JP2005268823A - Defect inspection method and its unit - Google Patents

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JP2005268823A JP2005157274A JP2005157274A JP2005268823A JP 2005268823 A JP2005268823 A JP 2005268823A JP 2005157274 A JP2005157274 A JP 2005157274A JP 2005157274 A JP2005157274 A JP 2005157274A JP 2005268823 A JP2005268823 A JP 2005268823A
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洋 森岡
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稔 野口
Yoshimasa Oshima
良正 大島
Yukio Kenbo
行雄 見坊
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a real time inspection to check foreign matters of a wafer in the middle of transport concerning the inspection method for foreign matters of the wafer, and to prevent a large quantity of failures in the volume production line of a semiconductor production process before it happens, thereby maintaining the same yield level. <P>SOLUTION: In the volume production line of a semiconductor production process, the physical size of a foreign matter inspection unit is reduced and the unit is located in the transport system between the input/output ports or processing units of the semiconductor production line. Also, a unit is provided to repeatedly detect foreign matters on the pattern parts on a wafer 111 by means of a lens array 153 of a refractive index variation type, spatial filter 154, and pattern information removal circuit, which makes it possible to inspect foreign matters on the wafer 111 in the middle of transport. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体製造工程の量産立上げ及び量産ラインにおいて発生する異物を検出し、分析して対策を施す半導体製造工程における異物発生状況解析方法及びその装置、または半導体基板上の異物を検査する異物検査装置に関する。   The present invention detects a foreign matter generated in a mass production line of a semiconductor manufacturing process and detects a foreign matter generated in a mass production line, analyzes and measures the foreign matter occurrence state in a semiconductor manufacturing process, and inspects the foreign matter on a semiconductor substrate. The present invention relates to a foreign substance inspection apparatus.

従来の半導体製造工程では半導体基板(ウェハ)上に異物が存在すると配線の絶縁不良や短絡などの不良原因になり、さらに半導体素子が微細化して半導体基板中に微小な異物が存在した場合にこの異物がキャパシタの絶縁膜やゲート酸化膜などの破壊の原因にもなる。これらの異物は搬送装置の稼動部から発生するものや、人体から発生するものや、プロセスガスによる処理装置内で反応生成されたものや薬品や材料等に混入されているものなどの種々の原因により種々の状態で混入される。   In the conventional semiconductor manufacturing process, if foreign matter exists on the semiconductor substrate (wafer), it may cause defects such as wiring insulation failure or short circuit, and when the semiconductor element is miniaturized and minute foreign matter exists in the semiconductor substrate, The foreign matter may cause damage to the capacitor insulating film and gate oxide film. These foreign substances are caused by various causes such as those generated from the operating part of the transfer device, those generated from the human body, those generated by reaction in the processing apparatus by the process gas, and those mixed in chemicals or materials. Are mixed in various states.

従来のこの種の半導体基板上の異物を検出する技術の1つとして、特開昭62−89336号公報(特許文献1)に記載されているように、半導体基板上にレーザを照射して半導体基板上に異物が付着している場合に発生する異物からの散乱光を検出し、直前に検査した同一品種半導体基板の検査結果と比較することにより、パターンによる虚報を無くし、高感度かつ高信頼度な異物検査を可能にするものが、また、特開昭63−135848号公報(特許文献2)に開示されているように、半導体基板上にレーザを照射して半導体基板上に異物が付着している場合に発生する異物からの散乱光を検出し、この検出した異物をレーザフォトルミネッセンスあるいは2次X線分析(XMR)などの分析技術で分析するものがある。
特開昭62−89336号公報 特開昭63−135848号公報
As one of the conventional techniques for detecting foreign matter on this type of semiconductor substrate, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-89336 (Patent Document 1), a semiconductor is irradiated with a laser to irradiate a semiconductor. By detecting scattered light from foreign matter generated when foreign matter is attached to the substrate and comparing it with the inspection result of the same type semiconductor substrate inspected immediately before, there is no false information due to the pattern, and high sensitivity and high reliability As for what makes a foreign matter inspection possible, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-135848 (Patent Document 2), the semiconductor substrate is irradiated with a laser so that the foreign matter adheres to the semiconductor substrate. In some cases, scattered light from a foreign material generated in the case of detection is detected, and the detected foreign material is analyzed by an analysis technique such as laser photoluminescence or secondary X-ray analysis (XMR).
JP-A-62-89336 JP-A 63-135848

上記従来技術は、半導体製造工程の量産立上げ時と量産ラインは区別されておらず、量産立上げ作業で使用した検査装置がそのまま量産ラインでも適用されており、量産ラインでは異物発生をいち早く感知し対策を施す必要があるが、従来の検査装置がスタンドアロ−ン型であり、製造ラインで処理した半導体基板を検査装置の箇所に持ち込んで異物の検査をするものであった。したがって、半導体基板の搬送、異物検査に時間を要したため、検査の頻度を十分な値まであげることは難しかった。   The above-mentioned conventional technology does not distinguish between the mass production line and the mass production line in the semiconductor manufacturing process, and the inspection equipment used in the mass production line is applied to the mass production line as it is. However, the conventional inspection apparatus is a stand-alone type, and a semiconductor substrate processed on the production line is brought into the inspection apparatus to inspect foreign matter. Therefore, since it takes time to transport the semiconductor substrate and to inspect the foreign matter, it is difficult to increase the frequency of the inspection to a sufficient value.

これは、従来技術の装置規模が大きいうえに検査時間も長くかかり、これらの従来装置を用いて実時間モニタを実現するには、大規模な装置を数多く並べる必要がありこれは事実上困難であった。現実的には、1ロット、あるいは数ロットあるいは1日毎に1枚の半導体基板を検査するのが限界であった。このような頻度の異物検査では、異物の発生を十分に早く感知したとはいえない。すなわち、量産ラインに対し、理想的な実時間サンプリングには程遠いものであった。さらに、量産ラインの工程数及び設備を低減するためには必要にして十分な箇所に必要十分なモニタを設置する必要があるという問題があった。   This is because the conventional apparatus has a large scale and takes a long inspection time, and in order to realize a real-time monitor using these conventional apparatuses, it is necessary to arrange a large number of apparatuses, which is practically difficult. there were. In reality, it has been a limit to inspect one semiconductor substrate every one lot, several lots or every day. In such a foreign matter inspection, it cannot be said that the occurrence of foreign matter is detected sufficiently early. In other words, it was far from ideal real-time sampling for mass production lines. Furthermore, in order to reduce the number of processes and equipment of the mass production line, there is a problem that necessary and sufficient monitors need to be installed at necessary and sufficient locations.

LSIの量産立上げの主要作業のうちの1つに、これらの異物の発生原因を究明して対策を施す作業があり、それには発生異物を検出して元素種などを分析することが発生原因探求の大きな手がかりになる。一方、量産ラインでは、これらの異物の発生をいち早く感知し対策を施す必要がある。異物発生から異物発生の感知まで時間が経過した場合不良の発生数は大きくなり歩留りは下がる。従って、高い歩留りを維持するためには異物発生からその感知までの経過時間を短縮することが欠かせない。つまり、異物検査の効果を最大限に出すためには、モニタのサンプリングタイムを短くすることが必要であり、理想的には、量産ラインに対し実時間のサンプリングが望ましい。   One of the major tasks in the start-up of mass production of LSI is to investigate the cause of these foreign substances and take countermeasures. The cause of this is the detection of the generated foreign substances and analysis of the element type, etc. It becomes a big clue of search. On the other hand, in the mass production line, it is necessary to quickly detect the occurrence of these foreign substances and take countermeasures. When time elapses from the generation of a foreign object to the detection of the generation of a foreign object, the number of occurrences of defects increases and the yield decreases. Therefore, in order to maintain a high yield, it is indispensable to shorten the elapsed time from the occurrence of a foreign object to its detection. In other words, in order to maximize the effect of foreign matter inspection, it is necessary to shorten the sampling time of the monitor, and ideally, real-time sampling is desirable for the mass production line.

本発明の目的は、処理装置の入口、または該出口、または、複数の処理装置の間の搬送系に設置して実時間で半導体基板上の異物の発生状況を検出できるようにした量産ラインの半導体製造工程における異物発生状況解析方法及びその装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a mass production line that is installed at an inlet of a processing apparatus, an outlet of the processing apparatus, or a transfer system between a plurality of processing apparatuses, and can detect the occurrence of foreign matter on a semiconductor substrate in real time. An object of the present invention is to provide a foreign matter occurrence state analysis method and apparatus in a semiconductor manufacturing process.

本発明の量産ラインにおける異物検査装置は、上記実時間サンプリングを実現するものであり、異物モニタリング装置を小型にし、半導体製造ラインの処理装置の入出力口あるいは処理装置間の搬送系中に載置できるように構成した。即ち本発明は、複数の処理装置を備えた量産半導体製造ラインにおいて、照明アレイから成る斜方照明系とレンズアレイまたはマイクロレンズ群から構成された結像光学系と該結像光学系のフ−リエ変換面に配置された空間フィルタと上記結像光学系の結像位置に配置された検出器とを備えて半導体基板上の異物の発生状況を検出する異物モニタリング装置を、所定の処理装置の入口、または該出口、または複数の処理装置の間の搬送系に設置して該処理装置による半導体基板上の異物の発生状態を検出することを特徴とする半導体製造工程における異物発生状況解
析装置である。
The foreign matter inspection apparatus in the mass production line of the present invention realizes the above-described real-time sampling, reduces the size of the foreign matter monitoring apparatus, and is placed in the input / output port of the processing apparatus of the semiconductor manufacturing line or in the transport system between the processing apparatuses. Configured to be possible. That is, the present invention relates to an imaging optical system composed of an oblique illumination system composed of an illumination array and a lens array or a microlens group in a mass production semiconductor manufacturing line equipped with a plurality of processing apparatuses, and a flow of the imaging optical system. A foreign matter monitoring device that includes a spatial filter disposed on a surface conversion surface and a detector disposed at an imaging position of the imaging optical system to detect the occurrence of foreign matter on a semiconductor substrate. An apparatus for analyzing the occurrence of foreign matter in a semiconductor manufacturing process, wherein the apparatus is installed in an entrance, an outlet, or a transfer system between a plurality of processing apparatuses to detect the state of occurrence of foreign substances on a semiconductor substrate by the processing apparatus. is there.

また、本発明は、半導体基板上の異物を検査する装置において、半導体基板に対してほぼ短波長で平面波で直線状の形状に照明する照明系と、該照明系によって照明された半導体基板からの反射光像を結像する結像光学系と、該結像光学系の途中に半導体基板上の繰り返しパターンからの回折光を遮光するように設置された空間フィルタと、結像された光像を検出する検出器と、検出器で検出された信号の内半導体基板上で繰り返して発生する信号を消去する消去手段と、該消去手段によって消去されなかった信号に基いて半導体基板上の異物を検出する異物検出手段とを備えたことを特徴とする異物検査装置である。また、本発明は、上記異物検査装置において、上記結像光学系として屈折率変化型のレンズアレイで構成したことを特徴とするものである。   According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for inspecting a foreign substance on a semiconductor substrate. The illumination system illuminates the semiconductor substrate in a linear shape with a plane wave at a substantially short wavelength, and the semiconductor substrate illuminated by the illumination system. An imaging optical system for forming a reflected light image, a spatial filter installed so as to shield diffracted light from a repetitive pattern on a semiconductor substrate in the middle of the imaging optical system, and an optical image formed Detecting detector, erasing means for erasing signals repeatedly generated on the semiconductor substrate among signals detected by the detector, and detecting foreign matter on the semiconductor substrate based on the signals not erased by the erasing means A foreign matter inspection apparatus comprising: Further, the present invention is characterized in that, in the foreign matter inspection apparatus, the imaging optical system is constituted by a refractive index change type lens array.

半導体製造工程の量産立上げ時には材料、プロセス、装置、設計等の評価、改良(デバック)を行なうために高価で高性能な評価設備により各プロセス、設備等を評価し、量産時には生産ラインの工程数及び設備をできる限り低減し特に検査、評価の項目を減らして設備の費用および検査、評価に要する時間を短縮するようにする。それには量産立上げ時の評価が円滑、迅速に進むようにサンプリング半導体基板を工夫した異物検出分析システムを用いて異物の発生原因を究明して材料入手時の検査仕様を変更したり設備の発塵源の対策を立て、その結果がそれぞれの材料、プロセス、装置等にフィードバックされて発塵しやすいプロセスの仕様を発塵に対して強い素子の設計仕様としたりすると同時に、量産ラインの検査、評価の仕様作りに利用され異物の発生しやすい箇所に必要に応じて半導体基板上の異物モニタを設置したり、特定箇所の特定の異物の増減のみをモニタする仕様としたりする。   At the start of mass production of semiconductor manufacturing processes, each process, equipment, etc. is evaluated using expensive and high-performance evaluation equipment to evaluate and improve (debug) materials, processes, equipment, and designs. Reduce the number and facilities as much as possible, especially reduce the number of inspection and evaluation items to reduce the cost of equipment and the time required for inspection and evaluation. For this purpose, the foreign matter detection and analysis system that devised the sampling semiconductor substrate was used to investigate the cause of foreign matters so that the evaluation at the time of mass production start-up can proceed smoothly and quickly. Measures are taken for dust sources, and the results are fed back to each material, process, equipment, etc., and the specifications of processes that are prone to dusting are made into design specifications for elements that are resistant to dusting. A foreign substance monitor on a semiconductor substrate is installed as needed in a place where foreign substances are likely to be used for making evaluation specifications, or a specification for monitoring only the increase or decrease of specific foreign substances at a specific place.

上記のように量産立上げ時と量産ラインを分けることにより、量産立上げ時の異物の検出、分析、評価装置を効率よく稼動させることができて量産立上げを迅速にできるとともに、量産ラインで用いられる異物の検査、評価設備を必要最小限の簡便なモニタリング装置にして量産ラインの軽量化が図られる。   By separating the mass production line from the mass production line as described above, foreign matter detection, analysis, and evaluation equipment can be efficiently operated at the time of mass production lineup, enabling rapid start-up of the mass production line. The mass production line can be reduced in weight by making the foreign matter inspection and evaluation equipment used as simple as possible.

また、本発明の上記量産ラインのモニタリング装置において、高速小型でかつ従来の大型の装置と同等の機能を持つ検査装置を現状の技術で解決するために、以下の方法に着目した。まず、メモリの繰り返し性に着目した。従来から繰り返しパターンを除去し欠陥を検出する方法は知られている。この方法は確実に検出性能を確保できる。しかし、この方法は上記のモニタリング装置を実現する上で好都合なことは触れられていない。さらに、この場合のモニタは半導体基板上の全ての点をモニタする必要はなくある特定の比率で半導体基板上を監視していればよく、繰り返しパターンの多いメモリの製造では、このメモリの繰り返し部だけをモニタするだけでも効果は大きいことに着目した。   Further, in the monitoring device for the mass production line of the present invention, attention was paid to the following method in order to solve the inspection device having the same function as a conventional large-sized device at high speed and small size. First, we focused on the repeatability of the memory. Conventionally, a method for removing a repeated pattern and detecting a defect is known. This method can reliably ensure detection performance. However, it is not mentioned that this method is advantageous in realizing the above monitoring device. Furthermore, the monitor in this case does not need to monitor every point on the semiconductor substrate, and only needs to monitor the semiconductor substrate at a specific ratio. We paid attention to the fact that just monitoring only the effect.

繰り返しパターンでは、コヒーレント光を照射するとある特定の方向にだけ光が射出する。すなわちメモリの場合は繰り返し部分から特定の方向に射出する光を空間フィルタによって遮光することができ、繰り返して発生することがない異物を高感度で検出することができる。この際、空間フィルタとして液晶を用いれば液晶のオンオフで空間フィルタの形状を任意に変更できるため任意の繰り返しパターンの検査を自動でできることになる。   In a repetitive pattern, light is emitted only in a specific direction when it is irradiated with coherent light. That is, in the case of a memory, light emitted from a repetitive portion in a specific direction can be shielded by a spatial filter, and foreign matter that does not occur repeatedly can be detected with high sensitivity. At this time, if a liquid crystal is used as the spatial filter, the shape of the spatial filter can be arbitrarily changed by turning on and off the liquid crystal, so that it is possible to automatically inspect an arbitrary repeated pattern.

上記手段で半導体製造時の歩留りが向上するのは以下の理由による。半導体基板上の異物個数の厳密な検出実験により、異物個数は徐々に増減するものではなく、突発的に増減するものであることが新たに判明した。従来は、異物の個数は徐々に増減するものと考えられていたため、上述したようにロットで1枚ないし1日1枚等の頻度で異物検査されていた。ところが、この検査頻度では突発的な異物の増加が見落とされたり、増加したまましばらくたってから検出されたりすることになり、相当数の不良が発生することになる。すなわち、量産ラインでは異物の発生をいち早く感知し対策を施す必要があり、異物発生から異物発生の感知まで時間が経過した場合不良の発生数は大きくなり歩留りは下がる。従って、異物発生からその感知までの経過時間を短縮することにより高い歩留りを維持することができる。つまり、モニタのサンプリングタイムを短くすること、理想的には、実時間のサンプリングにより、異物検査の効果を最大限にだすことができる。   The above-described means improves the yield during semiconductor manufacturing for the following reasons. Through a rigorous detection experiment of the number of foreign objects on a semiconductor substrate, it was newly found that the number of foreign objects does not increase or decrease gradually but increases or decreases suddenly. Conventionally, since the number of foreign matters was considered to gradually increase or decrease, as described above, foreign matter inspection was performed at a frequency of one to one per lot, as described above. However, at this inspection frequency, a sudden increase in foreign matter is overlooked or detected after a while while increasing, resulting in a considerable number of defects. That is, in the mass production line, it is necessary to quickly detect the occurrence of foreign matter and take countermeasures. When time elapses from the occurrence of foreign matter to the detection of foreign matter, the number of defectives increases and the yield decreases. Therefore, a high yield can be maintained by shortening the elapsed time from the occurrence of a foreign object to its detection. In other words, it is possible to maximize the effect of foreign matter inspection by shortening the sampling time of the monitor, ideally, by sampling in real time.

さらに、従来装置では半導体基板を抜き取って検査しており、この際には半導体基板上に新たな異物が付着することになり、やはり歩留りを低下させる。本発明による異物検査装置では半導体基板を抜き取らないで検査できるためこの半導体基板への異物付着による歩留り低下もなくすことができる。   Further, in the conventional apparatus, the semiconductor substrate is extracted and inspected, and at this time, a new foreign substance adheres to the semiconductor substrate, which also reduces the yield. Since the foreign matter inspection apparatus according to the present invention can inspect without removing the semiconductor substrate, it is possible to eliminate the yield reduction due to the foreign matter adhering to the semiconductor substrate.

本発明によれば、異物検査装置をラインに導入することで、ラインを通過するウェハ全てを検査することができ、異物の増加を実時間で検出できる。これにより、異物発生による大量の不良品の生産を未然に防止することができ歩留りを向上できる。   According to the present invention, by introducing a foreign substance inspection apparatus into a line, all wafers passing through the line can be inspected, and an increase in foreign substances can be detected in real time. Thereby, the production of a large number of defective products due to the generation of foreign matter can be prevented in advance, and the yield can be improved.

