JP2911274B2 - 異物検出方法及び装置 - Google Patents

異物検出方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、試料上の微小異物を検
出する方法および装置に係り、特に製品であるパターン
付ウェハ上の微小な異物を検出するのに好適な異物検出
方法及びその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】パターン付ウェハ上の異物検査を例にと
ると、従来の技術は例えば、特開平1−117024号
公報に見られえるように、図1でウェハ1上を斜め上方
からレーザ又は白色光8で照明し、隣接する2つのチッ
プ画像21、22を検出し、両者の差画像23を作り、
この中で一定値以上の出力が出ているものを異物と判定
している。これは、同一ウェハ上のすべてのチップの回
路パターンが同一であるため、差画像をとると回路パタ
ーン信号が消去され、異物信号だけが残ることに着目し
たものである。これによりパターン付ウェハ上の異物検
出を可能としている。なお、図1は後述する本発明の全
体構成図を示すものであるが、構成の一部が従来技術を
含むので、共用することにした。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来技術で検出した局
部多値画像メモリ21、22(図1に表示)の像を図10
の21c、22cに示す。22cには異物4が2個存在
しているものとする。21cの画像をg´、22cの画
像をf´として式(3)で求めた画像をe´として局部
多値画像メモリ23cの中に示す。
【0004】
【数1】e´=|f´−g´| …(3) 画像f´、g´が全く同じものであればe´は零となる
が、現実には両者の間には微小な位置ずれ、出力信号差
があり、e´は零にはならない。
【0005】局部多値画像メモリ23cの中の走査線5
0の出力信号を図11(a)に51で示す。これを固定
しきい値52で2値化すると、図11(b)に示すよう
に2値化信号53が得られる。しかしこれでは微小な位
置ずれに基づく出力信号差と異物4に基づく信号との区
別がつかず、異物4が検出できない。
【0006】したがって、本発明の目的は上記した従来
技術の問題点を解決し、複雑なパターンを有するウェハ
上でも微小な異物の検出を確実に行うことのできる異物
検出方法及びその装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、図11
(c)に示すように差画像をストアしている局部多値画
像メモリ23cにかけるしきい値を従来のように一定に
固定せず、原画像をストアしている局部多値画像メモリ
21c、22cの信号を参照して、多段階しきい値54
を作り、局部多値画像メモリ23cにかけることにより
図11(d)に示すように異物信号56が確実に検出さ
れ、達成される。なお、ここでは異物検出の試料として
LSIを製造するウェハを代表例として説明するが、本
発明はこれに限らず、同一パターンが複数個繰返し形成
された種々の回路基板、その他例えば液晶基板の如き種
々のパターンの形成された電子部品が検査対象となり得
ることは云うまでもない。
【0008】
【作用】一般に半導体ウェハでは、パターン段差が小さ
い部分においては図10に示した21c、22cの出力
信号が小さく、f´とg´の差も小さいので、この部分
では画像差の絶対値e´が小さい。一方、メモリマット
端や、周辺回路の一部のようにパターン段差が大きい部
分では出力信号が大きく、またf´とg´の差も大きい
ので、この部分では画像差の絶対値e´も大となる。し
たがってf´、g´に着目して、これらの出力信号が大
きい部分ではe´のしきい値を大とし、f´、g´の出
力信号が小さい部分ではe´のしきい値を小さくすれ
ば、f´、g´の出力信号が小さい部分では微小な異物
の検出が可能となる。また、f´、g´が大となる部分
はウェハ全体の0.1%以下であるため、この部分では
e´のしきい値を大にしても大きな影響はない。
【0009】本発明では図11(c)、(d)に示した
ように走査線信号51に多段しきい値信号54をかけ、
2値化信号55を出力することにより異物を正しく検出
