JP2014178215A - Inspection equipment - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inspection equipment capable of inspecting a defect including a projection defect such as for example a foreign body and a dent defect such as for example a damage, the dent defect not always being allowed to be detected at high sensitivity with the patent literature 1 that performs optical detection with a detection light angle adjusted so as to detect the projection defect at high sensitivity.SOLUTION: An inspection equipment comprises an illumination optical system to obliquely supply P-polarized light to a sample, and a detection optical system to detect light from the sample. The detection optical system has an optical system to detect a projection defect at high sensitivity and an optical system to detect a dent defect.

Description

本発明は、試料上の欠陥（例えば、傷、異物）を検出する検査装置に関する。   The present invention relates to an inspection apparatus that detects a defect (for example, a scratch or a foreign object) on a sample.

半導体製造プロセスでは、ウェハ上の傷や異物等の欠陥は、製品の歩留まりに影響を与える。よって、欠陥を検出し、欠陥を半導体製造プロセスへフィードバックすることは重要である。この欠陥の検査に使用しされるのが、いわゆる検査装置である。検査装置の従来技術としては、以下の文献が挙げられる。   In the semiconductor manufacturing process, defects such as scratches and foreign matter on the wafer affect the product yield. Therefore, it is important to detect defects and feed back the defects to the semiconductor manufacturing process. A so-called inspection device is used for inspecting this defect. The following documents are listed as conventional techniques of the inspection apparatus.

特開２０１１−２０９０８８号公報JP 2011-209088 A

欠陥には、異物に例示される突起欠陥と傷に例示される凹み欠陥とが含まれる。特許文献１ではいわゆる検光検出を行うが、突起欠陥を高感度に検出するよう検光角を調整した場合、必ずしも凹み欠陥も高感度に検出できるわけではないことを本発明は見出した。従来技術ではこの点に関する配慮が十分ではない。   Defects include protrusion defects exemplified by foreign substances and dent defects exemplified by scratches. In Patent Document 1, so-called detection detection is performed, but the present invention has found that when the detection angle is adjusted so as to detect the protrusion defect with high sensitivity, the dent defect cannot always be detected with high sensitivity. The prior art does not give sufficient consideration to this point.

本発明は、試料に対して斜方からＰ偏光を供給する照明光学系と、前記試料からの光を検出する検出光学系と、処理部と、を有し、前記検出光学系は前記試料からの光を集光する集光レンズと、前記集光レンズを通過した光を通過させるための回転可能な波長板と、前記波長板を通過した光を分岐するための偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタを透過した光を検出する第１の検出器と、前記偏光ビームスプリッタを反射した光を検出する第２の検出器と、を有し、前記処理部は、前記第１の検出器からの第１の信号に対して欠陥判定を行い、第１の欠陥を検出した場合は、前記第１の欠陥を突起欠陥と判断し、前記第２の検出器からの第２の信号に対して欠陥判定を行い、第２の欠陥を検出した場合は、前記第２の欠陥を凹み欠陥であると判断することを１つの特徴とする。   The present invention includes an illumination optical system that supplies P-polarized light obliquely to a sample, a detection optical system that detects light from the sample, and a processing unit, and the detection optical system is formed from the sample. A condensing lens that condenses the light, a rotatable wave plate for passing the light that has passed through the condensing lens, a polarization beam splitter for branching the light that has passed through the wave plate, and the polarization A first detector for detecting light transmitted through the beam splitter; and a second detector for detecting light reflected by the polarizing beam splitter; and the processing unit includes: If the first signal is detected and the first defect is detected, the first defect is determined as a projection defect, and the second signal from the second detector is detected. When the defect is determined and the second defect is detected, the second defect is recessed. The one characterized in that it is determined that the defect.

本発明によれば異物に例示される突起欠陥を高感度に検出できるだけでなく、傷に例示される凹み欠陥も検出できる。   According to the present invention, not only can a protrusion defect exemplified by a foreign substance be detected with high sensitivity, but also a dent defect exemplified by a flaw can be detected.

