JPH11326231A - パターン付きウエハの異物検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】異物検出が効率よくできるパターン付きウエハ
の異物検査装置を提供することにある。 【解決手段】異物検査のための走査開始時点から１チッ
プ分の走査までの間における第１の期間において、多数
の検出信号を採取する採取手段と、１チップ分の走査ま
での間における第１の期間の後の第２の期間において、
採取された多数の検出信号に基づいて閾値を算出する閾
値算出手段とを有するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、パターン付きウ
エハの異物検査装置に関し、詳しくは、ＸＹ走査方式に
よるパターン付きウエハの異物検査装置において、異物
検出が効率よくできるような異物検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣの製造過程において、ウエハの表
面、あるいは半導体領域、絶縁領域、電極、配線などを
形成する各種のパターンに異物が付着するとＩＣはその
性能が劣化するので、それぞれのパターン形成工程にお
いてウエハ異物検査装置によりウエハ上の異物が検査さ
れる。ウエハ異物検査装置には、ウエハの表面にレーザ
ビームを照射してＸ，Ｙ方向にウエハを走査するＸＹ走
査方式と、レーザビームを照射してウエハを回転させ、
スパイラル状にまたは同心円にウエハを走査する回転走
査方式とがある。

【０００３】図５は、ＸＹ走査方式のウエハ異物検査装
置の構成の一例である。図５に示す、１０は、異物検査
装置であって、異物検査光学系１１とその下側に配置さ
れた検査テーブル１２、データ処理・制御装置１３、テ
ーブル駆動回路１４、Ａ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ）１７、
Ｘ移動機構１８、制御回路１９、異物検出部２０、そし
てインタフェース２１とからなり、検査テーブル１２に
は検査対象となるウエハ１が載置されている。また、制
御回路１９は、異物検出部２０、インタフェース２１を
介してデータ処理・制御装置１３からの信号に応じてＸ
移動機構１８やＣＣＤ制御・信号読出回路１５５に対し
て駆動のための各種制御信号を発生する。

【０００４】異物検査光学系１１は、その内部を図示す
るように、検出光学系１５と投光学系１６とからなり、
投光光学系１６が副走査方向に所定の幅を持つ、ウエハ
１上の検査領域３（異物検出領域）にレーザビームを照
射する。そして、その上方散乱光を検査テーブル１２の
鉛直方向で上部に設けられた検出光学系１５で受光して
検出する。異物検査光学系１１は、Ｘ方向移動機構１８
に固定されていて、Ｘ方向にシフトする。なお、検査領
域３のＸ方向の長さが主走査方向の１ラインの幅になっ
ている。したがって、副走査方向（Ｘ方向）の移動ピッ
チはこの幅に対応している。投光学系１６は、半導体レ
ーザ光源１６１と、集光レンズ系１６２，１６３，１６
４、そして反射ミラー１６５とからなり、レーザビーム
を検査領域３に対応する長円形の形に集束させてほぼウ
エハ１からみた仰角が３０°でウエハ１の検査領域３に
照射する。

【０００５】検出光学系１５は、ウエハ１の検査領域３
に対峙する対物レンズ１５１とその後ろに配置された空
間フィルタ１５２、その後方に配置された集光レンズ系
１５３、集光レンズ系１５３により結像された検査領域
３の映像全体を受けるＣＣＤセンサ１５４、そしてＣＣ
Ｄセンサ１５４からの検出信号を読み出す、ＣＣＤ制御
・信号読出回路１５５とからなる。なお、空間フィルタ
１５２は、対物レンズ１５１のフーリエ変換面に置かれ
たフーリエ変換像フィルタであって、規則的繰り返しパ
ターンが多く形成されているメモリやＩＣのメモリセル
領域について利用され、配線パターンや、ロジック領域
のような規則的パターンが少ない領域での異物検査は、
必ずしも空間フィルタは用いられない。そこで、メモリ
領域を内蔵するロジックＩＣなどでは、通常、空間フィ
ルタ１５２を入れてメモリセル領域の異物検査が行わ
れ、配線パターン領域などは空間フィルタ１５２を入れ
ずに別途異物検査がなされる。