また、本発明によれば、半導体製造工程の量産ラインにおいて簡便なモニタリング装置だけで異物をモニタリングすることにより、生産ラインを軽量化して製造コストの低減を可能にする。さらに、モニタリング装置は異物検査を実時間で実施できるため、不良の作り込みを最小限にでき、製品の歩留り向上に大きく寄与できる。   In addition, according to the present invention, the foreign matter is monitored by only a simple monitoring device in the mass production line of the semiconductor manufacturing process, so that the production line can be reduced in weight and the manufacturing cost can be reduced. Furthermore, since the monitoring device can perform the foreign substance inspection in real time, it can minimize the creation of defects and can greatly contribute to the improvement of product yield.

図1は半導体製造工程の量産立上げ及び量産ラインの異物検査方法及びその装置の構成ブロック図の一例を図1に示す。   FIG. 1 shows an example of a configuration block diagram of a mass production start-up and mass production line foreign matter inspection method and apparatus thereof in a semiconductor manufacturing process.

図1において、この半導体製造工程の量産立上げ及び量産ラインの異物検査装置は、露光装置11エッチング装置12と洗浄装置13とイオン打込装置14とスパッタ装置15とCVD装置16等から成る半導体製造装置群10と、温度センサ21と搬送系内異物モニタ22と圧力センサ23と処理装置内異物モニタ24等から成るセンシング部20およびそのセンシング部コントロールシステム25と、ガス供給部31と水供給部32からなるユーティリティ群30と、水質サンプリングウェハ41とガスサンプリングウェハ42と装置内サンプリングウェハ43とデバイスウェハ44と雰囲気サンプリングウェハ45から成るサンプリング部40と、ウェハ異物検出部51とパターン欠陥検出部52から成る検出部50と、走査形電子顕微鏡(SEM)と2次イオン質量分析装置(SIMS)6
2と走査形トンネル顕微鏡/分光装置(STM/STS)63と赤外分光分析装置64等から成る分析部60と、異物致命性判定システム71と微小異物原因究明システム72と汚染源対策システム73とから成る対応システム70とより構成される。またこれらの構成要素はライン対応のオンライン異物検査システム81と量産立上げライン対応のオフライン異物検査システム82とに分けられ、これらをあわせて半導体製造工程の量産立上げおよび量産ライン異物検査システム80を成す。
In FIG. 1, a mass production start-up and mass production line foreign matter inspection apparatus in this semiconductor manufacturing process is a semiconductor manufacturing system comprising an exposure apparatus 11, an etching apparatus 12, a cleaning apparatus 13, an ion implantation apparatus 14, a sputtering apparatus 15, a CVD apparatus 16, and the like. The sensing unit 20 and its sensing unit control system 25, the gas supply unit 31, and the water supply unit 32 including the device group 10, the temperature sensor 21, the foreign substance monitor 22 in the transport system, the pressure sensor 23, and the foreign substance monitor 24 in the processing apparatus. A sampling unit 40 including a utility group 30, a water quality sampling wafer 41, a gas sampling wafer 42, an in-device sampling wafer 43, a device wafer 44 and an atmosphere sampling wafer 45, a wafer foreign matter detection unit 51, and a pattern defect detection unit 52. And a scanning electron microscope Mirror (SEM) and secondary ion mass spectrometer (SIMS) 6
2, a scanning tunneling microscope / spectrometer (STM / STS) 63, an analysis unit 60 including an infrared spectroscopic analyzer 64, a foreign matter lethality determination system 71, a minute foreign matter cause investigation system 72, and a contamination source countermeasure system 73. And a corresponding system 70. These components are divided into a line-compatible online foreign matter inspection system 81 and a mass production start-up line foreign matter inspection system 82, which together constitute a mass production start-up and mass production line foreign matter inspection system 80 in the semiconductor manufacturing process. Make it.

したがって、図に示すように、量産立上げ時と量産ラインを分けることにより、量産立上げ時の異物の検出、分析、評価装置を効率よく稼動させることができて量産立上げを迅速にできるとともに、量産ラインで用いられる異物の検査、評価設備を必要最小限の簡便なモニタリング装置にして量産ラインの軽量化が図られる。   Therefore, as shown in the figure, separating mass production lines from mass production lines enables efficient operation of foreign matter detection, analysis, and evaluation equipment at mass production start-ups, enabling rapid start-up of mass production. The mass production line can be reduced in weight by making the inspection and evaluation equipment for foreign substances used in the mass production line as simple as possible.

次に、オンライン異物検査システム81のオンラインモニタである搬送系内異物モニタ22と処理装置内異物モニタ24について、一実施例を示す。図2は半導体製造装置群10の中でも特に大量不良の多い枚葉式CVD装置16の搬送系にオンラインモニタである異物モニタ101を適用した例である。異物モニタ101を有するローダ102と予備室103と反応室104と加熱部105とガスシステム106とコントローラ107と上位CPU108から構成されている。ローダ部102に置かれたローダカセット109から予備室103に製品ウェハ111を搬送し、ゲートバルブ112を閉じ、予備室103を排気する。次に、ゲートバルブ113を開け、予備室103と反応室104の製品ウェハ111を交換し、ゲートバルブ113を閉じ、反応室104で膜生成を開始する。膜生成
中に予備室103を大気圧に戻し、ゲートバルブ112を開け、製品ウェハ111を回収し、アンローダカセット110に搬送する途中で、異物モニタ101で製品ウェハ111上の異物を計測する。ゲートバルブ112直前に異物モニタ101を配し、膜生成前後の異物を比較しても良い。
Next, an embodiment of the foreign matter monitor 22 in the transport system and the foreign matter monitor 24 in the processing apparatus which are online monitors of the online foreign matter inspection system 81 will be described. FIG. 2 shows an example in which the foreign matter monitor 101, which is an online monitor, is applied to the transport system of the single wafer CVD apparatus 16 that has a large number of defects in the semiconductor manufacturing apparatus group 10. It comprises a loader 102 having a foreign matter monitor 101, a preliminary chamber 103, a reaction chamber 104, a heating unit 105, a gas system 106, a controller 107, and a host CPU 108. The product wafer 111 is transferred from the loader cassette 109 placed in the loader unit 102 to the spare chamber 103, the gate valve 112 is closed, and the spare chamber 103 is exhausted. Next, the gate valve 113 is opened, the product wafers 111 in the preliminary chamber 103 and the reaction chamber 104 are exchanged, the gate valve 113 is closed, and film formation is started in the reaction chamber 104. During film formation, the preparatory chamber 103 is returned to atmospheric pressure, the gate valve 112 is opened, the product wafer 111 is collected, and the foreign matter on the product wafer 111 is measured by the foreign matter monitor 101 while being transported to the unloader cassette 110. A foreign matter monitor 101 may be provided immediately before the gate valve 112 to compare foreign matter before and after film formation.

次に、異物モニタ101の構成について図3より説明する。まず、異物モニタ101の異物検査開始側に設けたウェハ回転方向検出器121で製品ウェハ111のオリフラの方向を検出し、製品ウェハ111の回転方向を検出する。その後、異物検出光学系122で製品ウェハ111上の異物検査を全面において行う。次に異物モニタ101より得られた異物情報を異物情報処理系123で処理し、異物の異常発生があれば、アラーム等で知らせる、あるいは装置停止機能124により装置本体125を停止することができる。また、キーボード126とCRT127により異物表示を行なう。さらに、異物解析システム128と連動されており、データのやり取りが可能である。例えば、システム128より製品ウェハ111の名前、場所、サンプリング等ほしいデータの命令を送信することにより、異物情報処理系123よりそれらのデータを得ることができる。ここで、本異物モニタ101では、異物検出光学系122は異物情報処理系123とは別体に成っており、さらに、ステージ系を有しておらず、処理装置の搬送系を利用する構成と成っている。しかし、もちろんステージ系を有する構成も可能である。したがって、本異物モニタ101の外形寸法は、幅W、奥行きL、高さHがそれぞれ1m以内、あるいは、本異物モニタ101の幅Wがウェハの幅Wwより短く、小型を可能にしている。また、本異物モニタ101は、自動較正機能を有しており、製造装置間及び工程間で製品ウェハ表面の反射率が異なるので、反射率を自動計測し、異物検出光学系の照明光量にフィードバックすることにより対処でき、面倒な較正を必要としない。さらに、異物検出光学系122の検出レンズの焦点深度dは次式から算出され、0.1〜0.5mmと深いため自動焦点を必要としない。   Next, the configuration of the foreign object monitor 101 will be described with reference to FIG. First, the orientation direction of the product wafer 111 is detected by the wafer rotation direction detector 121 provided on the foreign matter inspection start side of the foreign matter monitor 101 to detect the rotation direction of the product wafer 111. Thereafter, foreign matter inspection on the product wafer 111 is performed on the entire surface by the foreign matter detection optical system 122. Next, the foreign matter information obtained from the foreign matter monitor 101 is processed by the foreign matter information processing system 123, and if there is a foreign matter abnormality, it can be notified by an alarm or the like, or the device main body 125 can be stopped by the device stop function 124. In addition, foreign matter is displayed by the keyboard 126 and the CRT 127. Furthermore, it is linked with the foreign substance analysis system 128 and can exchange data. For example, the data 128 can be obtained from the foreign matter information processing system 123 by sending a command for the desired data such as the name, location, and sampling of the product wafer 111 from the system 128. Here, in the foreign matter monitor 101, the foreign matter detection optical system 122 is separate from the foreign matter information processing system 123. Further, the foreign matter detection optical system 122 does not have a stage system and uses a transport system of the processing apparatus. It is made up. However, of course, a configuration having a stage system is also possible. Accordingly, the external dimensions of the foreign matter monitor 101 are such that the width W, the depth L, and the height H are each within 1 m, or the width W of the foreign matter monitor 101 is shorter than the width Ww of the wafer, thereby enabling miniaturization. Further, the foreign matter monitor 101 has an automatic calibration function, and the reflectance of the product wafer surface varies between manufacturing apparatuses and between processes. Therefore, the reflectance is automatically measured and fed back to the illumination light amount of the foreign matter detection optical system. This can be dealt with and does not require tedious calibration. Furthermore, the depth of focus d of the detection lens of the foreign object detection optical system 122 is calculated from the following equation and is as deep as 0.1 to 0.5 mm, so that automatic focusing is not required.

Figure 2005268823
Figure 2005268823

ここで、λは光の波長、NAは検出レンズの開口数である。さらに、小型なので、ユニット交換が可能であり、装置への搭載及びセッティングが容易な構造に成っており、メンテナンスが楽である。   Here, λ is the wavelength of light, and NA is the numerical aperture of the detection lens. Furthermore, since it is small in size, it is possible to replace the unit, and it has a structure that can be easily mounted and set in the device, so that maintenance is easy.

図4よりウェハ回転方向検出器121の検出方法について説明する。数個以上の発光点131を有する照明系の下を製品ウェハ111がウェハ移動方向133に沿って通過し、132の位置から134の位置に移動する。図にウェハ回転方向検出器21の照明系の発光点から出た照明光の製品ウェハ111上の軌跡135を示す。発光点Aの場合、照明光が製品ウェハ111に当たる時間Asと製品ウェハ111からはずれる時間Aeを測定し、これを他の発光点B〜Gについても行う。以上のデータと製品ウェハ111の移動時間により製品ウェハ111のオリフラの方向を求め、製品ウェハ111の回転方向を計算する。また、製品ウェハ111の回転方向の検出方法として、スクライブエリア検出、チップ検出、アライメントマーク等特殊マーク検出がある。   The detection method of the wafer rotation direction detector 121 will be described with reference to FIG. The product wafer 111 passes under the illumination system having several light emitting points 131 along the wafer moving direction 133 and moves from the position 132 to the position 134. The locus 135 on the product wafer 111 of the illumination light emitted from the light emitting point of the illumination system of the wafer rotation direction detector 21 is shown in FIG. In the case of the light emission point A, the time As when the illumination light hits the product wafer 111 and the time Ae from which the illumination light deviates from the product wafer 111 are measured, and this is performed for the other light emission points B to G. The orientation of the orientation flat of the product wafer 111 is obtained from the above data and the moving time of the product wafer 111, and the rotation direction of the product wafer 111 is calculated. As a method for detecting the rotation direction of the product wafer 111, there are special mark detection such as scribe area detection, chip detection, and alignment mark detection.

したがって、本異物モニタ101は、ウェハ回転方向検出器121で得られた製品ウェハ111の回転方向と、図5に示すように、オリフラの延長線X軸とそれと直交し製品ウェハ111の外周と接するY軸の交点を仮想原点141とするオリフラ基準の座標あるいは回路パターン142の延長線の交点を仮想原点143とする回路パターン142基準の座標により、製品ウェハ111上の検出した異物の位置の情報を得ることができる異物座標管理が可能である。   Therefore, the foreign matter monitor 101 is in contact with the rotation direction of the product wafer 111 obtained by the wafer rotation direction detector 121, and the orientation flat X axis of the orientation flat as shown in FIG. Information on the position of the detected foreign matter on the product wafer 111 is obtained based on orientation flat reference coordinates with the virtual origin 141 as the intersection of the Y axes or circuit pattern 142 reference coordinates with the intersection of the extension lines of the circuit pattern 142 as the virtual origin 143. Foreign matter coordinate management that can be obtained is possible.

また、装置内の発塵分布を知るため、図6に示すように、各製品ウェハ111の回転方向が様々な方向142、143、144、145で搬送されてきても、145のように、搬送方向150と製品ウェハ111の外周が接するx軸とそれと直行し製品ウェハ111の外周が接するy軸から成る製品ウェハ111の回転方向によらない装置基準の異物座標管理も有している。装置内に発塵があれば、146のように規則的な異物分布を示す。   Further, as shown in FIG. 6, even if the rotation direction of each product wafer 111 is conveyed in various directions 142, 143, 144, and 145 as shown in FIG. It also has an apparatus-based foreign matter coordinate management that does not depend on the rotation direction of the product wafer 111, which is composed of the x-axis where the direction 150 and the outer periphery of the product wafer 111 are in contact with each other and the y-axis which is orthogonal to the direction 150. If dust is generated in the apparatus, a regular foreign matter distribution is shown as in 146.

さらに、本異物モニタ101のウェハ回転方向検出器121は、製品ウェハ111の回転方向を検出すると同時に製品ウェハ111の搬送速度を求めることができるので、製品ウェハ111の搬送速度に同期して検出器、例えば、CCDリニアセンサのスキャンスピードが変えられるように成っている。したがって、製品ウェハ111の搬送速度によらず、安定した検出性能が得られる。   Further, since the wafer rotation direction detector 121 of the foreign object monitor 101 can detect the rotation direction of the product wafer 111 and simultaneously obtain the transfer speed of the product wafer 111, the detector is synchronized with the transfer speed of the product wafer 111. For example, the scanning speed of the CCD linear sensor can be changed. Therefore, stable detection performance can be obtained regardless of the conveyance speed of the product wafer 111.

図7に製品ウェハ111上の異物検査が高速でかつ構造が小型である空間フィルタを用いた異物検出光学系122の構成図の一実施例を示す。斜方照明光学系151と検出光学系152から成る。斜方照明光学系151は図に示すように1個以上の照明アレイに成っている。検出光学系152は検出レンズとしてレンズアレイ153、レンズアレイのフーリエ変換面に空間フィルタ154、レンズアレイの結像位置に検出器155から成っている。   FIG. 7 shows an example of a configuration diagram of a foreign matter detection optical system 122 using a spatial filter having a high-speed foreign matter inspection on the product wafer 111 and a small structure. It comprises an oblique illumination optical system 151 and a detection optical system 152. The oblique illumination optical system 151 is composed of one or more illumination arrays as shown in the figure. The detection optical system 152 includes a lens array 153 as a detection lens, a spatial filter 154 on the Fourier transform plane of the lens array, and a detector 155 at the imaging position of the lens array.

図8に斜方照明光学系151の構成図を示す。ここで、斜方照明とは製品ウェハ111の法線163からθ傾けた方向164より照明することを意味する。照明光源として小型で高出力の半導体レーザ161を用い、アナモルフィックプリズム162で高輝度コヒーレント光照明を可能にしている。製品ウェハ111上をコヒーレント光照明することにより検出レンズ153のフーリエ変換面において製品ウェハ111のパターンのシャープなフーリエ変換像が得られるためである。さらに、アナモルフィックプリズム162は照明アレイの隣接照明成分が影響しない広領域照明を可能にしている。隣接照明光の影響があると、検出レンズ153のフーリエ変換面において、隣接照明によるパターンのフーリエ変換像がずれて重なりフーリエ変換像の面積が増え、空間フィルタのフィルタ部分の面積
も増えることになり、空間フィルタを通過する異物からの散乱光量が少なくなり、異物検出性能が低下するからである。
FIG. 8 shows a configuration diagram of the oblique illumination optical system 151. Here, oblique illumination means illumination from a direction 164 inclined by θ from the normal 163 of the product wafer 111. A small and high-power semiconductor laser 161 is used as an illumination light source, and high-intensity coherent light illumination is enabled by an anamorphic prism 162. This is because the product wafer 111 is illuminated with coherent light to obtain a sharp Fourier transform image of the pattern of the product wafer 111 on the Fourier transform plane of the detection lens 153. Furthermore, the anamorphic prism 162 enables wide area illumination that is not affected by adjacent illumination components of the illumination array. If there is an influence of the adjacent illumination light, the Fourier transform image of the pattern by the adjacent illumination is shifted on the Fourier transform plane of the detection lens 153, the area of the overlapping Fourier transform image is increased, and the area of the filter portion of the spatial filter is also increased. This is because the amount of scattered light from the foreign matter passing through the spatial filter is reduced and the foreign matter detection performance is degraded.

図9に検出光学系152の検出幅を示す。検出光学系152の検出幅170は製品ウェハ111の幅と同一であり、製品ウェハ111の送り156の1スキャン156のみで製品ウェハ111の全面を一括で検査することができ、高速検査が可能となる。   FIG. 9 shows the detection width of the detection optical system 152. The detection width 170 of the detection optical system 152 is the same as the width of the product wafer 111, and the entire surface of the product wafer 111 can be inspected at once by only one scan 156 of the feed 156 of the product wafer 111, which enables high-speed inspection. Become.

図10に検出器155としてCCDリニアセンサを用いた場合を示す。製品ウェハ111の幅を一括で検出するため、図のようにCCDリニアセンサ171を千鳥状に配置する。また、センサの重なり部分となる172についてはB列を削除し、A列のデータを有効とする。   FIG. 10 shows a case where a CCD linear sensor is used as the detector 155. In order to collectively detect the width of the product wafer 111, the CCD linear sensors 171 are arranged in a staggered manner as shown in the figure. In addition, the column B is deleted and the data in the column A is validated for the sensor overlapping portion 172.

図11に空間フィルタ154の構成図を示す。レンズアレイ153の各レンズ素子181にそれぞれの空間フィルタ182が対応する。   FIG. 11 shows a configuration diagram of the spatial filter 154. Each spatial filter 182 corresponds to each lens element 181 of the lens array 153.

図12に空間フィルタ154の詳細図を示す。製品ウェハ111の規則性のある繰返しパターンからの回折光191はレンズアレイ153のフーリエ変換面上の空間フィルタ154位置では規則的な像192となる。したがって、図に示すような空間フィルタ154で製品ウェハ111の規則性のある繰返しパターンを遮光することができ、検出器であるCCDリニアセンサ155には取り込まれない。   FIG. 12 shows a detailed view of the spatial filter 154. The diffracted light 191 from the regular repeating pattern on the product wafer 111 becomes a regular image 192 at the position of the spatial filter 154 on the Fourier transform plane of the lens array 153. Therefore, the regular repetitive pattern of the product wafer 111 can be shielded by the spatial filter 154 as shown in the figure, and is not captured by the CCD linear sensor 155 as a detector.

