JPH10325805A

JPH10325805A - 半導体ウエハの自動検査装置

Info

Publication number: JPH10325805A
Application number: JP9133152A
Authority: JP
Inventors: Takumi Tanaka; 巧田中
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-05-23
Filing date: 1997-05-23
Publication date: 1998-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体プロセス毎に最適な条件設定を自動的
に行わせて回折光を用いた欠陥検査を自動的に且つ効率
よく行うことができるようにする。【解決手段】半導体ウエハの自動検査装置は、照明光
源用ファイバ１から検査ウエハ３の表面全面に検査照明
光を照射したときの回折光５を受光光学系６により受光
し、このように受光した回折光をＣＣＤカメラ９により
撮像するとともに撮像された画像信号から画像処理装置
１０により検査ウエハの表面欠陥を検出する。このよう
な検査装置において、検査ウエハ表面から射出される回
折光を受光光学系により受光するための条件を設定する
受光条件設定装置および照明光学系の照明光量を可変調
整する光量調整装置を有し、検査ウエハの種類に応じて
受光条件の設定および光量設定を自動的に行わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハの表
面欠陥（例えば、半導体製造プロセスにおけるリソグラ
フィー工程での露光・現像後のウエハ上のレジストパタ
ーンやエッチング・レジスト剥離後のウエハ上のパター
ンに着目して、レジストパターンの欠陥やレジストの剥
離残りなどについて、目視でも捕捉可能ないわゆるマク
ロ欠陥）を回折光を用いて自動的に検査し、前工程が正
常であったか否かを検査・判定するためなどに用いられ
る装置に関する。

【０００２】

【従来技術】このような半導体の表面欠陥は目視でも捕
捉可能であり、目視による官能検査によって行われてい
た。しかしながら、検査の均一性・安定性を得るため、
特にクリーンルーム内での発塵の防止のためなどから、
このような検査を自動化することが切望されている。こ
のような要望から、半導体の表面欠陥を自動的に検査す
る装置が従来から種々提案されており、一例を挙げれ
ば、特開平０８−７５６６１号公報等に開示の装置があ
る。

【０００３】このような自動検査装置は、欠陥の種類に
応じた欠陥検出方法を備えている。このような欠陥の種
類として、具体的には、露光機のデフォーカスが原因で
発生するショット単位の露光むら、露光不良、またレジ
スト塗布工程で発生するレジストの塗りむらなどがあ
る。このような欠陥に対しては、検査ウエハの表面のレ
ジストで形成される繰り返しパターンからの回折光を検
出して検査を行う自動検査装置が用いられる。すなわ
ち、不良個所の繰り返しパターンの形状が良品部分の形
状と比較して変化することによる、回折光の検出効率の
変化を検出して、欠陥を判別する原理を用いた装置が用
いられる。

【０００４】また、別の欠陥としては、レジスト剥離工
程で発生する傷、さらに最近ウエハ表面の平坦化技術と
して着目されているＣＭＰ工程における傷またはスクラ
ッチ傷などがある。これらの欠陥に対しては、検査ウエ
ハの暗視野像を検出し、欠陥部分からの散乱光だけを暗
視野像中で浮き上がらせて検出する装置が用いられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な回折光を用いた検査を行うためには、ウエハ表面を例
えば一定の入射角度で照明し、この入射角度と照明波長
それにウエハ表面のパターンピッチで決まる回折光反射
方向を、受光光学系の光軸に一致させる必要がある。一
方、半導体製造プロセスは、通常、２０工程を超える多
数の工程から構成される場合が多く、当然ながら全ての
プロセスが同一のパターンピッチという訳ではない。ま
た、各プロセスの設計パターンピッチに対して、実際に
製造工程で形成されるパターンピッチは若干の差があ
り、設計パターンピッチに単純に合わせれば良いという
わけでもない。このため、実際のウエハを用いて検査装
置で回折光の画像をＴＶモニターで確認して、最適な検
査条件を決定するという必要があった。

【０００６】ところで、各プロセス毎に繰り返しパター
ンが形成される方向は必ずしも一定でない。通常は、形
成されるパターンの方向はウエハの外形基準（オリエン
テーションフラット、いわゆるオリフラ、またはノッ
チ）に対して平行（０度のパターン方向と呼ぶ）または
垂直（９０度の方向と呼ぶ）となる方向に形成される。
しかしながら、各プロセスのパターンの中には、パター
ン形状に依存するが、０度と９０度のいずれの方向から
でも回折光が得られるプロセスが存在する。このような
ウエハでは、欠陥検出を考えた場合、コントラストが高
いＳＮ比の良い回折光信号を得たいわけであるから、実
際のウエハを用いてＳＮ比の良いパターン方向を実験的
に決定する必要があった。

