JPH07159333A - 外観検査装置及び外観検査方法 - Google Patents

外観検査装置及び外観検査方法

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JPH07159333A
JPH07159333A JP30385693A JP30385693A JPH07159333A JP H07159333 A JPH07159333 A JP H07159333A JP 30385693 A JP30385693 A JP 30385693A JP 30385693 A JP30385693 A JP 30385693A JP H07159333 A JPH07159333 A JP H07159333A
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Taiichi Kondo
泰一 近藤
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 検査対象物の表面に発生したパターン不良を
検出すると共に、当該検出結果に基づいて、発生原因を
も解析する外観検査装置を提供する。 【構成】 外観検査装置は、試料台12に搭載された半
導体ウェハ1に光線を照射する光源13と、その反射光
を検出してパターン不良の特徴を示す信号を出力する反
射光検出器14と、上記パターン不良検出手段によって
得られた多数のパラメータ信号の値を、パターン不良の
発生原因に応じてグループ分けする外観検査制御装置1
5と、グループ分けされたパターン不良を記憶する記憶
装置16とを具える。上記制御装置15は、上記検出器
14からの信号によってパターン不良を認識し、記憶装
置16に記憶されているデータと比較して、その不良発
生原因を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、外観検査装置さらには
半導体ウェハの外観検査装置に適用して特に有効な技術
に関し、例えばウェハ表面に付着した異物、パターン欠
陥等のパターン不良の発生原因の解析に利用して有用な
技術に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置を製造するに当たり、その製
造歩留りを上げるために主要製造プロセス終了毎に、パ
ターンの断線/短絡等のパターン異常の原因となるウェ
ハ表面の異物検査が行われる。この異物検査は、外観検
査装置を用いて、例えば以下の手順で行われる。先ず、
被検査物たる半導体ウェハの、特定チップ表面に異物検
査用の光を照射してその反射光の明度を反射光検出器
(例えばCCD撮像デバイス)により検出する。そし
て、これに隣接する1又は2以上のチップに同様に検査
用の光を照射しその反射光の明度を検出する。そして、
2つのチップの同一パターンから反射された夫々の反射
光の明度を表す信号(明度信号)を互いに比較し、明度
の差分を表す検査信号(パラメータ信号)を得る。そし
て、このパラメータ信号に基づいてウェハ上に異物、パ
ターン欠陥等の不良が発生しているか否かが判定される
ようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た技術には、次のような問題のあることが本発明者らに
よってあきらかとされた。即ち、上記従来の半導体ウェ
ハの外観検査装置は、ウェハ上に付着した個々の異物、
パターン欠陥について、その大きさ、高さ、段差等の形
状や、色彩、表面の粗さ等の材質を表すパラメータ信号
を出力するのみで、これらのパターン不良の発生原因の
解析は、上記得られたパラメータ信号の値に基づいて、
熟練した設計者らが人為的に行っていた。このためパタ
ーン不良の発生原因を客観的に解析することは困難であ
り、不良発生原因の解析作業は、依然、その検査効率の
向上が図られていなかった。
【0004】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
ので、半導体ウェハ等の検査対象物の表面に発生した異
物、パターン欠陥等のパターン不良を検出すると共に、
当該検出結果に基づいて、その発生原因をも解析するこ
とができる外観検査装置を提供することをその主たる目
的とする。この発明の前記ならびにそのほかの目的と新
規な特徴については、本明細書の記述および添附図面か
ら明らかになるであろう。
【0005】
【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説明すれば、下記のと
おりである。即ち、本発明は、試料台に搭載された検査
対象物に光線を照射する照射手段と、その反射光を検出
して検査対象物の表面に発生したパターン不良の特徴を
示すパラメータ信号を出力するパターン不良検出手段と
を具えた外観検査装置に、上記パターン不良検出手段に
