JPH0680418B2 - 異物検査装置 - Google Patents

異物検査装置

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JPH0680418B2
JPH0680418B2 JP60095482A JP9548285A JPH0680418B2 JP H0680418 B2 JPH0680418 B2 JP H0680418B2 JP 60095482 A JP60095482 A JP 60095482A JP 9548285 A JP9548285 A JP 9548285A JP H0680418 B2 JPH0680418 B2 JP H0680418B2
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
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    • G01N21/94Investigating contamination, e.g. dust

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  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は半導体装置の素子パターン上に存在する異物を
検査するための装置に関し、特に素子パターンと異物の
各検出信号を明確に区別して精度の高い検査を行うこと
のできる異物検査装置に関するものである。
〔背景技術〕
半導体ウェハに形成される素子パターンはウェハ上に付
着した異物によってパターンの欠陥が発生することが多
く、このためパターンを形成していないウェハの異物を
検査することが行われる。しかしながら、パターンを形
成していないウェハの検査では、実際の製造工程におけ
る異物の付着やパターン欠陥を正しく検査することはで
きず、検査精度の低いものになる。
このため、所定の工程を経てパターン形成されたウェハ
上の実際の異物欠陥を検査する試みがなされている。こ
の方法は、パターンを検査したときの検出信号を所定の
方式で処理し、その時に検出される特異な信号(通常の
パターン検出信号に比較してピーク形状の鋭い信号)を
異物による欠陥として検出する方法である。
しかしながら、この方法ではパターンの一部の形状部に
おいて通常とは異なった状態で検出される信号と、前述
のパターン欠陥に伴う特異な信号とを区別することがで
きず、正常パターンを欠陥パターンとして検出してしま
う等、半導体装置の製造歩留の点で好ましくない結果が
生じ易い。特に、このようなパターン形状に基づく信号
は、特定のパターン形状箇所において必ず発生するよう
なものではなく、検査装置の種類やその時々の検査条件
等により変化され、これを一義的に設定することは難し
く、したがって、これら信号を明確に区別することは極
めて困難である。
なお、ウェハ上における異物等による欠陥検査について
記載されているものとして、株式会社プレスジャーナル
社発行「セミコンダクタワールド(Semiconductor Worl
d)」1984年6月号P112〜119がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、パターン形状の特異性により発生する
信号と、異物および異物による欠陥から発生する信号と
を明確に区別でき、これにより異物検査を高精度に行う
ことができる異物検査装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、構成の複雑化や規模の増大を招く
ことなく、多様な被検査体および検査方法に対応するこ
とが可能な異物検査装置を提供することにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。
〔発明の概要〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、被検査体からのパターン信号を検出しかつこ
れを処理して特異な信号を求める検出部と、この特異な
信号の位置情報を被検査体のパターン繰り返しピッチ寸
法を基準として比較演算しピッチ寸法と所定の関係にあ
る特異信号を抽出する演算部と、この演算部で抽出され
た前記特異信号を前記検出部で求めた前記特異な信号か
ら取り除いて残りの信号を出力する出力部とを備えるこ
とにより、パターンの同一箇所で生じ易いパターン形状
による特異信号を、その位置情報の規則性を利用して判
別して被検査体におけるパターン形状に伴う特異な信号
を抽出し、この信号を全ての検出信号から除去すること
により異物の信号のみを検出できるので、たとえば、パ
ターン形状に伴う特異な信号が混在したままの場合に比
較して、異物の信号検出のための閾値をより低い値に設
定して、より微細な異物を高感度に検出でき、異物検査
を高精度に行うことができる。
また、パターン形状による特異信号を、その位置情報の
