JP2002181726A - Apparatus and method for inspecting semiconductor wafer - Google Patents
Apparatus and method for inspecting semiconductor waferInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ロジックＬＳＩ等
不規則な回路パターンが形成された半導体ウエハの欠陥
を検査する装置及び検査方法に関し、特に暗視野系の光
学検査技術を応用した光学的検査装置及び検査方法に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and an inspection method for inspecting a semiconductor wafer on which an irregular circuit pattern such as a logic LSI is formed, and more particularly to an optical inspection using a dark field optical inspection technique. The present invention relates to an apparatus and an inspection method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化が進展
し、それに伴って半導体デバイスに用いられる半導体ウ
エハの表面に形成されるパターンも極めて微細化されて
きている。微細なパターンが形成された半導体ウエハ上
に異物が付着するとオープンやショートの欠陥を生じさ
せるため、半導体ウエハの製造工程では、異物の光学的
検査が行われている。2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor devices have been highly integrated, and accordingly, patterns formed on the surface of a semiconductor wafer used for semiconductor devices have been extremely miniaturized. When foreign matter adheres to a semiconductor wafer on which a fine pattern is formed, an open or short-circuit defect is generated. Therefore, in a semiconductor wafer manufacturing process, an optical inspection of the foreign matter is performed.
【０００３】被検査ウエハに光線を照射しその反射光を
光検出器にて受光し、その結果に基づいて異物（または
欠陥）の有無を検査する光学的検査方法においては、異
物による反射光と表面に形成されたパターンによる反射
光を分離することが検査精度を高めるために重要であ
る。An optical inspection method for irradiating a wafer to be inspected with a light beam, receiving the reflected light thereof with a photodetector, and inspecting for the presence or absence of a foreign matter (or defect) based on the result, involves the steps of: It is important to separate the light reflected by the pattern formed on the surface in order to increase the inspection accuracy.
【０００４】従来技術としては、メモリセル等の繰り返
しパターンからの回折光を除去するために、特開平５−
１１８９９４号公報や特開平７−１０３９０７号公報に
記載されているように、フーリエ変換フィルタを用いた
手法がいくつか提案されている。As a prior art, Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei.
As described in JP-A-118994 and JP-A-7-103907, several techniques using a Fourier transform filter have been proposed.
【０００５】その基本構成は、図９に概略的に示す通
り、被検査のウエハ３８に向けられる対物レンズ３２
と、対物レンズ３２の後段に設けられているフーリエ変
換光学系３４と、このフーリエ変換光学系３４中に配置
された空間フィルタ３３と、拡大光学系３５と、光検出
器３６と、光検出器３６の検出結果を解析するコンピュ
ータ３７とから構成される。そして、被検査対象の回路
パターン３９による回折光が、フーリエ変換光学系３４
内の空間フィルタ３３の遮断部３３ａにより遮断されて
いる。このように、従来の光学的検査装置では、回路パ
ターンに対応する空間周波数成分を減衰させることによ
り、回路パターン中の欠陥や異物が回路パターンに比べ
強調された暗視野像を得るようにしている。The basic structure of the objective lens 32 is shown in FIG.
A Fourier transform optical system 34 provided downstream of the objective lens 32, a spatial filter 33 disposed in the Fourier transform optical system 34, a magnifying optical system 35, a photodetector 36, a photodetector And a computer 37 for analyzing the detection results. Then, the diffracted light by the circuit pattern 39 to be inspected is converted into the Fourier transform optical system 34.
It is blocked by the blocking unit 33a of the spatial filter 33 inside. As described above, in the conventional optical inspection apparatus, a dark field image in which defects and foreign substances in the circuit pattern are emphasized as compared with the circuit pattern is obtained by attenuating a spatial frequency component corresponding to the circuit pattern. .
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フーリ
エ変換フィルタは、メモリセル等のように繰り返しパタ
ーンからの回折光の除去には有効であるが、ロジックパ
ターンのように不規則な回路パターンのエッジ部からの
反射光は除去できない。しかもエッジ部からの反射光
は、一般に反射面の状態や振動等の外乱による強度変動
が大きく、比較検査での除去が困難で疑似不良の要因と
なりやすい。その上、エッジ部処理やエッジ部近傍にお
ける異物と疑似不良の識別等高度な画像処理が必要であ
り、検査装置の高価格化、検査時間の長大化を招くとい
う欠点がある。However, the Fourier transform filter is effective for removing diffracted light from a repetitive pattern like a memory cell, but it is effective for removing an edge portion of an irregular circuit pattern like a logic pattern. The reflected light from can not be removed. Moreover, the reflected light from the edge portion generally has large intensity fluctuations due to disturbances such as the state of the reflecting surface and vibrations, and is difficult to remove in a comparative inspection, and is likely to be a cause of a pseudo defect. In addition, advanced image processing such as edge processing and discrimination of foreign matter and pseudo defects near the edge is required, which has the drawback of increasing the cost of the inspection apparatus and lengthening the inspection time.
