画像処理ソフトウェアを用いることができる。この画像処理ソフトウェアは、以下の手順でシリコンウェーハの欠陥などの特徴量を抽出でき、平面物のシミ・ムラなどの欠陥検査にも活用可能なソフトウェアである。又、前述のバックグラウンドのフィルタリング処理は、前処理で実施しており、検査エリアを抽出後、シェーディング補正、コントラスト強調、繰り返しパターン除去などの処理で、輝度ムラを補正するものであり、このような処理を行うものであれば、いかなる既存品も使用することができる。今回は、その中の適当なものを選んで実施した。   Existing image processing software can be used as the image processing software. This image processing software is software that can extract feature quantities such as defects of a silicon wafer by the following procedure and can be used for defect inspections such as spot and unevenness of a planar object. In addition, the background filtering process described above is performed as a pre-process, and after extracting the inspection area, luminance unevenness is corrected by processes such as shading correction, contrast enhancement, and repeated pattern removal. Any existing product can be used as long as it performs a proper process. This time, we selected the appropriate ones.

前記画像処理ソフトウェアによる画像処理の手順は以下のとおりである。   The procedure of image processing by the image processing software is as follows.

(1)前処理:検査エリア抽出、シェーディング補正、コントラスト強調、繰り返しパターン除去など
(2)欠陥検査処理:フィルタ(平均、最大、最小など全20種)、特徴量抽出フィルタ、2値化、2値画像処理、特徴量計算(欠陥座標、面積、濃度、周囲長など)
(3)結果データ処理:座標変換、OK/NG判定(個数、面積、距離)、データ出力(画面、ファイル)
(1) Pre-processing: inspection area extraction, shading correction, contrast enhancement, repeated pattern removal, etc. (2) Defect inspection processing: filters (all 20 types such as average, maximum, minimum), feature extraction filter, binarization, 2 Value image processing, feature amount calculation (defect coordinates, area, density, perimeter, etc.)
(3) Result data processing: coordinate conversion, OK / NG determination (number, area, distance), data output (screen, file)

次に、調査されたシリコンウェーハ(サンプル)の特性を表2に示す。表2において、ボイド直径は開口直径であり、光学顕微鏡での測定値である。又、以下、サンプル1〜4を低抵抗率のシリコンウェーハと称し、サンプル5〜8を通常抵抗率のシリコンウェーハと称することがある。   Next, Table 2 shows the characteristics of the investigated silicon wafer (sample). In Table 2, the void diameter is the aperture diameter, which is a value measured with an optical microscope. Hereinafter, samples 1 to 4 may be referred to as low resistivity silicon wafers, and samples 5 to 8 may be referred to as normal resistivity silicon wafers.

Figure 2007258555
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サンプル1のボイドの開口をオモテ側(CCDカメラ側)にして、サンプル1を検査装置のステージに置き、52mm□の視野領域で透過赤外光を捉えた画像は、ボイドが透過赤外光を遮るため、周辺部分に比べて輝度が低く、暗い画像として観察された。しかし、オモテ側のパーティクルも同様に透過赤外光を遮り、暗い画像として観察された。ボイドとパーティクルの画像をそのまま拡大させて形状を見ても違いはないので、このままでは、ボイドとパーティクルを区別することはできない。   The void of sample 1 is placed on the front side (CCD camera side), sample 1 is placed on the stage of the inspection device, and transmitted infrared light is captured in the 52 mm square field of view. Since it was blocked, the brightness was lower than that of the surrounding area, and the image was observed as a dark image. However, the front-side particles also blocked the transmitted infrared light and were observed as dark images. Since there is no difference in looking at the shape by enlarging the void and particle images as they are, it is not possible to distinguish the void from the particles.

そこで、52mm□の視野領域の低倍率検査画像を21mm□の視野領域の高倍率検査画像にして、透過赤外光を捉えた画像を観察してみると、ボイドとパーティクルの各画像は共に暗いが、ボイドの画像はほぼ円形の内部に明るい点が観察されたのに対し、パーティクルは、暗い不定形の画像として観察された。したがって、高倍率検査画像での形状の区別は可能と推測される。   Therefore, when the low-magnification inspection image of the 52 mm □ field of view is changed to the high-magnification inspection image of the 21 mm □ field of view and the image capturing the transmitted infrared light is observed, both the void and particle images are dark. However, in the void image, bright spots were observed inside a substantially circular shape, whereas the particles were observed as dark amorphous images. Therefore, it is estimated that the shape can be distinguished in the high-magnification inspection image.

