JP2011122991A - 検査システム、及び検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表面検査装置において、高精度化，ウェーハの大口径化や、検査の高機能化（マルチセンサなど）により処理すべきデータは年々、増加し、装置容積に占める信号処理部分の比率が増している。また、高機能化により、装置立ち上げ時の評価検査作業も増えている。その一方で、装置容積、コストの面から小型化が求められている。本発明の目的は、必要最低限の規模で一般検査が可能な装置構成を提供することである。
【解決手段】検出器単位で処理機能を分離することにより、一般検査時に不要な信号処理部を取り外し可能にする。また、パラメータ決定作業に使用される評価機能を備えた信号処理部も接続可能にする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被検査物の異物や欠陥等を検査する方法，異物や欠陥等を検査する装置，システムに関するものである。

例えば、半導体デバイスの製造工程では、ベアウェーハにパターンを転写し、エッチングで削ることによって回路を形成してゆく。回路を形成していく様々な半導体デバイスの製造工程において、ウェーハ表面に付着した異物や欠陥などは歩留まりを低下させる大きな要因となっている。ウェーハ表面に付着した異物や欠陥は各製造工程において管理されており、ベアウェーハ表面に付着している異物やウェーハ表面に存在する欠陥などを高感度、及び、高スループットで検出するのが、ウェーハ表面検査装置である。

ウェーハ表面の欠陥を検査する装置において、試料上の照明光スポット周りに方位や仰角が異なるように配置された複数の検出器を有する散乱光検出部（以下、マルチセンサと適宜記載する）を用い、検出器の仰角の相違による検出特性の違いを利用してＣＯＰ（Crystal Originated Particles）欠陥を弁別する技術がある（特許文献１）。また、マルチセンサを用いてＣＯＰ欠陥以外の観察像を得る技術もある（特許文献２，特許文献３）。

種々の欠陥を検出するために、検査対象（ベアウェーハ，膜付きウェーハなど）により、複数ある検出器から得られる信号のうち、どれを使用し、また、どのような検出処理を行うかの評価作業が必要となっている。一般的に、評価作業において決定されるパラメータ類は、検査対象毎に決定される。よって、生産ラインに投入される装置の場合、一度、設定したパラメータを変更することはあまりない。パラメータを決定するための機能は、ラインの立ち上げ時にしか使用されないことが多い。

まとめると、検査装置において、必要な機能は、
１．パラメータの決定を行う評価検査（全信号を用いて詳細検査を行う）
２．固定されたパラメータに従った一般検査（固定化された処理）
に大別できる。

一方で、半導体プロセスの微細化に伴う高分解能化や、センサの複数化に伴い、処理データ量の増大が問題となっている。例えば、暗視野式ベアウェーハ検査装置では、Φ３００mmウェーハにおいて、１回の検査で、１００Gbyteオーダーになる。また、データ取得速度は、２Gbyte／ｓオーダーである。汎用コンピュータでの処理は、不可能な領域である。よって、実現するには、サーバークラスの高速処理可能なコンピュータを並列構成にする方法や、プロセッサを用いないハードウェア処理などの構成があげられる。一般的に前者の方法は、汎用性が高いが、規模が大きくなる。後者は汎用性が低いが、小型化が可能である。

例えば、ウェーハ表面検査装置であれば、欠陥の位置と大きさの情報がわかればよいため、取得されたビットマップデータのうち、欠陥のある部分だけの、座標と大きさのみを、リストデータとして扱い、その他の正常部分のデータは破棄している。そうすることにより、取り扱うデータ量を大幅に削減し、装置の小型化を実現している。

最終結果として、前記のリストデータから、検査領域のどこにどのくらいの大きさの、欠陥があったかを示す欠陥マップを生成する。欠陥がない場所のデータは削除しているため、検査後にどのような状態であったかはわからない。前記の構成においては、欠陥が無いと判定された場所を調査するためには、前記のビットマップデータをそのまま取得する別の装置が必要となる。