【０００７】本発明の目的は、不規則な回路パターンの
エッジ部からの反射光を簡易な空間フィルタで効率よく
除去し、ロジック等不規則な回路パターンを持つ半導体
ウエハの検査を高いＳ／Ｎ比で、高速かつ安価で実現で
きる検査装置及び検査方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to efficiently remove light reflected from an edge portion of an irregular circuit pattern by a simple spatial filter, and to inspect a semiconductor wafer having an irregular circuit pattern such as logic with a high S / N ratio. An object of the present invention is to provide an inspection apparatus and an inspection method which can be realized at high speed and at low cost.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】第１の発明の半導体ウエ
ハの検査装置は、不規則な回路パターンを有する半導体
ウエハの検査装置において、被検査ウエハを搭載するス
テージと、光線を該ウエハに対して斜め方向から照射す
る投光手段と、前記ウエハの上方に設けられ、ウエハ上
の異物からの散乱光を対物レンズで集光し光検出器上に
結像させる受光手段と、前記光検出器の検出結果を画像
処理して異物判別を行う検査部と、前記受光手段の対物
レンズの前方に設けられ、前記ウエハ上の回路パターン
エッジ゛部からの反射光を遮光する空間フィルタとを有
することを特徴とするものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor wafer inspecting apparatus for inspecting a semiconductor wafer having an irregular circuit pattern, wherein a stage on which a wafer to be inspected is mounted and a light beam are applied to the wafer. Light projecting means for irradiating the wafer obliquely from above, light receiving means provided above the wafer, for condensing scattered light from foreign matter on the wafer with an objective lens, and forming an image on a photodetector, and the photodetector And a spatial filter provided in front of the objective lens of the light receiving means and blocking light reflected from the edge 回路 of the circuit pattern on the wafer. It is characterized by the following.
【０００９】第２の発明の半導体ウエハの検査方法は、
被検査ウエハを搭載するステージと、光線を該ウエハに
対して斜め方向から照射する投光手段と、前記ウエハの
上方に設けられ、ウエハ上の異物からの散乱光を対物レ
ンズで集光し光検出器上に結像させる受光手段と、前記
光検出器の検出結果を画像処理して異物判別を行う検査
部と、前記受光手段の対物レンズの前方に設けられ、前
記ウエハ上の回路パターンエッジ゛部からの反射光を遮
光する空間フィルタと、該空間フィルタの位置を前記光
線の照射方向に位置調整する移動機構とを有する半導体
ウエハの検査装置を用いてウエハを検査する方法におい
て、前記移動機構による空間フィルタの位置制御は、良
品の半導体ウエハに対して各検査位置における受光強度
が最小となる位置を予め計測し、検査の際は各検査位置
に合わせて前記空間フィルタの位置を予め求めた最適位
置に逐次位置決めすることを特徴とするものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for inspecting a semiconductor wafer.
A stage on which a wafer to be inspected is mounted, a light projecting means for irradiating a light beam to the wafer from an oblique direction, and a light beam provided above the wafer and condensed by an objective lens to scatter light from foreign matter on the wafer. A light receiving means for forming an image on a detector, an inspection unit for performing image processing on a detection result of the light detector to determine foreign matter, and a circuit pattern edge on the wafer provided in front of an objective lens of the light receiving means A method of inspecting a wafer using a semiconductor wafer inspection apparatus having a spatial filter that blocks reflected light from a portion 移動 and a moving mechanism that adjusts the position of the spatial filter in the irradiation direction of the light beam; The position control of the spatial filter by the mechanism measures in advance the position where the light receiving intensity at each inspection position is minimum with respect to a non-defective semiconductor wafer, and at the time of inspection, matches the empty space with each inspection position. It is characterized in that the sequentially positioned in previously determined optimal position the position of the filter.
【００１０】[0010]
【作用】この半導体ウエハの検査装置では、矩形パター
ンのエッジ部からの反射特性に合致した空間フィルタを
対物レンズの前方に設置することにより、不規則な回路
パターンのエッジ部からの反射光を効率よく除去でき、
高いＳ／Ｎ比での検査を簡易な光学系で提供できる。In the semiconductor wafer inspection apparatus, a spatial filter that matches the reflection characteristics from the edge of the rectangular pattern is installed in front of the objective lens, so that the light reflected from the edge of the irregular circuit pattern can be efficiently used. Can be removed well,
Inspection at a high S / N ratio can be provided with a simple optical system.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【００１２】図１は、本発明の第１の実施の形態を説明
するための検査装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an inspection apparatus for explaining a first embodiment of the present invention.
【００１３】図１を参照すると、本発明の半導体ウエハ
の検査装置は、ウエハ９を搭載するステージ１と、ウエ
ハ９に光線をウエハ９に対して斜めから照射するレーザ
やハロゲンランプ等からなる投光手段２と、ウエハの上
部に設けられ、ウエハ９上の異物１１からの散乱光を対
物レンズ７で集光し、その上の光検出器８上に結像させ
る受光手段３と、光検出器８の検出結果を画像処理して
異物判別を行う検査部４と、受光手段３の対物レンズ７
の前方に置かれウエハ９上の回路パターン１０のエッジ
゛部の反射光１３を遮光する空間フィルタ５と、ステー
ジ１、受光手段３、検査部４等の全体を制御するコンピ
ュータ６とで主に構成されている。Referring to FIG. 1, a semiconductor wafer inspection apparatus according to the present invention includes a stage 1 on which a wafer 9 is mounted, and a projection device including a laser, a halogen lamp and the like for irradiating the wafer 9 with light rays obliquely. A light means 2; a light receiving means 3 provided on an upper portion of the wafer for condensing scattered light from a foreign substance 11 on the wafer 9 with an objective lens 7 and forming an image on a photodetector 8 thereon; The inspection unit 4 that performs image processing on the detection result of the detector 8 to determine foreign matter, and the objective lens 7 of the light receiving unit 3
Mainly includes a spatial filter 5 that is placed in front of the device and blocks the reflected light 13 at the edge の of the circuit pattern 10 on the wafer 9, and a computer 6 that controls the entire stage 1, the light receiving unit 3, the inspection unit 4, and the like. It is configured.
