JP4332656B2

JP4332656B2 - 欠陥検査方法および欠陥検査装置

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Publication number: JP4332656B2
Application number: JP01279398A
Authority: JP
Inventors: 智哉小川; 脩史南郷
Original assignee: ラトックシステムエンジニアリング株式会社
Priority date: 1998-01-26
Filing date: 1998-01-26
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2018-01-26
Also published as: US6124926A; JPH11211668A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
結晶質半導体の欠陥を検査するための欠陥検査方法とこの方法を用いた欠陥検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ光を集光したレーザビームで結晶内を暗視野的に照射し、試料結晶内の結晶欠陥によって生ずる散乱光や発光による光シグナルを光学系を用いて集光・結像させる結晶欠陥の検査においては、試料から放出されるこの光シグナルには、母体結晶中の不純物・欠陥などと入射レーザビームとの相互作用による弾性散乱光・非弾性散乱光・フォトルミネッセンス光などそれぞれ特有の波長や強度を有する各種の光が含まれている。
【０００３】
従来の結晶欠陥の検出法は、試料から放出される全ての光シグナルの合計強度を観察する方法、ラマン散乱光を観察する方法、ホトルミネッセンス光を観察する方法など物理現象毎に現象固有の特性を有する光シグナルをそれぞれ単独に取り出して、結晶欠陥を観察する方法が用いられてきた。
【０００４】
例えば、光散乱トモグラフィ法は、透明結晶内部の転位・析出物・点欠陥・面欠陥あるいは偏析不純物などの欠陥を検出するのに検出感度が高く、シリコンウェファの品質評価と管理に不可欠な手法として用いられている。
【０００５】
しかしながら、この光散乱トモグラフィ法では、ノイズの影響で直径数十nm以下のサイズの欠陥が検出できないこと、検出光学系の分解能を超えて存在する高密度欠陥の検出ができないこと、また、欠陥の種類を同定することができないなどの問題があった。
【０００６】
また、光散乱トモグラフィ法による検査装置にラマン分光器を組み込んだラマン散乱トモグラフィ法は、結晶欠陥の化学組織に関する情報を得ることができるが、得られる光シグナルの強度が微弱であるためにＳ／Ｎ比が悪く、欠陥と基盤からの光シグナルを分離することが困難であった。
【０００７】
さらに、フォトルミネッセンス光を用いる方法は、検出可能な欠陥が限定されること、位置分解能が悪いなどの問題点を有していた。
【０００８】
このため、単独の方法では、当該方法で検出しようとする光シグナル以外の他の原因で発生する光シグナルはノイズとなってＳ／Ｎ比を悪化させるばかりでなく、弾性散乱光・非弾性散乱光・フォトルミネッセンス光などの相互関係に基づくより詳細な欠陥情報を得ることは不可能であった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
近時、電子デバイスの集積度が上がって回路構造が微細化したため、シリコンウェファの表面近傍の結晶構造の完全性に対する要求が著しく高まっているが、上記のように、光散乱トモグラフィ法、ラマン散乱トモグラフィ法あるいはフォトルミネッセンス光などを用いる方法ではこの要求に応えることができず、また、他にこの要求を満たす検査方法は開発されていない。
【００１０】
そこで、本発明の欠陥検査方法においては、被試験試料としての結晶質半導体ウェハ観察点からの光シグナルに含まれている各種の情報を一度のレーザビームの照射だけで空間的及び時間的に同一性を保ちながら検査することを可能にして、ウェハの表面近傍の欠陥の検出感度や精度を向上するとともに、欠陥の種類の同定を高い精度で行い得るようにしたり、欠陥に関する定量的な詳細情報を得ることができるようにすることを目的とする。
