JP4408902B2 - 異物検査方法および装置 - Google Patents
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このようなICを高歩留りで製造するためには、ウエハの表面に付着した異物を検出して、そのサイズや形状および物性等を検査し、各種半導体製造装置や工程の清浄度を定量的に把握し、製造プロセスを的確に管理する必要がある。
そこで、従来から、ICの製造工場においては、製造プロセスを的確に管理するために、ワークであるウエハについてウエハ異物検査装置によるウエハ異物検査方法が実施されている。
第1は、垂直落射照明による明視野中の画像と予め記憶された標準パターンとの比較を行う画像比較方式のウエハ異物検査装置(以下、外観検査装置という。)である。
第2は、斜方照明による暗視野における散乱光を検出して散乱光を検出した時点の座標により異物の有無や異物の位置座標および個数を認識する方式のウエハ異物検査装置(以下、異物検査装置という。)である。
株式会社日経BP社発行の「日経マイクロデバイセズ1997年3月号」P97〜P116。
そして、外観検査装置によれば画像データが得られるため、外観検査装置は所謂レビュー(画像による確認ないし検証作業)を実行することができる。
しかし、外観検査装置は検査ウエハ枚数が少ない割に微小欠陥等のレビュー不必要情報が多いため、致命欠陥補足率が低く、レビュー効率がきわめて低いという問題点があることが本発明者によって明らかにされた。
そして、異物検査装置から得られるデータはウエハ内の異物の位置座標と散乱光の強度であるため、異物検査装置では異物のサイズ(粒径)や形状に関する情報を得ることができない。
したがって、これらの情報を得るためには、外観検査装置またはSEM(走査形電子線顕微鏡)等の検査時間の長い解析系のウエハ異物分析装置を使用しなければならない。
前記散乱光検出器の検出に基づいて特定された異物の座標位置を同一装置内に配置した明視野照明下で撮像し、この撮像に基づいて抽出した異物画像によって少なくとも異物のサイズ、形状、色、性状のいずれか一つを特定することを特徴とする。
図2は同じく異物検査方法を示すフロー図である。
図3以降はその作用を説明するための説明図である。
被検査物であるウエハ1は第1主面2にICの一例であるDRAMをチップ部4毎に作り込まれる過程にあり、チップ部4はウエハ1に切設されたオリエンテーション・フラット(以下、オリフラという。)3に対して縦横に規則正しく配列されている。
ウエハ1の第1主面2に異物5が付着していると、不良の原因になるため、ウエハ1の第1主面2に付着した異物5を異物検査装置10によって検出し、検出した異物の位置や個数、サイズ、形状、色、性状を検査し、各種半導体製造装置や工程の清浄度を定量的に把握し、製造プロセスを的確に管理することが実施される。
そして、ウエハ1の表面全体を検査するために、ステージ装置11によってウエハ1のX・Y走査が実行される。
この走査中、コントローラ14からは被検査物としてのウエハ1についての座標位置情報が後記する異物判定装置へ逐次入力されるようになっている。
検査光照射装置20はウエハ1に検査光としてのレーザ光21を照射するレーザ光照射装置22と、レーザ光21を集光する集光レンズ23とを備えており、集光したレーザ光21をステージ装置11上に保持された被検査物としてのウエハ1に低角度で照射することにより、ウエハ1を斜方照明するようになっている。
この散乱光検出装置30は、レーザ光21がウエハ1の表面に斜めに照射されるのに伴ってウエハ1の表面において乱反射された散乱光31を集光する対物レンズ32と、対物レンズ32で集光された散乱光31を散乱光検出器34の受光面に結像させるリレーレンズ33と、散乱光31を検出する散乱光検出器34とを備えている。すなわち、散乱光検出装置30は暗視野下における散乱光31を検出するように構成されている。
本実施形態においては、散乱光検出器34は固体撮像光電変換素子が細長く配列されたラインセンサによって構成されており、ステージ移動方向に直交するY方向に長くなるように配置されている。
また、散乱光検出器34は散乱光強度を異物判定装置35に送信するようになっている。
すなわち、撮像装置45は固体撮像光電変換素子が細長く配列されたラインセンサによって構成されており、ハーフミラー43の透過側における落射照明装置40の光軸上においてステージ移動方向に直交するY方向に長くなるように配置されている。
すなわち、撮像装置45は明視野下における乱反射光による像を撮映するようになっている。
この散乱光31は対物レンズ32によって集光されるとともに、リレーレンズ33を通して散乱光検出器34上に結像される。
他方、異物5からの散乱光31は不規則性であるため、空間フィルタあるいは検光子を通過して散乱光検出器34上に結像されることになる。
したがって、異物5のみが検出される。
異物判定装置35はこの検出信号に基づいて異物5の有無を判定するとともに、この判定データと、ステージ装置11のコントローラ14からの座標位置データとを照合することにより、異物5の座標位置を特定する。
このようにして特定された異物5の座標位置は異物判定装置35から、例えば、異物検査装置10を統括的に実行するホストコンピュータ36に出力されるとともに、撮像装置45に電気的に連なる比較部47および検証部48に送信される。
異物判定装置35によれば、この座標位置には異物5が付着しているはずであるから、その画像には異物5が図3(a)に示されているように映されるはずである。
異物判定装置35によれば、この座標位置には異物5が付着していないはずであるから、その画像には異物5が図3(b)に示されているように映されていないはずである。
そして、図3(a)の異物5が付着している画像と、図3(b)の異物5が付着していない画像との差画像である図3(c)を形成する。
(a)の画像と、(b)の画像との差は異物5だけであるから、図3(c)においては、異物画像6だけが抽出される状態になる。
異物判定装置35から送信された異物5の座標位置について比較部47から異物画像6が送信されて来た場合には、検証部48は異物判定装置35の異物有りの判定は適正であることを検証する。
これに反して、異物判定装置35から送信された異物5の座標位置について比較部47から異物画像6が送信されて来なかった場合には、検証部48は異物判定装置35の異物有りの判定は誤りであると認定する。誤判定であると認定すると、検証部48はその旨をホストコンピュータ36に送信する。
分類部49は予め設定されたアルゴリズムによって異物5のサイズ、形状、色、性状である有機物または無機物を分類する。
例えば、図4(a)に示されているように、異物画像6の画素数の計数によって異物画像6の縦aおよび横bの寸法が特定される。
異物画像6の縦aと横bとの積(a×b)によって、異物5の面積すなわちサイズが図4(b)に示されているように特定される。
異物画像6の縦aと横bとの商(a/b)によって、異物5の形状が特定される。
例えば、a/b=1である場合には、異物5は図4(c)に示されているように円形であると、特定される。
a/b>1またはa/b<1である場合には、異物5は図4(d)に示されているように細長い形状であると、特定される。
この結果、例えば、抽出された異物全体がほぼ同一の濃紺系統の色相と階調ならば、異物は偏平で膜厚がほぼ均一な誘電体膜であると推定できる。
すなわち、ウエハ1上に検査光照射装置20により検査光としてのレーザ光21が低傾斜角度で照射されると、このレーザ光21の照射により、異物5から暗視野下の散乱光31が発生する。
この散乱光強度は散乱断面積と表面の凹凸に関連して強度を変えるので、検出時に記録された散乱光強度と、異物画像6から算出したレーザ照射方向に垂直な方向の異物の長さとを用いて解析することによって表面の凹凸状態を認識することができる。
この結果、例えば、凹凸が少ない場合には、シリカ(ガラス)やシリコン片および金属片等の無機物と、特定される。凹凸が多い場合には、人間を起因とする発塵や樹脂等の有機物と、特定される。
図5(b)は異物サイズ別ヒストグラムであり、横軸には区間分けした変数として異物サイズが取られ、縦軸には各異物サイズに属する測定値の回数として検出個数が取られている。
図5(d)は異物形状別ヒストグラムであり、横軸には区間分けした変数として異物形状が取られており、縦軸には各異物形状に属する測定値の回数として検出個数が取られている。
1) 異物検査装置によって異物の座標位置の他に異物のサイズや形状、色、有機物または無機物を特定することにより、作業者はICの製造プロセスを的確かつ迅速に管理することができるため、ICの製造歩留りを高めることができる。
図7は同じく異物検査方法を示すフロー図である。
図8はその作用を説明するための説明図である。
このサンプリングによって撮像対象を減少させることができるため、検査時間をより一層短縮することができる。
このサンプリングによって撮像対象を減少させることができるため、検査時間をより一層短縮することができる。
ちなみに、これらサンプリングに際して、ホストコンピュータ36は最短距離で撮像することができるように異物の撮像の順番を指定することにより、検査時間をより一層短縮させるとともに、検査効率を高める。
指定された異物5の座標位置が、散乱光検出器兼用撮像装置45Aの撮像位置すなわち落射照明装置40の落射照明スポットに来ると、比較部47は散乱光検出器兼用撮像装置45Aからの明視野下の画像信号を取り込む。
次いで、比較部47は先に取り込んだ異物5が付着しているはずの座標位置の画像と、後に取り込んだ異物5が付着していないチップ部4の画像とを比較することにより、異物画像6を抽出する。
ホストコンピュータ36が指定した異物5の座標位置について比較部47から異物画像6が送信されて来た場合には、検証部48は異物判定装置35の異物有りの判定は適正であることを検証する。
これに反して、ホストコンピュータ36が指定した異物座標位置について比較部47から異物画像6が送信されて来なかった場合には、検証部48は異物判定装置35の異物有りの判定は誤りであると認定する。誤判定であると認定すると、検証部48はその旨をホストコンピュータ36に送信する。
分類部49は予め設定されたアルゴリズムによって異物5のサイズ、形状、色、性状の一例である有機物または無機物を分類する。分類された異物5の分類結果は分類部49からホストコンピュータ36に送信される。
ホストコンピュータ36は分類部49からの分類データおよび異物判定装置35からの異物5の座標位置データや個数データおよび散乱光強度を使用することにより、各種分析資料を適宜に作成し、モニタやプリンタ等の出力装置によって適時に出力する。
作業者は出力された各種分析資料によって、ICの製造プロセスを的確かつ迅速に管理する。
その場合、比較用のデータは隣接するチップの検出データであってもよいし、予め記憶された設計パターンデータや標準パターンデータであってもよい。
Claims (7)
- 検査光照射装置によって回路パターンの形成された被検査物を斜方照明し、
暗視野下の被検査物における検査光の散乱光から、回路パターンによる散乱光を遮光素子によって遮光し、遮光素子を通過した散乱光を散乱光検出器によって検出することにより、異物を検査する異物検査方法において、
前記散乱光検出器の検出に基づいて特定された異物の座標位置とこれに対応する他の位置とを同一装置内に配置した明視野照明下でそれぞれ撮像し、
この双方の画像の比較により抽出した異物画像の画素数の計数または色相と階調および散乱光信号に基づいて、少なくともサイズ、形状、色、性状のいずれか一つを特定して異物を分類し、この分類結果と異物の座標位置に基づいて分析資料を作成して出力装置に出力することを特徴とする異物検査方法。 - 請求項1に記載の異物検査方法において、前記異物画像の有無により、前記散乱光検出器の検出に基づく異物の座標位置の特定に対する適否を検証することを特徴とする異物検査方法。
- 検査光照射装置によって回路パターンの形成された被検査物を斜方照明し、
暗視野下の被検査物における検査光の散乱光から、回路パターンによる散乱光を遮光素子によって遮光し、遮光素子を通過した散乱光を散乱光検出器によって検出することにより、異物を検査する異物検査方法において、
前記散乱光検出器の検出に基づいて特定された異物の座標位置とこれに対応する他の位置とを同一装置内に配置した明視野照明下でそれぞれ撮像し、
この双方の画像の比較により抽出した異物画像の画素数の計数に基づいて異物のサイズと形状を特定し、
前記異物画像の有無により、前記散乱光検出器の検出に基づく異物の座標位置の特定に対する適否を検証することを特徴とする異物検査方法。 - 検査光照射装置によって回路パターンの形成された被検査物を斜方照明し、
暗視野下の被検査物における検査光の散乱光から、回路パターンによる散乱光を遮光素子によって遮光し、遮光素子を通過した散乱光を散乱光検出器によって検出することにより、異物を検査する異物検査方法において、
前記散乱光検出器の検出に基づいて特定された異物の座標位置とこれに対応する他の位置とを同一装置内に配置した明視野照明下でそれぞれ撮像し、
この双方の画像の比較により抽出した異物画像の色相と諧調に基づいて異物の色を特定し、
前記異物画像の有無により、前記散乱光検出器の検出に基づく異物の座標位置の特定に対する適否を検証することを特徴とする異物検査方法。 - 回路パターンが形成された被検査物と、
前記被検査物を載置して該被検査物の表面全体を走査するステージ装置と、
前記被検査物に検査光を斜方照明する検査光照射装置と、
前記被検査物の散乱光から前記回路パターンで発生したものを遮光して異物の散乱光を抽出する遮光素子と、
前記異物の散乱光を暗視野下で検出する散乱光検出器と、
前記散乱光検出器の検出に基づいて前記被検査物上の前記異物の座標位置を特定する異物判定装置と、
同一装置内に配置され前記被検査物に照明光を照射する落射照明装置と、
前記異物判定装置により特定された前記異物の座標位置とこれに対応する他の位置との一対の画像信号を採取する明視野の撮像装置と、
前記一対の画像信号から差画像を形成して異物画像を抽出する比較部と、
前記異物画像から得られる画素数の計数または色相と階調および散乱光信号に基づいて、少なくともサイズ、形状、色、性状のいずれか一つを特定して前記異物を分類する分類部と、
前記分類部の分類結果と前記異物判定装置の座標位置に基づいて分析資料を作成するホストコンピュータと、
前記分析資料を出力する出力装置と、
を備えたことを特徴とする異物検査装置。 - 前記ホストコンピュータは、前記異物座標位置に基づいて前記被検査物表面全体における前記異物の群を距離の近いグループにまとめ、各グループの代表を撮像対象としてサンプリングする、ことを特徴とする請求項5に記載の異物検査装置。
- 前記ホストコンピュータは、前記異物座標位置と前記散乱光の強度との組み合わせに基づいて前記被検査物表面全体における前記異物の群を、前記サイズ、形状、色、性状のいずれか一つにクラス分けし、各クラスの代表を撮像対象としてサンプリングする、ことを特徴とする請求項5に記載の異物検査装置。
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