JP4504612B2 - 異物検査方法及び異物検査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハ等の被検査物の表面に存在する異物、きず、欠陥、汚れ等（以下、これらを総称して異物と称す）を検出する異物検査方法及び異物検査装置に係り、特にしきい値を用いて異物が在るか否かの判定を行う異物検査方法及び異物検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェーハの異物を検出する異物検査装置は、レーザー光等の光ビームを半導体ウェーハの表面ヘ照射して、半導体ウェーハの表面で発生した反射光又は散乱光を検出することにより、半導体ウェーハの表面に存在する異物を検出するものである。半導体ウェーハの表面に各チップを構成するパターンが形成されている場合、通常、検出した反射光又は散乱光の強度から画像信号を作成し、隣接するチップの画像信号又は予め用意した良品のチップの画像信号と比較して、両者の相違がしきい値以上である場合に異物と判定している。従来、判定の際のしきい値は半導体ウェーハ全体で一定であったが、近年、チップ毎にしきい値を定める方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
異物を判定する際のしきい値を小さくすると、より微小な異物の検出が可能となる一方、異物でないものを誤って異物として検出するいわゆる虚報が多く発生する。特に、半導体ウェーハは製造工程の関係から膜厚が同心円状に変化するため、反射光又は散乱光の強度のばらつきが半導体ウェーハの中心部付近と外周部付近とで異なり、半導体ウェーハの外周部付近で虚報が多く発生することがあった。また、１つのチップ内でも、形成されたパターンの種類や密度の違いによって反射光又は散乱光の強度のばらつきが異なり、部分的に虚報が多く発生することがあった。
【０００４】
このため、従来、半導体ウェーハ全体又はチップ毎に定められたしきい値を大きくすることにより、虚報の発生を抑制していた。しかしながら、しきい値を大きくすると、半導体ウェーハ全体又はチップ単位での異物の検出感度が低下するという問題があった。
【０００５】
本発明は、半導体ウェーハ全体又はチップ単位での異物の検出感度を低下させることなく、虚報の発生を抑制することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被検査物を走査させる走査手段と、該走査手段で走査された被検査物の表面に検査光を照射する照射光学系と、該照射光学系で前記検査光が照射されたことにより前記被検査物の表面で発生した反射光又は散乱光の強度を検出画像信号として検出する検出光学系と、前記照射光学系により前記検査光が前記被検査物の表面に照射される被検査物上の位置座標を検出する位置座標検出手段と、該位置座標検出手段で検出された被検査物上の位置座標を管理する座標管理装置と、前記検出光学系から検出される検出画像信号と良品チップの参照画像信号とをチップ比較して差分の画像信号を検出する画像処理部と、前記座標管理装置で管理する被検査物上の位置座標に対応付けしてしきい値を設定するしきい値設定手段及び前記座標管理装置で管理される被検査物上の位置座標において前記画像処理部から検出される差分の画像信号に対して前記しきい値設定手段で設定されたしきい値を用いて異物であるか否かを判定する判定回路を有する異物判定装置とを備えた異物検査装置を用いて本検査時において被検査物上の異物を検査する異物検査方法であって、
予備検査時には、前記異物判定装置は、前記しきい値設定手段に対して予め所定のしきい値を設定することによって前記判定回路から得られる予備検査結果をレビューして異物と、異物でないものを誤って検出した虚報とに分類して前記座標管理装置で管理する被検査物上の位置座標に対応付けされた前記被検査物内の前記虚報の分布を示す虚報マップを作成し、該作成された虚報マップに応じて前記被検査物全体の検査領域を少なくとも二つの同心円状の領域に分割し、該分割された少なくとも二つの領域毎に得られる前記虚報の密度に応じて前記座標管理装置で管理する被検査物上の位置座標に対応付けされた前記分割された少なくとも二つの領域毎に互いに異なる本検査時のしきい値を前記しきい値設定手段に対して設定し、
本検査時には、前記判定回路は、前記座標管理装置で管理する被検査物上の位置座標において前記画像処理部から検出される差分の画像信号に対して前記座標管理装置で管理する被検査物上の位置座標に対応付けされた前記分割された少なくとも二つの領域毎に前記予備検査時に前記しきい値設定手段に対して設定された前記本検査時のしきい値を用いて異物であるか否かを判定することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の異物検査装置は、被検査物を走査させる走査手段と、該走査手段で走査された被検査物の表面に検査光を照射する照射光学系と、該照射光学系で前記検査光が照射されたことにより前記被検査物の表面で発生した反射光又は散乱光の強度を検出画像信号として検出する検出光学系と、前記照射光学系により前記検査光が前記被検査物の表面に照射される被検査物上の位置座標を検出する位置座標検出手段と、該位置座標検出手段で検出された被検査物上の位置座標を管理する座標管理装置と、前記検出光学系から検出される検出画像信号と良品チップの参照画像信号とをチップ比較して差分の画像信号を検出する画像処理部と、前記座標管理装置で管理する被検査物上の位置座標に対応付けしてしきい値を設定するしきい値設定手段及び前記座標管理装置で管理される被検査物上の位置座標において前記画像処理部から検出される差分の画像信号に対して前記しきい値設定手段で設定されたしきい値を用いて異物であるか否かを判定する判定回路を有する異物判定装置を備え、