よって得られた多数のパラメータ信号の値を、パターン
不良の発生原因に応じてグループ分けするパターン不良
分類手段と、グループ分けされたパターン不良を記憶す
る不良モード記憶手段と、上記パターン不良検出手段に
よって得られたパラメータ信号を、上記モード記憶手段
に記憶されている値と比較して、何れのグループに属す
るかを判断して不良発生原因を判定する不良モード判定
手段とを具えるようにしたものである。
【0006】
【作用】外観検査装置によってその形状等が検出された
異物、パターン欠陥が、その検出結果に基づいて、自動
的にモード分類されるので、その発生原因の解析を客観
的に行うことができ、又、その解析結果を用いて更に詳
細な解析作業を簡易に行うことができるようになる。
【0007】
【実施例】
(第1実施例)以下、本発明の第1実施例を添付図面を
参照して説明する。図1は、本実施例の外観検査装置を
示すブロック図、図2は外観検査装置による分析手順を
示すフローチャートである。
【0008】上記外観検査装置は、外観検査が行われる
半導体ウェハ1が搭載される試料台(X−Yステージ)
12と、当該ウェハ1に検査用光(Xeランプ光)を照
射する光源(Xeランプ)13と、ウェハ上で反射した
Xeレーザ光(反射光)を検知して検出信号を出力する
反射光検出器(CCDセンサ)14と、外観検査装置の
動作制御並びに上記検査信号に基づいて、詳細は後述す
る解析処理を行なう外観検査制御装置15と、解析結果
を記憶する記憶装置16と、上記解析結果を出力する出
力装置(CRT,プリンタ)17とを具えている。
【0009】このうち反射光検出器14は、結像光学系
19、レンズ20を通した反射光をCCD素子にて検出
するもので、半導体ウェハ1に照射された反射光の強
度、波長等を測定し、測定結果に応じた検出信号を出力
する。
【0010】外観検査制御装置15は、X−Yステージ
12のステップ移動量、光源13によるビームの走査方
向及びビームの強度等を制御すると共に、これらの制御
状態と上記反射光検出器14からの検出信号とに基づい
て、ウェハ上の異物(1a)、パターン欠陥の発生位
置、その形状(大きさ、高さ、段差等)、色彩等を検出
する。上記外観検査制御装置15による判定の結果得ら
れた外観データ(付着位置、形状、色彩等を表すデー
タ)は記憶装置16に所定の態様にて記憶される。
【0011】しかして、ウェハ上の異物、パターン欠陥
の、形状、色彩等の検出は、具体的には、以下のように
行われる。 半導体ウェハの、特定チップの全面に異物検査用の光
を照射してその反射光を結像光学系19を通して反射光
検出器(例えばCCD撮像デバイス)14上に結像さ
せ、当該検出信号に基づいて外観検査制御装置15内で
チップ像を形成する。 既に検出され、記憶装置16に記憶されている他のチ
ップ(同一パターンが形成されている)のチップ像に係
るデータ信号を上記制御装置15に読み出す。 上記2つの像の差画像を得、この差画像に基づいて、
新たに発生した異物、パターン欠陥の特徴を得る。
【0012】このように得られた、異物、パターン欠陥
の特徴を表す差画像データは、図2のフローチャートに
従って、発生原因毎に、その分類が行われる。即ち、過
去の外観検査によって得られた差画像データは、予めス
テップ1で、その不良発生原因毎にグループ分けされ
(各差画像データのモード分類)、モード毎に記憶装置
16に記憶される。尚、不良モードの分類の態様として
は、例えば、異物やパターン欠陥の大きさを検出し、そ
の大きさに応じてAモード(〜1μm),Bモード(1
〜5μm),Cモード(5μm〜)と云う具合いに分類
する方法が考えられる。
【0013】一方、今回の外観検査によって得られた差
画像データは、制御装置15にて出力され(ステップ
2)、上記各不良モードの差画像データ(記憶装置16
に記憶されているデータ)と比較され(ステップ3)、
今回の差画像データが、これに近いデータが属している
不良モードに分類される(ステップ4)。この分離した
結果は、出力装置17によって表示される(ステップ
5)。
【0014】このようにして、今回新たに検出された差
画像データの、不良モード分類(解析)が自動的に行わ
れた後は、この不良モードに基づいて、更に詳細な不良
発生原因の解析が行われる。
【0015】(第2実施例)図3は、第2実施例の差画
像データの不良モード分類の方法を示すフローチャート
である。この第2実施例では、ウェハ上に発生した多数
のパターン不良を表す多数の差画像データを検出してお
き(ステップ11)、斯く得られた多数の複数の差画像
データの特徴を互いに比較して、差画像データの特徴
(大きさ、形状、色彩等)が近似するもの同士を同じ不
良モードとして分類する(ステップ12)。そして、特
定の差画像データの発生原因を、更に詳細に解析するの
であれば、当該不良モードを選択し、この不良モードに
係る差画像データを抽出して、他の解析方法(例えばS
