JPH10206337A - Automatic visual inspection device for semiconductor wafer - Google Patents

Automatic visual inspection device for semiconductor wafer

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Publication number
JPH10206337A
JPH10206337A JP9006487A JP648797A JPH10206337A JP H10206337 A JPH10206337 A JP H10206337A JP 9006487 A JP9006487 A JP 9006487A JP 648797 A JP648797 A JP 648797A JP H10206337 A JPH10206337 A JP H10206337A
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JP
Japan
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illumination light
wafer
detection signal
inspection
defect
Prior art date
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Application number
JP9006487A
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Japanese (ja)
Inventor
Takumi Tanaka
巧 田中
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently and accurately inspect forgetfulness of application of a resist, forgetfulness of separation or the like. SOLUTION: An automatic VISUAL inspection device of a semiconductor wafer is constituted by having a defect detecting optical system which radiates the illuminating light from an illuminating light source 6 to a surface of a semiconductor wafer placed in an inspecting position and obtains a detecting signal by performing light receiving processing on the reflected light from this surface by a detecting camera 7 and detecting signal processing system to automatically inspect and judge a defect in external appearance of a wafer surface from the detecting signal obtained by this defect detecting optical system, and has a signal correcting means to correct a detecting signal according to a change of the illuminating light from the illuminating light source.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造プロセ
スにおけるリソグラフィー工程、エッチング行程、イオ
ンインプランテーション工程等を行った後において、こ
れらの工程での作業が正常に行われたか否か(逆に言え
ば、これら作業に不良があってウエハ表面の欠陥が生じ
るようなことがないか)を自動的に検査・判定する半導
体ウエハの自動外観検査装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for determining whether or not a lithography step, an etching step, an ion implantation step, and the like in a semiconductor manufacturing process have been performed normally in these steps. For example, the present invention relates to an automatic semiconductor wafer appearance inspection apparatus for automatically inspecting / determining whether or not there is a defect in these operations to cause a defect on a wafer surface.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体製造プロセスにおけるリソ
グラフィー工程、エッチング行程、イオンインプランテ
ーション工程等が正常に行われたか否かという検査は、
可視光照明並びに光学顕微鏡を備えた装置と、熟練した
検査員の目視検査によってウエハ表面の欠陥の有無を検
査することにより行われていた。具体的には、検査対象
ウエハが搬送系によって検査位置まで搬送され、この位
置で照明光源からの照明光がウエハ表面に照射され、そ
の反射光を検査員が目視観察して良否判定(欠陥の有無
判定等)を行っていた。また、このような検査で欠陥が
見つかった場合には、必要に応じて光学顕微鏡を用いて
発見した欠陥を確認していた。
2. Description of the Related Art Conventionally, inspections as to whether or not a lithography step, an etching step, an ion implantation step, etc. in a semiconductor manufacturing process have been performed normally have been performed.
It has been performed by inspecting a wafer surface for the presence or absence of defects by visual inspection of a skilled inspector using an apparatus equipped with visible light illumination and an optical microscope. Specifically, the wafer to be inspected is transported to the inspection position by the transport system, and at this position, the illumination light from the illumination light source is radiated to the wafer surface, and the reflected light is visually observed by the inspector to judge pass / fail (for defects). Or the like). When a defect is found in such an inspection, the found defect is confirmed using an optical microscope as necessary.

【0003】なお、このような目視観察により判別され
るウエハ表面の欠陥は、いわゆるマクロ欠陥と称される
種類のものであり、例えば、露光機のデフォーカス等が
原因で生じるチップ毎の露光むら、露光不良、レジスト
の塗りむらやレジストの塗布忘れ、レジストの剥離むら
や剥離忘れ、さらにはウエハ表面平坦化のために行われ
るCMP(Chemical-Mechanical Polishing) 工程おける
傷又はスクラッチ傷などがある。
[0003] Defects on the wafer surface determined by such visual observation are of a type called a so-called macro defect. For example, exposure unevenness of each chip caused by defocusing of an exposure machine or the like. There are, for example, exposure failure, resist coating unevenness or forgetting to apply resist, resist peeling unevenness or forgetting to peel, and scratches or scratches in a CMP (Chemical-Mechanical Polishing) process performed for flattening the wafer surface.

【0004】ところで、このような目視観察検査を行う
検査員は当然ながら十分な熟練と経験が必要とされる
が、例えば新たな半導体ウエハ導入等によりウエハ製造
処理プロセスが変更されたような場合には、この変化に
対応して新たな検査訓練が必要になるという問題があ
る。このようなことから、検査員による目視検査に代え
て検査を自動的に行わせるようにすることも従来から考
えられており、例えば、特開平8−75661号公報に
は、人間の目視観察による検査能力と同様の判断機能を
有するウエハ欠陥検出装置が開示されている。
By the way, the inspector who performs such a visual observation inspection naturally needs sufficient skill and experience. For example, when the wafer manufacturing process is changed due to the introduction of a new semiconductor wafer or the like. However, there is a problem that new inspection training is required in response to this change. For this reason, it has been conventionally considered that an inspection is automatically performed instead of a visual inspection by an inspector. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-75661 discloses that the inspection is performed by human visual observation. A wafer defect detection device having a judgment function similar to the inspection capability is disclosed.