予備検査時には、前記異物判定装置は、前記しきい値設定手段に対して予め定めたしきい値を設定することによって前記判定回路から得られる予備検査結果をレビューして異物と、異物でないものを誤って検出した虚報とに分類して前記座標管理装置で管理する被検査物上の位置座標に対応付けされた前記被検査物内の前記虚報の分布を示す虚報マップを作成し、該作成された虚報マップに応じて前記被検査物全体の検査領域を少なくとも二つの同心円状の領域に分割し、該分割された少なくとも二つの領域毎に得られる前記虚報の密度に応じて前記座標管理装置で管理する被検査物上の位置座標に対応付けされた前記分割された少なくとも二つの領域毎に互いに異なる本検査時のしきい値を前記しきい値設定手段に対して設定するように構成し、
本検査時には、前記判定回路は、前記座標管理装置で管理する被検査物上の位置座標において前記画像処理部から検出される差分の画像信号に対して前記座標管理装置で管理する被検査物上の位置座標に対応付けされた前記分割された少なくとも二つの領域毎に前記予備検査時に前記しきい値設定手段に対して設定された前記本検査時のしきい値を用いて異物であるか否かを判定するように構成したことを特徴とする。
【０００８】
まず、予備検査を行い、予備検査の結果をレビューして、発生した虚報の位置を確認する。そして、検査領域を予備検査で発生した虚報の密度に応じて複数に分割し、本検査では、予備検査で虚報が多く発生した領域で用いるしきい値を、予備検査で虚報の発生が少なかった領域で用いるしきい値よりも大きくする。これにより、半導体ウェーハ全体又はチップ単位での異物の検出感度が低下することなく、予備検査で虚報が多く発生した領域での虚報の発生が抑制される。
【０００９】
さらに、本発明の異物検査方法は、被検査物である半導体ウェーハ全体の検査領域を同心円状に複数の領域に分割するものである。また、本発明の異物検査装置は、処理手段が、被検査物である半導体ウェーハ全体の検査領域を同心円状に分割した複数の領域毎に異なるしきい値を用いるものである。半導体ウェーハは、製造方法の関係で膜厚が同心円状に変化するため、外周部付近で虚報が多く発生することがある。半導体ウェーハ全体の検査領域を同心円状に複数の領域に分割し、外周部付近の検査で用いるしきい値を、中心部付近の検査で用いるしきい値よりも大きくすることにより、半導体ウェーハの膜厚の変化に起因する虚報の発生が抑制される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。図１は、本発明の一実施の形態による異物検査装置の概略構成を示す図である。本実施の形態の異物検査装置は、レーザー装置１０、光電変換素子２０、Ｘスケール３０、Ｙスケール４０、及び処理装置１００を含んで構成されている。
【００１２】
レーザー装置１０は、検査光として所定の波長のレーザー光を発生し、その光ビームを被検査物である半導体ウェーハ１の表面へ斜めに照射する。表面にチップ２が形成された半導体ウェーハ１は、図示しないウェーハテーブル上に搭載されており、ウェーハテーブルがＹ方向及びＸ方向へ移動することによって、レーザー装置１０から照射された光ビームが半導体ウェーハ１の表面を走査する。
【００１３】
図２は、異物検査装置の光ビームの走査を説明する図である。半導体ウェーハ１を搭載したウェーハテーブルがＹ方向へ移動すると、レーザー装置１０から照射された光ビームが、半導体ウェーハ１上に形成されたチップ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの表面を矢印Ｓ１で示す方向に移動して、１ラインの走査が行われる。次に、ウェーハテーブルがＸ方向へ移動すると、走査ラインがＸ方向へ移動する。そして、ウェーハテーブルがＹ方向を前と反対向きに移動すると、光ビームがチップ２ｄ，２ｃ，２ｂ，２ａの表面を矢印Ｓ２で示す方向に移動して、次のラインの走査が行われる。これらの動作を繰り返すことにより、半導体ウェーハ１の表面全体の走査が行われる。
【００１４】
図１において、半導体ウェーハ１の表面へ斜めに照射された光ビームは、半導体ウェーハ１の表面のパターンや異物で散乱されて、散乱光が発生する。光電変換素子２０は、例えば光電子増倍管（フォトマルチプライヤ）等から成り、半導体ウェーハ１の表面で発生した散乱光を受光して、その強度を電気信号に変換し、画像信号として処理装置１００へ出力する。Ｘスケール３０及びＹスケール４０は、例えばレーザースケール等から成り、半導体ウェーハ１のＸ方向位置及びＹ方向位置をそれぞれ検出して、その位置情報を処理装置１００へ出力する。
【００１５】
処理装置１００は、Ａ／Ｄ変換器１１０、画像処理装置１２０、異物判定装置１３０、座標管理装置１４０、及び検査結果記憶装置１５０を含んで構成されている。Ａ／Ｄ変換器１１０は、光電変換素子２０から入力したアナログ信号の画像信号を、ディジタル信号の画像信号に変換して出力する。
【００１６】
画像処理装置１２０は、例えば遅延回路と差分検出回路とを含んで構成される。遅延回路は、Ａ／Ｄ変換器１１０から画像信号を入力して遅延することにより、図２に示した走査で現在光ビームが照射されているチップの１つ前の既に光ビームの照射が終了したチップの画像信号を出力する。差分検出回路は、Ａ／Ｄ変換器１１０からの画像信号と遅延回路からの画像信号とを入力し、両者の差分を検出して出力する。これにより画像処理装置１２０は、隣接するチップ相互の画像信号の比較を行う。チップの表面に異物が存在する場合、異物により発生した散乱光が、隣接するチップ相互の画像信号の差分となって現れる。
【００１７】
なお、画像処理装置１２０は、遅延回路の代わりに予め用意した良品のチップの画像信号のデータを記憶したメモリを備え、良品のチップの画像信号との比較を行うようにしてもよい。
【００１８】
異物判定装置１３０は、判定回路１３１及び係数テーブル１３２，１３３を含んで構成されている。係数テーブル１３２，１３３には、しきい値を変更するための係数が座標情報と対応付けて格納されている。係数テーブル１３２，１３３は、後述する座標管理装置１４０からの座標情報を入力して、その座標情報に対応付けて格納されている係数を、判定回路１３１へ出力する。
