【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、欠陥検査装置に関し、例えば、半導体ウェハや液晶ガラス基板などの検査対象の欠陥検査に使用される検査条件の決定に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体ウェハの製造工程においては、半導体ウェハにおける傷、ダスト、むら、汚れなどのマクロ検査が行われる、このマクロ検査は、半導体ウェハ表面に照明光を照射し、その正反射光、回折光、或いは散乱光を撮像装置により撮像し、そのデータを画像処理することによって、半導体ウェハ表面における傷、ダスト、むら、汚れなどを検出している。
【０００３】
特許文献１に、半導体ウェハの検査を行うための自動検査装置が開示されている。この自動検査装置は、半導体プロセス毎に、最適な条件設定を自動的に行わせて回折光を用いた欠陥検査を自動的にかつ効率よく行わせるための装置である。この自動検査装置では、予め良品と分かっているウェハが必要である。しかし、次のような理由により、ウェハの製造工場で良品のウェハを用意することは困難である。
【０００４】
（１） 他の特性の分かっている装置で予め検査することによって、良品ウェハを決める必要がある。従って、良品のウェハと決定するのに時間が掛かる。
（２） 良品のウェハが用意されていないような工場の立ち上げ当初から検査装置を使用したいという要求が強い。
【０００５】
（３） 多品種少量生産が主流になりつつあるので、ウェハの種類を変更するたびに、良品を用意しなければならない。
【０００６】
また、現在は、ウェハのパターンがノッチに対して４５度のもの等が製造されているが、この検査装置では、検査対象のウェハのパターンがノッチに対して０°と９０°のみであるので、このようなウェハには対応できない。
【０００７】
更に、ユーザの要求として、
（１） 半導体ウェハに対する欠陥検出感度を高くすること。
【０００８】
（２） 検査速度を速くしたり、誤検出を少なしたりすること。
【０００９】
という要求がある。しかし、欠陥検出の全ての要素（検出感度そのもの、検出方法、撮像画像の分解能、検査条件数など）を満足することはできない。例えば、従来では、検査条件数を単一と限定し、その条件をより欠陥検出しやすいものとする手法しかない。
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−３２５８０５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、様々な要求に対応し、改良された欠陥検査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】
上記の課題を解決するために、本発明に係る欠陥検査装置は、照明手段および撮像手段の光軸と検査対象の表面とのなす角度を変化させ、前記検査対象からの干渉光又は回折光の少なくとも一方を前記撮像手段により撮像し、この撮像により取得された画像データから前記検査対象の欠陥を検査する欠陥検査装置であって、仮決定された異なる検査条件で前記検査対象を前記撮像手段により撮像し、前記各検査条件毎に前記検査対象の画像の特徴を解析して良品画像を選択し、前記解析結果から真の欠陥を検出できる検査条件を選択・決定し、この決定された検査条件を用いて欠陥検査する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る欠陥検査装置、すなわち、半導体ウエハや液晶等のフラットパネルディスプレイのガラス基板などの検査対象の検査を行う欠陥検査装置の概略構成図である。
【００１４】
図１において、回転可能なステージ５上には検査対象として半導体ウェハ４が載置され、その斜め上方に照明部３が配置されるとともに、この照明部３から半導体ウェハ４を介して対向位置に撮像部１が配置されている。また、照明部３又は撮像部１は図示矢印Ｅ、Ｅ′方向に回動可能になっており、照明部３から照明光を半導体ウェハ４に照射したときの半導体ウェハ４からの干渉光と回折光とを撮像部１により撮像するのに最適な照明角度θｉ又は撮像角度θｄに設定できる。
【００１５】