空間フィルタ154には、製品ウェハ111の繰返しパターンのフーリエ変換像を乾板に焼き付けて作成する乾板方式の空間フィルタを用いる。したがって、空間フィルタ154の焼き付けた部分は製品ウェハ111の規則性のある繰返しパターンからの光は通過しない。または、液晶を用いた液晶方式の空間フィルタがある。まず、製品ウェハ111の規則性のある繰返しパターンからの回折光191のレンズアレイ153のフーリエ変換面上の空間フィルタ154位置での規則的な像192をTVモニタ等により検出し、像192に対応した液晶素子の位置を記憶させる。次に、記憶された液晶素子部分に電圧を加えることにより、その部分に当った光を遮蔽することができる。したがって、各工程の製品ウェハ毎の像に対応した駆動液晶素子を記憶し、フォーマット化することにより、各工程
の製品ウェハ毎の液晶のオンオフによる空間フィルタが可能となる。
As the spatial filter 154, a dry plate type spatial filter is used that is created by baking a Fourier transform image of a repetitive pattern of the product wafer 111 on a dry plate. Therefore, the light from the regular repeating pattern of the product wafer 111 does not pass through the burned portion of the spatial filter 154. Alternatively, there is a liquid crystal type spatial filter using liquid crystal. First, a regular image 192 of the diffracted light 191 from the regular repeating pattern of the product wafer 111 at the position of the spatial filter 154 on the Fourier transform plane of the lens array 153 is detected by a TV monitor or the like, and corresponds to the image 192. The position of the liquid crystal element is stored. Next, by applying a voltage to the stored liquid crystal element portion, it is possible to shield light hitting that portion. Accordingly, by storing and formatting the driving liquid crystal elements corresponding to the image for each product wafer in each process, it is possible to perform a spatial filter by turning on and off the liquid crystal for each product wafer in each process.

図13に各工程の製品ウェハ111に対応した乾板方式による空間フィルタ群1001を示す。各工程の製品ウェハ111に対応した空間フィルタを乾板方式により作成し、図のようにリニアガイドステージ等の移動機構により交換し、検出レンズ153に対して位置決めすることにより、全ての工程の製品ウェハ111に対応することができる。   FIG. 13 shows a spatial filter group 1001 by a dry plate method corresponding to the product wafer 111 in each process. Spatial filters corresponding to the product wafer 111 in each process are created by a dry plate method, exchanged by a moving mechanism such as a linear guide stage as shown in the figure, and positioned with respect to the detection lens 153, so that product wafers in all processes 111 can be supported.

図14に乾板方式によるアンド空間フィルタ221を示す。数種類の工程の空間フィルタのアンドを取ることにより、空間フィルタの数を減らすことができ、一つのアンド空間フィルタ222、223で数種類の工程の製品ウェハ111の繰返しパターンからの光を遮蔽することができる。したがって、アンド空間フィルタ221を用いることにより、工程の多い場合でも空間フィルタの数を減らすことができ、装置構成を簡単化することができる。また、この方法は、液晶方式の空間フィルタにも利用でき記憶するフォーマットの数を減らすことができる。しかし、全ての工程の空間フィルタのアンドを取り、1個のアンド空間フィルタも可能であるが、アンド空間フィルタを通過する異物からの散乱光量が少なくなり、異物検出性能が低下する。   FIG. 14 shows an AND space filter 221 using a dry plate method. By taking AND of the spatial filter of several kinds of processes, the number of spatial filters can be reduced, and light from the repetitive pattern of the product wafer 111 of several kinds of processes can be shielded by one AND spatial filter 222, 223. it can. Therefore, by using the AND spatial filter 221, the number of spatial filters can be reduced even when there are many processes, and the apparatus configuration can be simplified. In addition, this method can be used for a liquid crystal type spatial filter and can reduce the number of formats to be stored. However, the AND of the spatial filter in all steps can be taken and a single AND spatial filter is also possible, but the amount of scattered light from the foreign matter passing through the AND spatial filter is reduced, and the foreign matter detection performance is deteriorated.

次に、図15に部分検査による異物検出光学系122の構成図の一実施例を示す。検出レンズとしてマイクロレンズ群231を用い、各マイクロレンズ231のフーリエ変換面に空間フィルタ232を配置し、さらに、検出器としてCCDリニアセンサ233を配置する。したがって、解像度の高いマイクロレンズ231を用いることにより、レンズアレイ153を用いるより、さらに微小の異物を検出することができる。ただし、この方式においては、検出レンズとしてマイクロレンズ231ではなく、もちろん従来のレンズを用いた場合でも検査が可能である。部分検査の一実施例としてマイクロレンズ群231のピッチを製品ウェハ111のチップの間隔に合わせることにより、検査領域を有効にすることができる。   Next, FIG. 15 shows an embodiment of a configuration diagram of the foreign matter detection optical system 122 by partial inspection. A microlens group 231 is used as a detection lens, a spatial filter 232 is arranged on the Fourier transform plane of each microlens 231, and a CCD linear sensor 233 is arranged as a detector. Therefore, by using the microlens 231 having a high resolution, it is possible to detect even smaller foreign objects than using the lens array 153. However, in this method, inspection can be performed even when a conventional lens is used instead of the microlens 231 as a detection lens. As an example of the partial inspection, the inspection area can be validated by adjusting the pitch of the microlens group 231 to the chip interval of the product wafer 111.

しかし、図16の斜線部に示すように、マイクロレンズ群231一列だけでは製品ウェハ111上の部分検査となり、異物のモニタリング機能は果たせるが、製品ウェハ111の全面を検査することはできない。ここで、236はマイクロレンズ231が1個の検出幅である。しかし、製品ウェハ111を数スキャンすることにより、製品ウェハ111の全面検査が可能となる。または、図17に示すようにマイクロレンズ241を2列あるいは数列の千鳥状に配置することにより、製品ウェハ111の1スキャン156のみで全面検査が可能となる。尚、マイクロレンズ241のフーリエ変換面に空間フィルタ242を配置し、さらに、検出器としてCCDリニアセンサ243を配置している。   However, as shown by the hatched portion in FIG. 16, only one row of the microlens group 231 performs a partial inspection on the product wafer 111 and can perform a foreign substance monitoring function, but the entire surface of the product wafer 111 cannot be inspected. Here, reference numeral 236 denotes a detection width of one microlens 231. However, the entire surface of the product wafer 111 can be inspected by scanning the product wafer 111 several times. Alternatively, as shown in FIG. 17, by arranging the microlenses 241 in two or several rows in a staggered manner, the entire surface inspection can be performed with only one scan 156 of the product wafer 111. A spatial filter 242 is disposed on the Fourier transform surface of the microlens 241 and a CCD linear sensor 243 is disposed as a detector.

また、図15において、他の実施例として、斜方照明系151にパルス発光レーザを用いて製品ウェハ111上を広領域かつ高照度で照明する。さらに、検出器として2次元CCDセンサあるいはTVカメラ233を用いれば広領域で検出することができる。ここで、斜方照明系151において、パルス発光を行う場合は、検出器もそれに同期させて検出する。   In FIG. 15, as another embodiment, the oblique illumination system 151 is illuminated with a pulsed laser on the product wafer 111 with a wide area and high illuminance. Furthermore, if a two-dimensional CCD sensor or a TV camera 233 is used as a detector, detection can be performed over a wide area. Here, in the oblique illumination system 151, when pulse light emission is performed, the detector also detects in synchronization therewith.

以上において、空間フィルタを用いる場合は、各製品ウェハ111の回転方向が一定で搬送されてくる場合は、例えば、装置の搬送系途中にオリフラ位置合せ機構を設置し、空間フィルタの方向に製品ウェハ111の方向を合せることにより、空間フィルタ検出が可能となる。しかし、各製品ウェハ111の回転方向が様々な方向で搬送されてくる場合は、製品ウェハ111の繰返しパターンの方向も変わるため、製品ウェハ111の回転方向に合せ空間フィルタも回転する必要がある。図15、図17に示すマイクロレンズを用いると、隣接する空間フィルタは独立しているため、個々の空間フィルタを製品ウェハ111の回転方向に合せ回転すれば良い。しかし、レンズアレイを用いる場合は、隣接する空間フィルタは連なっているため、図18に示すように製品ウェハ111の回転方向(オリフラの回転位置)251に合せ異物検出光学系122(253)を254のように回転し、252の方向にする必要がある。もちろんマイクロレンズを用いる場合でも、製品ウェハ111の回転方向251に合せ異物検出光学系122を回転しても良い。ここで、251の方向と252の方向は同一である。回転角は最大45°であり、図18の場合、回転する分、検出幅が長くなる。   In the above, when the spatial filter is used, if the rotation direction of each product wafer 111 is transported at a constant value, for example, an orientation flat alignment mechanism is installed in the middle of the transport system of the apparatus, and the product wafer is directed in the direction of the spatial filter. By matching the direction of 111, spatial filter detection becomes possible. However, when the rotation direction of each product wafer 111 is conveyed in various directions, the direction of the repetitive pattern of the product wafer 111 also changes. Therefore, it is necessary to rotate the spatial filter in accordance with the rotation direction of the product wafer 111. When the microlenses shown in FIGS. 15 and 17 are used, the adjacent spatial filters are independent, and therefore each spatial filter may be rotated in accordance with the rotation direction of the product wafer 111. However, when a lens array is used, adjacent spatial filters are connected, so that the foreign object detection optical system 122 (253) is set to 254 in accordance with the rotation direction (rotation position of the orientation flat) 251 of the product wafer 111 as shown in FIG. It is necessary to rotate in the direction of 252. Of course, even when a microlens is used, the foreign matter detection optical system 122 may be rotated in accordance with the rotation direction 251 of the product wafer 111. Here, the direction of 251 and the direction of 252 are the same. The rotation angle is 45 ° at the maximum. In the case of FIG. 18, the detection width is increased by the amount of rotation.

また、空間フィルタを用いる場合は、製品ウェハ111上の規則的な繰返しパターン部の検査を行うことはできるが、それ以外の部分は検査できない。したがって、製品ウェハ111上の規則的な繰返しパターン部以外は、ソフト等で無効データあるいは検出禁止エリアとする。しかし、この場合、製品ウェハ111上の全ての点を異物をモニタするのではなく、ある特定の比率で製品ウェハ111上を監視しているが、繰り返しパターンの多いメモリの製造では、このメモリの繰り返し部だけをモニタするだけでも効果は大きい。   In addition, when a spatial filter is used, regular repeated pattern portions on the product wafer 111 can be inspected, but other portions cannot be inspected. Therefore, the data other than the regular repetitive pattern portion on the product wafer 111 is set as invalid data or a detection prohibited area by software or the like. However, in this case, all the points on the product wafer 111 are not monitored for foreign substances, but the product wafer 111 is monitored at a specific ratio. Even monitoring only the repetitive part is very effective.

次に、図19に白色光照明による異物検出光学系122の構成図の一実施例を示す。白色光による斜方照明系261と検出光学系262としてレンズアレイ153と検出器155から成っている。この方式を用いると、空間フィルタ方式に比べ異物の検出性能は低下する。しかし、図20に示すように白色光照明検出271は空間フィルタを用いないレーザ照明検出272に比べて検出性能は高く、また、製品ウェハ111上の規則的な繰返しパターン部に限定せず、全面を検査することができる。ここで、異物からの検出出力は製品ウェハ111上の全てのパターンのピーク値を基準273にとっている。   Next, FIG. 19 shows an example of a configuration diagram of the foreign object detection optical system 122 using white light illumination. The oblique illumination system 261 using white light and the detection optical system 262 include a lens array 153 and a detector 155. When this method is used, the foreign substance detection performance is lowered as compared with the spatial filter method. However, as shown in FIG. 20, the white light illumination detection 271 has a higher detection performance than the laser illumination detection 272 that does not use a spatial filter, and is not limited to a regular repetitive pattern portion on the product wafer 111. Can be inspected. Here, the detection output from the foreign matter uses the peak value of all patterns on the product wafer 111 as the reference 273.

次に、図21にウェハ比較検査による異物検出光学系の構成図の一実施例を示す。斜方照明光学系151と検出光学系152から成る。斜方照明光学系151は図に示すように1個以上の照明アレイに成っている。検出光学系152は検出レンズとしてレンズアレイ153あるいはマイクロレンズ群、検出レンズ153のフーリエ変換面に空間フィルタ154、検出レンズ153の結像位置に検出器155、さらに、検出器からの検出信号を画像処理する画像処理系280から成っている。まず、製品ウェハ111の1枚目を検出し画像としてメモリ282に記憶する。次に、2枚目の製品ウェハ111を検出した検出画像281と1枚目の記憶画像282を比較回路283により比較することにより、異物の顕在化を行なう。3枚目以降の製品ウェハ111検出画像281は、1枚目もしくは直前
の2枚目の記憶画像282と比較する。本実施例では、空間フィルタ154を用いてパターンの情報を少なくしている。したがって、本異物検出光学系で検出する前にオリフラ位置合せ機構等を設置し、全ての製品ウェハ111の回転方向を空間フィルタの回転方向に合わせる。
Next, FIG. 21 shows an example of a configuration diagram of a foreign matter detection optical system by wafer comparison inspection. It comprises an oblique illumination optical system 151 and a detection optical system 152. The oblique illumination optical system 151 is composed of one or more illumination arrays as shown in the figure. The detection optical system 152 is a lens array 153 or a microlens group as a detection lens, a spatial filter 154 on the Fourier transform plane of the detection lens 153, a detector 155 at the imaging position of the detection lens 153, and a detection signal from the detector. It comprises an image processing system 280 for processing. First, the first product wafer 111 is detected and stored in the memory 282 as an image. Next, the detection image 281 obtained by detecting the second product wafer 111 and the first stored image 282 are compared by the comparison circuit 283 so as to reveal the foreign matter. The third and subsequent product wafer 111 detection images 281 are compared with the first or immediately preceding second stored image 282. In this embodiment, the spatial filter 154 is used to reduce pattern information. Therefore, an orientation flat alignment mechanism or the like is installed before detection by the foreign object detection optical system, and the rotation direction of all product wafers 111 is adjusted to the rotation direction of the spatial filter.

図22に異物モニタ101を用いた半導体FA(Factory Automation)のシステム図を示す。製品ウェハ111を一貫処理可能な一貫処理ステーション291、各種特殊処理に対応した各種ジョブステーション292、検査ステーション293、解析ステーション294から構成されており、各ステーションはクリーントンネル中の搬送系により結合されている。一貫処理ステーション291と各種ジョブステーション292において、特に大量不良の可能性の高いCVD装置やエッチング装置などには異物モニタ101を搭載して、装置内の異物監視を行なう。また、296、297のようにステーションの出入口の搬送系に異物モニタ101を搭載して、ステーション全体における異物監視を行なう。   FIG. 22 shows a system diagram of a semiconductor FA (Factory Automation) using the foreign object monitor 101. It consists of an integrated processing station 291 capable of processing the product wafer 111, various job stations 292 corresponding to various special processes, an inspection station 293, and an analysis station 294, and these stations are connected by a transport system in a clean tunnel. Yes. In the integrated processing station 291 and the various job stations 292, a foreign matter monitor 101 is mounted on a CVD device or an etching device that is particularly likely to have a large number of defects to monitor the foreign matter in the device. In addition, the foreign object monitor 101 is mounted on the transfer system at the entrance / exit of the station as in 296 and 297 to monitor the foreign object in the entire station.

なお、本発明は量産立上げ時においても、量産ラインの監視に有効であることは当然である。   Of course, the present invention is effective for monitoring a mass production line even when mass production is started.

次に本発明に係る小型異物モニタの他の具体的実施例を図23から図32を用いて説明する。   Next, another specific embodiment of the small foreign matter monitor according to the present invention will be described with reference to FIGS.

以下、本実施例の構成を図23を用いて説明する。本実施例は、半導体レーザ1111、コリメータレンズ1112、x拡散レンズ1113、集光レンズ1114、y拡散レンズ1115、ミラー1116より構成される照明光学系1110と、結像レンズ1211,1221、空間フィルタ1212,1222、偏光板1213,1223、1次元検出器1214,1224より構成される検出光学系1210と、ウエハ搬送手段1301、自動焦点検出器1312、自動焦点位置決め機構1313より構成されるステージ系1300と、A/D変換器1411、閾値回路1412、2次元画像切り出し回路1413、パターン異物判断回路1414、パターン情報メモリ1418,1416、異物情報メモリ1417,1415より構成される信号処理系1401と、FFT回路1511、繰り返し部除去回路1512、データメモリ1513、マイクロコンピュータ1515、データ表示系1516、異常表示アラーム1517より構成されるデータ処理系1501とにより構成される。   Hereinafter, the configuration of the present embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, an illumination optical system 1110 including a semiconductor laser 1111, a collimator lens 1112, an x diffuser lens 1113, a condenser lens 1114, a y diffuser lens 1115, and a mirror 1116, an imaging lens 1211, 1221, and a spatial filter 1212 are used. 1222, polarizing plates 1213 and 1223, a detection optical system 1210 including a one-dimensional detector 1214 and 1224, and a stage system 1300 including a wafer transfer unit 1301, an automatic focus detector 1312, and an automatic focus positioning mechanism 1313. , An A / D converter 1411, a threshold circuit 1412, a two-dimensional image cutout circuit 1413, a pattern foreign matter determination circuit 1414, pattern information memories 1418 and 1416, foreign matter information memories 1417 and 1415, and an FFT circuit 1511 Repeating unit removal circuit 1512, a data memory 1513, a microcomputer 1515, the data display system 1516 composed of a configured data processing system 1501 from the abnormality display alarm 1517.

照明光学系1110では、半導体レーザ1111から射出した光が、コリメータレンズ1112により平面波になりx拡散レンズ1113によりx方向のみ広げられる。x拡散レンズ1113より射出した光は集光レンズ1114によりx方向は平行な光束つまり平面波に、y方向は集光される。その後y拡散レンズ1115によりy方向のみ平行光束まで拡散される。結果的に、x,y方向とも平行光束つまり平面波でありy方向に長い直線上のビームとなり、ウエハ(半導体基板)1001上を照明する。   In the illumination optical system 1110, the light emitted from the semiconductor laser 1111 becomes a plane wave by the collimator lens 1112 and is spread only in the x direction by the x diffusion lens 1113. The light emitted from the x diffusing lens 1113 is collected by the condenser lens 1114 into a light beam parallel to the x direction, that is, a plane wave, and condensed in the y direction. Thereafter, the light is diffused by the y diffusion lens 1115 only in the y direction to a parallel light beam. As a result, the x- and y-directions are parallel light beams, that is, plane waves and become linear beams that are long in the y-direction, and illuminate the wafer (semiconductor substrate) 1001.

図24に照明光学系1110をx方向から見た構成を示し、図25にy方向から見た構成を示す。y方向には、ウエハ(半導体基板)1001上の照明エリアを十分照明できるだけ広がり、x方向には十分な照度になるよう絞り込んでいる。ただし、照明は平面波すなわちx方向にもy方向にも平行な光束になっている。   FIG. 24 shows the configuration of the illumination optical system 1110 viewed from the x direction, and FIG. 25 shows the configuration viewed from the y direction. In the y direction, the illumination area on the wafer (semiconductor substrate) 1001 is widened as much as possible, and is narrowed down to have sufficient illuminance in the x direction. However, the illumination is a plane wave, that is, a light beam parallel to both the x direction and the y direction.