特開平９−３０４２８９号公報 特開２００８−３２６００号公報 特開２００８−３０９５６８号公報

表面検査装置において、高精度化，ウェーハの大口径化や、検査の高機能化（マルチセンサなど）により処理すべきデータは年々、増加し、装置容積に占める信号処理部分の比率が増している。また、高機能化により、装置立ち上げ時の評価検査作業も増えている。その一方で、装置容積，コストの面等から小型化が求められている。

本発明の第１の目的は、必要最低限の規模で一般検査が可能な装置構成を提供することである。

第２の目的は、必要最低限の規模で、検出器から出力されるビットマップ状のデータを取得可能にすることである。

本発明の第１の特徴は、検出器単位で処理機能を分離することにより、一般検査時に不要な信号処理部を取り外し可能にすることにある。

本発明の第２の特徴は、パラメータ決定作業に使用される評価機能を持った信号処理部を、取り外し可能にすることにある。

本発明の第３の特徴は、前記検出部で検出された信号に対して、ＡＤ変換を行う前処理部と、前記前処理部の情報量を削減する信号処理部と、前記信号処理部からの情報を処理する統合処理部とを有し、前記前処理部と、前記信号処理部とは、取り外し可能であり、前記信号処理部と、前記統合処理部とは、取り外し可能であることにある。

本発明の第４の特徴は、少なくとも１つ以上の信号処理部を有することにある。

本発明の第５の特徴は、前記信号処理部は、入力された画像の輝度値と、閾値とを比較し、前記閾値を超えた欠陥候補の位置座標、及び、輝度値を出力することにある。

本発明の第５の特徴は、前記信号処理手段は、前記画像の一部の領域を出力することにある。

本発明の第６の特徴は、表示部と、入力部と、を有し、前記信号処理部は、前記表示部で表示された検査領域から、前記入力部によって指定された領域を出力することを特徴とする検査装置。

本発明の第７の特徴は、前記表示部は、前記信号処理手段で切り出した領域と、切り出す領域を設定する際に使用した欠陥マップとを表示することにある。

本発明の第８の特徴は、前記信号処理手段は、前記画像から、代表点輝度値を求め、前記代表点輝度値の画像を出力することにある。

本発明の第９の特徴は、前記検出部と、前記前処理部との間にローパスフィルタを有することにある。

本発明の第１０の特徴は、検査装置に取り外し可能に接続されたデータ量を削減する信号処理装置を有することにある。

本発明の第１１の特徴は、前記信号処理装置と、取り外し可能に接続された第２の検査装置を有することにある。

一般検査に必要な信号処理部のみを選択できるため、製造ラインで頻繁に使用する一般検査時の装置を小型化できる。同様に頻繁に使用しない評価機能も、必要な時にのみ増設できるため、他のラインにある装置との使いまわしが可能になる。

本発明の好適な実施の形態に係るもので、表面検査の構成の概略を示す図。 本発明の実施の形態に係るもので、閾値判定処理動作の一例を示した図。 本発明の実施の形態に係るもので、ビットマップ切りだし処理動作の一例を示した図。 本発明の実施の形態に係るもので、間引き処理動作の一例を示した図。 本発明の実施の形態に係るもので、図１とは別形態の例を示した図。 本発明の実施の形態に係るもので、図５の一般検査時の構成例を示した図。 本発明の実施の形態に係るもので、加算平均処理機能を備えた構成例１を示した図。 本発明の実施の形態に係るもので、加算平均処理機能を備えた構成例２を示した図。 本実施例のシステム構成。 装置Ａと追加装置Ｂの接続を示す図。 装置Ｃと追加装置Ｂの接続を示す図。 コネクタを用いた接続例を示す図。 端子とケーブルを用いた接続例を示す図。