そして、撮像部１に所望の波長の光が入力するように、干渉フィルタ２が設けられている。なお、図１においては、干渉フィルタ２は、照明部３とウェハ４との間及びウェハ４と撮像部１との間に配置されているが、照明部３とウェハ４との間又はウェハ４と撮像部１との間のいずれか一方の間に配置されていれば良い。また、ウェハ４を搭載するステージ５は、図中矢印Ｆ方向に回転可能になっており、半導体ウェハ４を照明部３の照明方向に対して所望の回転角度に設定できる。
【００１６】
以下具体的な構成を説明する。
本発明に係る欠陥検査装置は、例えば検査対象として半導体ウェハ４の欠陥検査を行うのに必要な干渉光と±ｎ次回折光が取り込める最適な照明角度になるように照明部３を自動設定するように構成されている。更に、照明方向に対して、例えば検査対象のパターンが所望の方向に向くように、ステージ５を回転できるようになっている。
【００１７】
ＣＰＵからなる主制御部９には、プログラムメモリ１４、画像メモリ１０、入力部１５及び第１〜第３の出力部１１〜１３が接続されている。そして、プログラムメモリ１４に記憶されているプログラムを実行することにより撮像角度算出手段１６、照明角度算出手段１７、照明照度算出手段１８、最適条件算出手段１９及び欠陥検出手段２０に割り当てられた各機能が作動する。また、第１〜第３の出力部１１〜１３には、それぞれ、撮像角度設定部６と、照明角度設定部７と、ステージ角度設定部８とが接続されている。
【００１８】
プログラムメモリ１４は、主制御部９によって読み取り可能であって、半導体ウェハ４の設計情報に基づいて干渉光又は回折光を撮像する最適な照明角度θｉ、撮像角度θｄを求め、撮像部又は照明部３を設定するためのプログラムが記憶されている。
【００１９】
画像メモリ１０には、撮像部１から出力され、デジタル化された画像信号に係る画像データが記憶される。
【００２０】
入力部１５は、例えばキーボードやマウスにより、半導体ウェハ４の設計情報として、例えば半導体ウェハ４のパターンピッチ、反射率、パターン形状、膜厚、又は照明部３から出力される照明光の波長などの各種情報を取り込む。
【００２１】
撮像角度算出手段１６は、入力部１５から取り込まれた半導体ウェハ４の設計情報（パターンピッチ）や照明条件（照明角度、波長）に基づいて半導体ウェハ４からの干渉光又は回折光を撮像部１により撮像するのに最適な照明角度に対する回折角度θｄ（すなわち、撮像角度）を求める。
【００２２】
この撮像角度算出手段１６は、半導体ウェハ４からの回折光のうち所望の±ｎ次回折光の回折角度を（１）式によって求めることができる。（１）式において、回折角度をθｄ、照明光の照明角度をθｉ、次数をｍ、半導体ウェハ４のパターンピッチをｐ、照明光の波長をλとすると、
ｓｉｎθｄ−ｓｉｎθｉ＝ｍλ／ｐ …（１）
を演算することにより所望の±ｎ次の回折角度θｄを求めることができる。例えば、照明角度θｉを固定した状態で次数ｍを決め、これらのデータと、パターンピッチＰと波長λを入力部１５から入力することにより、照明角度θｉに対する所望の次数ｍの回折角度θｄを求めることができる。また、撮像角度θｄを固定した状態で次数ｍを求め、これらのデータと、パターンピッチＰと波長λを入力部１５から入力することにより、撮像角度θｄ方向に次数ｍの回折光が発生する照明角度θｉを求めることができる。撮像角度算出手段１６で求められたｍ次回折光を取り込める回折角度θｄ（又は照明角度θｉ）は第１の出力部１１を介して撮像角度設定部６（又は照明角度設定部７）に入力する。撮像角度設定部６（又は照明角度設定部７）は、入力した回折角度θｄ（又は照明角度θｉ）に基づいて矢印Ｅ′方向（照明部３を矢印Ｅ方向）の回動する。
【００２３】
照明照度算出手段１８は、照明部３の角度を所定の角度（例えば＋２０°〜−２０°）の範囲で可変したときに撮像部１の撮像により得られた画像データを画像メモリ１０から読み取り、この画像データの輝度分布からｍ次回折光が最もよく発生する照明角度θｉ′を求める。
【００２４】
照明角度算出手段１７は、撮像部１の撮像角度を固定した状態において、撮像角度算出手段１６により算出されたｍ次の回折光が撮像部１で取り込める照明角度θｉに設定するための指令を、第２の出力部１２を介して照明角度設定部７に送出する。照明角度設定部７は、この指令に基づいて照明部３の光軸とウェハ４との角度（以下、単に「照射角度」と称する）が所定の角度になるように、照明部３を回動させる。