【0005】上記のように、検査員による目視観察検査
のような人為的マクロ欠陥検査を自動化、省力化し、欠
陥の検出力向上を目的として自動検査装置が提案されて
いるのであるが、このような装置では、ウエハに照明光
を照射するとともにウエハからの反射光、例えば一次回
折光を検出し、この検出信号からウエハ表面の欠陥の有
無を検出するようになっている。この場合、予め良品ウ
エハに照明光を照射して得られる一次回折光の検出信号
を記憶しておき、これを検査対象ウエハからの一次回折
光の検出信号と比較し、両者に一定以上の差がある場合
にこれを欠陥と認識して、不良品と判定するようになっ
ている。
As described above, an automatic inspection apparatus has been proposed for the purpose of automating and labor-saving an artificial macro defect inspection such as a visual observation inspection by an inspector and improving a defect detection power. Such an apparatus irradiates the wafer with illumination light, detects reflected light from the wafer, for example, first-order diffracted light, and detects the presence or absence of a defect on the wafer surface from the detection signal. In this case, the detection signal of the primary diffraction light obtained by irradiating the non-defective wafer with the illumination light is stored in advance, and this is compared with the detection signal of the primary diffraction light from the wafer to be inspected. If there is, this is recognized as a defect, and is determined to be defective.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このような検査装置に
よる検査において、露光機のデフォーカスによる露光む
ら、レジストの塗布むら、スクラッチ傷等のような欠陥
は、マクロ欠陥ではあるが、ウエハ表面全体での検出信
号からみれば局所的な信号の強度変化として捉えること
ができる。このため、照明光源の劣化による照明光強度
変化が生じたり、検出されたウエハの信号レベルが変化
したりしても、検出信号レベルが常にある一定のレベル
となるように、受光手段としてのカメラのゲインコント
ロールまたはAGC(Automatic Gain Control)を行った
り、取り込み画像のコントラストの正規化処理等を行っ
たりして補償することができる。
In the inspection by such an inspection apparatus, defects such as uneven exposure due to defocus of an exposure device, uneven coating of resist, scratches, etc. are macro defects, Can be regarded as a local signal intensity change. For this reason, even if the illumination light intensity changes due to the deterioration of the illumination light source or the detected signal level of the wafer changes, the camera as the light receiving means is set so that the detection signal level always becomes a certain level. Can be compensated by performing gain control or AGC (Automatic Gain Control), or normalizing the contrast of the captured image.

【0007】しかしながら、レジストの塗布忘れ、剥離
忘れ等の検出のように、ウエハ全面にわたるレジストの
有無の検査のような場合には、レジストの有無による反
射光強度レベルの相違を検出する必要がある。すなわ
ち、この場合には、ウエハ全面における反射光(一次回
折光)の部分的な強度変化を検出するのではなく、ウエ
ハ全面における反射光レベルの相違を検出するものであ
る。このため、上述のように受光信号のゲインコントロ
ールを行ったのでは、反射光レベルの相違がなくなるの
で、この検査を行うことはできないという問題がある。
特に、照明光源が劣化したような場合には、照明光の強
度レベルが低下して反射光レベルも低下するため、この
反射光レベルの低下に基づいて、例えば、レジストの剥
離忘れ等があるという誤った判断を行うおそれがあると
いう問題がある。
However, in the case of inspecting the presence / absence of a resist over the entire surface of a wafer, such as the detection of forgetting to apply or peel off a resist, it is necessary to detect a difference in reflected light intensity level due to the presence / absence of a resist. . That is, in this case, a difference in the reflected light level over the entire wafer is detected instead of detecting a partial intensity change of the reflected light (first-order diffracted light) over the entire wafer. Therefore, if the gain control of the received light signal is performed as described above, there is no difference in the reflected light level, so that there is a problem that this inspection cannot be performed.
In particular, when the illumination light source is deteriorated, the intensity level of the illumination light is reduced and the reflected light level is also reduced. Therefore, based on the decrease in the reflected light level, it is said that, for example, there is forgetting to remove the resist. There is a problem that an incorrect judgment may be made.

【0008】本発明はこのような問題に鑑みたもので、
特に、レジストの塗布忘れ、剥離忘れ等の検出のよう
に、ウエハ全面にわたるレジストの有無の検査等を効率
良く、且つ正確に行うことができるような半導体ウエハ
の自動外観検査装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such a problem.
In particular, it is an object of the present invention to provide an automatic semiconductor wafer appearance inspection apparatus capable of efficiently and accurately inspecting the presence or absence of a resist over the entire surface of a wafer, such as detection of forgetting to apply or peel off a resist. Aim.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段および作用】このような目
的達成のため、本発明に係る半導体ウエハの自動外観検
査装置は、検査位置に置かれた半導体ウエハの表面に照
明光源からの照明光を照射するとともにこの表面からの
反射光を受光処理して検出信号を得る欠陥検出光学系
と、この欠陥検出光学系により得られた検出信号からウ
エハ表面の外観上の欠陥を自動的に検査・判定する検出
信号処理系とを有して構成されるのであるが、照明光源
からの照明光の変動に応じて検出信号を補正する信号補
正手段を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, an automatic semiconductor wafer appearance inspection apparatus according to the present invention applies illumination light from an illumination light source to the surface of a semiconductor wafer placed at an inspection position. A defect detection optical system that irradiates and receives light reflected from the surface to obtain a detection signal, and automatically inspects and determines the appearance defect of the wafer surface from the detection signal obtained by the defect detection optical system. And a signal correction means for correcting the detection signal in accordance with the fluctuation of the illumination light from the illumination light source.

