JPH09178663A - 反射面の不均一を検出する方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＩＣ製造途上のシリコンウェハ上に発生する
レジストバーンの検査を自動的に行う検査装置及び方法
を提供する。 【解決手段】 電場発光（ＥＬ）パネル２２を、実質的
に均一な照明光源として配設する。光入射角が適確にな
るように取付けた電子カメラ１８は、ウェハ１０の反射
表面からの反射光を入射する。電子カメラ２２は、反射
光の特性をデジタル信号として受光し、各ピクセル毎に
光電変換をする。各ピクセルの反射光強度に対応する電
気信号は、イメージプロセッサ４６によりデータ処理が
施され、ウェハ１０の反射表面の不均一性の有無が出力
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反射する基板表面
の不規則性、不整状態、バラツキ、不均一性を広く検出
する方法と装置に関する。本発明は特に、その検出機能
を提供する自動装置に関するものであって、前記の観察
対象となる基板は平坦面を有する実質的な固体物体であ
り、例えばシリコンウェハ、ペイントを塗布された基
板、研磨された基板等々である。

【０００２】

【従来の技術】集積回路の発展が加速し、その生産効率
及び歩留まりの向上に対する重要性と必要性は、益々増
大している。集積回路の製造に於ては、シリコンウェハ
を使用して、バッチ処理と称して多数のウェハを同時に
処理するが、この際工程ステップ数は数百を越える。こ
れをウェハ製造あるいは、ウェハ生産プロセスと称す
る。ウェハ生産プロセスを終了すると、製造者はその各
個のダイの電気的機能テストを実施し、その結果を個別
のダイ毎に、特に不良品にマークを付して良品と識別で
きるようにしている。その後、製造者は、ウェハを切断
してダイ形状とする。このダイそれぞれは、独立のＩＣ
を構成し、他にチップとも称するが、このダイについて
その表面の画像検査が実施され、良品のみが選別され、
続く組立工程を経て集積回路が完成される。

【０００３】上述したように、数百を越える数の生産プ
ロセス工程が存在するため、若干の物理化学的プロセス
条件の変動は管理の限界を越える為に避け難い。従っ
て、ウェハ表面の不規則性、不整状態、バラツキ、不均
一性が発生しウェハの歩留まりが低下する。従って、好
ましい製造工程に於ては、継続する各プロセス点に於
て、ウェハの表面検査を実行して不具合を検知すること
が必要とされる。このような検査を実施することによ
り、製造装置の不具合がより速く検知することが可能と
なり、結果として最適化効果に依り歩留まりを向上する
ことができる。

【０００４】一般的に、集積回路内部の幾何学的パター
ン形状はウェハ表面に見い出すことができる。この回路
パターン形状はフォトリソグラフ工程において形成され
る。

【０００５】この工程の概要は、先ずウェハ表面を酸化
して被膜を形成する。次に薄い感光性膜（フォトレジス
ト）をその上に塗布する。そのフォトレジストを紫外線
にて選択的に照射して選択的に化学反応を誘起する。具
体的には、形状パターンが載っているフォトマスクを通
して露光操作を行なう。これに依って、（１）マスクさ
れた、即ちフォトマスクにて遮蔽された領域及び、
（２）そうでない領域が規定される。

【０００６】次に続くプロセスは多岐にわたるが、被覆
膜を形成する成膜工程を種々含む。例えば、スピンコー
ティグ、化学蒸着（ＣＶＤ）であり、更に被覆膜をエッ
チングする工程が含まれる。その方法は、化学的腐食法
やプラズマエッチング等々である。シリコンウェハ製造
過程に於て、製造者は、これ等前記生産プロセスを通常
何度も繰返して実施し、ウェハ上に多層面を形成する。
数え方にも依るが、多層面形成過程が、シリコンウェハ
の完成までに２０回あるいはそれ以上に実施されること
がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した被覆
膜を形成する成膜工程やあるいは、それ等のエッチング
工程に於て、フォトレジストの異常な化学反応が進行し
てしまう問題が発生する場合がある。この異常な化学反
応の進行を、この明細書内においては「レジストバー
ン」と称する。

