JP3904796B2

JP3904796B2 - Foreign object or defect inspection apparatus, and foreign object or defect inspection method

Info

Publication number: JP3904796B2
Application number: JP2000076357A
Authority: JP
Inventors: 英利西山; 稔野口; 良正大島; 圭一佐伯; 哲也渡邉; 寿人中村; 孝広神宮; 裕子井上
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2000-03-14
Filing date: 2000-03-14
Publication date: 2007-04-11
Anticipated expiration: 2020-03-14
Also published as: JP2001264264A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異物または欠陥検査装置、および、異物または欠陥検査方法に係り、半導体チップや液晶製品を製造する際の薄膜基板や半導体基板やフォトマスク等に存在する異物やそのパターンに生じるパターン欠陥の検査とその不良原因の解析にあたって、その検査結果をユーザに分析しやすい形式で表示し、その不良原因を迅速に究明できる異物または欠陥検査装置、および、異物または欠陥検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体基板上等の欠陥を光学的測定手段により検出する技術は広く知られている。例えば、特開昭６２−８９３３６号公報の「半導体ウェハ検査装置」では、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、異物または欠陥検査を可能にする技術が開示されている。
【０００３】
また、特開平５−２７３１１０号公報の「粒子または欠陥の大きさ情報の測定方法および装置」に記載されているように、レーザビームを被検物体に照射し、その被検物体の粒子または結晶欠陥からの散乱光を受光して画像処理することにより粒子または結晶欠陥の大きさを測定する方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、半導体基板や薄膜基板等の製造ラインにおいて、製品の製造プロセス管理をおこなう手法の一つとして、基板上の異物や欠陥をモニタリングする管理手法が用いられている。このようなモニタリングをする方法の一つとしては、基板上の異物やパターン欠陥を検査する異物または欠陥検査装置を用いて検査し、その異物または欠陥検査装置からの検出個数の推移を監視する方法が用いられており、検出個数が多い基板に対しその基板上の異物・欠陥に対して不良解析をおこなっていた。
【０００５】
しかしながら、この従来技術の手法では、不良解析に要する時間は「検出個数×一つの異物・欠陥に対する不良解析時間」になってしまう、特に、異物欠陥検査装置での検出個数が多い場合には不良解析に膨大な時間がかかってしまい、基板の製造が滞ってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記従来技術を解決するためになされたもので、その目的は、半導体ウェハや薄膜基板の製造過程の検査や不良解析をおこなうにあたり、異物の大きさやパターン欠陥の大きさ、また、被検査物の領域の特性に応じた検査をおこなうことにより迅速な不良対策をおこなうことのできる異物または欠陥検査装置、ならびに、異物または欠陥検査方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の異物または欠陥検査装置に係る発明の第一の構成は、被検査対象物を光学的手法によって測定し、異物や欠陥を検出する異物または欠陥検査装置において、前記被検査対象物に光を照射する照明手段と、前記被検査対象物からの反射光または散乱光を検出する光検出手段と、その光検出手段によって検出された信号に基づいて、異物または欠陥を検出する検出手段と、その光検出手段によって検出された信号により得られる画像内で位置を定めるための座標軸としてＸ，Ｙ軸を定義したときに前記光検出手段によって検出された信号の波形のピークレベルが飽和している部分については飽和領域の前記Ｘ，Ｙ軸方向の断面形状の情報に基づいて飽和していない部分の信号情報からピークレベルを算出することにより前記検出した信号波形の各ピークレベルの情報を用いて異物または欠陥の大きさを測定する寸法測定手段と、検査の結果を処理するデータ処理手段と、検査の結果情報を表示する手段とを備え、異物または欠陥の大きさと不良原因を関連させて、前記データ処理手段で、検査の結果の統計処理から不良原因を指摘し、前記検査の結果情報を表示する手段に表示するようにしたものである。
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の異物または欠陥検査装置に係る発明の第二の構成は、被検査対象物を光学的手法によって測定し、異物や欠陥を検出する異物または欠陥検査装置において、前記被検査対象物に光を照射する照明手段と、前記被検査対象物からの反射光または散乱光を検出する光検出手段と、その光検出手段によって検出された信号に基づいて、異物または欠陥を検出する検出手段と、その光検出手段によって検出された信号により得られる画像内で位置を定めるための座標軸としてＸ，Ｙ軸を定義したときに前記光検出手段によって検出された信号の波形のピークレベルが飽和している部分については飽和領域の前記Ｘ，Ｙ軸方向の断面形状の情報に基づいて飽和していない部分の信号情報からピークレベルを算出することにより前記検出した信号波形の各ピークレベルの情報を用いて異物または欠陥の大きさを測定する寸法測定手段と、検査の結果を処理するデータ処理手段と、検査の結果情報を表示する手段とを備え、前記検査の結果情報を表示する手段に、前記寸法測定手段によって得られた異物または欠陥の大きさの頻度分布表示をおこなうようにしたものである。
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の異物または欠陥検査装置に係る発明の第三の構成は、被検査対象物を光学的手法によって測定し、異物や欠陥を検出する異物または欠陥検査装置において、前記被検査対象物に光を照射する照明手段と、前記被検査対象物からの反射光または散乱光を検出する光検出手段と、その光検出手段によって検出された信号に基づいて、異物または欠陥を検出する検出手段と、その光検出手段によって検出された信号により得られる画像内で位置を定めるための座標軸としてＸ，Ｙ軸を定義したときに前記光検出手段によって検出された信号の波形のピークレベルが飽和している部分については飽和領域の前記Ｘ，Ｙ軸方向の断面形状の情報に基づいて飽和していない部分の信号情報からピークレベルを算出することにより前記検出した信号波形の各ピークレベルの情報を用いて異物または欠陥の大きさを測定する寸法測定手段と、検査の結果を処理するデータ処理手段と、検査の結果情報を表示する手段とを備え、前記検査の結果情報を表示する手段に、特定の大きさの異物または欠陥を他の異物または欠陥と弁別して表示するようにしたものである。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の異物または欠陥検査装置に係る発明の第四の構成は、被検査対象物を光学的手法によって測定し、異物や欠陥を検出する異物または欠陥検査装置において、前記被検査対象物に光を照射する照明手段と、前記被検査対象物からの反射光または散乱光を検出する光検出手段と、その光検出手段によって検出された信号に基づいて、異物または欠陥を検出する検出手段と、その光検出手段によって検出された信号により得られる画像内で位置を定めるための座標軸としてＸ，Ｙ軸を定義したときに前記光検出手段によって検出された信号の波形のピークレベルが飽和している部分については飽和領域の前記Ｘ，Ｙ軸方向の断面形状の情報に基づいて飽和していない部分の信号情報からピークレベルを算出することにより前記検出した信号波形の各ピークレベルの情報を用いて異物または欠陥の大きさを測定する寸法測定手段と、検査の結果を処理するデータ処理手段と、検査の結果情報を表示する手段とを備え、被検査対象物の領域毎に管理情報を設け、その管理情報とその領域から検出された異物または欠陥の大きさを比較して、被検査対象物の領域毎の品質の良・不良を評価することによって、領域毎に不良解析をおこなえるようにしたものである。
【００１１】
より詳しくは、上記異物または欠陥検査装置において、前記評価の結果に基づいて、前記領域毎に特定の大きさの異物または欠陥を他の異物または欠陥と弁別して表示するようにしたものである。
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の異物または欠陥検査装置に係る発明の第五の構成は、被検査対象物を光学的手法によって測定し、異物や欠陥を検出する異物または欠陥検査装置において、前記被検査対象物に光を照射する照明手段と、前記被検査対象物からの反射光または散乱光を検出する光検出手段と、その光検出手段によって検出された信号に基づいて、異物または欠陥を検出する検出手段と、その光検出手段によって検出された信号により得られる画像内で位置を定めるための座標軸としてＸ，Ｙ軸を定義したときに前記光検出手段によって検出された信号の波形のピークレベルが飽和している部分については飽和領域の前記Ｘ，Ｙ軸方向の断面形状の情報に基づいて飽和していない部分の信号情報からピークレベルを算出することにより前記検出した信号波形の各ピークレベルの情報を用いて異物または欠陥の大きさを測定する寸法測定手段と、検査の結果を処理するデータ処理手段と、検査の結果情報を表示する手段とを備え、前記被検査対象物は領域毎に管理されていて、前記検査の結果情報を表示する手段として、前記寸法測定手段によって得られた異物または欠陥の大きさの頻度分布表示を、領域毎におこなうようにしたものである。
【００１３】
より詳しくは、上記異物または欠陥検査装置において、前記照明手段において、異物または欠陥を検出するための光源と、異物または欠陥の大きさを測定するために光源とが同一の光源であるようにしたものである。
【００１５】
次に、上記目的を達成するために、本発明の異物または欠陥検査方法に係る発明の第一の構成は、被検査対象物を光学的手法によって測定し、異物や欠陥を検出する異物または欠陥検査方法において、前記被検査対象物に光を照射する手順と、前記被検査対象物からの反射光または散乱光を検出する手順と、検出された信号に基づいて、異物または欠陥を検出する手順と、検出された信号により得られる画像内で位置を定めるための座標軸としてＸ，Ｙ軸を定義したときに前記検出された信号の波形のピークレベルが飽和している部分については飽和領域の前記Ｘ，Ｙ軸方向の断面形状の情報に基づいて飽和していない部分の信号情報からピークレベルを算出することにより前記検出した信号波形の各ピークレベルの情報を用いて異物または欠陥の大きさを測定する手順と、検査の結果を処理するデータ処理手順と、検査の結果情報を表示する手順とをこの順におこなって、異物または欠陥の大きさと不良原因を関連させて、前記データ処理手順で、検査の結果の統計処理から不良原因を指摘し、前記検査の結果情報を表示するようにしたものである。
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明の異物または欠陥検査方法に係る発明の第二の構成は、被検査対象物を光学的手法によって測定し、異物や欠陥を検出する異物または欠陥検査方法において、前記被検査対象物に光を照射する手順と、前記被検査対象物からの反射光または散乱光を検出する手順と、検出された信号に基づいて、異物または欠陥を検出する手順と、検出された信号により得られる画像内で位置を定めるための座標軸としてＸ，Ｙ軸を定義したときに前記検出された信号の波形のピークレベルが飽和している部分については飽和領域の前記Ｘ，Ｙ軸方向の断面形状の情報に基づいて飽和していない部分の信号情報からピークレベルを算出することにより前記検出した信号波形の各ピークレベルの情報を用いて異物または欠陥の大きさを測定する手順と、検査の結果を処理するデータ処理手順と、検査の結果情報を表示する手順とをこの順におこなって、前記検査の結果情報を表示するときに、前記寸法を測定する手順によって得られた異物または欠陥の大きさの頻度分布表示をおこなうようにしたものである。
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明の異物または欠陥検査方法に係る発明の第三の構成は、被検査対象物を光学的手法によって測定し、異物や欠陥を検出する異物または欠陥検査方法において、前記被検査対象物に光を照射する手順と、前記被検査対象物からの反射光または散乱光を検出する手順と、検出された信号に基づいて、異物または欠陥を検出する手順と、検出された信号により得られる画像内で位置を定めるための座標軸としてＸ，Ｙ軸を定義したときに前記検出された信号の波形のピークレベルが飽和している部分については飽和領域の前記Ｘ，Ｙ軸方向の断面形状の情報に基づいて飽和していない部分の信号情報からピークレベルを算出することにより前記検出した信号波形の各ピークレベルの情報を用いて異物または欠陥の大きさを測定する手順と、検査の結果を処理するデータ処理手順と、検査の結果情報を表示する手順とをこの順におこなって、前記検査の結果情報を表示するときに、特定の大きさの異物または欠陥を他の異物または欠陥と弁別して表示するようにしたものである。
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明の異物または欠陥検査方法に係る発明の第四の構成は、被検査対象物を光学的手法によって測定し、異物や欠陥を検出する異物または欠陥検査方法において、前記被検査対象物に光を照射する手順と、前記被検査対象物からの反射光または散乱光を検出する手順と、検出された信号に基づいて、異物または欠陥を検出する手順と、検出された信号により得られる画像内で位置を定めるための座標軸としてＸ，Ｙ軸を定義したときに前記検出された信号の波形のピークレベルが飽和している部分については飽和領域の前記Ｘ，Ｙ軸方向の断面形状の情報に基づいて飽和していない部分の信号情報からピークレベルを算出することにより前記検出した信号波形の各ピークレベルの情報を用いて異物または欠陥の大きさを測定する手順と、検査の結果を処理するデータ処理手順と、検査の結果情報を表示する手順とをこの順におこなって、被検査対象物の領域毎に管理情報を設け、その管理情報とその領域から検出された異物または欠陥の大きさを比較して、被検査対象物の領域毎の品質の良・不良を評価することによって、領域毎に不良解析をおこなえるようにしたものである。
【００１９】
より詳しくは、上記異物または欠陥検査方法において、前記評価の結果に基づいて、前記領域毎に特定の大きさの異物または欠陥を他の異物または欠陥と弁別して表示するようにしたものである。
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明の異物または欠陥検査方法に係る発明の第五の構成は、被検査対象物を光学的手法によって測定し、異物や欠陥を検出する異物または欠陥検査方法において、前記被検査対象物に光を照射する手順と、前記被検査対象物からの反射光または散乱光を検出する手順と、検出された信号に基づいて、異物または欠陥を検出する手順と、検出された信号により得られる画像内で位置を定めるための座標軸としてＸ，Ｙ軸を定義したときに前記検出された信号の波形のピークレベルが飽和している部分については飽和領域の前記Ｘ，Ｙ軸方向の断面形状の情報に基づいて飽和していない部分の信号情報からピークレベルを算出することにより前記検出した信号波形の各ピークレベルの情報を用いて異物または欠陥の大きさを測定する手順と、検査の結果を処理するデータ処理手順と、検査の結果情報を表示する手順とをこの順におこなって、前記被検査対象物は領域毎に管理されていて、前記検査の結果情報を表示するときに、その領域毎に前記寸法を測定する手順によって得られた異物または欠陥の大きさの頻度分布表示を、領域毎におこなうようにしたものである。
【００２１】
より詳しくは、上記異物または欠陥検査方法において、前記照明する手順において、異物または欠陥を検出するための光源と、異物または欠陥の大きさを測定するために光源とが同一の光源であるようにしたものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る各実施形態を、図１ないし図１４を用いて説明する。
〔本発明に係る異物または欠陥検査装置の構成と動作〕
先ず、図１および図２を用いて本発明に係る異物または欠陥検査装置の構成と動作について説明する。
図１は、本発明に係る異物または欠陥検査装置の構成を示す図である。
図２は、本発明に係る異物または欠陥検査装置をシステムとして動作させるときのブロック図である。
【００２４】
以下、実施の形態では、半導体ウェハ上の異物を検査する場合を例に採り説明するが、本発明は、異物以外のパターン欠陥を検査する装置でも適用が可能である。また、半導体ウェハに限らず、薄膜基板やフォトマスク、ＴＦＴ、ＰＤＰ等にも適用可能である。
【００２５】
本発明に係る異物または欠陥検査装置は、照明光学系１０１、検出光学系１０３、光検出部１０４、信号処理回路１０５、データ表示部１０６、ステージ部１０７、オートフォーカス照明部１０８、オートフォーカス受光部１０９から構成されている。
【００２６】
検査をおこなうときには、被検査物１０２をステージ部１０７に載せ、照明光学系１０１で被検査物１０２を照射し、被検査物１０２からの散乱光を検出光学系１０３で集光する。そして、光検出部１０４で被検査物１０２からの散乱光を検出する。光検出部１０４で検出された散乱光は光電変換等を施され、信号処理回路１０５で信号処理することにより、異物が検出され、その大きさが測定される。
【００２７】
また、ステージ部１０７により、被検査物１０２を水平方向に移動させ、さらに、オートフォーカス照明部１０８、オートフォーカス受光部１０９で被検査物１０２が検出光学系１０３の焦点位置にくるように垂直方向に移動させることによって、被検査物１０２の全領域における異物の検出とその大きさの測定が可能となる。そして、その検出結果は、データ表示部１０６に表示される。
【００２８】
ここで、照明光学系１０１は、例えば、Ａｒレーザや半導体レーザ等のレーザ光源をビームエキスパンダやコリメータレンズ、シリンドリカルレンズ等を用いて被検査物１０２上に光を照射するように構成されたものであり、検出光学系１０３の焦点位置に光が照射されるように調整されている。また、検出光学系１０３は、照明光学系１０１によって照射された光のうち、被検査物１０２からの散乱光を光検出部１０４に集光させるように光学レンズが構成されている。また、この検出光学系１０３は、その散乱光に対する光学処理、例えば、偏光板や空間フィルタによる光学特性の変更・調整等もおこなえるようになっている。
【００２９】
光検出部１０４は、検出光学系１０３によって集光された散乱光を受光し、光電変換するために用いるものであり、例えば、ＴＶカメラやＣＣＤリニアセンサやＴＤＩセンサやアンチブルーミングＴＤＩセンサやフォトマルである。さらに、信号処理回路１０５は、異物を検出する部分と異物の大きさを測定する部分から構成されている。この信号処理回路１０５によって、異物を検出するときには、例えば、入力信号を２値化し、２値化しきい値以上の信号を異物と判定して出力する。また、この信号処理回路１０５では、異物の大きさも測定するがその処理については後に詳述するものとする。さらに、ステージ部１０７は、例えば、被検査物１０２を水平・垂直方向に移動させたり、被検査物１０２を回転させたりする機構を備えたものである。また、オートフォーカス照明部１０８は、例えば、Ｈｇランプ等の白色光源やＨｅ−Ｎｅ等のレーザ光源から照射された光を被検査物１０２上に集光させる。オートフォーカス受光部１０９は、オートフォーカス照明部１０８から照射された光のうち、被検査物１０２から反射された光を受光する部分であり、例えば、ポジションセンサのような光の位置を検出できるものを用いる。さらに、オートフォーカス受光部１０９で得られた情報は、ステージ部１０７に送られステージの制御に用いられる。なお、この図で示している例では、照明光学系１０１は、被検査物１０２に対し、１方向から照明する場合の例を示しているが、２つ以上の方向から照明する構成でも良い。さらに、この図の例では、検出光学系１０３および検出部１０４がそれぞれ１つであり、被検査物１０２に対して１方向で検出しているが、これらを２以上持ち、２つ以上の方向で検出する構成でも良い。
【００３０】
次に、本発明に係る異物または欠陥検査装置を用いてシステムを構成すると図２に示されるようになる。すなわち、このシステムは、本発明の異物検査装置１３０１、データサーバ１３０２、レビュー装置１３０３、電気テスト装置１３０４、分析装置１３０５、各装置を接続するネットワーク１３０６から構成されている。ここで、レビュー装置１３０３は、例えば、測長ＳＥＭであり、また、電気テスト装置１３０４は、テスターであり、分析装置１３０５は、ＥＤＸのような異物の成分を分析する装置である。また、データサーバ１３０２は、異物検査装置１３０１の検査データやレビュー装置１３０３のレビュー結果、また、電気テスト装置１３０４のテスト結果、分析装置１３０５の分析結果を収集、蓄積可能なコンピュータであり、ネットワーク１３０６は、例えば、イーサネットによる通信ネットワークである。
【００３１】
次に、異物または欠陥検査装置を用いたシステムの動作について説明する。異物検査装置１３０１で検査がおこなわれた後に、上記で説明したような方法で対策が必要な異物を選択する。異物検査装置１３０１の検査結果、例えば、検出異物の検出時の通し番号や異物の位置情報や異物の大きさ情報に対し、選択された異物の情報を付加してデータサーバ１３０２にネットワーク１３０６を介して送信する。ここで、選択された異物の情報の付加方法としては、例えば、前記検査結果に対策の要否のフラグを付加してやれば良い。そして、異物検査装置１３０１で検出された異物をさらに詳しく調べるために、被検査物をレビュー装置１３０３に移動させる。この移動は、手搬送でも良いし、機械搬送でもかまわない。被検査物をレビュー装置１３０３に移動させた後、レビュー装置１３０３からデータサーバ１３０２にアクセスし、ネットワーク１３０６を介してデータサーバ１３０２から検査結果を受信する。そして、この検査結果を用いてレビューを開始する。この時、異物検査装置１３０１により付加された情報を用いて、対策が必要な異物を優先的にレビューすることにより、不良原因となる異物の解析を迅速におこなうことが可能となる。また、同様に、分析装置１３０５においても異物検査装置１３０１により付加された情報により、対策が必要な異物を優先的に分析ができ、不良原因の解析を迅速に進めることができる。
【００３２】
これらのレビューデータや解析結果は、データサーバ１３０２に蓄積しておき、電気テスト装置１３０４でのテスト結果と突き合わせることにより、最終的に不良になるか否かを確認することができる。もし、最終的に不良とならない場合には、データサーバ１３０２から異物検査装置１３０１に対して対策が必要な異物を選択する基準を変更するデータを送信し、異物検査装置１３０１の対策要否の基準を変更することによって、対策が必要な異物を、より高精度に選択することが可能となり、半導体製造における不良対策をより迅速におこなうことが可能となる。
【００３３】
なお、以上の説明はネットワークを介してデータの送受信をおこなうことを例にとって説明したが、必ずしもネットワークを介しておこなう必要は無く、取り外し可能な記憶媒体やプリントアウトされた紙によるデータの受け渡しをおこなっても良い。
【００３４】
〔異物の大きさの測定〕
次に、図３および図４を用いて本発明の異物または欠陥検査装置により異物の大きさを測定する処理について説明する。
図３は、異物があるときの画像データを示す図と、異物データを測定したときの信号強度の分布を示す図である。
図４は、二種類の信号強度の分布を対比した図と、信号強度を最大値を求めるための説明図である。
【００３５】
図３（ａ）は、異物がある場合の信号処理回路１０５で処理される画像の一例を示したものであり、画像の中央部に異物データ２０１が存在している。異物データ２０１は、光検出部１０４から出力され、信号処理回路１０５によって濃淡値を持ったデータとして捉えられる。図３（ｂ）は、図３（ａ）を３次元的に表現したもので、ｘ，ｙ軸は画像内での位置を定めるための座標軸あり、ｚ軸はその位置での信号強度をプロットし、線で結んだものである。この図３（ｂ）で、波形２０２が異物データ２０１の波形データを示している。この波形２０２は、照明光学系１０１、検出光学系１０３の性質からガウス分布に近似可能な波形となり、被検査物１０２上の異物の大きさによって、このガウス分布の幅や高さが変化する。さらに、該分布の幅や高さは照明光学系１０１で用いたレーザ照明の照度によっても変化する。したがって、分布の形状や特徴量を本発明の装置構成で各種の標準粒子に対して事前に測定しておき、その測定結果と検出した波形２０２とを比較すれば、検出異物の大きさ情報を得ることができる。
【００３６】