【００１１】
また、本発明の欠陥検査装置においては、上記欠陥検査方法を実行するための具体的装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
被試験試料としての結晶質半導体ウェハの側面からレーザビームを入射することによって前記結晶質半導体ウエハの表面から放出された前記被試験試料の観察点の散乱光と発光を平行光束にしてから結像させ、該結像された散乱光と発光による像に基づいて前記結晶質半導体ウエハの内部欠陥を検査する欠陥検査方法であって、前記平行光束とされた前記散乱光と前記発光を、前記レーザビームの波長帯と同一の前記散乱光の波長帯と、前記レーザビームの波長帯と異なる前記散乱光と前記発光の波長帯に分割して結像させて複数の像としてそれぞれ撮像し、該撮像により得られた複数の映像から前記結晶質半導体ウエハの内部欠陥の内容を識別するようにした。
【００１３】
このとき、散乱光と発光を複数の異なる波長帯に分割してそれぞれ撮像して得られた複数の映像を互いに異なる色で合成表示し、複数の映像の重なった部分を異なる色の合成色としたことができる。
【００１４】
被試験試料としての結晶質半導体ウエハの側面からレーザビームを入射することによって前記結晶質半導体ウエハ表面から放出された前記被試験試料の観察点の散乱光と発光を平行光束としてから結像させ、該結像された散乱光と発光による像に基づいて前記結晶質半導体ウエハ内部欠陥を検査する欠陥検査装置であって、単一の対物レンズ系に入射し平行光束にされた前記散乱光と前記発光を、前記レーザビームの波長帯と同一の前記散乱光の波長帯と、前記レーザビームの波長帯と異なる前記散乱光と前記発光の波長帯ごとに分割し、該分割した前記散乱光と前記発光による前記像を互いに同期した複数の像としてそれぞれ撮像し、該撮像により得られた複数の映像をそれぞれ異なる色として合成して表示するようにした。
【００１６】
また、前記平行光束の経路中に光分割手段を設けるとともに、この光分割手段により分割された複数の平行光束の経路に前記分割した波長帯の光を透過するフィルタを設けることができ、このときには、光分割手段により分割されたそれぞれの平行光束を撮像素子に結像するための結像光学系と前記撮像素子との相対間隔を調整する結像調整手段を設けることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の原理を説明するための図であって、例えば、第１系列では照射レーザビームの波長を含む波長帯の光を透過する光学フィルタを透過した光シグナルによって弾性散乱光による映像を単色の像（白黒像）として撮像し、第２系列ではこの第１系列の波長帯の光シグナルを遮断するとともにこの第１系列の波長帯とは異なる波長帯の光を透過する光学フィルタを透過した光シグナルによって照射レーザビームの波長とは異なる非弾性散乱光およびフォトルミネッセンス光、或いは、非弾性散乱光またはフォトルミネッセンス光による映像を単色の像（白黒像）として撮像する。
【００１９】
図１(a)は撮像素子上に結像された像のパターンを概念的に示したもので、第１系列の像のパターンは右上りの太めの楕円形Ｘ、第２系列の像のパターンは右下がりの細目の楕円形Ｙとして示してある。なお、図中の升目は画素の存在を示すために例示したものであるが、１つの画素の大きさはこの１つの升目より極めて小さいものとする。
【００２０】
この第１系列および第２系列の撮像素子上結像された像ののパターンを、例えば、図の左上端の画素から順次右方向にその終端まで、次に、この左上端の画素の下に位置する画素から順次右方向の終端まで、というように両撮像素子が同期しながら、すなわち、常に両撮像素子の互いに対応する位置にある画素からの光量データをそれぞれ読出すことによって、各系列に割当てられている波長帯による映像が同時に単色（白黒）のアナログ映像信号として読出される。
【００２１】