【０００８】前記レジストバーン、即ちフォトレジスト
が異常に変成してしまう問題の実際の原因は良く分から
れていない。しかしこれを悪化させる要因は以下のよう
に推定される。（１）ウェハの冷却に伴う不整状態、バ
ラツキ、不均一性、（２）処理容器内のガスの流れの物
理化学的不規則性、不整状態、バラツキ、不均一性、
（３）処理容器内の温度分布の不整合と不均一性、
（４）ウェハ接触面の温度分布の不整合と不均一性、そ
して、（５）工場の電源電圧の変動等々である。

【０００９】このように、レジストバーンは、集積回路
パターン形成に擾乱を起こし、従って、パターンの一貫
性が欠ける。このため、その線幅の均一性を歪める等々
大きな問題が生じる。レジストバーンが発生すると、以
下のような不具合が頻繁に発生する。不具合とは正規に
は、０. ５ミクロンの線幅が部分的に０. ８ミクロンと
なり、歪んだ状態が生じることなどを含む。一貫性を欠
いたパターン線や歪んだ線分は、当然回路動作を悪化さ
せる。あるいは悪化させるどころか悪質な誤動作を起こ
す場合がる。

【００１０】従って当然のことであるが、従来シリコン
ウェハは、製造現場で作業者に依る目視検査を受けるの
が常になっている。光の入射角あるいは反射角がある範
囲になると、問題になっているレジストバーン部分は他
の正常部分よりも暗く見えることが分かっている。従っ
て、作業者は、ウェハをピンセットでつかみ、その反射
光を観察して変色部分あるいは、不規則な反射部分を探
す。

【００１１】しかし、以上のような目視検査は、信頼に
足るものでは無く、通常細部にわたる検査に適さず、良
品と不良品を勘で決める域を出るものではない。目視検
査によりレジストバーンが見つかった場合であっても、
作業者はその部分に目印を入れるか、もしくはウェハそ
のものを廃棄するのみである。ウェハそのものを廃棄し
ない場合は、欠陥場所に目印を付けるのは重要である。
これは、目印を付けないと後続プロセスにて、悪い部分
が一見隠されてしまい、良さそうに見えてしまうことが
多分に起こり、プロセスが混乱するためである。

【００１２】レジストバーンを予防するため、集積回路
製造者は、製造装置を定期的に検査し注意深く保守す
る。例えば、一作業日の始まりに際して、処理容器を製
造ラインと切り離してテストランを実施して見ることが
実際行なわれている。上述したテストウェハが試験プロ
セスを経た後、製造者は顕微鏡下で観察をし、更に線幅
測定を行なって、全て予期通りになっているかどうかを
検査して後に、処理容器の条件が適性か否かが判定され
る。

【００１３】以上の確認をした後に、処理容器を製造ラ
インに戻して始めて、実際の生産ウェハを処理すること
になる。しかし、この確認は困難で作業に１時間以上の
時間が必要となることがある。このため、担当者や製造
ラインが実質的に生産に係る時間が削られる。前記レジ
ストバーン事故発生を製造ライン内で検出する市販の装
置は、未だに存在しない。従って、前述したように、現
在のところはこの作業を製造ラインから外れてオフライ
ンで検証する以外に良い方法が無い。従って、インライ
ンで即ち、製造ライン内にてレジストバーン事故発生を
検出する自動化装置が望まれている。実現された場合、
この類の欠陥を検出、検証することが容易になる。

【００１４】本発明は前述した実情に鑑みてなされたも
のであり、反射する表面の不均一性を自動検出する装置
を提供することを目的とする。

【００１５】又、本発明は、製造プロセス中に発生する
シリコンウェハ上のレジストバーンを検出する装置を提
供することを目的とする。

【００１６】又、本発明は、反射する表面の不均一性を
自動検出した時、それがレジストバーンそのものである
か否かを判断することを可能とする装置を提供すること
を目的とする。

