JP2564310B2 - 外観検査装置 - Google Patents

外観検査装置

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JP2564310B2
JP2564310B2 JP62157652A JP15765287A JP2564310B2 JP 2564310 B2 JP2564310 B2 JP 2564310B2 JP 62157652 A JP62157652 A JP 62157652A JP 15765287 A JP15765287 A JP 15765287A JP 2564310 B2 JP2564310 B2 JP 2564310B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、検査技術に関し、特に、半導体装置の製造
におけるウェハ処理工程での外観検査などに適用して有
効な技術に関する。
〔従来の技術〕
半導体ウェハの外観検査については、株式会社工業調
査会、昭和60年11月20日発行、「電子材料」1985年11月
号別冊、P215〜P221に記載されている。
ところで、半導体ウェハの外観検査方法の一つとし
て、半導体ウェハの表面をレーザなどの検査光によって
走査し、この時半導体ウェハの表面から発生される反射
光または散乱光の強度変化を検出することにより、異物
付着などの欠陥の有無を検査することが知られている。
すなわち、半導体ウェハの下地部分からの反射光また
は散乱光の平均的な強度を予め作業者が所定の機器など
を用いて測定することにより所定のしきい値を設定し、
検査時に得られる反射光または散乱光の強度が設定され
たしきい値よりも大きい場合に異物などが存在するもの
と判定するものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが、表面に所定のパターンなどが形成された半
導体ウェハなどの場合には、下地を構成する物質やパタ
ーンの種類によって下地部分から発生される反射光また
は散乱光の強度が変動する。そのため、上記のような従
来の方法では、検査される半導体ウェハの種類や適用さ
れる工程などが変化する毎に、作業者が前記のしきい値
の設定作業を行わねばならず、作業の自動化が困難であ
るとともに、作業者の個人差によって設定されるしきい
値にばらつきを生じることが避けられず、検査結果の信
頼性が低下されるなどの問題があることを本発明者は見
出した。
本発明の目的は、作業の自動化および検査結果の信頼
性を向上させることが可能な検査技術を提供することに
ある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろ
う。
〔問題点を解決するための手段〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、次の通りである。
すなわち、検査光が照射される被検査物から発生され
る反射光または散乱光の強度を所定のしきい値と比較す
ることによって所定の検査を行う検査装置であって、被
検査物の検査領域における反射光または散乱光の強度の
度数分布を検出する度数分析部と、度数分布に基づいて
しきい値を自動的に設定するしきい値演算部とを備えた
ものである。
〔作用〕
上記した手段によれば、たとえば、被検査物の種類や
表面状態などが変化する毎に、所定の検査に先立って、
検査光によって被検査物を走査することで、作業者など
を介在させることなく、被検査物の表面状態などに応じ
た最適なしきい値を自動的に設定することができるの
で、作業の自動化および検査結果の信頼性を向上させる
ことができる。
〔実施例〕
第1図は、本発明の一実施例である検査装置の要部を
示す説明図である。
本実施例の検査装置は、半導体装置の製造におけるウ
ェハ処理工程で使用される異物検査装置として構成され
ている。
すなわち、表面に図示しない所定のパターンなどが形
成された半導体ウェハなどの被検査物1は、水平面内に
おいて回転自在にされた回転台2に着脱自在に載置され
ている。
この回転台2は、垂直に設けられた回転軸2aを介して
水平移動台3に支持されているとともに、回転軸2aを介
して、水平移動台3の側に設けられた図示しないモータ
などによって駆動されるように構成されており、回転台
2に載置された被覆検査物1に対して、水平面内におけ
る回転と水平方向における直線的な変位とを同時に与え
ることが可能にされている。
回転台2の近傍には、この回転台2を介して対向する
とともに、軸を水平面に対して所定の角度だけ傾斜させ
た姿勢で複数のレーザ源4および5が配設されており、
各々から放射されるS偏光レーザ6(検査光)が、回転
台2に載置され、回転しながら水平方向に直線的に移動
される被検査物1の同一の部位に照射され、被検査物1
の全面がS偏光レーザ6によって螺旋状に走査される構
造とされている。
回転台2の上方には、所定のレンズ群などからなる光
学系7,S偏光を遮断するS偏光フィルタ8,光−電気変換
素子9などが垂直方向に順に配設されており、被検査物
1の前記S偏光レーザ6が照射される部位から発生さ
れ、S偏光成分およびP偏光成分を含む反射光または散
乱光6aのうちP偏光成分のみを含む反射光または散乱光
6bが、光学系7およびS偏光フィルタ8を経て光−電気
変換素子9に入射されるように構成されている。
すなわち、被検査物1に照射されるS偏光レーザ6
は、該S偏光レーザ6の光路と照射部位における法線と
を含む平面に垂直な振動面を有しており、被怨嗟物1に