ここで、標準粒子の波形と異物の波形２０２を比較する方法としては、異物データ２０１部分の信号強度の総和（積分値）、すなわち、波形２０２の容積データを測定しておき、標準粒子での容積データと異物データ２０１の容積データを比較すればよい。ただし、これらのデータの測定時に照明光学系１０１の照度の違いがある場合は、それぞれの容積データをそれぞれ用いた照明光学系１０１の照度で除算することによって正規化するか、照度の比を異物データ２０１または標準粒子の容積データに掛け合わせることによって容積データの補正をおこなう。
【００３７】
また、波形を比較する別の方法として、波形２０２の信号強度の最大値、または波形２０２の幅を比較しても良い。
【００３８】
以下では、この内で信号強度の最大値を求める方法について図４を用いて説明する。図４は、波形２０２と同様に、異物データの波形データの例を示しており、図４（ａ）は、光検出部１０４によって得られた異物データの信号波形が、ピークを持つ山形の波形になっている例であり、これは、信号が光検出部１０４の飽和領域に達していないことを示している。また、図４（ｂ）は、異物データの信号波形が、頂上で台地のような波形になっている例であり、これは信号が光検出部１０４の飽和領域に達しており、飽和領域以上のデータが存在しないことを示している。
【００３９】
信号強度の最大値は、図４（ａ）のような信号波形を描く場合には、波形の各画素の信号強度を比較し最大となった値、すなわち、ピーク点信号強度３０１を信号強度の最大値とする。また、図４（ｂ）のような信号波形を描く場合には、以下にに示すような計算をおこなって、信号強度の最大値を求める。
【００４０】
先ず、飽和領域３０２において、ｘ，ｙ方向に対し、飽和している領域の最大長を求める。図４（ｃ）に示されているのは、その最大長部分による図４（ｂ）の断面である。この図４（ｃ）において、横軸は最大長部分の画素位置を示す座標軸であり、縦軸は信号強度を示す座標軸である。また、信号強度３０３は、光検出部１０４の飽和レベルを示している。この断面に対し、飽和していない信号３０４を３点以上選択する。ここでは、３点選択するものとして説明しよう。選択する点として、この断面部の飽和していない信号を信号強度の大きいものから３点選択する。選んだ３点のデータに対し、それぞれの座標をｘ１，ｘ２，ｘ３、また、それぞれの信号強度をｚ１，ｚ２，ｚ３とすると、未知数ｋ，σ，ｕを用いて
【００４１】
【数１】
ｚ１＝ｋ／σ×ｅｘｐ（−（ｘ１−ｕ）²／（２×σ²））
ｚ２＝ｋ／σ×ｅｘｐ（−（ｘ２−ｕ）²／（２×σ²））
ｚ３＝ｋ／σ×ｅｘｐ（−（ｘ３−ｕ）²／（２×σ²））
のガウス分布の式が得られる。未知数ｋ，σ，ｕは、前記３式を連立させることにより求めることができる。そして、求めたｋ，σの値を用いると、図３（ｂ）の信号強度の最大値は、
ｋ／σ
として計算できる。
【００４２】
以上の計算によって得られる信号強度の最大値を標準粒子の値と、検出した異物の値とで比較することにより、異物の大きさを測定することができる。
【００４３】
なお、本実施形態では、上の構成の説明のところで、照明光学系１０１はレーザ光を用いる例を挙げたが、白色光を用いた測定でも良い。また、繰り返し性を有する回路パターン上の異物については、その繰り返しパターン上に異物の存在しない画像と異物の存在する画像との差分をとった後に上記の大きさ測定処理をしても良い。また、繰り返し性の有無にかかわらず、回路パターン上や膜上例えば酸化膜や金属膜上の異物において、事前に回路パターンや膜から散乱光データが得られる場合には、そのデータを用いて異物の大きさデータを補正しても良い。さらに、異物の大きさを測定するために、ここでは標準粒子の大きさとの比較するものとして説明したが、これを大きさが既知の異物と比較しても良い。
【００４４】
以上の説明では、散乱光により異物検査をおこなってきた。この方法のメリットとしては、異物の発見が能率的におこなえることがある。また、上で述べた方法によって、異物の大きさを求めることにすれば、大きさを測定するための特別な光源を必要とせず、異物を発見することと、その大きさを測定することが、同一の散乱光による光源でおこなえると言うメリットがある。
【００４５】
〔不良原因の解析と結果表示〕
次に、図５ないし図１０を用いて本発明の異物または欠陥検査装置により、異物の大きさを測定したときに、不良原因を解析する手順と結果をユーザに表示する手順について説明する。
図５は、不良原因によって、異物の大きさと発生個数の関係が変わることを示した図である。
図６は、異物の検出個数と異物の大きさを折れ線グラフで示した図である。
図７は、異物の検出個数と異物の大きさをヒストグラムで示した図である。
図８は、ウェハ上の特定の大きさの異物を明示的に示した模式図である。
図９は、時系列で、特定の異物の大きさ毎の検出個数の推移を示したグラフである。
図１０は、ユーザに異物の発生した不良原因を表示する画面の図である。
【００４６】
本発明の重要なアイデアの一つとして、異物の大きさ情報を不良原因の解析のために用いることがある。以下、異物の大きさ情報を不良原因の解析のために用いることの有効性を説明しよう。
【００４７】
ここで、半導体製造装置、例えば、エッチング装置にかけたウェハから異物が検出され、異物の大きさと発生個数の関係が、図５に示されるようになったとする。図５（ａ）における領域４０１は、エッチング装置のプロセス中に定常的に発生する異物の分布を示している。この場合には、異物の大きさはａ〜ｂの部分に集中していて、異物の大きさに従って、なだらかな山が一つできている。
【００４８】
これに対して、図５（ｂ）は、装置異常時の異物発生分布の一例を示したものであり、この場合には、領域４０１に示す定常状態での異物に加えて、領域４０２に示すような大きい異物（大きさｃ以上の部分）が多発している。この原因として、エッチング処理中にエッチング装置の内側壁面に堆積した堆積物が壁面から剥がれ落ちたことが考えられる。また、図５（ｃ）も異常時の発生異物分布の一例を示している。この場合、定常状態での異物に加えて、異物の大きさがｄ〜ｅの部分に集中していることを示している。この原因としては、エッチング処置中に特定パターンが剥がれ飛んだことが考えられる。
【００４９】
このように、半導体等の製造装置においては、発生する異物の大きさと異物の発生原因に関連があり、特定の大きさの異物発生状況を管理することにより、製造装置での異物の発生原因を迅速に知ることができる。すなわち、異物の大きさとその発生個数の関係を調べることにより、不良原因を究明することができる。
【００５０】
なお、当然のことながら、前記ａ〜ｅ等の値は製造装置・製造プロセス等により変化する値であり、また、他の原因で発生した異物では、異なった大きさの分布を示す場合があるので、発生原因毎の異物の大きさ分布に合わせたデータを用いる方が良い。また、本例では二つの範囲で異物の発生の原因を特定しようとしたが、二つ以上の領域に分割しても良い。
【００５１】
次に、具体的に不良原因を解析する機能について説明する。
【００５２】
先ず、データ表示部１０６で異物の大きさと検出個数の表示について説明する。データ表示部１０６では、前述したような異物の大きさ分布のグラフ、つまり、異物の大きさとその異物の検出個数の関係が分かるようなグラフを表示する。図６は横軸に異物の大きさを、縦軸に検出した異物の個数を配したグラフである。点５０１は、大きさ別の検出個数を示しており、このグラフの例では、０．１μｍ単位のデータを示している。また、グラフ５０２は、点５０１を直線で結んだ線である。本例のようなグラフを表示することにより、被検査物１０２から検出された異物の分布がどのようになっているかを迅速に見て取ることができる。ここで、横軸の最小値は、例えば、異物検査装置の最小検出寸法か、半導体製造ラインで管理したい異物の大きさにすれば良い。また、目盛りはこのグラフの様に対数表示しても良いし、線形にしても良く、目盛りの単位を可変にしても良い。さらに、各軸の表示範囲は固定していても良いし、可変にしても良く、例えば、特定の大きさだけ表示させることによって、特定の発生原因の異物だけを表示させても良い。また、縦軸と横軸に配する内容を入れ替えても良く、検出異物数の代わりに異物の密度で表現しても良い。さらに、本例ではグラフを表示したが、グラフの他にグラフの平均値やグラフの標準偏差値または分散値も表示しても良い。
【００５３】
また、グラフの表示は、図７に示したようなヒストグラムでおこなっても良い。この図７のグラフは、図６と同様に横軸に異物の大きさを、縦軸に検出した異物の個数を配したグラフである。このグラフでは、横軸を異物の大きさをある区間毎に区分けして表示しており、はデータ区間を０．２μｍ単位にした場合を示している。さらに、棒グラフを選択すると選択された部分の検出異物の位置情報を表示する機能を付加しても良い。
【００５４】
この検出した異物の位置情報について、表示する機能について説明する。図８（ａ）は、異物検査によって検出された全検出異物の位置情報を表示している。この図では、例えば、８インチの半導体ウェハの外形７０１上に、検出された異物７０２が存在することを示している。このとき、図７における棒グラフ６０１をクリック、あるいは、ダブルクリックすると、棒グラフ６０１の区間、すなわち、２．８μｍ〜３．０μｍの異物７０３の表示を図８（ｂ）のように変える機能を設ける。これにより、特定の大きさの異物の被検査物１０２上での位置が迅速に把握可能となる。
【００５５】
次に、図９により特定の異物の大きさを時系列で統計を取ったときの管理手法について説明する。
【００５６】
ここで、図９（ａ）は、同一製造装置で処理された同一プロセスのウェハについて、異物検出装置で検出された大きさを問わないあらゆる異物の総和の時系列毎の推移を表示したもの、図９（ｃ）は、図７の例に示した異物の大きさの２．８〜３．０［μｍ］の大きさの異物の総和の時系列毎の推移を表示したものであり、また、図９（ｂ）は、それ以外の大きさの異物の総和の時系列毎の推移を表示したものであるとする。
【００５７】
また、しきい値１００１、１００２、１００３はそれぞれの異物数の管理基準値を示しており、これらのしきい値よりも多くの異物を検出した場合は、そのウェハが異常であると診断することを示している。すなわち、図９（ａ）は、検査時点Ａのあたりのピーク値１００４が異常を示していると判断される。
【００５８】
ところが、図９（ａ）での統計だけでは、なんらかの異常が出ていることは推測されるが、その原因究明まではおこないがたい。
【００５９】
一方、本発明の検査手法により、大きさ別に異物の大きさを管理すると、図９（ｃ）のＡ時点で著しいピーク１００５が見られ、この時点で検査されたロットに２．８〜３．０［μｍ］の大きさの異物が特に集中していることがわかる。したがって、図９（ｂ）ではしきい値を超えた部分がなく、図９（ｃ）ではピーク値１００５が検知されていて、図５に示した理由によって、ユーザは、エッチング処置中にウェハ上のこの大きさのパターンが剥がれ飛んだことが異物が特に多くなった要因だと推測でき、エッチング装置を点検するなどの有効な不良対策を迅速におこなうことが可能になる。
【００６０】
次に、図１０により不良原因をユーザに表示する例を説明する。
【００６１】
本発明に係る異物または欠陥検査装置は、異物の大きさと異物の検出個数を解析して、不良原因をユーザに表示する機能を有する。
【００６２】
例えば、図５（ｃ）に挙げた不良原因をモデルに採って、図７の示されるグラフのような結果が検査の結果が得られたとする。そして、図５のｄ〜ｅの区間が図７の２．８μｍ〜３．０μｍに対応しているものとする。したがって、図７に示された検査結果が得られた場合には、図１０に示される画面を表示して、ユーザに不良原因の解析結果を明示する。
【００６３】
〔領域別の異物の検査と不良原因の解析〕
次に、図１１ないし図１４を用いて本発明の異物または欠陥検査装置で、ウェハ上の領域別に異物データを管理し、不良対策をおこなう例について説明する。
図１１は、半導体ウェハの領域を模式的に示した図である。
図１２は、領域別に異物データを管理している場合に、ウェハ上の特定の大きさの異物を明示的に示した模式図である。
図１３と図１４は、領域別の異物の大きさ別の検出個数を表示したグラフを示す図である。
【００６４】
一般に、半導体ウェハにチップのパターンを形成する場合に、必ずしも一様にパターンが形成されるわけではなく、パターンの形成密度が高いところもあり、低いところもある。例えば、図１１に示されるチップがマイクロプロセッサのものであるとすると、例えば、領域１１０１はメモリセル回路部分、領域１１０２はデータの入出力回路部分、領域１１０３は回路パターンの存在しない部分と分れている。通常、これらの領域１１０１、１１０２、１１０３では回路パターンの集積度が異なる。したがって、その帰結として、それぞれの領域において不良原因となる異物の大きさも異なることになる。すなわち、チップ内の領域により、管理・解析すべき異物の大きさが異なる訳である。具体的に言うと、例えば、領域１１０１では、大きさα以上の異物があると不良となり、領域１１０２では、大きさβ以上の異物、また、領域１１０３では大きさγ以上の異物があると不良となる場合に、これらの領域情報と不良となる異物の大きさ情報を、管理データとして予め検査装置に持たせておく。領域情報や不良となる異物の大きさ情報の入力方法は、検査装置に座標値や異物の大きさを入力する画面を設けて直接入力しても良いし、ウェハの光学像をＴＶカメラ等で入力した画像から領域を選択するようにしても良い。また、上位システムからデータをダウンロードしても良いし、取り外し可能な記憶媒体、例えば、フロッピーディスクから検査装置にデータを読み込ませても良い。
【００６５】
上記のように検査装置に領域と不良となる判定される異物の大きさ情報を持たせて、被検査物の検査をおこなう。そして、検査装置での検出異物の位置情報により領域を判定し、検出異物の大きさ情報と該不良となる異物の大きさ情報とを比較して不良原因となるか否かを判定する。
【００６６】
その結果、不良原因となると判定した異物と不良原因とならないと判定した異物の出力表示形態を変えることにより、不良原因となる異物をユーザに明示してやることにより、ユーザが不良原因となる異物をすぐに見て取ることができる。
【００６７】
この手法を図１２を用いて具体的に示すと以下のようになる。
【００６８】
図１２に示すウェハ１２０１には、検出異物１２０２の位置が示され出力されている。従来は、図１２（ａ）に示すような検出結果であったため、不良原因の解析には、適当に異物を選択して、その異物の分析をおこなっていた。したがって、真に分析すべき異物を選択できる確率が低く、不良原因の解析に時間を要していた。しかしながら、前の判定を用いて図１２（ｂ）に示す様に、不良原因となると判定した異物、すなわち、分析すべき異物１２０３の表示を変えることによって、検出した異物の中から分析すべき異物１２０３を選択することが容易となり、分析すべき異物を選択できる確率が上がり、不良原因の解析を迅速におこなうことが可能となる。なお、図１１では表示を変える方法として、表示パターンを変えて示しているが、他にも、表示パターンの色や大きさを変えても良い。また、不良原因となる異物のみの表示でも良い。さらに、本実施例では領域分けとしてチップ内での領域分けをおこなったが、これをウェハ面内での領域分け、例えば、ウェハ中心からウェハエッジまでの距離に応じて領域分けをおこなって、管理する異物の大きさを変えても良い。また、ウェハの形状１２０１に半導体チップのレイアウトも表示しても良い。
【００６９】
次に、図１３および図１４により領域別に異物の検出個数を把握して、不良対策をおこなう手法について説明する。
【００７０】
この例では、一つのウェハ内を三つの領域にカテゴリー分けするものとする。仮に、その領域を領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃとし、その領域別に異物の個数を検出する。そして、その結果を領域別にグラフとしてユーザに表示する。
【００７１】
例えば、図１３に示されるように横軸に異物の大きさを取り、縦軸に異物の検出個数を取って、領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ毎に色分けをして、異物の大きさのカテゴリー毎に横に並べるようにしてグラフに表示する。
【００７２】
また、図１４に示されるように、異物の大きさのカテゴリー毎に縦に並べるようにしてグラフに表示しても良い。
【００７３】
三つの領域とは、具体的には、例えば、半導体ウェハの場合には、メモリセル回路部とメモリセル回路以外の回路部分と回路パターンの無い部分の３つの領域である。これらの図１３や図１４のように表示することにより、領域別の異物の管理が容易となる。ここで、領域情報の入力方法は、検査装置に座標値や異物の大きさを入力する画面を設けて直接入力しても良いし、ウェハの光学像をＴＶカメラ等で入力した画像から領域を選択するようにしても良い。また、上位システムからデータをダウンロードしても良いし、取り外し可能な記憶媒体、例えばフロッピーディスクから検査装置にデータを読み込ませても良い。
【００７４】
さて、領域別に、異物の大きさ毎の検出個数をカウントして、不良品を見つけ出す手法について説明する。
【００７５】
前述のように、領域毎にその異物があると不良と判定される異物の大きさは異なっている。ある領域では、あまり微細な回路ではないので比較的大きな異物がついても、不良とはみなされないであろうし、ある領域では、微細な回路であり、比較的微小な異物でも支障が出る場合もある。このように領域別の警告を出すしきい値を、領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ毎に、α，β，γとし、
例えば、図１３、図１４に示される例で、
【００７６】
【数２】
α = １．０［μｍ］
β = １．６［μｍ］
γ = ２．０［μｍ］
であるとする。
【００７７】
これによると、領域毎のしきい値を越える大きさの異物で検出された個数の総和は、以下のようになる。
【００７８】
領域Ａ…２４個
領域Ｂ…３個
領域Ｃ…１個
したがって、見かけ上は、領域Ｃで検出された異物は、非常に多くなっているもののそれらは、あまり製品の品質には影響しないものであり、一方の領域Ａは、領域Ｃ程には、異物の個数は大きくないものの、製品の品質に影響する可能性が大きいため、領域Ａに付着した異物のために不良品と判定される蓋然性が高いと言える。このように領域別に異物の不良とみなされるしきい値を設けて、それらを超える異物の検出個数の総和を求めて、被検査対象物の良、不良を判定し、ユーザにそのことを表示することにより、領域の特性に応じた合理的な検査をおこなうことができる。
【００７９】
〔異物または欠陥検査装置の光学系について〕
以上、本発明の記述では、異物または欠陥検査装置の光学系については、散乱光を用いて、異物を検出し、その大きさを測定するものについて説明してきたが、本発明の手法は、光学系が反射光で、異物を検出し、その大きさを測定するものであっても適用可能である。一般に、散乱光を用いるものは検査の能率は良いが、測定精度に難があり、反射光を用いるものは、その逆で、検査の能率は悪いが、測定精度は優れている。本発明の手法は、どちらについても適用可能ということである。
【００８０】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体ウェハや薄膜基板の製造過程の検査や不良解析をおこなうにあたり、異物やパターンの特性、また、被検査物の領域の特性に応じた検査と不良解析をおこなうことにより迅速な不良対策をおこなうことのできる異物または欠陥検査装置、ならびに、異物または欠陥検査方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る異物または欠陥検査装置の構成を示す図である。
【図２】本発明に係る異物または欠陥検査装置をシステムとして動作させるときのブロック図である。
【図３】異物があるときの画像データを示す図と、異物データを測定したときの信号強度の分布を示す図である。
【図４】二種類の信号強度の分布を対比した図と、信号強度を最大値を求めるための説明図である。
【図５】不良原因によって、異物の大きさと発生個数の関係が変わることを示した図である。
【図６】異物の検出個数と異物の大きさを折れ線グラフで示した図である。
【図７】異物の検出個数と異物の大きさをヒストグラムで示した図である。
【図８】ウェハ上の特定の大きさの異物を明示的に示した模式図である。
【図９】時系列で、特定の異物の大きさ毎の検出個数の推移を示したグラフである。
【図１０】ユーザに異物の発生した不良原因を表示する画面の図である。
【図１１】半導体ウェハの領域を模式的に示した図である。
【図１２】領域別に異物データを管理している場合に、ウェハ上の特定の大きさの異物を明示的に示した模式図である。
【図１３】領域別の異物の大きさ別の検出個数を表示したグラフを示す図である（その一）。
【図１４】領域別の異物の大きさ別の検出個数を表示したグラフを示す図である（その二）。
【符号の説明】
１０１…照明光学系、１０２…被検査物、１０３…検出光学系、１０４…光検出部、１０５…信号処理回路、１０６…データ表示部、１０７…ステージ部、１０８…オートフォーカス照明部、１０９…オートフォーカス受光部。
２０１…異物データ、２０２…異物データ２０１の波形。
３０１…異物データの信号強度の最大値、３０２…異物データの信号強度の飽和領域、３０３…信号強度の飽和レベル、３０４…異物データの信号強度の未飽和データ。
４０１・４０２・４０３…異物の分布領域。
５０１…検出異物の大きさ別検出数、５０２…検出数５０１を結んだグラフ。
６０１…異物の検出数を示したグラフ。
７０１…半導体ウェハの外形、７０２…検出された異物、７０３…特定の大きさの異物。
１００１・１００２・１００３…管理しきい値、１００４・１００５…管理しきい値を越えた異常。
１１０１・１１０２・１１０３…チップ内の領域。
１２０１…半導体ウェハ、１２０２…検出された異物、１２０１…検出結果上の分析すべき異物。
１３０１…異物検査装置、１３０２…データサーバ、１３０３…レビュー装置、１３０４…電気テスト装置、１３０５…分析装置、１３０６…各装置を接続するネットワーク。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a foreign matter or defect inspection apparatus and a foreign matter or defect inspection method, and relates to a foreign matter existing in a thin film substrate, a semiconductor substrate, a photomask, or the like in manufacturing a semiconductor chip or a liquid crystal product, or a pattern defect generated in the pattern. The present invention relates to a foreign matter or defect inspection apparatus and a foreign matter or defect inspection method capable of quickly displaying the cause of the failure by displaying the inspection result in a format that can be easily analyzed by the user.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for detecting defects on a semiconductor substrate or the like with an optical measuring means is widely known. For example, the “semiconductor wafer inspection apparatus” disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-89336 detects scattered light from foreign matter generated when foreign matter adheres to a semiconductor substrate by irradiating a laser on the semiconductor substrate. A technique that enables inspection of foreign matter or defects by comparing with the inspection result of the same type semiconductor substrate inspected immediately before is disclosed.
[0003]