【００１７】本発明の他の目的は、製造プロセス中に発
生するシリコンウェハ上のレジストバーンを検出する装
置を提供しそれを自動化することである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、電場発
光パネル（electro-luminescent 、以下ＥＬパネルと称
する）を用い、このＥＬパネルが観察すべきシリコンウ
ェハに代表される反射平面を有する基板を、実質的に均
一に照射するように配置される。次に、電子カメラが、
観察面から反射してくる入射光を検出できるように配置
される。反射面をピクセルの集合と考えることができる
ので、各ピクセルからの反射光の強度を表す信号をこの
カメラは、光電変換して出力する。このカメラの出力端
子とプロセッサを結合し、観察中の反射面の反射状態が
ピクセル単位でデータ処理して出力される。

【００１９】本発明では、望ましくは、更に適当な筺
体、外囲器が必要である。これに依って反射光以外の不
要なノイズ性の光がカメラに入って雑音成分となるのを
防ぐことができる。この外に当然ウェハ移動等を取り扱
うことができる機構とカメラ位置調整を可能にする機構
を備えるのが良い。

【００２０】本発明の重要な利点は、製造プロセス中に
発生するシリコンウェハ上のレジストバーンに関して、
新規性の高い斬新な自動検出メカニズムを得ることが可
能である。更に、他の利点は、超ＬＳＩシリコンウェハ
の非常に長い製造プロセスの中で任意の、どの段階でで
も検査の実行が可能である点である。前記に示した種々
多様な目的と利点を有する本発明は、この当業者にとっ
て、付記図面と共に以下の発明の詳細な実施の形態を読
むことにより、明確に発明原理が理解できることは自明
である。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して説明する。

【００２２】図１はウェハ表面１３上に形成された複数
のＩＣ（集積回路）１２を一部分あるいは、全部を含ん
でいるシリコンウェハ１０の処理面の概要を示す平面図
である。望ましくは、ウェハ表面の反射率は例外もある
が全ウェハ上同一である。尚、実際には例外があり、各
ＩＣダイの部分でその画像特性が特徴的な反射率を与え
る。しかし、各ＩＣ１２は同一である以上、各々が反射
する画像は同一の筈である（但し、アラインメント目的
の基準点として設置されているテストダイは別であ
る）。

【００２３】一方、ＩＣダイ表面の一つあるいはそれ以
上の領域で、ウェハ表面の他のダイの同一領域と異なる
反射率が見られる場合は、そのウェハが製造プロセス中
で一回あるいは複数回にわたってフォトレジストバーン
と称する不良発生があった可能性を示すものと考えられ
る。このようなフォトレジストバーンと称する不均一の
領域の一つが図１の１１に示される。この領域は肉眼で
もはっきりと見える場合と、そうでなくて反射特性に微
妙な違いがあるだけの場合と様々である。

【００２４】しかし、どちらの場合でもかような不良と
なったフォトレジストのある領域内では、そこに組込ま
れた如何なるＩＣでも信頼性叉は動作特性に影響する傷
を受けている。フォトレジストにこのような不均一性が
見られる欠陥領域の大きさ、数、位置を予め予測するこ
とは出来ない上に、このような欠陥領域はウェハ表面の
どこにでも発生し得る。

【００２５】ここで、図２に示されるように、シリコン
ウェハ１０の主要表面１３を点光源１６を用いて検査す
ることが考えられる。ここで掃引機構を備えた電子カメ
ラ１８を用いて、エッチング工程を終えているＩＣ構造
１２（通常は、規則正しい行列を形成する）を観察する
ものとする。この時、前記の規則性のため、ＩＣ構造１
２は回折格子として働き、指向性の強い数次の回折波を
発生する現象が生じる。従って、問題は点光源１６を用
いたことにある。点光源は、前記メカニズムで明るい光
の白色バンドを発生するが、本来ウェハの表面は暗い。

【００２６】前記の指向性の強い数次の回折波故に、こ
の光をカメラで見ると明るく見える。しかし、この光を
外すと、カメラには暗いイメージしか映らない。他にウ
ェハ表面上には、反射性の強い部分があるが、その画像
は暗い。そのような領域は、零次の回折波を発生する
が、これは、カメラのレンズを経て絞りに入らないの
で、その映像面に到達しない、従ってその像は暗い。一
方、欠陥１５は、八方に光を散乱して大変明るく見え
る。