【０００７】さらに、各プロセスのパターン形状の違
い、具体的には、ライン＆スペースの繰り返しパターン
やホールの繰り返しパターン、パターンの凸部の高さや
ホールの形状、穴の深さなどは、各プロセスによって異
なる。このため、当然のことながら、各プロセスで検出
される回折光の光量は、プロセス毎に大きく変化する。
従って、ＳＮ比の高い回折光の画像を得るだけでなく、
得られた画像信号が飽和しないように照明光量を合わせ
込む必要があった。

【０００８】以上のように、回折光を用いた検査を行う
ためには、各プロセスのウエハのパターンピッチに合わ
せた回折角度、パターンの方向、照明光量をそれぞれ最
適な条件に設定する必要があり、しかもこの作業を多数
のプロセス毎に決定する必要があったので、作業効率が
あまりあげられないという問題があった。

【０００９】本発明はこのような問題に鑑みたもので、
半導体プロセス毎に最適な条件設定を自動的に行わせて
回折光を用いた欠陥検査を自動的に且つ効率よく行うこ
とができるような自動検査装置を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような問題解決のた
め、本発明に係る半導体ウエハの自動検査装置において
は、照明光学系により検査ウエハの表面全面に検査照明
光を照射したときに反射されて出てくる回折光を受光光
学系により受光し、このように受光した回折光を撮像手
段により撮像するとともに撮像された画像信号から画像
処理装置により検査ウエハの表面欠陥を検出するように
なっており、その上で、検査ウエハ表面から射出される
回折光を受光光学系により受光するための条件を設定す
る受光条件設定手段および照明光学系の照明光量を可変
調整する光量調整手段を有し、検査ウエハの種類に応じ
て受光条件設定手段による受光条件の設定および光量調
整手段による光量設定を自動的に行わせるようになって
いる。

【００１１】なお、受光条件設定および光量設定に際し
ては、予め各検査ウエハの種類毎に良品基準ウエハを準
備し、この良品基準ウエハに照明光学系から検査照明光
を照射するとともに受光光学系により回折光を受光し、
撮像手段によりこの回折光を撮像して得られた画像信号
を画像処理装置へ入力し、その処理結果を見ながら受光
条件および光量条件を決定するのが好ましい。さらに、
このようにして決定された受光条件および光量条件を記
憶手段に記憶しておき、自動設定手段はこの記憶手段か
ら呼び出した検査ウエハの種類に対応する受光条件およ
び光量条件を用いて受光条件設定および光量設定を行う
ようにするのが好ましい。

【００１２】このような構成の自動検査装置を用いて検
査ウエハの欠陥検査を行う場合には、検査ウエハの種類
（半導体製造プロセスの種類）さえ分かれば、この種類
に応じた受光条件設定および光量調整が自動設定手段に
より自動的に行われるので、回折光を用いた欠陥検査を
迅速且つ効率よく行うことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施形態
について説明するが、まず、本発明の概略構成の一例を
説明する。

【００１４】まず、この自動検査装置は、受光条件決定
のため、検査ステージに検査ウエハの向きを調整するチ
ルト機構を備える。そして、検査ウエハから反射されて
出てくる回折光信号を画像処理装置においてモニターし
ながら、検出された回折光信号のＳＮ比が最も高くなる
ように、検査ウエハのチルト角度を変化させ、最適チル
ト角度を決定する。

【００１５】さらに、この装置は、ウエハのプリアライ
ンメント装置と、検査ステージ上の検査ウエハを回転さ
せる回転機構とを備える。検査ステージ上に載置した検
査ウエハをオリフラ等を基準にしてプリアラインメント
調整を行い、回転機構によりウエハの載置方向を０度の
パターン方向と、９０度のパターン方向とに変化させ、
どちらのパターン方向の方が回折信号のＳＮ比が大きく
なるかをモニターしながら判定し、検査ウエハの最適パ
ターン方向を決定する。

【００１６】この装置には、照明光源部における照明ラ
ンプに印加する電圧を連続的に可変調整可能な照明光量
調節器と、照明光源部の光路中に段階的に光量を変化さ
せる減光機構とが設けられる。そして、検出回折光信号
の信号レベルをモニターしながら、検出回折光信号のＳ
Ｎ比が最も高くなるように、且つ信号光のレベルが飽和
しないように、照明光源の電圧と減光機構の減光量とを
組み合わせて、検査ウエハに最適な照明光量を決定す
る。