する手段を提供している。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1〜図9を用いて
説明する。先ず、本発明の全体構成を図1を用いて説明
する。ウェハ1上には部分拡大図に示すように微細なパ
ターンから成るメモリマット2、メモリ制御回路3、そ
の他の周辺回路(図示せず)が規則的に多数個形成されて
おり、そのパターンの一つに異物4が存在するものを異
物検出試料とする。ウェハ1はウェハチャック5に真空
吸着され、x方向に往復運動するxステージ6、y方向
に往復運動するyステージ7上に搭載されている。
【0011】ウエハ全体は、図2に示すようにx方向に
一定距離(例えば200mm)一定速度で移動した後、y方向
に一定距離(たとえば1.5mm)ステップ移動し、更に−x
方向に移動する運動を繰り返す。ウェハ上の一定領域
(たとえば0.2mm×2mm)は半導体レーザ8a、8b、8c、
8d(図示せず)により、周囲4方向から照明される。ウ
ェハ面上での反射光は対物レンズ9で集光され、ミラー
10で反射して、撮像素子11(通常一次元CCDリニ
アイメージセンサが使用される)で電気信号に変換され
る。検出信号はlチップ分遅延メモリ20を介して局部
多値画像メモリ21にストアされる。(この画像をgと
する)。同時にこの信号はもう一つの局部多値画像メモ
リ22にもストアされ(この画像をfとする)、次式
(1)で求められる画像(この画像をeとする)をメモリ
23にストアする。
【0012】
【数2】 e=|f−g| …(1) 次に局部多値画像メモリ21、22の信号をしきい値l
1(エル1の意)で2値化して局部2値画像メモリ24
a、24bにストアし、それぞれ2画素膨張した後、局部
2値画像メモリ25a、25bにストアし、論理積(AN
D)素子26を介して、結果を局部2値画像メモリ27
にストアする。
【0013】同様にして局部多値画像メモリ21、22
の信号をしきい値l2(エル2の意)で2値化して、上記
と同じ電気回路を通して、結果を局部2値画像メモリ3
1にストアする。
【0014】一方、係数をk1−k0に設定したポテンシ
ョメータ32、及び係数をk2−k1−k0に設定したポテ
ンショメータ33を、それぞれ局部2値画像メモリ2
7、及び31の出力端に設け、ポテンショメータ32、
33の出力を加算回路35に導く。これに出力電圧をk0
に設定した定電圧装置34の出力を加算回路35に印加
し、出力を局部多値画像メモリ36に導いてストアする
(この画像をhとする)。画像eを次式(2)に従って画
像hで2値化回路37で2値化することによって目的と
する最終出力信号38(j=1又はj=0の2値化信
号)が得られる。
【0015】
【数3】
【0016】次に上記した構成を図3を用いて更に局部
多値画像メモリの動作を詳細に説明する。ウェハ1上に
は同じチップが多数形成されているので、チップのピッ
チをpとすると、図3でpだけ離れた2つの画像21
a、22aを検出して、両者の差画像を求める。図1の
遅延メモリ20は画像信号をpだけ遅延させるためのメ
モリであり、これを通すことにより局部多値画像メモリ
21には図3の画像21aがストアされる。一方、22
には現在検出している画像22aがストアされる。図1
の局部多値画像メモリには、例えば図4に示すように2
56×256画素の画像が多値(例えば8ビット、25
6階調)でストアされている。
【0017】次に局部多値画像メモリの内容を示した図
4の画像を用いて、図1の作動を説明する。局部多値画
像メモリ21の画像21bの走査線40の信号を図5の
信号41に示す。この走査線40上には異物4が2個存
在している。同様に22の画像(図示せず、異物4は存
在せず)の対応する走査線信号を42に示す。これにし
きい値l2(エル2の意)をかけて2値化し、両者の論理
積(AND)をとったものを2値化信号31aに示し、し
きい値l1(エル1の意)をかけて同じ操作を行なったも
のを2値化信号27aに示す。更に、局部多値画像メモ
リ36(図1に表示)の走査線40(図4に表示)に対応す
る走査線信号を図5の36aに示す。この信号はk0、k
1、k2の値を有する3段階のしきい値を有しており、原
