JPH02101583A - 半導体装置のパターン検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、パターン検査に係り、特に半導体装置製造工
程における電極パッド等のパターンの配線との識別によ
る検査精度の向上に適用して有効な技術に関する。

〔従来の技術〕

この種の技術について記載されている例としては、本出
願による特公昭５３−３３０２９号公報がある。

上記公報において、本出願人はフォトマスクのパターン
検査において、複数のフォトマスクにそれぞれ異なる色
相の光を照射して、この照射によって得られるパターン
の像を合成し、欠陥ノくターンの色表示を行う技術を記
載した。

また、最近のパターン検査においては試料の表面をＴＶ
カメラで撮影し、この撮像信号を所定のしきい値で二値
化してその画像認識によりノ（ターンの良・不良を判定
する技術も一般的になりつつある。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記技術においては、試料上の明度の差異を
２値化処理してパターン検出を行うため、配線パターン
と絶縁膜等のように、明度の明らかに異なるパターンの
識別は可能であるものの、アルミニウム（Ａｆ）の配線
パターンと半田バンプ電極用の下地金属（金：Ａｕ）等
のように、明度が近似しているパターン間の境界部分の
認識は困難な場合が多かった。

第４図は試料表面における配線パターンおよび下地金属
パターンの形成状態を示す部分断面図、第５図は従来技
術におけるパターン認識画像である。

上記第４図において、４１はシリコン（Ｓｌ）からなる
半導体基板、４２はアルミニウム（Ａｊｌりの蒸着等に
より形成された配線パターン、その上層に形成された４
３はシリコン酸化膜等からなる透明の絶縁膜、４４は半
田バンブ１穫４５を形成するための３層構造からなる下
地金属パターンである。この下地金属パターンは、クロ
ム層（Ｃｒ）４４ａ、銅層（Ｃｕ）４４ｂからなる下層
下地を有しており、最上層は金層（Ａｕ）４４ｃで形成
されて′ハる。

このような配線パターン４２および下地金属パターン４
４の各形成状態をＴＶカメラで撮像し２値化処理した場
合、絶縁膜４３を通した配線パターン４２からの反射光
と、下地金属パターン４４の最上層の金層（Ａｕ）から
の反射光の明度はきわめて近似しているため、これによ
って得られる認識パターンは第５図に示す通りとなり、
係る認識パターンからは配線パターン４２と下地金属パ
ターン４４との境界分離による両者の識別は困難である
。

したがって、もし下地金属パターン４４において、第５
図中に破線で示すようなパターン欠陥りがあったとして
も、上記従来技術においてはこれを識別することができ
ず、パターン欠陥の発見が困難となっていた。

本発明は、上記課題に着目してなされたものであり、そ
の目的は、近似した明度を有するパターン間においても
その境界識別を可能とし、識別精度を高め、信頼性の高
いパターン検査技術を提供することにある。

本発明の上記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、概ね次のとおりである。

すなわち、２以上の重なり合った微細パターンからの反
射光を構成原色毎の比率に色調分離して、各々の色調要
素についてしきい値と比較することにより、２以上の微
細パターンの分離認識を可能とし、この重なり合った部
分におけるパターン欠陥を検出するものである。

〔作用〕

上記した手段によれば、試料面の微細パターンから得ら
れる色調の度合の差異によって、明度が近似した２以上
のパターンの識別が容易になるため、たとえば全表面か
らの金色の反射光と、透明な絶縁膜を通じたアルミニウ
ム表面からの銀白色の反射光との識別等が可能となり、
高精度なパターン検出を実現することができる。

〔実施例１〕 第１図は本発明の一実施例によるパターン検査装置の概
略構成を示す説明図、第２図は本実施例により得られる
認識パターンの一例を示す説明図である。

第１図において、パターン検査装置ｌは、ステップモー
タあるいは手動によりｘＹ方向に微動可能なＸＹステー
ジ２を有しており、このＸＹステージ２上には同図左側
に理想状態の基準ウェハ３、右側に検査対象物となる試
料ウェハ４が載置される。上記試料ウェハ４の表面は四
角形状のベレット領域４ａ毎に分割されており、各ペレ
ット領域４ａの断面構成は従来技術で説明した第４図に
示したものと同様となっている。