【００２５】
更に、照明角度算出手段１７は、照明照度算出手段１８により求められた実際の輝度分布と撮像角度算出手段１６により算出されたｍ次の回折光が撮像部１に入射する照明角度θｉとを比較する。そして、このｍ次の回折光に対応する照明角度θｉに最も近い輝度分布のピークを真のｍ次回折光を撮像部１方向に発生させる照明角度θｉとし、更に、その照射角度θｉ′に照明部３を設定するための指令を第２の出力部１２を介して照明角度設定部７に送出する。
【００２６】
照明角度設定部７は、照明角度算出手段１７から指示された照明角度θｉ′に従って照明部３を回動させ、照明部３の角度を指示された照明に設定する。又、この照明角度設定部７は、照明部３と撮像部１の両方とを半導体ウェハ４の上方で回動させ、半導体ウェハ４に対する照射角度と撮像角度を変化させることもできる。
【００２７】
また、ステージ５は、例えば、設計情報（パターンの配列方向）に基づいて第３の出力部１３を介してステージ角度設定部８に回転角度が入力されると、入力部１５で設定した回転角度に、例えば、０°、４５°、９０°、０°〜９０°（又は１８０°）まで１°きざみで回転する。これにより、ウェハのパターンの向きに柔軟に対応できるよう。
【００２８】
欠陥検出手段２０は、最適な回折光を撮像できる回折角度になるように照明部３の照明角度が設定された状態で、撮像部１の撮像により得られた画像データを画像メモリ１０から読み取り、この画像データを画像処理して半導体ウェハ４の表面における傷、ダスト、むら、汚れなどを検査する。
【００２９】
図２及び図３を参照して、上記のように構成された欠陥検査装置の動作を説明する。
図２は、検査条件決定のための流れを示すフローチャート（「第１の手順」と称する）であり、図３は、検査条件設定後における良品の選定のためのフローチャート（「第２の手順」と称する）である。なお、検査条件には、照明条件（照明部３の波長λや照明角度など）、撮像条件（撮像部３の撮像角度等）、ステージ条件（ステージ６の回転角度等）及びしきい値等がある。
【００３０】
図２に示す第１の手順においては、まず、設計データなどから、検査条件の仮決定を行う（ステップＡ１）。この場合において、欠陥検査装置の全ての検査条件から検査対象のウェハに対して、欠陥検出に有効な可能性のある全ての条件を自動的に求める。
具体的には、干渉画像については、照明光の波長として、６００ｎｍと６４０ｎｍの２条件（これには限定されない）を選択する。また、回折画像については、照明部３を可動範囲内で動かして得られた照明角度に対する画像輝度のグラフから輝度がピークとなる全ての±ｍ時の回折光の回折角度を選択する。なお、この場合において、回折画像の条件設定について、１枚のウェハで求めても良いし、複数のウェハを使ってその全ての情報（合成画像や各画像の偏差中心など）から求めても良い。
【００３１】
仮決定した全ての検査条件で良否が不明な半導体ウェハを良品候補として撮像部１で撮像し、この画像データを画像メモリ１０又は図示しない記憶媒体に保存する（ステップＡ２）。具体的には、ステップＡ１で仮決定した全ての検査条件で、半導体ウェハを撮像し、取得した画像を検査条件毎に分けて保存する。
【００３２】
各検査条件ごとに分類された半導体ウェハから、画像の特徴を解析して、良品画像と不良品画像を自動的に選別する（ステップＡ３）。具体的には、画像内のダイ部分の相似性が一定のしきい値より高いものを選択したり、画像同士のばらつきの同計量から標準偏差を求めて、一定のしきい値よりも少ないばらつきのものを選択したりすること等によって、良品画像を選択する。
【００３３】
各検査条件における画像の特徴を解析した結果から、真の欠陥を検出できる検査条件を選択・決定する（ステップＡ４）。具体的には、各検査条件における画像のばらつきを各画像の偏差量としてそれが一定のしきい値よりも大きいものや、ステップＡ３で選択された良品画像を使用した場合に、検出感度自動算出処理で得られるしきい値が一定値より大きいもの、等によって検査条件を選択・決定する。