【０００６】ＣＣＤ制御・信号読出回路１５５は、デー
タ処理・制御装置１３からインタフェース２１，制御回
路１９を介して制御され、受光強度に応じて検出された
検出信号をシリアルに読出してこれをＡ／Ｄ１７送出
し、これによりデジタル値に変換して異物検出部２０，
インタフェース２１を介してデータ処理・制御装置１３
に異物検出信号（デジタル値）を送出する。異物検出部
２０は、１チップ遅延回路２０ａと異物判定回路２０ｂ
とからなり、１チップ遅延回路２０ａで遅延した１チッ
プ前の検出信号と現在の検出信号とを異物判定回路２０
ｂにおいてＣＣＤセンサ１５４からの画素対応の検出信
号それぞれについて検出信号のレベルを比較判定するも
ので、例えば、隣接する１チップの実質的に同じ位置で
の検出レベルの差値を得て、この検出レベルの差値を所
定の閾値と比較して画素対応に異物検出をする。その画
素対応の異物検出のデータは、インターフェース２１を
介してデータ処理・制御装置１３に送出される。

【０００７】ここで、検出光学系１５は、主走査方向
（Ｙ方向）において、ウエハ１の移動開始位置における
先頭部分に対応するＹ方向の位置に検査領域３が対応す
るように配置されている。なお、検査領域３は、ウエハ
１が円形であり、検査領域３の一部がウエハ１の外形か
ら外れるので、これを図示して説明する都合上、図では
Ｘ方向において少し内側に入ったところで、かつ、先頭
位置より少し内側に入ったところに検査領域３を描いて
いる。データ処理・制御装置１３は、通常、ＭＰＵ１３
１とメモリ１３２等により構成され、前記のＡ／Ｄ１７
からの信号を異物検出部２０，インタフェース２１，バ
ス１３３を介して受けてメモり１３２に記憶する。そし
て、メモリ１３２には、異物検出プログラム１３４，ウ
エハ走査プログラム１３５，焦点合わせプログラム１３
６等をはじめとして各種のプログラムが格納されてい
る。

【０００８】テーブル駆動回路１４は、ＭＰＵ１３１に
よるウエハ走査プログラム１３５の実行に応じて、検査
テーブル１２をＹ方向に往復移動させる駆動回路であ
る。さらに、Ｙ方向にウエハ１の直径Ｄ＋α分（αは、
走査余裕分）の移動が終了した時点で、Ｚθテーブル１
２２を１８０°回転させて、Ｙ方向に直径Ｄ＋α分の帰
りの移動をさせる駆動を行う。すなわち、これは、Ｙ方
向の往復走査と回転とを行うための駆動回路である。

【０００９】検査テーブル１２は、Ｙテーブル１２１と
Ｚθテーブル１２２と、このＺθテーブル１２２に設け
られた中心位置決め機構１２３とからなる。中心位置決
め機構１２３は、ウエハ１の周囲外側に円形に配置され
た複数のローラ１２４，１２４，…からなる絞り機構で
ある。Ｙテーブル１２１は、ベース板１２５と、これに
設けられたレール１２６，１２６上をＹ方向にスライド
するテーブル１２７とから構成されている。Ｚθテーブ
ル１２２は、テーブル１２７に載置されたテーブルであ
って、そのＺ方向の移動は、内部に設けられテーブル１
２７上に固定された昇降機構に行われる。この昇降機構
は、主として焦点合わせのためにウエハ１を上下方向に
移動させて、ウエハの上下方向の位置設定を行うための
ものである。