規則性を利用し、当該位置情報を比較することによって
判別するので、たとえば、従来のように下地のパターン
信号を当該パターンの配列ピッチに応じて遅延させた遅
延反転信号を生成し、信号レベルを相殺することによっ
て異物信号を検出する場合のように、遅延反転信号の生
成のタイミングを得るために、多様なパターンの配列形
態や検査方法に応じた多様なパターンの走査方法毎に、
パターン信号の到来周期を一様な周期に補正するための
複雑な回路が全く不要である。
このため、回路構成を必要以上に複雑化させたり、回路
規模を必要以上に増大させることなく、多様な被検査体
および検査方法に対応することが可能となる。
〔実施例〕
第1図は本発明の一実施例を示しており、1は被検査体
としての半導体ウェハで、その表面には複数個のチップ
に相当する素子パターン2を枡目状に形成している。こ
の半導体ウェハ1はXYテーブル3等の移動テーブル上に
載置され、平面XY方向に移動される。また、前記半導体
ウェハ1の上方には詳細を省略する光学系4および光学
素子5を備えたパターン検出系6を配置しており、前記
素子パターン2を走査しながらこれを電気信号として検
出する。そして、このパターン検出系6には信号処理系
7を接続し、異物の検査を行うことができる。
前記信号処理系7は、前記パターン検出系6に直接接続
されて検出された信号を処理しかつこれからパターン検
出信号に対して特異な信号を検出する検出部8と、この
検出された特異な信号をチップのピッチ寸法を基準とし
た比較演算を行って、チップのピッチ寸法と所定の関係
にある信号のみを抽出しかつその座標位置を求める演算
部9と、この抽出された信号を前記検出された全ての信
号から除去し、残りの信号のみを出力する出力部10とか
ら構成している。
なお、前記演算部9および出力部10には記憶部11を接続
し、前記抽出された信号の座標位置や残りの信号の座標
位置を記憶する。
次に、前記構成の検査装置による異物検査方法を説明す
る。
XYテーブル3上に半導体ウェハ1を載置した後、パター
ン検出系6を動作させ、通常と同様にウェハ1上の素子
パターン2を走査しながら光学素子5によって素子パタ
ーン2を電気信号として検出する。検出したパターン信
号は検出部8において、例えば所定の値に設定されてい
るしきい値と比較され、パターンに相当する信号と、そ
うではない信号、つまり特異信号とが区別される。本例
では、第2図のように、半導体ウェハ1上の複数個の箇
所において特異信号を検出でき、これら特異信号の夫々
の座標位置を検出する。
そして、この特異な信号S1,S2…Snは演算部9に送出さ
れ、ここで同図のようにチップのピッチ寸法pを基準と
した比較が行われる。つまり、前記特異信号の中の1つ
の特異信号S1の座標位置(X1,Y1)を基準として他の特
異信号S2,S3…Snの座標位置(X2,Y2),(X3,Y3)…(X
n,Yn)との相対距離をX,Y方向夫々について計算し、夫
々の距離L1,L2…Lnを前記ピッチpと比較させる。この
場合、X方向とY方向とでピッチ寸法が異なる場合には
夫々対応する寸法での比較を行うことが肝要である。そ
して、この比較により、夫々の距離がピッチpの整数倍
の関係にある座標位置の信号のみを抽出する。このと
き、基準とした特異信号S1以外の二三の信号について
も、これを基準とした他の信号との距離の算出およびそ
れとピッチpとの比較を行い、ピッチpと整数倍の関係
となる全ての特異信号を抽出する。このようにして抽出
した信号は、チップ寸法に対応して繰り返されており、
その発生に規則性があるため、素子パターン上の特定パ
ターンによって発生される特徴付けられた特異信号であ
ることは明白である。この特異信号およびその座標位置
は記憶部11に記憶させておくことが好ましい。
次いで、出力部10では、検出部8で検出した全ての信号
の座標位置と、この特異信号の座標位置とを比較し、特
異信号と同じ座標位置を有する信号を除去することによ
り、パターン形状が原因とされる特異信号が除去された
信号、つまり規則性のない信号のみが残され、これが出
力される。したがって、この出力された信号は異物によ
り発生した特異信号であり、この信号の座標位置を確認
することにより半導体ウェハ1における異物乃至異物に
よるパターン欠陥を検査することができる。
なお、この残された信号およびその座標位置は記憶部11
に記憶しておく。
この検査によれば、既にパターンを形成した半導体ウェ
ハに対しても異物検査を行うことができるので、製造工
程を経た実際の異物付着状態やその欠陥状態を検査で
き、正確な検査情報が得られて現実の不良対策上極めて
有効となる。
ここで、半導体ウェハ1のパターン検査における走査方
法として第3図のような回転走査方式を用いることもで
きる。即ち、同図のようにウェハ1をテーブル3上で回
転させると共に、検出系6を一方向(例えばX方向)に
往復走査させ、パターン検出信号を回転角θと半径rと