各系列においては、この読出された映像信号について例えば、第１系列の映像は“赤”、第２系列の映像は“青”のように他の系列とは互いに異なる色によって表示されるようにそれぞれ色を指定する。
【００２２】
例えば、第１系列の映像は“赤”、第２系列の映像は“青”として表示されるように指定することによって、カラー映像表示手段上での表示の概念を示した図１(b)のように、第１系列の映像Ｘ’は“赤色”、第２系列の映像Ｙ’は“青色”として、カラー映像表示手段上に表示されるようになる。
【００２３】
そして、これら第１系列と第２系列の映像を合成して１つのカラー映像表示手段で表示すると、図１(c) に示すように、このカラー映像表示手段の画面には、第１系列による弾性散乱光の像のパターンＸ”が赤色で、また、第２系列による非弾性散乱光および／またはフォトルミネッセンス光の像のパターンが青色Ｙ”で表示される。
【００２４】
なお、第１系列による像のパターンと第２系列による像のパターンＸ”，Ｙ”が重なっている部分Ｚでは赤と青とが合成された色になる。もし、上記の表示がカラーブラウン管などの色光を発光する表示装置によって行われる場合には、例えば、上記例での第１系列についての赤色での表示と第２系列についての青色での表示が重なった部分Ｚは、赤色光と青色光の加色法による合成色としてマゼンタ（赤紫色）で表示されることになる。
【００２５】
以上の説明は、２つの系列を用いた場合について説明したが、３つ以上の系列をそれぞれ異なる波長帯、例えば、照射レーザビームの波長帯と、この波長帯より短い波長帯、および、照射レーザビームの波長帯より長い波長帯などのように割当てることもでき、この場合には、例えば“赤”、“青”、“緑”のような色をそれぞれの系列の表示に割当てることができる。
【００２６】
これによって、弾性散乱光、非弾性散乱光、フォトルミネッセンス光などによる光シグナルの像のパターンを同時に観察することができるので、結晶欠陥の種類や形状などの情報を正確かつ迅速に得ることができる。
【００２７】
【実施例】
図２は、３つの系列を用いて結晶の欠陥検査を行うための本発明の実施例についてその光学的構成を中心として示した図であり、対物レンズＬ_O−半透過鏡Ｒ₁−光学フィルタＦ₁−投影レンズＬ₁₁−撮像装置Ｃ₁が第１系列、対物レンズＬ_O−半透過鏡Ｒ₁−半透過鏡Ｒ₂−光学フィルタＦ₂−投影レンズＬ₁₂−撮像装置Ｃ₂が第２系列、対物レンズＬ_O−半透過鏡Ｒ₁−半透過鏡Ｒ₂−全反射鏡Ｒ₃−光学フィルタＦ₃−投影レンズＬ₁₃−撮像装置Ｃ₃が第３系列を構成する。
【００２８】
なお、上記第１系列の半透過鏡Ｒ₁および第２系列の半透過鏡Ｒ₂は、当該系列で撮像する波長帯λ₁および波長帯λ₂に対応する光が可視光であっても、また、赤外線や紫外光などの不可視光であっても、透過することが必要である。
【００２９】
照射レーザビームを集光レンズＬ_bによって集光して、図示のように、被試験試料としての結晶質半導体ウェハの側面に照射して結晶質半導体ウェハ内に入射する。結晶質半導体ウエハ内に入射されたレーザ光は、その直接光が観察用対物レンズに入らないように暗視野的な照明として、全反射角でウエハ表面の特定の観察点である照射点に向けて照射される。このレーザビームの照射により、レーザビームは、図示のように、側面から表面に向かってウェハ内を進んで表面に至り、表面で全反射された後さらにウェハ内を進んで行くようになります。すなわち、試料の側面から照射したレーザビームは、ウェハ内を進行していく。このとき、このウェハの表面からはこのレーザビームと同じ波長の弾性散乱光成分、入射レーザビームとは波長の異なる非弾性散乱光成分、あるいは、フォトルミネッセンス光などの光シグナルがいろいろな方向に放出され、その一部が対物レンズＬ_Oに入射する。
【００３１】
また、結晶質半導体ウェハの表面と平行かつ表面の近傍に、結晶質半導体ウェハの側面からレーザビームを照射して９０°散乱光や非弾性散乱光、あるいは、フォトルミネッセンス光などによる検査を行うこともできる。
【００３２】