【0010】なお、欠陥検出光学系は、半導体ウエハの
表面からの一次回折光等のような反射光を受光処理して
検出信号を得るように構成するのが好ましい。さらに、
検査位置に半導体ウエハを搬送するウエハ搬送系と、検
出信号処理系における検査・判定結果を表示並びに出力
する表示・出力系とを備えて本発明に係る自動外観検査
装置を構成するのが好ましい。
It is preferable that the defect detection optical system be configured to receive reflected light such as first-order diffracted light from the surface of the semiconductor wafer to obtain a detection signal. further,
It is preferable that the automatic appearance inspection apparatus according to the present invention be provided with a wafer transfer system for transferring the semiconductor wafer to the inspection position and a display / output system for displaying and outputting the inspection / judgment result in the detection signal processing system.

【0011】このような自動外観検査装置の場合には、
照明光源の劣化などにより照明光量が変動、低下したよ
うな場合でも、欠陥検出光学系により得られた検出信号
はこのような変動に応じて補正されるため、補正後の検
出信号は変動前の照明光量に基づく検出信号と同等のも
のとなる。このため、ウエハ表面のレジストの有無検査
のようにウエハ全面からの信号レベルの相違(信号振幅
の相似変化)を検出する場合でも、光源光量の変動の影
響を排除して正確な検査を行うことができ、レジスト塗
布プロセスもしくはレジスト剥離プロセスなどの抜けの
検査も確実に行うことができる。
In the case of such an automatic visual inspection device,
Even when the illumination light amount fluctuates or decreases due to deterioration of the illumination light source, etc., the detection signal obtained by the defect detection optical system is corrected according to such fluctuation, so that the detection signal after correction is the same as before the fluctuation. This is equivalent to a detection signal based on the amount of illumination light. For this reason, even when detecting a difference in signal level (similar change in signal amplitude) from the entire surface of the wafer, such as an inspection for the presence or absence of a resist on the wafer surface, it is necessary to perform an accurate inspection by eliminating the influence of a change in the light source light amount. This makes it possible to reliably perform inspections for omissions in the resist coating process or the resist stripping process.

【0012】なお、照明光源からの照明光量を検出する
照明光量検出光学系を欠陥検出光学系とは別に有し、信
号補正手段は照明光量検出光学系において検出された照
明光量の変動に応じて検出信号を補正するように構成す
ることができる。また、いずれの場合でも、信号補正手
段は、照明光源からの照明光の変動に応じて検出信号の
ゲイン調整を行うように構成するのが好ましい。
An illumination light amount detecting optical system for detecting the amount of illumination light from the illumination light source is provided separately from the defect detection optical system, and the signal correcting means responds to a change in the amount of illumination light detected by the illumination light amount detecting optical system. It can be configured to correct the detection signal. In any case, it is preferable that the signal correction unit is configured to adjust the gain of the detection signal in accordance with the fluctuation of the illumination light from the illumination light source.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
ましい実施形態について説明する。図1に本発明に係る
自動外観検査装置の内部を正面から見た状態で示してお
り、この装置は、ウエハ搬送系、欠陥検出光学系、検出
信号処理系および表示・出力系から構成される。後述す
るように、本装置では、検査ウエハの検出信号を基準ウ
エハの検出信号と比較して欠陥の有無を検査するように
なっており、このための基準ウエハおよび検査ウエハが
図示しない上下移動機構内にセットされて保持されてい
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the inside of an automatic appearance inspection apparatus according to the present invention as viewed from the front, and this apparatus is composed of a wafer transfer system, a defect detection optical system, a detection signal processing system, and a display / output system. . As described later, in this apparatus, the detection signal of the inspection wafer is compared with the detection signal of the reference wafer to inspect for the presence or absence of a defect. For this purpose, the reference wafer and the inspection wafer are moved by a vertical movement mechanism (not shown). It is set and held inside.

【0014】この上下移動機構内にセットされたウエハ
は、ロボット1のアーム2に取り付けられたフォーク3
によって、選択的にまたは順次抜き取られ、ウエハライ
ナ4に渡されウエハのアラインメントが行われる。ウエ
ハのアラインメント終了後、ウエハ5はロボット1のア
ーム2により回折光用の検査位置へ搬送されてフォーク
3に支持されたまま停止保持される。以上のようにウエ
ハ搬送系が構成される。なお、図においてはウエハ5が
回折光用の検査位置へ搬送された状態を示している。
The wafer set in the vertical movement mechanism is mounted on a fork 3 attached to the arm 2 of the robot 1.
Are selectively or sequentially extracted and transferred to the wafer liner 4 to perform wafer alignment. After the alignment of the wafer is completed, the wafer 5 is transferred to the inspection position for diffracted light by the arm 2 of the robot 1 and stopped and held while being supported by the fork 3. The wafer transfer system is configured as described above. The figure shows a state in which the wafer 5 has been transferred to the inspection position for diffracted light.

