JPH01292238A - 表面検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は蛍光を発する物質でパターンが形成された被検
査物、例えば半導体ウェハ等の表面検査を行う表面検査
装置に関する。

（従来の技術） 従来より蛍光を発する物質でパターンが形成された被検
査物、例えば半導体ウェハの表面上の検査を行うための
自動化装置の開発が盛んに進められている。このような
装置は照明光を半導体ウェハ上に照射し、その反射光あ
るいは散乱光を受光し、その結果を画像処理し、パター
ンや異物の付着などを検査するものである。この頃では
このような表面検査装置は光源をレーザ光等の単一波長
の光を用いて画像処理の効率を改善させようとするもの
や、特開昭６０−８０７４５　ｒ異物自動検出装置」の
ように蛍光を用いて検査を行う技術が開示されている。

この特開昭８０−８０７４５　ｒ異物自動検出装置」は
蛍光を用いて異物の大きさ・個数を検出しようとしたも
のである。

（発明が解決しようとする課題） 上述のような装置は、反射光・散乱光を受光し、その受
光データを用いて表面検査を行っている。例えば、パタ
ーンを検査する場合では被検査物表面の全面を検査して
いるためパターン上以外に有る傷やゴミ等による反射光
・散乱光を検出していた。このようなパターン検査では
、パターンのみを検査すれば良いものである。つまり、
そのような工程後の検査ではパターン、上辺外にある傷
・ゴミの検査は不要であり検査時間を長引かせ、生産工
程の歩留まりの低下に繋がる可能性がある。

また、異物検査ではこのようなパターン上以外にある傷
・ゴミの検出が必要とされている。このような異物検査
では傷・ゴミの種類の選別が生産工程へのフィードバッ
クを行う上で非常に重要なものである。しかし、従来の
表面検査装置に反射光・散乱光により検出するものや、
蛍光により検出するものでは大きさや位置などは検出で
きても傷・ゴミの種類の選別は困難であった。

本発明はこのようなパターン検査の高速化、異物検査の
異物種類の選別などを実現するための表面検査装置を提
供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 蛍光を発する物質でパターンが形成された被検査物を所
定波長の光で照明する光源を有する照明手段と、この照
明手段により照明された被検査物の第１の画像を得る第
１の画像入力手段と、上記照明手段の所定波長光源のみ
より照明された所定波長光を吸収するフィルタを介して
被検査物の蛍光による第２の画像を得る第２の画像入力
手段とを具備する各手段より第１及び第２の画像を入力
する。このように入力された画像を、第２の画像入力手
段により得られた蛍光画像からマスクを形成し、これを
第１の画像入力手段により得られた散乱光、反射光又は
両光の画像を画像処理して得られた画像にマスキングす
ることによって得られる検査画像を抽出する検査画像抽
出手段と、この検査画像抽出手段と第１の画像入力手段
及び第２の画像入力手段により得られた画像を選択的に
呼出し演算し表面検査を行う検査手段とを具備する各手
段より画像処理を行う表面検査装置を構成するものであ
る。

（作用） 上述のように表面検査装置を構成すると、第１の画像入
力手段から散乱光像、反射光像又は両者を画像処理して
得られる通常の画像が入力され、第２の画像人力手段か
ら有機物質より発せられた蛍光のみを受信した蛍光画像
が入力される。この蛍光画像は照明手段で発した所定波
長光を吸収するフィルタを用い、散乱光及び反射光を吸
収し蛍光のみを受光する。この蛍光画像は有機物質のみ
から発するので、パターン検査においては、この蛍光画
像をマスクとして通常画面に重ね合わせマスキングする
ことによりパターン部分のみの画像を抽出することが可
能となる。また、異物検査の場合においては、反射光・
散乱光により得た画像では表面上にある傷・ゴミは無機
物質・有機物質の種類によらず全て検出する。蛍光画像
では有機物の異物しか検出しないので、この蛍光画像を
マスクとして通常画面に重ね合わせマスキングすること
により無機物質の異物と有機物質の異物を選別すること
を容易に行えるようにしたものである。

但し、実際には蛍光画像を直接マスクとして使用すると
検査領域が余りにも狭すぎて実質的な検査領域としては
不適当になる場合が生じやすい。そこで、予め蛍光画像
に画像処理を施しパターンまたは異物の検査を行う上で
の適性領域を持つように蛍光画像の蛍光部分を処理する
必要がある。また、所定波長の光とは、パターンを形成
する物質が蛍光を生じやすい波長を選択的に用いるか、
複数の波長を併用して用いるものでもよい。但し、複数
の波長を用いる場合は・、それら複数の波長の全てを吸
収するフィルタを用いるか、単一波長のみ吸収するフィ
ルタを多数組合わせたものを用いる必要がある。