【００１９】
判定回路１３１には、画像処理装置１２０から隣接するチップ相互の画像信号の差分が入力され、係数テーブル１３２，１３３からしきい値を変更するための係数が入力される。判定回路１３１は、予め定められた値に係数テーブル１３２，１３３から入力した係数を掛け算して、しきい値を作成する。そして、画像信号の差分としきい値とを比較し、差分がしきい値以上である場合に異物と判定して、検査結果を検査結果記憶装置１５０へ出力する。判定回路１３１はまた、判定に用いたしきい値の情報を検査結果記憶装置１５０へ出力する。
【００２０】
座標管理装置１４０は、Ｘスケール３０及びＹスケール４０から入力した半導体ウェーハ１の位置情報に基づき、半導体ウェーハ１上の現在光ビームが照射されている位置のＸ座標及びＹ座標を検出して、その座標情報を出力する。
【００２１】
検査結果記憶装置１５０は、異物判定装置１３０から入力した検査結果と、座標管理装置１４０から入力した座標情報とを対応付けて記憶する。検査結果記憶装置１５０はまた、異物判定装置１３０から入力したしきい値の情報を、検査結果又は座標情報と対応付けて記憶する。
【００２２】
以上の構成において、まず、半導体ウェーハ全体の検査領域において、部分的にしきい値を変更する場合について説明する。
【００２３】
最初に、半導体ウェーハ１の表面全体について予備検査を行う。このとき、異物判定装置１３０の係数テーブル１３２，１３３に格納されている係数の値を全て１とし、判定回路１３１は一定のしきい値を用いて判定を行う。この予備検査は、１つ又はいくつかのサンプルについて行ってもよく、また検査毎又は一定間隔で行ってもよい。
【００２４】
続いて、予備検査の結果をレビューして、予備検査で検出されたもののうち、異物と、異物でないものを誤って検出した虚報とを分類する。そして、半導体ウェーハ１内の虚報の分布を示すマップを作成する。図３（ａ）は、予備検査時の虚報の半導体ウェーハ内での分布の一例を示す図である。この例では、虚報３が半導体ウェーハ１の外周部付近に多く発生し、境界４ａをはさんだ半導体ウェーハ１の中心部付近には発生していない。そこでこの例では、半導体ウェーハ全体の検査領域を境界４ａにより２つの領域に分割する。図３（ｂ）は、半導体ウェーハ内の分割された領域の一例を示す図である。図３（ｂ）において、斜線の部分は境界４ａの外側の虚報が多く発生した領域を示し、斜線のない部分は境界４ａの内側の虚報の発生が少なかった領域を示している。
【００２５】
続いて、検査結果記憶装置１５０に記憶された予備検査時のしきい値を確認し、係数テーブル１３２に格納されている係数を、図３（ｂ）に示した境界４ａの外側の領域では虚報が発生しないように１より大きな値とし、境界４ａの内側の領域では１のままとする。そして、半導体ウェーハの表面全体について本検査を行う。判定回路１３１は、図３（ｂ）に示した境界４ａの外側の領域では予備検査時より大きなしきい値を用いて判定を行い、境界４ａの内側の領域では予備検査時と同じしきい値を用いて判定を行う。
【００２６】
図４（ａ）は予備検査時の画像信号の差分としきい値との一例を示す図、図４（ｂ）は本検査時の画像信号の差分としきい値との一例を示す図である。これは、図３（ｂ）に示した境界４ａの外側の領域において、１ラインの走査で画像信号の差分が変化する様子を表したものである。そして、Ａは異物により差分が増加した部分、Ｂ，Ｃは半導体ウェーハ１の膜厚の変化等により差分が増加した部分である。予備検査時は、図４（ａ）に示すように、Ａの部分がしきい値を上回って検出される他、Ｂ，Ｃの部分もしきい値を上回って虚報として検出される。これに対し、本検査時は、図４（ｂ）に示すように、Ａの部分のみがしきい値を上回って検出され、Ｂ，Ｃの部分の虚報は発生しない。
【００２７】
なお、本実施の形態では、半導体ウェーハ全体の検査領域を２つの領域に分割していたが、本発明はこれに限らず、予備検査で発生した虚報の密度に応じて、半導体ウェーハ全体の検査領域を３つ以上の領域に分割してもよい。
【００２８】
本実施の形態によれば、半導体ウェーハ全体の検査領域を同心円状に複数の領域に分割し、外周部付近の検査で用いるしきい値を、中心部付近の検査で用いるしきい値よりも大きくすることにより、半導体ウェーハの膜厚の変化に起因する虚報の発生を抑制することができる。
【００２９】
次に、チップ内の検査領域において、部分的にしきい値を変更する場合について説明する。
【００３０】
最初に、半導体ウェーハ１の表面全体について予備検査を行う。このとき、異物判定装置１３０の係数テーブル１３３に格納されている係数の値を全て１とし、判定回路１３１は予め定められた値に係数テーブル１３２から入力した係数を掛け算して得たしきい値を用いて判定を行う。この予備検査は、１つ又はいくつかのサンプルについて行ってもよく、また検査毎又は一定間隔で行ってもよい。
【００３１】
続いて、予備検査の結果をチップ毎に区分けして、全チップの予備検査の結果を重ね合わせる。図５（ａ）は、重ね合わせた予備検査の結果のチップ内での分布の一例を示す図である。この例では、予備検査の結果が境界４ｂ，４ｃで囲まれた部分に密集している。このように予備検査の結果が密集している部分について、予備検査の結果をレビューして、予備検査で検出されたもののうち、異物と、異物でないものを誤って検出した虚報とを分類する。そして、予備検査の結果が主に虚報であった場合、図５（ａ）の例ではチップ２内の検査領域を境界４ｂ，４ｃにより３つの領域に分割する。図５（ｂ）は、チップ内の分割された領域の一例を示す図である。図５（ｂ）において、斜線の部分は境界４ｂ，４ｃの内側の虚報が多く発生した領域を示し、斜線のない部分は境界４ｂ，４ｃの外側の虚報の発生が少なかった領域を示している。
【００３２】
