JPH0494148A - 異物検出方法およびその装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、試料上の微小異物を検出する方法および装置
に係り、特にパターン付製品ウェハ上の異物を検出する
のに好適な異物検出方法および装置に関する。

〔従来の技術〕

従来技術を特開昭５９−６５３６号公報を引用して第６
図を用いて説明する。試料Ｉ０２を下方からレンズ１０
１を介して照明光１０５で照明する。半導体ウェハの場
合には上方から照明する。検出光１０６をリニアイメー
ジセンサ１０３で検出し、一つ前のチップの検出信号を
メモリ１１１にストアする。

次に、現在検出しているチップの検出信号を１１２ａの
接点を介して差動増幅器１１０に導き、メモリ１１１に
ストアされた信号との差分をとる。ここで検出された信
号は、二つのチップで得た検出信号の不一致信号である
。

半導体ウェハの場合には、同一形状のチップが多数規則
正しく配置されているので、正常なチップ同士の差分信
号は零である。従って、上記で得た不一致信号はパター
ン欠陥又は、付着異物と言える。

上記の不一致信号はパターン欠陥、又は、付着異物であ
る。ウェハ上の照明に上方斜方照明を使用すれば、検出
される不一致信号の大部分は付着異物である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ウェハ上の回路パターンには特に段差の深い部分や形状
が半円形の部分がある。このような部分では斜方照明光
での散乱光が極めて大である。このような箇所ではチッ
プ毎の回路パターンの形状や、段差の形状の僅かな差に
よる検出信号の差が大きく表われるため、差分信号が大
となる。従来の検ａ方式では差分信号に一定のしきい値
をかけて二値化し、「１ノの信号を異物と認識するので
、差分信号が大きいとき二値化信号が「１」となり異物
と誤認識してしまう。

本発明は上記した課題を解決するものである。

〔課題を解決するための手段〕

解決には二つの手段を提供する。第一の解決法は、二つ
の検出信号の中で特に強く光る箇所の信号を一定値でク
リップし、それ以上信号が高くならないようにした上で
差分信号をとるものである。

第二の解決法は検出信号のそれぞれに一定のしきい値を
設けて二値化し、それぞれの二値化信号の論理和をとり
、更にこの二値化信号の「１」の部分を左右に０画素以
上拡げた二値化信号を作り、この部分だけ電圧値を変え
て差分信号のしきい値にするものである。

〔作用〕

第一の解決法ではクリップされた信号は一定値になるの
で、差分信号は零となる。この方法はこのように特に強
く光る箇所での異物検出を断念するものである。クリッ
プレベル以下の信号は検出信号が比較的小さいのでチッ
プ間での信号差も小さく、差分信号も小さい。従って、
差分信号が大のものを異物と認識することができる。

゛第二の解決法ではクリップをかけない代りに検出信号
が大の部分では、差分信号にかけるし希い値を大にして
、比較的大きな異物を検出する。この部分以外の場所で
は従来から用いているしきい値で二値化するので、微小
な異物を検出することができる。

〔実施例〕

第１図（、）は第一の実施例の異物検出光学系の説明図
である。回路パターンの形成されたウェハ１をＸステー
ジ２上に真空吸着し、Ｘステージを＋Ｘ方向に一定速度
で移動させる。ステージが右端にきた時、Ｘステージ３
を＋ｙ力方向一定距１１（例えば１．５ｍｎ＋）ステッ
プ送りして停止し、今度はＸステージを−Ｘ方向に一定
速度で移動させる。

ウェハ上の検出領域４をＸステージの移動方向と４５°
の角度をなす四方向から半導体レーザ５〜８で照明する
。この検出領域の中にある回路パターン、および、異物
で生じる散乱光９は、対物レンズ１０で集められて、結
像点１１に集光する。この位置に一次元リニアイメージ
センサ１２を設は散乱光の像を検出する。イメージセン
サ１２の一画素はウェハ面上に換算して６μｍ０であり
２５６個の素子が一列の並んでいるので、−回の走査で
ウェハ面上ではｌ　、　５３６ｎ＋１１１が検出される
。ウェハがＸ方向に移動すると、　１．５３６ｍｍ幅で
ウェハがＸ方向に左端から右端まで検出される。リニア
イメージセンサ１２の出力をＡ／Ｄ変換器１３でディジ
タル値にし。