【0015】ウエハ5が検査位置に位置すると、回折光
検査用の面状照明光源6が点灯されてウエハ5の表面が
照明光源6からの光により照明される。ここで、ウエハ
5の表面には、例えば、図3に示すように、複数の線状
パターン31が所定ピッチで形成されており、この表面
に照明光Aが照射されると、直接反射光Bのみならず、
回折光(例えば、一次回折光C、二次回折光D等)が発
生する。本装置では、一次回折光(より正確には−1次
回折光)を検出器7により検出するようになっており、
この検出器7は二次元撮像素子を使用したカメラを用い
ている。以上のように欠陥検出光学系が構成される。
When the wafer 5 is located at the inspection position, the planar illumination light source 6 for diffracted light inspection is turned on, and the surface of the wafer 5 is illuminated by the light from the illumination light source 6. Here, for example, as shown in FIG. 3, a plurality of linear patterns 31 are formed at a predetermined pitch on the surface of the wafer 5, and when this surface is irradiated with the illumination light A, the reflected light B is directly reflected. As well,
Diffracted light (eg, first-order diffracted light C, second-order diffracted light D, etc.) is generated. In this apparatus, the first-order diffracted light (more precisely, the -1st-order diffracted light) is detected by the detector 7.
The detector 7 uses a camera using a two-dimensional image sensor. The defect detection optical system is configured as described above.

【0016】なお、面状照明光源6はウエハ5の全面を
一括照明可能であり、このときウエハ5のパターンピッ
チと面状照明光源6からの照明光の入射角および波長に
応じて一次回折光の射出方向が決まるが、この一次回折
光の射出方向に検出カメラ7が配置される。このため図
示されてはいないが、面状照明光源6および検出カメラ
7の取付位置を調節する機構が本装置内に設けられてお
り、量産ラインでの検査においては、検査対象となるウ
エハに応じて(ウエハのパターンピッチ等に応じて)面
状照明光源6および検出カメラ7は検査開始前に予め好
適な位置にセットされ、この状態で検査が行われる。照
明光の波長は、半導体ウエハに露光等の悪影響を与えな
い波長が望ましく、例えば、550nmの単色光が適切
である。
The planar illumination light source 6 can collectively illuminate the entire surface of the wafer 5. At this time, the first-order diffracted light depends on the pattern pitch of the wafer 5 and the incident angle and wavelength of the illumination light from the planar illumination light source 6. Is determined, and the detection camera 7 is arranged in the emission direction of the first-order diffracted light. For this reason, although not shown, a mechanism for adjusting the mounting position of the planar illumination light source 6 and the detection camera 7 is provided in the present apparatus, and in the inspection on a mass production line, depending on the wafer to be inspected. The surface illumination light source 6 and the detection camera 7 are set to suitable positions before the start of the inspection (depending on the wafer pattern pitch or the like), and the inspection is performed in this state. The wavelength of the illuminating light is preferably a wavelength that does not adversely affect the semiconductor wafer due to exposure or the like, and for example, a monochromatic light of 550 nm is appropriate.

【0017】このようにして検出カメラ7によりウエハ
5からの一次回折光の検出が行われると、図2に示すよ
うに、カメラ7からの回折光検出信号20は検出信号処
理系へ入力される。さらに、本発明の装置では、面状照
明光源6からの照明光の光量(強度)を検知する光検出
器10が、検査位置にあるウエハ5の近傍に、このウエ
ハ5と略同一の水平面内に位置して置かれている。光検
出器10としては、例えばフォトダイオードが用いられ
る。この光検出器10によって照明光源6からの光量変
動を検出するものであり、これにより照明光源6が劣化
して照明光量が低下したような場合にはこれを確実に検
出することができる。この光検出器10による照明光量
検出信号21も、図2に示すように、信号処理系に入力
される。
When the detection camera 7 detects the first-order diffracted light from the wafer 5 in this manner, as shown in FIG. 2, a diffracted light detection signal 20 from the camera 7 is input to a detection signal processing system. . Further, in the apparatus of the present invention, the photodetector 10 for detecting the light amount (intensity) of the illumination light from the planar illumination light source 6 is provided in the vicinity of the wafer 5 at the inspection position in a substantially same horizontal plane as the wafer 5. Is located. As the photodetector 10, for example, a photodiode is used. The light detector 10 detects fluctuations in the amount of light from the illumination light source 6, so that when the illumination light source 6 deteriorates and the amount of illumination decreases, this can be reliably detected. The illumination light amount detection signal 21 from the light detector 10 is also input to the signal processing system as shown in FIG.