（実施例） 以下に本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明のパターン検査装置の構成を示す斜視図
である。レーザ発振器（１）より射出されたレーザ光は
ハーフミラ−（２）により反射され、対物レンズ（３）
によって集光され、ｘ−ｙステージ（１Ｂ）上に載置さ
れた半導体ウニ°ノ１（以下ウエノ１と略”）　（２Ｇ
）に導かれる。このハーフミラ−（２）及び対物レンズ
（３）に導かれるレーザ光の照射位置はウェハ（２０）
を載置したＸ−Ｙステージ（１Ｂ）を駆動することによ
って二次元的に移動が可能なように構成されている。こ
のようにウェハ（２０）に入射されたレーザ光の正反射
光はハーフミラ−（２）を透過し、レンズ（４）及びハ
ーフミラ−（５）を透過し、受光素子（６）に受光され
るように配置され得ている。また、ハーフミラ−（５）
で反射したレーザ光はフィルター（７）を通して受光素
子（８）に入射するように設けられている。さらに、ウ
ェハ（２０）に入射したレーザ光の散乱光を取込むため
の散乱光集光ミラー（９）がウェハ（２０）上のレーザ
光照射位置上方周辺に配置されている。この散乱光集光
ミラー（９）によって集光された散乱光は／％−フミラ
ー（２）及びミラー（１０）、（１１）に反射され集光
レンズ（１２）によって集光され受光素子（１３）に受
光されるように配置されている。このような配置された
受光素子（８）、（８）及び（１３）の出力結果を受信
可能に画像処理部（１４）に接続されている。さらに、
この画像処理部（１４）の処理結果を送信可能に検査部
（１５）が接続されている。また、上述のフィルタ（７
）は、レーザ発振器（１）より発振されるレーザ光と同
じ波長の光を吸収する作用をもつものを使用する。

以下に上述のパターン検査装置の作用を第１図及び第２
図を用いて説明する。

レーザ発振器（１）より放射されたレーザ光はハーフミ
ラ−（２）により反射され、対物レンズ（３）に集光す
る。このとき、レーザ光はウエノ１（２０）の表面に集
光されるように導かれている。こうしてウェハ（２０）
に照射されたレーザ光の正反射光が対物レンズ（３）、
ハーフミラ−（２）、レンズ（４）及びハーフミラ−（
５）を透過し、受光素子（６）に導かれる。このハーフ
ミラ−（５）に反射された正反射光は、フィルタ（７）
を透過し、受光素子（８）へ受光される。この時の受光
素子（８）に受光された光はレーザ発振器（１）より照
射されたレーザ光の波長を吸収することにより、このレ
ーザ光によって励起された蛍光のみを受光することにな
る。同時にウェハ（２０）に照射されたレーザ光の散乱
光も散乱光集光ミラー（９）により集光され、ハーフミ
ラ−（２）及びミラー（１０）、（１１）によって反射
され、集光レンズ（１２）によって集光されて、受光素
子（１３）に受光される。

こうしてレーザ発振器（１）より放出されたレーザ光の
正反射光、散乱光、蛍光を受光し、同時にｘ−Ｙステー
ジ（１６）を駆動させ、ウエノ＼（２０）全面をレーザ
光が二次元的に照射するようにする。こうしてウェハ（
２０）にレーザ光が入射したときの反射光、散乱光及び
蛍光を受光した受光素子（６）　、　（８）及び（１３
）は、その出力データを画像処理部（１５）に送信する
。また、これを受けた画像処理部（１５）はこの出力デ
ータを逐次記録する。画像処理部（１５）では、この受
光素子（８）及び（１３）の出力データを基に第２図（
ａ）に示す第１の光学像を形成し、記憶する。さらに、
受光素子（８）の出力データより第２図（ｂ）に示す第
２の光学像を形成し、記憶する。この画像はフィルタ（
７）の作用によりレーザ光の反射光及び散乱光を吸収す
るので、レーザ光によって励起された蛍光のみの画像に
なる。つまり、本実施例ではウェハ（２０）上ではウェ
ハ自身はシリコン等の無機質材料で構成されているので
蛍光を生じないが、ウェハ（２０）上に形成されたパタ
ーンを構成するレジストはレーザ光によって励起された
蛍光が放射されるわけである。

