JPH07306154A

JPH07306154A - ウエハの異物検出方法

Info

Publication number: JPH07306154A
Application number: JP11969794A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Jingu; 孝広神宮
Original assignee: Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 1994-05-10
Filing date: 1994-05-10
Publication date: 1995-11-21

Abstract

(57)【要約】【目的】各種のＩＣチップの配線パターンによる、ス
ポットＳP の散乱光を除去して付着異物を良好に検出す
る。【構成】複数本の光ファイバ42と、これらに接続され
た複数個の光電変換センサ43よりなる受光系４と、各光
電変換センサ43の検出信号を処理して散乱光データを作
成するＭＰＵ61、および各光ファイバ42に対応したメモ
リセルｍS を有するＭＥＭ61を設け、予め、テストウエ
ハ１’のスポット走査を行い、その配線パターンＰＴの
散乱光ＬR ’の輝点データを作成して各ｍｓに記憶し、
被検査のウエハ１を走査してえられた散乱光データか
ら、ｍS に記憶された輝点データに一致するものを除去
し、残りの総和を算出して異物データとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ウエハに付着した異
物の検出方法に関し、詳しくはＩＣチップの配線パター
ンが形成されたウエハ（パターン付きウエハ）を対象と
し、配線パターンによる散乱光を除去してＳ／Ｎ比を向
上した、異物検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３はパターン付きのウエハ１の表面の
一部を示し、その表面にはオリフラ（ＯＦ）の方向を基
準として、複数のＩＣチップ11が多段階の形成工程によ
り形成されている。各ＩＣチップ11はメモリセルやトラ
ンジスタなどに対する配線パターンＰＴを有し、これに
異物ｐが付着するとＩＣチップ11の品質が劣化するの
で、各形成工程ごとに、異物検査装置により異物の有無
が検査されている。

【０００３】図４は異物検査装置の基本構成を示す。被
検査のウエハ１はＸＹ移動ステージ２に載置されて吸着
される。これに対して検査光学系３が設けられ、その投
光系31の光源311 よりのレーザビームＬT が、集束レン
ズ312 によりスポットＳP に集束されてウエハ１の表面
に投射され、ウエハ１のＸ，Ｙ方向の交互の移動によ
り、表面がスポットＳP によりＸＹ走査される。表面の
付着異物ｐと配線パターンＰＴによりスポットＳP は散
乱し、それぞれの散乱光ＬR,ＬR ’は受光系32の集光レ
ンズ321 により集光される。この場合、配線パターンＰ
Ｔによる散乱光ＬR ’はＳ／Ｎ比を悪化して有害である
から、これを除去する必要があり、その一方法として、
集光レンズ321 のフーリェ変換面Ｆに空間フィルタ322
を設けて散乱光ＬR ’が除去され、異物ｐの散乱光ＬR
はこれを透過して受光器323 に受光され、その受光信号
は図示しない信号処理部により処理されて異物ｐが検出
される。

【０００４】ここで、集光レンズ321 のフーリェ変換面
Ｆについて付言すると、配線パターンＰＴには規則的な
配列部分があり、その部分の散乱光ＬR ’はフーリェ変
換面Ｆに、やはり規則的に配列された特定のパターンに
分布して結像される。これに対して異物ｐの散乱光ＬR
は不規則、またはランダムに分散する特性があり、前記
の空間フィルタ322 は、この特定のパターン分布を遮断
するものを使用して、散乱光ＬR ’が除去される。ただ
し、ＩＣチップ11には、メモリチップやロジックチップ
などの各種があり、またそれぞれは形成工程により、異
なる配列や寸法の配線パターンＰＴが形成されるので、
それぞれのフーリェ変換面Ｆにおける散乱光ＬR ’のパ
ターン分布も異なり、空間フィルタ322 はこれらに対応
した遮断特性が必要である。しかし実際には、比較的に
簡単なパターン分布に対する空間フィルタ322 が実用さ
れているのが現状である。

【０００５】前記は集光レンズ321 のフーリェ変換面Ｆ
に着目したものであるが、視点を替えて、配線パターン
ＰＴの散乱光ＬR ’そのものの分布特性についての測定
が、この発明の発明者らによりなされた。図６はその測
定方法を示すもので、集光レンズ321 の代わりに透明な
ガラス板Ｇをおき、ウエハ１の表面に対して傾斜角θT
で、かつ配線パターンＰＴに対して角度θR でスポット
ＳP を投射して、Ｇ面上の散乱光ＬR ’の分布状態を観
察すると、やはり、各配線パターンＰＴに対応した特定
のパターンに分布をすることが認められた。