ここで、本実施例では、x,y方向とも平行光束つまり平面波にして照明しているが、近似的に平面波になる光学系であればよい。また、ここでは、磁界ベクトルが照明の入射面に垂直になるような直線偏光を照射している。これにより、異物からの散乱光をパターンからの散乱光に対して相対的に向上する効果がある。但し、必ずしもs偏光である必要はなく、その他の直線偏光あるいは楕円、円偏光であっても本発明の目的を達成する上では差し支えない。   Here, in the present embodiment, illumination is performed using a parallel light beam, that is, a plane wave in both the x and y directions. However, any optical system that approximates a plane wave may be used. Further, here, the linearly polarized light is irradiated so that the magnetic field vector is perpendicular to the incident plane of illumination. This has the effect of improving the scattered light from the foreign material relative to the scattered light from the pattern. However, s-polarized light is not necessarily required, and other linearly polarized light, elliptical light, or circularly polarized light may be used to achieve the object of the present invention.

検出光学系1210では、ウエハ1001上の検査位置1002から射出した光束を結像レンズ1211,1221により、空間フィルタ1212,1222、偏光板1213,1223を通して、1次元検出器1214,1224上に結像する。偏光板1213,1223は、磁界ベクトルが照明の入射面に垂直な光(S偏光)を遮光している。この偏光板は、異物からの散乱光をパターンからの散乱光に対して相対的に向上する効果がある。但し、必ずしも必要ではなく、省いても本発明の目的を達成する上では差し支えない。   In the detection optical system 1210, the light beam emitted from the inspection position 1002 on the wafer 1001 is imaged on the one-dimensional detectors 1214 and 1224 through the spatial filters 1212 and 1222 and the polarizing plates 1213 and 1223 by the imaging lenses 1211 and 1221. To do. The polarizing plates 1213 and 1223 block light (S-polarized light) whose magnetic field vector is perpendicular to the illumination incident surface. This polarizing plate has an effect of improving the scattered light from the foreign matter relative to the scattered light from the pattern. However, this is not always necessary and may be omitted to achieve the object of the present invention.

また、検出光学系の結像レンズ1211は、図26に示したような通常のレンズを用いても、あるいは、図27に示したような屈折率変化型のレンズアレイを用いてもよい。いずれの場合も、照明光学系1110として、図24及び図25に示したような平面波を照明できるような光学系を用いる場合、空間フィルタ1212,1222をはじめとした構成上の相違点はない。   Further, the imaging lens 1211 of the detection optical system may be a normal lens as shown in FIG. 26, or a refractive index change type lens array as shown in FIG. In any case, when an optical system capable of illuminating a plane wave as shown in FIGS. 24 and 25 is used as the illumination optical system 1110, there is no structural difference including the spatial filters 1212 and 1222.

図28に照明光学系及び検出光学系の平面図を示す。検出光学系1210,1220,1230,1240,1250,1260および1次元検出器1214,1224,1234,1244,1264を複数配置し、ウエハの直径L全域をカバーできるようにしている。また、各照明光学系1110,1120,1130,1140,1150,1160はそれぞれ1次元検出器1214〜1264の検出エリアを照明するように配置している。この構成で、ウエハ全域を平行光束すなわち平面波で照明できる。この構成では、一つの検査領域にたいして一つの照明方向から照明している。この構成により、空間フィルタの効果が十分に発揮される。仮に一つの照明領域が複数の方向から照明された場合、空間フィルタ上でこれら複数の照明による回折パタ−ンが重複するため空間フィルタ
による遮光領域を大きくする必要がある。このように遮光領域を大きくした場合、この遮光領域により検出すべき光信号をも遮光してしまうことになる。一つの方向から照明することによりこれを防ぐことができる。
FIG. 28 is a plan view of the illumination optical system and the detection optical system. A plurality of detection optical systems 1210, 1220, 1230, 1240, 1250, 1260 and one-dimensional detectors 1214, 1224, 1234, 1244, 1264 are arranged to cover the entire diameter L of the wafer. The illumination optical systems 1110, 1120, 1130, 1140, 1150, and 1160 are arranged so as to illuminate the detection areas of the one-dimensional detectors 1214 to 1264, respectively. With this configuration, the entire wafer can be illuminated with a parallel light beam, that is, a plane wave. In this configuration, one inspection area is illuminated from one illumination direction. With this configuration, the effect of the spatial filter is sufficiently exhibited. If one illumination region is illuminated from a plurality of directions, the diffraction patterns of these illuminations overlap on the spatial filter, so that it is necessary to enlarge the light shielding region by the spatial filter. When the light shielding area is enlarged as described above, the light signal to be detected is also shielded by the light shielding area. This can be prevented by illuminating from one direction.

ステージ系1300では、ウエハ1001をウエハ搬送手段1301上に載置した後、ウエハ搬送手段1301はx方向に移動する。ここで、ウエハ搬送手段1301は、他の処理装置、具体的には、成膜装置、エッチング装置、露光装置などの半導体製造検査装置のもつ搬送系である。もちろん、本発明の異物検査装置が、この搬送手段を持ち合わせていてもよい。また、自動焦点検出系1312により、ウエハ1001と本発明による装置との距離が測定され、その結果を基に自動焦点制御系1313によりウエハ1001と本発明による装置との距離が最適になるよう制御される。この制御は検査開始前に1度だけされれば十分であるが、ウエハ搬送手段1301の精度によっては、検査中に実時間で制御される必要がある場合もある。   In stage system 1300, after wafer 1001 is placed on wafer transfer means 1301, wafer transfer means 1301 moves in the x direction. Here, the wafer transfer means 1301 is a transfer system of another processing apparatus, specifically, a semiconductor manufacturing inspection apparatus such as a film forming apparatus, an etching apparatus, and an exposure apparatus. Of course, the foreign matter inspection apparatus of the present invention may have this conveying means. Further, the distance between the wafer 1001 and the apparatus according to the present invention is measured by the automatic focus detection system 1312. Based on the result, control is performed so that the distance between the wafer 1001 and the apparatus according to the present invention is optimized by the automatic focus control system 1313. Is done. Although it is sufficient that this control is performed only once before the start of the inspection, depending on the accuracy of the wafer transfer means 1301, it may be necessary to control in real time during the inspection.

信号処理系1410では、1次元検出器1214からの検出信号をA/D変換器1411、閾値回路1412を通過し、2値化された1ビットの信号が5×5の2次元画像切り出し回路1413に送られ、図に示した論理式によるパターン異物判定回路1414によりパターンと異物が判定される。すなわち、中央の点の論理値をP(0、0)とすると、以下の式(数2)が成立するときp(0,0)の信号を異物と判断し、以下の式(数3)が成立するときパターンと判断する。   In the signal processing system 1410, the detection signal from the one-dimensional detector 1214 passes through the A / D converter 1411 and the threshold circuit 1412, and the binarized 1-bit signal is a 5 × 5 two-dimensional image cutout circuit 1413. The pattern and foreign matter are determined by the pattern foreign matter determination circuit 1414 based on the logical expression shown in FIG. That is, assuming that the logical value of the central point is P (0, 0), when the following equation (Equation 2) holds, the signal of p (0, 0) is determined as a foreign object, and the following equation (Equation 3) When is established, it is determined as a pattern.

Figure 2005268823
Figure 2005268823

Figure 2005268823
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判断された結果は、1次元検出器1214の基本クロックから求められる座標信号によりパターンメモリ1415および異物メモリ1416に格納される。ここで、閾値回路1412から異物メモリ1416までの回路は、3系統等の複数用意してあり、閾値回路1412の閾値を段階的に変えておく。このような回路構成により必要十分な機能を有しながら回路規模が小型になるという効果を持つ。 ここで、この信号処理系は各検出光学系1210〜1260の信号を処理するため、信号処理系1410〜1460が設けられている。   The determined result is stored in the pattern memory 1415 and the foreign matter memory 1416 by a coordinate signal obtained from the basic clock of the one-dimensional detector 1214. Here, a plurality of circuits such as three systems from the threshold circuit 1412 to the foreign matter memory 1416 are prepared, and the threshold value of the threshold circuit 1412 is changed stepwise. Such a circuit configuration has the effect of reducing the circuit scale while having necessary and sufficient functions. Here, since this signal processing system processes the signals of the detection optical systems 1210 to 1260, signal processing systems 1410 to 1460 are provided.

データ処理系1501では、異物メモリ1416のデータからFFT回路1511により異物マップデータがフーリエ変換され、繰り返し部除去回路1512によりチップ間の繰り返し部が除去される。こうして得られた異物データは異物メモリ1513に座標及び閾値が格納されると共に、この異物数が許容範囲より大きい場合、アラーム1517より警報信号が出される。この警報信号が出された場合、作業者は、ラインの動作を止めると共に、異物の発生原因を追求し、対策を施す。また、マイクロコンピュータ515より指令することにより、異物のマップデータ、座標データ等が表示系1516に出力される。また、本発明では、パターンのデータもメモリ1416に格納されている。このデータは、このパターン部では異物検査を実施していないことを意味する。従って、パターンデー
タの全体面積に対する比率は、検査面積比率を意味する。この検査面積比率が、所定の値より小さい場合は、検査装置のエラーあるいは、ウエハプロセスのエラーの可能性がある。従って、この場合も、アラーム1517より警報を出す。
In the data processing system 1501, the foreign matter map data is Fourier-transformed from the data in the foreign matter memory 1416 by the FFT circuit 1511, and the repeated portion between the chips is removed by the repeated portion removing circuit 1512. Coordinates and threshold values are stored in the foreign matter memory 1513 for the foreign matter data obtained in this way, and an alarm signal is output from the alarm 1517 when the number of foreign matters is larger than the allowable range. When this alarm signal is issued, the operator stops the operation of the line, pursues the cause of the occurrence of foreign matter, and takes countermeasures. Further, by giving a command from the microcomputer 515, foreign matter map data, coordinate data, and the like are output to the display system 1516. In the present invention, pattern data is also stored in the memory 1416. This data means that foreign matter inspection is not performed in this pattern portion. Therefore, the ratio of the pattern data to the entire area means the inspection area ratio. If this inspection area ratio is smaller than a predetermined value, there may be an error in the inspection apparatus or an error in the wafer process. Accordingly, also in this case, an alarm is issued from the alarm 1517.

図51に、信号処理系1410とデータ処理系1501の機能を兼ねた異物パターン判断系を示す。データ処理系1501では、ウエハ内のチップの繰り返し性を利用してチップ周辺の非繰り返しパターンを識別除去している。この機能は、図51に示した回路によっても達成される。   FIG. 51 shows a foreign matter pattern determination system that also functions as a signal processing system 1410 and a data processing system 1501. In the data processing system 1501, the non-repeated pattern around the chip is identified and removed using the repeatability of the chip in the wafer. This function is also achieved by the circuit shown in FIG.

この実施例は、2次元画像切り出し回路1413に替えて画像切り出し回路1420をもつ。画像切り出し回路1420は切り出し部1421、1422及び被判断部1423より構成される。この切り出し部1421、1422は、被判断部1423に対して試料上でのチップピッチp離れた位置の画像を切り出せるように配置されている。ここで、ウエハは、回転誤差Δα、チップ転写誤差、結像倍率誤差、2値化による誤差などによるチップ間隔誤差Δpを持っているため、画像切り出し部1421、1422は被判断部1423に対して概ね±Δα、±Δpの余裕を持っている。この値は、実験的に、あるいは装置の製作精度を基に設計されればよい値であるが、本実施例の場合画素サイズを7μmとして、Δpを1.5画素、Δαを0.5度とし、ピッチが10mm程度として、Δw(=Δα・p)を12.5画素としている。この画像切り出し回路1420から切り出された信号は、図23に示した信号処理系に準じて処理される。2次元切り出し回路1413では切り出された正方形の周辺部を式1に従ってロの字形に論理積を取るのに対し、切り出し部1421、1422の全域にわたって論理積が取られる。すなわち、2次元切り出し回路1413では切り出された正方形の周辺部をP(i,j)としているのに対し、切り出し部1421、1422では切り出された全域をP(i,j)としている。このP(i,j)の形状が異なるだけでパターンの判断は式1で、異物の判断は式2で示される。   In this embodiment, an image clipping circuit 1420 is provided instead of the two-dimensional image clipping circuit 1413. The image cutout circuit 1420 includes cutout units 1421 and 1422 and a determination target unit 1423. The cutout parts 1421 and 1422 are arranged so as to cut out an image at a position apart from the chip pitch p on the sample with respect to the determined part 1423. Here, since the wafer has a chip error error Δp due to a rotation error Δα, a chip transfer error, an imaging magnification error, a binarization error, and the like, the image clipping units 1421 and 1422 are compared with the determination target 1423. In general, there is a margin of ± Δα and ± Δp. This value may be designed experimentally or based on the manufacturing accuracy of the apparatus. In this embodiment, the pixel size is 7 μm, Δp is 1.5 pixels, and Δα is 0.5 degrees. The pitch is about 10 mm and Δw (= Δα · p) is 12.5 pixels. The signal cut out from the image cutout circuit 1420 is processed according to the signal processing system shown in FIG. In the two-dimensional cut-out circuit 1413, a logical product is taken over the entire area of the cut-out parts 1421 and 1422, while the square peripheral part of the cut-out square is ANDed into a square shape according to the equation (1). That is, the two-dimensional clipping circuit 1413 uses P (i, j) as the peripheral portion of the cut-out square, whereas the cutting-out portions 1421 and 1422 use P (i, j) as the entire cut-out region. The pattern judgment is expressed by Equation 1 and the foreign matter judgment is expressed by Equation 2 only in the shape of P (i, j).

この構成では、FFT回路1511および繰り返し部除去回路1512を省略することができる。   In this configuration, the FFT circuit 1511 and the repetitive part removal circuit 1512 can be omitted.

以下、動作を図23ないし図32により説明する。   The operation will be described below with reference to FIGS.

本発明では、超微細パターンの形成された超LSI上の異物を高速高精度でしかも小型の装置で検査するため、パターンの繰り返し性に着目している。従来の装置では、ウエハの全面積を高速高精度で検査するため、高性能の大型の装置が用いられていた。ところが、半導体生産の歩留りを向上するためには、必ずしも、全面積に付いて異物検査をするよりも、むしろ、全面積検査を犠牲にして、全ウエハ検査を実施した方が良いという結果が判明した。従来装置を用いる限り、ウエハを適当な頻度でサンプリングして検査するしかなく、この検査方法では、一度、不良が発生したとき大量の不良をつくり込んでしまう可能性がある。このような、全ウエハ検査をする場合、ウエハの全面積を検査しなくても、装置発塵、プロセス発塵等の不良を発見できる。   In the present invention, attention is paid to the repeatability of a pattern in order to inspect foreign matter on a VLSI with an ultrafine pattern formed with a high-speed, high-precision and small-sized apparatus. In the conventional apparatus, a large, high-performance apparatus has been used in order to inspect the entire area of the wafer with high speed and high accuracy. However, in order to improve the yield of semiconductor production, it turns out that it is better to carry out the whole wafer inspection at the expense of the whole area inspection rather than the foreign matter inspection for the entire area. did. As long as the conventional apparatus is used, the wafer can only be sampled and inspected at an appropriate frequency. With this inspection method, there is a possibility that a large number of defects will be created once a defect has occurred. When such an entire wafer inspection is performed, defects such as apparatus dust generation and process dust generation can be found without inspecting the entire area of the wafer.

そこで、メモリーに代表されるLSIには、繰り返しのパターンが大きな比率で存在することに着目した。DRAM,SRAM等では、80%以上、マイクロコンピュータ、カスタムLSI等でも多くの場合、30%以上である。このような比率で有れば、この繰り返し部だけの検査で十分である。繰り返し部の欠陥、異物の検査では、光学的なフィルタリングを用いた非繰り返し部の強調検出技術が有効である。そこで、この技術を適した。この方法は、空間フィルタの作成方法が課題である。   Therefore, attention was paid to the fact that a large number of repeated patterns exist in LSIs represented by memory. For DRAM, SRAM, etc., 80% or more, and for microcomputers, custom LSIs, etc., in many cases, 30% or more. With such a ratio, it is sufficient to inspect only this repeated portion. In the inspection of the defect and foreign matter in the repeated portion, the non-repeated portion enhancement detection technique using optical filtering is effective. Therefore, this technique was suitable. In this method, a method of creating a spatial filter is a problem.

図29に示したような基本パターン1010の繰り返しパターンに図23に示した装置で光を照明した場合、図30に示したような規則的な回折パターン1011が空間フィルタ1212,1222で観察される。この回折パターン1011は図29に示したパターンからの回折によるものである。ここで、図29上に異物1012が存在した場合、この異物1012からの回折光は、規則的な回折パターン1011とは異なった不規則な形状になり、例えば図30上のパターン1013のように観察される。そこで、この空間フィルタ1212,1222上で回折パターン1011を遮光するようなフィルタを設ければ、パターン1014の情報は削除され1次元検出器1214,1224上では、異物1012の情報のみが図11のように観測される。すなわち本発明により、異物1012のみが選択的に検出されたことになる。   When the repetitive pattern of the basic pattern 1010 as shown in FIG. 29 is illuminated by the apparatus shown in FIG. 23, a regular diffraction pattern 1011 as shown in FIG. 30 is observed by the spatial filters 1212 and 1222. . This diffraction pattern 1011 is due to diffraction from the pattern shown in FIG. Here, when the foreign material 1012 exists on FIG. 29, the diffracted light from the foreign material 1012 has an irregular shape different from the regular diffraction pattern 1011. For example, as shown by a pattern 1013 in FIG. Observed. Therefore, if a filter that blocks the diffraction pattern 1011 is provided on the spatial filters 1212 and 1222, the information on the pattern 1014 is deleted, and only the information on the foreign matter 1012 is displayed on the one-dimensional detectors 1214 and 1224 in FIG. Observed as follows. That is, according to the present invention, only the foreign material 1012 is selectively detected.

ここで、パターン1014のピッチpと回折パターン1011のピッチθ(観測点2から結像レンズ1211,1221へ入射する回折パターンの角度で示している。)との関係は、照明光学系1110の射出する光の波長λとして以下の式(数4)で示される。   Here, the relationship between the pitch p of the pattern 1014 and the pitch θ of the diffraction pattern 1011 (indicated by the angle of the diffraction pattern incident on the imaging lenses 1211 and 1221 from the observation point 2) is the emission of the illumination optical system 1110. The wavelength λ of the light to be transmitted is expressed by the following equation (Equation 4).

Figure 2005268823
Figure 2005268823

従って、pが小さいほどθは大きくなる。すなわち、LSIがより微細化し、pが小さくなるほど回折パターンのθは大きくなり結像レンズ211に入射する回折パターンは減少し空間フィルタの形状は簡単になるという利点がある。   Therefore, as p decreases, θ increases. That is, there is an advantage that as the LSI becomes finer and p becomes smaller, θ of the diffraction pattern increases and the diffraction pattern incident on the imaging lens 211 decreases and the shape of the spatial filter becomes simple.

