JP2005172813A - 試片検査装置の基準値設定装置およびこれを用いた基準値設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 試片検査装置内にキャリブレーション用の試料を永久載置して、その試料からのライトスキャタリングシグナル値を読取るディテクタの測定値を基準値と比較して、前記ディテクタを補正する試片検査装置の基準値設定装置を提供する。
【解決手段】 キャリブレーション試料と、所定の照射光を出射するキャリブレーション光源と、検査試片から反射されるライトスキャタリングシグナルを受けるディテクタと、ディテクタに対する基準値およびキャリブレーション試料により測定された値を比較判断し、それに対する補正値を算出してディテクタを補正するディテクタ補正装置とを含む。キャリブレーション試料はセラミック材質で製造され、その上面に多数の凸凹部が備えられ、実際の検査試片が載置されるステージの一側に設置される。
【選択図】図３

Description

本発明は、試片検査装置の基準値設定装置およびその方法に関するもので、さらに詳しく説明すると、基準値設定のための試料を試片検査装置内に備え、その試料により反射されるスキャタリングライトシグナルを獲得するディテクタの測定値を基準データ値と比較判断して前記ディテクタを自動補正するようにする試片検査装置の基準値設定装置およびその方法に関する。

一般的に、半導体素子は、ウエハ上に多数の物質層を積層し、パターニング過程を繰り返して形成される。この場合に各物質層の積層、またはパターニング過程で発生しうる欠陥（ＤＥＦＥＣＴ）や汚染粒子が所定の許容限度を越えると、完成された半導体素子は作動しなくなるか、または誤作動することがある。従って、現在、殆どの半導体素子の製造工程は各工程遂行の後にウエハ表面を検査して形成された物質層の表面、または内部の欠陥や汚染粒子の程度を把握する工程を含んでいる。

現在、このようなウエハの表面検査方式には二つがあるが、一つはレーザ散乱（ＬＡＳＥＲ ＳＣＡＴＴＥＲＩＮＧ）を用いた検査方式であり、他の一つはＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅｄ Ｃｏｕｐｌｅ Ｄｅｖｉｃｅ）撮象素子を用いた検査方式である。

ここで、前記レーザ散乱を用いた検査装置の構成は、分析対象物、例えばウエハ上にレーザを走査してスキャタリングされるレーザをディテクタにセンシングしてセンシングされたレーザのインテンシティ（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を分析することによってウエハ上に存在するパーティクルの数および大きさを分析することができるようになっている。

上述のようなレーザスキャタリングによるものとして、特許文献１（発明の名称：工程パラメータライブラリを内蔵したウエハ検査装備およびウエハ検査時の工程パラメータの設定方法）に開示されている。

その内容を要約は次の通りである。

所定の工程を終えたウエハ表面の欠陥や汚染を検査するウエハ検査装備およびウエハ検査時に必要な検査装備の工程パラメータを設定する方法に関するもので、本発明はウエハ検査時に必要な検査装備の工程パラメータを先にライブラリに貯蔵しておき、同じ段階の工程を通ったウエハを検査する時に用いることで、工程、パラメータの設定に所要する時間を短縮することができ、作業者の熟練度による偏差をなくすことができる。

上述のように、半導体装置製造ラインに設けられた前記多数の検査装置は定期的に基準値を再設定することによって測定誤差を減らしている。

そのような例は、特許文献２（発明の名称：表面検査装置）に開示されている。

その内容を見ると、基板表面を検査する装置において矯正方法および矯正ウエハを有する受納部に関するもので、基板にレーザを照射し、これを受光してそのデータ値を矯正プログラムにより矯正し、矯正が終わると搬送システムによりウエハが搬送され、このような過程が自動的に実施されることに関する。

