JP3099451B2 - 異物検査装置 - Google Patents
異物検査装置Info
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- JP3099451B2 JP3099451B2 JP25087191A JP25087191A JP3099451B2 JP 3099451 B2 JP3099451 B2 JP 3099451B2 JP 25087191 A JP25087191 A JP 25087191A JP 25087191 A JP25087191 A JP 25087191A JP 3099451 B2 JP3099451 B2 JP 3099451B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置に用い
るホトマスク、半導体ウエハおよび液晶パネル等の主に
パターンが形成されている被検査物体の異物検出装置に
関するものである。
るホトマスク、半導体ウエハおよび液晶パネル等の主に
パターンが形成されている被検査物体の異物検出装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体製造工程で、製品の信頼性
向上、歩留まり向上は重要な課題の一つである。高集積
半導体製造の初期工程での不良の大部分はプロセス中の
異物に起因する。そこで、これらを解決するために、高
速かつ高信頼性で異物を検査できる装置の開発が不可欠
である。
向上、歩留まり向上は重要な課題の一つである。高集積
半導体製造の初期工程での不良の大部分はプロセス中の
異物に起因する。そこで、これらを解決するために、高
速かつ高信頼性で異物を検査できる装置の開発が不可欠
である。
【０００３】従来、異物検査装置の多くはレーザ散乱光
の検出を基本とし、鏡面の被検査物を対象とする装置に
おいては、０．２μｍ程度の異物を検出することが可能
である。一方、パターン付きの被検査物を対象とする装
置においては、被検査物体に形成されているパターンと
付着している異物を区別することに様々な工夫を凝らし
被検査物体の異物を検出することを可能としており、
０．５μｍ程度の異物を検出することが可能である。
の検出を基本とし、鏡面の被検査物を対象とする装置に
おいては、０．２μｍ程度の異物を検出することが可能
である。一方、パターン付きの被検査物を対象とする装
置においては、被検査物体に形成されているパターンと
付着している異物を区別することに様々な工夫を凝らし
被検査物体の異物を検出することを可能としており、
０．５μｍ程度の異物を検出することが可能である。
【０００４】以下、図６を参照しながら、従来のパター
ン付きの被検査物を対象とする装置の一例として、偏向
レーザを照射したときのパターンエッジでの散乱光と、
異物での散乱光の偏向特性の違いを利用して検出を行う
パターン付きウエハ異物検査装置の説明をする。それぞ
れの図はＳ偏向レーザ照明光に対して、（ａ）は垂直な
パターンからの反射光が検光子よって消光されることを
示す図、（ｂ）は角度を持つパターンからの反射光が対
物レンズに入射しないことを示す図、（ｃ）は異物から
の散乱光だけが後出器に至ることを示す図であり、１は
Ｓ偏向レーザ照明、２はパターンからの反射光、３は検
出器、４は検光子、５は対物レンズ、６は異物である。
ン付きの被検査物を対象とする装置の一例として、偏向
レーザを照射したときのパターンエッジでの散乱光と、
異物での散乱光の偏向特性の違いを利用して検出を行う
パターン付きウエハ異物検査装置の説明をする。それぞ
れの図はＳ偏向レーザ照明光に対して、（ａ）は垂直な
パターンからの反射光が検光子よって消光されることを
示す図、（ｂ）は角度を持つパターンからの反射光が対
物レンズに入射しないことを示す図、（ｃ）は異物から
の散乱光だけが後出器に至ることを示す図であり、１は
Ｓ偏向レーザ照明、２はパターンからの反射光、３は検
出器、４は検光子、５は対物レンズ、６は異物である。
【０００５】図６（ａ）でＳ偏向レーザ光をウエハに対
して水平に照射する。このときウエハ上の照明光に対し
て垂直なパターンからの反射光は偏向が変化せず、Ｓ偏
向のまま対物レンズに進む。この反射光の偏向に対して
検光子は検光軸が垂直に配置されているので、反射光は
消光され、検出器に至らない。また、同図（ｂ）に示す
ように、照明光に対して角度αを持つパターンからの反
射光は対物レンズに入らず検出されない。同図（ｃ）で
は、異物に照明光が当たった場合で、異物からの反射光
は偏向が変化し、Ｐ偏向が生ずる。これらは検光子を通
過するので異物検出が可能となる。
して水平に照射する。このときウエハ上の照明光に対し
て垂直なパターンからの反射光は偏向が変化せず、Ｓ偏
向のまま対物レンズに進む。この反射光の偏向に対して
検光子は検光軸が垂直に配置されているので、反射光は
消光され、検出器に至らない。また、同図（ｂ）に示す