おける照射部位が規則的な形状を呈する場合には、振動
面が保存されて反射光または散乱光6aの成分はほとんど
がS偏光となり、被検査物1に付着された異物などの不
規則な形状を呈する部位に照射される場合には、S偏光
の一部が前記平面に平行な振動面を有するP偏光となっ
て反射光または散乱光6aに含まれることを利用し、S偏
光フィルタ8によりP偏光成分のみを含む反射光または
散乱光6bを光−電気変換素子9において検出すること
で、被検査物1に付着した異物などが高感度で検出され
るものである。
光−電気変換素子9は、増幅器10を介して比較器11に
接続されている。
さらに、比較器11には、しきい値THを保持するしきい
値保持部12が接続されている。
そして、光−電気変換素子9において反射光または散
乱光6bの強度を電圧などに変換して得られた検出信号9a
は、増幅器10を介して増幅されたのち、比較器11におい
てしきい値THと比較され、検出信号9aがしきい値THより
も大きい場合に、比較器11から異物検出信号11aが外部
の図示しない制御装置などに送出されるものである。
この場合、増幅器10と比較器11との間には、信号切り
換え部13が介設されており、増幅器10において増幅され
た検出信号9aが度数分析部14に随時入力可能にされてい
る。
この度数分析部14は、たとえばパルス波高値分析器な
どからなり、被検査物1の検査領域から得られる検出信
号9aの複数段階の各々のレベルにおける検出度数Nの分
布を測定するものである。
さらに、この度数分析部14には、しきい値演算部15が
接続されている。
このしきい値演算部15は、たとえば、第2図に示され
るように、度数分析部14において得られた検出信号9aの
ヒストグラム14aから所定の数学的な手法(補外法)に
よって外挿線15aを見出し、この外挿線15aと検出度数N
が零である横軸との交点から、被検査物1の下地からの
反射光または散乱光6bによる検出信号9aの上限値T0に所
定の係数を乗じることによってしきい値THを算出し、し
きい値保持部12に設定するように構成されている。
以下、本実施例の作用について説明する。
まず、回転台2の上には、表面に所定のパターンなど
が形成された半導体ウェハなどの被検査物1が載置さ
れ、真空吸着などによって安定に固定されるとともに、
信号切り換え部13は、増幅器10を度数分析部14に接続す
るように設定される。
その後、被検査物1が載置された回転台2を回転させ
ると同時に水平移動台3を所定の水平方向に直線的に移
動させながら、被検査物1に対して複数のレーザ源4お
よびレーザ源5からS偏光レーザ6を照射し、被検査物
1の表面は全域にわたってS偏光レーザ6によって走査
される。
この時、被検査物1の表面から発生され、S偏光成分
とともに被検査物1の表面の凹凸などによって発生され
たS偏光成分およびP偏光成分を含む反射光または散乱
光6aは、光学系7およびS偏光フィルム8を透過するこ
とによって、P偏光成分のみを含む反射光または散乱光
6bとして光−電気変換素子9に入射し、反射光または散
乱光6bの強度が電圧などの検出信号9aに変換される。
さらに、この検出信号9aは、増幅器10において増幅さ
れた後、信号切り換え部13を介して度数分析部14に入力
される。
度数分析部14においては、検出信号9aの複数段階の各
々のレベルにおける検出度数Nの分布が、第2図に示さ
れるヒストグラム14aとして把握される。
さらに、このヒストグラム14aに基づいて、しきい値
演算部15は、外挿線15aを見出し、たとえば、この外挿
線15aとヒストグラム14aの横軸との交点として、被検査
物1の下地からの反射光または散乱光6bによる検出信号
9aの上限値T0を決定し、さらに、この下地からの反射光
または散乱光6bによる検出信号9aの上限値T0に所定の係
数を乗じることによってしきい値THを算出し、しきい値
保持部12に自動的に設定する。
次に、信号切り換え部13は、増幅器10を比較器11に接
続するように切り換えられる。
そして、再びS偏光レーザ6によって回転台2に載置
された被検査物1の表面を全域にわたって走査し、この
時、光−電気変換素子9に得られる検出信号9aは、増幅
器10,信号切り換え部13を経て比較器11に入力される。
比較器11は検出信号9aと、前記の操作で決定されたし
きい値THとを比較し、検出信号9aがしきい値THよりも大
である時に、該検出信号9aが被検査物1に付着した異物
などからの反射光または散乱光6bによるものと判定し、
異物検出信号11aを外部の図示しない制御機器などに送
出する。
さらに、この異物検出信号11aが送出された時点の回
転台2の回転位置および水平移動台3の位置などから、
回転台2に載置された被検査物1における異物の位置が
特定され、記録される。
以後は、回転台2に載置される同一種の被検査物1を
逐次交換しながら、同一のしきい値THによって検査を継
続する。
そして、被検査物1の種類や表面状態などが変化した
場合には、異なる種類の最初の被検査物1に対して、度
数分析部14およびしきい値演算部15によって、当該被検
査物1の表面状態などに応じた最適のしきい値THを前記
の手順でしきい値保持部12に設定し直し、その後、所定
の検査が行われる。
上記の操作を繰り返すことにより、たとえば表面に種
類の異なるパターンなどが形成され、表面状態の異なる
複数種の半導体ウェハなどの被検査物1を連続して検査
する場合などにおいても、被検査物1の種類が変化する
毎に、作業者を介在させることなく、最適のしきい値TH
を自動的に設定して検査を継続することができる。
