JPH11132747A - 欠陥・異物検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】特に半導体装置の製造における、欠陥・異物検
査装置の構造および検査結果の報告の方法に関する。欠
陥・異物の平面方向寸法及び面積を配線間ショートの原
因と考えている為、高さ方向で配線間ショート原因とな
る欠陥・異物では配線間ショート原因欠陥・異物と判定
されなかった。 【解決手段】被検査対象物載置ステージに高さ可変ステ
ージ固定具を具備する。また、光学系ユニットに高さ可
変固定具を具備する。また、光学系ユニットを２つ具備
する。 【効果】欠陥・異物検査の３次元検査を行う事ができ
る。さらに、検査速度を約２倍に上げる事ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、欠陥・異物検査装
置の構造および検査結果の報告の方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術における欠陥・異物検査装置
の構造を図２に示す。

【０００３】被検査対象物２１が被検査対象物載置ステ
ージ２２に載置される。被検査対象物載置ステージ２２
はステージ固定具２３によりＸーＹステージ移動機構２
４に固定されているので、被検査対象物２１はＸーＹ方
向に動く。光学系ユニット２５は被検査対象物２１の表
面の焦点位置２６に焦点を合わせ、被検査対象物２１の
像を繰り返しパターン距離分、記憶像ユニット２７に記
憶し、被検査対象物２１の像の次の繰り返しパターン距
離分、実際像ユニット２８に取り込みながら、それぞれ
の像を比較ユニット２９で比較し、違いが見つかれば欠
陥・異物として報告する。

【０００４】図３は、被検査対象物の一部の断面図であ
る。基板３１上に配線３２がパタ−ンニングされてい
る。配線３２上の欠陥・異物３３は、突起状である。欠
陥・異物３４は、配線３２間をまたがる大きさである。
基板３１上の欠陥・異物３５は、配線３２間に比べて小
さい大きさである。

【０００５】図４は、欠陥・異物検査装置が捕らえた被
検査対象物の一部である図３の表面焦点位置２６におけ
る平面イメ−ジ図である。平面イメ−ジ図では、欠陥・
異物３３は配線３２上にあるので、配線３２間のショ−
トの原因とはならない。欠陥・異物３４は配線３２間を
またがる大きさであるので、配線３２間のショ−トの原
因となる。欠陥・異物３５は配線３２間に比べて小さ
く、被検査対象物２１の表面の焦点位置２６から配線膜
厚分下がった位置にあるので、表面焦点位置２６からず
れている為、像ははっきりしないが、配線３２間のショ
−ト原因とはならない。

【０００６】図５は、欠陥・異物検査装置からの報告例
である。欠陥・異物３３を欠陥番号１、欠陥・異物３４
を欠陥番号２、欠陥・異物３５を欠陥番号３として報告
している。欠陥・異物の各平面寸法１μｍ以上、面積１
μｍ^２以上を配線間ショ−ト原因と考え、判定は○がシ
ョ−ト原因である欠陥・異物、×はショ−ト原因でない
欠陥・異物を示している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術のう
ち、配線３２上の欠陥・異物３３は基板３１の水平方向
ではショ−トの原因とはならないが、配線間層間膜厚が
欠陥・異物３３の高さより薄い場合には、配線間層間膜
上の配線とショ−トしてしまう。しかし、装置からの検
査結果報告では、欠陥・異物の平面寸法及び面積をショ
−トの原因と考えている為、配線３２上の欠陥・異物３
３はショ−トの原因とはならないと報告されるという問
題を有していた。

【０００８】また、基板及び配線上の欠陥・異物の上方
向の高さを確認する為に、人による欠陥・異物の再観察
を行い欠陥・異物上で上下方向の焦点を振り、欠陥・異
物が上方向に高さがある事を確かめ、さらに、焦点深度
の深い電子顕微鏡の様な装置を用いて欠陥・異物の高さ
方向を測定して配線間層間膜厚と比較し、欠陥・異物が
上方向においてショ−ト原因になるか否かを人が判断し
ていた。このように、人工数がかかり、欠陥・異物検査
装置以外にも装置が必要になるという問題点を有してい
た。