低抵抗率のシリコンウェーハ(サンプル1〜4)のボイドの開口をオモテ側にして、21mm□の視野領域の高倍率検査画像を観察して見ると、ボイドとパーティクルの形状の区別は可能と思われるが、21mm□の視野領域以上の視野領域では、ボイドとパーティクルの形状の区別は困難であった。この結果は、鏡面のサンプル1・2と化学研磨面のサンプル3・4と同じであったので、透過赤外光によるボイドの検出は、シリコンウェーハ表面の状態に依らないと考えられる。又、低抵抗率のシリコンウェーハ(サンプル1〜4)のボイドの開口をウラ側にして観察しても、前記と同様の結果が示された。   When the void opening of a low resistivity silicon wafer (samples 1 to 4) is on the front side and a high-magnification inspection image of a 21mm □ field of view is observed, it is possible to distinguish the shape of the void and the particle. However, it was difficult to distinguish the shape of the void and the particle in a visual field region of 21 mm □ or larger. Since this result was the same as the samples 1 and 2 on the mirror surface and the samples 3 and 4 on the chemically polished surface, it is considered that the detection of voids by transmitted infrared light does not depend on the state of the silicon wafer surface. Further, even when the void opening of the low resistivity silicon wafer (samples 1 to 4) was observed with the back side, the same result as described above was shown.

次に、サンプル1のボイドの開口をウラ側(照射側)にして、サンプル1を検査装置のステージに置き、52mm□の視野領域で透過赤外光を捉えた画像は、サンプル1のウラ面におけるボイドとパーティクルの各画像は共に暗い画像として観察されたが、各画像の形状は区別できないと判断した。   Next, the void opening of sample 1 is set to the back side (irradiation side), sample 1 is placed on the stage of the inspection apparatus, and the image obtained by capturing the transmitted infrared light in the 52 mm □ field of view is the back surface of sample 1 Both the void and particle images were observed as dark images, but the shapes of the images were determined to be indistinguishable.

更に、サンプル1における52mm□の視野領域の低倍率検査画像を21mm□の視野領域の高倍率検査画像にして、透過赤外光を捉えた画像を観察してみると、オモテ面におけるボイドとパーティクルの各形状はその輪郭を鮮明に捉えることができたが、ウラ面におけるボイドとパーティクルの各形状は、その輪郭が不鮮明で捉えることができなかった。したがって、ボイドとパーティクルの形状の区別には、画像処理の工夫が必要と考えられる。   Furthermore, when the low-magnification inspection image of the 52 mm □ field of view in sample 1 is changed to the high-magnification inspection image of the 21 mm □ field of view and the image capturing the transmitted infrared light is observed, voids and particles on the front surface Each of the shapes could clearly capture the outline, but the void and particle shapes on the back surface were unclear and could not be captured. Therefore, it is considered that a device for image processing is required to distinguish the shapes of voids and particles.

通常抵抗率のシリコンウェーハ(サンプル5〜8)のボイドの開口をオモテ側にして、透過赤外光を捉えた画像を観察してみると、ボイド直径が61μmのサンプル5は、52mm□の視野領域の低倍率検査画像でボイドの位置が確認でき、21mm□の視野領域の高倍率検査画像でボイドの形状が円形であることが確認できた。しかし、ボイド直径が37μmのサンプル6は、52mm□の視野領域でボイドの位置が確認できなかった。ボイド直径が67μm・84μmの各サンプル7・8は、そのボイドの大きさの割には、形状が不明瞭であり、パーティクルとの区別は困難であると考えられる。   A normal silicon wafer (samples 5 to 8) with a void opening on the front side and an image captured of transmitted infrared light is observed. Sample 5 with a void diameter of 61 μm has a 52 mm square field of view. The position of the void can be confirmed by the low magnification inspection image of the region, and the shape of the void can be confirmed by the high magnification inspection image of the visual field region of 21 mm □. However, in the sample 6 having a void diameter of 37 μm, the position of the void could not be confirmed in the visual field region of 52 mm □. The samples 7 and 8 having void diameters of 67 μm and 84 μm are considered to be difficult to distinguish from the particles because the shape is unclear for the size of the voids.