Further, as described in “Method and apparatus for measuring particle or defect size information” in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-273110, a laser beam is irradiated on a test object, and the particle or crystal of the test object is irradiated. A method for measuring the size of a particle or crystal defect by receiving scattered light from the defect and performing image processing is disclosed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
2. Description of the Related Art Conventionally, in a production line for semiconductor substrates, thin film substrates, and the like, a management method for monitoring foreign matters and defects on a substrate has been used as one of methods for managing product manufacturing processes. As one of such monitoring methods, a method of inspecting a foreign substance or a defect inspection apparatus for inspecting a foreign substance or a pattern defect on a substrate and monitoring a transition of the number of detections from the foreign substance or the defect inspection apparatus Is used, and a defect analysis is performed on a foreign object / defect on a substrate having a large number of detected objects.
[0005]
However, with this conventional technique, the time required for defect analysis is “detection number × defect analysis time for one foreign object / defect”, especially when the number of detected objects in the foreign object defect inspection apparatus is large. There is a problem that the analysis takes an enormous amount of time and the production of the substrate is delayed.
[0006]
The present invention has been made in order to solve the above-described prior art, and its purpose is to perform the inspection and defect analysis of the manufacturing process of a semiconductor wafer or a thin film substrate, the size of foreign matter, the size of pattern defects, It is an object of the present invention to provide a foreign matter or defect inspection apparatus and a foreign matter or defect inspection method capable of quickly taking countermeasures against defects by performing inspections according to the characteristics of the region of the inspection object.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the first configuration of the foreign matter or defect inspection apparatus according to the present invention is a foreign matter or defect inspection apparatus that measures an object to be inspected by an optical technique and detects the foreign matter or defect. An illuminating means for irradiating light on the object to be inspected, a light detecting means for detecting reflected light or scattered light from the object to be inspected, and a signal detected by the light detecting means. Detection means for detecting a defect and a signal detected by the light detection means The signal detected by the light detection means when the X and Y axes are defined as coordinate axes for determining the position in the image obtained by For the part where the peak level of the waveform is saturated, Said X, Y axis Dimension measurement that measures the size of a foreign substance or a defect using information on each peak level of the detected signal waveform by calculating a peak level from signal information of a portion that is not saturated based on information on a sectional shape in a direction Means for processing the result of the inspection, and means for displaying the information on the result of the inspection. The cause of failure is pointed out from the processing, and the result information of the inspection is displayed on the display means.
[0008]
In order to achieve the above object, the second configuration of the foreign matter or defect inspection apparatus according to the present invention is a foreign matter or defect inspection apparatus that measures an object to be inspected by an optical technique and detects foreign matter or defects. An illuminating means for irradiating light on the object to be inspected, a light detecting means for detecting reflected light or scattered light from the object to be inspected, and a signal detected by the light detecting means. Detection means for detecting a defect and a signal detected by the light detection means The signal detected by the light detection means when the X and Y axes are defined as coordinate axes for determining the position in the image obtained by For the part where the peak level of the waveform is saturated, Said X, Y axis Dimension measurement that measures the size of a foreign substance or a defect using information on each peak level of the detected signal waveform by calculating a peak level from signal information of a portion that is not saturated based on information on a sectional shape in a direction Means for processing the inspection result, and means for displaying the inspection result information. The means for displaying the inspection result information has a size of the foreign matter or defect obtained by the dimension measuring means. Frequency distribution display is performed.
[0009]
In order to achieve the above object, a third configuration of the foreign matter or defect inspection apparatus according to the present invention is a foreign matter or defect inspection apparatus that measures an object to be inspected by an optical method and detects the foreign matter or defect. An illuminating means for irradiating light on the object to be inspected, a light detecting means for detecting reflected light or scattered light from the object to be inspected, and a signal detected by the light detecting means. Detection means for detecting a defect and a signal detected by the light detection means The signal detected by the light detection means when the X and Y axes are defined as coordinate axes for determining the position in the image obtained by For the part where the peak level of the waveform is saturated, Said X, Y axis Dimension measurement that measures the size of a foreign substance or a defect using information on each peak level of the detected signal waveform by calculating a peak level from signal information of a portion that is not saturated based on information on a sectional shape in a direction Means, a data processing means for processing the inspection result, and a means for displaying the inspection result information. It is displayed by discriminating from defects.
[0010]
In order to achieve the above object, the fourth configuration of the foreign matter or defect inspection apparatus according to the present invention is a foreign matter or defect inspection apparatus for measuring an object to be inspected by an optical technique and detecting foreign matter or a defect. An illuminating means for irradiating light on the object to be inspected, a light detecting means for detecting reflected light or scattered light from the object to be inspected, and a signal detected by the light detecting means. Detection means for detecting a defect and a signal detected by the light detection means The signal detected by the light detection means when the X and Y axes are defined as coordinate axes for determining the position in the image obtained by For the part where the peak level of the waveform is saturated, Said X, Y axis Dimension measurement that measures the size of a foreign substance or a defect using information on each peak level of the detected signal waveform by calculating a peak level from signal information of a portion that is not saturated based on information on a sectional shape in a direction Means, data processing means for processing the inspection result, and means for displaying the inspection result information, providing management information for each area of the object to be inspected, the management information and the foreign matter detected from the area Alternatively, the defect size is compared, and the quality analysis for each area of the inspection target object is evaluated to perform defect analysis for each area.
[0011]
More specifically, in the foreign matter or defect inspection apparatus, a foreign matter or defect having a specific size for each region is displayed as distinguished from other foreign matter or defect based on the result of the evaluation.
[0012]
In order to achieve the above object, a fifth configuration of the foreign matter or defect inspection apparatus according to the present invention is a foreign matter or defect inspection apparatus for measuring an object to be inspected by an optical technique and detecting foreign matter or a defect. An illuminating means for irradiating light on the object to be inspected, a light detecting means for detecting reflected light or scattered light from the object to be inspected, and a signal detected by the light detecting means. Detection means for detecting a defect and a signal detected by the light detection means The signal detected by the light detection means when the X and Y axes are defined as coordinate axes for determining the position in the image obtained by For the part where the peak level of the waveform is saturated, Said X, Y axis Dimension measurement that measures the size of a foreign substance or a defect using information on each peak level of the detected signal waveform by calculating a peak level from signal information of a portion that is not saturated based on information on a sectional shape in a direction Means for processing the result of the inspection, and means for displaying the result information of the inspection, the object to be inspected being managed for each region, and means for displaying the result information of the inspection The frequency distribution display of the size of the foreign matter or defect obtained by the dimension measuring means is performed for each region.
[0013]
More specifically, in the foreign matter or defect inspection apparatus, in the illumination means, the light source for detecting the foreign matter or the defect and the light source for measuring the size of the foreign matter or the defect are the same light source. Is.
[0015]
Next, in order to achieve the above object, the first configuration of the invention relating to the foreign matter or defect inspection method of the present invention is to measure a subject to be inspected by an optical method and detect the foreign matter or defect. In the inspection method, a procedure for irradiating the inspection object with light, a procedure for detecting reflected light or scattered light from the inspection object, and a procedure for detecting a foreign object or a defect based on the detected signal And the detected signal The signal detected when the X and Y axes are defined as coordinate axes for determining the position in the image obtained by For the part where the peak level of the waveform is saturated, Said X, Y axis A procedure for measuring the size of a foreign substance or a defect using information on each peak level of the detected signal waveform by calculating a peak level from signal information of a portion that is not saturated based on information on a sectional shape in a direction; The data processing procedure for processing the inspection result and the procedure for displaying the inspection result information are performed in this order, and the size of the foreign matter or the defect and the cause of the defect are related. The cause of the defect is pointed out from the statistical processing, and the result information of the inspection is displayed.