【００１７】そして、このようにして決定された受光条
件（すなわち、最適チルト角度及び最適パターン方向）
および照明光量条件をメモリに記憶する。この記憶は、
半導体製造プロセス毎に決定して行われ、この後におけ
る自動検査装置による検査ウエハの欠陥検査において
は、検査ウエハの種類に対応する条件をメモリから読み
出し、この条件を用いて検査が自動的に行われる。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明による具体的な
実施例について説明する。本発明に係る自動検査装置の
光学系配置を図１に示し、特に、この装置を構成する照
明光学系、受光光学系並びに検査ステージ部を示してい
る。

【００１９】この装置において、図示しない光源部から
の照明光は光ファイバー１によって照明系ミラー２の焦
点位置へ導かれる。この照明系ミラー２で反射された平
行光束４により検査ウエハ３の全面が一括照明される。
この検査ウエハ３の全面から反射された回折光光束５
（ここでは−１次の回折光を信号光として受光するよう
にしている）が、受光系ミラー６により一括受光され
る。

【００２０】このとき、検査ウエハ３のパターンピッチ
に応じて、図示されていない検査ステージのチルト機構
により検査ウエハ３が傾けられ、上記回折光光束５が受
光系ミラー６に効率よく導かれる。回折の条件式によれ
ば、照明光の波長、照明光の検査ウエハの法線方向に対
する入射角度、検査ウエハのパターンピッチが決まれ
ば、検査ウエハから反射される回折角度が一義的に決ま
る。このため、チルト機構により検査ウエハ３の傾きを
このように一義的に決まる方向に設定すれば、回折光束
５を受光系ミラー６に効率よく導くことができる。

【００２１】図１には、照明波長が５５０ｎｍ、検査ウ
エハの水平位置（ウエハのチルト角度＝０度）に対する
入射角度５８度、受光角度−１８度、検査ウエハのサイ
ズが８インチの場合の光学系配置を示している。ここ
で、照明系ミラー２と受光系ミラー６は固定されてお
り、チルト機構により検査ウエハのチルト角調整を±２
２度の範囲で行うようにしている。この例の検査ウエハ
のパターンピッチと、そのときに受光光学系により受光
される−１次の回折光が最大となるチルト角度との関係
は表１のようになる。なお、チルト角度の符号は、水平
位置に対して紙面上で時計方向を＋にしている。

【００２２】

【表１】ピッチ（μｍ）０．３５０．５０．８１．０チルト角（度）１８．８ −２．２ −１６．５ −２１．０

【００２３】また、図２は、図１と同一の構成で検査ウ
エハが１２インチのサイズの光学系の配置を示してお
り、各部の符号は同一の番号を使用して、区別のためダ
ッシュ記号を添え字として記してある。この例の検査ウ
エハのパターンピッチと、そのときに受光光学系により
受光される−１次の回折光が最大となるチルト角度との
関係は図１と同一であり、表１のようになる

【００２４】本発明に係る自動検査装置の構成例を、図
３〜図５に示している。この装置では、検査ウエハが収
納されているカセットキャリア７が、２カセットタイプ
の構成である。カセットキャリア７に収納されている検
査ウエハは、ウエハローダー機構１６によって上記カセ
ットキャリア７から抜き取られ、プリアラインメント検
出位置部８へ搬送される。プリアラインメント検出位置
部８において、検査ウエハはウエハの外形基準（オリフ
ラ、またはノッチ）に対して水平（０度）または垂直
（９０度）の方向にセットされ、図示しない検査ステー
ジ部に受け渡される。このように受け渡された検査ステ
ージ上での検査ウエハ３の位置は、図３に示すようにな
る。

【００２５】検査ステージ部では、受け渡されたウエハ
を９０度回転する回転機構が設けられており、予めプリ
アラインメント検出位置部８でセットされたパターン方
向に対して９０度回転したパターン方向に変更すること
ができる。したがって、検査ウエハの０度のパターン方
向および９０度のパターン方向のいずれの設定も容易で
あり、各設定方向での回折光信号を簡単に検出し、比較
することが可能となる。

【００２６】検査ステージ部では、既に図１において説
明したように、検査ウエハが照明され、回折光が受光さ
れる。受光系ミラー６に導かれた回折光は、受光系ミラ
ー６の焦点位置におかれたＣＣＤカメラ９に集光され、
画像信号に変換される。ＣＣＤカメラ９で撮像された画
像信号は、画像処理装置１０に送られ、種々の画像処理
が施され、検査ウエハ３の欠陥検出が行われる。