図１は、本発明の一実施形態に係る表面検査装置の概念図である。図１に示すように、装置は、試料ステージ１０１，照明手段１０２，散乱光検出手段１０３，前処理手段１０４，信号処理手段１０５，統合処理手段１０６，表示手段１０７，記憶手段１０８等を備えている。

照明手段１０２より入射した光は、試料１００上で散乱され、異なる位置に配置された複数の散乱光検出手段１０３で検出される。その後、前処理手段１０４にて、ノイズ除去、及び、Ａ／Ｄ変換が行われる。

信号処理手段１０５に入力されるデータは、検出器単位のデータであり、図２の入力データに示すような輝度値の並んだビットマップ状のデータである。信号処理手段１０５では、入力されたデータをあらかじめ設定された閾値と比較し、閾値より大きい輝度値を持った第１の画素１０９及び、第２の画素１１０の位置座標と輝度値を、リストデータに変換する。そうではない領域は削除し、データ量を削減する。第３の画素１１１は、周辺よりも輝度値が高いが、閾値より低いため、削除される。

統合処理手段１０６は、信号処理手段１０５にて検出した欠陥候補から、虚報を除去し、記憶手段１０８に欠陥情報を記憶する。また、表示手段１０７は、記憶手段１０８に保存された欠陥の位置及び大きさ情報を欠陥マップとして、画像を表示する。

信号処理手段は、各検出器単位の処理を行う。複数の検出器の加算平均データを使用したい場合は、図７に示すように、前処理手段１０４内部に、複数検出器からの信号を加算平均処理する手段１１７を設け、後段に１つの検出器データと同様のフォーマットで出力すればよい。

特に散乱光に異方性がないような欠陥を検出する場合は、個別の検出器の信号ではなく、加算平均処理をした信号から欠陥判定を行った方が有利である。このような欠陥の検出が目的の場合、図７に示すように、加算平均した信号に対してのみ信号処理手段があればよい。図８は、異方性が有る欠陥、無い欠陥の両方を検出，分類するための構成例である。

信号処理手段の追加機能として、ビットマップデータに対して、特定の手法で、データ量を削減する機能を設ける。例えば、図３に示すように、特定の画素領域１１４を入力装置１２１で指定し、切り出す処理や、図４に示すように、複数画素から最も輝度値の高いものを代表点輝度値として、まとめるような間引き処理を行う。画素領域１１４は元画像のｘ＝１からｘ＝４、ｙ＝１からｙ＝４の領域の最大値を代表値としていることを示す。このような処理により、入力データ数１６×１６個に対し、出力データ数は４×４個まで削減でき、情報が粗くなるものの、全領域の傾向がわかる。また、この間引き処理を行えばhazeデータを取得することもできる。

間引き処理の前にローパスフィルタを挿入すれば、効果的に低周波成分観察が可能である。これらのデータ量削減処理により、統合処理手段を小型化できる。

仮に前記の追加機能を一般検査時に使用しないのであれば、図５に示すように、閾値処理のみの機能を備えた第１の信号処理手段１１５と、ビットマップデータを処理する追加機能を備えた第２の信号処理手段１１６からなる構成も可能である。図６は、２系統のデータを使用する場合の一般検査時の構成例である。

次に本発明の装置小型化の実施例について説明する。図９に示すように、一般検査で使用する装置Ａ１１８と、追加処理機能を備えた装置Ｂ１１９からなるシステム構成とする。システム全体は、図１０に示すように、一般検査で使用する装置Ａ１１８と追加処理機能を備えた装置Ｂ１１９にそれぞれ、端子１２３が設けられ、ケーブル１２５で接続されるように構成される。システム立ち上げ時には、図１０に示すような構成でパラメータの最適化が行われ、システムは生産ラインに投入される。その際、追加処理機能を備えた装置Ｂ１１９は不要となり、図１１に示すように、次の一般検査で使用する装置Ｃ１２０の立ち上げに流用可能となる。また、装置のメンテナンス時に追加機能が必要な場合は、再度、追加処理機能を備えた装置Ｂ１１９を接続し、メンテナンスを実施する。このような形態にすることで、生産ラインにおける装置のフットプリントを削減できる。

