JPH06229939A

JPH06229939A - 異物検査装置

Info

Publication number: JPH06229939A
Application number: JP4040493A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Matsunaga; 良治松永; Yoshimasa Oshima; 良正大島
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi High Tech Corp
Priority date: 1993-02-04
Filing date: 1993-02-04
Publication date: 1994-08-19

Abstract

(57)【要約】【目的】検査効率を落とすことなく、より微少な異物を
検出でき、しかもデータの一元管理が容易となる異物検
出装置を実現する。【構成】照射されたＳ波のレーザビームＬの散乱光の集
光ライン上にＳ偏光とＰ偏光に偏光分離する偏光分離素
子４９が配設され、Ｓ偏光についてのフーリエ変換方式
（６２，６１，４１，４２）の検出結果ＤａとＰ偏光に
ついてのノンフーリエ変換方式（９１，９２）の検出結
果Ｄｂとが並行して求められ、識別情報としてのレイア
ウトパターンデータ（７４）に応じて選択回路９３によ
り何れかの検出結果が選択されて一の異物情報データが
得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、異物検査装置に関
し、詳しくは、ウエハ・レチクル・ＴＦＴガラス基板等
の被検体のパターン表面上に付着した異物の検出を行う
ものであって、特に、規則的な微細パターンの形成され
たメモリセル領域と、この微細パターンに比較すれば大
きなパターンの形成された配線領域とが表面に混在する
メモリＩＣの如く、異種のパターンを有する被検体の表
面についての異物検出に好適な異物検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は半導体のウエハのＩＣチップの形
成方法を示すもので、（a)において、素材のシリコンウ
エハ１は多段階のプロセス処理がなされて各ＩＣチップ
１１が制作される。ＩＣチップ１１は、例えばＲＡＭの
ＩＣであり、その表面は、メモリセルのパターンが形成
されて配設されるブロック状のメモリセル領域１１１，
１１２，１１３，１１４と、その間および周辺を埋める
ようにして選択線や読出線等のパターンが形成されて配
設される配線領域１１０とに、大きく２分される。これ
らの各配設パターンに異物が付着すると品質が劣化する
ので異物検査が行われる。

【０００３】図４に、従来のウエハ異物検査装置の基本
構成の一例を示す。被検査のウエハ１は図示しない検査
テーブルに載置されてＸＹ移動機構により移動する。ウ
エハに対して光源２よりレーザビームＬが小さい投射角
度φで投射され、表面による反射光Ｒが集光レンズ３に
より集光され、異物検査部のＣＣＤセンサ９１に配線パ
ターン等の映像が受像される。表面に異物が付着してい
ると、その散乱光がＣＣＤセンサに受光され、異物検出
回路９２により異物が検出される。

【０００４】以上においては配線パターン等の反射光も
異物の散乱光と同様にＣＣＤセンサに受光されるので、
これらを識別することは一般には困難であり、これに対
して種々の考案がなされている。例えば、投射するレー
ザビームＬをＳ偏光波とすると、配線パターン等にはあ
る程度の規則性があるため、偏光面の方向はあまり変化
しないが、異物は種々勝手な方向に反射するので散乱光
の偏光面が回転する性質がある。よって、偏光方向によ
り配線パターンと異物を区別することが可能とされる。
具体的には、主として異物からの散乱光であるＰ偏光波
だけを偏光フィルタＦにより抽出することにより、比較
的大きい異物に対してはかなりな程度の区別能力を有す
る。

【０００５】一方、同一出願人による特願平３−２２９
４３８等において、他の異物検出方式の異物検査装置が
提案されている。その概要は、規則的パターンを有する
ウエハ表面の異物検査を行うに際し、受光光学系のフー
リェ変換面に、そのパターンにより発生する光のフーリ
ェ変換パターンを遮断する空間的なパターンフィルタを
設けるものである。これにより、結像面の映像から規則
的パターンは除去され、それでいて異物の散乱光は概ね
受光されるので、Ｓ／Ｎ比が向上して極めて微細な異物
までも良好に検出することができる。

【０００６】図５に、そのブロック図を示す。この検査
装置は、前記した図４と同様に光源２、集光レンズ３、
異物検出部４を有するほか、ＣＰＵ７１、メモリ（ＭＥ
Ｍ）７２およびプリンタ（ＰＲＴ）７３よりなるコンピ
ュータ部７と、駆動回路８１、ＸＹ移動機構８２および
載置テーブル８３よりなる移動部８を具備する。これに
対して、変換像受像部５とパターンフィルタ部６が付加
される。変換像受像部５は、集光レンズ３とＣＣＤセン
サ９１の間の適当な位置に設けたハーフミラー５１と、
その反射方向に形成されるフーリェ変換面に設けたＴＶ
カメラ５２により構成される。