ように、照明光に対して角度αを持つパターンからの反
射光は対物レンズに入らず検出されない。同図（ｃ）で
は、異物に照明光が当たった場合で、異物からの反射光
は偏向が変化し、Ｐ偏向が生ずる。これらは検光子を通
過するので異物検出が可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の構成では、要求
される精度で高信頼性に異物検査ができない。その理由
は次のようである。一般に、パターン付きウエハ，フォ
トマスク等のような被検査物上にレーザ光を照射したと
きには、被検査物上に付着した異物からは無指向に散乱
光が生じ、被検査物上に形成されたパターン、いわゆる
回路パターンのエッジ（クロム等の遮光部のエッジ）か
らは指向性をもった散乱光が生じる。そこで、パターン
のエッジによって生じる散乱光を考慮して、偏向などの
手段を用いて検出を行っていた。しかし、このような異
物の検出を行う装置では、フォトマスクにレーザ光が入
射したとき、その入射面でレーザ光が反射したり、回路
パターン以外の光透過部ではレーザ光が透過したりす
る。この反射、または透過したレーザ光は、装置内部で
さらに反射または散乱して前述の光電手段に達し、異物
が存在しないにもかかわらず、あたかも異物から散乱光
を受光したような光電信号を発生してしまう。
される精度で高信頼性に異物検査ができない。その理由
は次のようである。一般に、パターン付きウエハ，フォ
トマスク等のような被検査物上にレーザ光を照射したと
きには、被検査物上に付着した異物からは無指向に散乱
光が生じ、被検査物上に形成されたパターン、いわゆる
回路パターンのエッジ（クロム等の遮光部のエッジ）か
らは指向性をもった散乱光が生じる。そこで、パターン
のエッジによって生じる散乱光を考慮して、偏向などの
手段を用いて検出を行っていた。しかし、このような異
物の検出を行う装置では、フォトマスクにレーザ光が入
射したとき、その入射面でレーザ光が反射したり、回路
パターン以外の光透過部ではレーザ光が透過したりす
る。この反射、または透過したレーザ光は、装置内部で
さらに反射または散乱して前述の光電手段に達し、異物
が存在しないにもかかわらず、あたかも異物から散乱光
を受光したような光電信号を発生してしまう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、被検査物体表
面に異なる複数方向からの光を同時あるいは順次照射
し、それぞれの形成する光情報を撮像素子に取り込み、
複数の得られた像を比較し被検査物体に形成されている
パターンと付着している異物を区別することにより被検
査物体の異物を検出する異物検査装置において、前記複
数画像の対応する画素の濃淡値のうち、最も小さい値を
出力することにより、被検査体の異物を検出することを
特徴とする。
面に異なる複数方向からの光を同時あるいは順次照射
し、それぞれの形成する光情報を撮像素子に取り込み、
複数の得られた像を比較し被検査物体に形成されている
パターンと付着している異物を区別することにより被検
査物体の異物を検出する異物検査装置において、前記複
数画像の対応する画素の濃淡値のうち、最も小さい値を
出力することにより、被検査体の異物を検出することを
特徴とする。
【０００８】
【作用】この構成によると、簡単に装置が構成でき高精
度・高信頼性で異物の検出ができる。これは、光の照射
方法を工夫し、得られる画像の処理方法を簡略化したた
めである。
度・高信頼性で異物の検出ができる。これは、光の照射
方法を工夫し、得られる画像の処理方法を簡略化したた
めである。
【０００９】
【実施例】本発明の異物検査装置を半導体ホトマスクを
対象に、照明としてレーザ光を使用した一実施例につい
て、図面を参照しながら説明する。
対象に、照明としてレーザ光を使用した一実施例につい
て、図面を参照しながら説明する。
【００１０】以下本発明の第１の発明を用いた一実施例
の基本的な装置構成及び処理方法を最初に示す。図１に
基本的な装置構成を示す。１１は試料台、１２はホトマ
スク、１３はＸ軸に対し水平に設置され所定の入射角度
で被検査物体を照射することができるレーザ発振源、１
４はＸ軸に対し４５度で設置された１３と同様のレーザ
発振源、１５はＸ軸に対し垂直に設置された１３と同様
のレーザ発振源、１６はＸ軸に対し１３５度で設置され
た１３と同様のレーザ発振源、１７は集光レンズ、１８
は撮像素子、１９は撮像素子のコントローラ、２０は画
像処理装置、２１は画像メモリ、２２は被検査領域であ
る。ここで、ホトマスク１２はＸ，Ｙ軸に対し同方向の
パターンを有し、試料台１１に設置されているものとす
る。また、レーザ発振源１３〜１６は瞬時に発振，停止
が可能であるものとする。また、撮像素子１８が撮像し
ているホトマスク１３の被検査領域全体を照射すること
が可能なスポット径でレーザ発振源１３〜１６は発振し
ているものとする。
の基本的な装置構成及び処理方法を最初に示す。図１に