【００１４】図２は、図１に示す空間フィルタ５をステ
ージ側から見た平面図である。空間フイルタ５は、対物
レンズ７の中心線上に光線の照射方向１４と平行に配置
された細長い長方形状の第１の遮光部５ａと、この第１
の遮光部５ａの途中から左右斜め方向（Ｙ字状）に枝分
かれした第２の遮光部５ｂとを有している。FIG. 2 is a plan view of the spatial filter 5 shown in FIG. 1 as viewed from the stage side. The spatial filter 5 includes an elongated rectangular first light-shielding portion 5a disposed on the center line of the objective lens 7 in parallel with the light irradiation direction 14, and the first light-shielding portion 5a.
And a second light-shielding portion 5b that is branched from the middle of the light-shielding portion 5a in the left-right oblique direction (Y-shape).
【００１５】次に、空間フィルタ５の機能について図面
を用いて説明する。Next, the function of the spatial filter 5 will be described with reference to the drawings.
【００１６】図３は、ロジック等の回路配線パターンの
主要部をなす矩形パターン１５の１つの辺に平行する方
向から光線を照射して、上方に散乱してくる反射光を受
光して得られる画像の特徴を示した図である。光線の照
射方向１４と直交する回路パターン１７ａ，１７ｂ，１
７ｃの光線入射側のエッジ部および光線の照射方向１４
と平行な回路パターン１６ａ，１６ｂ，１６ｃの両エッ
ジ部の輝度が高い画像が得られる。これらのエッジ部の
画像は、疑似不良の要因となるだけでなく、エッジ部近
傍の異物検出をより難しくするため、遮光することが望
ましい。FIG. 3 is obtained by irradiating a light beam from a direction parallel to one side of a rectangular pattern 15 forming a main part of a circuit wiring pattern of a logic or the like and receiving reflected light scattered upward. FIG. 3 is a diagram illustrating features of an image. Circuit patterns 17a, 17b, 1 orthogonal to the light irradiation direction 14
7c: Light-incident side edge and light-irradiation direction 14
, An image having high luminance at both edges of the circuit patterns 16a, 16b, and 16c parallel to the above is obtained. It is desirable that these edge images be shielded from light in order to not only cause a pseudo defect but also make it more difficult to detect foreign matter near the edges.
【００１７】次に、図面を用いてエッジ部における反射
特性について説明する。Next, the reflection characteristics at the edge will be described with reference to the drawings.
【００１８】図４（ａ）、（ｂ）は、光線の入射方向と
直交する回路パターンのエッジ部での反射特性を模式的
に示した図である。FIGS. 4A and 4B are diagrams schematically showing the reflection characteristics at the edge of the circuit pattern orthogonal to the incident direction of the light beam.
【００１９】入射角（α）１９で照射された入射光１８
は、回路パターン１７の両横エッジ部でそれぞれ反射さ
れるが、エッジ部は微視的に見るとある曲率を持った斜
面であり、入射光１８は、入射角（α）とエッジ部の傾
き（β）２０で定まる方向にそれぞれ最も強く反射さ
れ、横のエッジ部の反射光２１a、２１ｂとなる。その
ため、横エッジ部からの正反射光は強い指向性を有して
おり、平面的に見ると図４（ｂ）に示すように入射光１
８と平行なある限られた横エッジ部の反射領域２３にそ
の大部分が反射されることになる。従って図２に示した
ように、受光手段３の対物レンズ７の中心線上に光線の
照射方向１４と平行に長方形状の遮光マスクを設けるこ
とで、横エッジ部からの正反射光を効率的に遮光でき
る。Incident light 18 irradiated at an incident angle (α) 19
Are reflected at both lateral edge portions of the circuit pattern 17, respectively. The edge portion is a slope having a certain curvature when viewed microscopically, and the incident light 18 has an incident angle (α) and an inclination of the edge portion. (Β) The light is most strongly reflected in the direction determined by 20, and becomes reflected light 21a, 21b at the lateral edge. Therefore, the specularly reflected light from the lateral edge portion has a strong directivity, and when viewed two-dimensionally, as shown in FIG.
Most of the light is reflected by the reflection region 23 at a limited horizontal edge portion parallel to the light-reflecting surface 8. Therefore, as shown in FIG. 2, by providing a rectangular light-shielding mask in parallel with the light irradiation direction 14 on the center line of the objective lens 7 of the light receiving means 3, the regular reflection light from the horizontal edge portion can be efficiently emitted. Can be shaded.
【００２０】尚、対物レンズ７はレンズの光学仕様で定
まるワーキンク゛テ゛ィスタンス（ＷＤ）２２で被測定
ウエハ９と対向しているため、入射角（α）１９を大き
くすることで入射光１８と対向する側のパターンの横エ
ッジ部からの反射光２１ａは、対物レンズ７の開口部に
入らないように調整できるが、入射光１８側のパターン
の横エッジ部からの反射光２１ｂは、エッジ部が０〜９
０度の傾き角を持つ限りいかなる入射角でも対物レンズ
７の開口部にその一部が入射するため、空間フィルタ無
しでは横エッジ部の反射光は遮光できない。Since the objective lens 7 faces the wafer 9 to be measured by a working distance (WD) 22 determined by the optical specifications of the lens, the objective lens 7 faces the incident light 18 by increasing the incident angle (α) 19. The reflected light 21a from the horizontal edge of the pattern on the side of the side can be adjusted so as not to enter the opening of the objective lens 7, but the reflected light 21b from the horizontal edge of the pattern on the side of the incident light 18 has an edge of 0%. ~ 9
As long as it has a tilt angle of 0 degree, a part of the light enters the opening of the objective lens 7 at any incident angle, so that the reflected light at the lateral edge cannot be blocked without a spatial filter.
【００２１】図５（ａ）、（ｂ）は、光線の入射方向と
平行な回路パターンのエッジ部での反射特性を模式的に
示した図である。FIGS. 5A and 5B are diagrams schematically showing the reflection characteristics at the edge of the circuit pattern parallel to the light incident direction.
