JPH06347415A - パーティクル検査装置およびその検査方法 - Google Patents

パーティクル検査装置およびその検査方法

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JPH06347415A
JPH06347415A JP13973493A JP13973493A JPH06347415A JP H06347415 A JPH06347415 A JP H06347415A JP 13973493 A JP13973493 A JP 13973493A JP 13973493 A JP13973493 A JP 13973493A JP H06347415 A JPH06347415 A JP H06347415A
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JP
Japan
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semiconductor wafer
light
particles
data
particle
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JP13973493A
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Makoto Inai
真 井内
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体装置の製造工程中での障害となる半導体
ウェーハ裏面のパーティクルの検査を可能とする。 【構成】半導体ウェーハ上に集光した光を入射する光源
と半導体ウェーハからの反射及び散乱光を検出する検出
器を備える検出部からの、半導体ウェーハ裏面上のマッ
プデータをフーリエ変換部にてフーリエ変換する。半導
体ウェーハ裏面には周期的な凹凸が存在し、この裏面か
らの反射光によるノイズはフィルタ5により除去,分離
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体製造の障害となる
パーティクルの検査装置およびその検査方法に係わり、
特に半導体ウェーハのパーティクル検査装置およびその
検査方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の製造工程において、パーテ
ィクルが存在すると製造パターンの欠陥となるばかりで
なく、導電性パーティクルが存在すると導通してはいけ
ない部位で電気的なショートが発生し、また非導電性パ
ーティクルが配線等の導電物質中に存在すると電気的な
オープンが発生し半導体装置の歩留まりが低下する要因
となる。
【0003】半導体製造工程中においては、これらのパ
ーティクルによる製造歩留まりの低下を未然に防止する
ため、個別製造プロセスでのパーティクル発塵量をモニ
ターウェーハを用いて検査している。この検査に用いら
れているパーティクル検査装置は以下に示される装置が
用いられていた。
【0004】図5は従来のパーティクル検査装置の検出
部を示す模式図、図6は従来のパーティクル検査装置の
データ処理を表すブロック図である。
【0005】パーティクル検査用の半導体ウェーハ12
を素子が形成されて表面23を上にして回転及び平行移
動あるいはX−Y方向に走査可能なステージ13上に保
持する。ここに半導体ウェーハ12の斜め方向の光源1
4よりレーザー光を表面23に照射する。半導体ウェー
ハ12の垂直方向には光電子増倍管を用いた検出器15
が備えられている。用いられる半導体ウェーハ12は鏡
面であるのでパーティクルが存在しない場合は検出器1
5には光が進入せず、検出器15からは電圧は発生しな
い。一方半導体ウェーハ12上にパーティクルが存在す
ると、光散乱の原理により反射光以外に散乱光が発生
し、検出器15にこの散乱光が進入し、電圧を発生す
る。この検出器15からの電圧即ちパーティクルからの
散乱光の強度はパーティクルの大きさに依存し、この電
圧によりパーティクルの大きさを推定することが可能で
ある。
【0006】ステージ13を回転及び平行移動あるいは
X−Y方向に走査することにより、半導体ウェーハ12
全面でのパーティクルのデータを収集することができ
る。これは図6に示されるように検出部1からの検出デ
ータとステージ制御部3からの座標データを記憶部2に
蓄え、半導体ウェーハ12表面全面の走査が終わった段
階で記憶部2内のマップデータよりパーティクルのサイ
ズ別ヒストグラム及びパーティクルのマップを処理部7
において計算しディスプレイ8及びプリンタ9に出力す
るという手法となっていた。
【0007】また、フォトマスク等であって簡単なパタ
ーンを有する被検査物に対するパーティクルの検査装置
としては図7に示される検査装置が提唱されている(実
開昭63−172945号)。透明なフォトマスク16
の全面より白色光を入射し、フォトマスク16の表面の
パターンの情報をレンズアレイ17を介してリニアイメ
ージセンサ18により読み取り、この信号をA/D変換
器19でデジタル化し、記憶メモリ20に記憶する。こ
の記憶されたデータをシグナルプロセッサ21にてフー
リエ変換して、予め定められたパーティクルの存在しな