【0018】次にこの検出信号処理系による信号処理動
作を説明する。検出カメラ7からの回折光検出信号20
はまずAGC処理部23に入力され、光検出器10から
の照明光量検出信号21は信号レベル比較部24もしく
は基準レベル発生器25に入力される。
Next, a signal processing operation by the detection signal processing system will be described. Diffracted light detection signal 20 from detection camera 7
Is first input to the AGC processing unit 23, and the illumination light amount detection signal 21 from the photodetector 10 is input to the signal level comparison unit 24 or the reference level generator 25.

【0019】本装置による検査では、まず欠陥の無い良
品ウエハを用いて測定を行い、そのときの検出信号から
基準となる画像を取得してこれを記憶しておく。そし
て、検査ウエハを用いた検出信号からこの検査ウエハの
表面画像を得るとともに記憶されている良品ウエハの表
面画像(基準画像)と比較して欠陥の有無を検査するよ
うになっている。このため、図2に示すように検出信号
処理系内に、2つの切換スイッチ22a,22bが配設
されており、これらは良品ウエハを用いた測定時には破
線側に切り換えられるとともに、検査ウエハを用いた測
定時には実線側に切り換えられる。
In the inspection by the present apparatus, measurement is first performed using a non-defective non-defective wafer, and a reference image is obtained from the detection signal at that time and stored. Then, a surface image of the inspection wafer is obtained from a detection signal using the inspection wafer, and the presence / absence of a defect is inspected by comparing with a stored surface image (reference image) of a good wafer. For this reason, as shown in FIG. 2, two changeover switches 22a and 22b are provided in the detection signal processing system. These switches are switched to the broken line side during measurement using a non-defective wafer, and use an inspection wafer. During measurement, it is switched to the solid line side.

【0020】検査に際してはまず、良品ウエハを検査位
置に搬送載置し、この表面に面状照明光源6から照明光
を照射する。このときにはAGC処理部23はバッファ
として作動させ、検出カメラ7により検出される回折光
検出信号20はAGC処理部23を通ってそのまま画像
処理部26に送られる。画像処理部26においては、こ
のように送られてきたアナログ信号がデジタル信号に変
換され、その後、所定の画像処理が施されて基準画像信
号を得た後、この基準画像信号は基準画像メモリ部27
に記憶される。このことから分かるように、基準画像信
号は良品ウエハ(表面欠陥の無いウエハ)に照明光を照
射したときの一次回折光を検出カメラ7により撮影した
ときに得られるウエハ表面の回折光画像を表すものであ
る。
At the time of inspection, first, a non-defective wafer is transported and mounted at an inspection position, and the surface is irradiated with illumination light from a planar illumination light source 6. At this time, the AGC processing unit 23 operates as a buffer, and the diffracted light detection signal 20 detected by the detection camera 7 is sent to the image processing unit 26 as it is via the AGC processing unit 23. In the image processing unit 26, the analog signal sent in this way is converted into a digital signal, and thereafter, a predetermined image processing is performed to obtain a reference image signal. 27
Is stored. As can be seen from this, the reference image signal represents a diffracted light image of the wafer surface obtained when the non-defective wafer (wafer having no surface defect) is irradiated with the illumination light and the primary diffracted light is photographed by the detection camera 7. Things.

【0021】このように良品ウエハの表面に面状照明光
源6から照明光を照射するときに、光検出器10により
照明光量が検出され、その検出信号21は基準レベル発
生器25に入力されて、そのときの検出光量が基準レベ
ル発生器25に記憶される。これにより基準レベル発生
器25からはこのように記憶された光量レベルに対応す
る基準レベル信号が信号レベル比較部24へ出力され
る。
When the surface of the non-defective wafer is irradiated with the illumination light from the planar illumination light source 6, the light detector 10 detects the amount of illumination, and the detection signal 21 is input to the reference level generator 25. The detected light quantity at that time is stored in the reference level generator 25. As a result, the reference level generator 25 outputs a reference level signal corresponding to the light amount level stored in this way to the signal level comparison unit 24.

【0022】このような基準画像および基準レベルの設
定を行った後、良品ウエハに替えて検査ウエハを検査位
置に搬送載置し、その表面に面状照明光源6からの照明
光を照射して検査ウエハの自動外観検査が行われる。検
査ウエハからの一次回折光を検出カメラ7により検出し
て得られた回折光検出信号20は、AGC処理部23に
送られる。このとき同時に、光検出器10により検出さ
れた光量検出信号21は信号レベル比較部24に送ら
れ、ここで基準レベル発生器25から送られてくる基準
レベル信号と比較され、両信号の差に応じてAGC処理
部23にゲイン制御信号を出力するようになっている。
After setting the reference image and the reference level, an inspection wafer is transported and mounted at the inspection position in place of the non-defective wafer, and the surface thereof is irradiated with illumination light from the planar illumination light source 6. An automatic appearance inspection of the inspection wafer is performed. The diffraction light detection signal 20 obtained by detecting the primary diffraction light from the inspection wafer by the detection camera 7 is sent to the AGC processing unit 23. At this time, at the same time, the light amount detection signal 21 detected by the photodetector 10 is sent to the signal level comparison unit 24, where it is compared with the reference level signal sent from the reference level generator 25, and the difference between the two signals is calculated. In response, a gain control signal is output to the AGC processing unit 23.