【００１０】図６は、その走査の仕方の説明図であっ
て、往きと帰りの走査の順序を数字，，，…，で
示すものである。（ａ）は、最初の往きの走査状態を、
（ｂ）は最初の帰りの走査状態を、そして（ｃ）は、そ
の次の往きの走査を示すものであって、（ｃ）に示すよ
うに、結果としてのウエハ１の走査領域は、，，
の順序となる。なお、（ａ）〜（ｃ）において示す矢印
は、それぞれの主走査終了後における１８０゜のウエハ
回転方向である。したがって、この例では、最初の主走
査が終了した時点で反時計方向に１８０゜回転させ、そ
の帰りの主走査が終了した時点で時計方向に１８０゜回
転させて元に戻す。１８０゜の回転は往き，帰りの各主
走査ごとに正転，反転の繰り返しになる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】さて、前記のような隣
接チップの検出レベルを相互比較判定することにより異
物を検出する場合に、データ処理・制御装置１３は、ま
ず、ウエハを全面走査して検出信号を得て、Ａ／Ｄ１７
からの検出信号をインタフェース２１を介して取込み、
全面走査における検出信号の平均値を採り、異物検出の
ための閾値として異物判定回路２０ｂに設定する。しか
し、このような全面走査を行って閾値を算出するのには
時間がかかる上に、ロジックＩＣなどのチップでは、メ
モリ領域とロジック領域で散乱光のレベルが相違する関
係で適正な閾値が相違し、さらに配線領域などでは、反
射光のレベルがさらに高いためにそれに応じた閾値が必
要になる。このようなことから、前記の平均値に応じ
て、さらに人手により検査するＩＣに応じた最適な閾値
を改めて算出してそれぞれの領域に対応して設定するこ
とが行われている。この発明の目的は、このような従来
技術の問題点を解決するものであって、異物検出が効率
よくできるパターン付きウエハの異物検査装置を提供す
ることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るこの発明のパターン付きウエハの異物検査装置は、異
物検査のための走査開始時点から１チップ分の走査まで
の間における第１の期間において、多数の検出信号を採
取する採取手段と、１チップ分の走査までの間における
第１の期間の後の第２の期間において、採取された多数
の検出信号に基づいて閾値を算出する閾値算出手段とを
有するものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】このように、この発明あっては、
走査開始時点から１チップ分の走査までの間に得られる
検出信号に基づいて、この間の間に閾値を算出するよう
にしているので、全面走査により閾値を算出する場合に
比べて異物検査に時間がかからず、効率的な検査ができ
る。さらに、閾値の算出をＩＣチップのメモリセル領域
とこれ以外の領域とに分けて算出するようにすれば、閾
値を個別的に調整する必要がなくなり、効率的な閾値設
定ができる。

【００１４】

【実施例】図１は、この発明のパターン付きウエハの異
物検査装置を適用した一実施例のデータ処理・制御装置
を中心とした説明図であり、図２は、異物検査の際に検
査される領域と走査されるウエハ上のチップと走査時間
との関係の説明図、図３は、メモリセル領域と他の領域
との散乱光受光レベルの差の説明図、図４は、異物検査
の開始の際の処理のフローとその動作時間の割当ての説
明図である。図１において、データ処理・制御装置１３
０の構成として、データ処理・制御装置１３において、
そのＭＰＵ１３１が実行処理するプログラムとしてエリ
ア別検出信号抽出プログラム１３７、エリア別閾値算出
プログラム１３８、エリア別閾値設定プログラム１３９
とをメモリ１３２に追加搭載し、さらにエリア別検出信
号データ領域１４０を設けた点に特徴がある。さらに、
特に、これら追加された３つの処理プログラムは、図２
に示すウエハの異物検査の走査開始時から１チップ分の
検出データが採取される期間ｔ1内にＭＰＵ１３１に実
行されることが特徴である。

【００１５】図２は、前記の期間ｔ1を説明するもので
あって、異物検査の際に検査領域３により走査されるウ
エハ１上のチップ３０，３０…と走査時間との関係を示
している。検出信号を隣接チップの実質的に同じ位置の
検出信号とを比較して異物を検出する異物検査装置の場
合には、図５の１チップ遅延回路２０ａが検出信号を発
生するまでの期間、すなわち、図２における、１チップ
分の検出信号を得るまでの走査時間ｔ1分待たなければ
異物検出ができない。この期間ｔ1を利用して、ここで
は、閾値を算出して図５の異物判定回路２０ｂに設定す
る。この場合、図２の下側の１チップ３０に示すよう
に、ロジックＩＣなのでは、メモリセル領域３１とロジ
ック領域３２、配線領域３３などがあって、受光する散
乱光のレベルに応じて、特に、規則的な繰り返しパター
ンのメモリセル領域３１は、これ以外の領域よりも散乱
光のレベルが低い。その一例を図３に示す。