【００２７】結果的に、点光源は不適切である。指向性
の強い数次の回折波に依る光の白色バンドは、強烈で
「眩しさ効果」を惹起して欠陥を見えなくしてしまう。

【００２８】次に、カメラにははそれ自体の反射が入ら
ないように、その反射は映像画面の外側に来るように注
意する必要がある。点光源は不適切なので、それを使う
代りに、図３に示されるように拡大面光源２０を使う
と、特有の指向性の強い数次の回折波に依る白色光の問
題は解決する。いわゆる面光源とは必然的に無数の点光
源が、無限小の間隔でもって塊って平面を構成している
集合であるから反射光は指向性を失い円滑化する。面光
源では、無数の点から反射される反射光は各々オーバー
ラップして、全ての小さな行列構造からそれぞれ弱い光
を放射して、一様に明るく光って見える。結論として、
面光源では、指向性の強い明るい光の白色バンドを発生
することはない。

【００２９】そこで、暗視野での観察になるようにカメ
ラの視野の外に面光源を設置すると、ウェハ上の行列構
造であるダイ１２と欠陥１５は明るく見える。これらは
前記の原理で、各々数次の回折波を発生するが、面光源
の広がりの為その指向性は弱められて、カメラ１８に対
して、無指向の明るい光を放射するからである。但し、
ウェハの反射性領域は、この場合でも暗く見える。何故
なら、この反射光は、カメラの開口部に入らない為であ
る。結論は、図３のような照明系も望ましくない。これ
は、カメラはウェハの暗い反射性背景に対して、明るい
ダイ行列のパターンと同じく明るい欠陥を見るようにな
り、欠陥の識別が困難になるためである。

【００３０】ここで、本発明の実施の形態に係る図４を
参照する。面光源２２は、（ウェハ１０から反射するこ
とで）反射光がカメラ１８の視野に入射するように配設
される。これにより、欠陥以外は、ウェハ全面が明るく
なる。これは、ウェハの反射性の領域とダイの行列を形
成するＩＣ構造１２が共に零次回折光即ち反射光のみを
カメラに向けて戻すためである。ウェハのダイ行列を形
成するＩＣ構造１２やウェハの反射性の領域と比べて、
欠陥は光を散乱させるので、カメラにわずかな光を送る
だけのため、欠陥部分はこの場合に暗く見える。これを
別の観点から考える。ウェハを鏡と考えることができる
ので、カメラは面光源２２をウェハの中に見出すことが
できる。ここで、カメラがウェハ面に焦点を合わせる
と、面光源はボヤケて明るい背景を構成する。ウェハ内
の傷や欠陥は、均一であるべき面光源の像を乱して、そ
こだけ暗い部分を構成する。顕微鏡の場合、そのレンズ
や反射鏡上の傷やゴミを見る為には、対物面に焦点を合
わせずに、そのレンズや反射鏡そのものに焦点を合わせ
れば良いことが知られている。

【００３１】一方、対物面は均一な明るさとなるように
照射されている。この時、焦点面上のゴミは、均一な背
景に対して浮き上がって現われるので、その存在の認識
は容易となる。この例で解かる通りに、ウェハ１０は鏡
の役割をする。対物面は鏡面であるから対物面に関して
対称な像が見られる訳で、光源２２（鏡面の中にも像が
存在する）、ウェハ１０及びカメラのフィルム面に相当
する電荷結合素子（ＣＣＤ素子行列）は、鏡面に引かれ
た線分を中心に折り畳み対称図形になる。カメラのレン
ズはその焦点をウェハ上の欠陥あるいはゴミ等に合わせ
る。この時、均一な明るさの焦点が外れた面の像が背景
に存在する。本発明にて、ウェハ１０もしくは他の対物
面を観察する際その対物面が反射性であって格子行列が
無い場合は、指向性の強い数次の回折波に依る光の白色
バンドは一切発生しないので何等問題は無い。 このよ
うな時は前記図２のような環境で点光源を使っても良
い。