【０００９】そこで、本発明は、このような問題点を解
決するもので、その目的とするところは、平面寸法、面
積、高さ寸法においてショ−トの原因となる欠陥・異物
は全て検査結果として報告し、人による再観察を行わな
くてもよい、また、欠陥・異物検査装置以外の装置が要
らない、欠陥・異物検査装置を提供するところにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項第１項記載の発明
は、欠陥・異物検査装置の被検査対象物載置ステ−ジに
おいて、高さ方向可変機構を設け、欠陥・異物検査の３
次元検査を行う事を特徴とする。

【００１１】請求項第２項記載の発明は、検査により捕
捉された欠陥・異物について、平面寸法、面積及び高さ
寸法を検査結果として報告する事を特徴とする。

【００１２】請求項第３項記載の発明は、欠陥・異物の
平面寸法、面積および高さ寸法の限界値をあらかじめ設
定でき、被検査対象物の表面焦点位置と、あらかじめ設
定された高さ限界値の焦点位置にて、検査を行う事を特
徴とする。

【００１３】請求項第４項記載の発明は、あらかじめ設
定された限界値を用いて、判定報告する事を特徴とす
る。

【００１４】請求項第５項記載の発明は、欠陥・異物検
査装置の光学系ユニットにおいて、高さ方向可変機構を
設け、欠陥・異物検査の３次元検査を行う事を特徴とす
る。

【００１５】請求項第６項記載の発明は、欠陥・異物検
査装置の光学系ユニットを２つ持ち、被検査対象物の表
面焦点位置と、あらかじめ設定された高さ限界値の焦点
位置にて、検査を行う事を特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明における欠陥・異物検査装
置の構造を図１に示す。被検査対象物１が被検査対象物
載置ステージ２に載置される。被検査対象物載置ステー
ジ２は高さ可変ステージ固定具３によりＸーＹステージ
移動機構４に固定されているので、被検査対象物１はＸ
ーＹーＺ方向に動く。光学系ユニット５は被検査対象物
１の表面の焦点位置６に焦点を合わせ、被検査対象物１
の像を繰り返しパターン距離分、記憶像ユニット７に記
憶し、被検査対象物１の像の次の繰り返しパターン距離
分、実際像ユニット８に取り込みながら、それぞれの像
を比較ユニット９で比較し、違いが見つかれば欠陥・異
物として報告する。被検査対象物１全ての領域を検査
後、高さ可変ステージ固定具３により被検査対象物１の
表面焦点位置６から任意の距離分高さ方向が変えられた
焦点位置１０で、再度初めから、被検査対象物１の像を
繰り返しパターン距離分、記憶像ユニット７に記憶し、
被検査対象物１の像の次の繰り返しパターン距離分、実
際像ユニット８に取り込みながら、それぞれの像を比較
ユニット９で比較し、違いが見つかれば欠陥・異物とし
て報告し、被検査対象物１全ての領域を検査し、検査を
終了する。

【００１７】別の方法として、光学系ユニット５は被検
査対象物１の表面の焦点位置６に焦点を合わせ、被検査
対象物１の像を繰り返しパターン距離分、記憶像ユニッ
ト７に記憶し、被検査対象物１の像の次の繰り返しパタ
ーン距離分、実際像ユニット８に取り込みながら、それ
ぞれの像を比較ユニット９で比較し、違いが見つかれば
欠陥・異物として報告する。その後、高さ可変ステージ
固定具３により被検査対象物１の表面焦点距離位置６か
ら任意の距離分高さ方向が変えられた焦点位置１０で、
さきほど検査した領域と同じ領域の被検査対象物１の像
を繰り返しパターン距離分、記憶像ユニット７に記憶
し、被検査対象物１の像の次の繰り返しパターン距離
分、実際像ユニット８に取り込みながら、それぞれの像
を比較ユニット９で比較し、違いが見つかれば欠陥・異
物として報告する。次に、先程検査した繰り返しパター
ン距離分とは別の繰り返しパターン距離分を、順次、焦
点位置６と焦点位置１０で検査を繰り返し、被検査対象
物１の全ての領域を検査し、検査を終了する。

【００１８】高さ可変ステージ固定具３はモータとギヤ
を使い高さを変える方法や、ピエゾ素子を使うことによ
り高さを変える方法がある。また、高さ可変ステージ固
定具３の高さ可変量は焦点位置１０と焦点位置６の差で
表され、１００μｍ程度あれば良い。