【００１６】先のエリア別検出信号抽出プログラム１３
７は、これがＭＰＵ１３１に実行されることで、Ａ／Ｄ
１７から直接インタフェース２１を介して得られる検出
信号を、その検出信号が得られる画素位置と現在のウエ
ハ１の走査位置のデータに応じてメモリセル領域３１と
それ以外の検査エリア（ロジック領域３２、配線領域３
３）とに分けてエリア別検出信号データ領域１４０に記
憶する処理をＭＰＵ１３１に行わせる。エリア別閾値算
出プログラム１３８は、これがＭＰＵ１３１に実行され
ることで、エリア別検出信号データ領域１４０に記憶さ
れたメモリセル領域３１の検出信号のデータの平均値を
採って、メモリに１３２にメモリセル領域３１の閾値と
して記憶し、次にそれ以外の検査エリアのに記憶された
検出信号のデータの平均値を採って、メモリセル領域以
外の閾値としてメモリに１３２にそれぞれに記憶する処
理をＭＰＵ１３１に行わせる。

【００１７】エリア別閾値設定プログラム１３９は、こ
れがＭＰＵ１３１に実行されることで、最初、メモリセ
ル領域以外の閾値をメモリに１３２から読出して、イン
タフェース３１を介して異物判定回路２０ｂに設定し、
異物判定回路２０ｂから得られる画素位置対応の異物検
出結果が得られる画素位置をカウントして、メモリセル
領域３１の領域の異物判定に入るタイミングに合わせて
メモリに１３２からメモリセル領域３１の閾値を読出し
てこの閾値を異物判定回路２０ｂに対して設定し、同様
に、画素位置対応の異物検出結果が得られる画素位置を
カウントして、メモリセル領域３１から出たときにメモ
リセル領域以外の閾値を異物判定回路２０ｂに設定する
処理をＭＰＵ１３１に行わせる。

【００１８】次に、図４に従って全体的な処理動作につ
いて説明する。図４のフローに沿って右側に時間軸とし
て示すように、異物検査が開始され、１チップ分の検出
データが採取される期間ｔ1内において、まず、エリア
別検出信号抽出処理（ステップ１０１）において、ＭＰ
Ｕ１３１がエリア別検出信号抽出プログラム１３７を実
行して最初の期間ｔａまでは検査信号を採取して、メモ
リセル領域３１とそれ以外の検査エリア（ロジック領域
３２、配線領域３３）とに分けて検査信号のレベルをエ
リア別検出信号データ領域１４０にそれぞれ記憶する。
なお、期間ｔａは、メモリセル領域とそれ以外の領域が
走査されるのに十分な時間である。

【００１９】次のエリア別閾値算出処理（ステップ１０
２）において、ＭＰＵ１３１がエリア別閾値算出プログ
ラム１３８を実行して次の期間ｔｂにおいてメモリセル
領域３１の閾値とそれ以外の検査エリアの閾値とを算出
してメモリに記憶する。次の閾値設定処理（ステップ１
０３）において、ＭＰＵ１３１がエリア別閾値設定プロ
グラム１３９を実行して次の期間ｔｃにおいて算出され
た以外の検査エリアの閾値を異物判定回路２０ｂに設定
する。そして、期間ｔ1となり、異物判定回路２０ｂか
らチップ比較の異物検出結果を得る異物検出処理に入る
（ステップ１０４）。この検査処理過程において定期的
に走査位置を取得するとともに検出結果を画素対応にカ
ウントして比較判定位置がメモリセル領域かの判定処理
（ステップ１０５）を行い、ここで、判定位置がメモリ
セル領域の画素位置にあるときには、ステップ１０３へ
と戻り、メモリセル領域３１の閾値を、そうでないとき
には、ステップ１０４へと戻り、メモリセル領域以外の
閾値を異物判定回路２０ｂにそれぞれ設定する。これを
異物検査の処理が終了するまで行う。