い場合のフーリエ変換パターンと比較することにより高
速でパーティクルの検査が可能となる。パーティクルが
存在した場合にはシグナルプロセッサ21より異常があ
るという警報信号を警報器22に送るというものであ
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来の半導体
ウェーハ上のパーティクル検査装置においてはモニター
ウェーハから得られた散乱光強度のデータをそのままパ
ーティクルの大きさに変換している。この場合パーティ
クルが存在しない場合にモニターウェーハ表面からの散
乱光を抑えるために、モニターウェーハの表面は鏡面で
ある必要がある。一方、半導体製造装置からの発塵量を
調査する際に半導体ウェーハ表面でのパーティクル数の
みならず半導体ウェーハ裏面でのパーティクル数を調査
する必要がある。しかしながら半導体ウェーハ裏面には
周期的な凹凸が存在し、従来のパーティクル検査装置で
はこの凹凸からの反射光とパーティクルからの散乱光の
区分が不可能であり、ウェーハ裏面でのパーティクルの
検出が困難であるという欠点があった。
【0009】またリニアイメージセンサーとフーリエ変
換を用いるパーティクル検査装置では、フォトマスク等
の透明な材質でありかつ周期的なパターンを有する被検
査物に対しては検査可能であるが、光学的に不透明な半
導体ウェーハに対しては透過光を用いる検査法を適用す
ることができない。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明のパーティクル検
査装置は、従来技術の課題に鑑み発明されたもので、半
導体ウェーハ裏面の凹凸が周期性を有することに着目
し、半導体ウェーハ裏面からの検出光の二次元データ
を、すなわちX,Y方向の面積的データをフーリエ変換
することにより半導体ウェーハ裏面からの反射光と半導
体ウェーハ裏面上のパーティクルからの散乱光を分離す
ることにより、半導体ウェーハ裏面上のパーティクルを
検出可能としている。具体的には、半導体ウェーハ上に
集光した光を入射する光源と、半導体ウェーハからの反
射及び散乱光を検出する検出器と、半導体ウェーハ全面
を操作するための手段を有し、半導体ウェーハ全面から
の検出光のX,Y方向の面積的データをフーリエ変換す
る手法とを有している。
【0011】半導体ウェーハ裏面からの凹凸による散乱
光のX,Y方向の面積的データはこの凹凸が周期性を有
することを反映し裏面にパーティクルが存在しない場合
には、検出光のデータをフーリエ変換すると裏面の凹凸
の周期を反映したフーリエ変換データが得られる。一方
ここにパーティクルが存在した場合、このパーティクル
からの散乱光は周期性が存在しないので、これをフーリ
エ変換すると高調波を多く含むデータが得られる。この
2種類のデータの差より、半導体ウェーハ裏面に存在す
るパーティクルの検出が可能となる。
【0012】したがって本発明のパーティクルの検査方
法は、半導体ウェーハの裏面を走査する集光した光の反
射及び散乱光を検出し、この検出した検出光のデータを
フーリエ変換することを特徴とする。
【0013】
【実施例】次に本発明の図面を参照して説明する。
【0014】図1は本発明のパーティクル検査装置の一
実施例におけるデータ処理のブロック図である。なお本
発明のパーティクル検査装置の検出部は図2に示すよう
に、図5に示される従来のパーティクル検査装置の検出
部と同様の構成からなっている。しかし本発明の実施例
ではステージ13上には半導体ウェーハ12がその裏面
(素子が形成されない方の主面)24を上面に向けて保
持されている。
【0015】図1において、検出部1より取り込まれた
半導体ウェーハ裏面からの検出光データは記憶部2に転
送され、この時同時にその検出光の座標データがステー
ジ制御部3から記憶部2に転送される。半導体ウェーハ
裏面の全面の走査が完了すると記憶部のメモリ内には半
導体ウェーハ上の全裏面からの検出光データがX,Y方
向の面積的(以下、二次元、と称す)のマップデータと
して蓄えられることになる。
【0016】この二次元データをフーリエ変換するため
に、マップデータはフーリエ変換部4に転送される。フ
ーリエ変換部4にてマップデータは高速フーリエ変換さ
れフーリエ変換後のデータ(以後これをパワースペクト
ルと呼ぶ)が得られる。
【0017】半導体ウェーハ裏面の情報を得ようとする
ときに半導体ウェーハ裏面にパーティクルが存在しない
場合のパワースペクトルを便宜上一次元(X方向もしく
はY方向)で表すと裏面の凹凸の周期性を反映し、図4
中Aの曲線に示されるように、ある一定の周波数を中心
としたピーク波形となる。
【0018】一方、半導体ウェーハ裏面にパーティクル
が存在した場合のパーティクルからのパワースペクトル
を一次元で表すと、図4中Bの曲線に示されるような、
パワースペクトルが得られる。
【0019】この図4のAおよびBの曲線を分離するこ
とにより半導体ウェーハ裏面のパーティクルの存在を検
出することができる。具体的には図4のAおよびBの混
在したパワースペクトルをロウカットフィルターに通し
低周波成分を除去する。このロウカットフィルターは計
算機中で数値的に行われる。またその閾周波数をウェー
ハ裏面より得られる図4中の周波数fH よりも低い周波
数成分を除去するロウカットフィルタを用いる。これに
