(57)【要約】【課題】周期的な表面凹凸（表面モフォロジー）の影響を受けることなくウエハ表面の欠陥を検出する。【解決手段】ウエハ表面の生画像を取得する生画像取得部２と、ウエハ表面の生画像を分割した複数の分割エリアの画像データから一エリアの画像データを順次切り出す画像切り出し部３と、切り出された一エリアの画像データに対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換部４と、フーリエ変換処理が施された一エリアの画像データに対して画像の周期性の有無を判別して、周期性有りと判別した場合に「欠陥なしエリア」であると判別し、または周期性なしと判別した場合に「欠陥有りエリア」であると判別する周期性判別部５と、「欠陥有りエリア」が位置するウエハ全体領域中のＸＹ座標位置を特定する座標特定部６とを有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハ表面に生じる欠陥箇所を検査する欠陥検査装置において、
該ウエハ表面の生画像データを取得する生画像取得部と、該ウエハ表面の生画像を分割した複数の分割エリアの画像データから一エリアの画像データを順次切り出す画像切り出し部と、順次切り出された一エリアの画像データに対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換部と、フーリエ変換処理が施された一エリアの周波数データに対して画像の周期性の有無を判別して、該周期性有りと判別した場合に「欠陥なしエリア」であると判別し、または該周期性なしと判別した場合に「欠陥有りエリア」であると判別する周期性判別部とを有する欠陥検査装置。
【請求項２】
前記周期性判別部が判別した「欠陥有りエリア」が位置するウエハ全体領域中のＸＹ座標位置を特定する座標特定部を更に有する請求項１に記載の欠陥検査装置。
【請求項３】
前記生画像取得部は、前記ウエハ表面をレーザ光で走査して反射してきた光散乱光を撮影して該ウエハ表面の生画像データを得る請求項１に記載の欠陥検査装置。
【請求項４】
前記生画像取得部は、前記ウエハ表面を光学顕微鏡を用いて撮影して該ウエハ表面の生画像データを得る請求項１に記載の欠陥検査装置。
【請求項５】
前記画像切り出し部は、周期性のない欠陥部分およびその周辺部分のうちの少なくとも該欠陥部分が前記分割エリア内に含まれるように該分割エリアのサイズを設定しかつ、該周期性のない欠陥エリアおよびその周辺部分のうちの少なくとも該欠陥部分が該分割エリアに占める割合を１０パーセント以上１００パーセント以下とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
【請求項６】
前記ウエハ表面は、ウエハ上に膜成長されたエピタキシャル層表面である請求項１に記載の欠陥検査装置。
【請求項７】
前記周期性判別部は、フーリエ変換処理後の周波数データにおける周波数成分の信号レベルが少なくともノイズレベルよりも高い閾値を基準にして該閾値よりも該周波数成分の信号レベルが高い場合に周期性有りと判別し、該周波数成分の信号レベルが該閾値未満の場合に周期性なしと判別する請求項１に記載の欠陥検査装置。
【請求項８】
ウエハ表面に生じる欠陥箇所を検査する欠陥検査方法において、
生画像取得部が該ウエハ表面の生画像データを取得する生画像取得工程と、画像切り出し部が、該ウエハ表面の生画像を分割した複数の分割エリアの画像データから一エリアの画像データを順次切り出す画像切り出し工程と、フーリエ変換部が、順次切り出された一エリアの画像データに対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換工程と、周期性判別部が、該フーリエ変換処理が施された一エリアの周波数データに対して画像の周期性の有無を判別することにより、該周期性有りと判別した場合に「欠陥なしエリア」であると判定し、または該周期性なしと判別した場合に「欠陥有りエリア」であると判別する周期性判別工程とを有する欠陥検査方法。
【請求項９】
座標特定部が、前記「欠陥有りエリア」が位置するウエハ全体領域中のＸＹ座標位置を特定する座標特定工程を更に有する請求項８に記載の欠陥検査方法。
【請求項１０】
前記生画像取得工程において、前記生画像取得部が、前記ウエハ表面をレーザ光で走査して反射してきた光散乱光を撮影して該ウエハ表面の生画像データを得る請求項８に記載の欠陥検査方法。
【請求項１１】
前記生画像取得工程において、前記生画像取得部が、前記ウエハ表面を光学顕微鏡を用いて撮影して該ウエハ表面の生画像データを得る請求項８に記載の欠陥検査方法。
【請求項１２】
前記画像切り出し工程において、前記画像切り出し部が、周期性のない欠陥部分およびその周辺部分のうちの少なくとも該欠陥部分が前記分割エリア内に含まれるように該分割エリアのサイズを設定しかつ、該周期性のない欠陥エリアおよびその周辺部分のうちの少なくとも該欠陥部分が該分割エリアに占める割合を１０パーセント以上１００パーセント以下とする請求項８に記載の欠陥検査方法。
【請求項１３】
前記ウエハ表面は、ウエハ上に膜成長されたエピタキシャル層表面である請求項８に記載の欠陥検査方法。
【請求項１４】
前記周期性判別工程において、前記周期性判別部が、フーリエ変換処理後の周波数データにおける周波数成分の信号レベルが少なくともノイズレベルよりも高い閾値を基準にして該閾値よりも該周波数成分の信号レベルが高い場合に周期性有りと判別し、該周波数成分の信号レベルが該閾値未満の場合に周期性なしと判別する請求項８に記載の欠陥検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周期的な表面凹凸（表面モフォロジー）の影響を受けることなくウエハ表面の例えばエピタキシャル層などの欠陥の有無を検査する欠陥検査装置およびこれを用いた欠陥検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来の欠陥検査装置は、ウエハ表面の例えばエピタキシャル層などに生じる欠陥箇所を検査するものである。