の極座標で求めることができる。そして、検出した信号
の中の特異信号は、第4図に示す処理回路20で前例と同
様にX,Y座標として算出され、更に同様にして異物によ
る特異信号のみを出力することができる。
なお、第4図では、前例の検査によって得られて記憶部
11に記憶されている規則性のある特異信号の座標情報を
利用し、これを比較器21,22においてX,Y方向について比
較しかつゲート23によって両者の論理積をとることによ
り、異物および異物による欠陥を検査することができ
る。図中、Xa,Yaはウェハ1の真の中心に対するウェハ
回転中心の変位量であり、得られた極座標信号をXY座標
に変換する際の補正信号として用いられ、またXi,Yiは
先に検出された規則性のある特異信号の座標位置であり
比較器21,22における比較信号として用いられる。
この極座標による半導体ウェハパターンの検査方式で
は、信号検出を容易にかつ高速にでき、検査時間の短縮
および検査精度の向上を図ることができる。
〔効果〕
(1)被検査体からのパターン信号を検出しかつこれを
処理して特異な信号を求める検出部と、この特異な信号
の位置情報を被検査体のパターン繰り返しピッチ寸法を
基準として比較演算しピッチ寸法と所定の関係にある特
異信号を抽出する演算部と、この演算部で抽出された前
記特異信号を前記検出部で求めた前記特異な信号から取
り除いて残りの信号を出力する出力部とを備えているの
で、パターン形状により生ずる特異信号と、異物により
生ずる特異信号とを各々の位置情報に基づいて明確に区
別でき、たとえばパターンを形成したウェハ等の被検査
体においても、異物の検査を正確かつ高精度に行うこと
ができる。
(2)パターン形成後のウェハにおいても異物検査を正
確に行うことができるので、製造工程を経た後の状態に
おける真の異物検査を実現でき、不良対策等に迅速に対
応することができる。
(3)検出部、演算部および出力部の作用によって、検
出した特異信号から異物による信号のみを自動的に出力
することができるので、検査の全自動化を達成すること
もできる。
(4)パターン形状による特異信号を、その位置情報の
規則性を利用し、当該位置情報を比較することによって
判別するので、回路構成を必要以上に複雑化させたり、
回路規模を必要以上に増大させることなく、多様な被検
査体および検査方法に対応することが可能となる。
たとえば、ウェハ等の被検査体に対する平行走査方式の
場合と同様の構成で、回転走査方式を用い、極座標を検
出する異物の検査が可能となり、検査速度の向上を図る
ことができる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。例えば、全てのウェハ
に対して前述の検査工程を行う必要はなく、最先のウェ
ハについてのみ前記工程を行い、次以降のウェハはこの
先の工程で得られた規則性のデータ(記憶部に記憶され
ているデータ)を利用して異物信号のみを出力させるよ
うに構成してもよい。
〔利用分野〕
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体ウェハのパタ
ーン検査に適用した場合について説明したが、それに限
定されるものではなく、繰り返しパターンを有するもの
であれば、例えばフォトマスクのパターン検査にも適用
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の全体構成図、 第2図は検査方法を説明するためのウェハ表面の模式
図、 第3図は他の検査方法を説明するための第2図と同様の
図、 第4図はその処理回路図である。 1…半導体ウェハ(被検査体)、2…素子パターン、3
…XYテーブル、5…光学素子、6…パターン検出系、7
…信号処理系、8…検出部、9…演算部、10…出力部、
11…記憶部、20…処理回路、21,22…比較器、23…ゲー
ト。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被検査体からのパターン信号を検出しかつ
    これを処理して特異な信号を求める検出部と、この特異
    な信号の位置情報を被検査体のパターン繰り返しピッチ
    寸法を基準として比較演算しピッチ寸法と所定の関係に
    ある特異信号を抽出する演算部と、この演算部で抽出さ
    れた前記特異信号を前記検出部で求めた前記特異な信号
    から取り除いて残りの信号を出力する出力部とを備える
    ことを特徴とする異物検査装置。
  2. 【請求項2】演算部は特異信号の座標位置がピッチ寸法
    の整数倍の関係にあるものを抽出する特許請求の範囲第
    1項記載の異物検査装置。
  3. 【請求項3】検査部は被検査体に対して回転方向にパタ
    ーン検出し、特異信号の極座標位置を求めてなる特許請
    求の範囲第1項または第2項記載の異物検査装置。
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