EM分析)による、当該不良モード発生原因の詳細な解
析が行われる(ステップ14)。
【0016】又、上記のようにウェハ上の異物、パター
ン欠陥を検出するとともに、一方で、ウェハ上に形成さ
れたLSIのショート/オープン位置を検出して、これ
を記憶しておき、検出したパターン不良に係るデータ
と、この電気的な不良データとを互いに比較して、電気
的不良の詳細な原因解析を行うようにしてもよい。
【0017】以上詳述したように、本実施例の外観検査
装置によれば、今回検出された異物、パターン欠陥の特
徴を表す差画像データを、当該検査装置内で、発生原因
が既に解析された他の差画像データと比較して、その不
良発生原因の大まか解析を自動的に行なうことができる
ので、その後の詳細な解析作業の高効率化が図られる。
【0018】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。例えば、本
実施例では不良モードを、異物、パターン欠陥の大きさ
に応じて分類したが、他の特徴、例えば外形(丸形、角
形)に応じて分類するなど他の分類方法を用いてもよ
い。又、本実施例では、半導体ウェハ上に異物、パター
ン欠陥について説明したが、転写用マスク(例えばレチ
クル、1:1マスク)等の表面に付着した異物等、他の
パターン不良についても本発明は適用できる。
【0019】
【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
のとおりである。即ち、1つの外観検査装置で、半導体
ウェハ等の検査対象物の表面に発生したパターン不良の
検出と、パターン不良の発生原因に応じた分類とが行え
るので、不良原因の解析の高効率化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例の外観検査装置を示すブロック図であ
る。
【図2】外観検査装置による分析手順を示すフローチャ
ートである。
【図3】第2実施例の差画像データの不良モード分類の
方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 半導体ウェハ 12 試料台(X−Yステージ) 13 光源(Xeランプ) 14 反射光検出器(CCDセンサ) 15 外観検査装置 16 記憶装置

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 試料台に搭載された検査対象物に光線を
    照射する照射手段と、その反射光を検出して検査対象物
    の表面に発生したパターン不良の特徴を示すパラメータ
    信号を出力するパターン不良検出手段と、上記パターン
    不良検出手段によって得られた多数のパラメータ信号の
    値を、パターン不良の発生原因に応じてグループ分けす
    るパターン不良分類手段と、グループ分けされたパター
    ン不良を記憶する不良モード記憶手段と、上記パターン
    不良検出手段によって得られたパラメータ信号を、上記
    モード記憶手段に記憶されている値と比較して、何れの
    グループに属するかを判断して不良発生原因を判定する
    不良モード判定手段とを具備したことを特徴とする外観
    検査装置。
  2. 【請求項2】 上記パラメータ信号は、パターン不良を
    なす異物、パターン欠陥の、大きさ、高さ、段差、色
    彩、表面粗さの少なくとも1つを表すことを特徴とする
    請求項1に記載の外観検査装置。
  3. 【請求項3】 試料台に搭載された検査対象物に光線を
    照射する照射手段と、その反射光を検出して検査対象物
    の表面に発生したパターン不良の特徴を示すパラメータ
    信号を出力するパターン不良検出手段と、上記パターン
    不良検出手段によって得られた複数のパラメータ信号を
    互いに比較してパターン不良の特徴が近似するもの同士
    にグループ分けする不良モード分類手段とを具備したこ
    とを特徴とする外観検査装置。
  4. 【請求項4】 試料台に搭載された検査対象物に光線を
    照射してその反射光を検出することにより当該検査対象
    物の表面に発生したパターン不良を検出する外観検査装
    置を用いて、複数の検査対象物のパターン不良に係るデ
    ータを収集し、斯く収集したデータをパターンの特徴に
    応じて複数のモードに分類しておき、新たに検出したパ
    ターン不良を上記複数のモードに分類された収集データ
    と比較し、上記新たに検出されたパターン不良が上記何
    れのモードに分類されるかを判別し、分類されたモード
    に基づいて不良発生原因の解析を行なうことを特徴とす
    る外観検査方法。
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