【００２２】ある入射角（α）で照射された入射光１８
は、回路パターン１６の両縦エッジ部でそれぞれ反射さ
れるが、横エッジ部と同様に入射光１８は、入射角
（α）とエッジ部の傾き（法線ベクトル）で定まる方向
２４ａ，２４ｂにそれぞれ最も強く反射され、縦エッジ
部の反射光２４a、２４bとなる。縦エッジ部の場合、エ
ッジ部斜面の法線ベクトルが入射光の方向とは９０度傾
いているため、その正反射光は斜め前方に強い指向性を
有しており、平面的に見ると図５（ｂ）に示すように、
横エッジ部の反射領域２３の途中から左右斜め方向にＹ
字状に枝分かれしたある限られた縦エッジ部の反射領域
２５ａ，２５ｂにその大部分が反射されることになる。
従って、受光手段３の対物レンズ７の中心線上に光線の
照射方向１４と平行に設けた横エッジ部用の細長い遮光
マスクに加えＹ字状の遮光マスクを設けることで、縦エ
ッジ部からの正反射光も同時に効率良く遮光できる。Incident light 18 irradiated at a certain incident angle (α)
Is reflected at both vertical edge portions of the circuit pattern 16, but the incident light 18 is directed in directions 24a and 24b determined by the incident angle (α) and the inclination (normal vector) of the edge portion similarly to the horizontal edge portion. Each is reflected most strongly, and becomes reflected light 24a, 24b of the vertical edge portion. In the case of the vertical edge portion, the normal vector of the slope of the edge portion is inclined by 90 degrees with respect to the direction of the incident light, so that the specularly reflected light has a strong directivity obliquely forward. As shown in FIG.
From the middle of the reflection area 23 at the horizontal edge, Y
Most of the light is reflected by the reflection regions 25a and 25b of a limited vertical edge portion branched in a character shape.
Accordingly, by providing a Y-shaped light-shielding mask in addition to the elongated light-shielding mask for the horizontal edge provided on the center line of the objective lens 7 of the light receiving means 3 in parallel with the irradiation direction 14 of the light beam, the positive edge from the vertical edge is provided. The reflected light can be efficiently blocked at the same time.
【００２３】尚、縦エッジ部による反射は、対物レンズ
７のワーキンク゛テ゛ィスタンス２２を長くするとその
ほとんどが対物レンズ７の開口部からそれるため必ずし
も遮光マスクは必要ではないが、より微少な異物を検出
するために高倍率の対物レンズを使用する場合はワーキ
ンク゛テ゛ィスタンスが小さくなり、反射光の一部が対
物レンズの開口部に入射するため、反射光の除去には遮
光マスクが必要となる。The reflection by the vertical edge portion is almost always deviated from the opening of the objective lens 7 when the working distance 22 of the objective lens 7 is lengthened. Therefore, a light-shielding mask is not necessarily required. When a high-magnification objective lens is used for this purpose, the working distance becomes small, and a part of the reflected light enters the opening of the objective lens. Therefore, a light-shielding mask is required to remove the reflected light.
【００２４】次に光線追跡のシミュレーション結果を用
いてさらに詳細に説明する。Next, a more detailed description will be given using the simulation results of ray tracing.
【００２５】図６は、横エッジ部の斜面角度を変化させ
たときの対物レンズ面上における反射光の入射位置の軌
跡を示した図である。ワーキンク゛テ゛ィスタンス２０
ｍｍにおいて、図６（ａ）は入射角３０度、図６（ｂ）
は入射角６０度でのシミュレーション結果をそれぞれ表
している。FIG. 6 is a diagram showing the trajectory of the incident position of the reflected light on the objective lens surface when the inclination angle of the horizontal edge portion is changed. Working duty 20
6A, the incident angle is 30 degrees, and FIG.
Represents simulation results at an incident angle of 60 degrees.
【００２６】このグラフにおいて入射光は、Ｘ軸に平行
に右側から原点位置に照射されているが、その反射光は
斜面の傾き角に応じてＸ軸上を推移することがわかる。
入射角度を大きくすることにより対物レンズ面への入射
領域を小さくすることができるが、Ｘ軸の負側（光源の
入射と対向する側）への反射光は必ず存在するため、Ｘ
軸と平行な遮光マスクが有効であることが分かる。In this graph, incident light is emitted from the right side to the origin position in parallel with the X axis, but it can be seen that the reflected light changes on the X axis according to the inclination angle of the slope.
By increasing the angle of incidence, the area of incidence on the objective lens surface can be reduced, but since there is always reflected light on the negative side of the X axis (the side opposite to the incidence of the light source), X
It can be seen that a light shielding mask parallel to the axis is effective.
【００２７】図７は、横エッジ部と同様に縦エッジ部の
斜面角度を変化させたときの対物レンズ面上における反
射光の入射位置の軌跡を示した図である。図７（ａ）は
ワーキンク゛テ゛ィスタンス２０ｍｍにおける入射角３
０度及び６０度のシミュレーション結果、また図７
（ｂ）はワーキンク゛テ゛ィスタンス６ｍｍにおける入
射角３０度及び６０度のシミュレーション結果をそれぞ
れ表している。FIG. 7 is a diagram showing the locus of the incident position of the reflected light on the objective lens surface when the slope angle of the vertical edge portion is changed as in the case of the horizontal edge portion. FIG. 7A shows an incident angle of 3 at a working distance of 20 mm.
Simulation results at 0 and 60 degrees, and FIG.
(B) shows the simulation results at an incident angle of 30 degrees and 60 degrees at a working distance of 6 mm, respectively.