[0016]
In order to achieve the above object, the second configuration of the foreign matter or defect inspection method of the present invention is a foreign matter or defect inspection method for measuring a subject to be inspected by an optical technique and detecting the foreign matter or defect. , A procedure for irradiating the object to be inspected with light, a procedure for detecting reflected or scattered light from the object to be inspected, a procedure for detecting foreign matter or a defect based on the detected signal, and detection Signal The signal detected when the X and Y axes are defined as coordinate axes for determining the position in the image obtained by For the part where the peak level of the waveform is saturated, Said X, Y axis A procedure for measuring the size of a foreign substance or a defect using information on each peak level of the detected signal waveform by calculating a peak level from signal information of a portion that is not saturated based on information on a sectional shape in a direction; The data processing procedure for processing the inspection result and the procedure for displaying the inspection result information are performed in this order, and when the inspection result information is displayed, the foreign matter obtained by the procedure for measuring the dimensions or The frequency distribution display of the size of the defect is performed.
[0017]
In order to achieve the above object, a third configuration of the foreign matter or defect inspection method of the present invention is a foreign matter or defect inspection method for measuring a subject to be inspected by an optical technique and detecting the foreign matter or defect. , A procedure for irradiating the object to be inspected with light, a procedure for detecting reflected or scattered light from the object to be inspected, a procedure for detecting foreign matter or a defect based on the detected signal, and detection Signal The signal detected when the X and Y axes are defined as coordinate axes for determining the position in the image obtained by For the part where the peak level of the waveform is saturated, Said X, Y axis A procedure for measuring the size of a foreign substance or a defect using information on each peak level of the detected signal waveform by calculating a peak level from signal information of a portion that is not saturated based on information on a sectional shape in a direction; The data processing procedure for processing the inspection result and the procedure for displaying the inspection result information are performed in this order, and when the inspection result information is displayed, the foreign matter or defect of a specific size is replaced with another foreign matter. Or it is made to distinguish and display from a defect.
[0018]
In order to achieve the above object, a fourth configuration of the foreign matter or defect inspection method of the present invention is a foreign matter or defect inspection method for measuring a subject to be inspected by an optical technique and detecting the foreign matter or defect. , A procedure for irradiating the object to be inspected with light, a procedure for detecting reflected or scattered light from the object to be inspected, a procedure for detecting foreign matter or a defect based on the detected signal, and detection Signal The signal detected when the X and Y axes are defined as coordinate axes for determining the position in the image obtained by For the part where the peak level of the waveform is saturated, Said X, Y axis A procedure for measuring the size of a foreign substance or a defect using information on each peak level of the detected signal waveform by calculating a peak level from signal information of a portion that is not saturated based on information on a sectional shape in a direction; The data processing procedure for processing the inspection result and the procedure for displaying the inspection result information are performed in this order, and management information is provided for each region of the object to be inspected. By comparing the size of the foreign matter or the defect and evaluating the quality of each area of the object to be inspected, a defect analysis can be performed for each area.
[0019]
More specifically, in the foreign matter or defect inspection method, based on the result of the evaluation, a foreign matter or defect having a specific size for each region is displayed separately from other foreign matters or defects.
[0020]
In order to achieve the above object, a fifth configuration of the foreign matter or defect inspection method of the present invention is a foreign matter or defect inspection method for measuring a subject to be inspected by an optical technique and detecting the foreign matter or defect. , A procedure for irradiating the object to be inspected with light, a procedure for detecting reflected or scattered light from the object to be inspected, a procedure for detecting foreign matter or a defect based on the detected signal, and detection Signal The signal detected when the X and Y axes are defined as coordinate axes for determining the position in the image obtained by For the part where the peak level of the waveform is saturated, Said X, Y axis A procedure for measuring the size of a foreign substance or a defect using information on each peak level of the detected signal waveform by calculating a peak level from signal information of a portion that is not saturated based on information on a sectional shape in a direction; When the data processing procedure for processing the inspection result and the procedure for displaying the inspection result information are performed in this order, and the inspection object is managed for each area, and the inspection result information is displayed. In addition, the frequency distribution display of the size of the foreign matter or defect obtained by the procedure of measuring the dimensions for each region is performed for each region.
[0021]
More specifically, in the foreign matter or defect inspection method, the light source for detecting the foreign matter or the defect and the light source for measuring the size of the foreign matter or the defect are the same light source in the illuminating procedure. It is a thing.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
[Configuration and operation of foreign matter or defect inspection apparatus according to the present invention]
First, the configuration and operation of the foreign matter or defect inspection apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a foreign matter or defect inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram when the foreign matter or defect inspection apparatus according to the present invention is operated as a system.
[0024]
Hereinafter, in the embodiment, a case where a foreign substance on a semiconductor wafer is inspected will be described as an example. However, the present invention can also be applied to an apparatus for inspecting a pattern defect other than a foreign substance. Further, the present invention is not limited to semiconductor wafers, and can be applied to thin film substrates, photomasks, TFTs, PDPs, and the like.
[0025]
A foreign matter or defect inspection apparatus according to the present invention includes an illumination optical system 101, a detection optical system 103, a light detection unit 104, a signal processing circuit 105, a data display unit 106, a stage unit 107, an autofocus illumination unit 108, and an autofocus light receiving unit. 109.
[0026]
When inspecting, the inspection object 102 is placed on the stage unit 107, the inspection object 102 is irradiated by the illumination optical system 101, and the scattered light from the inspection object 102 is collected by the detection optical system 103. Then, the light detection unit 104 detects scattered light from the inspection object 102. Scattered light detected by the light detection unit 104 is subjected to photoelectric conversion and the like, and signal processing is performed by the signal processing circuit 105, whereby a foreign object is detected and its size is measured.
[0027]
Further, the object to be inspected 102 is moved in the horizontal direction by the stage unit 107, and further the vertical direction so that the object to be inspected 102 comes to the focal position of the detection optical system 103 by the autofocus illumination unit 108 and the autofocus light receiving unit 109. By moving to the position, it is possible to detect the foreign matter in the entire region of the inspection object 102 and measure the size thereof. The detection result is displayed on the data display unit 106.
[0028]
Here, the illumination optical system 101 is configured such that, for example, a laser light source such as an Ar laser or a semiconductor laser is used to irradiate the inspection object 102 with light using a beam expander, a collimator lens, a cylindrical lens, or the like. It is adjusted so that light is irradiated to the focal position of the detection optical system 103. In addition, the detection optical system 103 is configured with an optical lens so that the light detected from the inspection object 102 out of the light irradiated by the illumination optical system 101 is condensed on the light detection unit 104. The detection optical system 103 can also perform optical processing on the scattered light, for example, change / adjustment of optical characteristics using a polarizing plate or a spatial filter.
[0029]
The light detection unit 104 receives scattered light collected by the detection optical system 103 and performs photoelectric conversion. For example, the light detection unit 104 is a TV camera, a CCD linear sensor, a TDI sensor, an anti-blooming TDI sensor, a photomultiplier, or the like. It is. Further, the signal processing circuit 105 includes a part for detecting foreign matter and a part for measuring the size of the foreign matter. When the signal processing circuit 105 detects a foreign object, for example, the input signal is binarized, and a signal equal to or higher than the binarization threshold is determined as a foreign object and output. The signal processing circuit 105 also measures the size of the foreign matter, and the processing will be described in detail later. Furthermore, the stage unit 107 includes, for example, a mechanism for moving the inspection object 102 in the horizontal and vertical directions and rotating the inspection object 102. In addition, the autofocus illumination unit 108 condenses light emitted from a white light source such as an Hg lamp or a laser light source such as He—Ne on the inspection object 102. The auto-focus light receiving unit 109 is a part that receives light reflected from the inspection object 102 out of the light emitted from the auto-focus illumination unit 108, and can detect the position of light such as a position sensor, for example. Is used. Furthermore, information obtained by the autofocus light receiving unit 109 is sent to the stage unit 107 and used for stage control. In the example shown in this figure, the illumination optical system 101 shows an example in which the object 102 is illuminated from one direction. However, the illumination optical system 101 may be configured to illuminate from two or more directions. Furthermore, in the example of this figure, each of the detection optical system 103 and the detection unit 104 is one and is detected in one direction with respect to the inspection object 102, but has two or more of these and has two or more directions. It is also possible to use a configuration that detects with.