【０００７】かかる構成の下で、先ず準備工程によりサ
ンプルウエハの各メモリパターンのフーリェ変換パター
ンに対する共通パターンを求める。被検査ウエハと同一
のメモリチップを有するサンプルウエハ１を選定し、移
動部８の載置テーブル８３にセットする。これに対して
光源２よりレーザビームＬを投射し、ＣＰＵ７１の制御
により、ＸＹ移動機構８２によりウエハをＸまたはＹ方
向に移動してメモリパターンを受像位置に停止し、メモ
リパターンのフーリェ変換パターン（Ｆパターン）をＴ
Ｖカメラで受像してＭＥＭ７２に記憶する。サンプルウ
エハのｎ個のメモリチップの各メモリパターンについて
同様にＦパターンを受像して記憶し、これが終了する
と、ＣＰＵ７１の処理により各Ｆパターンに共通する共
通パターンＦ_m を抽出してＭＥＭ７２に記憶する。

【０００８】次に検査工程においては、ＭＥＭ７２より
共通パターンＦ_m のデータを読出してパターン発生回路
６２に与え、パターン信号を発生して液晶フィルタ６１
にＦ_m を設定する。ついでサンプルウエハを載置テーブ
ルにセットし、ウエハをＸまたはＹ方向に移動して各メ
モリパターンの映像をＣＣＤセンサ９１により逐次に受
像し、異物検出回路４２により異物が検出されてＭＥＭ
７２に記憶される。このようにして検出された異物デー
タは適当に編集されてプリンタ７３などに異物マップや
表形式データとして出力される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の異
物検査装置では、表面に所定のパターンを有する被検体
上の微小異物を検出する方法として、主に、上述の２方
式が採用されている。すなわち、Ｓ偏光波のレーザビー
ムの照射された散乱光から主としてパターン情報を担う
Ｓ偏光成分を除去することにより主として異物情報を担
うＰ偏光成分を検出するという検出方式（以下、ノンフ
ーリエ方式と呼ぶ。）と、レーザビームの照射された散
乱光からフーリエ空間フィルタでパターン情報の成分を
除去することにより主として異物情報を担う成分を検出
するという検出方式（以下、フーリエ方式と呼ぶ。）と
の２方式である。

【００１０】ここで、ノンフーリエ方式は、被検体表面
のパターンの規則性による制約は特にないが、その検出
原理から検出感度が低い。一方、フーリエ方式は、メモ
リセル領域等の規則的パターンを有する検査対象表面に
対しては極めて検出能力が高いが、配線領域等の不規則
なパターンを有する検査対象表面に対しては効果が発揮
できない。

【００１１】そこで、ウエハ全面に亙る異物検査を高精
度に行うためには、ノンフーリエ方式の異物検査装置に
よる検出と、フーリエ方式の異物検査装置による検出
と、をそれぞれ行う必要がある。さらに、上述の両方式
の特質からフーリエ空間フィルタを可動式に設けて一台
の異物検査装置でノンフーリエ方式とフーリエ方式の両
方式を兼備することも容易に考えられる。しかし、これ
は、装置の汎用化による設備費の削減には貢献するが、
両方式による検査を別個に行わなければならないことに
変わりはない。

【００１２】これでは、検出精度は向上しても、検査工
程が２倍かかり、検査効率が低下してしまうので不都合
である。さらに、検査データも二重となり、データの一
元管理ができないという不都合もある。この発明の目的
は、このような従来技術の問題点を解決するものであっ
て、検査効率を落とすことなく、より微少な異物を検出
でき、しかもデータの一元管理が容易な構成の異物検査
装置を実現することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するこの
発明の異物検査装置の構成は、規則的な微細パターンの
形成された第１の表面領域と前記微細パターンに比較し
て大きなパターンの形成された第２の表面領域とを有す
るウエハ・レチクル・ＴＦＴガラス基板等の被検体表面
に対し、レーザビームを照射し、散乱・回折光を集光レ
ンズにより集光してその強度を計測することにより、前
記被検体表面に付着した異物を検出する異物検査装置に
おいて、前記集光レンズの集光ライン上に配設され、照
射される前記レーザビームがＳ波であるのときの散乱・
回折光のうち前記集光レンズを介する光を、Ｓ偏光とＰ
偏光に偏光分離する偏光分離素子と、分離された前記Ｓ
偏光のフーリェ変換面に配設され、前記微細パターンに
特有のフーリェ変換パターンに適合する遮光パターンを
有する空間フィルタと、前記空間フィルタを介して集光
された前記Ｓ偏光の強度を計測して第１の計測値とし、
異物の無い前記第１の表面領域の計測値に対応して決定
された第１の閾値を基準として、前記第１の計測値に応
じた第１の異物情報データを生成する第１の異物情報デ
ータ生成手段と、分離された前記Ｐ偏光の強度を計測し
て第２の計測値とし、異物の無い前記第２の表面領域の
計測値に対応して決定された第２の閾値を基準として、
前記第２の計測値に応じた第２の異物情報データを生成
する第２の異物情報データ生成手段と、を備え、前記レ
ーザビームの前記被検体表面における照射位置が前記第
１の表面領域及び前記第２の表面領域の何れであるかに
対応して、前記第１の異物情報データ及び前記第２の異
物情報データの何れかを収集し、これらの異物情報デー
タに基づいて異物の検出を行うものである。