【００３２】木や紙がそうであるように、対物面が反射
性で無い場合がある。この時は、前記場合以上に観察は
容易である。これは先ず第一に、指向性の強い数次の回
折波に依る光の白色バンドは一切発生しないためであ
る。又、カメラがそれ自体の反射像を見る問題も無い。
かくして本発明では図２と異なり、 カメラと対物面を
結ぶ線分から外せば光源は何処に置いても良い。そし
て、カメラはウェハ上の空間に設置しそれ自体がカメラ
に映らないようにすることができる。

【００３３】次に本発明の実施の形態に係る装置を示し
たブロック図である図５を参照する。これは、図４の原
理に基づく。この図では１３で示した表面の広い範囲の
中で不均一性欠陥を探すものとする。先に述べた如く遮
蔽の為の暗箱３１に系全体を収容して、不要な光の雑音
成分をシステムから分離する。その内部にはウェハ搬入
とその移動、腕の動作をするロボットアーム３２（図示
せず）等の機械類、光源２２、そして電子カメラ１８等
を設置する。ロボットアーム１４は、観察すべきシリコ
ンウェハ１０を保持する為のものである。光源２２は電
場発光（electro-luminescence, ＥＬ）パネルが均一な
光源として良好な結果をもたらす。この位置を調整して
シリコンウェハ１０の表面が均一に照射されるようにす
ることができる。光源２２の種類に依っては、光拡散体
１７を用いると効果的に均一な照射が得られる。

【００３４】面光源である照明パネル２２はウェハ１０
の全表面を実質的に均一な強度の光にて照らすように配
置される。その反射光はカメラ１８の視野内に入るよう
に調整することができる。即ち、ウェハ１０はこの光を
直接ＣＣＤカメラ１８に向けて反射する。前記図１に示
したように、ウェハ１０はレジストバーン領域１１、パ
ターンのあるダイ行列領域１２、前記ウェハ上の反射性
領域を有する表面１３を含む。

【００３５】表面１３の反射性領域は回路構成要素、即
ちダイを含まない部分を有するが、それは通常肉眼では
鏡面状になる。一方パターンのあるダイ領域１２とレジ
ストバーン領域１１は、鏡面とは異なって見える。代表
的な場合、ウェハ上に配置されている集積回路ダイ１２
は、シリコン平面内の反射性領域１３よりも幾分暗く見
える。レジストバーン１１はウェハの欠陥として分類す
る。これは、反射性領域１３及びパターン領域であるダ
イ１２と比較すると、ぼんやりしたあるいは曇った外観
を呈す。

【００３６】電子発光ＥＬパネル２２で照すことができ
る面積は、ウェハ１０の面積より大きく取ると好適であ
る。これにより、照明の均一性を向上させることができ
る。カメラ１８は、電荷結合素子ＣＣＤ原理に基づく方
式が望ましい。このカメラでウェハ１０の表面全体を映
し出す。カメラ１８はパネル２２とウェハ１０で囲む空
間の外に置くのが好ましい。その迎角はカメラ自体のウ
ェハに依る反射像を映さぬように工夫すれば良い。

【００３７】更に、カメラ１８には望ましい検出感度を
達成するべく必要に応じてて適切な拡大あるいは縮小画
像を供給するレンズシステム１９が搭載される。高感度
に必要な高倍率にした場合、ウェハ全体が視野に入らな
いことも起こる。その時は、カメラを移動するステージ
３０に搭載してＸ−Ｙ移動を可能にする。一方、２つの
回転角（θとω）の微調整もできるようにして、角度ズ
レにも対処する。かくして、視野の数枚分の範囲を続け
て観察することが可能になる。

【００３８】カメラ１８は、ウェハ１０の表面から反射
する光強度を測定する為の内部機能とそれに必要な部品
を備える。更に詳述すれば、カメラ１８はウェハ１０の
表面領域上の任意のそして全ての各ピクセル（画素）か
ら反射した光を測定する。そして、前記のそれ等ピクセ
ルから受けた光強度を順次電気信号に変換して、その結
果得られる信号を信号線４０上に出力する。カメラ１８
は、ウェハ１０の表面に焦点を合わせ、面光源パネル２
２（曲面の場合もあり得る）が発光するので、その光が
反射して得られる画像を捕える。一方、ウェハ１０の表
面領域を広く走査する為、ステージと共にカメラが動か
される。