信号41及び42の出力が低い位置ではk0となり、出
力が高い位置ではk2となり、出力が中位の位置ではk1
となっている。局部多値画像メモリ23(図1に表示)の
走査線40(図4に表示)に対応する走査線信号を23a
に示す。説明のために36aと23aを重ねた走査線信号
43を示したが、この図から、2値化回路37(図1に
表示)の出力44が求められることがわかる。出力信号
44には異物4に基づく異物信号46が正しく得られて
いる。
【0018】次に、しきい値l1、l2、k0、k1、k2
の求め方の一実施例を図6〜図9にしたがい説明する。
これらのしきい値は、ウェハ製造工程のそれぞれの工程
毎に決めるもので、ウェハ毎に毎回設定する必要はな
い。従って或る工程のウェハが完成したら、その後の一
連の作業の前にこれらのしきい値を求め、作業条件とし
て登録する必要がある。
【0019】図1で、完成したウェハ1をウェハチャッ
ク5に搭載し、図2のようにウェハを動かして、ウェハ
上全面の信号を検出する。この際、図1の局部多値画像
メモリ22及び23の信号を取り出し、ヒストグラム測
定器でヒストグラムを作る必要がある。ヒストグラムと
は図6に示すように、横軸50に画像の階調をとり、縦
軸51に各階調の画素が現われた数(頻度)をとって示し
た図を意味する。
【0020】初めに原画像しきい値l1、l2の求め方に
ついて図6により説明すると、局部多値画像メモリ22
(図1に表示)の出力をヒストグラム測定器に接続すると
図6のような結果が得られるので、頻度が谷底となる階
調をl1、l2とする。ここで領域52はウェハ上のパタ
ーン段差の小さい周辺回路部の信号であり、領域53は
メモリマット部のような複雑な構造を有する回路部の信
号であり、領域54はメモリマット端のようにパターン
段差が著しく高い部分の信号である。
【0021】次に差信号しきい値k0の求め方について
図7により説明すると、局部多値画像メモリ21、22
の出力でl1以下の信号を局部多値画像メモリ23に導
いてストアし、出力をヒストグラム測定器に接続すると
図7の結果が得られる。k0´は差信号の最大値である
が、同じ工程でも異ったウェハの場合にはk0´が変化
するので、余裕を見てk。´の2倍即ち2k0´をk0
する。
【0022】同様にして、差信号しきいk1、k2の求め
方について図8、図9により説明すると、21、22の
出力でl2以下の信号を23に導いてストアし、ヒスト
グラムを作ると図8の結果が得られるので、k1=2k1
´とする。また、21、22の出力すべてを23に導い
てストアし、ヒストグラムを作ると図9の結果が得られ
るので、k2=2k2´とする。以上の操作によりl1
2、k0、k1、k2を求めることが出来る。
【0023】以上の実施例では、局部多値画像メモリ2
1、22、にかけるしきい値がl1、l2の2つの場合を
説明したが、これは1つ以上であれば良く、目的に応じ
て変更しても良い。また、加算回路35に印加する電圧
を本実施例では3個としたが、これも1つ以上であれば
良く目的に応じて変更しても良い。また、本実施例では
29a、29bの論理積(AND)をとっているが、これ
は論理和(OR)でもよく目的に応じて変更しても良い。
【0024】なお、上記実施例ではLSIを製造する半
導体ウェハを検査試料として説明したが、ガラス基板上
に液晶パターンが多数個形成された基板についても同様
であり、本発明は品質管理上極めて重要な役割を果たし
た。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
異物を検出する際のしきい値を多段に変化させることが
でき、これまで1つのしきい値でしか異物を検出してい
なかったため、小さな異物が検出できなかったのに比べ
て、回路パターン段差の小さい部分では微小な異物が検
出でき、メモリマット端のようにパターン段差が極端に
高い部分では比較的大きな異物を検出することが可能と
なり、検出性能が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
図1 多段しきい値法による画像信号処理機能を備えた本発明