また、同じ製品の場合、基本パターン1010の形状は変わっても位置ピッチは変わらないため回折パターンの基本的な形状は変わらない。つまり、同じ製品を検査する限り、回折パターンの形状はほぼ変わらず、従ってこれを遮光する空間フィルタの形状もほぼ変わらないという特徴を有する。この特徴を利用し、各製品毎に各工程の回折パターンの形状を測定しそれら全ての回折パターンを遮光するような空間フィルタを作成しても、そのフィルタが結像レンズの開口全てを遮光するようなことはないことに着目した。このように各工程毎の回折パターンをすべて遮光するようなフィルタを用いることにより空間フィルタの交換を省くことができる。また、特にメモリの製造ラインでは製品が少なく製品の変更も少ないため効果的である。   In the case of the same product, even if the shape of the basic pattern 1010 changes, the position pitch does not change, so the basic shape of the diffraction pattern does not change. That is, as long as the same product is inspected, the shape of the diffraction pattern is not substantially changed, and therefore the shape of the spatial filter that shields the diffraction pattern is not substantially changed. Using this feature, even if a spatial filter that measures the shape of the diffraction pattern of each process for each product and shields all the diffraction patterns is created, the filter blocks all the apertures of the imaging lens. We focused on the fact that there was no such thing. In this way, by using a filter that shields all the diffraction patterns for each process, the replacement of the spatial filter can be omitted. In particular, the memory production line is effective because the number of products is small and the number of product changes is small.

ここで、本発明では、結像レンズ1212,1222に屈折率変化型のレンズアレイを用いると装置をさらに小型に構成できる。屈折率変化型レンズアレイは、小型の光学系が構成できるためファクシミリ、電子複写機等に用いられている。光学系を小型にするという目的を達成する為にはこの屈折率変化型のレンズアレイは効果的である。しかしながら本発明では空間フィルタを用いる必要がある。従来、屈折率変化型のレンズアレイにもフーリエ変換面があり空間フィルタを用いることができることは着目されていなかった。本発明では、この屈折率変化型のレンズアレイに空間フィルタを用いることができることに着目して、屈折率変化型のレンズアレイを用いた小型の異物モニターを実現した。空間フィルタの構成、作用は上述したものと同一であり、各レンズ1つ1つに上述の空間フィルタを設置すればよい。またこの屈折率変化型のレンズアレイの空間フィルタの位置は図31に示すようにレンズの射出側の端面になる。   Here, in the present invention, if a refractive index change type lens array is used for the imaging lenses 1212 and 1222, the apparatus can be further reduced in size. The refractive index change type lens array is used in facsimiles, electronic copying machines, and the like because a small optical system can be formed. In order to achieve the objective of reducing the size of the optical system, this refractive index change type lens array is effective. However, in the present invention, it is necessary to use a spatial filter. Conventionally, attention has not been paid to the fact that a refractive index change type lens array also has a Fourier transform surface and a spatial filter can be used. In the present invention, focusing on the fact that a spatial filter can be used for this refractive index change type lens array, a small foreign matter monitor using the refractive index change type lens array has been realized. The configuration and operation of the spatial filter are the same as those described above, and the above-described spatial filter may be installed for each lens. Further, the position of the spatial filter of this refractive index change type lens array is the end face on the exit side of the lens as shown in FIG.

図32に空間フィルタの形状を示す。特に、最も簡便にかつ任意のパターンに対し効果を出すには図32(a)に示した直線上のものがよい。また、この直線上の空間フィルタよりパターンとの弁別性能を出すには図32(b)に示した様な形状のものが必要になる。さらに、製品内の各工程全てで使用できる形状の1例を図32(c)に示す。   FIG. 32 shows the shape of the spatial filter. In particular, the straight line shown in FIG. 32A is preferable in order to produce the effect most easily and for an arbitrary pattern. Further, in order to obtain the discrimination performance from the pattern by the spatial filter on the straight line, a shape as shown in FIG. 32B is required. Furthermore, FIG. 32C shows an example of a shape that can be used in all the steps in the product.

図33に異物の検出例を示す。   FIG. 33 shows an example of foreign object detection.

ここで高速小型の異物検査装置を実現する上で、この空間フィルタを用いた方法は従来技術(特許公開昭和62−89336号)に示した偏光検出法より適している。この理由を図34、35、36を用いて説明する。   Here, in realizing a high-speed and small-sized foreign substance inspection apparatus, the method using this spatial filter is more suitable than the polarization detection method shown in the prior art (Japanese Patent Publication No. 62-89336). The reason for this will be described with reference to FIGS.

試料に光を照明し異物からの散乱光を検出する方法では、試料表面に形成されたパターンからの散乱光がノイズになる。このノイズは、図34(c)に示したように検出器2006の画素(1つの信号として検出される最小単位)サイズが大きいほど大きくなる。ノイズ源になるパターンは試料上ほぼ全面に形成されているため、ノイズは画素サイズに比例して大きくなる。   In the method of illuminating the sample and detecting the scattered light from the foreign matter, the scattered light from the pattern formed on the sample surface becomes noise. As shown in FIG. 34C, this noise increases as the pixel size (the minimum unit detected as one signal) of the detector 2006 increases. Since the noise source pattern is formed on almost the entire surface of the sample, the noise increases in proportion to the pixel size.

一方で、画素数が多いほど検査時間がかかるため、高速検査を実現するためには画素サイズを大きくする必要がある。したがって、画素サイズを大きくして、ノイズレベルも小さくする必要がある。このノイズレベルを小さくする方法として、小泉他、「LSIウエハパターンからの反射光の解析」、計測自動制御学会論文集、17−2、77/82(1981)に、偏光を利用した方法が解析されている。これによれば、偏光を利用することによって、パターンからの散乱光(ノイズ)を減衰させることができる。ところがこの方法による散乱光の減衰率は、上記論文に解析されている通り、検出器の方向に依存する。このため、結像光学系を用いたように様々な方向に射出した光を集光する場合、それぞれの減衰率を積分すると減衰率は0.1%から0.01%程度になる。   On the other hand, since the inspection time increases as the number of pixels increases, it is necessary to increase the pixel size in order to realize high-speed inspection. Therefore, it is necessary to increase the pixel size and reduce the noise level. As a method of reducing this noise level, Koizumi et al., “Analysis of reflected light from LSI wafer pattern”, Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers, 17-2, 77/82 (1981), analyzed the method using polarized light. Has been. According to this, the scattered light (noise) from the pattern can be attenuated by using polarized light. However, the decay rate of scattered light by this method depends on the direction of the detector, as analyzed in the above paper. For this reason, when collecting the light emitted in various directions as in the case of using the imaging optical system, the attenuation rate is about 0.1% to 0.01% when the attenuation rates are integrated.

これに対し、本出願の空間フィルタを用いた方法では、減衰率を0.001%から0.0001%にできる。この理由を図35、36を用いて説明する。繰り返しパターンの形成されたウエハ2001を照明光2002で照明し、照明した領域をレンズ系2003、2005を用いて検出器2006に結像する。ここで、空間フィルタ2004を載置したフーリエ変換面でのパターンからの射出光の強度分布を図36に示す。繰り返しパターンからの射出光はパターンのピッチに応じた位置に集中する。この集中の比率を算出した例として、複スリットの場合の回折光強度分布が久保田宏著、「応用光学」(岩波)に説明されている。これによれば、スリットの数(本出願では同時に照明される繰り返しパターンの数)が多くなれば、集中の比率が大きくなる。この比率はフーリエ変換F[ ]を用いても算出できる。照明されたパターンの形状をa(x,y)とすると、空間フィルタの位置の光強度分布はF[a(x,y)]となる。空間フィルタの形状をp(u,v)とすると、p(u,v)*F[a(x,y)]が、空間フィルタを通過する光となる。また空間フィルタに相補的な図形の形状を ̄p(u,v)とすると、 ̄p(u,v)*F[a(x,y)]は、空間フィルタによって遮光される光成分である。この2つの成分の比率が先の減衰率になる。パターンの繰り返し数が3の時のこの減衰率を算出すると0.001%程度である。繰り返し数が5の時0.0001%程度になり、さらに繰り返し数を多くすれば減衰率は低下する。従って、偏光を用いるよりも減衰率を低くでき、パターンノイズを低減できることになる。   On the other hand, in the method using the spatial filter of the present application, the attenuation rate can be changed from 0.001% to 0.0001%. The reason for this will be described with reference to FIGS. The wafer 2001 on which the repetitive pattern is formed is illuminated with illumination light 2002, and the illuminated area is imaged on the detector 2006 using lens systems 2003 and 2005. Here, the intensity distribution of the emitted light from the pattern on the Fourier transform plane on which the spatial filter 2004 is placed is shown in FIG. Light emitted from the repetitive pattern is concentrated at a position corresponding to the pitch of the pattern. As an example of calculating the concentration ratio, the diffracted light intensity distribution in the case of a double slit is explained by Hiroshi Kubota, “Applied Optics” (Iwanami). According to this, the concentration ratio increases as the number of slits (in the present application, the number of repetitive patterns illuminated simultaneously) increases. This ratio can also be calculated using the Fourier transform F []. If the shape of the illuminated pattern is a (x, y), the light intensity distribution at the position of the spatial filter is F [a (x, y)]. When the shape of the spatial filter is p (u, v), p (u, v) * F [a (x, y)] is the light that passes through the spatial filter. If the shape of a figure complementary to the spatial filter is  ̄p (u, v),  ̄p (u, v) * F [a (x, y)] is a light component shielded by the spatial filter. . The ratio of these two components is the previous attenuation factor. The attenuation factor when the number of pattern repetitions is 3 is about 0.001%. When the number of repetitions is 5, it becomes about 0.0001%, and when the number of repetitions is further increased, the attenuation rate decreases. Therefore, the attenuation rate can be made lower than that using polarized light, and pattern noise can be reduced.

以上の計算は、パターン形状及びその他の条件が理想的な場合であって、現実の実験結果とは必ずしも一致しない可能性がある。しかしながら、偏光方式よりも1桁から3桁減衰率が低下し、パターンノイズを低減できるという実験結果を得ている。   The above calculation is an ideal case where the pattern shape and other conditions are ideal, and may not necessarily match the actual experimental result. However, an experimental result has been obtained that the attenuation factor is reduced by one to three digits compared to the polarization method, and the pattern noise can be reduced.

次に本発明の小型異物モニタの他の実施例を図34から図47を用いて説明する。図34に異物検出器の検出画素サイズとノイズレベルの関係を示す。小型異物モニタの課題として高速・小型化がある。同図(a)に異物検出光学系を示す。ウェハ2001上のパターンと異物からの散乱光を検出レンズ2003を通して、検出器2006で検出する。検出器2006からの検出信号は検出器2006の1画素毎に出力される。同図(b)に検出器2006の1画素に相当するウェハ上の大きさが小画素の場合と大画素の場合を示す。検出時間Tはウェハの面積S、検出器のデータ取り込み時間t、検出器の画素サイズw、検出器の画素数nとして以下の式(数5)で示される。   Next, another embodiment of the small foreign matter monitor of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 34 shows the relationship between the detection pixel size of the foreign object detector and the noise level. A problem with small foreign matter monitors is high speed and downsizing. FIG. 1A shows a foreign matter detection optical system. Scattered light from the pattern and foreign matter on the wafer 2001 is detected by the detector 2006 through the detection lens 2003. A detection signal from the detector 2006 is output for each pixel of the detector 2006. FIG. 2B shows a case where the size on the wafer corresponding to one pixel of the detector 2006 is a small pixel and a case where the size is a large pixel. The detection time T is expressed by the following equation (Equation 5) as the area S of the wafer, the data acquisition time t of the detector, the pixel size w of the detector, and the number of pixels n of the detector.

Figure 2005268823
Figure 2005268823

式(数5)より、高速・小型を実現するためには、wを大きくすることと、nを増やして並列処理を行うことが最も有効である。しかし、同図(c)に示すように、wを大きくすると、wに比例してウェハ2001上のパターンからのノイズレベルも増加する。したがって、wを大きくして、異物検出性能を維持するためには、パターンからのノイズレベルを低減する必要がある。   From Equation (5), in order to achieve high speed and small size, it is most effective to increase w and increase n to perform parallel processing. However, as shown in FIG. 5C, when w is increased, the noise level from the pattern on the wafer 2001 increases in proportion to w. Therefore, in order to increase w and maintain the foreign object detection performance, it is necessary to reduce the noise level from the pattern.

そこで、次に、パターンからのノイズレベルを低減するために、空間フィルタ法によるノイズ低減の効果について説明する。図35は空間フィルタを用いた異物検出光学系の構成図を示す。検出レンズ2003のフーリエ変換面に空間フィルタ2004を設置している。ノイズであるウェハ2001上の繰返し性のあるメモリパターンからの回折光2007は、検出レンズ2003を通過後、空間フィルタ2004で遮光する。また、ウェハ2001上の異物からの散乱光2008は検出レンズ2003、空間フィルタ2004、結像レンズ2005を通過して検出器2006で検出される。   Then, next, the effect of noise reduction by the spatial filter method will be described in order to reduce the noise level from the pattern. FIG. 35 shows a configuration diagram of a foreign matter detection optical system using a spatial filter. A spatial filter 2004 is installed on the Fourier transform plane of the detection lens 2003. Diffracted light 2007 from a repetitive memory pattern on the wafer 2001, which is noise, passes through the detection lens 2003 and is then shielded by the spatial filter 2004. Scattered light 2008 from the foreign matter on the wafer 2001 passes through the detection lens 2003, the spatial filter 2004, and the imaging lens 2005 and is detected by the detector 2006.

ここで、図35の空間フィルタ2004面におけるパターン回折光2007のx方向の光強度分布を図36に示す。同図において、空間フィルタ2004の透過部分(A)と遮光部分(B)に相当するパターン回折光2007の光強度の比、即ちA:Bは1:105となり、空間フィルタ2004を設置することにより、パターンノイズを1/105に低減することができる。従来の異物検査装置に用いられた偏光フィルタ法では、パターンノイズ低減は1/102であるため、検出器の画素サイズが同一であれば、ノイズ低減レベルは103向上し、異物検出感度も向上する。したがって、異物検出感度の目標設定を従来の異物検査装置の性能以下にすることにより、検出器の画素サイズの大画素化を行うことができ、異物検出光学系の高速・小型化が可能となる。 Here, the light intensity distribution in the x direction of the pattern diffracted light 2007 on the surface of the spatial filter 2004 in FIG. 35 is shown in FIG. In the figure, the ratio of the light intensity of the pattern diffracted light 2007 corresponding to the transmission part (A) and the light shielding part (B) of the spatial filter 2004, that is, A: B is 1:10 5 , and the spatial filter 2004 is installed. Thus, the pattern noise can be reduced to 1/10 5 . In the polarization filter method used in the conventional foreign matter inspection apparatus, the pattern noise reduction is 1/10 2. Therefore, if the pixel size of the detector is the same, the noise reduction level is improved by 10 3 and the foreign matter detection sensitivity is also improved. improves. Therefore, by setting the target setting of the foreign matter detection sensitivity below the performance of the conventional foreign matter inspection apparatus, the pixel size of the detector can be increased, and the foreign matter detection optical system can be increased in speed and size. .

なお、空間フィルタで遮光できるパターンは繰返し性のあるメモリパターンであり、メモリパターン部以外はソフト等で無効データあるいは検出禁止エリアとする。   The pattern that can be shielded by the spatial filter is a repetitive memory pattern, and the data other than the memory pattern portion is set as invalid data or a detection prohibited area by software or the like.

図37に空間フィルタ法を適応した場合の異物検出光学系における弁別比を示す。ここで、異物検出系光学系における検出レンズ2003は結像レンズも兼ねているため、結像レンズを必要としない。検出器2006からの検出信号分布より、異物の検出信号をS、パターンノイズをNとすると弁別比をS/Nで表す。次に、図38に検出器の画素サイズと弁別比の関係を示す。ここでは、異物として2μm標準粒子の例を示す。異物をパターンから安定して弁別するためには、弁別比1以上を必要とする。したがって、同図より、2μm標準粒子をパターンから弁別して検出するためには、検出器の画素サイズは20μm以下であれば良いことがわかる。   FIG. 37 shows the discrimination ratio in the foreign matter detection optical system when the spatial filter method is applied. Here, since the detection lens 2003 in the foreign matter detection system optical system also serves as an imaging lens, no imaging lens is required. From the detection signal distribution from the detector 2006, if the detection signal of foreign matter is S and the pattern noise is N, the discrimination ratio is represented by S / N. Next, FIG. 38 shows the relationship between the pixel size of the detector and the discrimination ratio. Here, an example of 2 μm standard particles is shown as the foreign matter. A discrimination ratio of 1 or more is required in order to discriminate foreign substances stably from the pattern. Therefore, it can be seen from the figure that the pixel size of the detector should be 20 μm or less in order to discriminate and detect 2 μm standard particles from the pattern.

次に、図39に照明領域と検出領域を示す。検査時間Tは、検査幅Lx、Ly、検出器の画素サイズw、検出器の読みだしクロック周波数fとして以下の式(数6)で示される。   Next, FIG. 39 shows an illumination area and a detection area. The inspection time T is expressed by the following equation (Equation 6) as the inspection widths Lx and Ly, the pixel size w of the detector, and the reading clock frequency f of the detector.

Figure 2005268823
Figure 2005268823

また、有効照明光強度Pは、照明パワーP0、照明幅Wx、Wyとして以下の式(数7)で示される。 The effective illumination light intensity P is expressed by the following equation (Equation 7) as illumination power P 0 , illumination widths Wx, and Wy.

Figure 2005268823
Figure 2005268823

ここで、Wx≒Lxであるため、式(数7)は式(数8)で示される。   Here, since Wx≈Lx, Expression (Expression 7) is expressed by Expression (Expression 8).

Figure 2005268823
Figure 2005268823

総照明光量Ptは式(数6)と式(数8)より、式(数9)で示される。   The total illumination light amount Pt is expressed by the equation (Equation 9) from the equation (Equation 6) and the equation (Equation 8).

Figure 2005268823
Figure 2005268823

したがって、検出信号強度Iは、異物信号係数K2と式(数9)より、式(数10)で示される。 Accordingly, the detection signal intensity I is expressed by the equation (Equation 10) from the foreign substance signal coefficient K 2 and the equation (Equation 9).

Figure 2005268823
Figure 2005268823

式(数10)より、Iはw・fの関数となる。   From Equation (10), I is a function of w · f.

以上の結果を基に、図40に装置仕様を決定するための性能図を示す。画素サイズと検査時間の関係、画素サイズと弁別比の関係、画素サイズ・検出器のクロック周波数と検出信号の関係の3図により装置仕様を決定する。例えば、20秒の検査時間を実現するために、画素サイズと検査時間の関係より、検出器のクロック周波数を2MHzに設定すれば、検出器の画素サイズは13μmで良い。その時、画素サイズと弁別比の関係より、2μm異物のパターンからの弁別比は2であり、パターンから弁別することができる。最後に、画素サイズ・検出器のクロック周波数と検出信号の関係より、2μm異物の検出信号は、画素サイズ・クロック周波数で決まり、60mVであり、検出器で検出可能である。以上の様に、3つの性能図により、装置の検出異物寸法と検査時間の仕様を任意に決定することができる。   Based on the above results, FIG. 40 shows a performance diagram for determining the device specifications. The apparatus specifications are determined based on the relationship between the pixel size and the inspection time, the relationship between the pixel size and the discrimination ratio, and the relationship between the pixel size / detector clock frequency and the detection signal. For example, in order to realize an inspection time of 20 seconds, if the clock frequency of the detector is set to 2 MHz from the relationship between the pixel size and the inspection time, the pixel size of the detector may be 13 μm. At that time, from the relationship between the pixel size and the discrimination ratio, the discrimination ratio from the pattern of 2 μm foreign matter is 2, and can be discriminated from the pattern. Finally, from the relationship between the pixel size / detector clock frequency and the detection signal, the 2 μm foreign object detection signal is determined by the pixel size / clock frequency and is 60 mV, and can be detected by the detector. As described above, the specifications of the detected foreign matter size and inspection time of the apparatus can be arbitrarily determined from the three performance diagrams.