基本的な装置構成を示す。１１は試料台、１２はホトマ
スク、１３はＸ軸に対し水平に設置され所定の入射角度
で被検査物体を照射することができるレーザ発振源、１
４はＸ軸に対し４５度で設置された１３と同様のレーザ
発振源、１５はＸ軸に対し垂直に設置された１３と同様
のレーザ発振源、１６はＸ軸に対し１３５度で設置され
た１３と同様のレーザ発振源、１７は集光レンズ、１８
は撮像素子、１９は撮像素子のコントローラ、２０は画
像処理装置、２１は画像メモリ、２２は被検査領域であ
る。ここで、ホトマスク１２はＸ，Ｙ軸に対し同方向の
パターンを有し、試料台１１に設置されているものとす
る。また、レーザ発振源１３〜１６は瞬時に発振，停止
が可能であるものとする。また、撮像素子１８が撮像し
ているホトマスク１３の被検査領域全体を照射すること
が可能なスポット径でレーザ発振源１３〜１６は発振し
ているものとする。
【００１１】まず、レーザ発振源１３により被検査領域
を照射し撮像素子１８を用いて画像を取り込む（以後、
これを画像１と称する）。次に、レーザ発振源１４〜１
６より同様な処理を行い画像を取り込む（以後、これら
を画像２〜４と称する）。図２は、被検査領域を示す。
２５はパターン、２６は異物である。図３は、画像１〜
４を示す。図を見ると、画像１はＹ方向、画像３はＸ方
向のパターンが光っているのがわかる。一方、異物は画
像１〜４を通して光っているのがわかる。
を照射し撮像素子１８を用いて画像を取り込む（以後、
これを画像１と称する）。次に、レーザ発振源１４〜１
６より同様な処理を行い画像を取り込む（以後、これら
を画像２〜４と称する）。図２は、被検査領域を示す。
２５はパターン、２６は異物である。図３は、画像１〜
４を示す。図を見ると、画像１はＹ方向、画像３はＸ方
向のパターンが光っているのがわかる。一方、異物は画
像１〜４を通して光っているのがわかる。
【００１２】次に、取り込んだ４つの画像の処理方法を
示す。図４に示すように、画像１〜４のそれぞれの対応
する画素を比較し、それらの濃淡値のうち最も小さい値
を出力とする。ただし、照明方向の違いからそれぞれの
画像の画素の対応を正確に取るために、平滑化処理、着
目画素の周囲の画素との比較を必要とする場合もある。
なお、図５は簡単のため同位置の画素の比較を３×３の
領域で６４階調の濃淡値を比較する場合の例を示した。
このような処理を被検査領域ごとに行い、あるしきい値
以上の濃淡値をもつ画素を異物が存在する位置とみな
す。図５に示すように、この処理により異物のみが出力
画像に浮かび上がってくるのがわかる。これは、異物は
画像１〜４を通して出力されているのに対し、パターン
はレーザ入射方向に垂直なパターンのみが出力されてい
るのに着目している。
示す。図４に示すように、画像１〜４のそれぞれの対応
する画素を比較し、それらの濃淡値のうち最も小さい値
を出力とする。ただし、照明方向の違いからそれぞれの
画像の画素の対応を正確に取るために、平滑化処理、着
目画素の周囲の画素との比較を必要とする場合もある。
なお、図５は簡単のため同位置の画素の比較を３×３の
領域で６４階調の濃淡値を比較する場合の例を示した。
このような処理を被検査領域ごとに行い、あるしきい値
以上の濃淡値をもつ画素を異物が存在する位置とみな
す。図５に示すように、この処理により異物のみが出力
画像に浮かび上がってくるのがわかる。これは、異物は
画像１〜４を通して出力されているのに対し、パターン
はレーザ入射方向に垂直なパターンのみが出力されてい
るのに着目している。
【００１３】以下本発明の第２の発明を用いた一実施例
を示す。第１の発明における装置において、レーザ入射
方向を最も必要な３方向までに限定しカラー対応の撮像
素子の３色に対応する波長のレーザ光を同時に照射し、
カラー対応の撮像素子に取り込む。これにより、光情報
の入力を効率的に行うことが可能である。
を示す。第１の発明における装置において、レーザ入射
方向を最も必要な３方向までに限定しカラー対応の撮像
素子の３色に対応する波長のレーザ光を同時に照射し、
カラー対応の撮像素子に取り込む。これにより、光情報
の入力を効率的に行うことが可能である。
【００１４】以下本発明の第３の発明を用いた一実施例
を示す。第１の発明における装置において、レーザ入射
方向を最も必要な３方向までに限定し異なる波長の複数
のレーザ光を同時に照射し、それぞれに対応するフィル
タを用いた３板式カメラあるいは２板式カメラで画像を
取り込み。これにより、光情報の入力を効率的に行うこ
とが可能である。
を示す。第１の発明における装置において、レーザ入射
方向を最も必要な３方向までに限定し異なる波長の複数
のレーザ光を同時に照射し、それぞれに対応するフィル
タを用いた３板式カメラあるいは２板式カメラで画像を
取り込み。これにより、光情報の入力を効率的に行うこ
とが可能である。
【００１５】本発明の第２，３の発明により、前記画像