【0023】このため、AGC処理部23に入力された
検査ウエハの回折光検出信号20は、信号レベル比較部
24から送られるゲイン制御信号に基づいてゲイン調整
がなされた後、画像処理部26に送られる。このような
ゲイン調整を行うことにより、面状照明光源6が劣化す
る等して照明光量が変化した場合でも、ゲイン調整後の
回折光検出信号は変化する前の照明光量に基づいて得ら
れる信号と同一のものとなる。すなわち、ゲイン調整に
より照明光量の変動分が補償されてこの変動の影響のな
い回折光検出信号が得られる。
For this reason, the diffraction light detection signal 20 of the inspection wafer input to the AGC processing unit 23 is subjected to gain adjustment based on the gain control signal sent from the signal level comparison unit 24 and then to the image processing unit 26. Sent. By performing such a gain adjustment, even when the illumination light amount changes due to the deterioration of the planar illumination light source 6 or the like, the diffracted light detection signal after the gain adjustment is a signal obtained based on the illumination light amount before the change. Is the same as That is, the fluctuation of the illumination light amount is compensated by the gain adjustment, and a diffracted light detection signal free from the influence of the fluctuation is obtained.

【0024】このようにしてAGC処理部23において
信号レベルが補償された回折光検出信号は画像処理部2
6へ入力され、デジタル変換および所定の画像処理がな
された後、欠陥検出処理部28に入力される。欠陥検出
処理部28においては、画像処理部26から入力された
回折光検出信号が基準画像メモリ27から入力される良
品ウエハの画像信号と比較され、ウエハ表面の各画素毎
にその輝度レベルの差が判定処理されて欠陥検査が行わ
れる。その検査結果は表示部29に入力され、表示用信
号として加工され、図示しないディスプレイに表示され
たり、記録装置に出力されたりする。
The diffracted light detection signal whose signal level has been compensated in the AGC processing unit 23 in this manner is
6, and after being subjected to digital conversion and predetermined image processing, is input to the defect detection processing unit 28. In the defect detection processing unit 28, the diffracted light detection signal input from the image processing unit 26 is compared with the image signal of a non-defective wafer input from the reference image memory 27, and the difference in the luminance level is determined for each pixel on the wafer surface. Is subjected to a determination process, and a defect inspection is performed. The inspection result is input to the display unit 29, processed as a display signal, displayed on a display (not shown), or output to a recording device.

【0025】ここで、露光機のデフォーカスによるむ
ら、レジストの塗りむら、スクラッチ傷等といった欠陥
は、ウエハ全面からみれば局所的な欠陥であり、回折光
検出信号の部分的な強度変化として捉えることができ
る。このため、AGC処理部23におけるゲイン調整が
無くてももしくは不正確でもこのような欠陥検出は可能
である(但し、ゲイン調整を行った方がより正確な検出
が可能ではあるが)。
Here, defects such as unevenness due to defocus of the exposure device, unevenness of resist coating, scratches, etc. are local defects when viewed from the entire surface of the wafer, and are regarded as partial intensity changes of the diffraction light detection signal. be able to. For this reason, even if the gain adjustment in the AGC processing unit 23 is not performed or is inaccurate, such a defect can be detected (however, more accurate detection can be performed by performing the gain adjustment).

【0026】これに対して、ウエハ全面にわたるレジス
トの有無を検査する場合には、レジスト38が全面の塗
布されている場合といない場合とでは、照明光源35か
らの反射光強度レベルが相違するため、照明光量が変動
した場合には、反射光強度レベルの相違がレジストの塗
布の有無により生じたのか、照明光量の変動により生じ
たのか判別できず、レジストの有無検査を正確に行うこ
とができないという問題がある。例えば、図4に示すよ
うに、ウエハ表面にレジスト38が塗布されている場合
には、レジスト38の表面により反射された光36aと
レジスト38を透過してウエハ表面により反射された光
36bとが干渉して検知される信号強度が変化する。し
かもこの干渉現象はレジストの厚さに応じて変化する。
なお、図4では説明の容易化のため、ウエハ表面のパタ
ーンプロフィールは省略しているが、実際にはパターン
上にレジストが塗布されるため、回折光と干渉による二
つの現象の合成された検出信号強度が測定される。
On the other hand, when inspecting the presence / absence of the resist over the entire surface of the wafer, the intensity level of the reflected light from the illumination light source 35 differs between the case where the resist 38 is applied over the entire surface and the case where the resist 38 is not applied. When the illumination light amount fluctuates, it is not possible to determine whether the difference in the reflected light intensity level is caused by the presence or absence of the resist coating or the illumination light amount fluctuation, so that the presence / absence inspection of the resist cannot be accurately performed. There is a problem. For example, as shown in FIG. 4, when the resist 38 is applied to the wafer surface, the light 36a reflected by the surface of the resist 38 and the light 36b reflected by the wafer surface after passing through the resist 38 The signal strength detected by interference changes. In addition, this interference phenomenon changes according to the thickness of the resist.
In FIG. 4, the pattern profile on the wafer surface is omitted for simplicity of explanation, but since a resist is actually applied on the pattern, the combined detection of two phenomena due to diffracted light and interference is performed. The signal strength is measured.