実施例１を説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating Example 1; 検出光学系１０８の詳細を説明する図。The figure explaining the detail of the detection optical system. 実施例１を説明するフローチャート。3 is a flowchart for explaining the first embodiment. Ｓ/Ｎのヒストグラムを説明する図。The figure explaining the histogram of S / N. 実施例１での表示方法を説明する図。FIG. 6 illustrates a display method according to the first embodiment. 実施例２を説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a second embodiment.

以下、図面を用いて説明する。   Hereinafter, it demonstrates using drawing.

図１は本実施例の検査装置を説明する図である。照明光１００は矢印１１０の方向に出し入れ可能なミラー１０４に入射し、実質的な垂直照明と斜方照明が切り替えられる構成となっている。斜方照明を照明する場合は、ミラー１０４は光路から退避し、照明光１００はミラー１０５、１０６によって反射され、ウェハ１０３に供給される。実質的な垂直照明をウェハ１０３に供給する場合、ミラー１０４は光路に配置され、照明光は実質的な垂直照明光となってウェハ１０３上に供給される。   FIG. 1 is a diagram illustrating an inspection apparatus according to this embodiment. The illumination light 100 is incident on a mirror 104 that can be taken in and out in the direction of an arrow 110, and is configured to switch between substantially vertical illumination and oblique illumination. When illuminating oblique illumination, the mirror 104 is retracted from the optical path, and the illumination light 100 is reflected by the mirrors 105 and 106 and supplied to the wafer 103. When substantially vertical illumination is supplied to the wafer 103, the mirror 104 is disposed in the optical path, and the illumination light is supplied onto the wafer 103 as substantial vertical illumination light.

ウェハ１０３は、回転可能なチャック１０２に吸着されており、チャック１０２はステージ１０１によって１軸方向に移動する。   The wafer 103 is adsorbed by a rotatable chuck 102, and the chuck 102 is moved in one axis direction by the stage 101.

ウェハ１０３からの散乱光は検出光学系１０７、１０８によって光電変換され、光電変換された信号は処理部１０９内で閾値と比較され、閾値以上であれば欠陥と判断される。   Scattered light from the wafer 103 is photoelectrically converted by the detection optical systems 107 and 108, and the photoelectrically converted signal is compared with a threshold value in the processing unit 109, and if it is equal to or greater than the threshold value, it is determined as a defect.

検出光学系１０８はウェハ１０３に対して所定の仰角θをもって配置される。仰角θは任意の角度を取りえるが、微小な異物からの散乱光は比較的低仰角で散乱するので、仰角θは鋭角である方が望ましい場合もある。検出光学系１０７は検出光学系１０８よりも高い仰角を持って配置される。   The detection optical system 108 is arranged with a predetermined elevation angle θ with respect to the wafer 103. The elevation angle θ can be an arbitrary angle, but scattered light from a minute foreign matter is scattered at a relatively low elevation angle, so it may be desirable that the elevation angle θ is an acute angle. The detection optical system 107 is arranged with a higher elevation angle than the detection optical system 108.

図２は、検出光学系１０８（１０７についても同様）の詳細を説明する図である。検出光学系１０８は、ウェハ１０３からの散乱光を集光する対物レンズ２０１、波長板２０２、偏光ビームスプリッタ２０３、偏光ビームスプリッタ２０３の透過側に配置されたレンズ２０４、ホトマルチプライヤー等の検出器２０５を有し、いわゆる検光光学系を構成する。なお、偏光ビームスプリッタ２０３の反射側にはレンズ２０６、検出器２０７が配置されている。偏光ビームスプリッタ２０３の透過側は異物を高感度に検出するチャンネルを構成し、偏光ビームスプリッタ２０３の反射側は傷を高感度に検出するチャンネルを構成する。   FIG. 2 is a diagram for explaining the details of the detection optical system 108 (the same applies to 107). The detection optical system 108 includes an objective lens 201 that collects scattered light from the wafer 103, a wave plate 202, a polarization beam splitter 203, a lens 204 disposed on the transmission side of the polarization beam splitter 203, and a detector such as a photomultiplier. 205, which constitutes a so-called analyzing optical system. A lens 206 and a detector 207 are arranged on the reflection side of the polarization beam splitter 203. The transmission side of the polarization beam splitter 203 constitutes a channel for detecting foreign matter with high sensitivity, and the reflection side of the polarization beam splitter 203 constitutes a channel for detecting flaws with high sensitivity.