[0030]
Next, when the system is configured using the foreign matter or defect inspection apparatus according to the present invention, it is as shown in FIG. In other words, this system includes a foreign substance inspection apparatus 1301, a data server 1302, a review apparatus 1303, an electrical test apparatus 1304, an analysis apparatus 1305, and a network 1306 connecting the apparatuses. Here, the review device 1303 is, for example, a length measurement SEM, the electrical test device 1304 is a tester, and the analysis device 1305 is a device that analyzes a foreign component such as EDX. The data server 1302 is a computer that can collect and store inspection data of the foreign substance inspection apparatus 1301, review results of the review apparatus 1303, test results of the electrical test apparatus 1304, and analysis results of the analysis apparatus 1305. Is, for example, an Ethernet communication network.
[0031]
Next, the operation of the system using the foreign matter or defect inspection apparatus will be described. After the inspection by the foreign object inspection apparatus 1301, a foreign object requiring countermeasures is selected by the method described above. Information on the selected foreign matter is added to the inspection result of the foreign matter inspection device 1301, for example, the serial number at the time of detection of the detected foreign matter, the position information of the foreign matter and the size information of the foreign matter, and the data server 1302 via the network 1306 Send. Here, as a method of adding information on the selected foreign matter, for example, a flag indicating whether countermeasures are necessary may be added to the inspection result. Then, the object to be inspected is moved to the review device 1303 in order to examine the foreign matter detected by the foreign matter inspection device 1301 in more detail. This movement may be manual conveyance or mechanical conveyance. After the inspection object is moved to the review device 1303, the review device 1303 accesses the data server 1302 and receives the inspection result from the data server 1302 via the network 1306. And a review is started using this test result. At this time, by using the information added by the foreign substance inspection apparatus 1301 to preferentially review foreign substances that need countermeasures, it becomes possible to quickly analyze foreign substances that cause defects. Similarly, the analysis apparatus 1305 can preferentially analyze a foreign substance that needs countermeasures based on information added by the foreign substance inspection apparatus 1301, and can promptly analyze the cause of the defect.
[0032]
These review data and analysis results are accumulated in the data server 1302 and can be checked with the test results in the electrical test apparatus 1304 to confirm whether or not they finally become defective. If it does not eventually become defective, the data server 1302 transmits data for changing the standard for selecting a foreign substance requiring countermeasures to the foreign substance inspection apparatus 1301, and the standard for determining whether the foreign substance inspection apparatus 1301 needs countermeasures. By changing, it becomes possible to select a foreign substance that needs countermeasures with higher accuracy, and it is possible to take countermeasures against defects in semiconductor manufacturing more quickly.
[0033]
Although the above explanation has been given taking the case where data is transmitted / received via a network as an example, it is not necessarily performed via a network, and data is transferred via a removable storage medium or printed paper. May be.
[0034]
[Measurement of foreign material size]
Next, a process for measuring the size of a foreign substance using the foreign substance or defect inspection apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 is a diagram illustrating image data when there is a foreign object, and a diagram illustrating a signal intensity distribution when the foreign object data is measured.
FIG. 4 is a diagram comparing two types of signal intensity distributions and an explanatory diagram for obtaining the maximum value of the signal intensity.
[0035]
FIG. 3A shows an example of an image processed by the signal processing circuit 105 when there is a foreign object, and foreign object data 201 exists at the center of the image. The foreign matter data 201 is output from the light detection unit 104 and is captured by the signal processing circuit 105 as data having a gray value. FIG. 3B is a three-dimensional representation of FIG. 3A. The x and y axes are coordinate axes for determining the position in the image, and the z axis is a plot of the signal intensity at that position. And connected with lines. In FIG. 3B, the waveform 202 indicates the waveform data of the foreign matter data 201. This waveform 202 is a waveform that can be approximated to a Gaussian distribution due to the properties of the illumination optical system 101 and the detection optical system 103, and the width and height of the Gaussian distribution change depending on the size of the foreign matter on the inspection object 102. Furthermore, the width and height of the distribution change depending on the illuminance of the laser illumination used in the illumination optical system 101. Therefore, if the shape and feature of the distribution are measured in advance with respect to various standard particles with the apparatus configuration of the present invention, and the measurement result is compared with the detected waveform 202, the size information of the detected foreign matter is obtained. Obtainable.
[0036]
Here, as a method of comparing the waveform of the standard particle and the waveform 202 of the foreign substance, the total sum (integrated value) of the signal intensity of the foreign substance data 201 part, that is, the volume data of the waveform 202 is measured, The volume data and the volume data of the foreign matter data 201 may be compared. However, if there is a difference in illuminance of the illumination optical system 101 during measurement of these data, normalization is performed by dividing each volume data by the illuminance of the illumination optical system 101 using the respective volume data, or the illuminance ratio is determined as a foreign object. The volume data is corrected by multiplying the data 201 or the volume data of the standard particles.
[0037]
As another method for comparing waveforms, the maximum value of the signal intensity of the waveform 202 or the width of the waveform 202 may be compared.
[0038]
In the following, a method for obtaining the maximum value of the signal strength will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows an example of the waveform data of the foreign matter data, similarly to the waveform 202. FIG. 4A shows a mountain-shaped waveform in which the signal waveform of the foreign matter data obtained by the light detection unit 104 has a peak. This indicates that the signal does not reach the saturation region of the light detection unit 104. FIG. 4B is an example in which the signal waveform of the foreign substance data has a plateau-like waveform at the top, which is that the signal has reached the saturation region of the light detection unit 104 and is higher than the saturation region. Indicates that no data exists.
[0039]
When the signal waveform as shown in FIG. 4A is drawn, the maximum value of the signal strength is obtained by comparing the signal strength of each pixel of the waveform, that is, the peak signal strength 301 is the signal strength. Maximum value. When drawing a signal waveform as shown in FIG. 4B, the following calculation is performed to obtain the maximum value of the signal intensity.
[0040]
First, in the saturation region 302, the maximum length of the saturated region is obtained in the x and y directions. Shown in FIG. 4C is a cross section of FIG. In FIG. 4C, the horizontal axis is a coordinate axis indicating the pixel position of the maximum length portion, and the vertical axis is a coordinate axis indicating the signal intensity. The signal intensity 303 indicates the saturation level of the light detection unit 104. Three or more unsaturated signals 304 are selected for this cross section. Here, the description will be made assuming that three points are selected. As points to be selected, three signals that are not saturated in the cross section are selected from those having a high signal intensity. If the coordinates of the selected three points are x1, x2, and x3, and the signal strengths are z1, z2, and z3, the unknowns k, σ, and u are used.
[0041]
[Expression 1]
z1 = k / σ × exp (− (x1−u) ² / (2 × σ ² ))
z2 = k / σ × exp (− (x2−u) ² / (2 × σ ² ))
z3 = k / σ × exp (− (x3−u) ² / (2 × σ ² ))
An expression for the Gaussian distribution is obtained. The unknowns k, σ, and u can be obtained by combining the above three equations. Then, using the obtained values of k and σ, the maximum value of the signal intensity in FIG.
k / σ
Can be calculated as
[0042]
By comparing the maximum value of the signal intensity obtained by the above calculation with the value of the standard particle and the value of the detected foreign matter, the size of the foreign matter can be measured.
[0043]
In this embodiment, in the description of the above configuration, the illumination optical system 101 uses an example of using laser light, but measurement using white light may also be used. Further, for the foreign matter on the circuit pattern having repeatability, the above-described size measurement process may be performed after taking a difference between an image in which no foreign matter is present on the repeated pattern and an image in which the foreign matter is present. Regardless of the presence or absence of repeatability, if scattered light data is obtained in advance from a circuit pattern or film on a circuit pattern or film, such as an oxide film or metal film, the data can be used to May be corrected. Furthermore, in order to measure the size of the foreign material, the comparison is made here with the size of the standard particle, but this may be compared with a foreign material of known size.
[0044]