更に、通常抵抗率のシリコンウェーハ(サンプル5〜8)のボイドの開口をウラ側にして、透過赤外光を捉えた画像を観察してみると、ボイド直径が61μmのサンプル5は、52mm□の視野領域でボイドの位置が確認でき、21mm□の視野領域では、ボイドの輪郭は必ずしも鮮明ではなかったが、円形の形状は確認可能と思われた。しかし、ボイド直径が37μmのサンプル6は、52mm□の視野領域でボイドの位置が確認できなかった。   Furthermore, when the void opening of the silicon wafer with normal resistivity (samples 5 to 8) is set to the back side and the image capturing the transmitted infrared light is observed, sample 5 with a void diameter of 61 μm is 52 mm □. The position of the void can be confirmed in the visual field region of FIG. 1. In the visual field region of 21 mm □, the outline of the void was not always clear, but the circular shape seems to be confirmed. However, in the sample 6 having a void diameter of 37 μm, the position of the void could not be confirmed in the visual field region of 52 mm □.

以上の観察画像の内、21mm□の視野領域の高倍率検査画像で観察したボイドとパーティクルの画像から、その各断面の輝度プロファイルを取り出したグラフを図8から図10に示す。図8(A)は、低抵抗率のシリコンウェーハ(サンプル1〜4)のボイドの開口をオモテ側にして、各ボイドの輝度プロファイルが描かれている。図8(B)は、低抵抗率のシリコンウェーハ(サンプル1〜4)のボイドの開口をウラ側にして、各ボイドの輝度プロファイルが描かれている。図8に示された折れ線Sm1〜4はサンプル1〜4に開口した各ボイドに対応している。   FIGS. 8 to 10 show graphs obtained by extracting the luminance profiles of the respective cross sections from the void and particle images observed in the high-magnification inspection image of the 21 mm □ field-of-view region among the above observation images. In FIG. 8A, the brightness profile of each void is drawn with the void opening of the low resistivity silicon wafer (samples 1 to 4) facing the front side. In FIG. 8B, the luminance profile of each void is depicted with the void opening of the low resistivity silicon wafer (samples 1 to 4) on the back side. The polygonal lines Sm1 to Sm4 shown in FIG. 8 correspond to the voids opened in the samples 1 to 4, respectively.

図9(A)は、通常抵抗率のシリコンウェーハ(サンプル5・6・8)のボイドの開口をオモテ側にして、各ボイドの輝度プロファイルが描かれている。図9(B)は、通常抵抗率のシリコンウェーハ(サンプル5・6・8)のボイドの開口をウラ側にして、各ボイドの輝度プロファイルが描かれている。図9に示された折れ線Sm5・6・8はサンプル5・6・8に開口した各ボイドに対応している。   In FIG. 9A, the brightness profile of each void is depicted with the void opening of the normal resistivity silicon wafer (samples 5, 6, 8) facing the front. In FIG. 9B, the brightness profile of each void is depicted with the void opening of the silicon wafer of normal resistivity (samples 5, 6 and 8) on the back side. The polygonal lines Sm5, 6, and 8 shown in FIG. 9 correspond to the voids opened in the samples 5, 6, and 8, respectively.

画像の観察に用いられた半導体試験装置は、捉えた輝度の違いを白黒の濃淡に変換する際に、表示レンジの範囲を自動補正しているので、画像にはシリコンウェーハの抵抗率の違いによる輝度の違いは見られない。しかし、シリコンウェーハの抵抗率が低くなるとともに、透過赤外光の強度が弱くなり、ボイドとその周辺のコントラストが小さくなることが観察された(図8及び図9参照)   The semiconductor test equipment used for image observation automatically corrects the display range when converting the captured luminance difference to black and white, so the image depends on the difference in resistivity of the silicon wafer. There is no difference in brightness. However, it was observed that the resistivity of the silicon wafer was lowered, the intensity of the transmitted infrared light was weakened, and the contrast between the void and its periphery was reduced (see FIGS. 8 and 9).