【００３４】
次に、図３を参照して、良品画像を選定する場合の第２の手順に係る流れを説明する。
欠陥検査装置の全ての検査条件から、検査対象の半導体ウェハの設計情報に基づいて、検査条件を自動的に求める（ステップＢ１）。具体的には、干渉画像について、波長６００ｎｍと６４０ｎｍの２条件をウェハ表面の膜圧と屈折率から選択し、回折画像については、例えば、パターンピッチ（複数を選択可能）から、対応した検査条件を求める。なお、この回折画像の条件設定は、１枚のウェハで求めても良いし、複数のウェハを使ってその全ての情報（合成画像や、各画像の偏差中心等）から求めても良い。
【００３５】
このように、検査条件を設計情報に従って自動的に求めるようにすると、図２に示すフローにおける検査条件の絞り込み作業が不要であり、更に各検査条件に対して、検出される欠陥の種類がより明確であるという利点がある。その反面、キズの結果などの理論値からは分からないものを見逃す可能性がある。
【００３６】
なお、ステップＢ２はステップＡ２と同様であり、ステップＢ１で決定した全ての検査条件で、半導体ウェハを撮像し、取得した画像データを検査条件毎に分けて画像メモリ１０又は図示しない記憶媒体に保存する。また、ステップＢ３は、ステップＡ３と同様に各検査条件における良品候補から、画像の特徴を解析することで、良品画像を自動的に選択する。
【００３７】
本発明においては、第１の手順では、すべての検査を検査条件として画像を取り込んで、良品画像を選定した後に、検査条件の本決定を行っている。従って、時間は掛かるものの、正確な検査条件が設定できる。これに対し、第２の手順においては、設計値から検査条件を設定しているので、時間は短縮できるものの、第１の手順と比べてその精度は低くなる。
【００３８】
従って、両者の利点を考慮すると、第１の手順と第２の手順とを１つの装置に組み込んで、第１の手順は、工場の立ち上げ時や半導体ウェハのパターンが新たなものとなった場合に適用して、検査条件を決定し、製品のスループットが安定してきた時点で第２の手順に移行するといった運用方法が好ましい。しかし、第１の手順のみを組み込んだ欠陥検査装置や、第２の手順のみを組み込んだ欠陥検査装置のみとして、第１の手順を組み込んだ欠陥検査装置で検査条件を決定した後に、第２の手順を組み込んだ欠陥検査装置で検査を行うようにしても良い。
【００３９】
以上の手順で出来上がった検査条件として、複数の検査条件が得られるが、１つの検査条件を検査に使用しても良いし、複数の検査条件を組合わせて使用しても良い。なお、複数の検査条件を組合わせて使用する場合には、選択された検査条件を順番に実行すれば良い。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、様々な要求に対応した欠陥検査装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る欠陥検査装置の概略構成図。
【図２】検査条件決定のための流れを示すフローチャート。
【図３】検査条件設定後における良品の選定のためのフローチャート。
【符号の説明】
１…撮像部
２…干渉フィルタ
３…照明部
４…半導体ウェハ
５…ステージ
６…撮像角度設定部
７…照明角度設定部
８…ステージ角度設定部
９…主制御部
１０…画像メモリ
１１〜１３…第１〜第３の出力部
１１…第１の出力部
１２…第２の出力部
１３…第３の出力部
１４…プログラムメモリ
１５…入力部
１６…撮像角度算出手段
１７…照明角度算出手段
１８…照明照度算出手段
１９…最適条件算出手段
２０…欠陥検出手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a defect inspection apparatus and, for example, relates to determination of inspection conditions used for defect inspection of inspection objects such as semiconductor wafers and liquid crystal glass substrates.