【００２８】このグラフより縦エッジ部からの反射光
は、斜面の傾き角に応じてＸ軸からＹ字状に推移するこ
とがわかる。特に１００倍相当の対物レンズのワーキン
ク゛テ゛ィスタンスであるＷＤ＝６ｍｍにおいては、入
射角度を大きくしてもレンズの中心付近まで反射光が入
射しており、これらの反射光をカットするためには、Ｙ
字状の遮光マスクが有効であることが分かる。From this graph, it can be seen that the light reflected from the vertical edge changes from the X axis to a Y-shape according to the inclination angle of the slope. In particular, at WD = 6 mm, which is the working distance of an objective lens equivalent to 100 times, reflected light enters near the center of the lens even if the incident angle is increased, and in order to cut these reflected lights, Y
It turns out that the letter-shaped light-shielding mask is effective.
【００２９】以上説明してきたように第１の実施の形態
においては、図２に示した形状の空間フィルタを用いて
回路パターンのエッジ部からの反射光を効率的にカット
して、異物からの散乱光を高いＳ／Ｎ比で受光すること
を目的としているため、遮光マスクの幅は必要最小限に
することが望ましい。実際の検査においては、パターン
のエッジ部からの反射光は想定した斜面以外の傾き成分
をいくらか持っており、反射光も先のシミュレーション
結果と異なり、帯状の反射領域になることが想定される
されるため、ウエハのエッジ部特性に合わせて空間フィ
ルタの幅を最適化する必要が有る。As described above, in the first embodiment, the reflected light from the edge of the circuit pattern is efficiently cut using the spatial filter having the shape shown in FIG. Since the purpose is to receive scattered light at a high S / N ratio, it is desirable that the width of the light-shielding mask be minimized. In the actual inspection, it is assumed that the reflected light from the edge portion of the pattern has some inclination components other than the assumed slope, and the reflected light is also assumed to be a belt-shaped reflection area unlike the simulation result described above. Therefore, it is necessary to optimize the width of the spatial filter according to the characteristics of the edge portion of the wafer.
【００３０】また、ウエハのエッジ部特性に合わせて空
間フィルタの幅を最適化する場合に、すべての回路パタ
ーンに対してエッジ部からの反射光をカットできる空間
フィルタを製作すると空間フィルタの幅が大きくなり、
逆に異物からの散乱光を十分受光できないことが考えら
れる。そのような場合は、空間フィルタの幅に上限を設
け、空間フィルタを各検査位置に合わせてエッジ部から
の反射光を効果的ににカットできる位置に逐次移動する
ことで実用的な性能を達成すれば良く、必要によって図
１に示す空間フィルタ５にＸＹ方向に移動可能な移動機
構（不図示）を付加すれば良い。すなわち、空間フィル
タの第１及び第２の遮光部の短辺を、回路パターンのエ
ッジ部からの反射光強度が異物からの散乱光強度に比較
して１割程度になるよう必要最小限の幅に設定する。さ
らに、実用的には、別の空間フィルタとして、図８に示
すような扇形空間フィルタ２６も有効であり、用途に合
わせて使い分ければ良い。Further, when optimizing the width of the spatial filter in accordance with the characteristics of the edge portion of the wafer, if a spatial filter capable of cutting the reflected light from the edge portion is manufactured for all circuit patterns, the width of the spatial filter will be reduced. Get bigger,
Conversely, it is conceivable that scattered light from the foreign matter cannot be sufficiently received. In such a case, practical performance is achieved by placing an upper limit on the width of the spatial filter and sequentially moving the spatial filter to a position where the reflected light from the edge can be effectively cut according to each inspection position. A moving mechanism (not shown) that can move in the X and Y directions may be added to the spatial filter 5 shown in FIG. That is, the short sides of the first and second light-shielding portions of the spatial filter are set to have a minimum necessary width such that the intensity of light reflected from the edge of the circuit pattern is about 10% of the intensity of light scattered from foreign matter. Set to. Further, in practice, a fan-shaped spatial filter 26 as shown in FIG. 8 is also effective as another spatial filter, and may be used properly according to the application.
【００３１】以上説明した半導体ウエハの検査装置に用
いる光検出器８は、ＣＣＤカメラまたはＴＤＩカメラ、
または光電子増倍管等の光検出器のいずれかであり、さ
らに、１次元のラインセンサ型または２次元のエリアセ
ンサ型であっても構わない。また、使用する光源に付い
ては、光検出器の仕様に合わせ、ハロゲンランプ、レー
ザ等が適しているが、特にレーザに付いては異物からの
散乱光強度が波長の４乗に反比例して大きくなるため、
短波長のレーザ光が望ましい。The photodetector 8 used in the semiconductor wafer inspection apparatus described above is a CCD camera or a TDI camera,
Alternatively, it may be a photodetector such as a photomultiplier tube, and may be a one-dimensional line sensor type or a two-dimensional area sensor type. For the light source to be used, halogen lamps, lasers, etc. are suitable in accordance with the specifications of the photodetector. To get bigger,
Short-wavelength laser light is desirable.
【００３２】次に、第２の実施の形態として１次元のラ
イセンサを用いたウエハの検査方法について、図１を用
いて説明する。Next, as a second embodiment, a method for inspecting a wafer using a one-dimensional licensor will be described with reference to FIG.