この結果、検査工程の自動化が可能になるとともに、
被検査物1の下地からの反射光または散乱光6bと、検出
すべき異物などからの反射光または散乱光6bとがしきい
値THに基づいて正確に弁別され、被検査物1に付着した
異物などの検出結果の信頼性を向上させることができ
る。
このように本実施例によれば以下の効果を得ることが
できる。
(1).S偏光レーザ6が照射される被検査物1から発生
される反射光または散乱光6bの強度を光−電気変換素子
9において電気的な信号に変換して得られる検出信号9a
をしきい値THと比較することによって被検査物1に付着
した異物の検査を行う検査装置において、被検査物1の
全域における反射または散乱光6bの強度に対応する検出
信号9aの度数分布を検出する度数分析部14と、この度数
分布に基づいてしきい値THを自動的に設定するしきい値
演算部15とを備えているので、被検査物1の種類や表面
状態などが変化しても、作業者などを介在させることな
く、最適のしきい値THを自動的に設定することができ、
半導体ウェハなどの被検査物1における異物検査の自動
化が可能となる。
(2).被検査物1の表面状態などに最適のしきい値TH
によって、下地からの反射光または散乱光6bと、検出す
べき異物などからの反射光または散乱光6bとが正確に弁
別され、半導体ウェハなどの被検査物1に付着した異物
の検査結果の信頼性を向上させることができる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。
たとえば、検査光としては、S偏光レーザに限らず、
いかなる光であってもよい。
また、検査光による被検査物の走査経路としては、螺
旋状に限らず、ジグザグその他いかなる経路で行っても
よいことは言うまでもない。
以上の説明では主として本発明者によってなされた発
明をその背景となった利用分野である半導体ウェハの異
物検査技術に適用した場合について説明したが、これに
限定されるものではなく、一般の検査技術に広く適用で
きる。
[発明の効果] 本願において開示される発明のうち代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りであ
る。
すなわち、検査光が照射される被検査物から発生され
る反射光または散乱光の強度を所定のしきい値と比較す
ることによって所定の検査を行う検査装置であって、前
記反射光または散乱光の強度の度数分布を検出する度数
分析部と、前記度数分布に基づいて前記しきい値を自動
的に設定するしきい値演算部とを備えているので、たと
えば、被検査物の種類や表面状態などが変化する毎に、
所定の検査に先立って検査光によって被検査物を走査す
ることで、作業者などを介在させることなく、被検査物
の表面状態などに応じた最適なしきい値を自動的に設定
することができ、作業の自動化および検査結果の信頼性
を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例である検査装置の要部を示
す説明図、 第2図は、度数分析部において得られる検出信号の度数
分布の一例を示す線図である。 1……被検査物、2……回転台、2a……回転軸、3……
水平移動台、4,5……レーザ源、6……S偏光レーザ
(検査光)、6a……S偏光成分およびP偏光成分を含む
反射光または散乱光、6b……P偏光成分のみを含む反射
光または散乱光、7……光学系、8……S偏光フィル
タ、9……光−電気変換素子、9a……検出信号、10……
増幅器、11……比較器、11a……異物検出信号、12……
しきい値保持部、13……信号切り換え部、14……度数分
析部、14a……ヒストグラム、15……しきい値演算部、1
5a……外挿線、T0……被検査物1の下地からの反射光ま
たは散乱光6bによる検出信号9aの上限値、TH……しきい
値。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被検査物を載置して、回転変位、または直
    線変位、または両変位とも同時に与えることの可能な回
    転台と、 前記回転台に載置された被検査物の検査位置に検査光を
    照射する照明と、 前記被検査物の検査位置で反射または散乱され、光学系
    により集光された光の強度を電圧などの検出信号に変換
    する光・電気変換部と、 前記被検査物の表面上の複数の検査位置で検出された前
    記検出信号を入力して、前記検出信号を所定の信号レベ
    ルに分けてヒストグラムを作成する度数分析部と、 前記ヒストグラムの外挿線を求め、該外挿線と横軸との
    交点位置に所定の係数を乗じてしきい値を求めるしきい
    値演算部と、 前記しきい値を記憶するしきい値保持部と、 前記被検査物の任意の検査位置からの前記検出信号と、
    前記しきい値保持部より読みだした前記しきい値とを入
    力して比較し、検出信号がしきい値よりも大であるとき
    に前記検査位置に異物が在ると判定して、異物検出信号
    を出力する比較部とを備えたことを特徴とする外観検査
    装置。
  2. 【請求項2】前記検査光を照射する照明が、軸を水平面
    に対して所定の角度だけ傾斜させた姿勢で、前記被検査
    物の同一の部位にS偏光レーザを照射する複数のレーザ
    源であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    外観検査装置。
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