図10(A)は、パーティクルをオモテ側にして、サンプル1・5の各パーティクルの輝度プロファイルが描かれている。図10(B)は、パーティクルをウラ側にして、サンプル1・5の各パーティクルの輝度プロファイルが描かれている。図10に示された折れ線Sm1・5はサンプル1・5に付着したパーティクルに対応している。図8から図10に示されるように、パーティクルの輝度プロファイルはボイドの輝度プロファイルと似ており、輝度プロファイルを利用して、ボイドとパーティクルを区別することは困難と考えられる。一部のサンプルは、ボイドの輝度プロファイルは中央部で輝度が大きくなる現象が見られたが、全てのサンプルにおいて、ボイドの輝度プロファイルにこの現象が発生するものではなかった。   In FIG. 10A, the luminance profile of each particle of Samples 1 and 5 is drawn with the particle on the front side. In FIG. 10B, the luminance profile of each particle of Samples 1 and 5 is drawn with the particle on the back side. The polygonal lines Sm1 · 5 shown in FIG. 10 correspond to the particles adhering to the samples 1 · 5. As shown in FIGS. 8 to 10, the luminance profile of the particles is similar to the luminance profile of the void, and it is considered difficult to distinguish the void and the particle using the luminance profile. In some samples, a phenomenon was observed in which the brightness profile of the void increased in the center, but in all samples, this phenomenon did not occur in the brightness profile of the void.

以上の観察結果を踏まえ、ボイド検出の実現性を検討した結果、以下の検出手順が妥当とされた。   As a result of examining the feasibility of void detection based on the above observation results, the following detection procedure was validated.

最初に、低倍率のレンズ(焦点固定)を用いて、結晶欠陥(ボイド又はパーティクル)の位置(座標)を確認する。次に、高倍率のレンズ(焦点固定)を用いて、結晶欠陥の拡大画像を捉え、その形状からボイドかパーティクルかを判定する。そして、ボイドが検出された時点で、そのシリコンウェーハは不良品とし、ボイドが検出されなかったシリコンウェーハは良品とする。   First, the position (coordinates) of crystal defects (voids or particles) is confirmed using a low-magnification lens (fixed focus). Next, an enlarged image of the crystal defect is captured using a high-magnification lens (focus fixed), and it is determined whether it is a void or a particle from its shape. When the void is detected, the silicon wafer is regarded as a defective product, and the silicon wafer where no void is detected is regarded as a non-defective product.

しかし、結晶欠陥の形状を区別する際の妨げとなる要因として、バックライトの平行性が不十分なため、オモテ面側に開口したボイドの輪郭は、鮮明な画像が得られるが、ウラ面側に開口したボイドの輪郭は、不鮮明な画像となることが挙げられる。更に、シリコンウェーハの抵抗率の違いによる赤外線の透過率の違いや、部位によりバックライト強度の違いが画像のバックグラウンドの輝度ムラを発生させることも挙げられる。これらの対策としては、第1に10ピクセル以上の画素数を確保することが挙げられる。10ピクセル以上の画素数を確保できれば、多少不鮮明な映像でも、画像処理により形状判定が可能であるため、21mm□以上の視野領域の高倍率検査画像を得られる。次に、画像処理により輝度ムラの補正を行うことが挙げられる。そして、画像解析の検討が必要である。   However, as a factor that hinders the distinction between crystal defect shapes, the parallelism of the backlight is inadequate, so the outline of the voids that open on the front side gives a clear image, but the back side It is mentioned that the outline of the voids opened in the image becomes an unclear image. Furthermore, the difference in the transmittance of infrared rays due to the difference in the resistivity of the silicon wafer and the difference in the backlight intensity depending on the site may cause uneven brightness in the background of the image. As these countermeasures, firstly, securing the number of pixels of 10 pixels or more can be mentioned. If the number of pixels of 10 pixels or more can be ensured, even a somewhat unclear image can be determined by image processing, so a high-magnification inspection image of a viewing area of 21 mm □ or more can be obtained. Next, it is possible to correct luminance unevenness by image processing. And it is necessary to examine image analysis.

例えば、サンプル1は、低抵抗率のシリコンウェーハであり、赤外光を透過し難いため、ボイドを検出した際の輝度のコントラストが小さい(図8参照)。したがって、このサンプル1にボイドとよく似たパーティクルが付着していれば、画像解析でボイドを抽出することが難しい画像と考えられる。ここで、サンプル1にボイドとパーティクルが有る場合について、前述の画像処理ソフトウェアを用いて、ボイドのみを抽出可能かを試行した。以下、その結果を説明する。   For example, sample 1 is a silicon wafer having a low resistivity and hardly transmits infrared light, so that the brightness contrast when detecting voids is small (see FIG. 8). Therefore, if particles similar to the void are attached to the sample 1, it is considered that it is difficult to extract the void by image analysis. Here, in the case where the sample 1 has voids and particles, an attempt was made to extract only voids using the above-described image processing software. The results will be described below.