の全体構成図。 図2 ウェハの移動状況を示す斜視図。 図3 局部多値画像メモリの動作の説明図。 図4 局部多値画像メモリの内容を示す図。 図5 本発明による多段しきい値法の説明図。 図6 原信号しきい値l1、l2の求め方の説明図。 図7 差信号しきい値k0の求め方の説明図。 図8 差信号しきい値k1の求め方の説明図。 図9 差信号しきい値k2の求め方の説明図。 図10 従来技術で得た検出像の説明図。 図11 従来技術による2値化法の説明図。
【符号の説明】
1…ウェハ、 4…異
物、8a、8b、8c…半導体レーザ、 9
…対物レンズ、11…撮像素子、 20…
遅延メモリ、21、22、23、36…局部多値画像メ
モリ、24a、24b…2値化回路(しきい値l1)、2
8a、28b…2値化回路(しきい値l2)、25、2
7、31…局部2値画像メモリ、32、33、34…ポ
テンショメータ、 35…加算回路、37…2値化
回路、38…最終出力信号(j)、46、56…異物信
号。

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数個の同一パターンが形成された試料上
    を斜め上方からレーザ又は白色光で照明し、試料上の隣
    接又は接近した2つのパターンの原画像を検出し、その
    差画像の信号を基にして、試料上の異物を検出する方法
    であって、前記2つのパターンの原画像に1個以上のし
    きい値をかけて2値化し、ここで得た2つの2値化画像
    の論理積又は論理和をとって1つの2値化画像を作り、
    これに一定の定数を掛けたものを多段しきい値信号とし
    て作り、これを上記差画像信号のしきい値にすることに
    より、原画像の信号が大の時には差画像信号のしきい値
    を大にし、原画像信号が小の時には差画像信号のしきい
    値を小にして成る異物検出方法。
  2. 【請求項2】請求項1記載の異物検出方法において、上
    記2つのパターンの原画像に1個以上のしきい値をかけ
    て2値化した画像信号を得る段階と、前記2値化した画
    像信号に1画素以上の膨張処理を施して得た2つの2値
    化画像の論理積又は論理和をとって1つの2値化画像を
    作る段階とを有して成る異物検出方法。
  3. 【請求項3】請求項1もしくは2記載の異物検出方法に
    おいて、試料が複数のLSIパターンを有する半導体ウ
    ェハからなり、個々のパターンごとに構成されるチップ
    を検査対象として成る異物検出方法。
  4. 【請求項4】請求項1もしくは2記載の異物検出方法に
    おいて、試料が複数の液晶素子パターンを有する液晶基
    板からなり、個々のパターンごとに構成される液晶素子
    を検査対象として成る異物検出方法。
  5. 【請求項5】少なくとも複数個の同一パターンが形成さ
    れた試料上を斜め上方からレーザ又は白色光で照明し、
    試料上の隣接又は接近した2つのパターンの原画像を検
    出する手段と、その差画像の信号を基にして試料上の異
    物を検出する手段とを備えて成る異物検出装置であっ
    て、前記2つのパターンの原画像に1個以上のしきい値
    をかけて2値化する手段と、ここで得た2つの2値化画
    像の論理積又は論理和をとって1つの2値化画像を作
    り、これに一定の定数を掛けたものを多段しきい値信号
    として作成する手段と、かかる多段しきい値信号を前記
    差画像信号のしきい値にすることにより、原画像の信号
    が大の時には差画像信号のしきい値を大にし、原画像の
    信号が小の時には差画像信号のしきい値を小にする手段
    とを具備して成る異物検出装置。
  6. 【請求項6】請求項5記載の異物検出装置において、上
    記2つのパターンの原画像に1個以上のしきい値をかけ
    て2値化した画像信号を得る手段と、前記2値化した画
    像信号に1画素以上の膨張処理を施して得た2つの2値
    化画像の論理積又は論理和をとって1つの2値化画像を
    作る手段とを具備して成る異物検出装置。
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