上記ＸＹステージ２の側部上方には照明光源１２を有し
ており、基準ウェハ３および試料ウェハ４の各面を照明
する構成となっている。

上記ＸＹステージ２の上方には、対物レンズ９ａ、・９
ｂを経て１対のカラーセンサ５ａ、５ｂを有しており、
これらのカラーセンサ５ａ、５ｂからの撮像信号が赤色
系のＲ信号、緑色系のＧ信号、青色系のＢ信号にそれぞ
れ分離されて信号比較制御部６（図中、破線で囲んだ部
分）に人力される構造となっている。

信号比較制御部６では、上記Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号毎
にカラーセンサ５ａと５ｂとの人力信号を比較する第１
の比較器群７ａ、７ｂ、７ｃを有しており、これらの出
力はさらに第２の比較器群８ａ、８ｂ、８ｃにそれぞれ
人力されて、信号比較制御部６自身が有するしきい値と
比較される。

上記第２の比較器群３ａ、３ｂ、８ｃの出力は、データ
処理部１０に人力されて、試料ウエノ蔦４上に形成され
たパターンの良否が判定される。

次に、本実施例の作用について説明する。

まず、ｘＹステージ２上に基準ウエノ＼３と試料ウェハ
４とが載置され、ＸＹ力方向所定の位置決めが行われる
と、試料ウェハ４上のベレット領域４ａの単位で下地金
属パターン４４の形成状態が検査される。本実施例では
、このようなパターン検査は、基準ウェハ３に形成され
たパターンと試料ウェハ４上のパターンとを比較するこ
とによって行われる。ここで、本実施例では、ｘＹステ
ージ２を移動させることによって、その上面に載置され
ている基準ウェハ３と試料ウニ／Ｘ４とは同期してＸＹ
力方向移動されるため、カラーセンサ５ａ、５ｂでは両
ウェハ３および４の常に対応したマトリクス座標での撮
影画像が得られる。

カラーセンサ５ａ、５ｂによって得られた撮影画像は、
Ｒ信号、Ｇ信号およびＢ信号に分離されて、信号比較制
御部６内の第１の比較器群７ａ。

７ｂ、Ｔｃに人力される。ここで、両カラーセンサ５ａ
、５ｂからの各信号はそれぞれＲ信号、Ｇ、信号、Ｂ信
号毎に比較され、その色調成分の差が差分信号としてそ
れぞれ第２の比較器群８ａ、８ｂ　　３ｃに出力される
。第２の比較器群８ａ、８ｂ、３ｃにおいては、この差
分信号を予め信号比較制御部６に設定されたしきい値と
比較し、これを超えている場合には、パターン欠陥信号
としてデータ処理部１０に出力する。データ処理部１０
では、上記のＲ系統、Ｇ系統あるいはＢ系統のいずれか
１系統よりこのパターン欠陥信号を受は取った場合には
、撮像された範囲内の試料ウェハ４上の下地金属パター
ン４４においてパターン欠陥を生じているものと判断し
て、ＣＲＴ等の表示装置において、該パターン欠陥の部
分のみを色分は表示するなどしてパターン欠陥の識別を
容易にする。

なお、上記Ｒ，Ｇ、Ｂ信号による比較は撮影画像の単位
画素をとらえて行ってもよいし、あらかじめ設定された
一定の画素集団に対して一括して行ってもよい。

このように、本実施例によれば、試料ウニ／Ｘ４からの
撮影画像をＲ，Ｇ、Ｂの各色調系統に分離して、これを
基準ウェハ３の撮影画像と比較するため、第４図に示し
た断面構造による配線パターン４２と下地金属パターン
４４とのパターン分離が可能となる。このため、第２図
に示すように、従来技術では困難だった配線パターン４
２と重なり合った部分における下地金属パターン４４の
欠陥りの発見が容易となり、精度の高いパターン検査が
可能となる。