図41は空間フィルタ法を用いた異物検出光学系の装置構成を示す図である。異物検出光学系は、製品ウェハ2001の一軸走査2010で製品ウェハ2001全面が検査可能な構成に成っている。そのため、異物検出光学系は照明光学系2011と検出光学系2013に分け、それぞれユニット構成に成っている。検査対象ウェハがφ200mmの場合について以下に説明する。例えば、8ユニットでウェハ2001全幅を検査するためには、1ユニットの照明領域及び検出領域2012は、25mmにすれば良い。したがって、検査対象ウェハがφ150mmの場合は、8ユニットのうち6ユニットを用いれば良い。1ユニットの検出光学系2013は、検出レンズ2014、検出レンズ2014のフーリエ変換面に設置された空間フィルタ2015、検出器としてリニアセンサ2016で構成
されている。検出レンズ2014の外形寸法が検出幅より大きい場合は、本実施例の同図に示すように千鳥状に配置することによりウェハ2001全幅を確保することができる。また、検出レンズ2014の外形寸法が検出幅以下の場合、あるいは、ウェハ上を限定する検査すなわち部分検査の場合には直線状に配置することができる。ここで用いている空間フィルタ2015は検出光学系2013が千鳥状の場合は4ユニット構成を2組使用し、検出光学系2013が直線状の場合は8ユニット構成を1組使用する。リニアセンサ2016からの検出信号は異物検出処理(別体)2017で処理され、異物データとして出力する。
FIG. 41 is a diagram showing a device configuration of a foreign matter detection optical system using a spatial filter method. The foreign matter detection optical system is configured such that the entire surface of the product wafer 2001 can be inspected by uniaxial scanning 2010 of the product wafer 2001. Therefore, the foreign matter detection optical system is divided into an illumination optical system 2011 and a detection optical system 2013, and each has a unit configuration. A case where the inspection target wafer is φ200 mm will be described below. For example, in order to inspect the entire width of the wafer 2001 with 8 units, the illumination area and detection area 2012 of 1 unit may be set to 25 mm. Therefore, when the inspection target wafer is φ150 mm, 6 units out of 8 units may be used. One unit of the detection optical system 2013 includes a detection lens 2014, a spatial filter 2015 installed on the Fourier transform plane of the detection lens 2014, and a linear sensor 2016 as a detector. When the outer dimension of the detection lens 2014 is larger than the detection width, the entire width of the wafer 2001 can be ensured by arranging in a staggered manner as shown in FIG. Further, when the outer dimension of the detection lens 2014 is equal to or smaller than the detection width, or in the case of inspection limiting the wafer, that is, partial inspection, it can be arranged in a straight line. The spatial filter 2015 used here uses two sets of four unit configurations when the detection optical system 2013 is staggered, and uses one set of eight unit configurations when the detection optical system 2013 is linear. The detection signal from the linear sensor 2016 is processed by a foreign object detection process (separate) 2017 and is output as foreign object data.

なお、検出光学系2013が千鳥状の場合は2組、検出光学系2013が直線状の場合は1組の空間フィルタ2015の交換は、ウェハ2001の品種間により行う必要があるが、工程にはほとんど依存せず、1品種ウェハを1種類の空間フィルタ2015で対応可能である。   When the detection optical system 2013 is staggered, it is necessary to replace two sets of spatial filters 2015 between two types of wafers 2001 when the detection optical system 2013 is a straight line. There is almost no dependence, and one kind of wafer can be handled by one kind of spatial filter 2015.

次に本実施例のうちの仕様の一例を示す。照明光学系は、照明光源として波長780nm、出力200mWの半導体レーザを用い、照明光入射角度は上方から60°でウェハ上の26×1mm2の領域を照明する。検出光学系は、検出レンズとして投影レンズ(50mmF2.8を用い、検出倍率1倍(検出NA=0.1)で検出する。検出器には画素サイズ13μm、画素数2048、駆動周波数4MHzのCCDリニアセンサ、あるいは、異物弁別性能の高い画素サイズ7μm、画素数4096、駆動周波数4MHzのCCDリニアセンサを用いる。 Next, an example of the specification in the present embodiment will be shown. The illumination optical system uses a semiconductor laser having a wavelength of 780 nm and an output of 200 mW as an illumination light source, and illuminates a 26 × 1 mm 2 region on the wafer at an illumination light incident angle of 60 ° from above. The detection optical system uses a projection lens (50 mm F2.8 as a detection lens) and detects with a detection magnification of 1 (detection NA = 0.1). The detector has a pixel size of 13 μm, a pixel count of 2048, and a drive frequency of 4 MHz CCD. A linear sensor or a CCD linear sensor with a pixel size of 7 μm, a pixel count of 4096, and a driving frequency of 4 MHz with high foreign substance discrimination performance is used.

次に、図42はパターンノイズ光のウェハ回転角度による影響を示す一例図である。ウェハ2001が回転すると、ウェハ2001のパターンからの回折光もウェハ2001に応じて回転する。したがって、異物検出光学系2021に対してウェハ2001が回転していると、異物検出光学系2021の空間フィルタの遮光部分からウェハ2001のパターンからの回折光が漏れてくる。したがって、パターンからの回折光の漏れ光すなわちパターンノイズ光は、空間フィルタの遮光幅とウェハの回転角度の関数となる。ここで、ウェハの回転角度θは、異物検出光学系2021の中心線2020とウェハ2001の中心線2000の角度を表す。しかし、空間フィルタの遮光幅を広げると異物からの散乱光も減光するため、最適幅を求める必要がある。そこで、従来のプリアライメント装置ではウェハの回転角度を±2°以内に抑えることができるので、異物検出性能、例えば、2μm異物をパターンから弁別して検出できる空間フィルタの遮光幅を最適幅とした場合のウェハの回転によるパターンノイズ光の変化の一例を同図に示す。   Next, FIG. 42 is an example showing the influence of pattern noise light due to the wafer rotation angle. When the wafer 2001 rotates, the diffracted light from the pattern of the wafer 2001 also rotates according to the wafer 2001. Therefore, when the wafer 2001 is rotated with respect to the foreign matter detection optical system 2021, diffracted light from the pattern of the wafer 2001 leaks from the light shielding portion of the spatial filter of the foreign matter detection optical system 2021. Therefore, the leakage light of the diffracted light from the pattern, that is, the pattern noise light is a function of the light shielding width of the spatial filter and the rotation angle of the wafer. Here, the rotation angle θ of the wafer represents the angle between the center line 2020 of the foreign matter detection optical system 2021 and the center line 2000 of the wafer 2001. However, if the light shielding width of the spatial filter is increased, the scattered light from the foreign matter is also reduced, so it is necessary to obtain an optimum width. Therefore, with the conventional pre-alignment device, the rotation angle of the wafer can be suppressed within ± 2 °, so that the foreign matter detection performance, for example, the light shielding width of the spatial filter that can detect and detect 2 μm foreign matter from the pattern is the optimum width. An example of the change in pattern noise light due to the rotation of the wafer is shown in FIG.

異物検査のモニタとしての機能を有するためには、できるだけ焦点深度の深い異物検出系が必要である。   In order to have a function as a monitor for foreign object inspection, a foreign object detection system having a focal depth as deep as possible is necessary.

焦点深度は、検出画素サイズの大きさにより、検出レンズのNAから計算される焦点深度より大きい値を得ることができる。   The depth of focus can be larger than the depth of focus calculated from the NA of the detection lens depending on the size of the detected pixel size.

検出画素サイズが検出異物サイズより十分小さければ、焦点深度dは、検出レンズの開口数に依存し、光の波長λ、検出レンズの開口数NAとして以下の式(数11)で示される。   If the detection pixel size is sufficiently smaller than the detection foreign matter size, the focal depth d depends on the numerical aperture of the detection lens, and is expressed by the following equation (Equation 11) as the light wavelength λ and the numerical aperture NA of the detection lens.

Figure 2005268823
Figure 2005268823

式(数11)において、例えば、λ=780nm、NA=0.1の場合はd=39μmとなる。また、検出画素サイズが検出異物サイズより十分大きければ、焦点深度は、検出画素サイズに依存する。この場合、検出画素サイズを相当解像度a’とすると、相当開口数NA’との関係は以下の式(数12)で示される。   In the equation (Equation 11), for example, when λ = 780 nm and NA = 0.1, d = 39 μm. If the detected pixel size is sufficiently larger than the detected foreign substance size, the depth of focus depends on the detected pixel size. In this case, if the detected pixel size is the equivalent resolution a ′, the relationship with the equivalent numerical aperture NA ′ is expressed by the following equation (Equation 12).

Figure 2005268823
Figure 2005268823

さらに、式(数12)におけるNA’を式(数11)のNAに代入すると、実際の焦点深度dが得られる。例えば、a’=13μmとすると、NA’=0.037となり、d=285μmとなる。   Furthermore, when NA ′ in the equation (Equation 12) is substituted into the NA in the equation (Equation 11), the actual depth of focus d is obtained. For example, if a ′ = 13 μm, NA ′ = 0.037 and d = 285 μm.

したがって、検出器の大画素化により、異物検出系の焦点深度を深くする効果がある。   Therefore, there is an effect of increasing the depth of focus of the foreign object detection system by increasing the number of pixels of the detector.

図43はウェハステージの高さによる異物検出出力の変化を示す一例図である。λ=780nm、NA=0.1、検出画素サイズ13μmを用いた場合の5μm異物の検出出力の変化を示している。同図より、焦点深度は±70μmである。この値は検出レンズの開口数から得られる値(39μm)と検出画素サイズから得られる値(285μm)の間の値に成っている。したがって、13μmの検出画素サイズは5μm異物に対して十分大きくないが、焦点深度を深くしている。   FIG. 43 is an example showing a change in the foreign matter detection output depending on the height of the wafer stage. This shows a change in detection output of a 5 μm foreign matter when λ = 780 nm, NA = 0.1, and a detection pixel size of 13 μm. From the figure, the depth of focus is ± 70 μm. This value is a value between the value (39 μm) obtained from the numerical aperture of the detection lens and the value (285 μm) obtained from the detection pixel size. Accordingly, the detection pixel size of 13 μm is not sufficiently large for a foreign substance of 5 μm, but the depth of focus is increased.

以上のように、検出レンズの開口数を小さくすることと、検出画素サイズを大きくすることにより、焦点深度を深くすることができ、ウェハの搬送系の高さ方向の位置制御をラフにすることが可能である。   As described above, by reducing the numerical aperture of the detection lens and increasing the detection pixel size, the depth of focus can be increased and the position control in the height direction of the wafer transfer system can be made rough. Is possible.

次に、本小形異物モニタリング装置に用いる照明光学系の1ユニットの構成を示す。ウェハ上を片側は検査領域を十分照明できるように広げ、片側は十分な照度になるように絞り込み、線状照明が可能な構成となっている。照明光源が点光源であれば、両側とも平面波すなわち平行な光束ができる。ここで、照明光を平行光にすると、検出光学系の空間フィルタ位置の像をシャープにすることができ、空間フィルタによるパターンの遮光性能を高くし、異物検出性能も高くすることができる。しかし、例えば、照明光源として小形の半導体レーザを用いる場合、高出力になるにしたがって、発光点の片側の長さが長くなる。したがって、片側は平面波すなわち平行な光束はできない。そこで、それに対応した照明光学系の実施例を2種類示す。ただし、ウェハ上の線状照明のうち、ビームの長い方向をy方向、ビームの短い方向をx方向とする。   Next, the configuration of one unit of the illumination optical system used in the small foreign matter monitoring apparatus will be described. One side of the wafer is widened so that the inspection area can be sufficiently illuminated, and one side is narrowed down to have sufficient illuminance so that linear illumination is possible. If the illumination light source is a point light source, a plane wave, that is, a parallel light beam is generated on both sides. Here, when the illumination light is parallel light, the image of the spatial filter position of the detection optical system can be sharpened, the light shielding performance of the pattern by the spatial filter can be enhanced, and the foreign matter detection performance can be enhanced. However, for example, when a small semiconductor laser is used as the illumination light source, the length of one side of the light emitting point becomes longer as the output becomes higher. Therefore, one side cannot produce a plane wave, that is, a parallel light beam. Accordingly, two examples of illumination optical systems corresponding thereto are shown. However, in the linear illumination on the wafer, the long direction of the beam is the y direction, and the short direction of the beam is the x direction.

1つ目の方式の構成を図44に示し、同図(a)にx方向から見た構成を示し、同図(b)にy方向から見た構成を示す。ここで、半導体レーザ2101の発光点2100の長い方向がx方向、発光点2100の短い(点光源に近い)方向がy方向である。ただし、ウェハ上においてP偏光照明であればS偏光照明になるようにλ/2板を挿入する。   The configuration of the first method is shown in FIG. 44, the configuration viewed from the x direction is shown in FIG. 4A, and the configuration viewed from the y direction is shown in FIG. Here, the long direction of the light emitting point 2100 of the semiconductor laser 2101 is the x direction, and the short direction of the light emitting point 2100 (close to the point light source) is the y direction. However, a λ / 2 plate is inserted so as to be S-polarized illumination if it is P-polarized illumination on the wafer.

同図(a)のx方向は、半導体レーザ2101から射出した光はレンズ2102〜レンズ2106を用い、光束を絞ってウェハ2001上を照明する。同図(b)のy方向は、半導体レーザ2101から射出した光はレンズ2102〜レンズ2106を用い、光束を広げ平行光にする。この方式はx方向の光束を容易に絞り込むことができるので、照明の高照度化が可能である。この方法では、x方向の光束を平行光ではなくある角度をもって絞り込むため検出光学系の空間フィルタ面におけるx方向の回折パターンは長くなるが、図32に示すような直線状の空間フィルタを用いることによってパタ−ンからの回折光を遮光することができる。図45は図44の照明光学系を用いた場合の検出検出光学系の空間フィルタ面におけるウェハ上の回折パターンの平面図の一例を示す。ウェハ上のパタ
ーンからの回折パターンの1点の大きさは、x方向は照明の開口数に依存しx1=数mm、y方向は平行光であるためy1=数μmになり、y方向のみシャープな光となる。ウェハの向きにより同図(a)に示すようにy方向のピッチpyがx方向のピッチpxより短い場合には空間フィルタの遮光率が高くなり、異物からの検出出力も低下する。そこで、ウェハを90°回転することにより、ウェハ上のパターンからの回折パターンは同図(b)に示すようになり、y方向のピッチは同図(a)におけるpxと同一であり、空間フィルタの遮光性能を向上することができる。このように、y方向に回折パターンのピッチの長い方がくるようにウェハの向きを予め設定することにより、異物からの検出出力を更に向上することができる。このウエハの最適な向きは、予めデ−タとして入力することができる。また、一度回折パターンの向きを見てウェハの最適な向きを検出し、以後はその最適な向きの上方を用いる。
In the x direction of FIG. 6A, the light emitted from the semiconductor laser 2101 illuminates the wafer 2001 by using the lens 2102 to the lens 2106 and narrowing the light beam. In the y direction of FIG. 5B, the light emitted from the semiconductor laser 2101 uses the lens 2102 to the lens 2106 to spread the light beam into parallel light. Since this method can easily narrow the light flux in the x direction, it is possible to increase the illumination intensity. In this method, since the light beam in the x direction is narrowed at a certain angle instead of parallel light, the diffraction pattern in the x direction on the spatial filter surface of the detection optical system becomes long. However, a linear spatial filter as shown in FIG. 32 is used. Therefore, the diffracted light from the pattern can be shielded. FIG. 45 shows an example of a plan view of the diffraction pattern on the wafer on the spatial filter surface of the detection / detection optical system when the illumination optical system of FIG. 44 is used. The size of one point of the diffraction pattern from the pattern on the wafer is y1 = several mm depending on the numerical aperture of the illumination in the x direction and y1 = several μm because the y direction is parallel light, and only the y direction is sharp. Light. When the pitch py in the y direction is shorter than the pitch px in the x direction, as shown in FIG. 5A, the light shielding rate of the spatial filter increases and the detection output from the foreign matter also decreases. Therefore, by rotating the wafer by 90 °, the diffraction pattern from the pattern on the wafer becomes as shown in FIG. 5B, and the pitch in the y direction is the same as px in FIG. The light shielding performance can be improved. As described above, the detection output from the foreign matter can be further improved by setting the orientation of the wafer in advance so that the longer diffraction pattern pitch is in the y direction. The optimum orientation of the wafer can be input in advance as data. Further, once the direction of the diffraction pattern is observed, the optimum direction of the wafer is detected, and thereafter, the upper part of the optimum direction is used.

2つ目の方式の構成を図46に示し、同図(a)にx方向から見た構成を示し、同図(b)にy方向から見た構成を示す。ここで、半導体レーザ2101の発光点2100の短い(点光源に近い)方向がx方向、発光点2100の長い方向がy方向である。ただし、ウェハ上においてP偏光照明であればS偏光照明になるようにλ/2板を挿入する。   The configuration of the second system is shown in FIG. 46, FIG. 46A shows the configuration viewed from the x direction, and FIG. 46B shows the configuration viewed from the y direction. Here, the short direction (close to the point light source) of the light emitting point 2100 of the semiconductor laser 2101 is the x direction, and the long direction of the light emitting point 2100 is the y direction. However, a λ / 2 plate is inserted so as to be S-polarized illumination if it is P-polarized illumination on the wafer.

同図(a)のx方向は、半導体レーザ2101から射出した光はレンズ2202〜レンズ2207を用い、光束を絞って平行光にする。同図(b)のy方向は、半導体レーザ2101から射出した光はレンズ2202〜レンズ2207を用い、光束を広げウェハ2001上を照明する。しかし、x方向の発光点2100の長さが数十μmと長いため、平行光にすることができない。ここで光源2100は、レンズ2202〜レンズ2207、結像レンズ2014を通して空間フィルタ2015の位置に結像する。この総合結像倍率は空間フィルタの遮光性能より数十μm以下が最適であるため、1倍前後になるようにする。   In the x direction of FIG. 6A, the light emitted from the semiconductor laser 2101 uses the lenses 2202 to 2207 to squeeze the light beam into parallel light. In the y direction of FIG. 6B, the light emitted from the semiconductor laser 2101 uses the lenses 2202 to 2207 to spread the light and illuminate the wafer 2001. However, since the light emitting point 2100 in the x direction is as long as several tens of micrometers, it cannot be made parallel light. Here, the light source 2100 forms an image at the position of the spatial filter 2015 through the lens 2202 to the lens 2207 and the imaging lens 2014. The total imaging magnification is optimally about several tens of μm or less because of the light shielding performance of the spatial filter.