続いて、検査結果記憶装置１５０に記憶された予備検査で虚報が発生した時のしきい値を確認し、係数テーブル１３３に格納されている係数を、図５（ｂ）に示した境界４ｂ，４ｃの内側の領域では虚報が発生しないように１より大きな値とし、境界４ｂ，４ｃの外側の領域では１のままとする。このとき、境界４ｂの内側の領域と境界４ｃの内側の領域とでは、虚報の密度に応じて異なる係数とする。そして、半導体ウェーハの表面全体について本検査を行う。判定回路１３１は、図５（ｂ）に示した境界４ｂ，４ｃの内側の領域では予備検査時より大きなしきい値を用いて判定を行い、境界４ｂ，４ｃの外側の領域では予備検査時と同じしきい値を用いて判定を行う。
【００３３】
なお、本実施の形態では、チップ内の検査領域を３つの領域に分割していたが、本発明はこれに限らず、予備検査で発生した虚報の密度に応じて、チップ内の検査領域を２つ又は４つ以上の領域に分割してもよい。
【００３４】
本実施の形態によれば、チップ内の検査領域を複数の領域に分割し、虚報が多く発生した領域の検査で用いるしきい値を、他の領域の検査で用いるしきい値よりも大きくすることにより、パターンの種類や密度の違いに起因する虚報の発生を抑制することができる。
【００３５】
以上説明した本実施の形態によれば、検査結果の他に判定に用いたしきい値を記憶することにより、しきい値の見直しを容易に行うことができる。
【００３６】
なお、以上説明した実施の形態では、異物判定装置において、しきい値を変更するための係数をテーブルに格納する構成としていたが、判定回路で用いるしきい値自体をテーブルに格納する構成としてもよい。
【００３７】
また、以上説明した実施の形態では、半導体ウェーハの表面からの散乱光による暗視野画像を用いた異物検査方法及び異物検査装置について説明したが、本発明は、半導体ウェーハの表面からの反射光による明視野画像を用いた異物検査方法及び異物検査装置にも適用できる。
【００３８】
本発明は、半導体ウェーハの検査に限らず、様々な物体の表面のきず、欠陥、汚れ等の検査に広く適用することができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体ウェーハ全体又はチップ単位での異物の検出感度を低下させることなく、虚報の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態による異物検査装置の概略構成を示す図である。
【図２】 異物検査装置の光ビームの走査を説明する図である。
【図３】 図３（ａ）は予備検査時の虚報の半導体ウェーハ内での分布の一例を示す図、図３（ｂ）は半導体ウェーハ内の分割された領域の一例を示す図である。
【図４】 図４（ａ）は予備検査時の画像信号の差分としきい値との一例を示す図、図４（ｂ）本検査時の画像信号の差分としきい値との一例を示す図である。
【図５】 図５（ａ）は重ね合わせた予備検査の結果のチップ内での分布の一例を示す図、図５（ｂ）はチップ内の分割された領域の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…半導体ウェーハ
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ…チップ
３…虚報
４ａ，４ｂ，４ｃ…境界
１０…レーザー装置
２０…光電変換素子
３０…Ｘスケール
４０…Ｙスケール
１００…処理装置
１１０…Ａ／Ｄ変換器
１２０…画像処理装置
１３０…異物判定装置
１３１…判定回路
１３２，１３３…係数テーブル
１４０…座標管理装置
１５０…検査結果記憶装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハ等の被検査物の表面に存在する異物、きず、欠陥、汚れ等（以下、これらを総称して異物と称す）を検出する異物検査方法及び異物検査装置に係り、特にしきい値を用いて異物が在るか否かの判定を行う異物検査方法及び異物検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェーハの異物を検出する異物検査装置は、レーザー光等の光ビームを半導体ウェーハの表面ヘ照射して、半導体ウェーハの表面で発生した反射光又は散乱光を検出することにより、半導体ウェーハの表面に存在する異物を検出するものである。半導体ウェーハの表面に各チップを構成するパターンが形成されている場合、通常、検出した反射光又は散乱光の強度から画像信号を作成し、隣接するチップの画像信号又は予め用意した良品のチップの画像信号と比較して、両者の相違がしきい値以上である場合に異物と判定している。従来、判定の際のしきい値は半導体ウェーハ全体で一定であったが、近年、チップ毎にしきい値を定める方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
異物を判定する際のしきい値を小さくすると、より微小な異物の検出が可能となる一方、異物でないものを誤って異物として検出するいわゆる虚報が多く発生する。特に、半導体ウェーハは製造工程の関係から膜厚が同心円状に変化するため、反射光又は散乱光の強度のばらつきが半導体ウェーハの中心部付近と外周部付近とで異なり、半導体ウェーハの外周部付近で虚報が多く発生することがあった。また、１つのチップ内でも、形成されたパターンの種類や密度の違いによって反射光又は散乱光の強度のばらつきが異なり、部分的に虚報が多く発生することがあった。
【０００４】
このため、従来、半導体ウェーハ全体又はチップ毎に定められたしきい値を大きくすることにより、虚報の発生を抑制していた。しかしながら、しきい値を大きくすると、半導体ウェーハ全体又はチップ単位での異物の検出感度が低下するという問題があった。
【０００５】