図１Ａないし図１Ｃは、従来のレーザ散乱を用いた検査装置の基準値を設定する、より具体的な過程を示す図である。まず、図１Ａに示されたようにベアウエハ（Ｂａｒｅ Ｗａｆｅｒ）１上に特定の大きさおよび形状からなっている標準パーティクルＰＳＬ（Ｐｏｌｙ Ｓｔｙｌｅｎ Ｌａｔｅｘ）３をＰＤＳ（Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）４を用いて所定の数をまきつけてキャリブレーション用の標準試料５を製造（Ｓ１）する。

続いて、図１Ｂに示されたように前記標準試料５を検査装置に投入した後、標準試料５上に存在するＰＳＬの数および大きさを測定してその結果値が正しく示されるかを確認（Ｓ２）する。

次に、前記段階（Ｓ２）でＰＳＬのサイズを間違って読取る部分があれば、図１Ｃのような補正モード（ＣＡＬＢＲＡＴＩＯＮ ＭＯＤＥ）に移動させてキャリブレーション（ＣＡＬＩＢＲＡＴＩＯＮ）作業を実施（Ｓ３）する。その作業は、標準試料５でスキャタリングされる光を感知して、そのインテンシティを求めてＰＳＬの大きさに対するインテンシティの値を少なくとも二つ以上選定して作業者が入力する。

そして、グラフに示されたようにＰＳＬの大きさに対するインテンシティの大きさを示す基準値（Ａ線図）について作業者から入力された測定値（以下、ロウデータ（ＲＡＷ ＤＡＴＡ）と称す：Ｂ線図）に対する誤差が算出され、その誤差値を補償する補償作業（Ｓ３）を行う。

その後、再び前記過程を繰り返して実施して正常的な値が出るまで調整作業が続いて実施される。

しかし、従来は、上述のような方法により調整作業が行われるから下記のような多数の問題が発生される。

即ち、一番目の問題点としては、キャリブレーション試料を製造するのに追加費用が必要になる。

二番目の問題点としては、ベアウエハを使用することで、ウエハの消費率が増加する。

三番目の問題点としては、別途のＰＤＳ（Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）が採用されなければならず、前記ＰＤＳの設備がダウン（ＤＯＷＮ）した場合、それに対する素早い対応が難しい。

四番目の問題点としては、キャリブレーション補正作業のためにロウデータ値を作業者が手作業により入力する事で、作業者のエラーによりそのデータ値が間違って入力されることがある。このような場合、キャリブレーション作業にエラーが発生し、キャリブレーションの再作業に入り、これによる追加費用および時間が必要になる。
大韓民国特許公報１０−３３５４９１号明細書 日本国特開２００３−１３０８０９号明細書

従って、本発明は、上述のような問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、試片検査装置内にキャリブレーション用の試料を載置して使用すると共にその試料により反射されるライトスキャタリングシグナル値を読取るディテクタの測定値を判断して、基準値と前記ディテクタの測定値との誤差を算出して前記ディテクタを補正する試片検査装置の基準値設定装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、試片検査装置内にキャリブレーション用の試料を永久載置して、その試料により反射されるライトスキャタリングシグナル値を読取るディテクタの測定値を判断して、基準値とディテクタの測定値との誤差を算出して前記ディテクタを補正する試片検査装置の基準値設定装置を提供することにある。

上述の目的を達成するために本発明の第１観点によると、キャリブレーション試料を設けるステージと、前記ステージの上側に設けられて前記キャリブレーション試料に所定の照射光を出射するキャリブレーション光源と、前記キャリブレーション試料により反射されるライトスキャタリングシグナルを受けると共に検査試片から反射されるライトスキャタリングシグナルを受ける少なくとも一つのディテクタと、前記ディテクタに対する基準値および前記キャリブレーション試料により測定された値を比較判断し、それに対する補正値を算出して前記ディテクタを補正するディテクタ補正装置とを含むことを特徴とする試片検査装置の基準値設定装置が提供される。

