JP3091825B2

JP3091825B2 - ウエハの異物検出方法

Info

Publication number: JP3091825B2
Application number: JP07115058A
Authority: JP
Inventors: 良夫森重
Original assignee: 日立電子エンジニアリング株式会社
Priority date: 1995-04-17
Filing date: 1995-04-17
Publication date: 2000-09-25
Anticipated expiration: 2015-09-25
Also published as: JPH08285784A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ウエハに付着した異
物の検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５はウエハに形成されたＩＣチップの
説明図で、(a) において、ウエハ１の表面には複数回の
プロセス工程により多数のＩＣチップ11がマトリックス
状に形成される。ＩＣチップ11がメモリチップの場合を
例にとると、各メモリチップ11は、(b) に示すように、
メモリセル（ＭＳ）111 と、その周辺に設けたセンスア
ンプ112 や制御回路113,114 よりなり、これらはそれぞ
れの配線パターンを有する。各配線パターンに異物が付
着するとその品質が劣化するので、各プロセス工程ごと
に異物検査装置により付着異物の有無が検査されてい
る。異物検査においては、ウエハ１の表面にレーザスポ
ットを投射し、異物の散乱光を受光器に受光して異物が
検出される。この場合、異物の散乱光とともに配線パタ
ーンの反射光も受光されるので、これらを分離して、異
物の散乱光のみを受光することが必要である。これに対
して種々の考案がなされており、例えば、レーザスポッ
トを偏光波とすると、配線パターンの反射光は偏光方向
が変化しないが、異物の散乱光は偏光方向がランダムに
変化するので、両者を偏光方向により分離して異物が検
出される。しかしこの分離方法はかならずしも完全では
ないので、さらに配線パターンのフーリェ変換パターン
をフィルタにより遮断する方法が考案され特開平第５−
４５８６２号として特許出願されている。以下、これを
先行技術としてその概要を図６により説明する。

【０００３】図６は上記の先行技術の異物検査装置の構
成を示し、移動機構２、検査光学系３、フーリェ変換処
理部４、およびデータ処理部５よりなる。被検査のウエ
ハ１は移動機構２の移動ステージ21に載置され、ＸＹ移
動機構22によりＸまたはＹ方向にステップ移動してメモ
リチップ11を所定の位置に停止し、これに対して検査光
学系３のレーザ光源31よりのレーザビームＬ_T を、集束
レンズ32によりスポットＳ_P に集束して投射すると、異
物の散乱光Ｌ_R と配線パターンの反射光Ｌ_R'とが集光レ
ンズ33により集光される。ここで、メモリセル（ＭＳ）
111 の配線パターンをみると、図５(b) に示すように、
例えばＹ方向の直線要素がＸ方向に等間隔に規則的に配
列されているため、その反射光Ｌ_R'は集光レンズ33のフ
ーリェ変換面Ｆに、配線パターンに対応した規則的なフ
ーリェ変換パターンを生ずる。そこで、ＭＳ111 の配線
パターンの反射光Ｌ_R'を可動ミラー41より反射して、フ
ーリェ変換面Ｆに等価なＦ’の位置に設けたＣＣＤカメ
ラ42によりフーリェ変換パターンを撮像し、その画像信
号をデータ処理部５のＭＰＵ51により処理してパターン
データを作成してメモリ（ＭＥＭ）52に記憶する。異物
検査においては、可動ミラー41を待避し、フーリェ変換
面Ｆに設けた液晶フィルタ43に対して、ＭＰＵ51により
パターンデータを供給すると、配線パターンの反射光Ｌ
_R'は遮断され、異物の散乱光Ｌ_R は透過して受光器34に
受光され、受光信号は異物検出回路35に入力して、これ
に設定された閾値に比較されて異物が検出され、検出信
号はＭＰＵ51により処理されて異物データがプリンタ
（ＰＲＴ）53に出力される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】さてＩＣチップの配線
パターンは、一般的には互いに直角方向をなす直線要素
の組合せよりなる。ただしメモリチップ11の場合は、Ｍ
Ｓ111 の配線パターンが前記のように規則的に配列され
ているため、フーリェ変換パターンがえられるが、他の
センスアンプ112 と制御回路113,114 、またはＩＣチッ
プの一般的な配線パターンは、規則性が無いかまたは不
十分であるため、そのフーリェ変換パターンはえられ
ず、従ってフーリェ変換フィルタ方式は適用できない。
この発明は以上に鑑みてなされたもので、ＩＣチップの
配線パターンの規則性の有無にかかわらず、その反射光
を遮断して異物を検出できる、フィルタ方式の異物検出
方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明はウエハの異物
検出方法であって、予め、異物の付着してないテストウ
エハを選択し、テストウエハに対してレーザスポットを
投射し、テストウエハと集光レンズに間にＣＣＤイメー
ジセンサを挿入して、ＩＣチップの配線パターンを撮像
し、ＣＣＤイメージセンサの画像信号を画像処理してパ
ターンデータを作成し、これをメモリに記憶する。異物
検査においては、ＣＣＤイメージセンサの代わりに液晶
フィルタを挿入し、液晶フィルタに対して、パターンデ
ータの電圧を印加して配線パターンの反射光を遮断し、
異物の散乱光のみを受光器に入射して異物を検出するも
のである。