本発明は、半導体ウェーハ全体又はチップ単位での異物の検出感度を低下させることなく、虚報の発生を抑制することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被検査物を走査させる走査手段と、該走査手段で走査された被検査物の表面に検査光を照射する照射光学系と、該照射光学系で前記検査光が照射されたことにより前記被検査物の表面で発生した反射光又は散乱光の強度を検出画像信号として検出する検出光学系と、前記照射光学系により前記検査光が前記被検査物の表面に照射される被検査物上の位置座標を検出する位置座標検出手段と、該位置座標検出手段で検出された被検査物上の位置座標を管理する座標管理装置と、前記検出光学系から検出される検出画像信号と良品チップの参照画像信号とをチップ比較して差分の画像信号を検出する画像処理部と、前記座標管理装置で管理する被検査物上の位置座標に対応付けしてしきい値を設定するしきい値設定手段及び前記座標管理装置で管理される被検査物上の位置座標において前記画像処理部から検出される差分の画像信号に対して前記しきい値設定手段で設定されたしきい値を用いて異物であるか否かを判定する判定回路を有する異物判定装置とを備えた異物検査装置を用いて本検査時において被検査物上の異物を検査する異物検査方法であって、
予備検査時には、前記異物判定装置は、前記しきい値設定手段に対して予め所定のしきい値を設定することによって前記判定回路から得られる予備検査結果をレビューして異物と、異物でないものを誤って検出した虚報とに分類して前記座標管理装置で管理する被検査物上の位置座標に対応付けされた前記被検査物内の前記虚報の分布を示す虚報マップを作成し、該作成された虚報マップに応じて前記被検査物全体の検査領域を少なくとも二つの同心円状の領域に分割し、該分割された少なくとも二つの領域毎に得られる前記虚報の密度に応じて前記座標管理装置で管理する被検査物上の位置座標に対応付けされた前記分割された少なくとも二つの領域毎に互いに異なる本検査時のしきい値を前記しきい値設定手段に対して設定し、
本検査時には、前記判定回路は、前記座標管理装置で管理する被検査物上の位置座標において前記画像処理部から検出される差分の画像信号に対して前記座標管理装置で管理する被検査物上の位置座標に対応付けされた前記分割された少なくとも二つの領域毎に前記予備検査時に前記しきい値設定手段に対して設定された前記本検査時のしきい値を用いて異物であるか否かを判定することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の異物検査装置は、被検査物を走査させる走査手段と、該走査手段で走査された被検査物の表面に検査光を照射する照射光学系と、該照射光学系で前記検査光が照射されたことにより前記被検査物の表面で発生した反射光又は散乱光の強度を検出画像信号として検出する検出光学系と、前記照射光学系により前記検査光が前記被検査物の表面に照射される被検査物上の位置座標を検出する位置座標検出手段と、該位置座標検出手段で検出された被検査物上の位置座標を管理する座標管理装置と、前記検出光学系から検出される検出画像信号と良品チップの参照画像信号とをチップ比較して差分の画像信号を検出する画像処理部と、前記座標管理装置で管理する被検査物上の位置座標に対応付けしてしきい値を設定するしきい値設定手段及び前記座標管理装置で管理される被検査物上の位置座標において前記画像処理部から検出される差分の画像信号に対して前記しきい値設定手段で設定されたしきい値を用いて異物であるか否かを判定する判定回路を有する異物判定装置を備え、
予備検査時には、前記異物判定装置は、前記しきい値設定手段に対して予め定めたしきい値を設定することによって前記判定回路から得られる予備検査結果をレビューして異物と、異物でないものを誤って検出した虚報とに分類して前記座標管理装置で管理する被検査物上の位置座標に対応付けされた前記被検査物内の前記虚報の分布を示す虚報マップを作成し、該作成された虚報マップに応じて前記被検査物全体の検査領域を少なくとも二つの同心円状の領域に分割し、該分割された少なくとも二つの領域毎に得られる前記虚報の密度に応じて前記座標管理装置で管理する被検査物上の位置座標に対応付けされた前記分割された少なくとも二つの領域毎に互いに異なる本検査時のしきい値を前記しきい値設定手段に対して設定するように構成し、
本検査時には、前記判定回路は、前記座標管理装置で管理する被検査物上の位置座標において前記画像処理部から検出される差分の画像信号に対して前記座標管理装置で管理する被検査物上の位置座標に対応付けされた前記分割された少なくとも二つの領域毎に前記予備検査時に前記しきい値設定手段に対して設定された前記本検査時のしきい値を用いて異物であるか否かを判定するように構成したことを特徴とする。
【０００８】
まず、予備検査を行い、予備検査の結果をレビューして、発生した虚報の位置を確認する。そして、検査領域を予備検査で発生した虚報の密度に応じて複数に分割し、本検査では、予備検査で虚報が多く発生した領域で用いるしきい値を、予備検査で虚報の発生が少なかった領域で用いるしきい値よりも大きくする。これにより、半導体ウェーハ全体又はチップ単位での異物の検出感度が低下することなく、予備検査で虚報が多く発生した領域での虚報の発生が抑制される。
【０００９】
さらに、本発明の異物検査方法は、被検査物である半導体ウェーハ全体の検査領域を同心円状に複数の領域に分割するものである。また、本発明の異物検査装置は、処理手段が、被検査物である半導体ウェーハ全体の検査領域を同心円状に分割した複数の領域毎に異なるしきい値を用いるものである。半導体ウェーハは、製造方法の関係で膜厚が同心円状に変化するため、外周部付近で虚報が多く発生することがある。半導体ウェーハ全体の検査領域を同心円状に複数の領域に分割し、外周部付近の検査で用いるしきい値を、中心部付近の検査で用いるしきい値よりも大きくすることにより、半導体ウェーハの膜厚の変化に起因する虚報の発生が抑制される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。図１は、本発明の一実施の形態による異物検査装置の概略構成を示す図である。本実施の形態の異物検査装置は、レーザー装置１０、光電変換素子２０、Ｘスケール３０、Ｙスケール４０、及び処理装置１００を含んで構成されている。