前記ディテクタ補正装置は、前記ディテクタに対する基準値を蓄える基準値貯蔵手段と、前記キャリブレーション試料により測定された値を蓄える測定値貯蔵手段と、前記基準値と前記測定値を比較判断してその誤差値を算出する比較器と、前記比較器により算出された誤差値を基礎として前記ディテクタに対する補正命令を実施させるプロセッサとを含む。

前記キャリブレーション試料は、光散乱性が優れる材質で、前記キャリブレーション試料はセラミックとするのが好ましく、前記キャリブレーション試料の表面は凸凹形態に製造することが好ましい。

前記基準値貯蔵手段は、前記ディテクタに加えられる電圧対理想的なインテンシティに対する値が貯蔵され、前記測定値貯蔵手段は、前記ディテクタに加えられる電圧対実際に測定されたインテンシティに対する値が貯蔵される。

前記プロセッサは、前記比較器により算出された誤差値を基に、前記ディテクタに加えられる電圧値に対する補正命令を出力させるようにしたものである。

本発明の第２観点によると、検査を実施する検査試料が載置されるステージと、前記ステージの一側に設けられるキャリブレーション試料と、前記試片またはキャリブレーション試料の少なくとも一方の上側に所定の照射光を出射する光源と、前記キャリブレーション試料から反射されるライトスキャタリングシグナルをディテクティングするディテクタと、前記ディテクタに対する基準値および前記キャリブレーション試料により測定された値を比較判断して、前記ディテクタの補正値を算出して前記ディテクタを補正するディテクタ補正装置とを含むことを特徴とする試片検査装置が提供される。

前記光源は、前記試片側に照射する検査光源と、前記キャリブレーション試料側に照射するキャリブレーション光源の両方を備えることが好ましく、前記キャリブレーション光源は前記検査光源よりも低い光を出力されるようにすることが好ましい。

前記ディテクタ補正装置は、前記ディテクタに対する基準値を蓄える基準値貯蔵手段と、前記キャリブレーション試料により測定された値を蓄える測定値貯蔵手段と、前記基準値と前記測定値を比較判断してその誤差値を算出する比較器と、前記比較器により算出された誤差値を基礎として前記ディテクタに対し補正命令を実施させるプロセッサとを含むことが好ましい。

前記キャリブレーション試料は、前記試片の載置面よりも低い位置に設けられることが好ましい。

本発明の第３観点によると、キャリブレーション試料に所定の照射光を出射する段階と、前記キャリブレーション試料から反射されるライトスキャタリングシグナルをディテクタが感知する段階と、前記ディテクタにより感知された測定値と先に入力された基準値を、比較器により比較して誤差値を算出する段階と、前記比較器により算出された誤差値を基礎に前記ディテクタを補正する補正段階とを含むことを特徴とする試片検査装置の基準値設定装置が提供される。

前記比較器は、前記ディテクタに加えられる電圧対理想的なインテンシティに対する値と、それと同一な電圧印加条件で実際測定されたインテンシティに対する値を比較してその誤差を算出する。

前記ディテクタの補正は、前記比較器により算出された誤差値を基に前記ディテクタに加えられる電圧値を補正することにより行う。

前記キャリブレーション用の試料の材質は、光散乱性が優れる材質で製造すべきで、より好ましいのは、セラミックでの製造であり、その表面は凸凹形態で製造する。

上述のように本発明は、試片検査装置の基準値を設定することにおいて、ディテクタが感知する感知値を分析して基準値と差がある場合、その誤差値の補償をディテクタで行うようにして、そのキャリブレーションのために所要される費用を画期的に節減させることができると共に時間をも減少させることができるというメリットがある。

次に、図２乃至図４を参照して、本発明による試片検査装置の基準値設定装置およびその設定方法についてさらに詳しく説明する。

図２は、本発明の一実施形態による試片検査装置の基準値設定装置１００の構成を概略的に示す図である。図に示させるようにキャリブレーション光源１１０、キャリブレーション試料１３０、ディテクタ１５０およびディテクタ補正装置１７０を含む。