[0002]
[Prior art]
For example, in the manufacturing process of a semiconductor wafer, a macro inspection such as scratches, dust, unevenness and dirt on the semiconductor wafer is performed. This macro inspection irradiates the surface of the semiconductor wafer with illumination light, and its specular reflection light and diffracted light. Alternatively, the scratches, dust, unevenness, dirt, etc. on the surface of the semiconductor wafer are detected by imaging the scattered light with an imaging device and processing the data.
[0003]
Patent Document 1 discloses an automatic inspection apparatus for inspecting a semiconductor wafer. This automatic inspection apparatus is an apparatus for automatically and efficiently performing defect inspection using diffracted light by automatically setting optimum conditions for each semiconductor process. This automatic inspection apparatus requires a wafer that is known in advance as a good product. However, it is difficult to prepare a good wafer at a wafer manufacturing factory for the following reasons.
[0004]
(1) It is necessary to determine a non-defective wafer by inspecting in advance with an apparatus having other characteristics. Therefore, it takes time to determine that the wafer is a good product.
(2) There is a strong demand to use an inspection device from the start of the factory where no good wafers are prepared.
[0005]
(3) Since high-mix low-volume production is becoming mainstream, a good product must be prepared each time the type of wafer is changed.
[0006]
Currently, wafers with a wafer pattern of 45 degrees with respect to the notch are manufactured. However, with this inspection apparatus, the wafer pattern to be inspected is only 0 ° and 90 ° with respect to the notch. It is not possible to deal with such a wafer.
[0007]
Furthermore, as a user request,
(1) To increase the defect detection sensitivity for semiconductor wafers.
[0008]
(2) Increase inspection speed or reduce false detections.
[0009]
There is a request. However, all the elements of defect detection (detection sensitivity itself, detection method, resolution of captured image, number of inspection conditions, etc.) cannot be satisfied. For example, conventionally, there is only a technique for limiting the number of inspection conditions to a single one and making the conditions easier to detect defects.
[0010]
[Patent Document 1] JP-A-10-325805
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an improved defect inspection apparatus that meets various requirements.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a defect inspection apparatus according to the present invention changes the angle formed between the optical axis of the illumination unit and the imaging unit and the surface of the inspection target, and the interference light or diffracted light from the inspection target is changed. A defect inspection apparatus that images at least one of the images by the imaging unit and inspects the defect of the inspection target from image data acquired by the imaging, and the inspection unit detects the inspection target under different temporarily determined inspection conditions. Imaging, analyzing the characteristics of the image to be inspected for each inspection condition, selecting a non-defective image, selecting and determining an inspection condition capable of detecting a true defect from the analysis result, and the determined inspection condition Inspect for defects using.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a defect inspection apparatus according to an embodiment of the present invention, that is, a defect inspection apparatus that inspects an inspection target such as a glass substrate of a flat panel display such as a semiconductor wafer or liquid crystal.
[0014]
In FIG. 1, a semiconductor wafer 4 is placed as an inspection target on a rotatable stage 5, and an illuminating unit 3 is disposed obliquely above, and from the illuminating unit 3 to the opposing position via the semiconductor wafer 4. An imaging unit 1 is arranged. Further, the illumination unit 3 or the imaging unit 1 can be rotated in the directions indicated by arrows E and E ′, and interference light and diffraction from the semiconductor wafer 4 when the illumination light is irradiated from the illumination unit 3 onto the semiconductor wafer 4. It is possible to set the illumination angle θi or the imaging angle θd that is optimal for imaging the light with the imaging unit 1.
[0015]
An interference filter 2 is provided so that light of a desired wavelength is input to the imaging unit 1. In FIG. 1, the interference filter 2 is disposed between the illumination unit 3 and the wafer 4 and between the wafer 4 and the imaging unit 1, but between the illumination unit 3 and the wafer 4 or the wafer 4. And the imaging unit 1 may be disposed between them. Further, the stage 5 on which the wafer 4 is mounted is rotatable in the direction of arrow F in the figure, and the semiconductor wafer 4 can be set at a desired rotation angle with respect to the illumination direction of the illumination unit 3.