【００１２】
レーザー装置１０は、検査光として所定の波長のレーザー光を発生し、その光ビームを被検査物である半導体ウェーハ１の表面へ斜めに照射する。表面にチップ２が形成された半導体ウェーハ１は、図示しないウェーハテーブル上に搭載されており、ウェーハテーブルがＹ方向及びＸ方向へ移動することによって、レーザー装置１０から照射された光ビームが半導体ウェーハ１の表面を走査する。
【００１３】
図２は、異物検査装置の光ビームの走査を説明する図である。半導体ウェーハ１を搭載したウェーハテーブルがＹ方向へ移動すると、レーザー装置１０から照射された光ビームが、半導体ウェーハ１上に形成されたチップ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの表面を矢印Ｓ１で示す方向に移動して、１ラインの走査が行われる。次に、ウェーハテーブルがＸ方向へ移動すると、走査ラインがＸ方向へ移動する。そして、ウェーハテーブルがＹ方向を前と反対向きに移動すると、光ビームがチップ２ｄ，２ｃ，２ｂ，２ａの表面を矢印Ｓ２で示す方向に移動して、次のラインの走査が行われる。これらの動作を繰り返すことにより、半導体ウェーハ１の表面全体の走査が行われる。
【００１４】
図１において、半導体ウェーハ１の表面へ斜めに照射された光ビームは、半導体ウェーハ１の表面のパターンや異物で散乱されて、散乱光が発生する。光電変換素子２０は、例えば光電子増倍管（フォトマルチプライヤ）等から成り、半導体ウェーハ１の表面で発生した散乱光を受光して、その強度を電気信号に変換し、画像信号として処理装置１００へ出力する。Ｘスケール３０及びＹスケール４０は、例えばレーザースケール等から成り、半導体ウェーハ１のＸ方向位置及びＹ方向位置をそれぞれ検出して、その位置情報を処理装置１００へ出力する。
【００１５】
処理装置１００は、Ａ／Ｄ変換器１１０、画像処理装置１２０、異物判定装置１３０、座標管理装置１４０、及び検査結果記憶装置１５０を含んで構成されている。Ａ／Ｄ変換器１１０は、光電変換素子２０から入力したアナログ信号の画像信号を、ディジタル信号の画像信号に変換して出力する。
【００１６】
画像処理装置１２０は、例えば遅延回路と差分検出回路とを含んで構成される。遅延回路は、Ａ／Ｄ変換器１１０から画像信号を入力して遅延することにより、図２に示した走査で現在光ビームが照射されているチップの１つ前の既に光ビームの照射が終了したチップの画像信号を出力する。差分検出回路は、Ａ／Ｄ変換器１１０からの画像信号と遅延回路からの画像信号とを入力し、両者の差分を検出して出力する。これにより画像処理装置１２０は、隣接するチップ相互の画像信号の比較を行う。チップの表面に異物が存在する場合、異物により発生した散乱光が、隣接するチップ相互の画像信号の差分となって現れる。
【００１７】
なお、画像処理装置１２０は、遅延回路の代わりに予め用意した良品のチップの画像信号のデータを記憶したメモリを備え、良品のチップの画像信号との比較を行うようにしてもよい。
【００１８】
異物判定装置１３０は、判定回路１３１及び係数テーブル１３２，１３３を含んで構成されている。係数テーブル１３２，１３３には、しきい値を変更するための係数が座標情報と対応付けて格納されている。係数テーブル１３２，１３３は、後述する座標管理装置１４０からの座標情報を入力して、その座標情報に対応付けて格納されている係数を、判定回路１３１へ出力する。
【００１９】
判定回路１３１には、画像処理装置１２０から隣接するチップ相互の画像信号の差分が入力され、係数テーブル１３２，１３３からしきい値を変更するための係数が入力される。判定回路１３１は、予め定められた値に係数テーブル１３２，１３３から入力した係数を掛け算して、しきい値を作成する。そして、画像信号の差分としきい値とを比較し、差分がしきい値以上である場合に異物と判定して、検査結果を検査結果記憶装置１５０へ出力する。判定回路１３１はまた、判定に用いたしきい値の情報を検査結果記憶装置１５０へ出力する。
【００２０】
座標管理装置１４０は、Ｘスケール３０及びＹスケール４０から入力した半導体ウェーハ１の位置情報に基づき、半導体ウェーハ１上の現在光ビームが照射されている位置のＸ座標及びＹ座標を検出して、その座標情報を出力する。
【００２１】
検査結果記憶装置１５０は、異物判定装置１３０から入力した検査結果と、座標管理装置１４０から入力した座標情報とを対応付けて記憶する。検査結果記憶装置１５０はまた、異物判定装置１３０から入力したしきい値の情報を、検査結果又は座標情報と対応付けて記憶する。
【００２２】
以上の構成において、まず、半導体ウェーハ全体の検査領域において、部分的にしきい値を変更する場合について説明する。
【００２３】
最初に、半導体ウェーハ１の表面全体について予備検査を行う。このとき、異物判定装置１３０の係数テーブル１３２，１３３に格納されている係数の値を全て１とし、判定回路１３１は一定のしきい値を用いて判定を行う。この予備検査は、１つ又はいくつかのサンプルについて行ってもよく、また検査毎又は一定間隔で行ってもよい。
【００２４】
続いて、予備検査の結果をレビューして、予備検査で検出されたもののうち、異物と、異物でないものを誤って検出した虚報とを分類する。そして、半導体ウェーハ１内の虚報の分布を示すマップを作成する。図３（ａ）は、予備検査時の虚報の半導体ウェーハ内での分布の一例を示す図である。この例では、虚報３が半導体ウェーハ１の外周部付近に多く発生し、境界４ａをはさんだ半導体ウェーハ１の中心部付近には発生していない。そこでこの例では、半導体ウェーハ全体の検査領域を境界４ａにより２つの領域に分割する。図３（ｂ）は、半導体ウェーハ内の分割された領域の一例を示す図である。図３（ｂ）において、斜線の部分は境界４ａの外側の虚報が多く発生した領域を示し、斜線のない部分は境界４ａの内側の虚報の発生が少なかった領域を示している。
【００２５】