【００３９】この時、反射性領域１３とパターンのある
行列ダイ領域１２は発光パネルからの光の零次反射光を
発し、カメラはこれを捕える。しかし、もしカメラ１８
がレジストバーン１１を捕えると、光源２２からの光は
散乱するのでカメラに入射する光の強度はより弱くな
る。従って、欠陥領域はウェハの他の領域よりも暗く見
える。アナログ・デジタル・コンバータ（ＡＤコンバー
タ）４２はカメラ１８から結線４０上に出力されるアナ
ログ信号を受けて、デジタル信号に変換して結線４４に
出力する。これを受けてイメージプロセッサ４６はデー
タ処理を実行し、表示プロセッサ４８にて更に処理して
後モニタ５０上に結果を表示する。このデータはハード
デイスク５２のような記録媒体に記憶させ保存すること
ができる。プロセッサ４６の出力は、更にレジストバー
ンが見つかったことをオペレータに警告する為にアラー
ム音発生器５４、あるいは視覚アラーム発生器５６を作
動させることも必要に応じてできる。

【００４０】前述した装置には、２つの基本動作モード
がある。それは「トレーニング」と「検査」である。

【００４１】検査の前段、即ちトレーニング工程は、装
置に正しい教育即ち条件付けを行なう工程である。先ず
ウェハの周辺から外側に位置する背景画像を取り除く。
そしてもう一つ、その他に画像ピクセルのグレー（灰
色）レベルの範囲を確定する。トレーニングを実施する
際、図６の上部を参照して説明する。本発明の装置は次
の２つの画像を先ず捕獲する。一つは、背景画像であ
り、これは６０で示したようにウェハが無い状態でカメ
ラに光を入射させて得られる画像を言う。もう一つは６
２で示したように良好なウェハの画像である。良好なウ
ェハの画像は、勿論レジストバーン等の欠陥が皆無であ
る亊が解っているウェハの画像である。良好なウェハの
画像のデータから背景画像との差分をシステムに計算さ
せる。この状態を図の６２に示す。

【００４２】差分画像について次に６４でしきい値によ
る選別操作を実施し、しきい値以下の弱いピクセルの信
号を除去する。そしてその画像データを密度フィルター
６６に通し６８に示すようにエロージョン（信号ピクセ
ルの浸出し）と呼ぶ操作を実施する。こうして良好なウ
ェハ画像７０を形成してマスクとする。このマスクと
は、遮蔽作用をするものである。その後はマスク即ち、
良好ウェハの画像を以て、「黄金ウェハ画像」を形成す
る。この後、検査モードに切り換わる。

【００４３】検査モードで装置を動かしている際、検査
ウェハの画像７２は前以てメモリー等に保管してあった
背景画像と比べる。ここで互いの差分をとって差分画像
を作る。次に、プロセス点７４に進み、差分画像に関し
てシキイ値選別を行ないシキイ値以下の強度のピクセル
信号を捨てる。そして残された画像を密度フィルター７
６に通す。フィルターを通過した画像は元のオリジナル
画像にてマスクすることができる。かくして、背景のな
い検査ウェハの「真性ウェハ画像」を得るに到る。

【００４４】図６を参照する。ステップ８０では、「真
性ウェハ画像」８０の位置を移動して「黄金ウェハ画
像」７０とを完全に重ね合わせる。この重ね合わせを行
なうには重心法を使うと良い。即ち前記２つの画像の重
心を重ね合わせることに依ってこれを実施すれば良い。
この時、前記２つの画像７０と８０は、新たに「差分画
像」を創出するべく、該当するピクセルどうしで比較し
差分演算がなされる。この差分画像は、プロセス点８２
でのしきい値に依る選別を経て密度フィルター８４を通
過させる。こうして最終の欠陥画像８６を作り出す。欠
陥ウェハから得られる不均一性について、本発明に関わ
る装置は常にデータ統計の解析と収集を行なうように設
けられ、従って欠陥ウェハの特性モデルは常に更新する
ことができる。 このような更新作業に依り後続ウェハ
の検査に於ては、何時も自動的に検査精度がより向上す
る。

