JPH05235137A - 回路パターンの検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板上に形成されている回路パターンの検査
方法に関し、厚さ方向に重畳された複数の回路パターン
を効率よく識別して検査することで生産性の向上を図る
ことを目的とする。 【構成】 不透明な基板の片面に絶縁層等を介して重畳
して形成されている回路パターンを検査する回路パター
ンの検査方法であって、前記基板の回路パターン形成面
に上記絶縁層等を透過し得る波長帯の照射光を照射した
ときの該基板面での反射光を受光結像系に誘導して構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体ウェーハやプリン
ト基板の如き基板上に形成されている回路パターンの検
査方法に係り、特に厚さ方向に重畳された複数の回路パ
ターンを効率よく識別して検査することで生産性の向上
を図った回路パターンの検査方法に関する。

【０００２】近年の電子技術の進展に伴って各種基板上
に形成される回路パターンは微細化しつつあるが、一方
では製造コストを引き下げるための歩留り向上要求に対
応するためその歩留りを大きく左右する回路パターン欠
陥の有無を迅速且つ正確に検査することが強く求められ
ている。

【０００３】そしてこの場合の回路パターン検査方法に
は、形成されているパターンの電気特性を測定する方法
や光学的に捉えた回路パターンを基準パターンと比較し
てその欠陥を見出す方法等が実用化されているが、本発
明では後者における従来より有効な検査方法を提供する
ものである。

【０００４】

【従来の技術】半導体ウェーハ（以下単にウェーハとす
る）やプリント基板の如き基板上に形成されている回路
パターンを光学的に検査するには、その基板上に位置す
る光源からの落射光で照明したときの基板面からの反射
光を利用する方法が一般的に行なわれている。

【０００５】なお、液晶パネルの如く透明な基板上に形
成されている回路パターンを検査する場合には上記落射
光を利用する方法の他に基板裏面から照射したときの該
基板透過光を利用することもある。

【０００６】図５は従来の回路パターン検査方法を説明
する概念図であり、図６は重畳された回路パターンを持
つ基板の検査方法を説明する図である。なお図５，図６
は共に不透明基板であるウェーハ上の回路パターンを検
査する場合を例としているが、図では理解し易くするた
め断面で表わした回路パターン部を拡大して表わしてい
る。

【０００７】図５でウェーハ１の片面には例えば回路パ
ターン1a,1b が形成されている。そこで該回路パターン
1a,1b が正しく形成されているか否かを検査するには、
該ウェーハ１のパターン形成面に平行光Ｌを落射照明し
たときの該パターン形成面からの反射光Ｌ₁ をコンデン
サレンズの如き光学系11を介して例えばＣＣＤの如き受
光結像系12に結像させ、その像を二次元的にスキャンニ
ングすることで二次元的に拡がった該ウェーハ１上の回
路パターン1a,1b それぞれの欠陥の有無とその欠陥位置
を検査するようにしている。

【０００８】この場合、上記回路パターン1a,1b が別々
の材質で形成されているときには表面での反射率がその
材質によって異なることからそれぞれの反射光Ｌ₁ の明
るさに差が生ずるので、その明るさの差を予め考慮しな
がら結像した上記像を二次元的にスキャンニングするこ
とで材質の異なるパターンでも同時に検査することがで
きる。

【０００９】また図６の(1) に示す如く例えば絶縁膜2a
を介して複数層（図では２層）に回路パターン2b,2c が
形成されているウェーハ２の場合では、露出する回路パ
ターン2cは図５と同様の方法で検査することができるが
表面が絶縁膜2aで覆われている回路パターン2bは正確に
検査することができず、結果的に重畳されて検出される
層ごとの回路パターン欠陥を識別したり、また特定した
層の該欠陥のみを検出することができない。

【００１０】そこで、まず(2) に示すように１層目の回
路パターン2bが形成された時点で該パターン2bを図５で
説明した方法で検査した後、２層目の回路パターン2cを
形成したときに(3) に示すように該パターン2cを検査す
る等層形成ごとに該当する回路パターンを検査すること
で多層の回路パターンを持つウェーハ２を検査している
現状にある。