この第２の光学像をマスクとして第１の光学像に重合わ
せるのだが、前述の作用のところで言及したようにその
まま使用するのでは、検査領域としては不適当であるの
で、画像処理部（１４）内において第２の光学像の蛍光
を放射している部分を膨脹処理する。このときの膨脹処
理した画像を第２図（Ｃ）に示す。この膨脹処理した画
像をマスクとして第１の光学像に重合わせ、重複した部
分のみを得るものである。これを第２図（ｄ）に示す。

このようにしてパターンを検査するのに必要な部分のみ
を抽出し、この抽出したデータのみを検査部（１５）に
送ることによって、検査を行うことで検査時間を大巾に
短縮することが可能となった。

以下に本発明の第２の実施例を示す。第２の実施例には
異物検査に本発明の表面検査装置をしようした例を挙げ
る。構成は第１の実施例と変わらないので省略するが、
異物検査が目的なので画像処理部（１４）と、検査部（
１５）のアルゴリズムに違いが生じるものである。

以下に第２の実施例の作用を第３図を用いて説明する。

画像を取り込む動作は前述の第１の実施例と同じなので
省略する。取込まれた散乱光画像を第３図（ａ）に、蛍
光画像を第３図（ｂ）に示す。

第３図（ａ）の散乱光画像は無機物質・有機物質の異物
を区別なく検出しているのに対して、第３図（ｂ）の蛍
光画像は有機物質の異物のみを検出している。この第３
図（ｂ）の画像をマスクとして散乱光画像に重合わせ、
第３図（ｂ）の画像の蛍光を発している部分を散乱光画
像より削除する。これによって得られた第３の画像を第
３図（ｅ）に示す。

この第３図（ｅ）に示した画像は無機物質の異物のみを
表すものである。そこで蛍光画像によって検出された有
機物質の異物と別々に検査部（１５）に送信することで
、無機物質・有機物質の異物の個数・位置・大きさなど
をそれぞれ検出することができる。

このように無機物質・有機物質の異物を別々に検出する
ことで、異物が付着する原因を探ることができる。その
結果を生産工程へフィードバックさせることにより異物
付着の防止に役立つものである。

なお、本実施例では照明手段としてレーザ光のみを用い
たが、散乱光・反射光の第１の画像を得るための照明手
段は、単一波長光源に限定するものではない。つまり、
本発明は第２の６画像である蛍光画像を得るために所定
波長光源を用い、第１の画像を得るために通常の光源を
用いてもよいものであり、照明手段として所定波長光源
が含まれかつ第２の画像入力手段においてこの所定波長
光を吸収できるものであれば、本発明の特許請求の範囲
に含まれるものである。

［発明の効果］ 上述のように本発明の表面検査装置を用いると、パター
ン検査の短縮化を可能とし、異物などの付着原因や工程
を検出でき、生産工程へのフィードバックに役立つ表面
検査装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１及び第２の実施例の構成を示す構
成図、第２図は同じく第１の実施例による画像処理工程
を説明するための説明図、第３図は同じく第２の実施例
による画像処理工程を説明するための説明図である。 １・・・レーザ発振器、　２・・・ハーフミラ−１３・
・・対物レンズ、　　　４・・・レンズ、５・・・ハー
フミラ−１６・・・受光素子、７・・・フィルター、　
　８・・・受光素子、９・・・散乱光集光ミラー、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 蛍光を発する物質でパターンが形成された被検査物表面
   の検査を行う表面検査装置において、上記被検査物を所
   定波長の光で照明する光源を有する照明手段と、この照
   明手段により照明された上記被検査物の第１の画像を得
   る第１の画像入力手段と、上記照明手段の所定波長光源
   より照明された所定波長光を吸収するフィルタを介して
   被検査物の蛍光による第２の画像を得る第２の画像入力
   手段と、この第２の画像入力手段により得られた蛍光に
   よる画像からマスクを形成し上記第１の画像入力手段に
   より得られた画像にマスキングすることによって得られ
   る検査画像を抽出する検査画像抽出手段と、この検査画
   像抽出手段と上記第１の画像入力手段及び上記第２の画
   像入力手段により得られた画像を選択的に呼出し演算し
   表面検査を行う検査手段とを具備することを特徴とする
   表面検査装置。