【００１９】図６は、被検査対象物の一部の断面図であ
る。基板４１上に第１の配線４２がパタ−ンニングされ
ている。第１の配線４２上の欠陥・異物４３は、突起状
である。基板４１上の欠陥・異物４４は、第１の配線４
２間をまたがる大きさである。基板４１上の欠陥・異物
４５は、第１の配線４２間に比べて小さい大きさであ
る。配線間層間膜４６の上に第２の配線４７がパターン
ニングされている。第１の配線４２上の欠陥・異物４３
は、第２の配線４７とまたがっており、第１の配線４２
上の欠陥・異物４３は第１の配線４２と第２の配線４７
のショート原因となっている。

【００２０】図７は、欠陥・異物検査装置が捕らえた配
線間層間膜及び第２の配線のパターンニングを行う前の
被検査対象物の一部である図６の表面焦点位置６におけ
る平面イメ−ジ図である。平面イメ−ジ図では、欠陥・
異物４３は第１の配線４２上にあるので、第１の配線４
２間のショ−トの原因とはならない。欠陥・異物４４は
第１の配線４２間をまたがる大きさであるので、第１の
配線４２間のショ−トの原因となる。基板４１上の欠陥
・異物４５は第１の配線４２間に比べて小さく、被検査
対象物１の表面の焦点位置６から配線膜厚分下がった位
置にあるので、表面焦点位置６からずれている為、像は
はっきりしないが、第１の配線４２間のショ−ト原因と
はならない。

【００２１】図８は、欠陥・異物検査装置が捕らえた配
線間層間膜及び第２の配線パターンニングを行う前の被
検査対象物の一部である図６の任意の距離分高さ方向が
変えられた焦点位置１０における平面イメ−ジ図であ
る。任意の距離を表面焦点位置６から配線間膜厚分、上
方向でとると、平面イメージ図ではっきりと捕らえられ
た第１の配線４２上の欠陥・異物４３は、配線間膜厚４
６よりも高さ方向で大きな欠陥・異物であることがわか
り、第１の配線４２と第２の配線４７の配線間ショート
の原因となることがわかる。欠陥・異物４４は像がはっ
きりとしていないので、第１の配線４２と第２の配線４
７の配線間ショートの原因とはならないことがわかる。
欠陥・異物４５は像がはっきりとしていないので、第１
の配線４２と第２の配線４７の配線間ショートの原因と
はならないことがわかる。上述のように、任意の距離を
表面焦点位置６から配線間膜厚分、上方向でとること
で、平面イメージ図ではっきりと捕らえられた欠陥・異
物は、第１の配線４２と第２の配線４７の配線間ショー
トの原因となることがわかる。焦点位置１０における平
面イメ−ジ図は、欠陥・異物検査装置が捕らえた配線間
層間膜形成後の配線間層間膜形成時に欠陥・異物がない
状態の被検査対象物の平面イメージと同一となる。

【００２２】図９は、欠陥・異物検査装置からの報告例
である。欠陥・異物４３を欠陥番号１、欠陥・異物４４
を欠陥番号２、欠陥・異物４５を欠陥番号３として報告
している。欠陥・異物の平面寸法１μｍ以上、面積１μ
ｍ^２以上、高さ寸法１μｍ以上を水平方向、上下方向の
配線間ショ−ト原因と考え、判定は○がショ−ト原因で
ある欠陥・異物、×はショ−ト原因でない欠陥・異物を
示している。

【００２３】配線間層間膜の高さ寸法が分かっていれ
ば、検査条件設定項目のひとつとして配線間層間膜の高
さ寸法を予め入力する。これを高さ方向の限界値とし、
被検査対象物１の表面位置６から任意の距離分高さ方向
が変えられた焦点位置１０とすれば、検査開始時に被検
査対象物１の表面の焦点位置６を決定すれば、焦点位置
１０が決まる。