１〜３を同時に取り込むことが可能であり、本発明の３
つの発明を組み合わせることにより高速・高精度・高信
頼性な異物検査装置の構築が可能である。
１〜３を同時に取り込むことが可能であり、本発明の３
つの発明を組み合わせることにより高速・高精度・高信
頼性な異物検査装置の構築が可能である。
【００１６】なお、本発明の第１の発明における上記実
施例において、レーザ発振源を４つ設置したがハーフミ
ラ等を用いて単体のレーザ発振源から複数に分離して照
射させてもよい。また、レーザ光の発振，停止の方法も
特定しない。また、画像処理によってパターンを打ち消
すことができるのであればレーザ発振源の入射方向と数
については特定しない。また、レーザ光の波長は被検査
物からの反射光が撮像素子に反応する波長になるのであ
れば特定しない。また、スポット径についても撮像素子
の一視野以上の領域を照射できるのであれば特定しな
い。また、レーザ光の入射角度については微小な異物を
捕らえることができ、かつ画像処理によってパターンを
打ち消すことが可能な画像を得られる角度であれば特定
しない。また、画像処理における濃淡の諧調、しきい値
についても異物を認識できるようなものであれば特定し
ない。また、画像処理方法において得られた画像の対応
する画素の最小値に置き換えていく方法を示したが、パ
ターン及びノイズ等を打ち消すことが可能な処理方法で
あれば特定しない。
施例において、レーザ発振源を４つ設置したがハーフミ
ラ等を用いて単体のレーザ発振源から複数に分離して照
射させてもよい。また、レーザ光の発振，停止の方法も
特定しない。また、画像処理によってパターンを打ち消
すことができるのであればレーザ発振源の入射方向と数
については特定しない。また、レーザ光の波長は被検査
物からの反射光が撮像素子に反応する波長になるのであ
れば特定しない。また、スポット径についても撮像素子
の一視野以上の領域を照射できるのであれば特定しな
い。また、レーザ光の入射角度については微小な異物を
捕らえることができ、かつ画像処理によってパターンを
打ち消すことが可能な画像を得られる角度であれば特定
しない。また、画像処理における濃淡の諧調、しきい値
についても異物を認識できるようなものであれば特定し
ない。また、画像処理方法において得られた画像の対応
する画素の最小値に置き換えていく方法を示したが、パ
ターン及びノイズ等を打ち消すことが可能な処理方法で
あれば特定しない。
【００１７】また、本発明の第２の発明における上記実
施例において、使用するレーザの波長は反射光の波長が
カラー撮像素子の３色に対応するのであれば特定しな
い。
施例において、使用するレーザの波長は反射光の波長が
カラー撮像素子の３色に対応するのであれば特定しな
い。
【００１８】また、本発明の際３の発明における上記実
施例において、照射する各波長のレーザ光が干渉せず、
かつ被検査物からの反射光が各撮像素子に反応する波長
になるのであれば特定しない。
施例において、照射する各波長のレーザ光が干渉せず、
かつ被検査物からの反射光が各撮像素子に反応する波長
になるのであれば特定しない。
【００１９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、簡単に装
置が構成でき、高精度・高信頼性で異物の検出が可能で
ある。本発明の用いた装置及び処理方法の実験による
と、撮像素子の１画素の担当する領域は実際の異物のサ
イズよりも４〜９倍程度広くすることが可能であること
がわかっている。これは、コヒレント光である強いレー
ザ光を被検査物に照射しているため異物の散乱光が異物
のサイズよりも広がり、撮像素子には実際の異物のサイ
ズ以上に反応するためである。これにより、効率的なレ
ーザ照射方法及び高速画像処理方法を組み合わせること
により、１００×１００mmのフォトマスクの最小０．５
μｍの異物を検出させる場合を例にとると、４分程度で
処理が可能であることがわかっている。さらに、装置構
成を複数もたせる等の工夫によりさらなる処理速度の向
上が可能である。また、検出対象の異物のサイズに合わ
せて集光レンズの倍率を変更することにより、簡単に装
置の変更が可能である。また、従来方法と異なり検出器
に撮像素子を用いているため、簡単に異物の形状・内容
等も認識することが可能である。
置が構成でき、高精度・高信頼性で異物の検出が可能で
ある。本発明の用いた装置及び処理方法の実験による
と、撮像素子の１画素の担当する領域は実際の異物のサ
イズよりも４〜９倍程度広くすることが可能であること
がわかっている。これは、コヒレント光である強いレー
ザ光を被検査物に照射しているため異物の散乱光が異物
のサイズよりも広がり、撮像素子には実際の異物のサイ
ズ以上に反応するためである。これにより、効率的なレ
ーザ照射方法及び高速画像処理方法を組み合わせること
により、１００×１００mmのフォトマスクの最小０．５
μｍの異物を検出させる場合を例にとると、４分程度で