次に、図３を用いて本実施例のフローチャートについて説明する。まず、鏡面ウェハの上に所定の標準粒子（例えば、ポリスチレンラテックス球）を塗布した標準ウェハをチャック１０２に搭載する（ステップ３０１）。   Next, the flowchart of the present embodiment will be described with reference to FIG. First, a standard wafer in which predetermined standard particles (for example, polystyrene latex spheres) are coated on a mirror surface wafer is mounted on the chuck 102 (step 301).

次に、P偏光の斜方照明をウェハ１０３へ照明する（ステップ３０２）。なお、偏光はウェハ１０３上の膜種に依存する場合もある。   Next, P-polarized oblique illumination is applied to the wafer 103 (step 302). Note that the polarization may depend on the type of film on the wafer 103.

次に標準ウェハに対して検査が行われる（ステップ３０３）。   Next, the standard wafer is inspected (step 303).

次に、検出器２０５で得られた信号のS/Nのヒストグラムを作業者、又は処理部１０９はモニタする。ここで、信号のS/Nのヒストグラムについて図４を用いて説明する。図４（a）に示すように横軸を時間、縦軸を強度とした場合、ノイズはノイズ成分４２００で表現され、標準粒子からの信号は実質的なパルス成分４１００で表現することができる。このデータを、横軸が明るさ、縦軸を頻度で表現したものが図４（ｂ）に示すS/Nのヒストグラムである。   Next, the operator or the processing unit 109 monitors the S / N histogram of the signal obtained by the detector 205. Here, a signal S / N histogram will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4A, when the horizontal axis is time and the vertical axis is intensity, noise is expressed by a noise component 4200, and a signal from a standard particle can be expressed by a substantial pulse component 4100. The S / N histogram shown in FIG. 4B is a graph in which the horizontal axis represents brightness and the vertical axis represents frequency.

S/Nが規定値以上であれば（SのヒストグラムとNのヒストグラムとの差ΔＢが規定値以上となれば）、調整は終了である（ステップ３０５）。   If S / N is equal to or greater than the specified value (if the difference ΔB between the histogram of S and the histogram of N is equal to or greater than the specified value), the adjustment is completed (step 305).

なお、S/Nが規定値未満であれば、波長板２０２を回転する（ステップ３０６）。   If S / N is less than the specified value, the wave plate 202 is rotated (step 306).

調整が終了した後、標準ウェハをチャック１０２からアンロードし、検査対象である検査ウェハをチャック１０２にロードし（３０７）、斜方Ｐ偏光による検査が行われる（ステップ３０８）。   After the adjustment is completed, the standard wafer is unloaded from the chuck 102, the inspection wafer to be inspected is loaded onto the chuck 102 (307), and inspection by oblique P-polarized light is performed (step 308).

なお、本実施例は、突起欠陥を高感度に検出する第１の検出光学系には、凹み欠陥からの散乱光は実質的には検出されず、凹み欠陥からの散乱光は第１の検出光学系以外の第２の検出光学系に入射するであろうとの思想に基づくものであると表現することもできる。   In the present embodiment, the first detection optical system that detects the projection defect with high sensitivity does not substantially detect the scattered light from the dent defect, and the scattered light from the dent defect is detected first. It can also be expressed as being based on the idea that it will enter the second detection optical system other than the optical system.

処理部１０９は、検査ウェハを検査する際には、検出器２０５からの信号に対して欠陥判定を行い、欠陥と判定された信号に対しては異物に例示される突起欠陥であるコードを付与する。さらに、処理部１０９は、検出器２０７からの信号に対して欠陥判定を行い、欠陥と判定された信号に対しては傷に例示される凹み欠陥であるコードを付与する。   When inspecting the inspection wafer, the processing unit 109 performs defect determination on the signal from the detector 205, and assigns a code that is a protrusion defect exemplified by a foreign object to the signal determined to be defective. To do. Further, the processing unit 109 performs defect determination on the signal from the detector 207, and assigns a code that is a dent defect exemplified by a scratch to the signal determined to be a defect.