サンプル1のオモテ面側に開口したボイドを撮像した画像に対して、バックグラウンドの輝度補正の有無とその後の2値化処理への影響を調べた。バックグラウンドの輝度を補正しなかった場合は、バックグラウンドの輝度ムラが原因で2値化処理しても、ボイドとパーティクルの各位置を特定できなかった。一方、バックグラウンドの輝度を補正した場合は、2値化処理後に、ボイドとパーティクルの各位置を特定できた。ただし、ボイドとパーティクルの各像は、コントラストを反転させて、明るい点として表示させた。   The presence or absence of background luminance correction and the influence on the subsequent binarization processing were examined for an image obtained by imaging a void that opened on the front side of sample 1. When the background luminance was not corrected, the positions of voids and particles could not be specified even when the binarization process was performed due to uneven luminance of the background. On the other hand, when the background luminance was corrected, the positions of voids and particles could be specified after the binarization process. However, the void and particle images were displayed as bright spots by inverting the contrast.

サンプル1のボイドの開口をオモテ側にして、サンプル1を検査装置のステージに置き、52mm□の視野領域で透過赤外光を捉えた画像を画像解析した結果、ボイドの面積周囲長比は「68.72」であったのに対し、パーティクルの面積周囲長比は「52.97」と「76.93」の2つが検出された。面積周囲長比は真円で100になり、低倍率検査画像の画像解析による面積周囲長比の測定では、ボイドのみを抽出することは困難である。   With the void opening of sample 1 facing the front side, sample 1 was placed on the stage of the inspection device, and the image of the captured infrared light captured in the 52 mm square field of view was analyzed. Whereas it was 68.72 ", two area perimeter ratios of particles," 52.97 "and" 76.93 ", were detected. The area perimeter ratio is 100 in a perfect circle, and it is difficult to extract only voids in the measurement of the area perimeter ratio by image analysis of the low-magnification inspection image.

サンプル1のボイドの開口をオモテ側にして、サンプル1を検査装置のステージに置き、21mm□の視野領域で透過赤外光を捉えた画像を画像解析した結果、ボイドの面積周囲長比は「63.02」であったのに対し、パーティクルの面積周囲長比は「54.82」であった。この結果から、高倍率検査画像の画像解析による面積周囲長比の測定で、オモテ側に開口したボイドの抽出が可能と考えられる。   With the void opening of sample 1 facing the front side, sample 1 was placed on the stage of the inspection apparatus, and the image of the captured infrared light captured in the 21 mm square field of view was analyzed. The area perimeter length ratio of the particles was “54.82” while it was “63.02”. From this result, it is considered possible to extract voids that are open to the front side by measuring the area perimeter length ratio by image analysis of the high-magnification inspection image.

更に、サンプル1のオモテ側に付着したパーティクルの面積周囲長比は、52mm□の視野領域で「76.93」と算出され、21mm□の視野領域で「54.82」と算出され、倍率を変えることによって面積周囲長比が異なっている。しかし、サンプル1のオモテ側に開口したボイドの面積周囲長比は、52mm□の視野領域で「68.72」と算出され、21mm□の視野領域で「63.02」と算出され、比較的変動の少ない安定した数値が算出された。そのため、倍率を変えても、オモテ側に開口したボイドの抽出が可能と考えられる。   Furthermore, the area perimeter length ratio of the particles adhering to the front side of Sample 1 is calculated as “76.93” in the 52 mm □ field of view, and is calculated as “54.82” in the 21 mm □ field of view. By changing the area perimeter length ratio is different. However, the area perimeter length ratio of the voids opened on the front side of the sample 1 is calculated as “68.72” in the 52 mm □ visual field region and is calculated as “63.02” in the 21 mm □ visual field region. A stable value with little fluctuation was calculated. For this reason, it is considered possible to extract a void that opens on the front side even if the magnification is changed.