In the above description, foreign matter inspection has been performed using scattered light. As an advantage of this method, it is possible to efficiently detect foreign substances. In addition, if the size of the foreign matter is determined by the method described above, a special light source for measuring the size is not required, and the foreign matter can be found and its size can be measured. There is an advantage that it can be performed with a light source using the same scattered light.
[0045]
[Defect cause analysis and result display]
Next, a procedure for analyzing the cause of failure and a procedure for displaying the result to the user when the size of the foreign matter is measured by the foreign matter or defect inspection apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 5 is a diagram showing that the relationship between the size of foreign matter and the number of occurrences varies depending on the cause of the defect.
FIG. 6 is a line graph showing the number of detected foreign objects and the size of the foreign objects.
FIG. 7 is a diagram showing the number of detected foreign objects and the size of the foreign objects in a histogram.
FIG. 8 is a schematic diagram explicitly showing a foreign substance having a specific size on the wafer.
FIG. 9 is a graph showing the transition of the number of detections for each size of a specific foreign object in time series.
FIG. 10 is a diagram of a screen that displays the cause of a defect in which a foreign object has occurred to the user.
[0046]
One important idea of the present invention is to use foreign matter size information for analysis of the cause of failure. In the following, the effectiveness of using foreign matter size information for failure cause analysis will be described.
[0047]
Here, it is assumed that a foreign substance is detected from a wafer applied to a semiconductor manufacturing apparatus, for example, an etching apparatus, and the relationship between the size of the foreign substance and the number of generated foreign substances is as shown in FIG. A region 401 in FIG. 5A shows a distribution of foreign matters that are constantly generated during the process of the etching apparatus. In this case, the size of the foreign matter is concentrated in the portions a to b, and one gentle mountain is formed according to the size of the foreign matter.
[0048]
On the other hand, FIG. 5B shows an example of the foreign substance generation distribution when the apparatus is abnormal. In this case, in addition to the foreign substance in the steady state shown in the area 401, it is shown in the area 402. Such large foreign matters (portions having a size of c or more) frequently occur. This may be because deposits deposited on the inner wall surface of the etching apparatus were peeled off from the wall surface during the etching process. FIG. 5C also shows an example of the generated foreign material distribution at the time of abnormality. In this case, in addition to the foreign matter in the steady state, the size of the foreign matter is concentrated on the portions d to e. This may be because the specific pattern is peeled off during the etching process.
[0049]
As described above, in a manufacturing apparatus such as a semiconductor, there is a relation between the size of a generated foreign matter and the cause of the generation of the foreign matter. You can know quickly. That is, the cause of the failure can be determined by examining the relationship between the size of the foreign matter and the number of occurrences.
[0050]
As a matter of course, the values a to e and the like are values that vary depending on the manufacturing apparatus, the manufacturing process, and the like, and foreign substances generated due to other causes may exhibit different sizes of distribution. Therefore, it is better to use data according to the size distribution of the foreign matter for each cause. In this example, the cause of the occurrence of foreign matter is specified in two ranges, but it may be divided into two or more regions.
[0051]
Next, the function for analyzing the cause of failure will be described in detail.
[0052]
First, the display of the size and the number of detected foreign objects on the data display unit 106 will be described. The data display unit 106 displays a graph of the size distribution of foreign matter as described above, that is, a graph that shows the relationship between the size of foreign matter and the number of detected foreign matters. Figure 6 Is a graph in which the horizontal axis represents the size of a foreign object and the vertical axis represents the number of detected foreign objects. A point 501 indicates the number of detections by size, and in the example of this graph, data in units of 0.1 μm is indicated. The graph 502 is a line connecting the points 501 with straight lines. By displaying the graph as in this example, it is possible to quickly see how the distribution of the foreign matter detected from the inspection object 102 is. Here, the minimum value on the horizontal axis may be, for example, the minimum detection size of the foreign substance inspection apparatus or the size of the foreign substance desired to be managed in the semiconductor manufacturing line. The scale may be displayed logarithmically as in this graph, may be linear, or the scale unit may be variable. Furthermore, the display range of each axis may be fixed or variable, and for example, only a specific foreign matter cause may be displayed by displaying only a specific size. Further, the contents arranged on the vertical axis and the horizontal axis may be interchanged, and may be expressed by the density of foreign matter instead of the number of detected foreign matter. Furthermore, although the graph is displayed in this example, an average value of the graph, a standard deviation value or a variance value of the graph may be displayed in addition to the graph.
[0053]
The graph may be displayed using a histogram as shown in FIG. The graph of FIG. 7 is a graph in which the horizontal axis indicates the size of a foreign object and the vertical axis indicates the number of detected foreign objects, as in FIG. In this graph, the horizontal axis is displayed by dividing the size of the foreign matter into certain sections, and indicates the case where the data section is in units of 0.2 μm. Further, when a bar graph is selected, a function for displaying the position information of the detected foreign matter in the selected portion may be added.
[0054]
A function for displaying the detected position information of the foreign matter will be described. FIG. 8A displays position information of all detected foreign matters detected by the foreign matter inspection. In this figure, for example, the detected foreign matter 702 is present on the outer shape 701 of an 8-inch semiconductor wafer. At this time, when the bar graph 601 in FIG. 7 is clicked or double-clicked, a function of changing the section of the bar graph 601, that is, the display of the foreign matter 703 of 2.8 μm to 3.0 μm as shown in FIG. Thereby, it becomes possible to quickly grasp the position of the foreign object having a specific size on the inspection object 102.
[0055]
Next, a management method when the size of a specific foreign object is statistically taken in time series will be described with reference to FIG.
[0056]
Here, FIG. 9A shows a time-series transition of the total sum of all foreign matters regardless of the size detected by the foreign matter detection device for wafers of the same process processed by the same manufacturing apparatus, FIG. 9C shows a time-series transition of the sum total of foreign matters having a size of 2.8 to 3.0 [μm] of the size of foreign matters shown in the example of FIG. FIG. 9 (b) is a graph showing changes in time series of the total sum of foreign matters having other sizes.
[0057]
Further, threshold values 1001, 1002, and 1003 indicate management reference values for the number of foreign particles, respectively. If more foreign particles are detected than the threshold values, the wafer is diagnosed as abnormal. Is shown. That is, in FIG. 9A, it is determined that the peak value 1004 around the inspection time point A indicates abnormality.
[0058]
However, although it is presumed that some abnormality has occurred only with the statistics in FIG. 9A, it is difficult to investigate the cause.
[0059]
On the other hand, when the size of the foreign matter is managed according to the size by the inspection method of the present invention, a remarkable peak 1005 is seen at time A in FIG. 9C, and 2.8-3. It can be seen that foreign matters having a size of 0 [μm] are particularly concentrated. Therefore, figure 9 In (b), there is no part that exceeds the threshold, 9 In (c), the peak value 1005 has been detected, and for the reason shown in FIG. 5, the user is responsible for the extraneous matter that the pattern of this size on the wafer is peeled off during the etching process. Therefore, it is possible to quickly take effective countermeasures such as checking the etching apparatus.
[0060]
Next, figure 10 An example in which the cause of failure is displayed to the user will be described.
[0061]
The foreign matter or defect inspection apparatus according to the present invention has a function of analyzing the size of foreign matter and the number of detected foreign matters and displaying the cause of failure to the user.
[0062]
For example, it is assumed that the failure cause listed in FIG. 5C is taken as a model, and the result of the inspection shown in the graph of FIG. 7 is obtained. Further, it is assumed that the section from d to e in FIG. 5 corresponds to 2.8 μm to 3.0 μm in FIG. Therefore, when the test results shown in FIG. 10 The screen shown in is displayed and the analysis result of the cause of failure is clearly indicated to the user.
[0063]
[Inspection of foreign matter by area and analysis of cause of failure]
Next, an example in which foreign matter data is managed for each region on a wafer and countermeasures against defects are performed with the foreign matter or defect inspection apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 11 is a diagram schematically showing a region of a semiconductor wafer.
FIG. 12 is a schematic diagram explicitly showing a foreign substance having a specific size on the wafer when the foreign substance data is managed for each region.
FIG. 13 and FIG. 14 are graphs showing the number of detected foreign substances by area and by area.
[0064]
In general, when a chip pattern is formed on a semiconductor wafer, the pattern is not necessarily formed uniformly, and the pattern formation density may be high or low. For example, if the chip shown in FIG. 11 is a microprocessor, the area 1101 can be divided into a memory cell circuit portion, the area 1102 can be divided into a data input / output circuit portion, and the area 1103 can be divided into a portion without a circuit pattern. ing. Usually, these areas 1101, 1102, and 1103 have different circuit pattern integration degrees. Therefore, as a result, the size of the foreign matter that causes the defect also differs in each region. That is, the size of the foreign matter to be managed and analyzed differs depending on the area in the chip. More specifically, for example, in the area 1101, a foreign object having a size α or more is defective, in the region 1102, a foreign object having a size β or more, and in the area 1103, a foreign object having a size γ or more is defective. In this case, the area information and the size information of the defective foreign matter are given in advance to the inspection apparatus as management data. The method for inputting the region information and the size information of the defective foreign matter may be directly input by providing a screen for inputting the coordinate value or the size of the foreign matter in the inspection apparatus, or the optical image of the wafer may be input by a TV camera or the like. An area may be selected from the input image. Further, data may be downloaded from the host system, or data may be read into the inspection device from a removable storage medium, for example, a floppy disk.
[0065]
As described above, the inspection apparatus is inspected by providing the inspection apparatus with information on the size of the foreign substance to be determined as a region and a defect. Then, the region is determined based on the position information of the detected foreign matter in the inspection apparatus, and the size information of the detected foreign matter is compared with the size information of the foreign matter that is defective to determine whether or not the cause is defective.
[0066]
As a result, by changing the output display form of the foreign matter that has been determined to be the cause of failure and the foreign matter that has been determined not to be the cause of failure, the foreign matter that is causing the failure is clearly indicated to the user, so that the user can immediately determine the foreign matter that causes the failure. Can be seen.
[0067]
This technique is specifically shown as follows using FIG.
[0068]
The position of the detected foreign matter 1202 is shown and output on the wafer 1201 shown in FIG. Conventionally, since the detection result is as shown in FIG. 12A, in order to analyze the cause of the defect, a foreign object is appropriately selected and the foreign object is analyzed. Therefore, the probability of selecting a foreign substance to be truly analyzed is low, and it takes time to analyze the cause of the defect. However, as shown in FIG. 12B using the previous determination, the foreign matter determined to cause the defect, that is, the foreign matter to be analyzed from the detected foreign matters by changing the display of the foreign matter 1203 to be analyzed. It becomes easy to select 1203, the probability that a foreign object to be analyzed can be selected increases, and the cause of the defect can be quickly analyzed. In FIG. 11, as a method of changing the display, the display pattern is changed, but the color and size of the display pattern may be changed. Further, only the foreign matter that causes the failure may be displayed. Further, in this embodiment, the area is divided in the chip as the area division, but this is divided into areas in the wafer surface, for example, the area is divided and managed according to the distance from the wafer center to the wafer edge. The size of the foreign material may be changed. Further, the layout of the semiconductor chip may be displayed on the wafer shape 1201.
[0069]
Next, a method of grasping the number of detected foreign matters for each region and taking countermeasures against defects will be described with reference to FIGS.
[0070]
In this example, one wafer is classified into three regions. Assume that the areas are areas A, B, and C, and the number of foreign objects is detected for each area. Then, the result is displayed to the user as a graph for each region.
[0071]
For example, as shown in FIG. 13, the horizontal axis indicates the size of a foreign object, the vertical axis indicates the number of detected foreign objects, and the areas A, B, and C are color-coded to determine the size of the foreign object. Display them in a graph so that they are arranged horizontally for each category.
[0072]
Further, as shown in FIG. 14, the graphs may be displayed so as to be arranged vertically for each category of the size of the foreign matter.
[0073]
Specifically, for example, in the case of a semiconductor wafer, the three regions are three regions including a memory cell circuit portion, a circuit portion other than the memory cell circuit, and a portion without a circuit pattern. By displaying as shown in FIG. 13 and FIG. 14, it becomes easy to manage foreign substances by region. Here, the region information can be input directly by providing a screen for inputting the coordinate value and the size of the foreign substance in the inspection apparatus, or the region image can be input from an image input by a TV camera or the like. You may make it select. Data may be downloaded from the host system, or data may be read into the inspection device from a removable storage medium such as a floppy disk.
[0074]
Now, a method for finding a defective product by counting the number of detected foreign particles for each area will be described.
[0075]
As described above, the size of a foreign object that is determined to be defective is different for each region. In some areas, it is not a very fine circuit, so even if there is a relatively large foreign object, it will not be regarded as defective. In some areas, it is a fine circuit, and even a relatively small foreign object may cause trouble. . Thus, the threshold value for issuing a warning for each area is set to α, β, γ for each of the areas A, B, and C.
For example, in the example shown in FIGS.
[0076]
[Expression 2]
α = 1.0 [μm]
β = 1.6 [μm]
γ = 2.0 [μm]
Suppose that
[0077]
According to this, the sum of the number of detected foreign objects having a size exceeding the threshold value for each region is as follows.
[0078]
Area A ... 24
Area B ... 3
Area C ... 1 piece
Therefore, apparently, the foreign matter detected in the region C is very large, but they do not affect the quality of the product so much. However, the probability of affecting the quality of the product is high, so it can be said that there is a high probability of being judged as a defective product due to the foreign matter adhering to the region A. In this way, a threshold value that is regarded as a foreign object defect is provided for each region, the total number of detected foreign objects exceeding the threshold value is determined, the quality of the object to be inspected is determined as good and defective, and this is displayed to the user. This makes it possible to perform a reasonable inspection according to the characteristics of the region.
[0079]
[Optical system of foreign matter or defect inspection equipment]
As described above, in the description of the present invention, the optical system of the foreign matter or defect inspection apparatus has been described for detecting foreign matter using scattered light and measuring the size thereof. The present invention is applicable even if the system is a reflected light that detects a foreign substance and measures its size. In general, those using scattered light have good inspection efficiency, but measurement accuracy is difficult, and those using reflected light are vice versa, while inspection efficiency is poor, but measurement accuracy is excellent. The technique of the present invention is applicable to both.
[0080]
【The invention's effect】
According to the present invention, inspection and defect analysis of a semiconductor wafer or thin film substrate in the manufacturing process and defect analysis can be quickly performed by performing inspection and defect analysis in accordance with the characteristics of foreign matter and patterns and the characteristics of the region of the inspection object. It is possible to provide a foreign matter or defect inspection apparatus and a foreign matter or defect inspection method capable of taking various countermeasures against defects.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a foreign matter or defect inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram when the foreign matter or defect inspection apparatus according to the present invention is operated as a system.
FIG. 3 is a diagram showing image data when there is a foreign substance, and a diagram showing a signal intensity distribution when the foreign substance data is measured.
FIG. 4 is a diagram comparing two types of signal intensity distributions and an explanatory diagram for obtaining a maximum value of the signal intensity.
FIG. 5 is a diagram showing that the relationship between the size of foreign matter and the number of occurrences varies depending on the cause of failure.
FIG. 6 is a line graph showing the number of detected foreign objects and the size of the foreign objects.
FIG. 7 is a diagram showing the number of detected foreign objects and the size of foreign objects in a histogram.
FIG. 8 is a schematic diagram explicitly showing a foreign substance having a specific size on a wafer.
FIG. 9 is a graph showing the transition of the number of detections for each size of a specific foreign object in time series.
FIG. 10 is a diagram of a screen for displaying a cause of a defect in which a foreign object has occurred to a user.
FIG. 11 is a diagram schematically showing a region of a semiconductor wafer.
FIG. 12 is a schematic diagram explicitly showing a foreign substance having a specific size on a wafer when foreign substance data is managed for each region.
FIG. 13 is a diagram showing a graph displaying the number of detected foreign substances according to area size (part 1);
FIG. 14 is a diagram showing a graph displaying the number of detected foreign matters according to region size (Part 2).
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Illumination optical system, 102 ... Test object, 103 ... Detection optical system, 104 ... Light detection part, 105 ... Signal processing circuit, 106 ... Data display part, 107 ... Stage part, 108 ... Auto-focus illumination part, 109 ... Autofocus light receiver.
201 ... Foreign matter data, 202 ... Waveform of foreign matter data 201.
301: Maximum value of signal strength of foreign matter data 302: Saturated region of signal strength of foreign matter data 303: Saturation level of signal strength 304: Unsaturated data of signal strength of foreign matter data
401, 402, 403 ... Foreign matter distribution area.
501: Number of detected foreign matters by size, 502: Graph connecting the detected numbers 501.
601: A graph showing the number of detected foreign matters.
701: External shape of a semiconductor wafer, 702: Detected foreign matter, 703: Foreign matter of a specific size.
1001, 1002, 1003, management threshold, 1004, 1005, abnormality exceeding the management threshold.
1101, 1102, 1103... Area in the chip.
1201 ... Semiconductor wafer, 1202 ... Detected foreign matter, 1201 ... Foreign matter to be analyzed on the detection result.
1301 ... Foreign matter inspection device, 1302 ... Data server, 1303 ... Review device, 1304 ... Electrical test device, 1305 ... Analytical device, 1306 ... Network connecting each device.

Claims

In a foreign object or defect inspection device that measures an object to be inspected by an optical method and detects a foreign object or a defect,
Illuminating means for irradiating the object to be inspected with light;
A light detecting means for detecting reflected light or scattered light from the inspection object;
Detection means for detecting a foreign object or a defect based on the signal detected by the light detection means;
The peak level of the waveform of the signal detected by the light detection means is saturated when the X and Y axes are defined as coordinate axes for determining the position in the image obtained from the signal detected by the light detection means . the portion with the X, information of each peak level of the detected signal waveforms by calculating the peak level from the signal information of the portion not saturated on the basis of the information in the Y-axis direction of the cross-sectional shape of the saturation region Dimensional measuring means for measuring the size of foreign matter or defects;
Data processing means for processing the results of the inspection;
Means for displaying the result information of the examination,
The foreign matter characterized in that the size of the foreign matter or the defect is associated with the cause of the failure, the data processing means indicates the cause of the failure from the statistical processing of the inspection result, and is displayed on the means for displaying the inspection result information. Or defect inspection equipment.

In a foreign object or defect inspection device that measures an object to be inspected by an optical method and detects a foreign object or a defect,
Illuminating means for irradiating the object to be inspected with light;
A light detecting means for detecting reflected light or scattered light from the inspection object;
Detection means for detecting a foreign object or a defect based on the signal detected by the light detection means;
The peak level of the waveform of the signal detected by the light detection means is saturated when the X and Y axes are defined as coordinate axes for determining the position in the image obtained from the signal detected by the light detection means . the portion with the X, information of each peak level of the detected signal waveforms by calculating the peak level from the signal information of the portion not saturated on the basis of the information in the Y-axis direction of the cross-sectional shape of the saturation region Dimensional measuring means for measuring the size of foreign matter or defects;
Data processing means for processing the results of the inspection;
Means for displaying the result information of the examination,
A foreign matter or defect inspection apparatus, wherein the frequency distribution display of the size of the foreign matter or defect obtained by the dimension measuring means is displayed on the means for displaying the inspection result information.

In a foreign object or defect inspection device that measures an object to be inspected by an optical method and detects a foreign object or a defect,
Illuminating means for irradiating the object to be inspected with light;
A light detecting means for detecting reflected light or scattered light from the inspection object;
Detection means for detecting a foreign object or a defect based on the signal detected by the light detection means;
The peak level of the waveform of the signal detected by the light detection means is saturated when the X and Y axes are defined as coordinate axes for determining the position in the image obtained from the signal detected by the light detection means . the portion with the X, information of each peak level of the detected signal waveforms by calculating the peak level from the signal information of the portion not saturated on the basis of the information in the Y-axis direction of the cross-sectional shape of the saturation region Dimensional measuring means for measuring the size of foreign matter or defects;
Data processing means for processing the results of the inspection;
Means for displaying the result information of the examination,
A foreign matter or defect inspection apparatus characterized in that, on the means for displaying the inspection result information, a foreign matter or defect having a specific size is displayed separately from other foreign matter or defect.

In a foreign object or defect inspection device that measures an object to be inspected by an optical method and detects a foreign object or a defect,
Illuminating means for irradiating the object to be inspected with light;
A light detecting means for detecting reflected light or scattered light from the inspection object;
Detection means for detecting a foreign object or a defect based on the signal detected by the light detection means;
The peak level of the waveform of the signal detected by the light detection means is saturated when the X and Y axes are defined as coordinate axes for determining the position in the image obtained from the signal detected by the light detection means . the portion with the X, information of each peak level of the detected signal waveforms by calculating the peak level from the signal information of the portion not saturated on the basis of the information in the Y-axis direction of the cross-sectional shape of the saturation region Dimensional measuring means for measuring the size of foreign matter or defects;
Data processing means for processing the results of the inspection;
Means for displaying the result information of the examination,
Management information is provided for each area of the inspection object, and the quality of each area of the inspection object is evaluated by comparing the management information with the size of the foreign matter or defect detected from the area. Thus, a foreign matter or defect inspection apparatus capable of performing defect analysis for each region.

5. The foreign matter or defect inspection apparatus according to claim 4, wherein a foreign matter or defect having a specific size is displayed for each region by distinguishing it from other foreign matter or defect based on the result of the evaluation.

In a foreign object or defect inspection device that measures an object to be inspected by an optical method and detects a foreign object or a defect,
Illuminating means for irradiating the object to be inspected with light;
A light detecting means for detecting reflected light or scattered light from the inspection object;
Detection means for detecting a foreign object or a defect based on the signal detected by the light detection means;
The peak level of the waveform of the signal detected by the light detection means is saturated when the X and Y axes are defined as coordinate axes for determining the position in the image obtained from the signal detected by the light detection means . the portion with the X, information of each peak level of the detected signal waveforms by calculating the peak level from the signal information of the portion not saturated on the basis of the information in the Y-axis direction of the cross-sectional shape of the saturation region Dimensional measuring means for measuring the size of foreign matter or defects;
Data processing means for processing the results of the inspection;
Means for displaying the result information of the examination,
The object to be inspected is managed for each area, and as a means for displaying the result information of the inspection, the frequency distribution display of the size of the foreign matter or defect obtained by the dimension measuring means is performed for each area. Foreign matter or defect inspection device characterized by

The light source for detecting a foreign matter or a defect and the light source for measuring the size of the foreign matter or the defect in the illumination means are the same light source. Foreign matter or defect inspection equipment.

In a foreign matter or defect inspection method for measuring an object to be inspected by an optical method and detecting foreign matter or a defect,
Irradiating the object to be inspected with light; and
A procedure for detecting reflected or scattered light from the object to be inspected;
A procedure for detecting a foreign object or defect based on the detected signal;
Wherein X of said the portions in which the peak level of the waveform of the detected signal is saturated saturation region when you defined X, the Y-axis as coordinate axes for defining the position in the images obtained by the detected signal, By calculating the peak level from the signal information of the portion not saturated based on the cross-sectional shape information in the Y- axis direction, the size of the foreign matter or defect is measured using the information on each peak level of the detected signal waveform. Procedure and
A data processing procedure for processing the results of the inspection;
Follow the procedure to display the inspection result information in this order,
A foreign matter or defect inspection method characterized by correlating the size of a foreign matter or defect with a cause of failure, pointing out the cause of failure from statistical processing of the result of inspection in the data processing procedure, and displaying the result information of the inspection .

In a foreign matter or defect inspection method for measuring an object to be inspected by an optical method and detecting foreign matter or a defect,
Irradiating the object to be inspected with light; and
A procedure for detecting reflected or scattered light from the object to be inspected;
A procedure for detecting a foreign object or defect based on the detected signal;
Wherein X of said the portions in which the peak level of the waveform of the detected signal is saturated saturation region when you defined X, the Y-axis as coordinate axes for defining the position in the images obtained by the detected signal, By calculating the peak level from the signal information of the portion not saturated based on the cross-sectional shape information in the Y- axis direction, the size of the foreign matter or defect is measured using the information on each peak level of the detected signal waveform. Procedure and
A data processing procedure for processing the results of the inspection;
Follow the procedure to display the inspection result information in this order,
A foreign matter or defect inspection method characterized by displaying a frequency distribution of the size of a foreign matter or defect obtained by the procedure for measuring the dimensions when displaying the inspection result information.

In a foreign matter or defect inspection method for measuring an object to be inspected by an optical method and detecting foreign matter or a defect,
Irradiating the object to be inspected with light; and
A procedure for detecting reflected or scattered light from the object to be inspected;
A procedure for detecting a foreign object or defect based on the detected signal;
For the portion where the peak level of the waveform of the detected signal is saturated, the waveform of the detected signal is defined when the X and Y axes are defined as coordinate axes for determining the position in the image obtained by the detected signal . wherein X, of the detected signal waveforms by calculating the peak level from the signal information of the portion not saturated on the basis of the information in the Y-axis direction of the cross-sectional shape of the saturation region for the portion where the peak level is saturated in A procedure to measure the size of a foreign object or defect using information at each peak level;
A data processing procedure for processing the results of the inspection;
Follow the procedure to display the inspection result information in this order,
A foreign matter or defect inspection method, wherein when displaying the inspection result information, a foreign matter or defect having a specific size is displayed by being distinguished from another foreign matter or defect.

In a foreign matter or defect inspection method for measuring an object to be inspected by an optical method and detecting foreign matter or a defect,
Irradiating the object to be inspected with light; and
A procedure for detecting reflected or scattered light from the object to be inspected;
A procedure for detecting a foreign object or defect based on the detected signal;
Wherein X of said the portions in which the peak level of the waveform of the detected signal is saturated saturation region when you defined X, the Y-axis as coordinate axes for defining the position in the images obtained by the detected signal, By calculating the peak level from the signal information of the portion not saturated based on the cross-sectional shape information in the Y- axis direction, the size of the foreign matter or defect is measured using the information on each peak level of the detected signal waveform. Procedure and
A data processing procedure for processing the results of the inspection;
Follow the procedure to display the inspection result information in this order,
Management information is provided for each area of the inspection object, and the quality of each area of the inspection object is evaluated by comparing the management information with the size of the foreign matter or defect detected from the area. A foreign matter or defect inspection method characterized in that a failure analysis can be performed for each region.

12. The foreign matter or defect inspection method according to claim 11 , wherein a foreign matter or defect having a specific size is displayed for each region by distinguishing it from other foreign matter or defect based on the result of the evaluation.

In a foreign matter or defect inspection method for measuring an object to be inspected by an optical method and detecting foreign matter or a defect,
Irradiating the object to be inspected with light; and
A procedure for detecting reflected or scattered light from the object to be inspected;
A procedure for detecting a foreign object or defect based on the detected signal;
Wherein X of said the portions in which the peak level of the waveform of the detected signal is saturated saturation region when you defined X, the Y-axis as coordinate axes for defining the position in the images obtained by the detected signal, By calculating the peak level from the signal information of the portion not saturated based on the cross-sectional shape information in the Y- axis direction, the size of the foreign matter or defect is measured using the information on each peak level of the detected signal waveform. Procedure and
A data processing procedure for processing the results of the inspection;
Follow the procedure to display the inspection result information in this order,
The inspection object is managed for each area, and when displaying the inspection result information, the frequency distribution display of the size of the foreign matter or defect obtained by the procedure of measuring the dimensions for each area is displayed. A foreign matter or defect inspection method, which is performed for each region.

In the procedure of the lighting, for detecting foreign objects or defective light source, the foreign substance or a defect and the light source in order to measure the magnitude of the claims 8 to 13, wherein the identical light source Any foreign or defect inspection method.