この対物レンズＬ_Oの前方焦点はウェハのレーザビームの照射点にあるので、この照射点からの光シグナルはこの対物レンズＬ_Oから実質上平行光束として射出して半透過鏡Ｒ₁に至り、一部の光シグナルはこの半透過鏡Ｒ₁を透過して波長λ₁の波長帯の光シグナルを透過する光学フィルタＦ₁および投影レンズＬ₁₁を経てＣＣＤなどの撮像装置Ｃ₁上に結像する。
【００３３】
また、上記半透過鏡Ｒ₁で反射された一部の光シグナルは図の右方に向かって次の半透過鏡Ｒ₂に至り、その光シグナルの一部はこの半透過鏡Ｒ₂で図の上方に反射されて前記した光学フィルタＦ₁が透過する波長帯λ₁よりも長い波長帯λ₂の光シグナルを透過する光学フィルタＦ₂および投影レンズＬ₁₂を経てＣＣＤなどの前記撮像装置Ｃ₁と同一の感光要素配置を有する撮像装置Ｃ₂上に結像するが、この経路を通る光シグナルの波長は前記した撮像装置Ｃ₁に結像する光シグナルの波長よりも長いので、この投影レンズＬ₁₂として第１系列の投影レンズＬ₁₁と同一のレンズを用いる場合には、第２系列の投影レンズＬ₁₂と撮像装置Ｃ₂との間隔ｄ₂は第１系列の投影レンズＬ₁₁と撮像装置Ｃ₁との間隔ｄ₁よりも大きい。
【００３４】
なお、上記半透過鏡Ｒ₂に代えてダイクロイックミラーなどの波長帯λ₂の光のみを反射する色選択性の半透過鏡を用いれば、上記光学フィルタＦ₂を使用する必要がなくなるばかりでなく、この色選択性の半透過鏡を通過する波長帯の光シグナルの損失が少ないという効果がある。なお、この色選択性の半透過鏡で反射される波長帯が所望の波長帯λ₂より広い場合には、上記の光学フィルタＦ₂を併用することができる。
【００３５】
また、上記第２系列の投影レンズＬ₁₂の焦点距離を調節可能なように構成しておくことによって、第２系列の投影レンズＬ₁₂と撮像装置Ｃ₂との間隔ｄ₂を第１系列の投影レンズＬ₁₁と撮像装置Ｃ₁との間隔ｄ₁と等しくすることができる。
【００３６】
さらに上記半透過鏡Ｒ₂を透過した一部の光シグナルは、この半透過鏡Ｒ₂からさらに図の右方に向かい、次の全反射鏡Ｒ₃によって反射され、上記した光学フィルタＦ₂が透過する波長λ₂よりもさらに長い波長帯λ₃の光シグナルを透過する光学フィルタＦ₃，投影レンズＬ₁₃を経てＣＣＤなどの前記撮像装置Ｃ₁と同一の感光要素配置を有する撮像装置Ｃ₃上に結像する。
【００３７】
この撮像装置Ｃ₃で撮像される光シグナルの波長帯は前記した撮像装置Ｃ₁および撮像装置Ｃ₂に結像する光シグナルの波長帯λ₁，λ₂よりさらに長いので、投影レンズＬ₁₃と撮像装置Ｃ₃との間隔ｄ₃は投影レンズＬ₁₁と撮像装置Ｃ₁の間隔ｄ₁および投影レンズＬ₁₂と撮像装置Ｃ₂との間隔ｄ₂よりも大きい。
【００３８】
なお、このように、投影レンズと撮像装置との間隔を波長帯の波長に応じて変えるために、例えば、投影レンズＬ₁₂と＃２撮像装置Ｃ₂との位置を投影レンズＬ₁₁と＃１撮像装置Ｃ₁の位置と比較すれば明らかなように、レンズの位置をそのままにして撮像装置の位置を移動する手段を設けたり、あるいは、投影レンズＬ₁₃と＃３撮像装置Ｃ₃との位置を投影レンズＬ₁₂と＃２撮像装置Ｃ₂の位置と比較すれば明らかなように、撮像装置の位置をそのままにしてレンズの位置を移動するようにする手段を設けることができる。
【００３９】
このように、投影レンズあるいは撮像装置の位置を移動させても、対物レンズから半透過鏡・全反射鏡や光学フィルタを経て投影レンズに入射する光束が平行光束であるために、撮像装置に投影される映像に影響を及ぼすことはない。
【００４０】
先に説明したように、各撮像装置Ｃ₁,Ｃ₂およびＣ₃に共通に供給される同期信号発生装置Ｓからの同期信号によってこれら撮像装置Ｃ₁,Ｃ₂およびＣ₃に結像した映像が同期したアナログ信号として読出されるので、画像信号合成装置Ｖによって撮像装置Ｃ₁，Ｃ₂およびＣ₃から撮像した信号をそれぞれ異なった色の信号、例えば、波長帯λ₁の光シグナルを青、波長帯λ₂の光シグナルを緑、波長帯λ₃の光シグナルを赤として合成してカラー画像表示装置Ｄで表示すれば、波長帯ごとの光シグナル相互間の関係を一目で把握することができる。
【００４１】