次に、サンプル1のボイドの開口をウラ側にして、サンプル1を検査装置のステージに置き、52mm□の視野領域で透過赤外光を捉えた画像を画像解析した結果、ボイドの面積周囲長比は「64.11」であったのに対し、ウラ側に付着したパーティクルの面積周囲長比は「74.54」であった。面積周囲長比はボイドとパーティクルで実態と反転しており、低倍率検査画像の画像解析による面積周囲長比の測定では、ウラ側の開口したボイドのみを抽出することは困難である。   Next, the void opening of sample 1 was placed on the back side, sample 1 was placed on the stage of the inspection apparatus, and the image of the captured infrared light captured in the 52 mm □ field of view was subjected to image analysis. The ratio was “64.11”, whereas the area perimeter length ratio of the particles adhering to the back side was “74.54”. The area perimeter ratio is reversed from the actual situation of voids and particles, and it is difficult to extract only voids that are open on the back side in the measurement of the area perimeter ratio by image analysis of the low magnification inspection image.

サンプル1のボイドの開口をウラ側にして、サンプル1を検査装置のステージに置き、21mm□の視野領域で透過赤外光を捉えた画像を画像解析した結果、ボイドの面積周囲長比は「63.81」であったのに対し、パーティクルの面積周囲長比は「60.87」であった。この結果から、高倍率検査画像の画像解析による面積周囲長比の測定で、ウラ側に開口したボイドの抽出が可能と考えられる。   The void of sample 1 was placed on the back side, sample 1 was placed on the stage of the inspection device, and the image of the transmitted infrared light captured in the 21 mm square field of view was analyzed. The area perimeter length ratio of the particles was “60.87” while it was “63.81”. From this result, it is considered possible to extract voids opened on the back side by measuring the area perimeter length ratio by image analysis of the high magnification inspection image.

以上の画像解析結果から、ボイドの抽出は以下の画像処理手順が適切と考えられる。   From the above image analysis results, the following image processing procedure is considered appropriate for the extraction of voids.

高倍率のレンズ(焦点固定)を用いて、結晶欠陥の拡大画像を捉え、この拡大画像のバックグラウンドの輝度ムラを補正する。次に、この補正された画像を2値化処理する。次に、2値化処理後の画像から結晶欠陥の周囲長(輪郭の長さ)と面積を求め、結晶欠陥の面積周囲長比を算出する。そして、この算出値が予め定めた閾値(例えば、63とする)以上の場合にボイドと判定する。   Using a high-magnification lens (fixed focus), an enlarged image of a crystal defect is captured, and uneven brightness in the background of the enlarged image is corrected. Next, the corrected image is binarized. Next, the peripheral length (contour length) and area of the crystal defect are obtained from the binarized image, and the area perimeter ratio of the crystal defect is calculated. And when this calculated value is more than a predetermined threshold (for example, 63), it determines with a void.

以上の透過赤外光による観察結果と、画像解析結果を踏まえて、次の仕様によるボイド自動検査装置が実現できる。なお、サンプル1〜8の抵抗率の下限値は、6mΩ・cmであり、全てのサンプルで結晶欠陥がボイドかパーティクルかを判定可能なことが実証された。電気抵抗率が6mΩ・cmを超える高抵抗率のシリコンウェーハは、赤外線を透過し易いので結晶欠陥がボイドかパーティクルかを判定可能であった。
ボイドのサイズ:直径80μm以上
ボイドの位置:表面(オモテ面及びウラ面)及び内部
シリコンウェーハの規格:化学研磨状態で検出可、
抵抗率は通常抵抗率(数Ω・cm)及び
低抵抗率(数Ω・cm)を対象
スループット:1min/枚以下
Based on the observation result of the above transmitted infrared light and the image analysis result, an automatic void inspection apparatus according to the following specifications can be realized. In addition, the lower limit value of the resistivity of samples 1 to 8 is 6 mΩ · cm, and it was proved that it is possible to determine whether the crystal defect is a void or a particle in all the samples. Since a silicon wafer having a high resistivity exceeding 6 mΩ · cm easily transmits infrared rays, it can be determined whether the crystal defect is a void or a particle.
Void size: diameter 80μm or more Void position: surface (front and back surfaces) and internal silicon wafer standard: detectable in chemical polishing state,
The resistivity is usually the resistivity (several Ω · cm) and
For low resistivity (several Ω · cm) Throughput: 1 min / sheet or less

以上のとおり、赤外線を用いてシリコンウェーハの結晶欠陥を検査する方法について説明したが、本発明によるシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法を実施するための装置を応用すれば、シリコンウェーハに発生するボイドの分布を測定することも可能であり、ボイドの分布を解析することにより、前工程での歩留りを改善することもできる。   As described above, the method for inspecting the crystal defect of the silicon wafer using infrared rays has been described. However, if the apparatus for carrying out the method for inspecting the crystal defect of the silicon wafer according to the present invention is applied, voids generated in the silicon wafer are detected. The distribution can also be measured, and the yield in the previous process can be improved by analyzing the distribution of voids.