[0016]
A specific configuration will be described below.
The defect inspection apparatus according to the present invention automatically sets the illuminating unit 3 so as to obtain an optimum illumination angle at which interference light and ± n-order diffracted light necessary for inspecting a defect of the semiconductor wafer 4 as an inspection object can be taken. It is configured. Furthermore, the stage 5 can be rotated with respect to the illumination direction so that, for example, the pattern to be inspected faces in a desired direction.
[0017]
A main memory 9 comprising a CPU is connected to a program memory 14, an image memory 10, an input unit 15, and first to third output units 11 to 13. Then, by executing the program stored in the program memory 14, each function assigned to the imaging angle calculation means 16, the illumination angle calculation means 17, the illumination illuminance calculation means 18, the optimum condition calculation means 19, and the defect detection means 20. Operates. In addition, the imaging angle setting unit 6, the illumination angle setting unit 7, and the stage angle setting unit 8 are connected to the first to third output units 11 to 13, respectively.
[0018]
The program memory 14 is readable by the main control unit 9 and obtains the optimum illumination angle θi and imaging angle θd for imaging the interference light or diffracted light based on the design information of the semiconductor wafer 4, and obtains the imaging unit or illumination unit. A program for setting 3 is stored.
[0019]
The image memory 10 stores image data related to the digitized image signal output from the imaging unit 1.
[0020]
The input unit 15 uses, for example, a keyboard or a mouse as design information of the semiconductor wafer 4 such as the pattern pitch, reflectance, pattern shape, film thickness, or wavelength of illumination light output from the illumination unit 3. Import various information.
[0021]
The imaging angle calculation means 16 captures interference light or diffracted light from the semiconductor wafer 4 based on design information (pattern pitch) and illumination conditions (illumination angle, wavelength) of the semiconductor wafer 4 captured from the input unit 15. To obtain the diffraction angle θd (that is, the imaging angle) with respect to the optimum illumination angle for imaging.
[0022]
The imaging angle calculation means 16 can obtain the diffraction angle of desired ± nth-order diffracted light out of the diffracted light from the semiconductor wafer 4 by the equation (1). In equation (1), if the diffraction angle is θd, the illumination angle of the illumination light is θi, the order is m, the pattern pitch of the semiconductor wafer 4 is p, and the wavelength of the illumination light is λ,
sin θd−sin θi = mλ / p (1)
To obtain a desired ± nth-order diffraction angle θd. For example, the order m is determined with the illumination angle θi fixed, and these data, the pattern pitch P, and the wavelength λ are input from the input unit 15 to obtain the diffraction angle θd of the desired order m with respect to the illumination angle θi. be able to. Further, the order m is obtained in a state where the imaging angle θd is fixed, and these data, the pattern pitch P, and the wavelength λ are input from the input unit 15, thereby generating diffracted light of the order m in the imaging angle θd direction. The angle θi can be obtained. The diffraction angle θd (or illumination angle θi) that can capture the m-th order diffracted light obtained by the imaging angle calculation means 16 is input to the imaging angle setting unit 6 (or illumination angle setting unit 7) via the first output unit 11. The imaging angle setting unit 6 (or illumination angle setting unit 7) rotates in the direction of arrow E ′ (illumination unit 3 in the direction of arrow E) based on the input diffraction angle θd (or illumination angle θi).
[0023]
The illumination illuminance calculation means 18 reads the image data obtained by the imaging of the imaging unit 1 from the image memory 10 when the angle of the illumination unit 3 is varied within a predetermined angle (for example, + 20 ° to −20 °), From the luminance distribution of the image data, an illumination angle θi ′ at which m-th order diffracted light is most generated is obtained.