前記キャリブレーション試料１３０は、所定の固定ブロック１３５上の上面に設けられ、その材料は光散乱性が優れる材質としてセラミック材質を用いるのが好ましい。一方、その上面は光散乱性を助けるために多数の凸凹部（ＣＯＮＶＥＸ−ＣＯＮＣＡＶＥ）１３１を有するように製造されることが好ましい。

前記キャリブレーション光源１１０は、前記キャリブレーション試料１３０側に所定の照射光を出射するものとして、例えばレーザ光源が用いられる。

前記ディテクタ１５０は、前記キャリブレーション試料１３０により反射されるライトスキャタリングシグナルを受けてスキャタリングインテンシティを測定するものとして光電子増倍管（ＰＨＴＯＭＵＬＴＩＰＬＩＥＲ）を使用する。

前記ディテクタ補正装置１７０は、前記ディテクタ１５０に対する基準値を蓄える基準値貯蔵手段１７１と、前記キャリブレーション試料１３０により測定された値を蓄える測定値貯蔵手段１７３と、前記基準値と前記測定値を比較判断してその誤差値を算出する比較器１７５と、前記比較器１７５により算出された誤差値を基に前記ディテクタ１５０に対する補正命令を実施させるプロセッサ１７７を含む。

前記基準値と言うのは、理想的な状態で前記ディテクタ１５０に加えられる電圧に対するスキャタリングインテンシティ値（ＳＣＡＴＴＥＲＩＮＧ ＩＮＴＥＮＳＩＴＹ ＶＡＬＵＥ）を意味し、測定値と言うのは、前記基準値に基づく同一な電圧に対して実際測定されたスキャタリングインテンシティ値を意味する。従って、前記比較器１７５は、このような基準値と測定値との誤差値を算出する。

一方、この誤差値に基づきプロセッサ１７７は、その誤差値を補償するためにディテクタ１５０に補正電圧が印加されるようにする命令語を電圧調整器１８０側に出力する。従って、電源１８３から供給される電圧を調整してディテクタ１５０の出力が正確なものとなるようにする。これにより、前記ディテクタ１５０は、試片（図示せず）を検査するとき、その試片から反射される正確なスキャタリングインテンシティ値を受け取ることができるのである。

次は、上述したような構成による試片装置の基準値設定方法に対して図４を参照して説明する。

まず、キャリブレーション試料１３０が備えられると、キャリブレーション光源１１０により所定の照射光をキャリブレーション試料１３０側に向けて照射する。そうなると、前記ディテクタ１５０は、キャリブレーション試料１３０により反射されるライトスキャタリングシグナルを受けてそのインテンシティを測定し、その測定値は測定値貯蔵手段１７３により貯蔵（Ｓ１００）される。一方、比較器１７５は、基準値貯蔵手段１７１により先に入力された基準値と測定値とを比較して誤差値を算出（Ｓ３００）する。

このように、誤差値が算出されると、プロセッサ１７７は、ディテクタ１５０の条件を補正する補正命令語を出力（Ｓ５００）する。この補正は、ディテクタ１５０に加えられる電圧値を替え、前記誤差値を補償するようにしたものである。各電源１８３から供給される供給電流の値を調整する信号を電圧調整器１８０に送ると、前記電圧調整器１８０は、調整された電圧を前記ディテクタ１５０に出力する。

図３は、図２の基準値設定装置１００が実質的に試片を検査する試片検査装置に適用される形態を示す図で、図に示されたようにキャリブレーション試料１３０が検査試片（例えば、ウエハ）２０１を載置させるステージ２１０に設けられる。この時、前記キャリブレーション試料１３０は、前記検査試片２０１に干渉されることを解消させるために前記検査試片２０１の載置面（底面）よりも低い位置に設けられることが好ましい。