【００２７】この装置には、その他に、装置全体のシス
テムを制御するコンピュータ部、搬送制御・駆動部、照
明制御・照明電源部がシステム部１１に内蔵されてい
る。さらに、システム状態表示用のモニタ１２が設置さ
れ、モニタ１２の表示情報をもとに装置のオペレーショ
ンが行われ、検査欠陥や装置の状態も併せて表示され
る。また、画像処理部専用のモニタ１３が設置され、検
査画像の確認や検査ウエハに欠陥があった場合にはその
欠陥位置の座標情報も表示される。この他に、オペレー
タが本装置を操作するためのキーボード１４，本装置の
本体内をクリーンな環境に保つためのクリーンユニット
１５が設けられている。

【００２８】次に、照明光学系の構成を図６に示す。照
明光源であるハロゲンランプ２１の白色光が集光レンズ
２２によって集光され、リレーレンズ２５によって光フ
ァイバー１へ伝達される。光路の途中には、照明波長を
決定するためのバンドパスフィルタ２３が挿入され、本
装置の光源部ではその中心波長が５５０ｎｍのフィルタ
が使用される。さらに、光路の途中に光源の照明光量を
減光するためのＮＤフィルタ２４が設けられている。こ
のＮＤフィルタは、図示しないターレット式の回転機構
によって、その減光率が段階的に変更できるように構成
されている。さらに、システム部１１に内蔵される照明
電源部から供給される照明ランプ２１の照明電圧を可変
調整可能となっており、上記ＮＤフィルタ２４による段
階的な減光調整と併せて、検査ウエハを照明する照明光
量を各プロセスのウエハに最適な光量となるように調整
することが可能となる。なお、この図において番号２６
は照明光学系の光軸を表す。

【００２９】以上の構成の検査装置において、ウエハの
欠陥検査を効率良く行わせるためのレシピを自動的に作
成する方法を以下に説明する。

【００３０】まず最初に、全プロセスの良品の基準ウエ
ハを準備し、カセットキャリア７の各スロットに収納す
る。プロセスの数が多くて一個のカセットキャリア７に
収まらないときには、複数のカセットキャリアを使用す
る。オペレータは、このように各プロセスの基準ウエハ
が収納されたカセットキャリア７を、図３に示す所定の
位置にセットした後、システム状態表示用モニタ１２に
表示されているメニュー画面から、”レシピ作成モー
ド”の項目を選択する。なお、メニュー画面には、”検
査モード”、”ユーザモード”、”メンテナンスモー
ド”、”終了”等の項目が表示される。

【００３１】”レシピ作成モード”の項目を実行する
と、モニタ１２の表示画面が”プロセス確認画面”に変
更され、カセットキャリア７の各スロットプロセス名称
または略称、プロセスコード番号が表示される。そこ
で、オペレータは各スロットの基準ウエハが該当するプ
ロセスと一致しているかを確認できる。なお、各スロッ
トに収納される基準ウエハの順番は、通常検査工程のプ
ロセス順に並んでいることが、間違いを防止するために
望ましい。さらに、各プロセスのパターン情報に関する
設計データ、具体的には設計上のパターンピッチとパタ
ーン方向が、オンラインを介して本装置のメモリ内に予
め入力される形態が望ましい。この形態によれば、レシ
ピ作成時にパターン検索範囲を限定でき、結果的にレシ
ピ作成に必要となる時間を短縮できる。また、この装置
には、このようなオンライン接続がされていない場合を
想定して、”プロセス情報修正モード”が準備されてい
る。

【００３２】上記確認が終了後に、レシピ作成開始コマ
ンドが入力されると、レシピ作成が開始される。このレ
シピ作成工程を以下に説明するが、この工程は各プロセ
スウエハについて全く同様のものであるため、ここでは
一つのプロセスを例にして説明する。

【００３３】レシピ作成が開始されると、カセットキャ
リア７に収納された基準ウエハが１枚抜き取られ、ウエ
ハローダー機構１６によってプリアラインメント検出位
置部８へ搬送される。プリアラインメント検出位置部８
において、オンラインを介して入力済みの設計データか
ら決められた、基準ウエハの０度のパターン方向または
９０度のパターン方向のいずれかに、パターン方向が設
定される。このようにして基準ウエハのパターン方向の
プリアラインメントが終了すると、ウエハは検査ステー
ジに受け渡される。