【０００６】

【作用】まず、上記の異物検出方法の検出原理を説明す
る。ＩＣチップの配線パターンに対してレーザスポット
を低角度で投射し、その反射光をウエハに接近した位置
に設けたＣＣＤイメージセンサにより受光し、その画像
信号を処理して画像表示すると、配線パターンがほぼそ
のまま再現されることが、この発明の発明者らにより確
認されている。これは配線パターンがＣＣＤイメージセ
ンサに撮像されたことを意味するので、この撮像された
配線パターンデータに対するフィルタを使用して、これ
を遮断する方法である。この場合は、フーリェ変換の場
合と異なり、配線パターンは規則性の有無にかかわらず
ＣＣＤイメージセンサに撮像されるので、ＩＣチップの
規則性の無い配線パターンに対するフィルタも作成する
ことが可能である。異物検査手順としては、予め選択さ
れた異物の付着していないテストウエハに対して、レー
ザスポットを投射し、ＩＣチップの配線パターンを、テ
ストウエハと集光レンズに間に挿入したＣＣＤイメージ
センサにより撮像し、その画像信号を画像処理してパタ
ーンデータを作成し、これをメモリに記憶する。異物検
査においては、ＣＣＤイメージセンサの代わりに液晶フ
ィルタを挿入して、これにパターンデータの電圧を印加
すると、配線パターンの反射光は遮断され、受光器には
異物の散乱光のみが入射して異物が検出される。以上の
検出方法によれば、前記したように、ＩＣチップの配線
パターンは規則性の有無にかかわらず、ＣＣＤイメージ
センサに撮像されるので、従来のフーリェ変換パターン
に対するフィルタ方式より、適用範囲が拡大されること
が有利である。

【０００７】

【実施例】図１および図２は、この発明の異物検出方法
の原理の説明図、図３および図４は、この発明の異物検
出方法を適用する異物検査装置の概略構成図である。図
１(a) において、ウエハ１の表面に対して約５°の低角
度φのレーザビームＬ_T を、スポットＳ_P に集束してＩ
Ｃチップ11に投射し、その反射光を、表面に接近した位
置に設けたＣＣＤイメージセンサ（ＩＳ）に受光し、そ
の画像信号を処理して画像表示器に表示する。いま例と
してメモリチップ11をとり、(b) に示すように、レーザ
ビームＬ_T の投射方向を、ＭＳ111 の配線パターンに対
して直角または平行方向とし、スポットＳ_P をＭＳの中
心に投射すると、図２の(a),(b) に例示する画像がえら
れる。

【０００８】図２において、(a) はアルミニゥム配線工
程におけるＭＳ111 の配線パターンの画像を示し、レー
ザビームＬ_T が直角方向の場合は、図示のように双曲線
状をなし、平行方向の場合は直線状をなす。(b) はゲー
ト配線工程における画像を示し、直角方向の場合はやは
り双曲線状、平行方向の場合はやはり直線状である。ま
た図示しないが、レーザビームＬ_T の投射方向を、直角
と平行の中間とした場合は、画像も中間的な形状を示
す。これらの画像はこの発明の発明者らにより実験的に
確認されている。以上により、各プロセス工程で異なる
形状のＭＳ111 の配線パターンは、それぞれれがＩＳ61
に撮像されることは明らかであり、また、ＭＳ111 の周
辺のセンスアンプ112 や制御回路113,114 、さらに各種
のＩＣチップ11の論理回路などの、規則性が無いが、ま
たは不十分な配線パターンも同様に撮像されるので、こ
れらの画像が示すパターンに対するフィルタを構成すれ
ば、配線パターンの反射光Ｌ_R'が遮断され、異物の散乱
光Ｌ_R をのみを受光することができる。