【００１４】

【作用】このような構成のこの発明の異物検査装置にあ
っては、偏光分離素子によって集光レンズを介する光が
Ｐ偏光とＳ偏光に分離される。これにより、成分比率が
高くて良好な感度が得られるＳ偏光成分を検出するフー
リエ方式の第１の異物情報データ生成手段と、Ｐ偏光成
分の検出に適したノンフーリエ方式の第２の異物情報デ
ータ生成手段とが、並列動作可能となる。したがって、
一の検出動作で検査効率を落とすことなく、フーリエ方
式による高精度な極微小異物の検出と、ノンフーリエ方
式によるパターン依存性のない微小異物の検出とを行う
ことができる。しかも、第１の表面領域については第１
の異物情報データが収集され第２の表面領域については
第２の異物情報データが収集されて一の異物情報データ
が得られるので、異物情報データが一元的に管理でき
る。

【００１５】

【実施例】図１に、この発明の一実施例における構成図
を示す。ここで、光源２、集光レンズ３、異物検出回路
４２，９２、受光器としてのＣＣＤセンサ４１，９１、
遮光パターン発生回路６２、ＣＰＵ７１、メモリ７２、
駆動回路８１、移動部８は従来と同様の構成であり、同
一の符号をもって示す。なお、これらについての再度の
説明は割愛する。これに対して、以下に詳述する偏光分
離素子４９とレイアウトパターンデータ発生回路７４と
異物データ選択回路９３とが付加される。

【００１６】偏光分離素子４９は、集光レンズ３の集光
ライン上で後方に配設される。そして、Ｓ波からなるレ
ーザビームＬの照射されて発した散乱光のうち集光レン
ズ３を通過した光を受け、この受けた光をＳ偏光
（Ｓ’）とＰ偏光（Ｐ）とに偏光分離し、互いに直交す
る別方向に出力する。このうちのＳ偏光（Ｓ’）は、規
則的パターンに起因する周期的成分が空間フィルタ６１
により除去されてＳ偏光（Ｓ）とされた後に、ＣＣＤセ
ンサ４１，異物検出回路４２を経由してフーリエ方式に
よる第１の異物情報データＤａとされる。

【００１７】一方、Ｐ偏光（Ｐ）は、ＣＣＤセンサ９
１，異物検出回路９２を経由してノンフーリエ方式によ
る第２の異物情報データＤｂとされる。なお、図では、
異物情報データＤａ，Ｄｂは、簡単のために１ビットと
されているが、通常はアナログの計測値から所定の閾値
を減じた後の値がＡ／Ｄ変換され、数ビットのデジタル
値のデータとされることも多い。

【００１８】レイアウトパターンデータ発生回路７４
は、メモリを主体とし、それにＣＰＵ７１からのアクセ
ス回路と、駆動回路８１からの位置データを対応するメ
モリアドレスに変換する回路と、１ビットの対応するレ
イアウトパターンデータを選択信号として異物データ選
択回路９３に送出する回路等が、付加された回路であ
る。具体的には、例えば図３（ｂ）のＩＣレイアウトに
対しては、レーザビーム照射位置がメモリセル領域１１
１，１１２，１１３，１１４内のときに値“１”の選択
信号が送出され、レーザビーム照射位置が配線領域１１
０内のときに値“０”の選択信号が送出される。