[0024]
The illumination angle calculation means 17 has a command for setting the illumination angle θi that the m-th order diffracted light calculated by the imaging angle calculation means 16 can be captured by the imaging section 1 in a state where the imaging angle of the imaging section 1 is fixed, This is sent to the illumination angle setting unit 7 via the second output unit 12. Based on this command, the illumination angle setting unit 7 rotates the illumination unit 3 so that the angle between the optical axis of the illumination unit 3 and the wafer 4 (hereinafter simply referred to as “irradiation angle”) becomes a predetermined angle. Let
[0025]
Further, the illumination angle calculation unit 17 compares the actual luminance distribution obtained by the illumination illuminance calculation unit 18 with the illumination angle θi at which the m-th order diffracted light calculated by the imaging angle calculation unit 16 enters the imaging unit 1. To do. The peak of the luminance distribution closest to the illumination angle θi corresponding to the m-th order diffracted light is set as the illumination angle θi that generates the true m-order diffracted light in the direction of the imaging unit 1, and further, the illumination unit A command for setting 3 is sent to the illumination angle setting unit 7 via the second output unit 12.
[0026]
The illumination angle setting unit 7 rotates the illumination unit 3 according to the illumination angle θi ′ instructed from the illumination angle calculation means 17 and sets the angle of the illumination unit 3 to the instructed illumination. In addition, the illumination angle setting unit 7 can rotate both the illumination unit 3 and the imaging unit 1 above the semiconductor wafer 4 to change the irradiation angle and the imaging angle with respect to the semiconductor wafer 4.
[0027]
Further, for example, when the rotation angle is input to the stage angle setting unit 8 via the third output unit 13 based on the design information (pattern arrangement direction), the stage 5 sets the rotation angle set by the input unit 15. For example, the rotation is performed in increments of 1 ° from 0 °, 45 °, 90 °, 0 ° to 90 ° (or 180 °). Thereby, it can respond flexibly to the direction of the pattern of the wafer.
[0028]
The defect detection means 20 reads the image data obtained by the imaging of the imaging unit 1 from the image memory 10 in a state where the illumination angle of the illumination unit 3 is set so as to obtain an optimal diffraction angle for imaging the diffracted light, The image data is subjected to image processing to inspect the surface of the semiconductor wafer 4 for scratches, dust, unevenness, dirt, and the like.
[0029]
With reference to FIGS. 2 and 3, the operation of the defect inspection apparatus configured as described above will be described.
FIG. 2 is a flowchart (referred to as “first procedure”) showing a flow for determining the inspection conditions, and FIG. 3 is a flowchart (“second procedure”) for selecting non-defective products after setting the inspection conditions. Called). The inspection conditions include illumination conditions (such as the wavelength λ and illumination angle of the illumination unit 3), imaging conditions (such as the imaging angle of the imaging unit 3), stage conditions (such as the rotation angle of the stage 6), and threshold values. is there.
[0030]
In the first procedure shown in FIG. 2, first, an inspection condition is provisionally determined from design data or the like (step A1). In this case, all conditions that may be effective for defect detection are automatically obtained from all inspection conditions of the defect inspection apparatus for the wafer to be inspected.
Specifically, for the interference image, two conditions of 600 nm and 640 nm (but not limited to) are selected as the wavelengths of the illumination light. For diffraction images, the diffraction angles of all diffracted light at the time of ± m at which the luminance reaches a peak are selected from a graph of image luminance with respect to the illumination angle obtained by moving the illumination unit 3 within the movable range. In this case, the diffraction image condition setting may be obtained for one wafer, or may be obtained from all the information (such as a composite image and the deviation center of each image) using a plurality of wafers. .
[0031]
A semiconductor wafer whose quality is unclear under all the temporarily determined inspection conditions is imaged by the imaging unit 1 as a good product candidate, and this image data is stored in the image memory 10 or a storage medium (not shown) (step A2). Specifically, the semiconductor wafer is imaged under all the inspection conditions provisionally determined in step A1, and the acquired images are stored separately for each inspection condition.