本発明によるシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法における一実施形態の手順を示すメインフローチャートである。It is a main flowchart which shows the procedure of one Embodiment in the crystal defect inspection method of the silicon wafer by this invention. 前記実施形態による高倍率検査ステップにおける手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure in the high magnification test | inspection step by the said embodiment. 前記実施形態による判定ステップの手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the determination step by the said embodiment. 検査されるシリコンウェーハの断面図である。It is sectional drawing of the silicon wafer inspected. 本発明によるシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法を実施するための装置の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the apparatus for enforcing the crystal defect inspection method of the silicon wafer by this invention. CCDカメラで取得される検査画像の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the test | inspection image acquired with a CCD camera. 高倍率検査画像で取得されるシリコンウェーハの透過赤外線における位置と輝度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the position in the transmitted infrared rays of the silicon wafer acquired with a high-magnification inspection image, and a brightness | luminance. 複数の低抵抗率を有するシリコンウェーハの透過赤外線における位置と輝度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the position and the brightness | luminance in the transmitted infrared rays of the silicon wafer which has several low resistivity. 複数の通常抵抗率を有するシリコンウェーハの透過赤外線における位置と輝度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the position and the brightness | luminance in the transmitted infrared rays of the silicon wafer which has a some normal resistivity. 異なる抵抗率を有するシリコンウェーハの透過赤外線における位置と輝度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the position and the brightness | luminance in the transmission infrared of the silicon wafer which has a different resistivity.

符号の説明Explanation of symbols

14a 低倍率の対物レンズ
14b 高倍率の対物レンズ
S1 低倍率検査ステップ
S3 位置確認ステップ
S4 高倍率検査ステップ
S5 判定ステップ
Pa パーティクル
V ボイド
W シリコンウェーハ
14a Low magnification objective lens 14b High magnification objective lens S1 Low magnification inspection step S3 Position confirmation step S4 High magnification inspection step S5 Determination step Pa Particle V Void W Silicon wafer

Claims (7)