図47に図46の照明光学系を用いた場合の検出検出光学系の空間フィルタ面におけるウェハ上のパターンからの回折パターンの平面図の一例を示す。空間フィルタ面におけるウェハ上のパターンからの回折パターンの1点の大きさは、x方向は平行光であるためx2=100μm程度、y方向は照明光源の大きさに比例するのでy2=数十μmになり、ウェハの向きに依らず、x方向、y方向とも比較的シャープな光が得られ、空間フィルタの遮光性能を高くすることができる。   FIG. 47 shows an example of a plan view of a diffraction pattern from a pattern on the wafer on the spatial filter surface of the detection / detection optical system when the illumination optical system of FIG. 46 is used. The size of one point of the diffraction pattern from the pattern on the wafer on the spatial filter surface is about x2 = 100 μm because the x direction is parallel light, and y2 is several tens of μm because the y direction is proportional to the size of the illumination light source. Thus, regardless of the orientation of the wafer, relatively sharp light can be obtained in both the x and y directions, and the light shielding performance of the spatial filter can be enhanced.

次に本発明の小型異物モニタの偏光検出法による異物検出光学系の他の実施例を図48から図49を用いて説明する。   Next, another embodiment of the foreign matter detection optical system according to the polarization detection method of the small foreign matter monitor of the present invention will be described with reference to FIGS.

偏光検出法はメモリパターンに限定しないでウェハ全面の全てのパターンから異物を弁別して検出することが可能である。   The polarization detection method is not limited to memory patterns, and can detect and detect foreign substances from all patterns on the entire wafer surface.

図48は検出レンズとして屈折率変化型のレンズアレイを用いた異物検出光学系の構成図を示す。斜方照明光学系3002と検出光学系3003から成る。斜方照明光学系3002は図に示すように1個以上の照明アレイに成っている。検出光学系3003は検出レンズとして屈折率変化型のレンズアレイ3004、偏光素子として偏光板3005、屈折率変化型のレンズアレイ3004の結像位置に検出器3006から成っている。照明アレイによりウェハ全幅を照明する線状照明にし、ウェハ全幅を検出する。したがって、ウェハ3001の一軸走査3010でウェハ3001全面を検査できる。照明アレイ3002の照明角度は水平方向から数度上方より行い、磁界ベクトルが照明の入射面に垂直になるような直線偏光(S偏光)でウェハ3001上を照射する。また、ウェハ3001上のパ
ターン及び異物からの散乱光は、屈折率変化型のレンズアレイ3004を通過後、偏光板3005でP偏光(磁界ベクトルが照明の入射面に平行な成分の直線偏光)のみを通過させ、パターンからの散乱光を減じ異物からの散乱光を強調させて、検出器3006で検出する。
FIG. 48 shows a configuration diagram of a foreign object detection optical system using a refractive index change type lens array as a detection lens. It consists of an oblique illumination optical system 3002 and a detection optical system 3003. The oblique illumination optical system 3002 is composed of one or more illumination arrays as shown in the figure. The detection optical system 3003 includes a refractive index variable lens array 3004 as a detection lens, a polarizing plate 3005 as a polarizing element, and a detector 3006 at the imaging position of the refractive index variable lens array 3004. Linear illumination is performed to illuminate the entire width of the wafer by the illumination array, and the entire width of the wafer is detected. Therefore, the entire surface of the wafer 3001 can be inspected by the uniaxial scanning 3010 of the wafer 3001. The illumination angle of the illumination array 3002 is several degrees above the horizontal direction, and the wafer 3001 is irradiated with linearly polarized light (S-polarized light) such that the magnetic field vector is perpendicular to the illumination incident surface. Further, the scattered light from the pattern and foreign matter on the wafer 3001 passes through the refractive index change type lens array 3004, and then is only P-polarized light (linearly polarized light whose magnetic field vector is parallel to the illumination incident surface) by the polarizing plate 3005. , The scattered light from the pattern is reduced, and the scattered light from the foreign matter is emphasized and detected by the detector 3006.

図49は検出レンズとして通常のレンズを用いた異物検出光学系の装置構成図を示す。異物検出光学系は、製品ウェハ3001の一軸走査3110で製品ウェハ3001全面が検査可能な構成に成っている。そのため、異物検出光学系は照明光学系3111と検出光学系3113に分け、それぞれユニット構成に成っている。検査対象ウェハがφ200mmの場合について以下に説明する。例えば、8ユニットでウェハ3001全幅を検査するためには、1ユニットの照明領域及び検出領域3112は、25mmにすれば良い。したがって、検査対象ウェハがφ150mmの場合は、8ユニットのうち6ユニットを用いれば良い。1ユニットの検出光学系3113は、検出レンズ3114、偏光板3115、検出器としてリニアセンサ3116で構成されている。検出レンズ3114の外形寸法が検
出幅より大きい場合は、本実施例の同図に示すように千鳥状に配置することによりウェハ3001全幅を確保することができる。また、検出レンズ3114の外形寸法が検出幅以下の場合、あるいは、ウェハ上を限定する検査すなわち部分検査の場合には直線状に配置することができる。照明ユニット3111の照明角度は水平方向から数度上方より行い、磁界ベクトルが照明の入射面に垂直になるような直線偏光(S偏光)でウェハ3001上を照射する。また、ウェハ3001上のパターン及び異物からの散乱光は、検出レンズ3114を通過後、偏光板3115でP偏光(磁界ベクトルが照明の入射面に平行な成分の直線偏光)のみを通過させ、パターンからの散乱光を減じ異物からの散乱光を強調させて、リニアセンサ3116で検出する。リニアセンサ3116からの検出信号は異物検出処理(別体)3117で処理され、異物データとして出力する。
FIG. 49 shows an apparatus configuration diagram of a foreign object detection optical system using a normal lens as a detection lens. The foreign matter detection optical system has a configuration in which the entire surface of the product wafer 3001 can be inspected by the uniaxial scanning 3110 of the product wafer 3001. Therefore, the foreign matter detection optical system is divided into an illumination optical system 3111 and a detection optical system 3113, and each has a unit configuration. A case where the inspection target wafer is φ200 mm will be described below. For example, in order to inspect the entire width of the wafer 3001 with 8 units, the illumination area and detection area 3112 of 1 unit may be 25 mm. Therefore, when the inspection target wafer has a diameter of 150 mm, 6 units out of 8 units may be used. One unit of the detection optical system 3113 includes a detection lens 3114, a polarizing plate 3115, and a linear sensor 3116 as a detector. When the outer dimension of the detection lens 3114 is larger than the detection width, the entire width of the wafer 3001 can be ensured by arranging them in a staggered manner as shown in FIG. Further, when the outer dimension of the detection lens 3114 is equal to or smaller than the detection width, or in the case of inspection limiting the wafer, that is, partial inspection, the detection lens 3114 can be arranged in a straight line. The illumination angle of the illumination unit 3111 is several degrees above the horizontal direction, and the wafer 3001 is irradiated with linearly polarized light (S-polarized light) such that the magnetic field vector is perpendicular to the illumination incident surface. The scattered light from the pattern and foreign matter on the wafer 3001 passes through the detection lens 3114, and then passes only P-polarized light (linearly polarized light having a magnetic field vector component parallel to the incident plane of illumination) through the polarizing plate 3115. The linear sensor 3116 detects the light scattered from the foreign matter while enhancing the scattered light from the foreign matter. A detection signal from the linear sensor 3116 is processed by a foreign object detection process (separate) 3117 and is output as foreign object data.

図50に本発明の位置付けと機能を示す。LSIの量産立上げの主要作業のうちの1つに、異物の発生原因を究明して対策を施す作業があり、それには発生異物を検出して元素種などを分析することが発生原因探求の大きな手がかりになる。一方、量産ラインでは、これらの異物をいち早く感知し対策を施す必要がある。異物発生からその感知までの時間が経過した場合、不良の発生数は大きくなり歩留まりは下がる。したがって、高い歩留まりを維持するためには異物発生からその感知までの経過時間を短縮することが欠かせない。また、ウェハ上の異物個数の厳密な検出実験により、異物個数は徐々に増減するものではなく、突発的に増減することが新たに判明した。同図(a)にCVD等の処理装置内で発生する製品ウェハ上の異物数の時間推移を示す。同図(b)に従来方式を示す。従来装置はスタンドアローン型であり、量産ラインで処理したウェハを検査装置の個所に持ち込んで異物の検査をする抜取り検査であった。したがって、ウェハの搬送、異物検査に時間を要したため、検査の頻度すなわちサンプリングは、同図(a)に示すように、1ロット、あるいは数ロット、あるいは1日毎に1枚であり、検査枚数に限界があった。このようなサンプリングでは突発的な異物の増加が見落とされたり、増加したまましばらく経ってから検出されたりすることになり、相当数の不良(ドカ不良)が発生することになる。すなわち、このようなサンプリングでは、異物の発生を十分に早く感知したとはいえない。そこで、同図(c)に示すように、異物モニタリング装置を小型にした小形異物モニタを処理装置の入出力口あるいは処理装置間の搬送系中に載置し、小形異物モニタからの異物データを異物管理システムに取り込むことにより、異物管理を枚葉で行うことができる。したがって、本小形異物モニタを用いることにより、同図(a)に示すように、モニタのサンプリングタイムを短くでき、枚葉の実時間サンプリングが可能で、異物検査の効果を最大限に出すことができる。   FIG. 50 shows the positioning and function of the present invention. One of the main tasks in the mass production start-up of LSI is to investigate the cause of foreign matter generation and take countermeasures, and to detect the generated foreign matter and analyze the element type, etc. A big clue. On the other hand, in the mass production line, it is necessary to quickly detect these foreign substances and take countermeasures. When the time from the occurrence of a foreign object to its detection elapses, the number of occurrences of defects increases and the yield decreases. Therefore, in order to maintain a high yield, it is indispensable to shorten the elapsed time from the occurrence of a foreign object to its detection. Further, it has been newly found out that the number of foreign matters does not increase or decrease gradually, but suddenly increases or decreases by a rigorous detection experiment of the number of foreign matters on the wafer. FIG. 2A shows a time transition of the number of foreign matters on a product wafer generated in a processing apparatus such as CVD. The conventional system is shown in FIG. The conventional apparatus is a stand-alone type, which is a sampling inspection in which a wafer processed in a mass production line is brought into a place of an inspection apparatus to inspect foreign matter. Therefore, since time is required for wafer conveyance and foreign matter inspection, the inspection frequency, that is, sampling is one lot, one lot, or one lot per day, as shown in FIG. There was a limit. In such sampling, a sudden increase in foreign matter is overlooked, or it is detected after a while while increasing, and a considerable number of defects (poor defects) occur. That is, in such sampling, it cannot be said that the occurrence of a foreign substance is detected sufficiently early. Therefore, as shown in FIG. 5C, a small foreign matter monitor having a compact foreign matter monitoring device is placed in the input / output port of the processing device or in the transport system between the processing devices, and the foreign matter data from the small foreign matter monitor is received. By taking in the foreign matter management system, the foreign matter can be managed on a single sheet. Therefore, by using this small foreign matter monitor, as shown in FIG. 5A, the monitor sampling time can be shortened, the real time sampling of the single wafer can be performed, and the effect of the foreign matter inspection can be maximized. it can.

本発明の機能としては次の5項目がある。処理装置の搬送系に取付け可能な大きさ、すなわち、小形であり、ウェハの枚葉検査ができる高速検査が可能であり、処理装置毎の異物管理ができるように処理装置のオプションになりうる安価な価格である。また、モニタであるためセッティングが容易でメンテナンスフリーになっている。   The function of the present invention includes the following five items. Size that can be attached to the processing system's transfer system, that is, small size, high-speed inspection that enables single wafer inspection of wafers, and low cost that can be an option for processing equipment so that foreign matter can be managed for each processing equipment It is a reasonable price. The monitor is easy to set up and maintenance free.

以下、空間フィルタの実施例を図52から図55を用いて説明する。この空間フィルタは、液晶表示素子を用いて構成しても良いが、液晶素子の場合、特定の偏光方向の光だけしか使用できない。また、光の減衰率が小さいためパターンからの回折光を十分に遮光できない問題がある。そこで、空間フィルタを金属板等を用い機械的に構成するのが良い。   Hereinafter, embodiments of the spatial filter will be described with reference to FIGS. 52 to 55. This spatial filter may be configured using a liquid crystal display element, but in the case of a liquid crystal element, only light having a specific polarization direction can be used. In addition, since the light attenuation factor is small, there is a problem that the diffracted light from the pattern cannot be sufficiently shielded. Therefore, it is preferable to mechanically configure the spatial filter using a metal plate or the like.

空間フィルタは、図44、45で説明したように直線状のパターンの集合で構成される。(もちろん空間フィルタは図45(a)に示したような点の集合を遮光するように一回り大きい点の集合であるのが望ましいが、ここで示したような直線の集合であっても十分その機能は果たし、かつ構成が単純であるという効果もある。)この直線状パターンのピッチと位相を合わせればよい。図52にこの金属板を用いたピッチ可変空間フィルタ1270の一実施例を示す。   The spatial filter is composed of a set of linear patterns as described with reference to FIGS. (Of course, the spatial filter is preferably a set of points that are slightly larger so as to shield the set of points as shown in FIG. 45 (a), but a set of straight lines as shown here is sufficient. The function is fulfilled and the structure is simple.) The pitch and phase of the linear pattern may be matched. FIG. 52 shows an embodiment of the variable pitch spatial filter 1270 using this metal plate.

この実施例は、照明光学系1110、検出光学系1210、ステージ系1300、信号処理系1401データ処理系1501より構成される点は、図23に示した実施例と同じである。   This embodiment is the same as the embodiment shown in FIG. 23 in that it includes an illumination optical system 1110, a detection optical system 1210, a stage system 1300, and a signal processing system 1401 and a data processing system 1501.

ここで半導体レーザ1111の射出口1021が図52に示すように縦長に配置された場合、図44の照明系を用いると、空間フィルタの直線方向は、図52に示したように照明光束の入射面に平行になる。この場合、空間フィルタの位置合わせとして、空間フィルタの中心にある直線状パターンを基準にして直線状パターンのピッチを合わせるだけでよい。この場合、空間フィルタのピッチ可変機構は単純に構成できる。   Here, when the emission port 1021 of the semiconductor laser 1111 is arranged vertically as shown in FIG. 52, when the illumination system of FIG. 44 is used, the linear direction of the spatial filter is the incidence of the illumination light beam as shown in FIG. Parallel to the surface. In this case, as the alignment of the spatial filter, it is only necessary to adjust the pitch of the linear pattern with reference to the linear pattern at the center of the spatial filter. In this case, the pitch variable mechanism of the spatial filter can be simply configured.

図52のピッチ可変空間フィルタ1270の構成を図53に示す。ピッチ可変空間フィルタ1270は、金属あるいは金属酸化物あるいはプラスチック等の遮光率の高い材料で形成された複数の直線上パターン1271、ばね状支持具1272、支持具1273、固定手段1274、ねじ1275、ネジ駆動手段1276、より構成される。ここで、ネジ1235には、1277部に右ネジ、1278部に左ネジが形成されている。ここで、ネジ駆動手段1276によりねじ1275を回転させることにより直線状パターン1271間のピッチを変えることができる。この、ネジ駆動手段1276の駆動は、ウエハ搬入時に、ウエハ上のチップピッチpと同時にチップ内のセルピッチdを受け取ることにより、直線上パターン1271間のピッチが算出された値に従って制御される。ここで、ばね状支持具1272はゴムであってもよい。   The configuration of the variable pitch spatial filter 1270 of FIG. 52 is shown in FIG. The pitch variable spatial filter 1270 is composed of a plurality of linear patterns 1271, a spring-like support 1272, a support 1273, a fixing means 1274, a screw 1275, a screw, which are made of a material having a high light shielding rate such as metal, metal oxide, or plastic. The driving unit 1276 is configured. Here, the screw 1235 is formed with a right screw at 1277 part and a left screw at 1278 part. Here, the pitch between the linear patterns 1271 can be changed by rotating the screw 1275 by the screw driving means 1276. The driving of the screw driving means 1276 is controlled in accordance with the value calculated for the pitch between the linear patterns 1271 by receiving the cell pitch d in the chip simultaneously with the chip pitch p on the wafer when the wafer is loaded. Here, the spring-like support 1272 may be rubber.

またここで、この空間フィルタ1270のピッチは広いダイナミックレンジで変えることは難しい。例えば、ピッチを1/10にする場合、ねじ1275は空間フィルタとして必要な長さの10倍の長さが必要になるからである。そこで、空間フィルタ1270を複数個重ねて設置しておき、ピッチを小さく変化させる場合は、重ねたまま先の可変機構で可変し、大きく変化させる場合は重ねたそれぞれの空間フィルタをずらすことによって小さなピッチを実現できる。もちろん必要に応じ、可変機構とずらすことを同時にもできる。   Here, it is difficult to change the pitch of the spatial filter 1270 with a wide dynamic range. For example, when the pitch is 1/10, the screw 1275 needs to be ten times as long as the space filter. Therefore, when a plurality of spatial filters 1270 are installed in a stacked manner and the pitch is changed to be small, it is changed by the previous variable mechanism while being superposed, and when the pitch is greatly changed, it is reduced by shifting each of the stacked spatial filters. The pitch can be realized. Of course, it can be shifted simultaneously with the variable mechanism if necessary.

ここで、空間フィルタ1270の中央部の直線状パターン1279は、他の直線状パターンより太く構成されるのが望ましい。これは、中央部の回折光すなわち0次回折光は光強度が強く回折光の強度分布の幅がひろいため、十分に回折光を遮光するためには幅の広い直線状パターンを必要とするためである。   Here, the linear pattern 1279 at the center of the spatial filter 1270 is preferably configured to be thicker than the other linear patterns. This is because the diffracted light at the center, that is, the 0th-order diffracted light has a high light intensity and the width of the intensity distribution of the diffracted light is wide, so that a wide linear pattern is necessary to sufficiently shield the diffracted light. is there.

また、ここでは、駆動機構の一実施例を示したが、本発明を実施するに当たって、ここに示した実施例である必要はなく、遮光性の高い直線状パターン1271を駆動する構成であれば他の駆動機構であっても良い。具体的には、図54に示すような構成であってもよい。この実施例では、直線状パターン1271はリンク1291で支持されており、リンク駆動機構1292でリンク1291の傾きを変えることによりピッチを変える構成である。   In addition, although one embodiment of the drive mechanism is shown here, it is not necessary to be the embodiment shown here in practicing the present invention, and any configuration that drives the linear pattern 1271 having a high light shielding property can be used. Other drive mechanisms may be used. Specifically, the configuration shown in FIG. 54 may be used. In this embodiment, the linear pattern 1271 is supported by a link 1291, and the pitch is changed by changing the inclination of the link 1291 by the link driving mechanism 1292.

また、空間フィルタのピッチが大きくできる方向、すなわちウエハ上のパターンのピッチdが小さい方向にウエハの向きを設定すれば尚良い。 図55、56に示すように、照明光学系1110として、図45に示した光学系を用いた場合、空間フィルタの中央部にやや大きめの直線状空間フィルタ1279を照明の入射面に平行に配置し、これに垂直に直線状パターンを配置する必要がある。この場合、空間フィルタの位置合わせとしてピッチと位相を調整する必要がある。照明の入射角をα、直線状回折パターンの射出角をθn、照明光の波長をλ、ウエハ上のパターンの基本ピッチをdとすると、以下の式が成り立つ。   Further, it is better to set the orientation of the wafer in the direction in which the pitch of the spatial filter can be increased, that is, in the direction in which the pitch d of the pattern on the wafer is small. As shown in FIGS. 55 and 56, when the optical system shown in FIG. 45 is used as the illumination optical system 1110, a slightly larger linear spatial filter 1279 is arranged in the center of the spatial filter in parallel with the incident plane of illumination. However, it is necessary to arrange a linear pattern perpendicular thereto. In this case, it is necessary to adjust the pitch and phase as alignment of the spatial filter. If the incident angle of illumination is α, the exit angle of the linear diffraction pattern is θn, the wavelength of the illumination light is λ, and the basic pitch of the pattern on the wafer is d, the following equation is established.