【００１１】なおかかる方法では、それぞれの回路パタ
ーンの材質が異なるときでも検査し得ることは図５で説
明した通りである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、複数層に回路
パターンが形成されている基板上の回路パターンを検査
するには層形成ごとに検査しなければならず、多くの工
数がかかって生産性の向上を期待することができないと
言う問題があった。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題は、不透明な基
板の片面に絶縁層または被覆層を介して重畳して形成さ
れている回路パターンの欠陥を検査する回路パターンの
検査方法であって、広帯域の波長光を持つ光源から射出
する平行化された照射光を、その光軸上に位置して該照
射光を上記絶縁層または被覆層を透過し得る波長帯に単
色光化させるフィルタを通した状態で前記基板の回路パ
ターン形成面に照射し、該基板面における反射光を受光
結像系に誘導して前記回路パターンの欠陥を検査する回
路パターンの検査方法によって解決される。

【００１４】また、不透明な基板の片面に絶縁層または
被覆層を介して重畳して形成されている回路パターンの
欠陥を検査する回路パターンの検査方法であって、前記
絶縁層または被覆層を透過する波長域のレーザ光で前記
基板の回路パターン形成面を照射し該基板面における反
射光を受光結像系に誘導して上記絶縁層または被覆層の
ない状態での前記回路パターンの欠陥を検査した後、該
絶縁層または被覆層を透過しない波長域のレーザ光で前
記基板の回路パターン形成面を照射し該基板面における
反射光を受光結像系に誘導して上記絶縁層または被覆層
を含む状態での回路パターンの欠陥を検査する回路パタ
ーンの検査方法によって解決される。

【００１５】更に、透明な基板の片面に絶縁層または被
覆層を介して重畳して形成されている回路パターンの欠
陥を検査する回路パターンの検査方法であって、前記絶
縁層または被覆層で吸収され易い波長域を含む透過波長
域を持つ光源から射出する平行化された照射光で前記基
板の回路パターン形成面を照射し該基板面における反射
光を受光結像系に誘導すると共に、該絶縁層または被覆
層を透過する波長域の照射光で前記基板をその裏面側の
対応する位置から照射して前記回路パターンの欠陥を検
査する回路パターンの検査方法によって解決される。

【００１６】

【作用】絶縁層や被覆層を透過する波長を持つ照射光を
複数層の回路パターンを持つ基板面に照射すると、絶縁
層や被覆層でカバーされている回路パターンでもその表
面からの反射光をそのまま得ることができるので、該回
路パターン像を受光結像系に結像させることができる
が、このことは表層が絶縁層や被覆層で覆われた回路パ
ターンの欠陥検査が容易に実現し得ることを意味する。

【００１７】そこで本発明では、検査しようとする回路
パターンが形成されている基板面を照射する光の波長を
回路パターンや絶縁層・被覆層等に合わせて変えるよう
にしている。

【００１８】従って、複数層に重畳された回路パターン
を持つ基板でも効率的にその回路パターンを識別して検
査することができるので生産性の向上を期待することが
できる。

【００１９】

【実施例】図１は本発明になる回路パターンの検査方法
を説明する原理図、図２は一実施例をその装置と共に説
明する図であるが、図ではいずれも基板がウェーハであ
る場合を例としているので、図５，図６と同じ対象部材
には同一の記号を付して表わしている。

【００２０】また図３は透明基板上の回路パターン検査
方法を説明する原理図であり、図４は図３の実施例を装
置と共に説明する図である。図１で片面に絶縁層2aを介
して複数層（図では２層）に回路パターン2b,2c が形成
されているウェーハ２は図６で説明したものである。

【００２１】そして該ウェーハ２の上方には、波長域の
広い通常の水銀ランプの如き光源13と図５で説明した光
学系11, 特定な波長光のみを通過させる分光器の如きフ
ィルタ14, ビームスプリッタ15および図５で説明した受
光結像系12がそれぞれの光軸を合わせた状態で配置され
ており、光源13から射出し光学系11で平行となる光Ｌ
は、フィルタ14で特定化された波長を持つ単波長光Ｌ₁₁
となってビームスプリッタ15を透過して被検ウェーハ２
の表面を照射した後、被検ウェーハ２の表面での反射光
Ｌ₁₂となってビームスプリッタ15でほぼ直角方向に曲げ
られて受光結像系12に入射するようになっている。

【００２２】従って図５同様に該受光結像系12に入射す
る光を二次元的にスキャンニングすることで該ウェーハ
２上の二次元的な像を検査することができる。そして特
にこの場合の上記フィルタ14は、該フィルタ14を通過し
た光Ｌ₁₁が上述した絶縁層2aを透過し易い波長域すなわ
ち該絶縁層2aで吸収され難い波長域の光になるように形
成されて該絶縁層2aの影響をほぼなくすようにしてい
る。

【００２３】例えば該絶縁層2aが窒化シリコン（SiＮ）
膜で形成されているときには、該フィルタ14を通過した
後の光が該窒化シリコン（SiＮ）膜を透過し易い波長す
なわち 6300 Å程度の波長域を持つ単波長光になるよう
にしてある。

【００２４】この場合上記光源13から射出し該フィルタ
14でその波長域が狭められてウェーハ２の表面に到達す
る光Ｌ₁₁は、回路パターン2b,2c を除く領域ではの如
く表面層としての絶縁層2aを透過してウェーハ２の表面
に到達した後反射する光Ｌ₁₂となってビームスプリッタ
15を経て受光結像系12に入射するが、回路パターン2bの
領域ではで示す如く絶縁層2aを透過して該回路パター
ン2bの表面で反射した光Ｌ₁₂′となって受光結像系12に
入射し、更に回路パターン2cの領域ではで示す如く該
回路パターン2cの表面で反射した光Ｌ₁₂″となって受光
結像系12に入射することとなるが、ウェーハ２表面での
反射率と回路パターン2b,2c 表面での反射率は等しくな
い。

【００２５】従って、結果的に該ウェーハ２に重畳して
形成されている回路パターン2bと2cの各表面を該ウェー
ハ２の表面と共に受光結像系12に識別して結像させるこ
とができるので各回路パターン2b, 2cを効率よく検査す
ることができる。

【００２６】なおかかる検査方法では、フィルタ14の透
過する波長域を透過させる絶縁層2aの材質に合わせて設
定することで如何なる材質の絶縁層や被覆膜にも対応さ
せられるメリットがある。

【００２７】一実施例を示す図２は、回路パターンが窒
化シリコン膜からなる回路パターンでカバーされたメタ
ル層で形成されている場合に適用し得る方法を例示した
ものである。

【００２８】すなわち図２で、ウェーハ３の片面（図で
は上面）にはアルミニウム(Al)からなる回路パターン3
a,3b が窒化シリコン膜からなる回路パターン3cによる
パシベーションの開口領域Ａを具えて形成されている。

【００２９】そして該ウェーハ３の上方には、例えば図
示されない回転機構等で自在に切り換えることができる
２個の光源すなわちヘリウムネオン(HeNe)・レーザ光源
21aと弗化クリプトン (KrＦ) ・レーザ光源21b とから
なる光源系21と、図１で説明したビームスプリッタ15お
よび受光結像系12とが光軸が合致するように配置されて
いる。

【００３０】そして上記ヘリウムネオン・レーザ光源21
a （または該光源31a と切り換えたときの弗化クリプト
ン・レーザ光源21b ）から射出したレーザ光はビームス
プリッタ15を透過してウェーハ３上を照射した後、反射
光となってビームスプリッタ15でほぼ直角方向に曲げら
れて受光結像系12に入射するようになっている。

【００３１】この場合 6300 Å程度の波長帯にあるヘリ
ウムネオン・レーザ光Ｌ₂₁はで示す如く上記窒化シリ
コン膜からなる回路パターン3cを透過するので、上記パ
シベーションの開口領域Ａにおける開口パターンに影響
されることなくアルミニウムからなる回路パターン3a,3
b 全域での反射光を一様に得ることができて該回路パタ
ーン3a,3b を検査することができる。

【００３２】一方、 2500 Å程度の波長帯にある弗化ク
リプトン・レーザ光Ｌ₂₂はで示す如く上記窒化シリコ
ン膜を透過しないので、表面に露出する上記パシベーシ
ョンの開口領域Ａでのみ回路パターン3aからの反射光を
得ることができるが、このことは逆に該窒化シリコン膜
にピンホールや破れがあるとそれらを発見することがで
きて結果的に回路パターン3cとしての検査が行なえるこ
とを示している。

【００３３】従って、上記ヘリウムネオン・レーザ光で
回路パターン3a,3b を検査した後該光源を弗化クリプト
ン・レーザ光にすることで二層の回路パターンを効率よ
く検査することができる。

【００３４】基板が透明である場合を例とする図３で、
透明基板４の片面（図では上面）には絶縁層4aを介する
その両面に回路パターン4b,4c が形成されている。そし
て該透明基板４の上部には、図１で説明した光源13と光
学系11，フィルタ14, ビームスプリッタ15および受光結
像系12がそれぞれの光軸を合わせた状態で図１同様に配
置されており、また該透明基板４の下方の同一光軸上に
は図１同様の光源13′と光学系11′およびフィルタ14′
が対面して配置されている。

【００３５】従って、光源13から射出する光は図１で説
明したように透明基板４のパターン形成面で反射した後
Ｌ₁₂となって受光結像系12に結像するが、光源13′から
射出する光はＬは該透明基板４を透過した後Ｌ′となっ
て受光結像系12に結像することとなる。

【００３６】この場合、受光結像系12に結像する像の内
の光源13からの落射照明光による回路パターン4b,4c の
像相互間の明るさの比は、図１で説明した如く該回路パ
ターン4b,4c それぞれの表面における反射率の差異によ
ってもたらされるが、該回路パターン4b,4c の像とその
周囲の明るさとの比は上記回路パターン4b,4c からの反
射強度と光源13′からの透過光の強度との間の差異によ
ってもたらされる。

【００３７】すなわち、落射照明のみのときには基板４
自体が透明であるため回路パターン4b,4c 以外からの反
射光は殆ど検出されず結果的に該回路パターン4b,4c 以
外の領域は黒色であるが、その状態で光源13′を点灯し
て透過光を加えると回路パターン4b,4c 以外の領域のみ
をその透過光で明るくすることができる。

【００３８】そこで、光源13による照度と光源13′によ
る照度との間の比と受光結像系12の感度とを適当に設定
することで、上記回路パターン4b,4c 間の像としての明
るさの比を変えることができて各回路パターン4b,4c ご
との欠陥検査の容易化を図ることができる。

【００３９】例えば、フィルタ14によって落射照明光を
絶縁層4aにおける吸収が大きい波長例えば 2500 Å程度
の波長光にすると共にフィルタ14′によって透過照明光
を透明基板４と絶縁層4aとにおける吸収が小さい波長例
えば 6300 Å程度の波長光にすると、落射照明光による
回路パターン4b,4c での反射光の明るさの比を大きくす
ることができると共に透過光を回路パターン4b,4c 領域
における反射光よりも明るいものとすることができる。

【００４０】基板が透明である場合の実施例を装置と共
に説明する図４で、透明基板５の片面（図では上面）に
は窒化シリコン膜からなる絶縁層5aを介する両面にメタ
ル層からなる回路パターン5b,5c が形成されている。

【００４１】そして該透明基板５の上方には、図１で説
明した光源13より波長域の狭いクセノン水銀(Xe-Hg) ア
ークランプからなる落射照明光源としての光源31と光学
系11, ビームスプリッタ15および受光結像系12がそれぞ
れの光軸を合わせた状態で配置されており、また該透明
基板５の下方の同一光軸上には上記同様にクセノン水銀
アークランプからなる透過照明光源としての光源31′と
光学系11′および図１で説明したフィルタ14′とが光軸
を合わせた状態で対面して配置されている。

【００４２】従って、光源31から射出する光Ｌ₃₁は図１
で説明したように透明基板５のパターン形成面で反射し
た後Ｌ₃₂となって受光結像系12に結像すると共に、光源
31′から射出する光Ｌ₃₁は該透明基板５を透過した後Ｌ
₃₁′となって受光結像系12に結像することとなる。

【００４３】そしてこの場合に使用する光源31および3
1′から射出する光には波長 3000 Å程度の波長光が多
く含まれるが、この波長帯域は絶縁層5aを形成する窒化
シリコン膜に吸収され易い帯域である。