【００１９】異物データ選択回路９３は、図では論理ゲ
ートの組み合わせ回路であるが、異物情報データが複数
ビットのときにはセレクタにより構成される。これは、
異物情報データＤａと異物情報データＤｂとを受け、こ
れらの何れか一方をレイアウトパターンデータ発生回路
７４からの選択信号に応じて選択する。例えば、選択信
号が“１”のときには異物情報データＤａが選択され、
選択信号が“０”のときには異物情報データＤｂが選択
される。この選択により検出対象位置がメモリセル領域
であるか配線領域であるかに応じて、フーリエ方式によ
る異物情報データＤａとノンフーリエ方式による異物情
報データＤｂとから最適の異物情報データが選択され
る。そして、この選択された異物情報データは、ＣＰＵ
７１による後処理に付されるべく、メモリ７２に記憶さ
れる。

【００２０】このような構成の下での装置の動作を説明
する。まず、最初の準備工程で、レイアウトパターンデ
ータ発生回路７４にレイアウトパターンデータを設定す
る。例えば、検査対象のウエハにおけるＩＣのレイアウ
トの設計に用いられたＣＡＤシステムからＣＰＵ７１が
通信回線を介してＩＣのレイアウト情報をダウンロード
する。そして、このレイアウト情報に従って、メモリセ
ル領域か否かに応じて“１”又は“０”の値のレイアウ
トパターンデータを、ＣＰＵ７１がレイアウトパターン
データ発生回路７４内のメモリに書き込む。

【００２１】次の準備工程で、清浄なサンプルウエハの
各メモリパターンのフーリェ変換パターンを求める。被
検査ウエハと同一のメモリチップを有するサンプルウエ
ハ１を選定し、移動部８の載置テーブル８３にセットす
る。これに対して光源２よりレーザビームＬを投射し、
ＣＰＵ７１の制御により、ＸＹ移動機構８２Ｘ，８２Ｙ
によりウエハをＸまたはＹ方向に移動してメモリパター
ンを受像位置に停止し、メモリパターンのフーリェ変換
パターンをＴＶカメラ等で受像することにより得て、パ
ターン発生回路６２に与える。そして、パターン発生回
路６２がそのフーリェ変換パターンを遮光パターンとし
て液晶フィルタ６１に設定する。

【００２２】かかる準備を終えると、検査対象のウエハ
１を載置テーブル８３にセットし、ウエハをＸまたはＹ
方向に移動してウエハ表面の全面を順次検査する。これ
について、図２を参照しながら説明する。（ａ）はウエ
ハ１表面におけるメモリセル領域１１１と配線領域１１
０との境界部分の模式図であり、このメモリセル領域１
１１上には極微小異物１００が付着している。（ｂ）は
上記模式図における断面位置に対応する受光強度の計測
値の波形を示す。

【００２３】ここで、Ｐ１１０は配線領域１１０からの
Ｐ偏光についてのノンフーリエ方式による計測波形、Ｐ
１１１はメモリセル領域１１１からのＰ偏光についての
ノンフーリエ方式による計測波形、Ｓ’１１１とＳ１０
０とを合わせた波形はメモリセル領域１１１からのＳ偏
光についてのノンフーリエ方式による計測波形、Ｓ１１
１とＳ１００とを合わせた波形はメモリセル領域１１１
からのＳ偏光についてのフーリエ方式による計測波形で
ある。

【００２４】また、Ｔ１１１は異物検出回路４２におけ
る第１の閾値、Ｔ１１０は異物検出回路９２における第
２の閾値である。ノンフーリエ方式では、波形Ｐ１１
０，Ｐ１１１からパターンの影響を除去すべく閾値Ｔ１
１０以下の値が無視される。ただし、これでは配線パタ
ーンの影響に隠れて微小異物１００が検出されない。も
っとも、配線パターンはメモリパターンに比較して大き
いので、配線領域に限れば、極めて微小な異物まで検出
することが要求される訳ではない。

【００２５】一方、フーリエ方式では、成分比率の高い
Ｓ偏光成分を計測するので検出感度が高くて大きな計測
値の波形Ｓ’１１１，Ｓ１００が得られ、しかも最終的
には周期的パターンの影響が除去された波形Ｓ’１１
１，Ｓ１００が得られる。これにより、波形Ｓ１１１に
対応して決定される低い閾値Ｔ１１１を用いて、高い精
度で極微小な異物１００を検出することができる。もっ
とも、これはメモリセル領域等の規則的パターンを有す
る領域で有効である。

【００２６】これら２方式の並列処理が可能となったこ
の発明の異物検査装置では、ノンフーリエ方式とフーリ
エ方式による高精度な検出結果がウエハ全域に亙って一
回の走査でメモリ７２に得られる。よって、従来と同等
の検査効率で極めて微小な異物までも検出できる。しか
も、この検出結果はメモリセル領域に対応する第１の異
物情報データおよび配線領域に対応する第２の異物情報
データが、各領域に対応して選択され統合されて、一の
異物情報データとして得られる。よって、従来と同形式
の一のデータが得られるので、一元管理が容易である。