より、図4中Bの波形のみを選択することができる。フ
ーリエ変換部4からのパワースペクトルはこのフィルタ
部5でパーティクルからのデータのみに加工された後に
逆フーリエ変換部6に転送される。ここでフーリエ変換
部4と同様の手法によりパーティクルのパワースペクト
ルは逆フーリエ変換され、パーティクルのみのマップデ
ータが得られる。このマップデータを処理部7でパーテ
ィクルのサイズ別ヒストグラム及びパーティクルのマッ
プに変換しディスプレイ8及びプリンタ9に出力する。
【0020】一方パーティクルからの散乱光は図4中B
に示される波形以外にも、Cで示されるような波形を示
すこともまれにある。このような場合にはロウカットフ
ィルタで処理を行うとパーティクルからの散乱光の一部
も除去されてしまい、パーティクル検出感度が低下する
可能性がある。この課題を解決するためにはフィルタに
図4中fL からfH の間の周波数成分を除去するフィル
タを用いることも可能である。
【0021】次に本発明の別の実施例を図面を参照して
説明する。図3は本発明のパーティクル検査装置の別の
実施例におけるデータ処理のブロック図である。本実施
例においてはフィルタ5を用いる代わりにパーティクル
の存在しない状態での半導体ウェーハ裏面からの散乱光
のフーリエ変換データを予め記憶させておき、これと測
定されたデータのフーリエ変換データとを比較すること
で、パーティクルのデータのみを抽出分離しようという
ものである。基準データ記憶部10には、パーティクル
の存在しない場合のウェーハ裏面からのフーリエ変換さ
れた検出データを予め蓄えておく。先の実施例と同様に
半導体ウェーハから得られたフーリエ変換されたパワー
スペクトルは比較部11に転送される。比較部11には
基準データ記憶部10より基準データが転送され、パワ
ースペクトルと基準データの比較が行われる。具体的に
は、 (パワースペクトル)−(基準データ) なる減算を行い、パーティクルからのデータのみに加工
される。以降は先の実施例と同様な処理が行われる。
【0022】以上の実施例では半導体ウェーハ裏面から
のパーティクル検査に限って実施例を紹介したが本発明
による検査装置を用いれば不透明の半導体ウェーハの裏
面のみならず周期性を有する半導体ウェーハの表面のパ
ターン上のパーティクルも検査することが可能である。
【0023】
【発明の効果】以上述べたように本発明のパーティクル
検査装置は、半導体ウェーハ上に集光した光を入射する
光源と、半導体ウェーハからの反射及び散乱光を検出す
る検出器と、半導体ウェーハ全面を走査するための手段
を有し、半導体ウェーハ全面からの検出光の二次元デー
タをフーリエ変換する手法とを有することにより、従来
法では検出困難であった半導体ウェーハ裏面のパーティ
クルの検査が可能となる。そして図6の従来のパーティ
クル検査装置では裏面上では5ミクロン以上のパーティ
クルでないと検出することができなかったが、本発明の
パーティクル検査装置では0.5ミクロンより小のパー
ティクルも検出可能であり、検出感度が1桁以上向上し
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のパーティクル検査装置の一実施例にお
けるデータ処理を示すブロック図。
【図2】本発明の実施例のパーティクル検査装置の検出
部を示す模式図。
【図3】本発明のパーティクル検査装置の別の実施例に
おけるデータ処理を示すブロック図。
【図4】本発明の一実施例の検査装置で得られるパワー
スペクトルを示す図。
【図5】パーティクル検査装置の検出部を示す模式図。
【図6】従来技術のパーティクル検査装置のデータ処理
を示すブロック図。
【図7】別の従来技術のパーティクル検査装置を示すブ
ロック図。
【符号の説明】
1 検出部 2 記憶部 3 ステージ制御部 4 フーリエ変換部 5 フィルタ 6 逆フーリエ変換部 7 処理部 8 ディスプレイ 9 プリンタ 10 基準データ記憶部 11 比較部 12 半導体ウェーハ 13 ステージ 14 光源 15 検出器 16 フォトマスク 17 レンズアレイ 18 リニアイメージセンサ 19 A/D変換器 20 記憶メモリ 21 シグナルプロセッサ 22 警報器 23 半導体ウェーハの表面 24 半導体ウェーハの裏面

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体ウェーハ上に集光した光を入射す
    る光源と、前記半導体ウェーハからの反射及び散乱光を
    検出する検出器と、前記半導体ウェーハ全面を操作する
    ための手段を有し、前記半導体ウェーハ全面からの検出
    光のデータをフーリエ変換する手段とを有するパーティ
    クル検査装置。
  2. 【請求項2】 半導体ウェーハの裏面を操作する集光し
    た光の反射及び散乱光を検出し、この検出した検出光の
    データをフーリエ変換することを特徴とするパーティク
    ルの検査方法。
JP13973493A 1993-06-11 1993-06-11 パーティクル検査装置およびその検査方法 Pending JPH06347415A (ja)

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19960109