一方、前記キャリブレーション試料１３０側に照射されるキャリブレーション光源１１０が試片２０１を検査するための検査光源２２０とは別途に備えられる。この時、前記キャリブレーション光源１１０は、前記検査光源２２０をそのまま活用しても構わないが、前記検査光源２２０の出力光が高く、相対的にディテクタ１１０の機能をさらに老化させることを考慮に入れ、その出力光が低い条件をなすように構成された別途のキャリブレーション用途に製造される光源を用いるのが好ましい。

このようなキャリブレーション試料１３０をステージ２１０の一側に設ける場合、前記ステージ２１０は水平、垂直、ないしは回転移動できるように設けられる。それで、キャリブレーション作業をするとき、前記キャリブレーション試料１３０が所定の位置に移動し、実際の試片２０１を検査する場合、試片２０１が所定の位置に移動できるように構成するのが好ましい。

このように、本発明の詳細な説明では、具体的な実施形態に関して説明したが、本発明の範囲から逸脱しない限度内で、多様な変形が可能である。従って、本発明の範囲は説明された実施形態に制限されず、上述の特許請求範囲だけではなく、この特許請求範囲と均等なることによって定められるべきである。

本発明では、ディテクタを自動補正することができるので、より精度の高い試片検査装置の製造に利用することができる。

従来の試片表面検査装置の基準値設定過程を示す図である。 従来の試片表面検査装置の基準値設定過程を示す図である。 従来の試片表面検査装置の基準値設定過程を示す図である。 本発明の一実施形態による試片表面検査装置の基準値設定装置の構成を概略的に示す図である。 本発明により改善された基準値設定装置が適用された試片表面検査装置の構成を示す図である。 本発明により試片表面検査装置の基準値設定過程を示すフローチャートである。

符号の説明

１００：試片検査装置基準設定装置
１１０：キャリブレーション光源
１３０：キャリブレーション試料
１３１：凸凹部
１５０：ディテクタ
１７０：ディテクタ補正装置
１７１：基準値貯蔵手段
１７３：測定値貯蔵手段
１７５：比較器
１７７：プロセッサ
１８０：電圧調整器
１８３：電源
２０１：検査試片
２１０：ステージ
２２０：検査光源

Claims (22)