【０００６】図７は、例として２種類のＩＣチップをと
り、それぞれのある形成工程における散乱光ＬR ’のパ
ターン分布を示す。なお点線の円ＳP ’は、スポットＳ
P のＧ面における範囲を示す。図７の(a) は、メモリチ
ップのゲートパターンの形成工程を対象とし、θT ＝５
°〜３０°、θR ＝０°とした場合で、散乱光ＬR ’の
パターン分布は、ほぼ等間隔にならんだ比較的に小数の
輝点ｉよりなる。なお各輝点ｉは双曲線上に分布してい
るが、これはＧ面が平面であるために生じた、いわゆる
糸巻き歪みによるものである。これに対して(b) は、ロ
ジックチップのアルミニューム配線工程を対象とし、θ
T ＝５°、θR ＝０°，４５°または９０°とした場合
で、輝点ｉは間隔が狭くなって個数がかなり増加してい
る。θR ＝０°と９０°では、互いに直角をなして同等
であるが、θR ＝４５°では左半分に輝点ｉが存在しな
い、すなわちパターン分布は、角度θR によっても変化
することが認められる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】さて、前記は、集光レ
ンズ321 の位置における散乱光ＬR ’のパターン分布で
あるが、フーリェ変換面Ｆにおいても、間隔や配列は異
なるとしても、やはり特定のパターン分布をなすので、
これらのそれぞれに対して、空間フィルタ322 を製作し
て準備し、配線パターンＰＴに応じて取り替えることが
必要であるが、しかし多種類の配線パターンＰＴに対す
る準備と取り替えは効率的でない。そこで、パターン分
布の各輝点ｉを除去できる効率的な手段が望まれてい
る。ただしこの手段は、フーリェ変換面Ｆでなく、集光
レンズ321 の位置に設けてもよい筈である。この発明は
以上に鑑みてなされたもので、各種のＩＣチップのパタ
ーン形成工程における、配線パターンＰＴの散乱光ＬR
’を除去して、異物を良好に検出するウエハの効率的
な異物検出方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、前記の目的
を達成するウエハの異物検出方法であって、前記の異物
検査装置において、ウエハの表面に投射されたスポット
に対向して放射状に配列され、スポットの散乱光を受光
する複数本の光ファイバ、および該各光ファイバにそれ
ぞれ接続された複数個の光電変換センサとにより構成さ
れた受光系と、各光電変換センサの検出信号を処理して
散乱光データを作成するマイクロプロセッサ、および各
光ファイバに対応するメモリセルまたはメモリエリアを
有するメモリを設ける。予め、被検査のパターン付きウ
エハまたは同一の配線パターンを有するテストウエハに
対して、スポット走査を行い、配線パターンにより散乱
され、特定のパターンに分布する輝点を各光ファイバの
いずれかに受光し、受光信号が入力した光電変換センサ
の各検出信号を、マイクロプロセッサにより処理して輝
点データを作成し、輝点を受光した光ファイバに対応す
るメモリセルまたはメモリエリアに記憶する。被検査の
パターン付きウエハに対するスポット走査により、異物
と配線パターンとが散乱する散乱光を各光ファイバによ
り受光し、各光電変換センサの検出信号よりえられる散
乱光データのうちの、メモリセルまたはメモリエリアに
記憶された輝点データに一致するものを除去し、残りの
各散乱光データの総和を算出し、算出された総和を異物
データとして出力するものである。

【０００９】

【作用】前記の受光系は、スポットに対向し、その散乱
光を受光する複数本の光ファイバを有するので、従来の
集光レンズと受光器は不要である。各光ファイバは、ウ
エハの表面の付着異物と配線パターンによるスポットの
散乱光をそれぞれ受光し、各光電変換センサは各散乱光
を検出して検出信号を出力し、各検出信号はマイクロプ
ロセッサにより処理されて散乱光データが作成され、各
散乱光データは、受光した光ファイバに対応するメモリ
セルに記憶される。異物検査の前に、予め、被検査のパ
ターン付きウエハまたは同一の配線パターンを有するテ
ストウエハを、ＸＹ移動ステージに載置してスポット走
査を行う。配線パターンは、その形状と寸法により特定
のパターンに分布した輝点を散乱し、各輝点は光ファイ
バのいずれかに受光されて光電変換センサに入力し、そ
れぞれの検出信号は、マイクロプロセッサにより処理さ
れて輝点データが作成され、これらは、輝点を受光した
光ファイバに対応するメモリセルに記憶される。