【００２０】以上説明してきたが、実施例では、データ
処理・制御装置１３とは別に異物判定回路２０ｂを設け
ているが、検出信号を一旦データ処理・制御装置１３の
内部にあるメモリに測定データとして取込んで、このデ
ータに対して閾値を設定して異物検出処理をプログラム
処理にて行ってもよいことはもちろんである。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明のとおり、この発明にあって
は、走査開始時点から１チップ分の走査までの間に得ら
れる検出信号に基づいて、この間の間に閾値を算出する
ようにしているので、全面走査により閾値を算出する場
合に比べて異物検査に時間がかからず、効率的な検査が
できる。さらに、閾値の算出をＩＣチップのメモリセル
領域とこれ以外の領域とに分けて算出するようにすれ
ば、閾値を個別的に調整する必要がなくなり、効率的な
閾値設定ができる。その結果、パターン付きウエハの異
物検査装置の異物検出の効率を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明のパターン付きウエハ異物検
査装置を適用した一実施例のデータ処理・制御装置を中
心とした説明図である。

【図２】図２は、異物検査の際に検査される領域と走査
されるウエハ上のチップと走査時間との関係の説明図で
ある。

【図３】図３は、メモリセル領域と他の領域との散乱光
受光レベルの差の説明図である。

【図４】図４は、各処理プログラムとその動作時間の割
当ての説明図である。

【図５】図５は、従来の回転走査方式の異物検査装置の
一例を示す説明図である。

【図６】図６は、図５の装置のウエハの走査の仕方の説
明図であって、（ａ）は、行きの走査の説明図、（ｂ）
は、帰りの走査の説明図、（ｃ）は、次の行きの走査の
説明図である。

【符号の説明】

１…被検査のパターン付きウエハ、２…回転機構、３…
検査領域、１０…異物検査装置、１１…異物検査光学
系、１２…検査テーブル、１３，１３０…データ処理・
制御装置、１４…テーブル駆動回路、１５…検出光学
系、１６…投光学系、１７…Ａ／Ｄ変換回路（Ａ／
Ｄ）、１８…Ｘ移動機構、１９…制御回路、２０…異物
検出部、２１…インタフェース、１３１…ＭＰＵ、１３
２…メモリ、１３３…バス、１３４…異物検出プログラ
ム、１３５…ウエハ走査プログラム、１３６…焦点合わ
せプログラム、１３７…エリア別検出信号抽出プログラ
ム、１３８…エリア別閾値算出プログラム、１３９…エ
リア別閾値設定プログラム、１４０…エリア別検出信号
データ領域、１５１…対物レンズ、１５２…空間フィル
タ、１５３…集光レンズ系、１５４…ＣＣＤセンサ、１
５５…ＣＣＤ制御・信号読出回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ＩＣチップとして形成されたパターンを有
   するパターン付きウエハに対して所定の角度でレーザビ
   ームを照射してその散乱光を受光し、この受光した光の
   レベルに応じた検出信号を得てこの検出信号と隣接チッ
   プの実質的に同じ位置の検出信号との差を所定の閾値と
   比較することで異物を検出する異物検査装置において、 異物検査のための走査開始時点から１チップ分の走査ま
   での間における第１の期間において、多数の前記検出信
   号を採取する採取手段と、前記１チップ分の走査までの
   間における前記第１の期間の後の第２の期間において、
   採取された多数の検出信号に基づいて前記閾値を算出す
   る閾値算出手段とを有することを特徴とするパターン付
   きウエハの異物検査装置。
2. 【請求項２】さらに、前記検出信号と前記隣接チップの
   実質的に同じ位置の検出信号との差を受けて前記所定の
   閾値と比較することで異物を検出する異物判定回路を有
   し、前記採取手段は、現在の前記ウエハの走査位置に応
   じて前記ＩＣチップのメモリセル領域とこれ以外の領域
   とに分けて前記検出信号を抽出するものであり、前記閾
   値算出手段は、前記採取手段により抽出されたそれぞれ
   の領域の前記検出信号に基づいてそれぞれの領域対応に
   前記閾値を算出して前記メモリセル領域と前記これ以外
   の領域の判定タイミングに併せて前記異物判定回路にそ
   れぞれに対応する前記閾値を設定する請求項１記載のパ
   ターン付きウエハの異物検査装置。