[0032]
Image characteristics are analyzed from the semiconductor wafers classified for each inspection condition, and a good product image and a defective product image are automatically selected (step A3). Specifically, select a die whose similarity in the image is higher than a certain threshold value, or obtain a standard deviation from the same metric of variations between images, and reduce the variation less than the certain threshold value. A non-defective image is selected by selecting an image or the like.
[0033]
From the result of analyzing the image characteristics under each inspection condition, an inspection condition capable of detecting a true defect is selected and determined (step A4). Specifically, the detection sensitivity is automatically calculated when the variation of the image under each inspection condition is the deviation amount of each image, which is larger than a certain threshold value, or when the non-defective image selected in step A3 is used. The inspection condition is selected and determined depending on the threshold value obtained by the processing being larger than a certain value.
[0034]
Next, with reference to FIG. 3, a flow according to the second procedure in the case of selecting a non-defective image will be described.
Based on the design information of the semiconductor wafer to be inspected, the inspection conditions are automatically obtained from all the inspection conditions of the defect inspection apparatus (step B1). Specifically, for the interference image, two conditions of wavelengths of 600 nm and 640 nm are selected from the film pressure and refractive index of the wafer surface, and for the diffraction image, for example, the corresponding inspection conditions are determined from the pattern pitch (a plurality can be selected). Ask for. The condition setting of the diffraction image may be obtained for one wafer, or may be obtained from all the information (composite image, deviation center of each image, etc.) using a plurality of wafers.
[0035]
In this way, if the inspection conditions are automatically obtained according to the design information, the inspection condition narrowing down operation in the flow shown in FIG. 2 is unnecessary, and moreover, the types of detected defects are more suitable for each inspection condition. There is an advantage of being clear. On the other hand, there is a possibility of missing things that are unknown from theoretical values such as scratch results.
[0036]
Note that step B2 is the same as step A2, and the semiconductor wafer is imaged under all the inspection conditions determined in step B1, and the acquired image data is stored for each inspection condition in the image memory 10 or a storage medium (not shown). To do. In step B3, a non-defective image is automatically selected by analyzing image characteristics from non-defective candidates under each inspection condition in the same manner as in step A3.
[0037]
In the present invention, in the first procedure, all inspections are taken as inspection conditions, images are taken in, and non-defective images are selected, and then the inspection conditions are finally determined. Therefore, although it takes time, an accurate inspection condition can be set. On the other hand, in the second procedure, since the inspection condition is set from the design value, the time can be shortened, but the accuracy is lower than that in the first procedure.
[0038]
Therefore, considering both advantages, the first procedure and the second procedure are incorporated into one apparatus, and the first procedure has a new pattern at the start-up of the factory and the semiconductor wafer. It is preferable to apply an operation method in which the inspection condition is determined and the process proceeds to the second procedure when the product throughput is stabilized. However, after determining the inspection conditions with the defect inspection apparatus incorporating the first procedure only as the defect inspection apparatus incorporating only the first procedure or the defect inspection apparatus incorporating only the second procedure, the second You may make it test | inspect with the defect inspection apparatus incorporating the procedure.
[0039]
A plurality of inspection conditions can be obtained as the inspection conditions completed by the above procedure, but one inspection condition may be used for the inspection, or a plurality of inspection conditions may be used in combination. When a plurality of inspection conditions are used in combination, the selected inspection conditions may be executed in order.
[0040]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the defect inspection apparatus corresponding to various requests | requirements can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a defect inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a flow for determining an inspection condition.
FIG. 3 is a flowchart for selecting non-defective products after setting inspection conditions.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Imaging part 2 ... Interference filter 3 ... Illumination part 4 ... Semiconductor wafer 5 ... Stage 6 ... Imaging angle setting part 7 ... Illumination angle setting part 8 ... Stage angle setting part 9 ... Main control part 10 ... Image memory 11-13 ... 1st-3rd output part 11 ... 1st output part 12 ... 2nd output part 13 ... 3rd output part 14 ... Program memory 15 ... Input part 16 ... Imaging angle calculation means 17 ... Illumination angle calculation means 18 ... Illuminance calculation means 19 ... Optimum condition calculation means 20 ... Defect detection means