【００１０】被検査のパターン付きウエハに対してスポ
ット走査を行うと、各光ファイバは異物と配線パターン
とによる散乱光を受光し、それぞれの光電変換センサの
各検出信号がマイクロプロセッサにより処理されて散乱
光データが作成され、これらのうちの、メモリセルに記
憶された輝点データに一致するものは除去され、残りの
各散乱光データの総和を算出し、これが異物データとし
て出力される。前記のように、配線パターンの散乱光
は、マイクロプロセッサのソフト処理により除去される
ので、前記した空間フィルタによる除去方法に比較して
フレキシブルで、任意のＩＣチップと、それぞれの形成
工程における各種の配線パターンに適用することがで
き、それぞれの散乱光が除去されてＳ／Ｎ比が向上し、
異物を良好に検出することができる。

【００１１】

【実施例】図１および図２は、この発明の一実施例を示
し、図１は、この発明を適用した異物検査装置１０の構
成図、図２は図１の部分図で、(a) は受光系４の各光フ
ァイバ41の配列図、(b) はメモリ62の、各光ファイバ41
に対応するメモリセルｍSを有するメモリエリアＡの配
列図である。図１において、異物検査装置は、前記した
図４と同一のＸＹ移動ステージ２と投光系31を具備し、
受光系４と信号処理部５およびデータ処理部６を設けて
構成される。

【００１２】受光系４は、ウエハ１の表面に投射された
スポットＳP に対向して配設され、スポットＳP を中心
とする半球面をなす保持具41と、半球面の複数の箇所に
ほぼ均等に配列された複数ｎ本の光ファイバ42-1, 〜42
-n、および各光ファイバ42の端末にそれぞれ接続された
ｎ個の光電変換センサ（Ｓ1 〜Ｓn) 43-1,〜43-nとによ
り構成される。信号処理部５は、各光電変換センサ43に
接続されたｎ個のＡ／Ｄ変換器 51-1,〜51-nと、これら
が接続されたマルチプレクサ（ＭＰＸ）52よりなり、デ
ータ処理部６は、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）61とメ
モリ（ＭＥＭ）62よりなる。なお光ファイバ42は、微小
な直径の素線を束ねて適当な太さのバンドルとしたもの
を使用し、その本数ｎは大きいほどよいが、しかし大き
いほど、光電変換センサ43とＡ／Ｄ変換器 51 の個数が
増えるので、これらを勘案すると、例えば数十本程度が
適当である。

【００１３】以下図１，２により、前記の異物検査装置
における異物検査手順を説明する。異物検査に先立っ
て、まずテストウエハ１’のテストを行う。テストウエ
ハ１’としては、被検査のパターン付きウエハ１または
同一の配線パターンＰＴを有し、できるだけ付着異物ｐ
が少ないものを選定し、これをＸＹ移動ステージ２に載
置して、スポットＳP によりその表面をＸＹ走査する。
ＸＹ走査により、配線パターンＰＴの散乱光ＬR ’の各
輝点ｉは、いずれかの光ファイバ42により受光されて、
それぞれの光電変換センサ43により検出される。各検出
信号はＡ／Ｄ変換器51によりデジタル化され、ＭＰＸ52
の切り換えにより、ＭＰＵ61に取り込まれ、その処理に
より輝点データが作成され、各輝点データは、ＭＥＭ62
の、輝点ｉを受光した光ファイバ42に対応するメモリセ
ル（ｍS)に逐次に記憶される。

【００１４】図２において、散乱光ＬR ’の各輝点ｉ
が、前記した図７(a) の場合と同様のパターン分布をな
すときは、各輝点ｉは、(a) に×印で示す光ファイバ42
にそれぞれ受光され、ＭＰＵ61により作成された各輝点
データは、受光した光ファイバ42に対応した、(b) に×
印で示すｍS に記憶される。この場合、スポットＳP の
直径はＩＣチップ11よりかなり小さいので、これをスポ
ットＳP の直径程度に区分し、それぞれに対するスポッ
ト走査を行う。またＭＥＭ62には、ＩＣチップ11の１個
分のメモリエリアＡとり、ＩＣチップ11の全域の走査に
よりえられる各輝点データを各ｍS に記憶すると準備が
終了する。

【００１５】パターン付きウエハ１に対する異物検査に
おいては、前記と同様のスポット走査を行い、各光ファ
イバ42に受光された異物ｐと配線パターンＰＴの散乱光
ＬR,ＬR ’は、それぞれの光電変換センサ43により検出
され、各検出信号はＡ／Ｄ変換器51によりデジタル化さ
れて、ＭＰＸ52の切り換えにより、ＭＰＵ61に取り込ま
れて処理され、散乱光データが作成される。各散乱光デ
ータのうちの、メモリセルｍS に記憶されている各輝点
データと一致するものは、配線パターンＰＴの散乱光Ｌ
R ’によるものであるから、これらが除去され、残りの
散乱光データの総和を算出し、これが異物データとして
出力される。

【００１６】以上は、配線パターンＰＴやウエハ上のパ
ターンと一致する散乱光の各輝点データをメモリ上に記
憶してこの記憶データにより不要な前記の散乱光成分の
検出データを除去するものであるが、検査の高速化のた
めに、図５に示すような回路をＡ／Ｄ変換回路の後に設
けるとよい。この回路は、Ａ／Ｄ変換回路５１（51-1か
ら51-n）の後にあるＭＰＸＳ2 に換えて減算回路５２
（52-1から52-n）と加算回路５３を追加したものであ
り、減算回路５２は、それぞれレジスタを有していて、
検査の際には、メモリ６２からＭＰＵ６１により読出さ
れた各輝点データが各ファイバ42-1から42-nのそれぞれ
に対応してそれぞれのレジスタに設定される。そして、
各ファイバで検出される散乱光の測定値は、それぞれメ
モリ６２に記憶されたそれぞれに対応する輝点データか
らこの減算回路５２によりデジタル演算処理により減算
された値が加算回路５３にそれぞれ出力される。

【００１７】その結果、減算された各ファイバ対応の検
出値が値加算回路５３に加えられ、加算回路５３は、そ
れぞれの減算回路（52-1から52-n）の値をデジタル値で
加算して、これを現在検査している位置における異物デ
ータとしてＭＰＵ６１に送出する。ＭＰＵ６１は、これ
をメモリ６２の現在の検査位置に対応する所定の領域に
記憶する。この後に、記憶された異物データは、所定の
閾値と比較されて異物か、否か、異物の大きさ等が判定
される。

【００１８】以上説明してきたが、実施例では、ファイ
バに対応する記憶エリアあるいはセルを設けてそこに輝
点のデータを記憶するようにしているが、ファイバに対
応する識別コードを付してメモリに記憶するようにすれ
ば、対応したメモリエリアあるいはセルに記憶しなくて
ももよいことはもちろんである。

【００１９】

【発明の効果】以上の説明のとおり、この発明による異
物検出方法においては、複数の光ファイバと光電変換セ
ンサよりなる受光系を設け、予めテストウエハをスポッ
ト走査して、その配線パターンによる散乱光の、特定の
パターンに分布する輝点データをＭＰＵにより作成して
メモリセルに記憶し、被検査のウエハの異物検査におい
ては、ＭＰＵにより作成された散乱光データのうちか
ら、メモリセルに記憶された輝点データに一致するもの
を除去し、残りの散乱光データの総和を異物データとす
るもので、配線パターンの散乱光はＭＰＵのソフト処理
により除去されるので、従来の空間フィルタによる除去
方法に比較してフレキシブルで、任意のＩＣチップと、
その形成工程における各種の配線パターンに適用するこ
とができ、それぞれの散乱光が除去されてＳ／Ｎ比が向
上し、異物を良好に検出できる効果には大きいものがあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の一実施例における異物検査
装置の構成図である。

【図２】図２は、図１の部分図を示し、(a) は各光ファ
イバ41の配列図、(b) はメモリ62の各メモリセルｍS の
配列図である。

【図３】図３はパターン付きのウエハ１の一部表面図で
ある。

【図４】図４は、パターン付きウエハ１に対する異物検
査装置の基本構成図である。

【図５】図５は、この発明の他の一実施例における異物
検査装置のＡ／Ｄ変換回路の後に設けられる処理回路の
構成図である。

【図６】図６は、配線パターンＰＴの散乱光のパターン
分布特性の測定方法の説明図である。

【図７】図７は、図６の測定方法によりえられたパター
ン分布特性を例示するパターン図である。

【符号の説明】

１…パターン付きウエハ、１’…テストウエハ、11…Ｉ
Ｃチップ、２…ＸＹ移動ステージ、３…従来の検査光学
系、31…投光系、311 …光源、312 …集束レンズ、32…
受光系、321 …集光レンズ、322 …空間フィルタ、323
…受光器、４…この発明の受光系、41…保持具、42…光
ファイバ、43…光電変換センサ、５…信号処理部、51…
Ａ／Ｄ変換器、52…マルチプレクサ（ＭＰＸ）、６…デ
ータ処理部、61…マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）、62…
メモリ（ＭＥＭ）、ＯＦ…オリフラ、ｐ…異物、ＰＴ…
配線パターン、ＳP …レーザのスポット、Ｆ…フーリェ
変換面、Ｇ…半透明なガラス板、ｉ…散乱光の輝点、Ａ
…メモリエリア、ｍS …メモリセル。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＸＹ移動ステージに載置された被検査のパ
ターン付きウエハの表面に対して、レーザスポットを投
射してＸＹ走査する投光系と、該スポットの散乱光を受
光する受光器を有する受光系とを具備する異物検査装置
において、前記ウエハの表面に投射されたスポットに対
向して放射状に配列され、該スポットの散乱光を受光す
る複数本の光ファイバ、および該各光ファイバにそれぞ
れ接続された複数個の光電変換センサとにより構成され
た前記受光系と、該各光電変換センサの検出信号を処理
して散乱光データを作成するマイクロプロセッサ、およ
び前記各光ファイバに対応するメモリセルまたはメモリ
エリアを有するメモリを設け、予め、前記被検査のパターン付きウエハまたは同一の配
線パターンを有するテストウエハに対して、前記スポッ
ト走査を行い、該配線パターンにより散乱され、特定の
パターンに分布する輝点を、前記各光ファイバのいずれ
かに受光し、該受光信号が入力した前記光電変換センサ
の各検出信号を、前記マイクロプロセッサにより処理し
て輝点データを作成し、該輝点を受光した光ファイバに
対応する前記メモリセルまたはメモリエリアに記憶し、前記被検査のパターン付きウエハに対する前記スポット
走査により、前記異物と配線パターンとが散乱する各散
乱光を、前記各光ファイバにより受光し、前記各光電変
換センサの検出信号よりえられる前記散乱光データのう
ちの、前記メモリセルまたはメモリエリアに記憶された
輝点データに一致するものを除去し、残りの各散乱光デ
ータの総和を算出し、該算出された総和を異物データと
して出力することを特徴とする、ウエハの異物検出方
法。
【請求項２】前記各ファイバの輝点データは、前記各フ
ァイバの識別コードとともに単にメモリに記憶されるこ
とを特徴とする請求項１記載のウエハの異物検出方法。
【請求項３】ＸＹ移動ステージに載置された被検査のパ
ターン付きウエハの表面に対して、レーザスポットを投
射してＸＹ走査する投光系と、該スポットの散乱光を受
光する受光器を有する受光系とを具備する異物検査装置
において、前記ウエハの表面に投射されたスポットに対
向して放射状に配列され、該スポットの散乱光を受光す
る複数本の光ファイバ、および該各光ファイバにそれぞ
れ接続された複数個の光電変換センサとにより構成され
た前記受光系と、該各光電変換センサの検出信号を処理
して散乱光データを作成するマイクロプロセッサ、およ
び前記各光ファイバに対応するメモリセルまたはメモリ
エリアを有するメモリを設け、予め、前記被検査のパターン付きウエハまたは同一の配
線パターンを有するテストウエハに対して、前記スポッ
ト走査を行い、該配線パターンにより散乱され、特定の
パターンに分布する輝点を、前記各光ファイバのいずれ
かに受光し、該受光信号が入力した前記光電変換センサ
の各検出信号を、前記マイクロプロセッサにより処理し
て輝点データを作成し、該輝点を受光した光ファイバに
対応する前記メモリセルまたはメモリエリアに記憶し、前記被検査のパターン付きウエハに対する前記スポット
走査により、前記異物と配線パターンとが散乱する各散
乱光を、前記各光ファイバにより受光し、前記各光電変
換センサの検出信号よりえられる前記各ファイバの前記
散乱光データを前記メモリセルまたはメモリエリアに記
憶された輝点データから減算した総和を算出し、該算出
された総和を異物データとして出力することを特徴とす
る、ウエハの異物検出方法。
【請求項４】前記各ファイバの輝点データは、前記各フ
ァイバの識別コードとともに単にメモリに記憶されるこ
とを特徴とする請求項３記載のウエハの異物検出方法。