これによって、異物に例示される突起欠陥は検出器２０５によって高感度に検出されるし、異物以外の傷に例示される凹み欠陥も検出器２０７によって検出されることになる。   Accordingly, the protrusion defect exemplified by the foreign matter is detected with high sensitivity by the detector 205, and the dent defect exemplified by the scratch other than the foreign matter is also detected by the detector 207.

次に、図４を用いて検査結果の表示方法について説明する。図５は、検出光学系１０８で得られた検査結果を説明する図である。検査結果の表示方法にはいくつかの方法が考えられる。1つ目は、図５（１）に示すように、異物４０４と傷４０５とを実質的に同一の座標系でかつ実質的に同一のウェハマップ４０１上に表示する方法である。   Next, an inspection result display method will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining the inspection result obtained by the detection optical system 108. There are several methods for displaying the inspection result. First, as shown in FIG. 5A, the foreign matter 404 and the scratch 405 are displayed on the substantially same wafer map 401 in the substantially same coordinate system.

もう１つは、図５（２）に示すように、傷を表示するウェハマップ４０２と異物を表示するウェハマップ４０３とを分けて表示する方法である。図５（２）ではウェハマップ４０２とウェハマップ４０３とで座標系は実質的に同じであるが、マップは異なっている。   The other is a method of separately displaying a wafer map 402 for displaying flaws and a wafer map 403 for displaying foreign objects, as shown in FIG. In FIG. 5B, the coordinate systems of the wafer map 402 and the wafer map 403 are substantially the same, but the maps are different.

なお、表示の方法としては、傷と異物とで色を変える、記号を変えて表示し、より作業者が認識しやすいよう表示しても良い。   As a display method, the color may be changed depending on the scratches and the foreign matter, the symbols may be changed, and the display may be made easier for the operator to recognize.

本実施例によれば、異物に例示される突起欠陥だけでなく、傷に例示される凹み欠陥も高感度に検出できる。   According to the present embodiment, not only the protrusion defect exemplified by the foreign substance but also the dent defect exemplified by the scratch can be detected with high sensitivity.

次に実施例２について説明する。以降は、実施例１と異なる部分について主に説明する。本実施例は、実施例１で突起欠陥と凹み欠陥とが個別に検出できる点を利用し、突起欠陥の経時変化、及び凹み欠陥の経時変化の少なくとも１つを得て、試料に施される処理プロセスの異常を判断するものである。   Next, Example 2 will be described. In the following, differences from the first embodiment will be mainly described. The present embodiment uses the point that the protrusion defect and the dent defect can be individually detected in the first embodiment, and obtains at least one of the change over time of the protrusion defect and the change over time of the dent defect, and is applied to the sample. This is to judge the abnormality of the processing process.

図６は、本実施例を説明する図である。ウェハマップ５０１は時刻ｔ１での傷についてのウェハマップを表し、ウェハマップ５０２は時刻ｔ１での異物についてのウェハマップを表している。   FIG. 6 is a diagram for explaining the present embodiment. A wafer map 501 represents a wafer map for a flaw at time t1, and a wafer map 502 represents a wafer map for a foreign substance at time t1.

ウェハマップ５０３は時刻ｔ２での傷についてのウェハマップを表し、ウェハマップ５０４は時刻ｔ２での異物についてのウェハマップを表している。   A wafer map 503 represents a wafer map for a flaw at time t2, and a wafer map 504 represents a wafer map for a foreign substance at time t2.

ウェハマップ５０５は時刻ｔ３での傷についてのウェハマップを表し、ウェハマップ５０６は時刻ｔ３での異物についてのウェハマップを表している。   A wafer map 505 represents a wafer map for a flaw at time t3, and a wafer map 506 represents a wafer map for a foreign substance at time t3.

時刻ｔ２では、傷のみが増加していることが理解でき、時刻ｔ３では異物のみが増加していることが理解でき、試料に施される処理プロセスの異常をより迅速かつ詳細に判断することが可能になる。   At time t2, it can be understood that only flaws are increasing, and at time t3, it can be understood that only foreign substances are increasing, and it is possible to judge the abnormality of the processing process applied to the sample more quickly and in detail. It becomes possible.