なお、図１２に示すように前処理手段１０４と信号処理手段と統合処理手段との接続はそれぞれにコネクタ１２２を設けて接続してもよい。
また、図１３に示すように端子１２３を設けて、ケーブル１２４で接続してもよい。

また、片方の接続はコネクタで行い、もう片方の接続はケーブルで行うようにしても良い。

さらに、本発明は、ウェーハのみならず、ハードディスク，液晶基板等様々な基板の検査に適用可能であり、装置構成は本実施例に限定されず、楕円球を用いて散乱光を集光する方式のウェーハ検査装置にも適用できる。

１００ 試料
１０１ 試料ステージ
１０２ 照明手段
１０３ 散乱光検出手段
１０４ 前処理手段
１０５ 信号処理手段
１０６ 統合処理手段
１０７ 表示手段
１０８ 記憶手段、
１０９ 第１の画素（（ｘ，ｙ，輝度値）＝（３，３，２６）の欠陥候補データ）
１１０ 第２の画素（（ｘ，ｙ，輝度値）＝（１４，１０，３５）の欠陥候補データ））
１１１ 第３の画素（輝度値２５以下のデータ）
１１２ 輝度値２６の欠陥候補が含まれる領域
１１３ 輝度値３５の欠陥候補が含まれる領域
１１４ 切りだし領域
１１５ 第１の信号処理手段
１１６ 第２の信号処理手段
１１７ 加算平均処理手段
１１８ 一般検査時に使用する装置Ａ
１１９ 追加処理機能を備えた装置Ｂ
１２０ 次の一般検査で使用する装置Ｃ
１２１ 入力装置
１２２ コネクタ
１２３ 端子
１２４ ケーブル

Claims (10)

1. 被検査物に光を照射する光照射部と、
   該被検査物からの光を検出する複数の検出部と、
   前記検出部で検出された信号に対して、ＡＤ変換を行う前処理部と、
   前記前処理部の情報量を削減する信号処理部と、
   前記信号処理部からの情報を処理する統合処理部と、を有し、
   前記前処理部と、前記信号処理部とは、取り外し可能であり、
   前記信号処理部と、前記統合処理部とは、取り外し可能であることを特徴とする検査装置。
2. 請求項１の検査装置において、
   少なくとも１つ以上の信号処理部を有することを特徴とする検査装置。
3. 請求項１の検査装置において、
   前記信号処理部は、
   入力された画像の輝度値と、閾値とを比較し、前記閾値を超えた欠陥候補の位置座標、及び、輝度値を出力することを特徴とする検査装置。
4. 請求項３の検査装置において、
   信号処理手段は、
   前記画像の一部の領域を出力することを特徴とする検査装置。
5. 請求項４の検査装置において、
   表示部と、
   入力部と、を有し、
   前記信号処理部は、
   前記表示部で表示された検査領域から、前記入力部によって指定された領域を出力することを特徴とする検査装置。
6. 請求項５の検査装置において、
   前記表示部は、
   前記信号処理手段で切り出した領域と、切り出す領域を設定する際に使用した欠陥マップとを表示することを特徴とする検査装置。
7. 請求項３の検査装置において、
   前記信号処理手段は、
   前記画像から、代表点輝度値を求め、前記代表点輝度値の画像を出力することを特徴とする検査装置。
8. 請求項１の検査装置において、
   前記検出部と、前記前処理部との間にローパスフィルタを有することを特徴とする検査装置。
9. 基板を検査する第１の検査装置と、
   前記第１の検査装置に取り外し可能に接続された前記第１の検査装置のデータ量を削減する信号処理装置とを有する検査システム。
10. 請求項９の検査装置において、
    第２の検査装置を有し、
    前記信号処理装置と、前記第２の検査装置とは取り外し可能に接続される検査システム。

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