【００３４】次の説明に移る前に、各プロセスの設計上
のパターンピッチに対して検索すべきパターンピッチの
範囲について述べておく。現状の半導体製造プロセスで
使用される製造装置の性能から判断すれば、設計中心値
に対して±５％の範囲のピッチを検索すれば、十分であ
り、検索は１％のステップで行えば十分である。したが
ってチルト角度の設定ステップは１１ステップとなる。
なお、ここで設計値に対する割合で検索の範囲、ステッ
プを決めているのは、パターンピッチとチルト角度の関
係がリニアでないために、十分な分解能と検索範囲を指
定するのに適しているためである。ウエハのチルト機構
には高い設定精度は当然のことながら、検査可能なパタ
ーンピッチの全域について十分な設定分解能を持つこと
も要求される。

【００３５】次に、照明光量の可変範囲についても述べ
ておく。既に説明したように、各検査ウエハから得られ
る回折光の信号光量のダイナミックレンジは、非常に広
いものとなっている。これに対して、本発明の照明光源
に用いているハロゲンランプは、それに印加する電圧に
よって照明光量を可変にできるが、ランプの寿命を考慮
すると、定格電圧以上を印加することは好ましくない。
同様に、ランプに印加する電圧を、定格電圧に対して極
端に低くすることも、逆に寿命を短くする原因になる。
したがって、ランプの電圧は通常定格電圧に対して約８
０〜１００％の範囲に限定する必要がある。ここで、先
に述べた広範囲なダイナミックレンジに対応した照明光
量を得るために、段階的な且つ比較的大きなステップ変
化をＮＤフィルタでカバーし、詳細な設定を照明ランプ
に印加する電圧でカバーする目的で、ＮＤフィルタと照
明電圧との可変の組み合わせを照明光量手段に採用して
いる。

【００３６】さらに、回折光による画像信号のレベルに
ついて述べておく。本自動検査装置で得られる回折光に
よる画像信号は、検査ウエハの所定の繰り返しパターン
からの回折光の強度に比例して、画像信号の輝度が決定
される。すなわち、回折光率と呼ばれる指標によって画
像信号の輝度レベルが決まる。他方、検査ウエハにおけ
る繰り返しパターンがない部分からは回折光は受光され
ないため、この部分はバックグラウンドの信号レベルと
なる。したがって回折光による画像信号の性質として、
通常信号レベルと呼ばれる、信号の輝度レベルとバック
グラウンドの信号レベルとの差が、そのまま信号のＳＮ
比となる。すなわち、信号のＳＮ比は信号の輝度レベル
を検出することで求められる。本装置ではこの性質を利
用して、最適なＳＮ比が得られる各種の設定条件を上記
の信号レベルの大きさを見ながら判断している。このよ
うな処理は通常の画像処理装置では容易且つ一般的なも
のであり、本発明の自動検査装置の基準ウエハにおける
信号レベルの検出に適している。

【００３７】ここで、以下の説明に用いる言葉の定義を
行う。信号のダイナミックレンジは、画像信号を、通常
用いられる８ビット（８bit）の分解能でデジタル化し
た場合での、０〜２５５とする。信号レベルの下限値は
上記ダイナミックレンジの約３０％、上限値は同じく約
９５％、最適上限値は同じく約８５％、最適下限値は同
じく約７５％に設定している。すなわち、信号レベルと
して、上記ダイナミックレンジの約８０％が望ましく、
その許容範囲を±５％に設定している。信号レベルの上
限値は、検出された信号レベルが飽和することを防止す
る目的で設定されており、下限値は目安として設定され
ている。

【００３８】ここで元に戻って、具体的な自動検査レシ
ピ作成並びに設定の流れを図７〜１０を参照して説明す
る。なお、図７，８において、丸囲みＡおよびＢがそれ
ぞれ繋がって一つのフローチャートを構成する。同様
に、図９，１０においては、丸囲みＣ，ＤおよびＥがそ
れぞれ繋がって一つのフローチャートを構成する。