なお、このとき、波長帯λ₂を照射レーザビームの波長λ₀を含む波長帯とすれば弾性散乱光およびこの波長帯の非弾性散乱光やフォトルミネッセンス光が緑色で表示され、波長帯λ₁の光シグナルはこの照射レーザビームの波長λ₀より短い波長の非弾性散乱光やフォトルミネッセンス光による像を青色で、また、照射レーザビームλ₀より長い波長λ₃の光シグナルは照射レーザビームより長い波長の非弾性散乱光やフォトルミネッセンス光による像を赤色で表示することになる。
【００４２】
なお、上記の色による表示がカラーブラウン管などの色光を発光する表示装置によって行われる場合、例えば青色での表示と緑色での表示が重なった部分は青色光と緑色光の加色法による合成色としてシアン（青緑色）で表示されることになる。
【００４３】
また、上記画像信号合成装置Ｖには、撮像装置Ｃ₁,Ｃ₂およびＣ₃からの映像信号をカラー画像表示装置Ｄで表示する際の色をそれぞれの撮像装置ごとに調整・選択するための色調整手段を設けておくことが望ましい。
【００４４】
この図２には、画像記録装置Ｍを示してあり、この記録装置Ｍとしては上記したカラー画像表示装置Ｄで表示する画像を記録できる装置、例えばビデオテープレコーダ、ディジタルビデオディスクなどのビデオディスク記録装置を用いることができる。
【００４５】
しかしながら、画像情報をディジタル化して記憶しておくと種々の加工を行ったり、表示色を変えて表示することができるなど、さらに有効な結晶欠陥検査装置が得られる。
【００４６】
また、各撮像装置に入射する光シグナルの強度は、被検査結晶の欠陥に基づく光シグナルのスペクトル分布や半透過鏡・全反射鏡、あるいは、光学フィルタの当該波長帯における透過率などによって大幅に相違するが、撮像素子の感度を選択・調整したり、増幅器の増幅度を変えたりすることによって補償することは容易である。
【００４７】
図３は、このようなディジタル処理して得られたデータをフレームメモリに格納するようにした本発明によるディジタル処理装置の実施例を示すもので、図２に示した撮像装置Ｃ₁,Ｃ₂およびＣ₃に相当する同一の感光要素配置を有する撮像素子Ｃ₁₁，Ｃ₁₂およびＣ₁₃の映像信号出力を処理するものであり、図２の画像信号合成装置Ｖ，画像記録装置Ｍおよびカラー画像表示装置Ｄに相当する部分の構成を示している。
【００４８】
なお、これらの撮像素子Ｃ₁₁,Ｃ₁₂およびＣ₁₃は、それぞれ図１、図２について説明した第１系列、第２系列および第３系列の撮像装置の撮像素子に相当するものであり、したがって、これら撮像素子Ｃ₁₁,Ｃ₁₂およびＣ₁₃にウェハからの光シグナルを投影する光学系としては、図１あるいは図２に図示・説明した光学系と同様な光学系を用いることができることはいうまでもない。
【００４９】
各撮像素子Ｃ₁₁,Ｃ₁₂およびＣ₁₃からのアナログ映像信号出力は、それぞれ対応する＃１処理装置，＃２処理装置および＃３処理装置によって処理される。
【００５０】
これら処理装置はそれぞれ同一の構成を有するものであり、＃１処理装置について符号を付したように、撮像素子Ｃのアナログ映像信号出力が入力されるＡＤ変換器AD，フレームメモリFM，このフレームメモリへの書込アドレスを供給する書込アドレス発生器WA，このフレームメモリからの読出アドレスを供給する読出アドレス発生器RA、および、対応する撮像素子からの映像を表示する色を制御する色制御回路CCを備えている。
【００５１】
なお、必要に応じて撮像素子Ｃのアナログ映像信号出力を増幅するための増幅器を撮像素子ＣとＡＤ変換器ADの間に設けることができ、この増幅器の利得はそれぞれ調節できるように構成しておくことが、各系列の感度あるいは系列間の感度の調整を行うために望ましい。
【００５２】
そして、各処理装置のＡＤ変換器AD，フレームメモリFM，書込アドレス発生器WAおよび読出アドレス発生器RAは同期信号発生器SYからの同期信号syによって各処理装置は互いに同期して処理を行う。
【００５３】