これにクリップ回路１４で一定のしきい値をかけて、こ
のしきい値以上の値を除去する。この操作をここではク
リップ操作と呼ぶ。クリップ後の信号をメモリ回路１５
でメモリする。ウェハ上には同じチップが規則正しく形
成されているので、検出領域４が次のチップ２１にきた
時にはここで検出された信号を信号線２３に通す。これ
と同時にメモリ回路１５にメモリされているチップ２０
での検出信号を信号線２２に通し、差動増幅器２４で両
者の差分をとる。

これを二値化回路２５に通して二値化し、信号「１」を
異物として認識する。

第１図（ｂ）で検出画像３０．３１は、それぞれ、チッ
プ２０．２１の検出画像の一部を示したものである。こ
の中に示した多数の黒点は半導体レーザ５〜８で照明さ
れて光っている点である。３３．３４は特に強く光って
いるが、これにはクリップがかかり、一定の出力電圧で
クリップされている。検出差分画像３２は検出画像３０
から検出画像３１を引いて。

絶対値をとった画像である。検出画像３０．３１中の小
さな黒点は引算により消去され、また大きな黒点３３．
３４もクリップされているため引算により消去されてい
る。黒点３７は引算しても検出差分画像３２中に残る。

第１図（ａ）中の差分信号３８は二値化回路２５によっ
て二値化され、二値化信号３９が出力される。第１図（
ｂ）で、二値化信号の画像４０には信号４１が残ってお
り、これを異物として認識する。

ここでリニアイメージセンサ１２からはアナログ信号が
出力されるので、これをＡ／Ｄ変換器１３でディジタル
値に変換した信号２６を得る。ここでは１０ビツトのデ
ィジタル値に変換している。一方しきい値設定ボード２
７でしきい値をディジタル値で入力し、しきい値電圧２
８をクリップ回路１４に導きクリップをかけている。

第２図（ａ）はクリップ回路の出力信号２９（ａ）を示
したものである。２９（ａ）はチップ２０の出力信号■
□であり、横軸はリニアイメージセンサ１２の長手方向
の座標軸ξである。同様に、第２図（ｂ）における２９
（ｂ）はチップ２１の呂力信号工２である。

両者の信号にはしきい値電圧２８をかけてクリップし、
この値以上の信号が生じないようにしている。

第２図（ｃ）は両者の差分信号３８を示したものである
。ここでΔＩ＝Ｉ□−工２である。この中には信号３５
と３６の微小な差により生じた微小信号４２と異物信号
３７が生じているが、クリップのかかった信号は表われ
ない。これをしきい値４３で二値化した信号３９を第２
図（ｄ）に示す。微小信号４２は除去され、真の異物信
号４１が検出されている。

以上の方法の欠点は回路パターンのエツジ部分に異物が
付着して、信号３３と３４の間に差があっても、両者の
差が零となり検出されないことである。

この欠点を軽減した第二の実施例を以下に説明する。

この方法の考え方は二つの原信号にクリップをかけない
で、そのまま差分信号をとる。一方、原信号中の強く光
る場所を検出して、その場所における差分信号のしきい
値を他の場所より高く設定する。これにより、この場所
では小さな異物は検出できないが、大きな異物は検出で
きる。

第３図でチップ２０の検出信号２２を二値化回路５０に
通ししきい値５２で二値化し、二値化信号５３を得る。

同様にチップ２１の検出信号２３から二値化信号５４を
得る。二つの二値化信号のＯＲをとり、更に膨張回路で
二値化信号の「１」の部分を左右に一画素拡げた二値化
信号５８を得る。

多段しきい値回路５９で、二値化信号が「１」の時には
しきい値を高くした多段しきい値６０を作り、二値化回
路２５で信号を二値化して、最終検出信号３９を得る。

この間の信号の変化を第４図を用いて説明する。

第４図（ａ）（ｂ）はそれぞれ信号２２．２３であり、
し−きい値５２によって二値化信号５３．５４を作り、
上記の方法によって二値化信号５８を作る。多段しきい
値６０は二値化信号５８が「１」のとろこでしきい値が
高くなっている。信号８２は信号８０と８１の微小な差
によって生じた誤差信号である。この部分ではしきい値
が高くなっているので二値化されない。