なお、異物の位置、及び個数の少なくとも１つの経時変化、傷の位置、及び個数の少なくとも１つの経時変化を処理部が観察するようにすれば、実質的に自動的に処理プロセスの異常をモニタすることもできる。   In addition, if the processing unit observes at least one time-dependent change in the position and number of foreign substances and at least one time-dependent change in the position and number of flaws, the abnormality of the processing process is substantially automatically monitored. You can also

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は実施例に限定されない。例えば、検出光学系１０７に図２に示す構造を適用しても良い。   As mentioned above, although the Example of this invention was described, this invention is not limited to an Example. For example, the structure shown in FIG. 2 may be applied to the detection optical system 107.

１００・・・照明光
１０１・・・ステージ
１０２・・・チャック
１０３・・・ウェハ
１０４・・・ミラー
１０５・・・ミラー
１０６・・・ミラー
１０７・・・検出光学系
１０８・・・検出光学系
１０９・・・処理部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Illumination light 101 ... Stage 102 ... Chuck 103 ... Wafer 104 ... Mirror 105 ... Mirror 106 ... Mirror 107 ... Detection optical system 108 ... Detection optical system 109 ... processing section

Claims (6)

試料に対して斜方からＰ偏光を供給する照明光学系と、
前記試料からの光を検出する検出光学系と、
処理部と、を有し、
前記検出光学系は前記試料からの光を集光する集光レンズと、前記集光レンズを通過した光を通過させるための回転可能な波長板と、前記波長板を通過した光を分岐するための偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタを透過した光を検出する第１の検出器と、前記偏光ビームスプリッタを反射した光を検出する第２の検出器と、を有し、
前記処理部は、前記第１の検出器からの第１の信号に対して欠陥判定を行い、第１の欠陥を検出した場合は、前記第１の欠陥を突起欠陥と判断し、前記第２の検出器からの第２の信号に対して欠陥判定を行い、第２の欠陥を検出した場合は、前記第２の欠陥を凹み欠陥であると判断する検査装置。 An illumination optical system for supplying P-polarized light obliquely to the sample;
A detection optical system for detecting light from the sample;
A processing unit,
The detection optical system collects light from the sample, a rotatable wave plate for passing light that has passed through the condenser lens, and a light that passes through the wave plate. A polarizing beam splitter, a first detector for detecting light transmitted through the polarizing beam splitter, and a second detector for detecting light reflected by the polarizing beam splitter,
The processing unit performs defect determination on the first signal from the first detector. When the first defect is detected, the processing unit determines that the first defect is a protrusion defect, and An inspection apparatus that performs defect determination on the second signal from the detector, and determines that the second defect is a dent defect when the second defect is detected. 請求項１に記載の検査装置において、
前記検出光学系は前記試料に対して所定の仰角をもって配置され、前記仰角は鋭角である検査装置。 The inspection apparatus according to claim 1,
An inspection apparatus in which the detection optical system is arranged with a predetermined elevation angle with respect to the sample, and the elevation angle is an acute angle. 請求項２に記載の検査装置において、
前記処理部は、前記突起欠陥と前記凹み欠陥とを実質的に同じ座標系へ統合する検査装置。 The inspection apparatus according to claim 2,
The processing unit is an inspection apparatus that integrates the protrusion defect and the dent defect into substantially the same coordinate system. 請求項３に記載の検査装置において、
前記処理部は、前記突起欠陥の経時変化、及び前記凹み欠陥の経時変化のうち少なくとも１つを得る検査装置。 The inspection apparatus according to claim 3, wherein
The processing unit is an inspection apparatus that obtains at least one of a change over time of the protrusion defect and a change over time of the dent defect. 請求項１に記載の検査装置において、
前記処理部は、前記突起欠陥と前記凹み欠陥とを実質的に同じ座標系へ統合する検査装置。 The inspection apparatus according to claim 1,
The processing unit is an inspection apparatus that integrates the protrusion defect and the dent defect into substantially the same coordinate system. 請求項１に記載の検査装置において、
前記処理部は、前記突起欠陥の経時変化、及び前記凹み欠陥の経時変化のうち少なくとも１つを得る検査装置。 The inspection apparatus according to claim 1,
The processing unit is an inspection apparatus that obtains at least one of a change over time of the protrusion defect and a change over time of the dent defect.