【００２４】図１０は、本発明における欠陥・異物検査
装置の別の構造を示す。被検査対象物５１が被検査対象
物載置ステージ５２に載置される。被検査対象物載置ス
テージ５２はステージ固定具５３によりＸーＹステージ
移動機構５４に固定されているので、被検査対象物１は
ＸーＹ方向に動く。光学系ユニット５５は高さ可変固定
具６１により本体フレーム６２に固定されている。光学
系ユニット５５は被検査対象物５１の表面の焦点位置５
６に焦点を合わせ、被検査対象物５１の像を繰り返しパ
ターン距離分、記憶像ユニット５７に記憶し、被検査対
象物５１の像の次の繰り返しパターン距離分、実際像ユ
ニット５８に取り込みながら、それぞれの像を比較ユニ
ット５９で比較し、違いが見つかれば欠陥・異物として
報告する。被検査対象物５１全ての検査後、高さ可変固
定具６１により光学系ユニット５５が任意の距離分高さ
方向が変えられ、任意の距離分高さ方向が変えられた焦
点位置６０で、被検査対象物５１の像を繰り返しパター
ン距離分、記憶像ユニット５７に記憶し、被検査対象物
５１の像の次の繰り返しパターン距離分、実際像ユニッ
ト５８に取り込みながら、それぞれの像を比較ユニット
５９で比較し、違いが見つかれば欠陥・異物として報告
する。

【００２５】別の方法として、光学系ユニット５５は被
検査対象物５１の表面の焦点位置５６に焦点を合わせ、
被検査対象物５１の像を繰り返しパターン距離分、記憶
像ユニット５７に記憶し、被検査対象物５１の像の次の
繰り返しパターン距離分、実際像ユニット５８に取り込
みながら、それぞれの像を比較ユニット５９で比較し、
違いが見つかれば欠陥・異物として報告する。その後、
高さ可変固定具６１により任意の距離分高さ方向が変え
られ、任意の距離分高さ方向が変えられた焦点位置６０
で、さきほど検査した領域と同じ領域の被検査対象物５
１の像を繰り返しパターン距離分、記憶像ユニット５７
に記憶し、被検査対象物５１の像の次の繰り返しパター
ン距離分、実際像ユニット５８に取り込みながら、それ
ぞれの像を比較ユニット５９で比較し、違いが見つかれ
ば欠陥・異物として報告する。上述のように、繰り返し
パターン距離分毎に焦点位置５６と焦点位置６０で検査
する方法もある。光学系ユニット５５に連結された、高
さ可変固定具６１はモータとギヤを使い高さを変える方
法や、ピエゾ素子を使うことにより高さを変える方法が
ある。また、高さ可変固定具６１の高さ可変量は焦点位
置６０と焦点位置５６の差で表され、１００μｍ程度あ
れば良い。

【００２６】上述した、高さ可変固定具６１の他に、光
学系ユニット５５にズームレンズを用いることで、焦点
位置６０と焦点位置５６で検査を行う事ができる。

【００２７】さらに別の方法として、光学系ユニットを
２つ持ち、高さ方向の限界値が入力できれば、片方の光
学系ユニットは被検査対象物の表面の焦点位置で検査
し、もう片方の光学系ユニットは、高さ限界値に応じた
焦点位置にすることで、一度で２つの焦点位置における
検査が可能となり、検査速度が約２倍となる。

【００２８】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、欠陥・異
物検査装置の被検査対象物載置ステ−ジに、高さ方向可
変機構を設けることで、欠陥・異物検査の３次元検査を
行うことができるという効果が得られる。

【００２９】請求項２記載の発明によれば、検査により
捕捉された欠陥・異物について、平面寸法、面積及び高
さ寸法を検査結果として得られるという効果が得られ
る。

【００３０】請求項３記載の発明によれば、欠陥・異物
の平面寸法、面積および高さ寸法の限界値をあらかじめ
設定でき、被検査対象物の表面焦点位置と、あらかじめ
設定された高さ限界値の焦点位置にて、検査を行うとい
う効果が得られる。

【００３１】請求項４記載の発明によれば、あらかじめ
設定された限界値を用いて、判定報告するという効果が
得られる。

【００３２】請求項５記載の発明によれば、欠陥・異物
検査装置の光学系ユニットに、高さ方向可変機構を設け
ることで、欠陥・異物検査の３次元検査を行うことがで
きるという効果が得られる。

【００３３】請求項６記載の発明によれば、欠陥・異物
検査装置の光学系ユニットを２つ持ち、被検査対象物の
表面焦点位置と、あらかじめ設定された高さ限界値の焦
点位置にて、検査を行う事で、欠陥・異物検査の検査速
度を約２倍に上げることができるという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における欠陥・異物検査装置の構造図。