続いて、検査結果記憶装置１５０に記憶された予備検査時のしきい値を確認し、係数テーブル１３２に格納されている係数を、図３（ｂ）に示した境界４ａの外側の領域では虚報が発生しないように１より大きな値とし、境界４ａの内側の領域では１のままとする。そして、半導体ウェーハの表面全体について本検査を行う。判定回路１３１は、図３（ｂ）に示した境界４ａの外側の領域では予備検査時より大きなしきい値を用いて判定を行い、境界４ａの内側の領域では予備検査時と同じしきい値を用いて判定を行う。
【００２６】
図４（ａ）は予備検査時の画像信号の差分としきい値との一例を示す図、図４（ｂ）は本検査時の画像信号の差分としきい値との一例を示す図である。これは、図３（ｂ）に示した境界４ａの外側の領域において、１ラインの走査で画像信号の差分が変化する様子を表したものである。そして、Ａは異物により差分が増加した部分、Ｂ，Ｃは半導体ウェーハ１の膜厚の変化等により差分が増加した部分である。予備検査時は、図４（ａ）に示すように、Ａの部分がしきい値を上回って検出される他、Ｂ，Ｃの部分もしきい値を上回って虚報として検出される。これに対し、本検査時は、図４（ｂ）に示すように、Ａの部分のみがしきい値を上回って検出され、Ｂ，Ｃの部分の虚報は発生しない。
【００２７】
なお、本実施の形態では、半導体ウェーハ全体の検査領域を２つの領域に分割していたが、本発明はこれに限らず、予備検査で発生した虚報の密度に応じて、半導体ウェーハ全体の検査領域を３つ以上の領域に分割してもよい。
【００２８】
本実施の形態によれば、半導体ウェーハ全体の検査領域を同心円状に複数の領域に分割し、外周部付近の検査で用いるしきい値を、中心部付近の検査で用いるしきい値よりも大きくすることにより、半導体ウェーハの膜厚の変化に起因する虚報の発生を抑制することができる。
【００２９】
次に、チップ内の検査領域において、部分的にしきい値を変更する場合について説明する。
【００３０】
最初に、半導体ウェーハ１の表面全体について予備検査を行う。このとき、異物判定装置１３０の係数テーブル１３３に格納されている係数の値を全て１とし、判定回路１３１は予め定められた値に係数テーブル１３２から入力した係数を掛け算して得たしきい値を用いて判定を行う。この予備検査は、１つ又はいくつかのサンプルについて行ってもよく、また検査毎又は一定間隔で行ってもよい。
【００３１】
続いて、予備検査の結果をチップ毎に区分けして、全チップの予備検査の結果を重ね合わせる。図５（ａ）は、重ね合わせた予備検査の結果のチップ内での分布の一例を示す図である。この例では、予備検査の結果が境界４ｂ，４ｃで囲まれた部分に密集している。このように予備検査の結果が密集している部分について、予備検査の結果をレビューして、予備検査で検出されたもののうち、異物と、異物でないものを誤って検出した虚報とを分類する。そして、予備検査の結果が主に虚報であった場合、図５（ａ）の例ではチップ２内の検査領域を境界４ｂ，４ｃにより３つの領域に分割する。図５（ｂ）は、チップ内の分割された領域の一例を示す図である。図５（ｂ）において、斜線の部分は境界４ｂ，４ｃの内側の虚報が多く発生した領域を示し、斜線のない部分は境界４ｂ，４ｃの外側の虚報の発生が少なかった領域を示している。
【００３２】
続いて、検査結果記憶装置１５０に記憶された予備検査で虚報が発生した時のしきい値を確認し、係数テーブル１３３に格納されている係数を、図５（ｂ）に示した境界４ｂ，４ｃの内側の領域では虚報が発生しないように１より大きな値とし、境界４ｂ，４ｃの外側の領域では１のままとする。このとき、境界４ｂの内側の領域と境界４ｃの内側の領域とでは、虚報の密度に応じて異なる係数とする。そして、半導体ウェーハの表面全体について本検査を行う。判定回路１３１は、図５（ｂ）に示した境界４ｂ，４ｃの内側の領域では予備検査時より大きなしきい値を用いて判定を行い、境界４ｂ，４ｃの外側の領域では予備検査時と同じしきい値を用いて判定を行う。
【００３３】
なお、本実施の形態では、チップ内の検査領域を３つの領域に分割していたが、本発明はこれに限らず、予備検査で発生した虚報の密度に応じて、チップ内の検査領域を２つ又は４つ以上の領域に分割してもよい。
【００３４】
本実施の形態によれば、チップ内の検査領域を複数の領域に分割し、虚報が多く発生した領域の検査で用いるしきい値を、他の領域の検査で用いるしきい値よりも大きくすることにより、パターンの種類や密度の違いに起因する虚報の発生を抑制することができる。
【００３５】
以上説明した本実施の形態によれば、検査結果の他に判定に用いたしきい値を記憶することにより、しきい値の見直しを容易に行うことができる。
【００３６】
なお、以上説明した実施の形態では、異物判定装置において、しきい値を変更するための係数をテーブルに格納する構成としていたが、判定回路で用いるしきい値自体をテーブルに格納する構成としてもよい。
【００３７】
また、以上説明した実施の形態では、半導体ウェーハの表面からの散乱光による暗視野画像を用いた異物検査方法及び異物検査装置について説明したが、本発明は、半導体ウェーハの表面からの反射光による明視野画像を用いた異物検査方法及び異物検査装置にも適用できる。
【００３８】
本発明は、半導体ウェーハの検査に限らず、様々な物体の表面のきず、欠陥、汚れ等の検査に広く適用することができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体ウェーハ全体又はチップ単位での異物の検出感度を低下させることなく、虚報の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態による異物検査装置の概略構成を示す図である。
【図２】 異物検査装置の光ビームの走査を説明する図である。
【図３】 図３（ａ）は予備検査時の虚報の半導体ウェーハ内での分布の一例を示す図、図３（ｂ）は半導体ウェーハ内の分割された領域の一例を示す図である。