〔実施例２〕 第３図は本発明の他の実施例であるパターン検査装置の
概略構成を示す説明図である。

本実施例２においては、基準ウェハ３を用いることなく
、理想パターンを予め記録媒体２１に登録しておき、試
料ウェハ４から得られた撮影画像をこれと比較してパタ
ーン欠陥を検出するものである。なお、本実施例では記
録媒体２１に用意される理想パターンは、実際の基準ウ
ェハ３からサンプリングされたものに限られず、配線パ
ターンのレイアウト設計段階で設計装置に記録されてい
るデータを基に、これに補正値を加えて算出したもので
あってもよい。このようなデータを用いることにより、
基準ウェハ３を作成する労力が軽減され、パターン検査
を高速かつ高精度化することができる。

なお、その他の検査手順については上記実施例１と同様
であるため説明を省略する。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

たとえば、カラーセンサとしては、その構成について詳
しく図示しなかったが、プリズムにより対物レンズから
の反射光を分光し、かく波長成分についてその強度を検
出する固体撮像素子、もしくは光電検出器、撮像管等の
いかなる手段によってもよい。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその利用分野である、半導体ウェハ上の下地金属パタ
ーンの欠陥検査を例に説明したが、これに限らず試料ウ
ェハ上の配線パターンの欠陥検査、あるいはフォトマス
クにおけるマスクパターンの欠陥検査に適用することも
可能である。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとふりであ
る。

すなわち、試料面の微細パターンから得られる色調の度
合の差異によって、明度が近似した２以上のパターンの
識別が容易になるため、パターンの識別精度を高め、高
精度なパターン認識を可能とすることができる。

このため、パターン欠陥のない信頼性の高い半導体装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例１によるパターン検査装置の概
略構成を示す説明図、 第２図は実施例１により得られる認識パターンの一例を
示す説明図、 第３図は本発明の実施例２によるパターン検査装置の概
略構成を示す説明図、 第４図は試料表面における配線パターンおよび下地金属
パターンの形成状態を示す部分断面図、第５図は従来技
術における認識パターンの一例である。 ■・・・パターン検査装置、２・・・ＸＹステージ、３
・・・基準ウェハ、４・・・試料ウェハ（試料）、４ａ
・・・ペレット領域、５ａ、５ｂ・・・カラーセンサ、
６・・・信号比較制御部、７ａ、７ｂ、１ｃ・・・第１
の比較器群、３ａ。 ３ｂ、３Ｃ・−・第２の比較器群、９ａ、９ｂ・・・対
物レンズ、１０・・データ処理部、１１・・・表示装置
、１２・・・照明光源、２１・・・記録媒体、４１・・
・半導体基板、４２・・・配線パターン、４３・・・絶
縁膜、４４・・・下地金属パターン、４４ａ・・・クロ
ム層（Ｃｒ）、４４ｂ・・・銅層（Ｃｕ）、４４Ｃ・・
・金層（Ａｕ）、４５・・・半田バンブ電極。 第２図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体装置の素子表面上に形成された明度の近似し
   た２以上の重なり合った微細パターンの欠陥検査を行う
   際に、上記２以上の微細パターンからの反射光を構成原
   色毎の比率に色調分離して、各々の色調要素についてし
   きい値と比較することにより重なり合った部分の微細パ
   ターンの分離認識を可能とすることを特徴とする半導体
   装置のパターン検査方法。 ２、上記半導体素子表面上の微細パターンのうち少なく
   とも一方が配線パターンであり、他方がその上層に形成
   された半田バンプ電極のための下地金属層であることを
   特徴とする請求項１記載の半導体装置のパターン検査方
   法。