【図２】従来の技術における欠陥・異物検査装置の構造
図。

【図３】被検査対象物の一部の断面図。

【図４】欠陥・異物検査装置が捕らえた被検査対象物の
一部である図３の表面焦点位置２６における平面イメ−
ジ図。

【図５】欠陥・異物検査装置からの報告例。

【図６】被検査対象物の一部の断面図。

【図７】欠陥・異物検査装置が捕らえた配線間層間膜及
び第２の配線のパターンニングを行う前の被検査対象物
の一部である図６の表面焦点位置６における平面イメ−
ジ図。

【図８】欠陥・異物検査装置が捕らえた配線間層間膜及
び第２の配線パターンニングを行う前の被検査対象物の
一部である図６の任意の距離分高さ方向が変えられた焦
点位置１０における平面イメ−ジ図。

【図９】欠陥・異物検査装置からの報告例。

【図１０】本発明における欠陥・異物検査装置の別の構
造図。

【符号の説明】

１・・・被検査対象物 ２・・・被検査対象物載置ステージ ３・・・高さ可変ステージ固定具 ４・・・ＸーＹステージ移動機構 ５・・・光学系ユニット ６・・・被検査対象物１の表面の焦点位置 ７・・・記憶像ユニット ８・・・実際像ユニット ９・・・比較ユニット １０・・・任意の距離分高さ方向が変えられた焦点位置 ２１・・・被検査対象物 ２２・・・被検査対象物載置ステージ ２３・・・ステージ固定具 ２４・・・ＸーＹステージ移動機構 ２５・・・光学系ユニット ２６・・・被検査対象物２１の表面の焦点位置 ２７・・・記憶像ユニット ２８・・・実際像ユニット ２９・・・比較ユニット ３１・・・基板 ３２・・・配線 ３３・・・欠陥・異物 ３４・・・欠陥・異物 ３５・・・欠陥・異物 ４１・・・基板 ４２・・・第１の配線 ４３・・・欠陥・異物 ４４・・・欠陥・異物 ４５・・・欠陥・異物 ４６・・・配線層間膜 ４７・・・第２の配線 ４８・・・欠陥・異物 ５１・・・被検査対象物 ５２・・・被検査対象物載置ステージ ５３・・・ステージ固定具 ５４・・・ＸーＹステージ移動機構 ５５・・・光学系ユニット ５６・・・被検査対象物５１の表面の焦点位置 ５７・・・記憶像ユニット ５８・・・実際像ユニット ５９・・・比較ユニット ６０・・・任意の距離分高さ方向が変えられた焦点位置 ６１・・・高さ可変固定具 ６２・・・本体フレーム

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】欠陥・異物検査装置の被検査対象物載置ス
   テ−ジにおいて、高さ方向可変機構を設け、欠陥・異物
   検査の３次元検査を行う事を特徴とする欠陥・異物検査
   装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の欠陥・異物検査装置におい
   て、検査により捕捉された欠陥・異物について、平面寸
   法、面積及び高さ寸法を検査結果として報告する事を特
   徴とする欠陥・異物検査装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の欠陥・異物検査装置におい
   て、欠陥・異物の平面寸法、面積および高さ寸法の限界
   値をあらかじめ設定でき、被検査対象物の表面焦点位置
   と、あらかじめ設定された高さ限界値の焦点位置にて、
   検査を行う事を特徴とする欠陥・異物検査装置。
4. 【請求項４】請求項３記載の欠陥・異物検査装置におい
   て、あらかじめ設定された限界値を用いて、判定報告す
   る事を特徴とする欠陥・異物検査装置。
5. 【請求項５】欠陥・異物検査装置の光学系ユニットにお
   いて、高さ方向可変機構を設け、欠陥・異物検査の３次
   元検査を行う事を特徴とする欠陥・異物検査装置。
6. 【請求項６】欠陥・異物検査装置の光学系ユニットを２
   つ持ち、被検査対象物の表面焦点位置と、あらかじめ設
   定された高さ限界値の焦点位置にて、検査を行う事を特
   徴とする欠陥・異物検査装置。