第４図（ｄ）は二値化信号であり、異物信号４１が正し
く検出されている。

第５図（ａ）における信号９０は第４図（ａ）における
信号８０の部分に異物が付着して信号が高くなった場合
を示している。第５図（ｂ）における信号９１の値は信
号８１と同じである。差分信号９２は信号８２より大き
くなり、しきい値より大になるので、二値化信号９３は
「１」となり、この部分における異物が検出されている
。

第二の実施例の拡張として第４図（ａ）でのしきい値５
２を二個以上設け、それぞれのしきい値に対応する二値
化信号５８を作り、それぞれの領域でのしきい値を設け
た多段階しきい値を差分信号３８に設けてもよい。

〔発明の効果〕

二つの検出信号の差分信号に単一のしきい値を設ける従
来法では、拡張工程ウェハ上の０．７μｍ以上、配線工
程ウェハ上の１．５μｍ以上の異物しか検出できなかっ
た。

本発明の第一の実施例によれば、拡張工程ウェハ上の０
．５μｍ以上、酸素工程ウェハ上の１．０μｍ以上の異
物が検出可能となる。但しこの方法では、散乱光が特に
強く生じる場所での異物が検出できない欠点がある。

これに対して、第二の実施例では、異物検出性能は上記
第一の実施例と同じであるが、散乱光が特に強く生じる
場所でも、検出性能は低下するが、異物が検出できる利
点がある。

０．３〜０．５μｍパターンで形成される高集積ＬＳＩ
では０．５μｍ以上の異物検出性能が要求されるので、
本発明の適用が不可欠である。

【図面の簡単な説明】

煽蝕 第１　　　発明の第一の実施例の異物検出光学系の説明
図、第２図は第一の実施例の機能の説明図、第３図は第
二の実施例の説明図、第４図および第５図は第二の実施
例の機能の説明図、第６図は従来技術の説明図である。 １・・・ウェハ、　　　　　　５〜８・・・半導体レー
ザ。 第２０ ｊ−クー　子奔忰し一ザ′ ２ｑｒａ＞−ｆ、、、ｙｚｏｃｐ＋　＊力ａ＋５５、３
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信号 第６ 圀 第６に

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、試料上の一部分を斜めから照明し、前記試料上の回
   路パターンおよび異物での散乱光を垂直上方から対物レ
   ンズを用いて検出し、前記試料上の異なった二箇所から
   の上記の検出信号の差分をとって、一定値以上の差分信
   号を異物と認識する方法において、 前記二箇所からの検出信号のそれぞれに、一定値で出力
   信号をクリップする操作を施した上で、両者の差分信号
   をとることを特徴とする異物検出方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の方法を用いた装置。 ３、試料上の一部分を斜めから照明し、前記試料上の回
   路パターンおよび異物での散乱光を垂直上方から対物レ
   ンズを用いて検出し、前記試料上の異なった二箇所から
   の検出信号の差分をとって、一定値以上の差分信号を異
   物と認識する方法において、前記二箇所からの検出信号
   のそれぞれに一定値のしきい値を設けて二値化し、それ
   ぞれの二値化信号の論理和をとり、更にこの二値化信号
   の「１」の部分を左右に０画素以上拡げた二値化信号を
   作り、この部分だけしきい値を変えて、前記差分信号の
   しきい値にすることを特徴とする異物検出方法。 ４、特許請求の範囲３に記載の方法を用いた装置。 ５、特許請求の範囲３に記載の方法において、二箇所か
   らの検出信号のそれぞれにかけるしきい値を二個以上設
   けて、それぞれの二値化信号の論理和をとり、更に、そ
   れぞれの二値化信号の「１」の部分を左右に０画素以上
   拡げた二値化信号を作り、この部分だけ、それぞれのし
   きい値を変えて、上記した差分信号のしきい値にする異
   物検出方法。 ６、特許請求の範囲第５項記載の方法を用いた装置。