【０００９】図３および図４は、この発明を具体化した
異物検査装置の一実施例を示し、図３は予備段階、図４
は異物検査段階に対する概略構成図である。なお、この
場合の異物検査装置は、前記した図６の異物検査装置に
おけるフーリェ変換処理部４を除去し、以下に述べる必
要な要素を設けて構成される。図３に示す予備段階にお
いては、ＣＣＤイメージセンサ（ＩＳ）61と画像処理回
路62よりなるパターン撮像処理部６を設け、移動ステー
ジ21に対して、異物の付着してないテストウエハ１’を
載置して、スポットＳ_P を投射する。ＩＳ61をテストウ
エハ１’と集光レンズ33の間の適当な位置に配置し、Ｘ
Ｙ移動機構22によりテストウエハ１’をＸまたはＹ方向
にステップ移動して、ＩＣチップ11の配線パターンをＩ
Ｓ61により撮像し、その画像信号を画像処理回路62によ
り処理して、配線パターンに対するパターンデータを作
成してＭＥＭ52に記憶する。

【００１０】図４に示す異物検査段階においては、ＩＳ
61の代わりに液晶フィルタ７を挿入してＭＰＵ51に接続
する。被検査のウエハ１を移動ステージ21に載置してス
ポットＳ_P を投射し、ＭＥＭ52に記憶されているパター
ンデータをＭＰＵ51により読出して、それぞれの電圧を
液晶フィルタ７の対応する素子に印加すると、印加され
た各素子はＩＣチップ11の配線パターンの反射光Ｌ_R'を
遮断し、異物の散乱光Ｌ_R は透光素子を透過して受光器
34に受光され、図６の場合と同様に、その受光信号が異
物検出回路35に入力して異物が検出され、ＰＲＴ53によ
り異物データがプリントされる。

【００１１】

【発明の効果】以上の説明により判明するように、この
発明の異物検出方法においては、予め、テストウエハの
ＩＣチップの配線パターンは、規則性の有無にかかわら
ずＣＣＤイメージセンサに撮像され、その画像信号を画
像処理してパターンデータを作成し、異物検査において
は、ＣＣＤイメージセンサの代わりに挿入された液晶フ
ィルタに対して、パターンデータの電圧を印加して配線
パターンの反射光を遮断し、受光器には異物の散乱光の
みが入射して異物を検出するもので、従来のフーリェ変
換パターンに対するフィルタ方式に比べて、一般のＩＣ
チップに適用できる点が有利であり、ウエハの異物検査
に寄与する効果には大きいものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の異物検出方法の原理説明図
であって、(a)は、その概要図、(b)は、チップ内部回路
とレーザビームとの関係の説明図である。

【図２】図２は、図１の画像表示器に表示された配線パ
ターンの画像図であって、(a)は、アルミニゥム配線工
程の配線パターンの説明図、(b)は、ゲート配線工程の
配線パターン説明図である。

【図３】図３は、この発明の異物検出方法を適用する、
予備段階における異物検査装置の概略構成図である。

【図４】図４は、同じく異物検査段階における異物検査
装置の概略構成図である。

【図５】図５は、ウエハに形成されたＩＣチップの説明
図であって、(a)は、その概略図、(b)は、チップ内部回
路の説明図である。

【図６】図６は、この発明の先行技術とする異物検査装
置の構成図である。

【符号の説明】

１…ウエハ、１’…テストウエハ、11…ＩＣチップまた
はメモリチップ、111 …メモリセル（ＭＳ）、２…移動
機構、21…移動ステージ、22…ＸＹ移動機構、３…検査
光学系、31…レーザ光源、32…集束レンズ、33…集光レ
ンズ、34…受光器、35…異物検出回路、４…フーリェ変
換処理部、41…可動ミラー、42…ＣＣＤカメラ、43…液
晶フィルタ、５…データ処理部、51…ＭＰＵ、52…メモ
リ（ＭＥＭ）、53…プリンタ（ＰＲＴ）、６…パターン
撮像処理部、61…ＣＣＤイメージセンサ（ＩＳ）、62…
画像処理回路、７…液晶フィルタ、Ｌ_T …レーザビー
ム、Ｓ_P …レーザスポット、Ｌ_R …異物の散乱光、Ｌ_R'
…配線パターンの反射光。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ＩＣチップが形成されたウエハを検査対象
とし、該ウエハの表面に対して低角度でレーザスポット
を投射し、該表面に付着した異物の散乱光を集光レンズ
により集光して受光器に受光し、該異物を検出する異物
検査装置において、予め、異物の付着してないテストウ
エハを選択して、該テストウエハに対して前記レーザス
ポットを投射し、該テストウエハと前記集光レンズに間
にＣＣＤイメージセンサを挿入して、前記ＩＣチップの
配線パターンを撮像し、該ＣＣＤイメージセンサの画像
信号を画像処理してパターンデータを作成し、これをメ
モリに記憶し、異物検査においては、該ＣＣＤイメージ
センサの代わりに液晶フィルタを挿入し、該液晶フィル
タに対して、該パターンデータの電圧を印加して前記配
線パターンの反射光を遮断し、異物の散乱光のみを前記
受光器に入射して該異物を検出することを特徴とする、
ウエハの異物検出方法。