【００４４】従って光源31から射出する落射照明光によ
る回路パターン5b,5c の反射光強度は、絶縁層5aで被覆
されている回路パターン5bの方が露出する回路パターン
5cよりも小さい。

【００４５】一方、光源31′から射出する透過照明光は
フィルタ14′によって上記窒化シリコン膜での吸収波長
域を除去し得るので該窒化シリコン膜を透過する波長域
のみを通すことができる。

【００４６】このことは、上記絶縁層5aを透過しても減
衰することがなく該絶縁層5aの膜厚ムラや破れ等の影響
を受けることなく回路パターン5b,5c で遮蔽された像が
受光結像系12に結像されることを示している。

【００４７】従って、光源31と31′との間の照度比と受
光結像系12の感度とを適当に設定することで、例えば絶
縁層5aで覆われた回路パターン5bを黒のラインで表示
し，露出する回路パターン5cを白のラインで，またそれ
以外の領域を中間色として表示する等のことが容易にで
きて、２個の重畳した回路パターンを区別しながらそれ
ぞれの欠陥有無をその位置と共に検査することができ
る。

【００４８】

【発明の効果】上述の如く本発明により、厚さ方向に重
畳された複数の回路パターンを効率よく識別して検査す
ることで生産性の向上を図った回路パターンの検査方法
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明になる回路パターンの検査方法を説明
する原理図。

【図２】 一実施例をその装置と共に説明する図。

【図３】 基板が透明である場合の検査方法を説明する
原理図。

【図４】 図３の実施例を装置と共に説明する図。

【図５】 従来の回路パターン検査方法を説明する概念
図。

【図６】 重畳された回路パターンを持つ基板の検査方
法を説明する図。

【符号の説明】

２,3 半導体ウェーハ 2a,3c,4a,5a 絶縁層 2b,2c,3a,3b,4b,4c,5b,5c 回路パターン ４,5 透明基板 11, 11′ 光学系 12 受光結像系 13, 13′,31,31′ 光源 14, 14′ フィルタ 15 ビームスプリッタ 21 光源系 21a ヘリウムネオン・レーザ光源 21b 弗化クリプトン・レーザ光源

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 不透明な基板の片面に絶縁層または被覆
   層を介して重畳して形成されている回路パターンの欠陥
   を検査する回路パターンの検査方法であって、 広帯域の波長光を持つ光源から射出する平行化された照
   射光を、その光軸上に位置して該照射光を上記絶縁層ま
   たは被覆層を透過し得る波長帯に単色光化させるフィル
   タを通した状態で前記基板の回路パターン形成面に照射
   し、該基板面における反射光を受光結像系に誘導して前
   記回路パターンの欠陥を検査することを特徴とした回路
   パターンの検査方法。
2. 【請求項２】 不透明な基板の片面に絶縁層または被覆
   層を介して重畳して形成されている回路パターンの欠陥
   を検査する回路パターンの検査方法であって、 前記絶縁層または被覆層を透過する波長域のレーザ光で
   前記基板の回路パターン形成面を照射し該基板面におけ
   る反射光を受光結像系に誘導して上記絶縁層または被覆
   層のない状態での前記回路パターンの欠陥を検査した
   後、該絶縁層または被覆層を透過しない波長域のレーザ
   光で前記基板の回路パターン形成面を照射し該基板面に
   おける反射光を受光結像系に誘導して上記絶縁層または
   被覆層を含む状態での回路パターンの欠陥を検査するこ
   とを特徴とした回路パターンの検査方法。
3. 【請求項３】 透明な基板の片面に絶縁層または被覆層
   を介して重畳して形成されている回路パターンの欠陥を
   検査する回路パターンの検査方法であって、 前記絶縁層または被覆層で吸収され易い波長域を含む透
   過波長域を持つ光源から射出する平行化された照射光で
   前記基板の回路パターン形成面を照射し該基板面におけ
   る反射光を受光結像系に誘導すると共に、該絶縁層また
   は被覆層を透過する波長域の照射光で前記基板をその裏
   面側の対応する位置から照射して前記回路パターンの欠
   陥を検査することを特徴とした回路パターンの検査方
   法。