【００４５】本発明のシステムは、見い出した欠陥群を
分類することもできる。得られた画像ピクセルの信号を
その色（この場合は、グレーレベルを意味する）によっ
て分類することから始める。それから、各ピクセルの連
続性（connectivities）を調べ円形状に近いウェハ面内
を定義することができる。それからウェハ表面の範囲内
で、欠陥のピクセルを他の色（グレー以外）を一つにグ
ループとして纏めて、更にこのグループの中を細分す
る。この細分化はピクセルの色、形、サイズ及びウェハ
内の所在位置に関して行なう。この位置付けは、ウェハ
の丸い周辺部分と中心部分を基準として表現するのが良
い。

【００４６】以上の如く、製造現場に於て、不均一性欠
陥を発見し分類することに依って、その欠陥が関連する
どの製造装置の不具合に起因するかを推論することがで
きる。こうして、不具合と解った製造装置を止めて、そ
れ以上の不良生産を自動的にストップさせることも可能
になる。その上、本発明の欠陥検査から、前述のように
欠陥を解析して悪い装置の故障診断も可能となる。

【００４７】本発明がシリコンウェハ検査に特別有効で
あることを述べてきたが、高度の均一性が要求される物
体の反射率を用いて、表面ムラ検査に使用できること
は、上に充分に説明した。このような検査表面に実例は
実施の形態の他に、塗装表面、研磨表面、メッキあるい
は陽極酸化処理された表面も含まれる。これ等への応用
では、ＴＤＩ(Time delay integration) センサーを含
むリニヤー可動センサーがあって、これが画像ピクセル
のデータを集めるように設定して実行できる。この時可
動するリニヤーな線毎にイメージプロセスを実行すると
好適である。

【００４８】前述した記載を読めば、示された実施の形
態の変更及び修正は当業者にとっては明らかに容易であ
る。従って、前記請求項は本明細書が述べた全てを含む
と解釈して、請求項の変更及び修正は、本発明に含まれ
るものであることを理解すべきである。

【００４９】

【発明の効果】以上、詳述したように本発明によれば、
製造現場に於て、不均一性欠陥を発見し分類することに
依って、その欠陥が関連するどの製造装置の不具合に起
因するかを推論することができる。こうして、不具合と
解った製造装置を止めて、それ以上の不良生産を自動的
にストップさせることも可能になる。その上、本発明の
欠陥検査から、前述のように欠陥を解析して悪い装置の
故障診断も可能となる。

【００５０】又、製造プロセス中に発生するシリコンウ
ェハ上のレジストバーンに関して、新規性の高い斬新な
自動検出メカニズムを得ることが可能である。更に、他
の利点は、超ＬＳＩシリコンウェハの非常に長い製造プ
ロセスの中で任意の、どの段階ででも検査の実行が可能
である点である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明において、製造途中に於けるシリコンウ
ェハで、少なくとも１つの欠陥、即ちここでは先に述べ
た「レジストバーン」を有する場合のウェハの平面図を
示す図。