Figure 2005268823
Figure 2005268823

従って、この式(数13)を成立するような可変機構を構成する必要がある。具体的には、図55に示したピッチ可変空間フィルタ1270を90度回転した方向に配置し、ピッチの調整の他に、ピッチ可変空間フィルタ1270全体を直線状パターン1271に垂直な方向に移動することによって、位相を調整する。この位相の調整は位相調整手段1281により行う。また、この構成では、空間フィルタの中心位置に照明の入射面に平行にやや太め具体的には、直線状パターンの1から3倍程度の遮光板を配置するとよい。   Therefore, it is necessary to configure a variable mechanism that satisfies this equation (Equation 13). Specifically, the pitch variable spatial filter 1270 shown in FIG. 55 is arranged in a direction rotated by 90 degrees, and in addition to adjusting the pitch, the entire pitch variable spatial filter 1270 is moved in a direction perpendicular to the linear pattern 1271. To adjust the phase. This phase adjustment is performed by the phase adjustment means 1281. In this configuration, a light shielding plate about 1 to 3 times as large as the linear pattern may be disposed at the center position of the spatial filter and slightly thicker parallel to the illumination incident surface.

直線状パターンの太さは、実験的に求めるのがよいが、設計的には、照明系の光源1111の空間フィルタ上での像の大きさの1割から2割増しに設定されるべきである。但し、空間フィルタの調整機構の精度を考慮する場合、さらに大きな余裕を設ける必要がある。   The thickness of the linear pattern is preferably obtained experimentally, but should be set to 10 to 20% of the size of the image on the spatial filter of the light source 1111 of the illumination system in terms of design. . However, when considering the accuracy of the adjustment mechanism of the spatial filter, it is necessary to provide a larger margin.

また、図23の構成は6チャンネルの並列で説明しているが、6チャンネルでなくても良く、ウエハのサイズ、検査時間等の仕様により決定されるものである。   Further, although the configuration of FIG. 23 is described with 6 channels in parallel, it may not be 6 channels and is determined by specifications such as the size of the wafer and the inspection time.

ここでは、図44、45に示した光学系で照明光学系を構成した場合の空間フィルタ機構を説明したが、ここに、説明しない他の照明系を用いた場合であっても機械的な空間フィルタを用いることによって、遮光率を向上できるため、パターンからの回折光を効率的に遮光でき、異物の検出感度を向上することができる。   Here, the spatial filter mechanism in the case where the illumination optical system is configured by the optical system shown in FIGS. 44 and 45 has been described. However, even if another illumination system not described here is used, a mechanical space is used. Since the light shielding rate can be improved by using the filter, the diffracted light from the pattern can be efficiently shielded, and the foreign matter detection sensitivity can be improved.

また、空間フィルタのピッチ及び幅をさらに細かくしたい場合、ここに示した機械構成では精度が不足することになる。この場合、「マイクロメカニズム」として紹介されている方法を用いて可変空間フィルタを作ることができる。   In addition, when it is desired to further reduce the pitch and width of the spatial filter, the mechanical configuration shown here is insufficient in accuracy. In this case, a variable spatial filter can be made using the method introduced as “micromechanism”.

以上の構成は、製品のチップ間ピッチ、セルピッチ等のデータを受け取ることにより、自動的に空間フィルタのピッチを変えることができるため、空間フィルタを製品毎に交換する手間が省けるという効果を有する。   The above configuration has the effect of eliminating the trouble of exchanging the spatial filter for each product because the pitch of the spatial filter can be automatically changed by receiving data such as the inter-chip pitch and cell pitch of the product.

空間フィルタを製品毎に作成しておき、この空間フィルタを自動的に交換してもよい。その一例を図13に示す。この方法は、図28に示した検出器1254、1234、1214の3つのフィルタを一つの基板上に設置し、これを交換するものである。   A spatial filter may be created for each product, and the spatial filter may be automatically replaced. An example is shown in FIG. In this method, the three filters of the detectors 1254, 1234, and 1214 shown in FIG. 28 are installed on one substrate and replaced.

本発明の一実施例を示す半導体製造工程の量産立上げ及び量産ラインの異物検査方法及びその装置の構成ブロック図である。1 is a configuration block diagram of a mass production start-up and mass production line foreign matter inspection method and apparatus for a semiconductor manufacturing process according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例を示す異物モニタを搭載した枚葉式CVD装置の平面図である。It is a top view of the single wafer type CVD apparatus carrying the foreign material monitor which shows one Example of this invention. 異物モニタの構成図である。It is a block diagram of a foreign material monitor. ウェハ回転方向検出器の検出方法を示す図である。It is a figure which shows the detection method of a wafer rotation direction detector. 異物座標管理のための製品ウェハ基準の座標を示す図である。It is a figure which shows the coordinate of the product wafer reference | standard for foreign material coordinate management. 異物座標管理のための装置基準の座標を示す図である。It is a figure which shows the coordinate of the apparatus reference | standard for foreign material coordinate management. 異物検出光学系の構成図である。It is a block diagram of a foreign material detection optical system. 斜方照明光学系の構成図である。It is a block diagram of an oblique illumination optical system. 検出光学系の検出幅を示す図である。It is a figure which shows the detection width of a detection optical system. 検出器の構成図である。It is a block diagram of a detector. 空間フィルタの構成図である。It is a block diagram of a spatial filter. 空間フィルタの詳細図である。It is detail drawing of a spatial filter. 各工程の製品ウェハに対応した乾板方式による空間フィルタ群の構成図である。It is a block diagram of the spatial filter group by the dry plate system corresponding to the product wafer of each process. 乾板方式によるアンド空間フィルタの構成図である。It is a block diagram of the AND space filter by a dry plate system. 部分検査による異物検出光学系の構成図である。It is a block diagram of the foreign material detection optical system by a partial test | inspection. 部分検査による異物検出光学系の検出エリアを示す図である。It is a figure which shows the detection area of the foreign material detection optical system by a partial test | inspection. 2列に配置したマイクロレンズ方式による異物検出光学系の構成図である。It is a block diagram of the foreign material detection optical system by the micro lens system arrange | positioned at 2 rows. レンズアレイを用いた場合のウェハ回転による空間フィルタ検出方法を示す図である。It is a figure which shows the spatial filter detection method by wafer rotation at the time of using a lens array. 白色光照明による異物検出光学系の構成図である。It is a block diagram of the foreign material detection optical system by white light illumination. 白色光照明による異物検出性能を示す図である。It is a figure which shows the foreign material detection performance by white light illumination. ウェハ比較検査による異物検出光学系の構成図である。It is a block diagram of the foreign material detection optical system by a wafer comparative inspection. 異物モニタを用いた半導体FAのシステム図である。It is a system diagram of semiconductor FA using a foreign matter monitor. 本発明に係る異物検査装置の一実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one Example of the foreign material inspection apparatus which concerns on this invention. 図23においてx方向からみた照明光学系の側面図である。FIG. 24 is a side view of the illumination optical system viewed from the x direction in FIG. 23. 図23においてy方向からみた照明光学系の側面図である。It is a side view of the illumination optical system seen from the y direction in FIG. 図23における結像レンズの一実施例を示す図である。It is a figure which shows one Example of the imaging lens in FIG. 図23における結像レンズの一実施例を示す図である。It is a figure which shows one Example of the imaging lens in FIG. 図23に示す光学系の配列を示す平面図である。It is a top view which shows the arrangement | sequence of the optical system shown in FIG. ウエハ上パターンを示す平面図である。It is a top view which shows a pattern on a wafer. 回折パターンを示す平面図である。It is a top view which shows a diffraction pattern. 屈折率変化型レンズを示す図である。It is a figure which shows a refractive index change type | mold lens. 空間フィルタを示す平面図である。It is a top view which shows a spatial filter. 異物の検出例を示す図である。It is a figure which shows the example of a foreign material detection. 検出画素サイズとノイズレベルの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a detection pixel size and a noise level. 空間フィルタを用いた異物検出光学系の構成図である。It is a block diagram of the foreign material detection optical system using a spatial filter. 空間フィルタ面における光強度分布を示す図である。It is a figure which shows the light intensity distribution in a spatial filter surface. 異物件卯光学系における弁別比を示す図である。It is a figure which shows the discrimination ratio in a foreign material case optical system. 検出画素サイズと弁別比の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between detection pixel size and a discrimination ratio. 照明領域と検出領域を示す図である。It is a figure which shows an illumination area | region and a detection area. 装置仕様を決定するための性能図である。It is a performance figure for determining an apparatus specification. 異物検出光学系の装置構成を示す図である。It is a figure which shows the apparatus structure of a foreign material detection optical system. パターンノイズ光のウェハ回転角度による影響を示す一例図である。It is an example figure which shows the influence by the wafer rotation angle of pattern noise light. ウェハステージ高さによる異物検出出力の変化を示す一例図である。It is an example figure which shows the change of the foreign material detection output by wafer stage height. 照明ユニットの側面図である。It is a side view of a lighting unit. 空間フィルタ面における回折パターンの平面図である。It is a top view of the diffraction pattern in a spatial filter surface. 照明ユニットの側面図である。It is a side view of a lighting unit. 空間フィルタ面における回折パターンの平面図である。It is a top view of the diffraction pattern in a spatial filter surface. 偏光検出による異物検出光学系の構成図である。It is a block diagram of the foreign material detection optical system by polarization detection. 偏光検出による異物検出光学系の装置構成図である。It is an apparatus block diagram of the foreign material detection optical system by polarization detection. 本発明の位置付けと機能を示す図である。It is a figure which shows the positioning and function of this invention. 信号処理系の実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the Example of a signal processing system. 可変空間フィルタを用いた本発明の一実施例を示す構成図である。It is a block diagram which shows one Example of this invention using a variable spatial filter. 図52に示す場合の可変空間フィルタの具体的構成図である。It is a specific block diagram of the variable spatial filter in the case shown in FIG. 図52に示す場合の可変空間フィルタの他の具体的構成図である。FIG. 53 is another specific configuration diagram of the variable spatial filter in the case shown in FIG. 52. 可変空間フィルタを用いた本発明の他の一実施例を示す構成図である。It is a block diagram which shows another Example of this invention using a variable spatial filter. 図55に示す場合の可変空間フィルタの具体的構成図である。It is a specific block diagram of the variable spatial filter in the case shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10…半導体製造装置群、20…センシング部、24…真空内異物モニタ、30…ユーティリティ群、40…サンプリング部、50…検出部、60…分析部、63…STM/STS、70…対応システム、80…半導体製造工程の量産立上げおよび量産ライン異物検査システム、81…オンライン異物検査装置システム、82…オフライン異物検査システム、101…異物モニタ、111…製品ウェハ、121…ウェハ回転方向検出器、122…異物検出光学系、123…異物情報処理系、124…装置停止機能、128…異物解析システム、151…斜方照明光学系、152…検出光学系、153…レンズアレイ、154…空間フィルタ、155…検出器、201…空間フィルタ群、221…アンド空間フィルタ、231…マイクロレンズ群、280…画像処理系、1110…照明光学系、1210…検出光学系、1410…信号処理系、1211,1221…結像レンズ、1212,1222…空間フィルタ   10 ... Semiconductor manufacturing equipment group, 20 ... Sensing part, 24 ... Vacuum foreign matter monitor, 30 ... Utility group, 40 ... Sampling part, 50 ... Detection part, 60 ... Analysis part, 63 ... STM / STS, 70 ... Corresponding system, 80 ... Mass production start-up of semiconductor manufacturing process and mass production line foreign matter inspection system, 81 ... Online foreign matter inspection system, 82 ... Offline foreign matter inspection system, 101 ... Foreign matter monitor, 111 ... Product wafer, 121 ... Wafer rotation direction detector, 122 ... Foreign matter detection optical system, 123 ... Foreign matter information processing system, 124 ... Device stop function, 128 ... Foreign matter analysis system, 151 ... Oblique illumination optical system, 152 ... Detection optical system, 153 ... Lens array, 154 ... Spatial filter, 155 ... detector, 201 ... spatial filter group, 221 ... and spatial filter, 231 ... micro lens group, 280 ... image processing system, 1110 ... illumination optical system, 1210 ... detection optical system, 1410 ... signal processing system, 1211,1221 ... Imaging lens, 1212,1222 ... space filter

Claims (8)

複数の半導体製造工程からなる半導体製造ラインに基板を投入して該基板上に半導体素子を形成する半導体生産方法において、前記半導体製造ラインの複数の半導体製造工程の内の所定の工程で処理を施した基板について複数の検出器を用いて該基板の複数の領域を検査して該基板上に発生した異物を実時間で検出し、該実時間で検出した異物の情報に基づいて前記半導体製造ラインを監視することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。   In a semiconductor production method in which a substrate is introduced into a semiconductor production line composed of a plurality of semiconductor production processes and a semiconductor element is formed on the substrate, the processing is performed in a predetermined process among the plurality of semiconductor production processes of the semiconductor production line. A plurality of detectors are used to inspect a plurality of regions of the substrate to detect foreign matter generated on the substrate in real time, and the semiconductor manufacturing line is based on information on the foreign matter detected in real time. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that: 前記複数の検出器で前記基板上の複数の領域を同時に検査することを特徴とする請求項1記載の半導体デバイスの製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a plurality of regions on the substrate are simultaneously inspected by the plurality of detectors. 半導体製造ラインの複数の処理工程の内の所定の工程で基板に処理を施し、該処理を施した基板の複数の領域に光を照射して該照射による前記基板からの反射光を前記複数の領域のそれぞれに対応する複数の検出器を用いて検出し、該複数の検出器で前記反射光を検出して得られた信号を並列に処理して前記基板上に発生した異物を実時間で検査し、該実時間で検査した異物の情報に基づいて前記半導体製造ラインを監視することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。   A substrate is processed in a predetermined step among a plurality of processing steps of a semiconductor manufacturing line, and a plurality of regions of the processed substrate are irradiated with light, and reflected light from the substrate due to the irradiation is irradiated with the plurality of Detecting using a plurality of detectors corresponding to each of the regions, processing the signals obtained by detecting the reflected light with the plurality of detectors in parallel, the foreign matter generated on the substrate in real time A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: inspecting and monitoring the semiconductor manufacturing line based on information on foreign matters inspected in real time. 複数の半導体製造工程からなる半導体製造ラインに基板を投入して該基板上に半導体素子を形成する半導体生産方法において、前記半導体製造ラインの複数の半導体製造工程の内の第1の工程で処理を施した基板を検査して該基板上に発生した異物を検出し、該検査した基板を第2の工程で処理し、該第2の工程で処理を施した前記基板を検査して該基板上に発生した異物を検出し、前記第1の工程で処理を施した基板を検査して得た情報と前記第2の工程で処理を施した基板を検査して得た情報とを用いて前記半導体製造ラインを監視することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。   In a semiconductor production method in which a substrate is introduced into a semiconductor production line composed of a plurality of semiconductor production steps and a semiconductor element is formed on the substrate, the processing is performed in a first step among the plurality of semiconductor production steps of the semiconductor production line. Inspecting the applied substrate to detect foreign matter generated on the substrate, processing the inspected substrate in a second step, inspecting the substrate processed in the second step, and And the information obtained by inspecting the substrate processed in the second step and the information obtained by inspecting the substrate processed in the second step. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: monitoring a semiconductor manufacturing line. 複数の半導体製造工程からなる半導体製造ラインに基板を投入して該基板上に半導体素子を形成する半導体生産方法において、前記半導体製造ラインの複数の半導体製造工程の内の所定の工程で処理が施されて一部に繰返しパターンを持つパターン部がほぼ全面にわたって形成された基板に光を照射し、該照射した光による前記繰返しパターン部からの反射光を前記基板のほぼ全面にわたって検出し、該検出して得た信号を処理することにより前記基板上の繰返しパターンが形成された領域に発生した異物を実時間で検査し、該実時間で検査して得た異物の情報に基づいて前記半導体製造ラインを監視することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。   In a semiconductor production method in which a substrate is introduced into a semiconductor production line composed of a plurality of semiconductor production processes and a semiconductor element is formed on the substrate, the processing is performed in a predetermined process among the plurality of semiconductor production processes of the semiconductor production line. Then, light is emitted to the substrate on which the pattern portion having a partly repeated pattern is formed on almost the entire surface, and reflected light from the repeated pattern portion by the irradiated light is detected on almost the entire surface of the substrate, and the detection is performed. By processing the signal thus obtained, the foreign matter generated in the region where the repetitive pattern is formed on the substrate is inspected in real time, and the semiconductor manufacturing is performed based on the information of the foreign matter obtained by the real time inspection. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising monitoring a line. 複数の半導体製造工程からなる半導体製造ラインに基板を投入して該基板上に半導体素子を形成する半導体生産方法において、前記半導体製造ラインの複数の半導体製造工程の内の所定の工程で処理が施されて少なくとも一部に繰返しパターンが形成された基板に光を照射し、該照射した光による前記基板からの反射光を空間フィルタを介して検出して前記基板上の繰返しパターンが形成された領域に発生した異物を実時間で検出し、該実時間で検出した繰返しパターンが形成された領域に発生した異物の情報に基づいて前記半導体製造ラインを監視することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。   In a semiconductor production method in which a substrate is introduced into a semiconductor production line composed of a plurality of semiconductor production processes and a semiconductor element is formed on the substrate, the processing is performed in a predetermined process among the plurality of semiconductor production processes of the semiconductor production line. A region on which the repetitive pattern is formed on the substrate by irradiating the substrate on which at least a part of the repetitive pattern is formed with light and detecting the reflected light from the substrate through the spatial filter. A method for manufacturing a semiconductor device comprising: detecting foreign matter generated in real time in real time, and monitoring the semiconductor production line based on information on the foreign matter generated in a region where the repetitive pattern detected in real time is formed . 前記半導体製造ラインを監視して異物の異常発生が検出された場合、アラ−ム等で知らせるか、あるいは異物の異常発生を起こしている処理装置本体を停止させることを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の半導体デバイスの製造方法。   2. The apparatus according to claim 1, wherein the semiconductor manufacturing line is monitored to detect the occurrence of foreign matter abnormality, and an alarm or the like is notified, or the main body of the processing apparatus causing the foreign matter abnormality is stopped. A method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 6 to 10. 半導体製造ラインの複数の半導体製造工程の内の所定の工程で処理が施されてパターンが形成された基板に光を照射して該照射による前記基板からの反射光を複数の画素を備えた検出器で検出することにより前記基板上の欠陥を実時間で検出して前記半導体製造ラインを監視する方法であって、前記基板上の検出すべき欠陥の大きさの情報と該欠陥と前記パターンとの弁別比の情報とに応じて前記検出器の各画素で前記基板を撮像する領域の大きさに相当する画素サイズを切替えて欠陥を検出することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。   Detecting light having a plurality of pixels reflected from the substrate by irradiating light onto a substrate on which a pattern is formed by processing in a predetermined process among a plurality of semiconductor manufacturing processes of a semiconductor manufacturing line A method of monitoring the semiconductor manufacturing line by detecting a defect on the substrate in real time by detecting with a detector, the information on the size of the defect to be detected on the substrate, the defect and the pattern A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a defect is detected by switching a pixel size corresponding to a size of an area in which the substrate is imaged in each pixel of the detector according to information on the discrimination ratio.
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