処理が可能であることがわかっている。さらに、装置構
成を複数もたせる等の工夫によりさらなる処理速度の向
上が可能である。また、検出対象の異物のサイズに合わ
せて集光レンズの倍率を変更することにより、簡単に装
置の変更が可能である。また、従来方法と異なり検出器
に撮像素子を用いているため、簡単に異物の形状・内容
等も認識することが可能である。
【００２０】半導体製造工程において異物の混入による
影響は大きく、以前から高速かつ高信頼性で異物を検査
できる装置に対する要求が非常に高かった。このため、
本発明による効果は非常に大きいと思われる。
影響は大きく、以前から高速かつ高信頼性で異物を検査
できる装置に対する要求が非常に高かった。このため、
本発明による効果は非常に大きいと思われる。
【図１】基本構成を示す図
【図２】被検査領域を示す図
【図３】入力画像を示す図
【図４】画像処理方法を示す図
【図５】画像処理の結果を示す図
【図６】従来の異物検査装置を示す図
１３ レーザ発振源 １４ レーザ発振源 １５ レーザ発振源 １６ レーザ発振源 １７ 集光レンズ １８ 撮像素子 １９ 撮像素子のコントローラ ２０ 画像処理装置 ２１ 画像メモリ ２２ 被検査領域学習更新回
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−253222（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−117024（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−263539（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 21/956 G06T 7/00 H01L 21/66
Claims (3)
- 【請求項１】 被検査物体表面に異なる複数方向からの
光を同時あるいは順次照射し、それぞれの形成する光情
報を撮像素子に取り込み、複数の得られた像を比較し被
検査物体に形成されているパターンと付着している異物
を区別することにより被検査物体の異物を検出する異物
検査装置において、前記複数画像の対応する画素の濃淡
値のうち、最も小さい値を出力することにより、被検査
体の異物を検出することを特徴とする異物検査装置。 - 【請求項２】 前記装置において、カラー対応の撮像素
子の３色に対応する波長の光を同時に照射し、カラー対
応の撮像素子に取り込み、光情報の入力を効率的に行う
ことを特徴とする請求項１記載の異物検査装置。 - 【請求項３】 前記装置において、異なる波長の複数の
光を同時に照射し、それぞれに対応するフィルタを通し
て複数の撮像素子に取り込み、光情報の入力を効率的に
行うことを特徴とする請求項１記載の異物検査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25087191A JP3099451B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 異物検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25087191A JP3099451B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 異物検査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0587740A JPH0587740A (ja) | 1993-04-06 |
| JP3099451B2 true JP3099451B2 (ja) | 2000-10-16 |
Family
ID=17214252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25087191A Expired - Fee Related JP3099451B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 異物検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3099451B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002139451A (ja) * | 2000-08-04 | 2002-05-17 | Nikon Corp | 表面検査装置 |
-
1991
- 1991-09-30 JP JP25087191A patent/JP3099451B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0587740A (ja) | 1993-04-06 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |