JPH08105841A - パーティクル検査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板面内、基板間において、均一、高感度、
高精度な測定ができるパーティクル検査方法及び装置を
提供する。 【構成】 基板表面に光を入射し、入射した光の散乱光
により基板上のパーティクルを検査するパーティクル検
査方法において、基板の主表面を、基板に光を入射した
際の散乱光強度の異なる領域に分割する領域分割工程
と、分割したそれぞれの領域において、パーティクルが
感度よく検出できる測定条件を仮決定する仮測定条件設
定工程と、記仮測定条件を用いて領域ごとに仮測定を行
い、散乱光の検出感度を確認する仮測定工程と、仮測定
の結果から、分割した領域ごとに測定条件を決定する測
定条件決定工程と、測定条件を用いて測定を行い、分割
した領域ごとにパーティクル検査を行うパーティクル検
査工程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基板表面に光を入射
し、入射した光の散乱光により基板上のパーティクルを
検査するパーティクル検査方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の製造工程において、
パーティクルの管理を行うことが製品歩留り向上のため
に重要となっている。このため、設計設備によるパーテ
ィクル管理、及び製品ウェーハ上に付着したパーティク
ル測定が数多く行われている。そのために用いられてい
るパーティクル測定装置には、半導体装置の高集積化及
び微細化に対応した、より高感度な測定が要求されてい
る。

【０００３】現在、製品ウェーハ上のパーティクル検査
には、光散乱検出、又は画像比較によるパーティクル検
査装置が使用されている。特に、光散乱を検出するパー
ティクル検査装置は、測定時間が短く、高スループット
が得られるので、製造工程で数多くの製品ウェーハを測
定することが必要な、製品ウェーハのパーティクル管理
に数多く用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光散乱検出を用いたパーティクル検査装置では、チ
ップ領域又はウェーハ面内に入射した検査光の反射強度
が、素子の形成されている領域、周辺回路が形成されて
いる領域、又は何も形成されていない領域など、レイア
ウトの違いに伴う差により、或いは、成膜プロセス等に
おける膜厚のばらつきなど、製造プロセスに起因する差
等により異なるため、パーティクルからの散乱光とチッ
プ領域又はウェーハからの散乱光とを分離することが非
常に困難であるといった問題があった。

【０００５】本発明の目的は、検査光の反射強度によら
ず、ウェーハ面内、ウェーハ間において均一、高感度、
高精度な測定ができるパーティクル検査装置及びパーテ
ィクル検査方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、基板表面に
光を入射し、入射した前記光の散乱光により前記基板上
のパーティクルを検査するパーティクル検査方法におい
て、前記基板の主表面を、前記基板に光を入射した際の
散乱光強度の異なる領域に分割する領域分割工程と、分
割したそれぞれの前記領域において、前記パーティクル
が検出できる測定条件を仮決定する仮測定条件設定工程
と、前記仮測定条件を用いて前記領域ごとに仮測定を行
い、散乱光の検出感度を確認する仮測定工程と、前記仮
測定の結果から、前記分割した領域ごとに測定条件を決
定する測定条件決定工程と、前記測定条件を用いて測定
を行い、前記分割した領域ごとにパーティクル検査を行
うパーティクル検査工程とを有することを特徴とするパ
ーティクル検査方法により達成される。

【０００７】また、上記のパーティクル検査方法におい
て、前記仮測定工程において前記検出感度が低い領域が
あった際に、前記領域を再分割する領域再分割工程を更
に有し、前記測定条件決定工程は、再分割により発生し
た新たな領域に対しても測定条件を決定することが望ま
しい。また、基板表面に光を入射し、入射した前記光の
散乱光により前記基板上のパーティクルを検査するパー
ティクル検査方法において、前記基板の主表面に形成さ
れたチップ領域を、入射した際の散乱光強度の異なる領
域に分割する領域分割工程と、分割した前記領域ごと
に、前記パーティクルが感度よく検出でき、検査の基準
となる既存測定条件を決定する既存測定条件決定工程
と、前記既存測定条件を用いて前記基板上の全ての前記
チップ領域を仮測定し、それぞれの前記チップ領域にお
ける散乱光の検出感度を確認する仮測定工程と、前記仮
測定の結果から、それぞれの前記チップ領域における分
割した前記領域ごとに測定条件を決定する測定条件決定
工程と、前記測定条件を用い、それぞれのチップ領域に
おける分割した前記領域ごとにパーティクル検査を行う
パーティクル検査工程とを有することを特徴とするパー
ティクル検査方法により達成される。

【０００８】また、上記のパーティクル検査方法により
基板上のパーティクルを検査することを特徴とするパー
ティクル検査装置により達成される。

【０００９】

【作用】本発明によれば、基板面内を複数の領域に分割
し、それぞれの領域において測定条件を最適化したの
で、基板上のパターン密度や形状の差異による光散乱強
度が異なった場合にも、基板面内で測定感度の差を少な
くすることができる。また、予め分割した領域を用いて
測定した結果、製造プロセス上のばらつき等により部分
的に測定感度が低下した場合には、再度領域を分割して
測定条件を際設定するので、製造プロセス上のばらつき
等により基板面内で光散乱強度に差があった場合にも、
測定感度が劣化することなくパーティクルの検査を行う
ことができる。

【００１０】また、チップ領域内を複数の領域に分割
し、それぞれの領域において測定条件を最適化したの
で、パターン密度や形状の差異による光散乱強度が異な
った場合にも、基板面内で測定感度の差を少なくするこ
とができる。また、それぞれのチップ領域の領域ごとに
測定条件を設定するので、製造プロセス上のばらつき等
により基板面内で光散乱強度に差があった場合にも、測
定感度が劣化することなくパーティクルの検査を行うこ
とができる。また、基板間の感度の差も少なくすること
ができる。

【００１１】

【実施例】本発明の第１の実施例によるパーティクル検
査装置及びパーティクル検査方法を、図１乃至図３を用
いて説明する。図１は本実施例によるパーティクル検査
装置の概略図、図２は本実施例によるパーティクル検査
方法における工程図、図３は本実施例によるパーティク
ル検査方法を説明する図である。

【００１２】本実施例によるパーティクル検査装置の構
造を、図１を用いて説明する。検査対象であるウェーハ
１０が、ステージ１２上に配置されている。ウェーハ１
０の近傍にはレーザ光を発するレーザ光源１４が設置さ
れ、パーティクル検査のためのレーザ光がウェーハ１０
上に所定の角度をもって入射できるようになっている。
ウェーハ１０に入射し、ウェーハ１０により反射される
レーザ光の光軸上には、反射したレーザ光を検出するた
めの光電子増倍管（ＰＭＴ）からなる検出器１６が配置
されている。

【００１３】検出器１６には、検出された信号を処理す
るデータ処理装置１８が接続されている。データ処理装
置１８には、データ処理装置１８により処理されたデー
タをもとにして、測定条件の補正を行う測定条件補正装
置２０が接続されている。更に、測定条件補正装置２０
は制御装置２２に接続されており、測定条件補正装置２
０の出力をもとにしてレーザ光源１４及び検出器１６を
制御できるようになっている。

【００１４】次に、本実施例によるパーティクル検査方
法を図２及び図３を用いて説明する。まず、チップ領域
のレイアウトをもとに領域を分割する。分割は、パター
ンの密度やパターン形状を判断基準とする。例えば、メ
モリセル領域、周辺回路領域、パターンの存在しない領
域等、反射率の異なるであろう領域ごとに分割する（ス
テップＳ１１）。なお、本願明細書でいうチップ領域と
は、ウェーハ１０をダイシングした後にチップとなる領
域をいう。

【００１５】次に、分割した各領域について、個々に仮
測定条件を決定する。条件を決定するために、まず、測
定すべきウェーハと同一パターンをもつ任意のウェーハ
上に、粒径が明らかな粒子、例えばポリスチレンラテッ
クス粒子を塗布したウェーハを作成し、これを標準サン
プルとする。次いで、この標準サンプルを用いて条件設
定のための測定を行い、塗布した粒子からの信号が、素
子の固有パターンからくるバックグラウンドの信号に対
して十分なＳ／Ｎ比を得られるように測定系の感度を設
定する。感度を調整する際には、レーザ光源１４の出
力、検出器１６のゲイン、レーザ光の入射角度を変化す
ることにより行うことができる。このようにして、分割
した全ての領域において、仮測定の際の感度設定を行う
（ステップＳ１２）。

【００１６】次に、設定した仮測定条件を用いて測定を
行う。例えば、図３（ａ）に示すように、チップ領域内
を第１の領域２４、第２の領域２６、第３の領域２８
と、３分割したウェーハ１０を測定することとする。ま
ず、分割した第１の領域２４の仮測定条件に測定環境を
設定し、第１の領域についてウェーハ１０全面の測定を
行う。次いで、第２の領域２６の仮測定条件に測定環境
を設定し、第２の領域についてウェーハ１０全面の測定
を行う。同様に、第３の領域２８の仮測定条件に測定環
境を設定し、第３の領域についてウェーハ１０全面の測
定を行う。このように、分割した領域ごとに仮測定条件
を設定し、その領域についてウェーハ全面を測定するこ
とにより、ウェーハ全面の全領域を仮測定する（ステッ
プＳ１３）。

【００１７】このようにして仮測定する際に、ウェーハ
１０において、膜厚の偏りなどの製造プロセス上の面内
ばらつきがある場合、チップ領域ごとに反射強度が異な
る可能性がある。例えば、図３（ｂ）に示すように、あ
るチップ領域においては、第２の領域の一部で、感度が
高すぎたり又は低すぎる第４の領域３０が存在する可能
性がある。

【００１８】このような第４の領域３０内では、パーテ
ィクルのない領域において疑似欠陥として検知したり、
検出感度が低くなる恐れがある。そこで、それぞれの領
域における感度をデータ処理装置１８により解析した結
果、最初に分割した領域ではウェーハ１０全面で測定感
度が最適化できないような場合には、データ処理装置１
８により処理されたデータをもとにして更に領域を分割
し、測定条件補正装置２０により測定の補正条件を算出
し、別途測定条件を設定し直す。上記の例では、第４の
領域３０を新たな領域として規定し、仮測定のデータを
もとにして測定条件補正装置２０により測定条件を設定
する（ステップＳ１４）。

【００１９】このようにして、ウェーハ１０全面におい
て測定感度がほぼ一定になるように分割領域と測定条件
を設定する（ステップＳ１５）。このようにして設定さ
れた領域と測定条件を制御部２２にフィードバックし、
パーティクル検査を行う。例えば、上記の例では、分割
した第１の領域の測定条件に測定環境を設定し、第１の
領域についてウェーハ１０全面の測定を行う。次いで、
第２の領域の測定条件に測定環境を設定し、第２の領域
についてウェーハ１０全面の測定を行う。次いで、第３
の領域の測定条件に測定環境を設定し、第３の領域につ
いてウェーハ１０全面の測定を行う。最後に、第４の領
域の測定条件に測定環境を設定し、第４の領域について
ウェーハ１０全面の測定を行う（ステップＳ１６）。

【００２０】この後、それぞれの領域における測定結果
を併せれば、ウェーハ面内のパーティクル数を算出する
ことができる。なお、このようにして測定を行えば、製
造プロセス上のばらつき等があった場合にも、正確にパ
ーティクル数を算出することができる（ステップＳ１
７）。このように、本実施例によれば、ウェーハ面内を
複数の領域に分割し、それぞれの領域において測定条件
を最適化したので、ウェーハ上のパターン密度や形状の
差異による光散乱強度が異なった場合にも、ウェーハ面
内で測定感度の差を少なくすることができる。

【００２１】また、予め分割した領域を用いて測定した
結果、製造プロセス上のばらつき等により部分的に測定
感度が低下した場合には、再度領域を分割して測定条件
を際設定するので、製造プロセス上のばらつき等により
ウェーハ面内で光散乱強度に差があった場合にも、測定
感度が劣化することなくパーティクルの検査を行うこと
ができる。

【００２２】なお、本実施例では、領域を４分割するパ
ーティクル検査方法を示したが、分割する領域数は上記
実施例に限定されるものではない。次に、本発明の第２
の実施例によるパーティクル検査方法を、図４及び図５
を用いて説明する。図４は本実施例によるパーティクル
検査方法における工程図、図５は本実施例によるパーテ
ィクル検査方法を示す図である。

【００２３】本実施例では、図１に示した第１の実施例
によるパーティクル検査装置を用いた、他のパーティク
ル検査方法を提供する。まず、チップ領域のレイアウト
をもとに領域を分割する。分割は、パターンの密度やパ
ターン形状を判断基準とする。例えば、メモリセル領
域、周辺回路領域、パターンの存在しない領域等、反射
率の異なるであろう領域ごとに分割する（ステップＳ２
１）。

【００２４】次に、分割した各領域について、基準とな
る測定条件を決定する。条件を決定するために、まず、
測定すべきウェーハと同一パターンをもつ任意のウェー
ハ上に、粒径が明らかな粒子、例えばポリスチレンラテ
ックス粒子を塗布したウェーハを作成し、これを標準サ
ンプルとする。次いで、この標準サンプルを用いて条件
設定のための測定を行い、塗布した粒子からの信号が、
素子の固有パターンからくるバックグラウンドの信号に
対して十分なＳ／Ｎ比を得られるように測定系の感度を
設定する。感度を調整する際には、レーザ光源１４の出
力、検出器１６のゲイン、レーザ光の入射角度を変化す
ることにより行うことができる。このようにして、分割
した全ての領域において、仮測定の際の感度設定を行
う。なお、以下の説明では、このようにして設定した測
定条件を既存測定条件と呼ぶこととする（ステップＳ２
２）。

【００２５】次に、設定した既存測定条件を用いて仮測
定を行う。例えば、図５（ｂ）に示すように、チップ領
域内を第１の領域２４、第２の領域２６、第３の領域２
８と、３分割したウェーハ１０を測定することとする
（ステップＳ２３）。このとき、ウェーハ１０におい
て、膜厚の偏りなどの製造プロセス上の面内ばらつき等
により、チップ領域ごとに反射強度が異なる可能性があ
る。例えば、それぞれのチップ領域上を、図５（ａ）に
示す方向にレーザ光でスキャンした際に、光散乱強度が
既存測定条件よりも高いチップ領域Ａや、既存測定条件
よりも低いチップ領域Ｂが存在する場合が考えられる
（図５（ｂ））。

【００２６】既存測定条件よりも散乱光強度の高いチッ
プ領域Ａがあると、既存測定条件に対してバックグラウ
ンドレベルの閾値を設定した場合に、パーティクルのな
い領域においても疑似欠陥として検出される恐れがあ
る。一方、既存測定条件よりも散乱光強度の低いチップ
領域Ｂがある場合には、検出感度が低下する恐れがあ
る。そこで、上記仮測定の結果をもとに、それぞれのチ
ップ領域ごとに測定条件の再設定を行う。

【００２７】再設定では、まず、それぞれのチップ領域
における光散乱強度をデータ処理装置１８により個々に
解析する。即ち、それぞれのチップ領域において、分割
した領域ごとに既存測定条件の光散乱強度と比較し、既
存測定条件との感度差を出力する。次いで、データ処理
装置１８により処理されたデータをもとにして、測定条
件補正装置２０により測定の補正条件を算出する。即
ち、光散乱強度が既存測定条件と同一になるように、レ
ーザ光源１４の出力、検出器１６のゲイン、レーザ光の
入射角度等の測定条件の補正情報を算出する。補正情報
の算出は、例えば、既存測定条件よりも散乱光強度の高
いチップ領域Ａでは、それぞれのパラメータを光散乱強
度が低下する方向に調整すればよいし、既存測定条件よ
りも散乱光強度の低いチップ領域Ｂでは、それぞれのパ
ラメータを光散乱強度が増加する方向に調整すればよい
（ステップＳ２４）。

【００２８】次いで、算出した測定条件の補正情報を制
御装置２２に伝え、測定条件にフィードバックし、再度
測定を行う。上記の測定を繰り返すことにより、既存測
定条件とほぼ等しい光散乱強度を得られる測定条件を見
つけることができる。このようにして設定された領域と
測定条件を用いて、パーティクル検査を行う。例えば、
上記の例では、分割した第１の領域の測定条件に測定環
境を設定し、第１の領域についてウェーハ１０全面の測
定を行う。次いで、第２の領域の測定条件に測定環境を
設定し、第２の領域についてウェーハ１０全面の測定を
行う。更に、第３の領域の測定条件に測定環境を設定
し、第３の領域についてウェーハ１０全面の測定を行う
（ステップＳ２５）。

【００２９】次いで、それぞれの領域における測定結果
を併せることにより、ウェーハ面内のパーティクル数を
算出することができる。なお、このようにして測定を行
えば、製造プロセス上のばらつき等があった場合にも、
正確にパーティクル数を算出することができる（ステッ
プＳ２６）。なお、このようにして測定を行えば、製造
プロセス上のばらつき等があった場合にも、個々の領域
で正確にパーティクル数を算出することができる。ま
た、異なるウェーハ間においても均一な測定を行うこと
ができる。

【００３０】このように、本実施例によれば、チップ領
域内を複数の領域に分割し、それぞれの領域において測
定条件を最適化したので、パターン密度や形状の差異に
よる光散乱強度が異なった場合にも、ウェーハ面内で測
定感度の差を少なくすることができる。また、それぞれ
のチップ領域の領域ごとに測定条件を設定するので、製
造プロセス上のばらつき等によりウェーハ面内で光散乱
強度に差があった場合にも、測定感度が劣化することな
くパーティクルの検査を行うことができる。

【００３１】なお、本実施例では、領域を３分割するパ
ーティクル検査方法を示したが、分割する領域数は上記
実施例に限定されるものではない。また、上記の方法よ
っても測定感度が劣化する領域がある場合には、第１の
実施例に示したように領域の再分割を行うか、若しくは
最初の領域の分割数を増加すればよい。

【００３２】また、第１の実施例及び第２の実施例で
は、ウェーハ面内におけるパーティクル検査について説
明したが、フォトマスクやレチクル等のガラス基板の検
査についても同様に行うことができる。即ち、本願明細
書でいう基板とは、半導体ウェーハの他に、フォトマス
クやレチクル等のガラス基板をも含むものである。

【００３３】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、基板面内
を複数の領域に分割し、それぞれの領域において測定条
件を最適化したので、基板上のパターン密度や形状の差
異による光散乱強度が異なった場合にも、基板面内で測
定感度の差を少なくすることができる。

【００３４】また、予め分割した領域を用いて測定した
結果、製造プロセス上のばらつき等により部分的に測定
感度が低下した場合には、再度領域を分割して測定条件
を際設定するので、製造プロセス上のばらつき等により
基板面内で光散乱強度に差があった場合にも、測定感度
が劣化することなくパーティクルの検査を行うことがで
きる。

【００３５】また、チップ領域内を複数の領域に分割
し、それぞれの領域において測定条件を最適化したの
で、パターン密度や形状の差異による光散乱強度が異な
った場合にも、基板面内で測定感度の差を少なくするこ
とができる。また、それぞれのチップ領域の領域ごとに
測定条件を設定するので、製造プロセス上のばらつき等
により基板面内で光散乱強度に差があった場合にも、測
定感度が劣化することなくパーティクルの検査を行うこ
とができる。また、基板間の感度の差も少なくすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例によるパーティクル検査
装置の概略図である。

【図２】本発明の第１の実施例によるパーティクル検査
方法における工程図である。

【図３】本発明の第１の実施例によるパーティクル検査
方法を説明する図である。

【図４】本発明の第２の実施例によるパーティクル検査
方法における工程図である。

【図５】本発明の第２の実施例によるパーティクル検査
方法を説明する図である。

【符号の説明】 １０…ウェーハ １２…ステージ １４…レーザ光源 １６…検出器 １８…データ処理装置 ２０…測定条件補正装置 ２２…制御装置 ２４…第１の領域 ２６…第２の領域 ２８…第３の領域 ３０…第４の領域 ３２…チップ領域

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板表面に光を入射し、入射した前記光
   の散乱光により前記基板上のパーティクルを検査するパ
   ーティクル検査方法において、 前記基板の主表面を、前記基板に光を入射した際の散乱
   光強度の異なる領域に分割する領域分割工程と、 分割したそれぞれの前記領域において、前記パーティク
   ルが検出できる測定条件を仮決定する仮測定条件設定工
   程と、 前記仮測定条件を用いて前記領域ごとに仮測定を行い、
   散乱光の検出感度を確認する仮測定工程と、 前記仮測定の結果から、前記分割した領域ごとに測定条
   件を決定する測定条件決定工程と、 前記測定条件を用いて測定を行い、前記分割した領域ご
   とにパーティクル検査を行うパーティクル検査工程とを
   有することを特徴とするパーティクル検査方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のパーティクル検査方法に
   おいて、 前記仮測定工程において前記検出感度が低い領域があっ
   た際に、前記領域を再分割する領域再分割工程を更に有
   し、 前記測定条件決定工程は、再分割により発生した新たな
   領域に対しても測定条件を決定することを特徴とするパ
   ーティクル検査装置。
3. 【請求項３】 基板表面に光を入射し、入射した前記光
   の散乱光により前記基板上のパーティクルを検査するパ
   ーティクル検査方法において、 前記基板の主表面に形成されたチップ領域を、入射した
   際の散乱光強度の異なる領域に分割する領域分割工程
   と、 分割した前記領域ごとに、前記パーティクルが感度よく
   検出でき、検査の基準となる既存測定条件を決定する既
   存測定条件決定工程と、 前記既存測定条件を用いて前記基板上の全ての前記チッ
   プ領域を仮測定し、それぞれの前記チップ領域における
   散乱光の検出感度を確認する仮測定工程と、 前記仮測定の結果から、それぞれの前記チップ領域にお
   ける分割した前記領域ごとに測定条件を決定する測定条
   件決定工程と、 前記測定条件を用い、それぞれのチップ領域における分
   割した前記領域ごとにパーティクル検査を行うパーティ
   クル検査工程とを有することを特徴とするパーティクル
   検査方法。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載のパー
   ティクル検査方法により基板上のパーティクルを検査す
   ることを特徴とするパーティクル検査装置。