図１，図２について説明したように、ウェハの検査点にレーザビームが照射されると、それぞれの波長帯の映像が対応する撮像素子Ｃ₁₁,Ｃ₁₂,Ｃ₁₃にそれぞれ投影され、各撮像素子Ｃ₁₁,Ｃ₁₂,Ｃ₁₃は共通する同期信号syによって互いに対応する画素についてのアナログ映像信号がそれぞれＡＤ変換器に入力され、さらに上記の共通する同期信号syによってそれぞれディジタル信号に変換される。
【００５４】
このディジタル信号は、上記共通の同期信号syによってフレームメモリFMへの書込アドレスを指定する書込アドレス発生器WAからのアドレスによってこのフレームメモリFMに書込まれる。なお、この書込みの際には、上記同期信号syは書込みのための同期信号として用いられる。
【００５５】
そして、この実施例では各処理装置にそれぞれフレームメモリFMを設けてあるので、それぞれの書込アドレス発生器WAで互いに同期して発生される書込アドレスが常に同一のアドレス値になるようにしておけば、各処理装置のフレームメモリFMの同一アドレスに各撮像素子の対応する同一点の画素についての光量データが格納される。
【００５６】
したがって、このフレームメモリFMから画像データを読出す際には、各処理装置が上記同期信号syを用いて読出アドレス発生器RAから同期信号syに同期して同一のアドレス値を発生するように構成しておけば、各処理装置のフレームメモリから各撮像装置の対応する画素についてのデータが読出される。
【００５７】
この読出されたデータは、それぞれの処理装置の色制御回路CCによって画像の色を制御・調整した後、合成回路IPによって各処理装置からの画像データを合成してからカラー画像表示装置DCの画面上に表示させる。
【００５８】
これによって、図１について説明したと同様に、撮像素子Ｃ₁₁，Ｃ₁₂，Ｃ₁₃のそれぞれによって撮像した像のパターン、すなわち、異なった波長帯ごとの像がそれぞれ異なった色として画面上に重畳して表示される。
【００５９】
なお、この実施例では、各処理装置ごとにフレームメモリを設けたが、１つのフレームメモリを各処理装置で共用するようにしてもよく、この場合にはそれぞれの処理装置の書込アドレス発生器が発生するアドレスに一定の差値を設定してフレームメモリを分割して使用することができ、このフレームメモリからの読出しに際しては上記差値に相当する差値を有する読出アドレスをそれぞれの処理装置の読出アドレス発生器が発生するようにする。
【００６０】
以上述べた実施例においては、説明の便宜上、各撮像素子Ｃ₁₁,Ｃ₁₂,Ｃ₁₃の画素配置、したがって画素数が同一なものとして説明したが、例えば位置解像度の高い波長などについての精細度の高い撮像を行う撮像素子の画素数を他の撮像素子の画素数よりも大きくしてもよい。
【００６１】
この場合には、一つの被検査点から出た異なる波長帯による映像を同一点に重ねて表示するために、画素数の少ない撮像素子から得られた画像信号を画素数の多い撮像素子から得られるそれぞれの画素の位置と一致するように座標変換を行って、画素数の多い撮像素子から得られる画素の位置に対応して画素数の少ない撮像素子からの画像データが得られるようにすることが望ましい。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、レーザビームを照射して被試験試料としての結晶質半導体ウエハの側面から入射することによって結晶質半導体ウエハの表面から放出された前記被試験試料の観察点の散乱光と発光からなる光シグナルを平行光束にしてから、前記レーザビームの波長帯と同一の前記散乱光の波長帯と、前記レーザビームの波長帯と異なる前記散乱光と前記発光の波長ごとに分割して結像させて複数の像としてそれぞれ撮像し、該撮像により得られた複数の映像から結晶質半導体ウエハの内部欠陥の内容を識別するので、このレーザビームの波長を含む波長帯で弾性散乱光を生じさせる結晶質半導体ウエハの内部欠陥と、他の波長帯で非弾性散乱光やフォトルミネッセンス光などに変化を生じさせる結晶質半導体ウエハの内部欠陥とを同時に検査を行うことができ、しかも、これらの複数の波長帯ごとに結像させて複数の像としてそれぞれ撮像して得られた複数の映像を重ね合わせて観察することで、結晶質半導体ウエハ内部欠陥の種類の同定や欠陥の形状などを容易に検査・判断することができるという、従来技術には期待できない格別の効果が得られる。