【００３３】先ず、ウエハ９をステージ１上に載置した
後、レーザ光源を用いる投光手段２によりウエハ９を斜
めから照射する。その後、ステージ１を１次元ラインセ
ンサの配列方向と直行する方向に一定速度で移動させな
がら、所要の走査ピッチで順次画像を取り込み、検査部
４で異物判別を行う。ここで、ステージ送り方向の画像
取り込み分解能は、ステージ送り速度×サンプリング時
間で与えられるため、サンプリング時間及びステージの
送り速度を所要の値に設定して行う。また、異物の判定
処理は、各走査結果に対して、隣接チップ間、また複数
チップの平均値から算出したマスターデータとの間で比
較をとり、設定値以上の差があった画素を異常箇所とし
て抽出する。First, after the wafer 9 is placed on the stage 1, the wafer 9 is irradiated obliquely by the light projecting means 2 using a laser light source. Thereafter, while moving the stage 1 at a constant speed in a direction perpendicular to the arrangement direction of the one-dimensional line sensors, images are sequentially captured at a required scanning pitch, and the inspection unit 4 performs foreign matter determination. Here, since the image capture resolution in the stage feed direction is given by stage feed speed × sampling time, the sampling time and the stage feed speed are set to required values. In addition, the foreign matter determination process compares each scan result between adjacent chips and master data calculated from the average value of a plurality of chips, and determines a pixel having a difference equal to or larger than a set value in an abnormal portion. Extract as
【００３４】１回の走査で測定できる範囲は、１次元ラ
インセンサの視野サイズで制限されるため、各走査が終
了後、ステージ１を１次元ラインセンサの配列方向と平
行な方向に１次元ラインセンサの視野サイズ分だけステ
ップ送りした後、先の走査を順次繰り返すことでウエハ
の全領域を測定する。Since the range that can be measured in one scan is limited by the size of the visual field of the one-dimensional line sensor, after each scan is completed, the stage 1 is moved in a direction parallel to the arrangement direction of the one-dimensional line sensor. After step-feeding by the size of the field of view of the sensor, the whole area of the wafer is measured by sequentially repeating the preceding scanning.
【００３５】測定中の空間フイルタ５の位置は、ウエハ
全域に対する最適位置に固定、もしくは各測定位置に合
わせてリアルタイムで移動しても良い。以下、最適位置
の求め方について補足説明する。The position of the spatial filter 5 during the measurement may be fixed at the optimum position for the entire wafer, or may be moved in real time in accordance with each measurement position. Hereinafter, a supplementary description of how to determine the optimum position will be given.
【００３６】この検査方法では、散乱光の検出強度で異
物の判定を行うため、判定精度の向上及びダイナミック
レンジに制限のある光検出器８の飽和を回避するために
も、異物以外からの反射光は極力遮光することが望まし
い。そのため検査に先立ち、空間フイルタ５の位置を変
えて良品チップを何度か測定し、その最大検出強度が最
小となる空間フイルタ５の位置、あるいは設定強度を越
えるデータ数が最小となる空間フイルタの位置を求め、
その条件で全ウエハ領域の測定を行えばよい。また、１
つの測定条件では所要の性能が得られない場合は、チッ
プ内をいくつかの領域に分けてそれぞれの領域で最適な
空間フイルタの位置を設定したり、あるいは各走査位置
毎に最適な空間フイルタの位置を設定したり、場合によ
っては空間フイルタのマスク幅を最適化することによ
り、異物以外の検出強度をより小さくすることで、より
精度の高い検査が行える。In this inspection method, foreign matter is judged based on the detection intensity of scattered light. Therefore, in order to improve the judgment accuracy and avoid saturation of the photodetector 8 having a limited dynamic range, reflection from foreign matter other than the foreign matter is performed. It is desirable to shield the light as much as possible. Therefore, prior to the inspection, a good chip is measured several times by changing the position of the spatial filter 5, and the position of the spatial filter 5 at which the maximum detection intensity is minimum, or the spatial filter at which the number of data exceeding the set intensity is minimum is obtained. Find the position,
The measurement may be performed for the entire wafer area under the conditions. Also, 1
If the required performance cannot be obtained under the two measurement conditions, the chip is divided into several areas and the optimal spatial filter position is set in each area, or the optimal spatial filter is set for each scanning position. By setting the position and, in some cases, optimizing the mask width of the spatial filter, the intensity of detection of components other than foreign matter can be reduced, thereby enabling more accurate inspection.
【００３７】[0037]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体ウ
エハの検査装置及び検査方法によれは、従来の検査装置
がメモリセル等の繰り返しパターンのみに対して有効な
フーリエ変換フィルタを用いているのに対して、矩形パ
ターンのエッジ部の反射光を効率的に遮光できる第１及
び第２の遮光部を有する空間フィルタを対物レンズの前
方に設置しているため、ロジック等の不規則な回路パタ
ーンの異物検査に対しても、安価で高精度な検査を実現
できるという効果がある。As described above, according to the semiconductor wafer inspection apparatus and inspection method of the present invention, the conventional inspection apparatus uses a Fourier transform filter effective only for a repetitive pattern of a memory cell or the like. On the other hand, since the spatial filter having the first and second light-shielding portions capable of efficiently shielding the reflected light from the edge portion of the rectangular pattern is provided in front of the objective lens, an irregular circuit such as logic is provided. Also for pattern foreign matter inspection, there is an effect that an inexpensive and highly accurate inspection can be realized.
【００３８】[0038]
【図１】実施の形態を説明するための半導体ウエハの検
査装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a semiconductor wafer inspection apparatus for describing an embodiment.
【図２】図１に示した空間フィルタの概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of the spatial filter shown in FIG.
【図３】矩形パターンの暗視野像の特徴を示した図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing characteristics of a dark field image of a rectangular pattern.
【図４】光線の入射方向と直交する回路パターンのエッ
ジ部での反射特性を模式的に示した図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing a reflection characteristic at an edge of a circuit pattern orthogonal to a light incident direction.
【図５】光線の入射方向と平行な回路パターンエッジ部
での反射特性を模式的に示した図である。FIG. 5 is a diagram schematically showing a reflection characteristic at a circuit pattern edge portion parallel to a light incident direction.