【００３９】図７，８は、検査ステージに受け渡された
基準ウエハの設計上のパターン方向が０度の場合を示し
ている。ウエハの受け渡し後に、設計値のパターンピッ
チに対応したウエハのチルト角度に設定され、照明ラン
プ印加電圧が定格電圧に、ＮＤフィルタが中間の減光率
にそれぞれセットされる（ステップＳ１）。この条件で
０度のパターン方向での基準ウエハからの回折光が撮像
され（ステップＳ２）、画像処理装置１０によってその
信号レベルＳＧ0 が検出される（ステップＳ３）。この
値ＳＧ0 は信号レベルの下限値と比較され（ステップＳ
４）、もし下限値よりも小さい場合は、ＮＤフィルタを
照明光量が増加するように一段変更され、再度ＳＧ0 が
検出され、これが下限値の信号レベルより大きくなるま
でＮＤフィルタが変更される（ステップＳ５〜７）。

【００４０】一方、最初から信号レベルＳＧ0 が下限値
より大きい場合、もしくはＮＤフィルタの変更によって
大きくなった場合、検出された信号レベルが飽和してい
ないことを確認するために、信号レベルの上限値と比較
される（ステップＳ８）。この比較で上限値を越えてい
る場合には、ＮＤフィルタは反対に一段減光されるよう
に変更され（ステップＳ１０）、再度信号レベルＳＧ0
が検出され（ステップＳ１３）、上限値を超えないレベ
ルになるまでＮＤフィルタが変更される。ここで、ＮＤ
フィルタの減光率が最大となりＮＤフィルタのみでは減
光できない場合（ステップＳ９）には、照明ランプの印
加電圧が下げられ（ステップＳ１２）、信号レベルが飽
和しなくなるまで電圧が変更される。このようにして検
出された信号レベルＳＧ0 が上限値と下限値との間の範
囲に入ると、そのレベルが信号レベルバッファに記憶さ
れる（ステップＳ１４）。

【００４１】次に、検査ステージの回転機構により、基
準ウエハは９０度回転され、９０度のパターン方向での
信号レベルＳＧ90が検出される（ステップＳ１５，Ｓ１
６）。なお、このときのＮＤフィルタ、照明ランプの印
加電圧は、信号レベルバッファに記憶されている信号レ
ベルＳＧ0 が検出されたときの設定と同一に保持されて
いる。このようして検出された信号レベルＳＧ90は、バ
ッファに記憶されている信号レベルＳＧ0 と比較され
（ステップＳ１７）、ＳＧ0 ≧ＳＧ90であればレシピと
して０度のパターン方向を設定し（ステップＳ１８）、
ＳＧ0 ＜ＳＧ90であればレシピとして９０度のパターン
方向を設定する（ステップＳ１９）。このようにしてレ
シピ設定項目の最初にパターン方向が設定される。

【００４２】次に、基準ウエハのパターンピッチに対応
するウエハのチルト角度と照明光量を最適にするため
に、ＮＤフィルタと照明ランプ印加電圧を決定する方法
を、図９および図１０を参照して説明する。

【００４３】上述のようにして最適なパターン方向が決
定された直後、ステップＳ３１において、その状態での
信号レベルＳＧ0 もしくはＳＧ90が信号レベルのメモリ
バッファＳＧ_M に格納される。同様に、設計値のパター
ンピッチに対応した、ウエハの最適チルト角度を表すイ
ンデックスのメモリバッファｉ_opt に０が代入される。
なお、ここではチルト角度インデックスｉが各パターン
ピッチに対応するチルト角度のインデックスとして用い
られ、インデックス値ｉ＝０，１，２，・・・１０が与
えられる。このインデックスｉと各パターンピッチに対
応するチルト角度とは表２のように設定されている。

【００４４】

【表２】ｉ＝０；設計値のパターンピッチに対応のチルト角度ｉ＝１；設計値のパターンピッチの−５％に対応のチ
ルト角度ｉ＝２；設計値のパターンピッチの−４％に対応のチ
ルト角度ｉ＝３；設計値のパターンピッチの−３％に対応のチ
ルト角度ｉ＝４；設計値のパターンピッチの−２％に対応のチ
ルト角度ｉ＝５；設計値のパターンピッチの−１％に対応のチ
ルト角度ｉ＝６；設計値のパターンピッチの＋１％に対応のチ
ルト角度ｉ＝７；設計値のパターンピッチの＋２％に対応のチ
ルト角度ｉ＝８；設計値のパターンピッチの＋３％に対応のチ
ルト角度ｉ＝９；設計値のパターンピッチの＋４％に対応のチ
ルト角度ｉ＝１０；設計値のパターンピッチの＋５％に対応のチ
ルト角度