【０００３】
図８は、特許文献１に開示されている従来の欠陥検査装置の一例を示す要部構成図である。
【０００４】
図８に示すように、従来の欠陥検査装置１００において、検査すべき単結晶基板としてエピタキシャル層が形成された炭化珪素基板（ＳｉＣ基板）を用いる。単結晶基板として、ＳｉＣ基板だけでなく、ステップフロー成長によりエピタキシャル層が形成された各種の単結晶基板の検査を行うことができる。この従来の欠陥検査装置１００として、微分干渉光学系を有する共焦点走査装置を用い、共焦点走査装置により炭化珪素基板の全面を走査して基板全面の共焦点微分干渉画像を撮像する。得られた共焦点微分干渉画像について種々の画像処理を行って欠陥およびその座標（アドレス）を検出すると共にステップバンチングの分布密度も計測する。微分干渉光学系は、試料表面の高さの変化を走査光の位相差の変化として検出するので、数ｎｍ〜数１０ｎｍ程度の凹状および凸状の欠陥を輝度変化として検出することが可能である。
【０００５】
照明光源１０１として、ここでは水銀ランプを用いるが、キセノンランプなどの水銀ランプ以外の種々の照明光源も用いることができる。照明光源１０１から出射した照明ビームは、複数の光ファイバが円形に積層された光ファイババンドル１０２に入射し、光ファイバを伝搬して、断面がほぼ円形の発散性ビームとして出射し、フィルタ１０３に入射する。フィルタ１０３は、入射した光ビームから緑の波長光（ｅ線：波長５４６ｎｍ）を出射させる。フィルタ１０３から出射した光ビームは、集束性レンズ１０４により平行ビームに変換されてスリット１０５に入射する。スリット１０５は、集束性レンズ１０４の瞳位置に配置され、第１の方向（紙面と直交する方向）に延在する細長い開口部を有する。ここで、第１の方向は、Ｘ方向という。スリット１０５の開口部の幅は、例えば１０〜２０μｍに設定する。したがって、スリット１０５から第１の方向に延在する細長いライン状の光ビームが出射する。スリット１０５から出射したライン状の光ビームは、偏光子１０６に入射し、単一の振動面を持つ偏光した光に変換される。このライン状の偏光ビームは、ビームスプリッタとして機能するハーフミラー１０７で反射し、リレーレンズ１０８を経て走査装置として機能する振動ミラー１０９に入射する。
【０００６】
振動ミラー１０９には、駆動回路１１０が接続され、駆動回路１１０は信号処理装置１１１から供給される制御信号に基づき振動ミラー１０９を駆動する。振動ミラー１０９は、入射するライン状の光ビームを第１の方向と直交する第２の方向（Ｙ方向）に偏向する。信号処理装置１１１は、振動ミラー１０９の角度情報に基づいて、光ビームのＹ方向の位置情報を有する。なお、振動ミラー１０９は、ステップアンドリピートにより欠陥検出を行う場合に使用され、または、欠陥をレビューするのに用いられる。振動ミラー１０９から出射したライン状の光ビームは、リレーレンズ１１２および１１３を経て微分干渉光学系１１４に入射する。ここでは、微分干渉光学系としてノマルスキープリズムを用いる。ノマルスキープリズム１１４に入射したライン状の偏光ビームは、振動面が互いに直交する２本のサブビームに変換される。これら２本のサブビーム間には、ｍを自然数とした場合に、（２ｍ＋１）π／２の位相差が与えられる。したがって、ＳｉＣ基板のエピタキシャル層表面に形成された数ｎｍの高さ変化を有する欠陥を輝度画像として検出することが可能である。ノマルスキープリズム１１４にはモータ１１５が連結され、ノマルスキープリズム１１４のシャーリング方向を自在に設定することができ、ＳｉＣ基板に形成されたエピタキシャル層に存在するステップバンチングの延在方向に応じて、シャーリング方向を設定することができる。
【０００７】
ノマルスキープリズム１１４から出射した２本のサブビームは、対物レンズ１１６に入射する。対物レンズ１１６は、入射した２本のライン状のサブビームを集束し、ステージ１１７上に配置された観察すべき炭化珪素基板１１８（ＳｉＣ基板）のエピタキシャル層表面に向けて投射する。したがって、ＳｉＣ基板１１８の表面は、第１の方向（Ｘ方向）に延在するライン状の２本のサブビームにより、直交する第２の方向（Ｙ方向）に走査される。
【０００８】
ステージ１１７は、Ｘ方向およびＸ方向と直交するＹ方向に移動可能なＸＹステージにより構成されると共に、対物レンズ１１６の光軸と直交する面内で回転可能なステージとする。ステージ１１７のＸ方向およびＹ方向の位置情報は、位置センサ（図示せず）により検出され、ステージの位置情報が信号処理装置１１１に供給される。また、ステージ１１７の回転角もセンサ（図示せず）により検出され、信号処理装置１１１に供給される。ＳｉＣ基板１１８の全面を走査して欠陥を検出する場合、振動ミラー１０９を静止状態に維持し、ステージ１１７をＹ方向及びＸ方向にジッグザッグ状に移動させてＳｉＣ基板の全面を走査することができる。または、ステージ１１７を第１の方向に連続的に移動させ、振動ミラー１０９による第２の方向の走査と組み合わされて、ＳｉＣ基板の全面について欠陥検査を行うこともできる。さらに、振動ミラー１０９による走査とステージ移動とを組み合わせたステップアンドリピートにより基板全面を走査するが可能である。
【０００９】