【図６】横エッジ部の斜面角度を変化させたときの対物
レンズ面上における反射光の入射位置の軌跡を示した図
である。FIG. 6 is a diagram illustrating a trajectory of an incident position of reflected light on an objective lens surface when a slope angle of a horizontal edge portion is changed.
【図７】縦エッジ部の斜面角度を変化させたときの対物
レンズ面上における反射光の入射位置の軌跡を示した図
である。FIG. 7 is a diagram illustrating a trajectory of an incident position of reflected light on an objective lens surface when a slope angle of a vertical edge portion is changed.
【図８】扇形の空間フィルタの概略図である。FIG. 8 is a schematic diagram of a fan-shaped spatial filter.
【図９】従来のフーリエ変換フィルタを用いた光学的検
査装置の構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram of an optical inspection device using a conventional Fourier transform filter.
１ ステージ ２ 投光手段 ３ 受光手段 ４ 検査部 ５ 空間フィルタ ５ａ 第１の遮光部 ５ｂ 第２の遮光部 ６ コンピュータ ７ 対物レンズ ８ 光検出器 ９ ウエハ １０ 回路パターン １１ 異物 １２ 異物散乱光 １３ エッ部ジ反射光 １４ 光線の照射方向 １５ 矩形パターン １６ａ，１６ｂ，１６ｃ 光源の照射方向と平行な回
路パターン １７ａ，１７ｂ，１７ｃ 光線の照射方向と直交する
回路パターン １８ 入射光 １９ 入射角 ２０ エッジ部の傾き ２１ａ，２１ｂ 横エッジ部の反射光 ２２ ワーキンク゛テ゛ィスタンス ２３ 横エッジ部の反射領域 ２４ａ，２４ｂ 縦エッジ部の反射光 ２５ａ，２５ｂ 縦エッジ部の反射領域 ２６ 扇形空間フィルタ ３０ ステージ ３１ 投光手段 ３２ 対物レンズ ３３，３３ａ フーリエ変換フィルタ ３４ フーリエ変換光学系 ３５ 拡大光学系 ３６ 光検出器 ３７ コンピユータ ３８ ウエハ ３９ 回路パターン ４０ 異物Reference Signs List 1 stage 2 light emitting means 3 light receiving means 4 inspection unit 5 spatial filter 5a first light shielding unit 5b second light shielding unit 6 computer 7 objective lens 8 light detector 9 wafer 10 circuit pattern 11 foreign matter 12 foreign matter scattered light 13 edge Di-reflected light 14 light irradiation direction 15 rectangular pattern 16a, 16b, 16c circuit pattern parallel to light source irradiation direction 17a, 17b, 17c circuit pattern orthogonal to light irradiation direction 18 incident light 19 incident angle 20 inclination of edge portion 21a, 21b Reflected light at the lateral edge 22 Working distance 23 Reflected area at the lateral edge 24a, 24b Reflected light at the vertical edge 25a, 25b Reflected area at the vertical edge 26 Fan-shaped spatial filter 30 Stage 31 Projection means 32 Objective lens 33, 33a Fourier transform filter 34 Fourier Converting optical system 35 magnification optics 36 light detector 37 computer 38 wafer 39 circuit pattern 40 foreign substance
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA49 CC19 DD04 DD12 FF04 FF61 GG02 GG04 HH12 JJ03 JJ09 JJ26 LL21 LL30 MM03 QQ29 QQ31 RR08 TT02 2G051 AA51 AB01 AB07 BA10 BA20 CA02 CA03 CA04 CB05 CC07 DA07 EA11 EA25 4M106 AA01 BA04 BA05 CA41 DB02 DB07 DB12 DB30 DJ02 DJ20Continued on front page F-term (reference) 2F065 AA49 CC19 DD04 DD12 FF04 FF61 GG02 GG04 HH12 JJ03 JJ09 JJ26 LL21 LL30 MM03 QQ29 QQ31 RR08 TT02 2G051 AA51 AB01 AB07 BA10 BA20 CA02 CA03 CA04 CB05 DB07 BA07 BA07 DB07 DB12 DB30 DJ02 DJ20
Claims (11)
エハの検査装置において、被検査ウエハを搭載するステ
ージと、光線を該ウエハに対して斜め方向から照射する
投光手段と、前記ウエハの上方に設けられ、ウエハ上の
異物からの散乱光を対物レンズで集光し光検出器上に結
像させる受光手段と、前記光検出器の検出結果を画像処
理して異物判別を行う検査部と、前記受光手段の対物レ
ンズの前方に設けられ、前記ウエハ上の回路パターンエ
ッジ゛部からの反射光を遮光する空間フィルタとを有す
ることを特徴とする半導体ウエハの検査装置。An inspection apparatus for a semiconductor wafer having an irregular circuit pattern, a stage for mounting a wafer to be inspected, a light projecting means for irradiating a light beam to the wafer from an oblique direction, Provided, a light receiving means for collecting scattered light from foreign matter on the wafer by an objective lens and forming an image on a photodetector, an inspection unit for performing image processing on the detection result of the photodetector and performing foreign matter determination, An inspection apparatus for a semiconductor wafer, comprising: a spatial filter provided in front of an objective lens of the light receiving means and configured to block light reflected from an edge 回路 of a circuit pattern on the wafer.
ンの主要部をなす矩形パターンの１つの辺に平行または
直交する方向から光線が入射するように構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の半導体ウエハの検査装
置。2. The light emitting device according to claim 1, wherein the light projecting means is configured to receive a light beam from a direction parallel or perpendicular to one side of a rectangular pattern forming a main part of the irregular circuit pattern. The semiconductor wafer inspection apparatus according to claim 1.