1. キャリブレーション試料と、
   前記キャリブレーション試料に所定の照射光を出射するキャリブレーション光源と、
   前記キャリブレーション試料により反射されるライトスキャタリングシグナルを受けると共に検査試片から反射されるライトスキャタリングシグナルをける少なくとも一つのディテクタと、
   前記ディテクタに対する基準値および前記キャリブレーション試料により測定された値を比較判断し、それに対する補正値を算出して前記ディテクタを補正するディテクタ補正装置と、
   を含むことを特徴とする試片検査装置の基準値設定装置。
2. 前記ディテクタ補正装置は、前記ディテクタに対する基準値を蓄える基準値貯蔵手段と、
   前記キャリブレーション試料により測定された値を蓄える測定値貯蔵手段と、
   前記基準値と前記測定値を比較判断してその誤差値を算出する比較器と、
   前記比較器により算出された誤差値を基礎に、前記ディテクタに対する補正命令を実施させるプロセッサと、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の試片検査装置の基準値設定装置。
3. 前記キャリブレーション試料は、比較的に光散乱性が優れる材質からなることを特徴とする請求項１に記載の試片検査装置の基準値設定装置。
4. 前記キャリブレーション試料の材質は、セラミックであることを特徴とする請求項３に記載の試片検査装置の基準値設定装置。
5. 前記キャリブレーション試料の表面は、凸凹形態で製造されたことを特徴とする請求項１に記載の試片検査装置の基準値設定装置。
6. 前記基準値貯蔵手段は、前記ディテクタに加えられる電圧対理想的なインテンシティに対する値が貯蔵され、前記測定値貯蔵手段は、前記ディテクタに加えられる電圧対実際の測定されたインテンシティに対する値が貯蔵されたことを特徴とする請求項２に記載の試片検査装置の基準値設定装置。
7. 前記プロセッサは、前記比較器により算出された誤差値を基として前記ディテクタに加えられる電圧値に対する補正命令を出力させるように成っていることを特徴とする請求項２に記載の試片検査装置の基準値設定装置。
8. 検査を実施した検査試片が載置されるステージと、
   前記ステージの一側に設けられるキャリブレーション試料と、
   前記検査試片またはキャリブレーション試料の少なくとも一方の上側に所定の照射光を出射する光源と、
   前記キャリブレーション試料から反射されるライトスキャタリングシグナルをディテクティングするディテクタと、
   前記ディテクタに対する基準値および前記キャリブレーション試料により測定された値を比較判断して前記ディテクタの補正値を算出して前記ディテクタを補正するディテクタ補正装置と、
   を含むことを特徴とする試片検査装置。
9. 前記光源は、前記試片側に照射する検査光源と、前記キャリブレーション側に照射するキャリブレーション光源と、がそれぞれ備えられたことを特徴とする請求項８に記載の試片検査装置。
10. 前記キャリブレーション光源は、前記検査光源よりも低い光出力条件を有するようになっていることを特徴とする請求項９に記載の試片検査装置。
11. 前記ディテクタ補正装置は、前記ディテクタに対する基準値を蓄える基準値貯蔵手段と、前記キャリブレーション試料により測定された値を蓄える測定値貯蔵手段と、前記基準値と測定値を比較してその誤差値を算出する比較器と、前記比較器により算出された誤差値を基礎に、前記ディテクタに対する補正命令を実行させるプロセッサと、を含むことを特徴とする請求項８に記載の試片検査装置。
12. 前記キャリブレーション試料は、光散乱性が優れる材質からなることを特徴とする請求項８に記載の試片検査装置。
13. 前記キャリブレーション試料の材質は、セラミックであることを特徴とする請求項１２に記載の試片検査装置。
14. 前記キャリブレーション試料の表面は、凸凹形態で製造されたことを特徴とする請求項８に記載の試片検査装置。
15. 前記基準値貯蔵手段は、前記ディテクタに加えられる電圧対理想的なインテンシティ（ＩＮＴＥＮＳＩＴＹ）に対する値が貯蔵され、前記測定値貯蔵手段は前記ディテクタに加えられる電圧対実際測定されたインテンシティに対する値が貯蔵されたことを特徴とする請求項１１に記載の試片検査装置。
16. 前記キャリブレーション試料は、前記試片の載置面よりも低い位置に設けられたことを特徴とする請求項８に記載の試片検査装置。
17. キャリブレーション試料を備える段階と、
    前記キャリブレーション試料に所定の照射光を出射する段階と、
    前記キャリブレーション試料から反射されるライトスキャタリングシグナルをディテクタが感知する段階と、
    前記ディテクタにより感知された測定値と先に入力された基準値を比較器により比較判断する段階と、
    前記比較器により算出された誤差値を基礎に、前記ディテクタを補正する補正段階と、
    を含むことを特徴とする試片検査装置の基準値設定方法。
18. 前記比較器は、前記ディテクタに加えられる電圧対理想的なインテンシティに対する値とそれと同一の電圧印加条件で実際の測定インテンシティに対する値を比較してその誤差値を算出することを特徴とする請求項１７に記載の試片検査装置の基準値設定方法。
19. 前記ディテクタの補正は、前記比較器により算出された誤差値を基礎に、前記ディテクタに加えられる電圧値を補正することを特徴とする請求項１６に記載の試片検査装置の基準値設定方法。
20. 前記キャリブレーション試料の材質を、比較的に光散乱性が優れる材質で製造することを特徴とする請求項１７に記載の試片検査装置の基準値設定方法。
21. 前記キャリブレーション試料は、セラミックで製造することを特徴とする請求項２０に記載の試片検査装置の基準値設定方法。
22. 前記キャリブレーション試料の表面は、凸凹形態で製造されたことを特徴とする請求項１７に記載の試片検査装置の基準値設定方法。