【0027】ここで、本発明の装置では、AGC処理部
23においては、照明光源6の光量変動に応じて回折光
検出信号のゲイン調整がなされるため、ゲイン調整後の
回折光検出信号においては照明光源の光量変動の影響は
排除されている。このため、ゲイン調整後の回折光検出
信号強度を基準信号と比較するだけで、レジストの有無
の検査を正確に行うことが可能である。
Here, in the apparatus of the present invention, in the AGC processing unit 23, the gain of the diffracted light detection signal is adjusted in accordance with the fluctuation of the light amount of the illumination light source 6, so that the diffracted light detection signal after the gain adjustment is adjusted. The influence of the light quantity fluctuation of the illumination light source is eliminated. Therefore, only by comparing the intensity of the diffracted light detection signal after the gain adjustment with the reference signal, it is possible to accurately inspect the presence or absence of the resist.

【0028】以上の一次回折光に基づく欠陥検査が完了
すると、ウエハ搬送系のロボット1のアーム2が作動さ
れて、検査ウエハ5’は図1において破線で示される散
乱光検査位置へ搬送される。この後、散乱光検出用線状
光源8が点灯され、ウエハ5’の表面からの光散乱を検
出器9により検出する。検出器9はカメラから構成して
おり、カメラからの信号は画像処理装置に入力され、散
乱用の欠陥検出処理によって欠陥の判定が行われる。但
し、この部分は本発明とは直接関係しないので詳細な説
明は省略する。
When the defect inspection based on the first-order diffracted light is completed, the arm 2 of the robot 1 of the wafer transfer system is operated, and the inspection wafer 5 'is transferred to the scattered light inspection position shown by the broken line in FIG. . Thereafter, the scattered light detecting linear light source 8 is turned on, and light scattering from the surface of the wafer 5 'is detected by the detector 9. The detector 9 is composed of a camera, and a signal from the camera is input to an image processing device, and a defect is determined by scattering defect detection processing. However, since this part is not directly related to the present invention, a detailed description is omitted.

【0029】図1に示した装置のその他の構成について
簡単に説明する。装置上部にはクリーンユニット11が
配設されており、検査時の本体内部をクリーンな環境に
保持する。本装置の筐体を構成するラック本体12の横
には、信号処理系と本体制御系を構成する制御ユニット
13およびそのコンソール14が制御系ラック15内に
配設されている。オペレータはコンソール14の表示情
報をもとに装置のオペレーションを行い、コンソール1
4には装置の状態や、検査結果が表示される。また、画
像処理部専用の出力モニター16並びに画像のハードコ
ピー出力用のビデオプリンター17も設置されている。
Another configuration of the apparatus shown in FIG. 1 will be briefly described. A clean unit 11 is provided at the upper part of the apparatus, and maintains the inside of the main body at the time of inspection in a clean environment. A control unit 13 constituting a signal processing system and a main body control system and a console 14 thereof are disposed in a control system rack 15 beside the rack body 12 constituting the housing of the present apparatus. The operator operates the apparatus based on the display information on the console 14 and
4 displays the state of the apparatus and the inspection results. An output monitor 16 dedicated to the image processing unit and a video printer 17 for outputting a hard copy of an image are also provided.

【0030】なお、本発明に係る検査装置は、上記のも
のに限られるものではない。例えば、アーム2のフォー
ク3により保持してウエハを検査位置に配置している
が、ステージ上に検査位置を設け、搬送系によりウエハ
をステージ上に搬送するようにしても良く、この場合に
は、光検出器はステージ上に配設される。さらに、照明
光源の光量検出手段として、ハーフミラーと簡単な集光
光学系を用いて光源の一部を光検出器に導くように構成
することもできる。又、別の照明光源の光量検出手段と
して、光ファイバーを用いて光源の一部を光検出器に導
くように構成することもできる。光ファイバーの入射端
は、光源の周辺であれば任意に配置できるので、配置の
自由度が大きい。同じく、光検出器も任意に配置でき
る。
The inspection apparatus according to the present invention is not limited to the above. For example, although the wafer is held at the inspection position while being held by the fork 3 of the arm 2, the inspection position may be provided on the stage, and the wafer may be transferred onto the stage by the transfer system. In this case, , The photodetector is disposed on the stage. Furthermore, a half mirror and a simple condensing optical system may be used as a light amount detecting means of the illumination light source, so that a part of the light source may be guided to the photodetector. Further, as a light amount detecting means of another illumination light source, an optical fiber may be used to guide a part of the light source to the light detector. Since the incident end of the optical fiber can be arranged arbitrarily as long as it is around the light source, the degree of freedom of arrangement is large. Similarly, the photodetector can be arbitrarily arranged.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体ウエハの表面からの反射光を受光処理して検出信
号を得る欠陥検出光学系と、この検出信号からウエハ表
面の外観上の欠陥を自動的に検査・判定する検出信号処
理系とを有し、照明光源からの照明光の変動に応じて検
出信号を補正する信号補正手段を有しているので、照明
光源の劣化などにより照明光量が変動、低下したような
場合でも、欠陥検出光学系により得られた検出信号はこ
のような変動に応じて補正されるため、補正後の検出信
号は変動前の照明光量に基づく検出信号と同等のものと
なる。このため、ウエハ表面のレジストの有無検査のよ
うにウエハ全面からの信号レベルの相違(信号振幅の相
似変化)を検出する場合でも、光源光量の変動の影響を
排除して正確な検査を行うことができ、レジスト塗布プ
ロセスもしくはレジスト剥離プロセスなどの抜けの検査
も確実に行うことができる。
As described above, according to the present invention,
It has a defect detection optical system that receives a reflected light from the surface of a semiconductor wafer to obtain a detection signal by receiving light, and a detection signal processing system that automatically inspects and determines a defect on the appearance of the wafer surface from the detection signal. Since there is a signal correction means for correcting a detection signal in accordance with the fluctuation of the illumination light from the illumination light source, even if the illumination light amount fluctuates or decreases due to deterioration of the illumination light source, the defect detection optical system Since the obtained detection signal is corrected according to such a variation, the corrected detection signal is equivalent to a detection signal based on the illumination light amount before the variation. For this reason, even when detecting a difference in signal level (similar change in signal amplitude) from the entire surface of the wafer, such as an inspection for the presence or absence of a resist on the wafer surface, it is necessary to perform an accurate inspection by eliminating the influence of a change in the light source light amount. This makes it possible to reliably perform inspections for omissions in the resist coating process or the resist stripping process.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る半導体ウエハの自動外観検査装置
の内部正面図である。
FIG. 1 is an internal front view of a semiconductor wafer automatic appearance inspection apparatus according to the present invention.