【００４５】これらは、代表的なパターンピッチについ
て予め計算により求められており、中間のパターンピッ
チについては補間計算により求められるようにプログラ
ムされている。したがって、設計値のパターンピッチが
入力されると、自動的に各インデックスｉに対応したチ
ルト角度は計算される。ステップＳ３１においては、さ
らに、ＮＤフィルタのインデックスＮＤ0 が最適ＮＤフ
ィルタインデックスメモリバッファＮＤ_optに格納さ
れ、照明ランプ電圧Ｖ0 も最適照明電圧バッファメモリ
Ｖ_opt に格納される。なお、このフローに用いる各種記
号は表３のように定義される。

【００４６】

【表３】ＳＧ_M ；回折光信号レベルのメモリバッファＳＧ_i ；ｉに対応するチルト角度での回折光信号レベ
ルｉ_opt ；最適チルト角度インデックスＮＤ_opt ；最適ＮＤフィルタインデックスＶ_opt ；最適照明電圧ＮＤ；現設定時のＮＤフィルタインデックスＶ_L ；現設定時の照明電圧ＳＧ0 ；パターン方向決定時の回折光信号レベルＮＤ0 ；パターン方向決定時のＮＤフィルタインデッ
クスＶ0 ；パターン方向決定時の照明ランプ電圧

【００４７】次に、ウエハのチルト角度インデックスｉ
に１が代入され（ステップＳ３２）、ｉに対応するウエ
ハチルト角度に設定された後、ｉに対応するチルト角度
での回折光信号レベルＳＧ_i が検出される。回折光信号
レベルＳＧ_i はメモリバッファの回折信号レベルＳＧ_m
と比較され（ステップＳ３５）、ＳＧ_i≦ＳＧ_Mであれ
ば、インデックスｉが１０でない限り（ステップＳ４
５）インデックスｉに１が加えられて新しいインデック
スに置き換えられ（ステップＳ４６）、次のチルト角度
が設定され、上記と同様の処理（ステップＳ３３および
Ｓ３４）が繰り返される。

【００４８】一方、ＳＧ_i＞ＳＧ_Mであれば、ＳＧ_i は最
適上限値と比較され（ステップＳ３６）、この最適上限
値より小さければさらに、最適下限値と比較される（ス
テップＳ４０）。そして、最適下限値より大きければ、
新たな最適条件として、現状の信号レベルＳＧ_i 、ウエ
ハのチルト角度インデックスｉ、ＮＤフィルタインデッ
クスＮＤ、照明電圧Ｖ_L が、それぞれＳＧ_M，ｉ_opt，Ｎ
Ｄ_opt，Ｖ_optに格納される（ステップＳ４４）。そし
て、次のチルト角度が設定されて、上記の処理が繰り返
される。

【００４９】ＳＧ_i が最適上限値より大きい場合には、
ステップＳ３６からステップＳ３７に進み、減光率が最
大でない限り（ステップＳ３７）、ＮＤフィルタが一段
減光され（ステップＳ３８）、再度信号レベルＳＧ_i が
検出される（ステップＳ３９）。この処理は信号レベル
ＳＧ_i が最適上限値よりも小さくなるまで行われる。も
し信号レベルＳＧ_i が最適下限値よりも小さい場合に
は、今度は照明ランプ電圧を上昇させて、再度信号レベ
ルＳＧ_i が検出される（ステップＳ４１〜４３）。この
処理は信号レベルＳＧ_i が最適下限値よりも大きくなる
まで行われる。

【００５０】上記の処理が、全てのウエハのチルト角度
インデックスｉについて終了したとき、各最適バッファ
メモリＳＧ_M，Ｉ_opt，ＮＤ_opt，Ｖ_optに格納されている
条件が、その基準ウエハに関する最適な設定条件とな
る。このようなレシピ設定条件は、先に決定されたパタ
ーン方向と併せて、検査装置内の不揮発性の記憶媒体に
記憶され、実際にウエハの欠陥検査を行うときにはその
ウエハに対応するプロセスのレシピが自動的に呼び出さ
れ、設定されて検査が行われる。

【００５１】なお、上記レシピ作成終了後、”レシピ確
認モード”において、各プロセスの基準ウエハの検出し
た回折光画像を、画像専用モニタ１３にて確認すること
もできる。また、画像バッファにメモリされた上記の画
像を画像プリンタなどでハードコピーとして出力・保存
することもできる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
検査ウエハの種類に応じて受光条件設定手段による受光
条件の設定および光量調整手段による光量設定を自動的
に行わせるようになっているので、半導体ウエハの表面
欠陥の自動検査装置による検査に際して、膨大なレシピ
作成作業を間違いなく、且つ自動的に実現でき、効率的
な自動検査を行うことが可能となる。