【００２７】なお、センサ４１とセンサ９１とでは受光
強度レベルが異なるが、これに対しては、異物検出回路
４２，９２における信号増幅率の調整、異物検出回路４
２，９２におけるＡ／Ｄ変換の単位の調整、あるいはプ
ログラムによる後の調整等の何れかによって容易にレベ
ルの整合を図ることが可能である。こうして収集された
メモリ７２上の異物情報データは、適当に編集されてプ
リンタなどに異物マップや検査表として出力される。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明の異物検出装置においては、照射されたＳ波の散乱光
の集光ライン上にＳ偏光とＰ偏光に偏光分離する偏光分
離素子が配設され、Ｓ偏光についてのフーリエ変換方式
の検出とＰ偏光についてのノンフーリエ変換方式の検出
とが並列して行われ、識別情報としてのレイアウトパタ
ーンデータに応じて何れかの検出結果が選択されて一の
異物情報データが得られる。これにより、検査効率を落
とすことなく、より微少な異物を検出でき、しかもデー
タの一元管理が容易となるという効果を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明のウエハ異物検査装置の一実
施例について、その構成図である。

【図２】図２は、その動作を説明するための図であり、
（ａ）はウエハ表面についての模式図であり、（ｂ）は
上記模式図における断面位置に対応する受光強度の計測
値の波形図である。

【図３】図３は、ウエハより製作されるＩＣチップと、
メモリチップの構成の説明図である。

【図４】図４は、従来のウエハ異物検査装置の一例につ
いての基本構成図である。

【図５】図５は、従来のウエハ異物検査装置の他の例を
示し、(a) は全体の構成図、(b) は液晶フィルタの構造
図である。

【符号の説明】

１…ウエハ（サンプルウエハまたは被検査ウエハ）１１…ＩＣチップ、またはメモリチップ１１１…メモリセル領域（ＭＳ）２…光源３…集光レンズ４…異物検出部４１…ＣＣＤセンサ４２…異物検出回路５…変換像受像部５１…ハーフミラー、またはミラー、５２…ＴＶカメラ、５３…回転機構、６…パターンフィルタ部６１…液晶フィルタ６１１…ネマティック液晶６１２…電極６１３，６１４…偏光板６２…遮光パターン発生回路、７…コンピュータ部７１…ＣＰＵ７２…メモリ（ＭＥＭ）７３…プリンタ８…移動部８１…駆動回路８２…ＸＹ移動機構８２Ｘ…Ｘ移動機構モータ８２Ｙ…Ｙ移動機構モータ８３…載置テーブル４９…偏光分離素子７４…レイアウトパターンデータ発生回路９３…異物情報データ選択回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】規則的な微細パターンの形成された第１の
表面領域と前記微細パターンに比較して大きなパターン
の形成された第２の表面領域とを有するウエハ・レチク
ル・ＴＦＴガラス基板等の被検体表面に対し、レーザビ
ームを照射し、散乱・回折光を集光レンズにより集光し
てその強度を計測することにより、前記被検体表面に付
着した異物を検出する異物検査装置において、前記集光レンズの集光ライン上に配設され、照射される
前記レーザビームがＳ波であるのときの散乱・回折光の
うち前記集光レンズを介する光を、Ｓ偏光とＰ偏光に偏
光分離する偏光分離素子と、分離された前記Ｓ偏光のフーリェ変換面に配設され、前
記微細パターンに特有のフーリェ変換パターンに適合す
る遮光パターンを有する空間フィルタと、前記空間フィルタを介して集光された前記Ｓ偏光の強度
を計測して第１の計測値とし、異物の無い前記第１の表
面領域の計測値に対応して決定された第１の閾値を基準
として、前記第１の計測値に応じた第１の異物情報デー
タを生成する第１の異物情報データ生成手段と、分離された前記Ｐ偏光の強度を計測して第２の計測値と
し、異物の無い前記第２の表面領域の計測値に対応して
決定された第２の閾値を基準として、前記第２の計測値
に応じた第２の異物情報データを生成する第２の異物情
報データ生成手段と、を備え、前記レーザビームの前記被検体表面における照
射位置が前記第１の表面領域及び前記第２の表面領域の
何れであるかに対応して、前記第１の異物情報データ及
び前記第２の異物情報データの何れかを収集し、これら
の異物情報データに基づいて異物の検出を行うことを特
徴とする異物検査装置。