シリコンウェーハに赤外線を照射し、このシリコンウェーハを透過した赤外線を撮像して得られる画像から当該シリコンウェーハの結晶欠陥を検査するシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法であって、
低倍率の対物レンズを用いて、前記シリコンウェーハにおける一定の視野領域を有する低倍率検査画像を取得する低倍率検査ステップと、
前記低倍率検査画像を画像処理して結晶欠陥の位置を確認及び記憶する位置確認ステップと、
高倍率の対物レンズを用いて、前記記憶された結晶欠陥の位置を一定の視野領域の中に位置させて対物距離を変えて、当該視野領域の高倍率検査画像を取得する高倍率検査ステップと、
前記高倍率検査画像に基づいて前記結晶欠陥の形状を求め、前記結晶欠陥の形状情報から、円形か円形以外の不定形状かで当該結晶欠陥がボイドかパーティクルかを判定する判定ステップと、を含むシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法。
A silicon wafer crystal defect inspection method for inspecting a silicon wafer for crystal defects from an image obtained by irradiating the silicon wafer with infrared light and imaging the infrared light transmitted through the silicon wafer,
A low-magnification inspection step for obtaining a low-magnification inspection image having a constant visual field area on the silicon wafer using a low-magnification objective lens;
A position confirmation step for confirming and storing the position of the crystal defect by image processing the low-magnification inspection image;
A high-magnification inspection step of obtaining a high-magnification inspection image of the visual field region by using a high-magnification objective lens to change the objective distance by positioning the position of the stored crystal defect in a fixed visual field region; ,
Determining the shape of the crystal defect based on the high-magnification inspection image, and determining from the shape information of the crystal defect whether the crystal defect is a void or a particle in a circular or indeterminate shape other than a circle. Crystal defect inspection method for silicon wafers.
前記高倍率検査ステップは、画像処理により前記視野領域のバックグラウンドの輝度ムラを補正する輝度補正ステップと、前記輝度補正で得られた画像を2値化処理する2値化処理ステップと、を含む請求項1記載のシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法。   The high-magnification inspection step includes a luminance correction step of correcting background luminance unevenness of the visual field region by image processing, and a binarization processing step of binarizing the image obtained by the luminance correction. The method for inspecting crystal defects in a silicon wafer according to claim 1. 前記判定ステップは、前記高倍率検査画像に基づいて、前記結晶欠陥の輪郭の長さとなる周囲長及びこの輪郭で囲まれた面積を求め、円形度で特徴抽出される数値が真円の場合、最大値となる面積周囲長比を算出する算出ステップと、この面積周囲長比が一定の閾値以下のときに当該結晶欠陥がパーティクルと判定する閾値判定ステップと、を含む請求項2記載のシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法。   In the determination step, based on the high-magnification inspection image, a peripheral length that is the length of the outline of the crystal defect and an area surrounded by the outline are obtained, and when the numerical value that is extracted by the circularity is a perfect circle, The silicon wafer according to claim 2, comprising: a calculation step for calculating an area perimeter length ratio that is a maximum value; and a threshold determination step for determining that the crystal defect is a particle when the area perimeter length ratio is equal to or less than a predetermined threshold value. Crystal defect inspection method. 前記高倍率の対物レンズは、焦点深度を前記シリコンウェーハの厚さ以上としている請求項1から3のいずれかに記載のシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法。   The silicon wafer crystal defect inspection method according to claim 1, wherein the high-power objective lens has a focal depth equal to or greater than a thickness of the silicon wafer. 前記シリコンウェーハは、電気抵抗率を6mΩ・cmを下限値として前記結晶欠陥がボイドかパーティクルかを判定可能な請求項1から4のいずれかに記載のシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法。   The silicon wafer crystal defect inspection method according to claim 1, wherein the silicon wafer can determine whether the crystal defect is a void or a particle with an electric resistivity of 6 mΩ · cm as a lower limit. 前記シリコンウェーハは張り合わせウェーハを含み、前記結晶欠陥は当該張り合わせウェーハの張り合わせ欠陥を含む請求項1から3のいずれかに記載のシリコンウェーハの結晶欠陥検査方法。   4. The method for inspecting a crystal defect of a silicon wafer according to claim 1, wherein the silicon wafer includes a bonded wafer, and the crystal defect includes a bonded defect of the bonded wafer. シリコンウェーハに赤外線を照射し、このシリコンウェーハを透過した赤外線を撮像して得られる画像から当該シリコンウェーハの結晶欠陥を検査するシリコンウェーハの結晶欠陥検査装置であって、
前記シリコンウェーハにおける一定の視野領域を有する低倍率検査画像を取得する低倍率の対物レンズと、
前記低倍率検査画像を画像処理して結晶欠陥の位置を確認及び記憶する位置確認手段と、
前記記憶された結晶欠陥の位置を一定の視野領域の中に位置させて、当該視野領域の高倍率検査画像を取得する高倍率の対物レンズと、
前記高倍率検査画像に基づいて前記結晶欠陥の形状を求め、前記結晶欠陥の形状情報から、円形か円形以外の不定形状かで当該結晶欠陥がボイドかパーティクルかを判定する判定手段と、を備えるシリコンウェーハの結晶欠陥検査装置。
A silicon wafer crystal defect inspection apparatus that inspects the silicon wafer for crystal defects from an image obtained by irradiating the silicon wafer with infrared light and imaging the infrared light transmitted through the silicon wafer,
A low-magnification objective lens that obtains a low-magnification inspection image having a constant field of view in the silicon wafer;
Position confirmation means for confirming and storing the position of the crystal defect by image processing the low-magnification inspection image;
A high-magnification objective lens that positions the stored crystal defects in a fixed visual field area and obtains a high-magnification inspection image of the visual field area;
Determining means for determining the shape of the crystal defect based on the high-magnification inspection image, and determining whether the crystal defect is a void or a particle in an indefinite shape other than a circle or a circle from the shape information of the crystal defect; Crystal defect inspection system for silicon wafers.
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