【図４】 図４（ａ）は予備検査時の画像信号の差分としきい値との一例を示す図、図４（ｂ）本検査時の画像信号の差分としきい値との一例を示す図である。
【図５】 図５（ａ）は重ね合わせた予備検査の結果のチップ内での分布の一例を示す図、図５（ｂ）はチップ内の分割された領域の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…半導体ウェーハ
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ…チップ
３…虚報
４ａ，４ｂ，４ｃ…境界
１０…レーザー装置
２０…光電変換素子
３０…Ｘスケール
４０…Ｙスケール
１００…処理装置
１１０…Ａ／Ｄ変換器
１２０…画像処理装置
１３０…異物判定装置
１３１…判定回路
１３２，１３３…係数テーブル
１４０…座標管理装置
１５０…検査結果記憶装置
Claims (4)
- 被検査物を走査させる走査手段と、該走査手段で走査された被検査物の表面に検査光を照射する照射光学系と、該照射光学系で前記検査光が照射されたことにより前記被検査物の表面で発生した反射光又は散乱光の強度を検出画像信号として検出する検出光学系と、前記照射光学系により前記検査光が前記被検査物の表面に照射される被検査物上の位置座標を検出する位置座標検出手段と、該位置座標検出手段で検出された被検査物上の位置座標を管理する座標管理装置と、前記検出光学系から検出される検出画像信号と良品チップの参照画像信号とをチップ比較して差分の画像信号を検出する画像処理部と、前記座標管理装置で管理する被検査物上の位置座標に対応付けしてしきい値を設定するしきい値設定手段及び前記座標管理装置で管理される被検査物上の位置座標において前記画像処理部から検出される差分の画像信号に対して前記しきい値設定手段で設定されたしきい値を用いて異物であるか否かを判定する判定回路を有する異物判定装置とを備えた異物検査装置を用いて本検査時において被検査物上の異物を検査する異物検査方法であって、
予備検査時には、前記異物判定装置は、前記しきい値設定手段に対して予め所定のしきい値を設定することによって前記判定回路から得られる予備検査結果をレビューして異物と、異物でないものを誤って検出した虚報とに分類して前記座標管理装置で管理する被検査物上の位置座標に対応付けされた前記被検査物内の前記虚報の分布を示す虚報マップを作成し、該作成された虚報マップに応じて前記被検査物全体の検査領域を少なくとも二つの同心円状の領域に分割し、該分割された少なくとも二つの領域毎に得られる前記虚報の密度に応じて前記座標管理装置で管理する被検査物上の位置座標に対応付けされた前記分割された少なくとも二つの領域毎に互いに異なる本検査時のしきい値を前記しきい値設定手段に対して設定し、
本検査時には、前記判定回路は、前記座標管理装置で管理する被検査物上の位置座標において前記画像処理部から検出される差分の画像信号に対して前記座標管理装置で管理する被検査物上の位置座標に対応付けされた前記分割された少なくとも二つの領域毎に前記予備検査時に前記しきい値設定手段に対して設定された前記本検査時のしきい値を用いて異物であるか否かを判定することを特徴とする異物検査方法。 - 被検査物を走査させる走査手段と、
該走査手段で走査された被検査物の表面に検査光を照射する照射光学系と、
該照射光学系で前記検査光が照射されたことにより前記被検査物の表面で発生した反射光又は散乱光の強度を検出画像信号として検出する検出光学系と、
前記照射光学系により前記検査光が前記被検査物の表面に照射される被検査物上の位置座標を検出する位置座標検出手段と、
該位置座標検出手段で検出された被検査物上の位置座標を管理する座標管理装置と、
前記検出光学系から検出される検出画像信号と良品チップの参照画像信号とをチップ比較して差分の画像信号を検出する画像処理部と、
前記座標管理装置で管理する被検査物上の位置座標に対応付けしてしきい値を設定するしきい値設定手段及び前記座標管理装置で管理される被検査物上の位置座標において前記画像処理部から検出される差分の画像信号に対して前記しきい値設定手段で設定されたしきい値を用いて異物であるか否かを判定する判定回路を有する異物判定装置を備え、
予備検査時には、前記異物判定装置は、前記しきい値設定手段に対して予め定めたしきい値を設定することによって前記判定回路から得られる予備検査結果をレビューして異物と、異物でないものを誤って検出した虚報とに分類して前記座標管理装置で管理する被検査物上の位置座標に対応付けされた前記被検査物内の前記虚報の分布を示す虚報マップを作成し、該作成された虚報マップに応じて前記被検査物全体の検査領域を少なくとも二つの同心円状の領域に分割し、該分割された少なくとも二つの領域毎に得られる前記虚報の密度に応じて前記座標管理装置で管理する被検査物上の位置座標に対応付けされた前記分割された少なくとも二つの領域毎に互いに異なる本検査時のしきい値を前記しきい値設定手段に対して設定するように構成し、
本検査時には、前記判定回路は、前記座標管理装置で管理する被検査物上の位置座標において前記画像処理部から検出される差分の画像信号に対して前記座標管理装置で管理する被検査物上の位置座標に対応付けされた前記分割された少なくとも二つの領域毎に前記予備検査時に前記しきい値設定手段に対して設定された前記本検査時のしきい値を用いて異物であるか否かを判定するように構成したことを特徴とする異物検査装置。 - 前記しきい値設定手段は、前記しきい値を予め定めた値に係数を掛け算して作成することを特徴とする請求項２に記載の異物検査装置。
- さらに、予備検査時において、前記異物判定装置における前記判定回路から得られる予備検査結果を前記座標管理装置で管理する被検査物上の位置座標に対応付けさせて格納する検査結果記憶装置を備えたことを特徴とする請求項２に記載の異物検査装置。
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