対物レンズ１１６にはモータ１１９およびモータ駆動回路１２０が接続され、信号処理装置１１１から供給される駆動制御信号により光軸方向に沿って移動することができる。対物レンズ１１６の光軸方向の位置は位置センサ１２１により検出され、信号処理装置１１１に供給される。ここで、モータ１１９は、対物レンズ１１６とステージ１１７上のＳｉＣ基板１１８との間の光軸方向の相対距離、即ち、基板表面を走査する光ビームの集束点と基板表面との間の相対距離を変化させる手段として機能する。なお、対物レンズ１１６は、１０ｎｍの分解能で光軸方向に移動することができる。
【００１０】
ＳｉＣ基板１１８の表面で反射した２本の反射ビームは、対物レンズ１１６により集光され、微分干渉光学系（ノマルスキープリズム１１４）に入射する。２本の反射サブビームは、微分干渉光学系１１４により合成され、ＳｉＣ基板表面の高さ変化を位相差情報として含む干渉ビームが形成される。例えば、ＳｉＣ基板１１８の表面に数ｎｍ程度の凹状または凸状の欠陥が存在する場合、ＳｉＣ基板表面に入射した２本のサブビームのうち１本のサブが欠陥上を走査し、他方のサブビームは正常な表面部分を走査するので、２本のサブビーム間には欠陥の高さに応じた位相差が導入される。また、エピタキシャル層表面にステップバンチングが形成されている場合、高さが１ｎｍ程度のステップバンチングを線状の高輝度画像または低輝度画像として検出することが可能である。この結果、微分干渉光学系１１４から出射する干渉ビームは、結晶欠陥に起因してＳｉＣ基板の表面に出現した数ｎｍ程度の凹凸変化やステップバンチングによる段差を位相差情報として含むことになる。
【００１１】
ノマルスキープリズム１１４から出射した干渉ビームは、元の光路を反対方向に伝搬し、リレーレンズ１１３および１１２を経て振動ミラー１０９に入射し、振動ミラー１０９によりデスキャンされる。振動ミラー１０９から出射した干渉ビームは、結像レンズとして作用するレンズ１０８を通過し、ハーフミラー１０７を透過し、検光子１２２に入射する。検光子１２２は、偏光子１０６に対して直交ニコルの関係に配置する。したがって、ノマルスキープリズム１１４において合成された偏光以外の光は遮断され、微分干渉画像を構成する光だけが検光子１２２を透過する。
【００１２】
検光子１２２を透過したライン状の干渉ビームは、ポジショナ１２３を経てリニアイメージセンサ１２４に入射する。リニアイメージセンサ１２４は、第１の方向と対応する方向に配列された複数の受光素子を有し、入射したライン状の干渉ビームを受光する。リニアイメージセンサ１２４の各受光素子は、干渉ビームに含まれる位相差情報を輝度情報に変換する。したがって、ＳｉＣ基板１１８の表面またはエピタキシャル層の表面に形成された数ｎｍ程度の凹凸形状の欠陥およびステップバンチングは輝度画像として表示される。リニアイメージセンサ１２４のライン状に配列された受光素子列は、枠により入射開口が制限されているから、各受光素子の前面にピンホールが配置されているものとほぼ同等である。したがって、ＳｉＣ基板表面からの反射光をリニアイメージセンサ１２４により受光することにより、微分干渉光学系を有する共焦点光学系が構成される。
【００１３】
リニアイメージセンサ１２４の各受光素子に蓄積された電荷は、信号処理装置１１１から供給される読出制御信号により順次読み出され、ＳｉＣ基板表面の１次元画像信号として出力される。リニアイメージセンサ１２４から出力される１次元画像信号は、増幅器１２５で増幅され、カメラリンクを介して信号処理装置１１１に供給される。信号処理装置１１１は、画像処理ボードを有し、受け取った１次元画像信号、振動ミラー１０９の位置情報およびステージ１１７の位置情報などを用いてＳｉＣ基板の表面の２次元画像を生成する。また、生成された２次元画像についてフィルタリング処理、２値化処理および閾値比較処理を含む種々の画像処理を行って、欠陥を検出すると共にその欠陥位置の座標を取得する。ステップバンチングについては、格子欠陥などの他の欠陥から区別して検出することができる。
【００１４】
ＳｉＣ基板１１８は、可視光の波長域において透明である。このため、ＳｉＣ基板１１８の表面を光ビームにより走査すると、入射した光ビームがＳｉＣ基板１１８の内部を透過し、ＳｉＣ基板１１８の裏面で反射した反射光が検出器に入射し、解像度が低下する不都合がある。このため、微分干渉顕微鏡によりＳｉＣ基板１１８を撮像する場合およびレーザ散乱方式により欠陥を検出する場合共に解像度が低く、欠陥検出の精度が低下する欠点がある。これに対して、この従来の共焦点型の欠陥検査装置１００では、リニアイメージセンサ１２４の前面にピンホールが配置されたものとほぼ等価な構成を有するので、ＳｉＣ基板１１８を透過して裏面で反射した光は、光路から外れリニアイメージセンサ１２４の受光素子に入射せず、ＳｉＣ基板１１８の表面で反射した反射光だけがリニアイメージセンサ１２４に入射する。この結果、欠陥検査装置１００を用いることにより、一般的な微分干渉顕微鏡により得られる微分干渉画像よりも高い解像度の共焦点微分干渉画像を撮像することができ、一層高い検出精度で欠陥検出を行うことが可能である。
【００１５】
微分干渉光学系は、試料表面に形成された数ｎｍ程度の微少な凹凸を位相差として検出するので、刃状転位欠陥や基底面内転位等の基板に存在する結晶欠陥に起因してエピタキシャル層表面に数ｎｍ程度の凹凸が形成されている場合、これらの凹凸を輝度画像として検出することが可能である。さらに、突起欠陥や凹状欠陥に関して、微分干渉画像上において、上向きの斜面および下向きの斜面は低輝度画像または高輝度画像として検出されるので、撮像された微分干渉画像に表示された明暗の輝度変化に基づいて凹状欠陥であるかまたは凸状欠陥であるかも判別することが可能である。したがって、撮像された明暗の微分干渉画像に基づいて、ピット欠陥であるかまたはバンプ欠陥であるかも容易に判別することができる。
【００１６】
さらに、ステップバンチングは、オリフラと直交する方向に延在し、高さが数ｎｍ〜数１０ｎｍ程度の線状の段差欠陥である。したがって、エピタキシャル層表面の共焦点微分干渉画像を撮像することにより、低度輝度（暗い）または高輝度（明るい）の線状の輝度画像として検出される。なお、エピタキシャル層に格子欠陥とステップバンチングとの両方が形成されている場合、共焦点微分干渉画像上においては、点状のまたは特有の形状の輝度画像と線状の輝度画像とが混在した形態として検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２０１１−２２０７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
特許文献１に開示されている従来の欠陥検査装置１００では、微分干渉光学系のシャーリング方向を調整しまたは基板を支持するステージの回転角度を調整することにより、微分干渉光学系のシャーリング方向をステップバンチング（表面モフォロジー）の延在方向と平行に設定する。このように、予めワーク（ＳｉＣ基板１１８）のステップバンチング（表面モフォロジー）の延在方向にシャーリング方向を設定する必要がある。また、ワーク（ＳｉＣ基板１１８）内のステップバンチング（表面モフォロジー）の延在方向が変わったり、ぎざぎざになった場合には欠陥検査に対応し難いという問題を有していた。
【００１９】
図９の生画像および欠陥マップに示すように、ステップバンチング（表面モフォロジー）の延在方向が変わったり、ぎざぎざになった場合に、欠陥部分とその周辺のぎざぎざの表面モフォロジーＦ（周期的な表面凹凸）とが混在して真の欠陥情報が得られ難い。要するに、生画像から直接欠陥マップを生成する上記従来の欠陥検査方法では、欠陥を検出するのに、表面モフォロジーの影響を受け易く真の欠陥情報が得られ難いという問題を有していた。
【００２０】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、周期的な表面凹凸（表面モフォロジー）の影響を受けることなくウエハ表面の欠陥を検出することができる欠陥検査装置およびこの欠陥検査装置を用いた欠陥検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の欠陥検査装置は、ウエハ表面に生じる欠陥箇所を検査する欠陥検査装置において、該ウエハ表面の生画像データを取得する生画像取得部と、該ウエハ表面の生画像を分割した複数の分割エリアの画像データから一エリアの画像データを順次切り出す画像切り出し部と、順次切り出された一エリアの画像データに対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換部と、フーリエ変換処理が施された一エリアの周波数データに対して画像の周期性の有無を判別して、該周期性有りと判別した場合に「欠陥なしエリア」であると判別し、または該周期性なしと判別した場合に「欠陥有りエリア」であると判別する周期性判別部とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２２】
また、好ましくは、本発明の欠陥検査装置における周期性判別部が判別した「欠陥有りエリア」が位置するウエハ全体領域中のＸＹ座標位置を特定する座標特定部を更に有する。
【００２３】
さらに、好ましくは、本発明の欠陥検査装置における生画像取得部は、前記ウエハ表面をレーザ光で走査して反射してきた光散乱光を撮影して該ウエハ表面の生画像データを得る。
【００２４】
さらに、好ましくは、本発明の欠陥検査装置における生画像取得部は、前記ウエハ表面を光学顕微鏡を用いて撮影して該ウエハ表面の生画像データを得る。
【００２５】
さらに、好ましくは、本発明の欠陥検査装置における画像切り出し部は、周期性のない欠陥部分およびその周辺部分のうちの少なくとも該欠陥部分が前記分割エリア内に含まれるように該分割エリアのサイズを設定しかつ、該周期性のない欠陥エリアおよびその周辺部分のうちの少なくとも該欠陥部分が該分割エリアに占める割合を１０パーセント以上１００パーセント以下とする。
【００２６】
さらに、好ましくは、本発明の欠陥検査装置におけるウエハ表面は、ウエハ上に膜成長されたエピタキシャル層表面である。
【００２７】
さらに、好ましくは、本発明の欠陥検査装置における周期性判別部は、フーリエ変換処理後の周波数データにおける周波数成分の信号レベルが少なくともノイズレベルよりも高い閾値を基準にして該閾値よりも該周波数成分の信号レベルが高い場合に周期性有りと判別し、該周波数成分の信号レベルが該閾値未満の場合に周期性なしと判別する。
【００２８】
本発明の欠陥検査方法は、ウエハ表面に生じる欠陥箇所を検査する欠陥検査方法において、生画像取得部が該ウエハ表面の生画像データを取得する生画像取得工程と、画像切り出し部が、該ウエハ表面の生画像を分割した複数の分割エリアの画像データから一エリアの画像データを順次切り出す画像切り出し工程と、フーリエ変換部が、順次切り出された一エリアの画像データに対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換工程と、周期性判別部が、該フーリエ変換処理が施された一エリアの周波数データに対して画像の周期性の有無を判別することにより、該周期性有りと判別した場合に「欠陥なしエリア」であると判定し、または該周期性なしと判別した場合に「欠陥有りエリア」であると判別する周期性判別工程とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２９】
また、好ましくは、本発明の欠陥検査方法における座標特定部が、前記「欠陥有りエリア」が位置するウエハ全体領域中のＸＹ座標位置を特定する座標特定工程を更に有する。
【００３０】
さらに、好ましくは、本発明の欠陥検査方法における生画像取得工程において、前記生画像取得部が、前記ウエハ表面をレーザ光で走査して反射してきた光散乱光を撮影して該ウエハ表面の生画像データを得る。
【００３１】
さらに、好ましくは、本発明の欠陥検査方法における生画像取得工程において、前記生画像取得部が、前記ウエハ表面を光学顕微鏡を用いて撮影して該ウエハ表面の生画像データを得る。
【００３２】
さらに、好ましくは、本発明の欠陥検査方法における画像切り出し工程において、前記画像切り出し部が、周期性のない欠陥部分およびその周辺部分のうちの少なくとも該欠陥部分が前記分割エリア内に含まれるように該分割エリアのサイズを設定しかつ、該周期性のない欠陥エリアおよびその周辺部分のうちの少なくとも該欠陥部分が該分割エリアに占める割合を１０パーセント以上１００パーセント以下とする。
【００３３】
さらに、好ましくは、本発明の欠陥検査方法におけるウエハ表面は、ウエハ上に膜成長されたエピタキシャル層表面である。
【００３４】
さらに、好ましくは、本発明の欠陥検査方法における周期性判別工程において、前記周期性判別部が、フーリエ変換処理後の周波数データにおける周波数成分の信号レベルが少なくともノイズレベルよりも高い閾値を基準にして該閾値よりも該周波数成分の信号レベルが高い場合に周期性有りと判別し、該周波数成分の信号レベルが該閾値未満の場合に周期性なしと判別する。
【００３５】
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
【００３６】
本発明においては、ウエハ表面に生じる欠陥箇所の有無を検査する欠陥検査装置において、ウエハ表面の生画像データを取得する生画像取得部と、ウエハ表面の生画像を分割した複数の分割エリアの画像データから一エリアの画像データを順次切り出す画像切り出し部と、順次切り出された一エリアの画像データに対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換部と、フーリエ変換処理が施された一エリアの周波数データに対して画像の周期性の有無を判別して、周期性有りと判別した場合に「欠陥なしエリア」であると判別し、または周期性なしと判別した場合に「欠陥有りエリア」であると判別する周期性判別部とを有している。
【００３７】
このように、周期性判別部５がフーリエ変換処理が施された一エリアの周波数データに対して画像の周期性の有無を判別して、周期性有りと判別した場合に「欠陥なしエリア」であると判別し、または周期性なしと判別した場合に「欠陥有りエリア」であると容易に判別するので、周期的な表面凹凸（表面モフォロジー）の影響を受けることなくウエハ表面の欠陥を検出することが可能となる。
【発明の効果】
【００３８】
以上により、本発明によれば、周期性判別部５がフーリエ変換処理が施された一エリアの周波数データに対して画像の周期性の有無を判別して、周期性有りと判別した場合に「欠陥なしエリア」であると判別し、または周期性なしと判別した場合に「欠陥有りエリア」であると容易に判別するため、周期的な表面凹凸（表面モフォロジー）の影響を受けることなくウエハ表面の欠陥を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態１における欠陥検査装置の要部制御構成例を示すブロック図である。
【図２】図１の欠陥検査装置の動作を説明するための図である。
【図３】（ａ）はウエハの全体画面中の欠陥エリアの座標位置のイメージを模式的に示す平面図、（ｂ）は、図２の「欠陥なしエリア」のＡＡ’線画像部分のフーリエ変換処理後の周波数に対する信号レベルを示す図、（ｃ）は、図２の「欠陥有りエリア」のＢＢ’線画像部分のフーリエ変換処理後の周波数に対する信号レベルを示す図である。
【図４】（ａ）はウエハ表面をレーザ光で走査して表面モフォロジーを撮影した所定分割エリアにおけるウエハ表面の生画像を示す写真平面図、（ｂ）は（ａ）の所定分割エリアの画像データをフーリエ変換処理した後のＦＴＴ画像平面図である。
【図５】（ａ）はウエハ表面をレーザ光で走査してエピ欠陥を撮影した所定分割エリアにおけるウエハ表面の生画像を示す写真平面図、（ｂ）は（ａ）の所定分割エリアの画像データをフーリエ変換処理した後のＦＴＴ画像平面図である。
【図６】（ａ）はウエハ表面の表面モフォロジーを光学顕微鏡で撮影した所定分割エリアにおけるウエハ表面の生画像を示す写真平面図、（ｂ）は（ａ）の所定分割エリアの画像データをフーリエ変換処理した後のＦＴＴ画像平面図である。
【図７】（ａ）はウエハ表面のエピ欠陥を光学顕微鏡で撮影した所定分割エリアにおけるウエハ表面の生画像を示す写真平面図、（ｂ）は（ａ）の所定分割エリアの画像データをフーリエ変換処理した後のＦＴＴ画像平面図である。
【図８】特許文献１に開示されている従来の欠陥検査装置の一例を示す要部構成図である。
【図９】ぎざぎざになったステップバンチング（表面モフォロジー）中に欠陥が存在する生画像の所定エリアおよびその全画像の欠陥マップを模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下に、本発明の欠陥検査装置の実施形態１について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図における構成部材のそれぞれの厚みや長さなどは図面作成上の観点から、図示する構成に限定されるものではない。
【００４１】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１における欠陥検査装置の要部制御構成例を示すブロック図である。
【００４２】
図１において、本実施形態１の欠陥検査装置１は、ウエハ表面の生画像データを取得する生画像取得部２と、ウエハ表面の生画像を分割した複数エリアの画像データから一エリアの画像データを順次切り出す画像切り出し部３と、順次切り出された一エリアの画像データに対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換部４と、フーリエ変換処理が施された周波数データに対して周期性の有無に応じて「欠陥なしエリア」であるかまたは「欠陥有りエリア」であるかを判別する周期性判別部５と、「欠陥有りエリア」が位置するウエハ全体領域中のＸＹ座標位置を特定する座標特定部６とを有し、周期的な表面凹凸（表面モフォロジー）の影響を受けることなくウエハ表面の例えばエピタキシャル層などの欠陥の有無およびその位置を検査する。
【００４３】
本実施形態１の欠陥検査装置１では、例えばエピタキシャル層などの凹部や凸部の欠陥部分およびその周辺部分が、それ以外の周期性のある表面モフォロジー部分とは異なって、周期性のある表面モフォロジー部分が存在しないことに着目して、順次切り出した一エリアの画像データに対してフーリエ変換処理を行った周波数データに対して周期性の有無を検査することにより、欠陥の有無およびその位置を検査するものである。
【００４４】
生画像取得部２は、ウエハ表面をレーザ光で走査して反射してきた光散乱光によりウエハ表面の生画像データを得る。また、生画像取得部２は、ウエハ表面を光学顕微鏡で撮影してウエハ表面の生画像データを得るようにしてもよい。生画像データを得る方法は、この他、従来技術の図８の欠陥検査装置１００を用いることもでき、要は、エピタキシャル層表面の生画像データが得られればよい。
【００４５】
画像切り出し部３は、ウエハ全体領域を複数のエリアに分割するが、その分割エリアのサイズは表面モフォロジーの周期性が確認できる程度の大きさとする。一方、分割エリアを小さくするほど欠陥箇所の分割エリアに占める割合が大きくなってより欠陥箇所が検出し易くなる。要するに、周期性のない凹部や凸部の欠陥部分およびその周辺部分が分割エリア内に収まる程度の分割エリアのサイズがよい。この画像切り出し部３が、周期性のない欠陥部分およびその周辺部分が含まれるように分割エリアのサイズを設定しかつ、周期性のない欠陥部分およびその周辺部分のうちの少なくとも欠陥部分が分割エリアに占める割合が１０パーセント以上１００パーセント以下とする。
【００４６】
フーリエ変換部４は、ウエハ全面の生画像データから所定サイズの分割エリアの画像データにおける周期形状の表面モフォロジーを高速フーリエ変換処理すると、フーリエ変換処理後のＦＦＴ周波数画像データ（周波数データ）に周期的にドットＤが並ぶ模様（図２のドットＤ）が現れる。一方、周期性のない欠陥部分およびその周辺部分を含む分割エリアの画像データを高速フーリエ変換処理しても、後述する図３（ｃ）のようにノイズＮが現れるだけで周期的なドットＤは現れない。
【００４７】
周期性判別部５は、フーリエ変換処理が施されたＦＦＴ周波数画像データ（周波数データ）に対して周期性の有無を判別する。即ち、周期性が有りと判別された画像データを「欠陥なしエリア」と判別し、周期性なしと判別された画像データを「欠陥有りエリア」と判別する。周期性の有無判断であるが、フーリエ変換処理後のＦＦＴ周波数画像データ（周波数データ）に現れる周期的なドットＤの有無であるが、ＦＦＴ周波数成分の信号レベルがノイズレベルよりも高い閾値が設定され、その閾値を基準にしてその閾値よりもＦＦＴ周波数成分の信号レベルが高い場合に周期性有りと判断し、ＦＦＴ周波数成分の信号レベルがその閾値未満の場合に周期性なしと判断する。
【００４８】
座標特定部６は、周期性判別処理後の各エリアおよびその判別結果を統合して、「欠陥有りエリア」のＸＹ座標情報を分割前のウエハ全体領域中のＸＹ座標（欠陥アドレス情報）として特定した後にメモリ（図示せず）に記憶する。
【００４９】
上記構成により、以下その動作を詳細に説明する。
【００５０】
図２は、図１の欠陥検査装置の動作を説明するための図である。
【００５１】
図２に示すように、生画像取得部２がウエハ表面の生画像を取得し、画像切り出し部３がウエハ表面の生画像を複数エリアの各画像データに分割し、分割した一エリアの画像データを順次切り出す。この順次切り出された画像データに対して、フーリエ変換部４がフーリエ変換処理を行い、フーリエ変換処理が施されたＦＦＴ周波数画像データ（周波数データ）に対して、周期性判別部５が周期性の有無を判別して、周期性が「有り」と判別された画像データを「欠陥なしエリア」と判別し、周期性が「なし」と判別された画像データを「欠陥有りエリア」と判別する。さらに、周期性判別処理後の各エリアおよびその判別結果を統合した後に、座標特定部６が「欠陥有りエリア」のＸＹ座標情報を分割前のウエハ全体領域中のＸＹ座標（欠陥アドレス情報）として特定する。この欠陥アドレス情報をメモリに記憶しておく。
【００５２】
このように、生画像を構成要素（分割エリア）に分割し、ＦＦＴ処理（高速フーリエ変換処理）を行って周期性の劣る構成要素（分割エリア）を欠陥エリアの欠陥アドレス情報として特定している。
【００５３】
半導体発光素子の発光層に用いるエピタキシャル層などに表面凹凸が周期的に現れる表面モフォロジーが発生する。この周期的に段差が付いた表面モフォロジーに対して、ボイドなどの欠陥部分そのものは穴（凹部）や段差（凸部）になっているものの周期性が劣っており、また、欠陥部分の周辺部分も周期性が劣っている。その周期性がない欠陥部分およびその周辺部分をフーリエ変換処理すると周波数成分は殆ど何も現れない。これに対して、周期的な表面モフォロジー部分をフーリエ変換処理すると周波数成分としてドットＤ（周期的にドットＤが並ぶ模様）が現れる。このドットＤに対応する周波数成分のレベルに対する閾値（周期性有りと判定するための基準値）を設定して周期性の有無を判定する。これにより、欠陥の有無を判定することができる。欠陥が生じた欠陥エリアのＸＹ座標位置をメモリに記憶して欠陥ＭＡＰとすることができる。
【００５４】
図３（ａ）はウエハの全体画面中の欠陥エリアのＸＹ座標位置のイメージを模式的に示す平面図、図３（ｂ）は、図２の「欠陥なしエリア」のＡＡ’線画像部分のフーリエ変換処理後の周波数に対する信号レベルを示す図、図３（ｃ）は、図２の「欠陥有りエリア」のＢＢ’線画像部分のフーリエ変換処理後の周波数に対する信号レベルを示す図である。
【００５５】
図３（ａ）に示すように、欠陥有りエリアの座標情報（欠陥ＭＡＰ）が分割前のウエハ全体領域中のＸＹ座標として特定されている。このＸＹ座標は「欠陥有りエリア」の中心座標位置であってもよいし、分割欠陥エリアの右上座標位置または左上座標位置であってもよい。
【００５６】
図３（ｂ）に示すように、図２の「欠陥なしエリア」のＡＡ’線部分のフーリエ変換処理後の周波数データにおいて、ノイズＮと周波数成分ＳとのＳＮ比が１以上でかつ所定の閾値以上であれば周期性があるとして「欠陥なしエリア」として判別することができる。
【００５７】
図３（ｃ）に示すように、図２の「欠陥有りエリア」のＢＢ’線部分のフーリエ変換処理後の周波数データには、ノイズＮのみで周波数成分ＳはなくＳＮ比が所定の閾値未満であるので画像エリアに周期性なしとして「欠陥有りエリア」と判別することができる。
【００５８】
図４（ａ）はウエハ表面をレーザ光で走査して表面モフォロジーを撮影した所定分割エリアにおけるウエハ表面の生画像を示す写真平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）の所定分割エリアの画像データをフーリエ変換処理した後のＦＴＴ画像平面図である。
【００５９】
図４（ａ）に示すように、ウエハ全体領域をレーザ光で走査して反射してきた光散乱光によりウエハ表面の生画像を撮影するが、ウエハ全体領域中から順次切り出された所定分割エリアの写真平面図において、周期的に段差が付いた表面モフォロジーが撮影されている。
【００６０】
図４（ｂ）に示すように、図４（ａ）の表面モフォロジーの周期画像データをフーリエ変換処理した後のＦＦＴ画像において、ドットＤが現れている。このドットＤの信号レベルの閾値を設定して周期性の有無を判定することができる。
【００６１】
図５（ａ）はウエハ表面をレーザ光で走査してエピ欠陥を撮影した所定分割エリアにおけるウエハ表面の生画像を示す写真平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）の所定分割エリアの画像データをフーリエ変換処理した後のＦＴＴ画像平面図である。
【００６２】
図５（ａ）に示すように、ウエハ全体領域をレーザ光で走査して反射してきた光散乱光によりウエハ表面の生画像を撮影するが、ウエハ全体領域中から切り出された所定分割エリアの写真平面図において、中央部分にエピタキシャル層表面の欠陥部分の凹部が撮影されている。この欠陥部分の凹部は周期性が殆ど存在していない。
【００６３】
図５（ｂ）に示すように、図５（ａ）のエピタキシャル層表面の欠陥部分の画像データをフーリエ変換処理した後のＦＦＴ画像では、図５（ａ）のような明確な周期性を示すドットＤは現れておらず、これは周期性なしと判断され、これによってもこの所定分割エリアに欠陥が存在すると判断することができる。
【００６４】
図６（ａ）はウエハ表面の表面モフォロジーを光学顕微鏡で撮影した所定分割エリアにおけるウエハ表面の生画像を示す写真平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）の所定分割エリアの画像データをフーリエ変換処理した後のＦＴＴ画像平面図である。
【００６５】
図６（ａ）に示すように、ウエハ表面の表面モフォロジーを光学顕微鏡で撮影するが、その撮影したウエハ全体領域の画像データ中から順次切り出された所定分割エリアの画像データの写真平面図において、周期的に段差が付いた表面モフォロジーが生画像に撮影されている。
【００６６】
図６（ｂ）に示すように、図６（ａ）の表面モフォロジーの画像データをフーリエ変換処理した後のＦＦＴ画像において、ドットＤが現れている。このドットＤの信号レベルに対して閾値を設定して周期性の有無を判定することができる。
【００６７】
図７（ａ）はウエハ表面のエピ欠陥を光学顕微鏡で撮影した所定分割エリアにおけるウエハ表面の生画像を示す写真平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の所定分割エリアの画像データをフーリエ変換処理した後のＦＴＴ画像平面図である。
【００６８】
図７（ａ）に示すように、ウエハ全体領域の表面モフォロジーの生画像を光学顕微鏡で撮影するが、その撮影したウエハ全体領域の画像データ中から順次切り出された所定分割エリアの写真平面図において、中央部分にエピタキシャル層表面の欠陥部分の凹部が撮影されている。この欠陥部分の凹部およびその周辺部は周期性が殆ど存在していない。
【００６９】
図７（ｂ）に示すように、図７（ａ）のエピタキシャル層表面の欠陥部分の画像データをフーリエ変換処理した後のＦＦＴ画像では、図７（ａ）のような明確な周期性を示すドットは現れず、これは周期性なしと判断され、これによってもこの所定分割エリアに欠陥が存在すると判断することができる。
【００７０】
ここで、本実施形態１の欠陥検査方法について説明する。
【００７１】
本実施形態１の欠陥検査方法は、ウエハ表面に生じる欠陥箇所を検査する欠陥検査方法であって、生画像取得部２がウエハ表面の生画像を取得する生画像取得工程と、画像切り出し部３が、ウエハ表面の生画像を分割した複数の分割エリアの画像データから一エリアの画像データを順次切り出す画像切り出し工程と、フーリエ変換部４が、順次切り出された一エリアの画像データに対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換工程と、周期性判別部５が、フーリエ変換処理が施された一エリアの周波数画像データに対して画像の周期性の有無を判別することにより、周期性有りと判別した場合に「欠陥なしエリア」であると判定し、または周期性なしと判別した場合に「欠陥有りエリア」であると判別する周期性判別工程と、座標特定部６が、「欠陥有りエリア」が位置するウエハ全体領域中のＸＹ座標位置を特定する座標特定工程とを有している。
【００７２】
生画像取得工程において、生画像取得部２が、ウエハ表面をレーザ光で走査して反射してきた光散乱光によりウエハ表面の生画像データを得ることができる。または、生画像取得工程において、生画像取得部２が、ウエハ表面を光学顕微鏡で撮影してウエハ表面の生画像データを得るようにしてもよい。
【００７３】
以上により、本実施形態１によれば、ウエハ表面の生画像データを取得する生画像取得部２と、ウエハ表面の生画像を分割した複数の分割エリアの画像データから一エリアの画像データを順次切り出す画像切り出し部３と、順次切り出された一エリアの周波数画像データ（周波数データ）に対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換部４と、フーリエ変換処理が施された一エリアの画像データに対して画像の周期性の有無を判別して、周期性有りと判別した場合に「欠陥なしエリア」であると判別し、または周期性なしと判別した場合に「欠陥有りエリア」であると判別する周期性判別部５と、「欠陥有りエリア」が位置するウエハ全体領域中のＸＹ座標位置を特定する座標特定部６とを有している。
【００７４】
このように、周期性判別部５がフーリエ変換処理が施された一エリアの画像データに対して画像の周期性の有無を判別して、周期性有りと判別した場合に「欠陥なしエリア」であると判別し、または周期性なしと判別した場合に「欠陥有りエリア」であると容易に判別するため、周期的な表面凹凸（表面モフォロジー）の影響を受けることなくウエハ表面の欠陥を検出することができる。また、将来的には光取り出し効率を向上するための微細凹凸表面の欠陥にも本発明を適用することができる。
【００７５】
なお、本実施形態１では、特に説明しなかったが、ウエハ表面の生画像を取得する生画像取得部２と、ウエハ表面の生画像を分割した複数の分割エリアの画像データから一エリアの画像データを順次切り出す画像切り出し部３と、切り出した一エリアの画像データに対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換部と、フーリエ変換処理が施された一エリアの画像データに対して画像の周期性の有無を判別して、該周期性有りと判別した場合に「欠陥なしエリア」であると判別し、または該周期性なしと判別した場合に「欠陥有りエリア」であると判別する周期性判別部４とを有し、これによって、周期的な表面凹凸（表面モフォロジー）の影響を受けることなくウエハ表面の欠陥を検出する本発明の目的を達成することができる。
なお、本発明の方法にて、ステップフロー成長によりエピタキシャル層が形成された各種のＳｉＣ、ＧａＮ単結晶基板の検査を行うことができる。
【００７６】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、周期的な表面凹凸（表面モフォロジー）の影響を受けることなくウエハ表面の例えばエピタキシャル層などの欠陥の有無を検査する欠陥検査装置およびこれを用いた欠陥検査方法の分野において、周期性判別部５がフーリエ変換処理が施された一エリアの画像データに対して画像の周期性の有無を判別して、周期性有りと判別した場合に「欠陥なしエリア」であると判別し、または周期性なしと判別した場合に「欠陥有りエリア」であると容易に判別するため、周期的な表面凹凸（表面モフォロジー）の影響を受けることなくウエハ表面の欠陥を検出することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１  欠陥検査装置
２  生画像取得部
３  画像切り出し部
４  フーリエ変換部
５  周期性判別部
６  座標特定部
Ｄ  ドット
Ｆ  ぎざぎざの表面モフォロジー
【図１】
2013200190.tif 000003
【図２】
2013200190.tif 000004
【図３】
2013200190.tif 000005
【図８】
2013200190.tif 000006
【図９】
2013200190.tif 000007
【図４】
2013200190.tif 000008
【図５】
2013200190.tif 000009
【図６】
2013200190.tif 000010
【図７】
2013200190.tif 000011