レンズの中心線上に前記光線の照射方向と平行に配置さ
れ前記光線の照射方向と直交する回路パターンのエッジ
部からの反射光を遮光する長方形状の第１の遮光部と、
前記第１の遮光部の途中から左右に斜め方向に枝分かれ
し、前記光線の照射方向と平行な回路配線パターンのエ
ッジ部からの反射光を遮光する長方形状の第２の遮光部
とから構成されていることを特徴とする請求項１または
請求項２記載の半導体ウエハの検査装置。3. The spatial filter is disposed on the center line of the objective lens of the light receiving means in parallel with the light irradiation direction, and shields light reflected from an edge of a circuit pattern orthogonal to the light irradiation direction. A first light shielding portion having a rectangular shape;
A rectangular second light-blocking portion that branches obliquely to the left and right from the middle of the first light-blocking portion and that blocks light reflected from an edge portion of the circuit wiring pattern that is parallel to the irradiation direction of the light beam. 3. The semiconductor wafer inspection apparatus according to claim 1, wherein
は、前記光線の入射角度と前記対物レンズの作動距離か
ら求まる方向に分岐する形状となっていることを特徴と
する請求項１から請求項３の何れかに記載の半導体ウエ
ハの検査装置。4. The apparatus according to claim 1, wherein the shape of the second light-shielding portion of the spatial filter is a shape branched in a direction determined from an incident angle of the light beam and a working distance of the objective lens. An inspection apparatus for a semiconductor wafer according to claim 3.
の短辺は、回路パターンのエッジ部からの反射光強度が
異物からの散乱光強度に比較して１割程度になるよう必
要最小限の幅に設定されていることを特徴とする請求項
１から請求項４の何れかに記載の半導体ウエハの検査装
置。5. The short sides of the first and second light-shielding portions of the spatial filter are required so that the intensity of light reflected from the edge of the circuit pattern is about 10% of the intensity of light scattered from foreign matter. 5. The semiconductor wafer inspection apparatus according to claim 1, wherein the width is set to a minimum width.
ることを特徴とする請求項１または請求項２記載の半導
体ウエハの検査装置。6. The semiconductor wafer inspection apparatus according to claim 1, wherein said space filter is formed in a sector shape.
カメラまたはＴＴＩカメラであることを特徴とする請求
項１から請求項６の何れかに記載の半導体ウエハの検査
装置。7. A photo detector used in said light receiving means is a CCD.
7. The semiconductor wafer inspection apparatus according to claim 1, wherein the inspection apparatus is a camera or a TTI camera.
方向に位置調整可能な移動機構を有していることを特徴
とする請求項１から請求項７の何れかに記載の半導体ウ
エハの検査装置。8. The inspection of a semiconductor wafer according to claim 1, further comprising a moving mechanism capable of adjusting a position of the spatial filter in a direction in which the light beam is irradiated. apparatus.
合わせて、線状、楕円、円形ビームの広域均一照射、ま
たは走査型の集光ビーム照射が可能なハロゲンランプま
たはレーザであることを特徴とする請求項１から請求項
８の何れかに記載の半導体ウエハの検査装置。9. The light source of the light projecting means is a halogen lamp or laser capable of irradiating a linear, elliptical, or circular beam over a wide area or irradiating a converging beam of a scanning type according to the specifications of the photodetector. 9. The apparatus for inspecting a semiconductor wafer according to claim 1, wherein:
線を該ウエハに対して斜め方向から照射する投光手段
と、前記ウエハの上方に設けられ、ウエハ上の異物から
の散乱光を対物レンズで集光し光検出器上に結像させる
受光手段と、前記光検出器の検出結果を画像処理して異
物判別を行う検査部と、前記受光手段の対物レンズの前
方に設けられ、前記ウエハ上の回路パターンエッジ゛部
からの反射光を遮光する空間フィルタと、該空間フィル
タの位置を前記光線の照射方向に位置調整する移動機構
とを有する半導体ウエハの検査装置を用いてウエハを検
査する方法において、前記移動機構による空間フィルタ
の位置制御は、良品の半導体ウエハに対して各検査位置
における受光強度が最小となる位置を予め計測し、検査
の際は各検査位置に合わせて前記空間フィルタの位置を
予め求めた最適位置に逐次位置決めすることを特徴とす
る半導体ウエハの検査方法。10. A stage on which a wafer to be inspected is mounted, a light projecting means for irradiating a light beam to the wafer from an oblique direction, and an objective lens provided above the wafer for scattering light from foreign matter on the wafer. A light-receiving means for condensing the light and forming an image on a photodetector, an inspection unit for performing image processing on the detection result of the photodetector to determine foreign matter, and a wafer provided in front of an objective lens of the light-receiving means, Inspect the wafer using a semiconductor wafer inspection apparatus having a spatial filter that blocks reflected light from the upper circuit pattern edge ゛ and a moving mechanism that adjusts the position of the spatial filter in the direction of irradiation of the light beam. In the method, the position control of the spatial filter by the moving mechanism measures a position where the light receiving intensity at each inspection position is minimum with respect to a non-defective semiconductor wafer in advance, and at the time of inspection, the position is determined at each inspection position. Method of inspecting a semiconductor wafer, characterized in that Align Te sequentially positioned in previously determined optimal position a position of the spatial filter.
の比較、またはマスターテ゛ータとの比較で行うことを
特徴とする請求項１０記載の半導体ウエハの検査方法。11. The semiconductor wafer inspection method according to claim 10, wherein the judgment in the inspection section is performed by comparison between adjacent chips or comparison with master data.
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- 2000-12-11 JP JP2000376282A patent/JP2002181726A/en not_active Withdrawn
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