【００５３】また、受光条件設定および光量設定に際し
ては、予め各検査ウエハの種類毎に良品基準ウエハを準
備し、この良品基準ウエハからの回折光を撮像して得ら
れた画像信号の処理結果を見ながら受光条件および光量
条件を決定するのが好ましく、これにより検査対象の変
更があっても、レシピ作成作業を容易に行うことができ
る。

【００５４】さらに、このようにして決定された受光条
件および光量条件を記憶手段に記憶しておき、この記憶
手段から呼び出した検査ウエハの種類に対応する受光条
件および光量条件を用いて受光条件設定および光量設定
を行うのが好ましく、これにより、本発明に係る自動検
査装置を用いて検査ウエハの欠陥検査を行う場合には、
検査ウエハの種類（半導体製造プロセスの種類）さえ分
かれば、この種類に応じた受光条件設定および光量調整
が自動設定手段により自動的に行われるので、回折光を
用いた欠陥検査を迅速且つ効率よく行うことができ、ま
た、装置の個体差を吸収し、安定且つ均一な検査を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動検査装置において、８インチ
ウエハに対する光学系の配置を示す概略図である。

【図２】本発明に係る自動検査装置において、１２イン
チウエハに対する光学系の配置を示す概略図である。

【図３】本発明に係る自動検査装置の透視側面図であ
る。

【図４】本発明に係る自動検査装置の透視平面図であ
る。

【図５】本発明に係る自動検査装置の透視正面図であ
る。

【図６】本発明に係る自動検査装置の照明光学系の構成
を示す側面図である。

【図７】本発明に係る自動検査装置において、レシピ用
パターン方向を設定する工程を説明するフローチャート
である。

【図８】本発明に係る自動検査装置において、レシピ用
パターン方向を設定する工程を説明するフローチャート
である。

【図９】本発明に係る自動検査装置において、レシピ用
ウエハチルト角度、ＮＤフィルタ、照明ランプ電圧を設
定する工程を説明するフローチャートである。

【図１０】本発明に係る自動検査装置において、レシピ
用ウエハチルト角度、ＮＤフィルタ、照明ランプ電圧を
設定する工程を説明するフローチャートである。

【符号の説明】

１照明光源用ファイバ２照明系ミラー３検査ウエハ４照明光束５回折光光束６受光系ミラー７カセットキャリア８プリアラインメント検出部９ＣＣＤカメラ１０画像処理装置１１システム制御部１２システム状態表示用モニタ１３画像処理部専用モニタ１４キーボード部１５クリーンユニット１６ローダー機構２１ハロゲンランプ２２集光レンズ２３バンドパスフィルタ２４ＮＤフィルタ２５リレーレンズ２６照明光学系の光軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検査ウエハの表面全面に検査照明光を照
射する照明光学系と、前記検査ウエハ表面から射出され
る回折光を受光する受光光学系と、この受光光学系によ
り受光された前記回折光を撮像する撮像手段と、この撮
像手段により撮像された画像信号から前記検査ウエハの
表面欠陥を検出する画像処理装置とを備えた半導体ウエ
ハの自動検査装置において、前記検査ウエハ表面から射出される前記回折光を前記受
光光学系により効率良く受光するための条件を設定する
受光条件設定手段と、前記照明光学系の照明光量を可変調整する光量調整手段
と、検査ウエハの種類に応じて、前記受光条件設定手段によ
る受光条件の設定および前記光量調整手段による光量設
定を自動的に行わせる自動設定手段とを有してなること
を特徴とする半導体ウエハの自動検査装置。
【請求項２】予め各検査ウエハの種類毎に良品基準ウ
エハを準備し、この良品基準ウエハに前記照明光学系か
ら検査照明光を照射するとともに前記受光光学系により
回折光を受光し、前記撮像手段によりこの回折光を撮像
して得られた画像信号を前記画像処理装置へ入力し、そ
の処理結果を見ながら前記受光条件および前記光量条件
を決定する条件決定手段を有することを特徴とする請求
項１に記載の半導体ウエハの自動検査装置。
【請求項３】前記条件決定手段により決定された前記
受光条件および前記光量条件を記憶する記憶手段を有
し、前記自動設定手段は前記記憶手段から呼び出した検
査ウエハの種類に対応する受光条件および光量条件を用
いて前記受光条件設定手段による受光条件の設定および
前記光量調整手段による光量設定を行わせることを特徴
とする請求項２に記載の半導体ウエハの自動検査装置。