また、重ね合わせに当たって、波長帯ごとに異なった色で表示することができるので、波長帯に対応する複数の映像の相互間の関係を容易に知ることができる。
【００６４】
例えば、弾性散乱光の像を用いて高感度かつ高い位置分解能で欠陥を検出し、その欠陥位置に対応するラマン散乱光（非弾性散乱光）、発光などの他の波長帯の像や光強度に基づいて欠陥の種類やその周囲の結晶の状態に関する情報を得ることができる。
【００６５】
しかも、これら波長帯ごとの光シグナルの強度に大きな相違があっても、撮像素子の感度や増幅度を適切に選ぶことによって、例えば、桁違いに強いシグナル強度を持つ弾性散乱光から得られた像と微弱シグナル強度の非弾性散乱光から得られた像を実質上同等の強度のものとして比較することができる。
【００６６】
さらに、光シグナルのスペクトルの目的とする波長帯以外の波長を有する光シグナルを排除して検査を行うことができるので、例えば、非弾性散乱光より微弱な強度の弾性散乱光を検出することも可能となって検出感度が向上するし、また、非弾性散乱光の検出に際しては弾性散乱光を遮断して特定波長の非弾性散乱光のみを選択することができるために、弾性散乱光ノイズや欠陥からの弾性散乱光を完全にカットして微弱な非弾性散乱光をＳ／Ｎ比良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を説明するための図である。
【図２】本発明による実施例をその光学系を中心として示した図である。
【図３】本発明によるディジタル処理装置の実施例を示す図である。
【符号の説明】
Ｘ……第１系列による単色撮像のパターン，Ｙ……第２系列による単色撮像のパターン，Ｘ’……第１系列の色映像のパターン，Ｙ’……第２系列の色映像のパターン，Ｘ”……合成された第１系列の色映像のパターン，Ｙ”……合成された第２系列の色映像のパターン，Ｚ……第１系列と第２系列とが合成された色映像のパターン

Claims

被試験試料としての結晶質半導体ウェハの側面からレーザビームを入射することによって前記結晶質半導体ウエハの表面から放出された前記被試験試料の観察点の散乱光と発光を平行光束にしてから結像させ、該結像された散乱光と発光による像に基づいて前記結晶質半導体ウエハの内部欠陥を検査する欠陥検査方法であって、
前記平行光束とされた前記散乱光と前記発光を、前記レーザビームの波長帯と同一の前記散乱光の波長帯と、前記レーザビームの波長帯と異なる前記散乱光と前記発光の波長帯に分割して結像させて複数の像としてそれぞれ撮像し、該撮像により得られた複数の映像から前記結晶質半導体ウエハの内部欠陥の内容を識別することを特徴とする欠陥検査方法。
前記複数の映像を互いに異なる色により合成表示し、前記複数の映像の重なった部分を前記異なる色の合成色としたことを特徴とする請求項１記載の欠陥検査方法。
被試験試料としての結晶質半導体ウエハの側面からレーザビームを入射することによって前記結晶質半導体ウエハ表面から放出された前記被試験試料の観察点の散乱光と発光を平行光束としてから結像させ、該結像された散乱光と発光による像に基づいて前記結晶質半導体ウエハ内部欠陥を検査する欠陥検査装置であって、
単一の対物レンズ系に入射し平行光束にされた前記散乱光と前記発光を、前記レーザビームの波長帯と同一の前記散乱光の波長帯と、前記レーザビームの波長帯と異なる前記散乱光と前記発光の波長帯ごとに分割し、該分割した前記散乱光と前記発光による前記像を互いに同期した複数の像としてそれぞれ撮像し、該撮像により得られた複数の映像をそれぞれ異なる色として合成して表示するようにしたことを特徴とする欠陥検査装置。
前記平行光束の経路中に光分割手段を設けるとともに、この光分割手段により分割された複数の平行光束の経路に前記分割した波長帯の光を透過するフィルタを設けたことを特徴とする請求項３記載の欠陥検査装置。
前記光分割手段により分割されたそれぞれの平行光束を撮像素子に結像するための結像光学系と前記撮像素子との相対間隔を調整する結像調整手段を設けたことを特徴とする請求項４記載の欠陥検査装置。