【図2】上記検査装置を構成する信号処理系の構成を示
すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a signal processing system included in the inspection apparatus.

【図3】ウエハ表面のパターン照射された照明光と反射
光(回折光)を示す概略図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing illumination light and reflected light (diffraction light) of a wafer surface irradiated with a pattern.

【図4】レジスト塗布ウエハの表面に照射された照明光
と反射光を示す概略図である。
FIG. 4 is a schematic view showing illumination light and reflected light applied to the surface of a resist-coated wafer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ロボット 4 ウエハライナ 5 ウエハ 6 面状照明光源 7 検出カメラ 10 光検出器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Robot 4 Wafer liner 5 Wafer 6 Planar illumination light source 7 Detection camera 10 Photodetector

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 検査位置に置かれた半導体ウエハの表面
に照明光源からの照明光を照射するとともにこの表面か
らの反射光を受光処理して検出信号を得る欠陥検出光学
系と、この欠陥検出光学系により得られた前記検出信号
から前記ウエハ表面の外観上の欠陥を自動的に検査・判
定する検出信号処理系とを有してなる半導体ウエハの自
動外観検査装置において、 前記照明光源からの照明光の変動に応じて前記検出信号
を補正する信号補正手段を有することを特徴とする半導
体ウエハの自動外観検査装置。
1. A defect detection optical system for irradiating illumination light from an illumination light source to a surface of a semiconductor wafer placed at an inspection position and receiving light reflected from the surface to obtain a detection signal, and a defect detection optical system. A semiconductor signal automatic inspection apparatus having a detection signal processing system for automatically inspecting and determining a defect on the appearance of the wafer surface from the detection signal obtained by the optical system; An automatic visual inspection apparatus for a semiconductor wafer, comprising: signal correction means for correcting the detection signal according to a change in illumination light.
【請求項2】 前記欠陥検出光学系は、前記半導体ウエ
ハの表面からの回折光を受光処理して検出信号を得るこ
とを特徴とする請求項1に記載の自動外観検査装置。
2. The automatic appearance inspection apparatus according to claim 1, wherein the defect detection optical system receives a diffracted light from the surface of the semiconductor wafer to obtain a detection signal.
【請求項3】 前記検査位置に半導体ウエハを搬送する
ウエハ搬送系と、前記検出信号処理系における検査・判
定結果を表示並びに出力する表示・出力系とを備えるこ
とを特徴とする請求項1もしくは2に記載の自動外観検
査装置。
3. The apparatus according to claim 1, further comprising a wafer transfer system for transferring the semiconductor wafer to the inspection position, and a display / output system for displaying and outputting an inspection / judgment result in the detection signal processing system. 3. The automatic visual inspection device according to 2.
【請求項4】 前記照明光源からの照明光量を検出する
照明光量検出光学系を前記欠陥検出光学系とは別に有
し、前記信号補正手段は前記照明光量検出光学系におい
て検出された照明光量の変動に応じて前記検出信号を補
正することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載
の自動外観検査装置。
4. An illumination light amount detection optical system for detecting the amount of illumination light from the illumination light source is provided separately from the defect detection optical system, and the signal correction means detects the amount of illumination light detected by the illumination light amount detection optical system. The automatic appearance inspection apparatus according to claim 1, wherein the detection signal is corrected according to a change.
【請求項5】 前記信号補正手段は、前記照明光源から
の照明光の変動に応じて前記検出信号のゲイン調整を行
うことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の自
動外観検査装置。
5. The automatic appearance inspection according to claim 1, wherein the signal correction unit adjusts a gain of the detection signal according to a change in illumination light from the illumination light source. apparatus.
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