【図２】本発明の原理を導くための説明に使用されるウ
ェハに対する光の照射と反射を示す概念図。

【図３】本発明の原理を導くための説明に使用されるウ
ェハに対する光の照射と反射を示す概念図。

【図４】本発明の原理を示す概念図であり、本発明に関
わる光の照射部と、系からもたらされる信号光を集光す
る部分を示す図。

【図５】本発明の実施の形態に係る検査装置の構成を示
すブロック図。

【図６】本発明の実施の形態に係る検査装置のデータプ
ロセス操作の流れを示す図であり、この実施の形態に係
る２つのモードの関連を示す図。

【符号の説明】

１０…シリコン基板、１１…不均一性領域、１２…ＩＣ
ダイ、１３…シリコン基板の表面（高反射性領域）、１
４…ロボットの腕、１５…欠陥（レジストバーン）、１
６…点光源、１８…カメラ、１９…レンズ、２０…面光
源、２２…均一性の高い面光源、３０…カメラ保持台、
３１…暗箱、３２…ロボットの腕、２２…拡散材、４２
…ＡＤコンバータ、４６…イメージプロセッサ、４８…
表示プロセッサ、５０…表示モニタ、６０…背景画像、
６２…無欠陥ウェハ画像、６４…しきい値操作、６６…
密度フィルタ、６８…エロージョン操作、７０…黄金ウ
ェハ画像、７２…試料ウェハ画像、７３…差分画像、７
４…シキイ値操作、７６…密度フィルタ、８０…試料ウ
ェハ画像、８２…シキイ値操作、８４…密度フィルタ、
８６…欠陥の画像。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ポール・エスリグ アメリカ合衆国、カリフォルニア州 95070、サラトガ、ボニー・リッジ・ウェ イ 19796 (72)発明者 エリック・ジェイムス・ハンソット アメリカ合衆国、カリフォルニア州 94086、サニーベイル、アパートメント イー210、サウス・フェアー・オークス・ アベニュー 655

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 特定の均一平面であることが望まれる反
   射面を有する被検査物体を導入する装填機構と、 空間的に均一な光を出力し、前記反射面の各ピクセルの
   反射特性を示す反射イメージを生成するように、前記光
   を前記反射面に照射するように配置された光源手段と、 前記反射イメージを入力し、前記反射面の各ピクセルの
   反射率に応じた電気信号を生成するイメージ取り込み手
   段と、 前記電気信号に応じて前記反射面の均一性の有無を判定
   する処理を行う処理手段とを具備することを特徴とする
   表面検査装置。
2. 【請求項２】 前記光源手段は、前記反射面に対面した
   状態で配置されたパネルであり、前記イメージ取り込み
   手段の視野の所定部分を覆うように位置することを特徴
   とする請求項１記載の表面検査装置。
3. 【請求項３】 前記パネルは、前記イメージ取り込み手
   段の視野の実質的に全面を占有することを特徴とする請
   求項２記載の表面検査装置。
4. 【請求項４】 前記イメージ取り込み手段は、前記イメ
   ージ取り込み手段により取り込まれた前記反射面のイメ
   ージの各ピクセルの光強度を示す電気出力を生成可能な
   電子カメラを含むことを特徴とする請求項１記載の表面
   検査装置。
5. 【請求項５】 前記イメージ取り込み手段は、荷電結合
   素子（ＣＣＤ）カメラであり、この荷電結合素子カメラ
   は、前記被検査物体の反射面全体が実質的に視野に入る
   ように位置されることを特徴とする請求項４記載の表面
   検査装置。
6. 【請求項６】 前記イメージ取り込み手段は、前記被検
   査物体の反射面全体より小さい領域のイメージを取り込
   むように配置された電子カメラを含み、前記電子カメラ
   は、前記視野が前記反射面全体を掃引され得るように、
   前記電子カメラを前記反射面に対して相対的に移動する
   移動機構を含むことを特徴とする請求項１記載の表面検
   査装置。
7. 【請求項７】 前記イメージ取り込み手段は、前記被検
   査物体のサイズより小さい視野を有し、前記装填機構
   は、前記反射面全体が前記イメージ取り込み手段の視野
   を掃引され得るように前記被検査物体を前記イメージ取
   り込み手段に対して相対的に移動する移動機構を含むこ
   とを特徴とする請求項１記載の表面検査装置。
8. 【請求項８】 前記イメージ取り込み手段は、前記反射
   面の各ピクセルの反射特性を示すアナログ信号を順次生
   成し、 前記処理手段は、 前記アナログ信号から前記反射面の各ピクセルの反射率
   を示すデジタル信号を生成するアナログ／デジタルコン
   バータと、 前記デジタル信号に応じ、前記反射面のイメージが生成
   可能な出力を生成するイメージ処理手段と、 前記出力に応じ、前記反射表面の反射率を画像表示する
   表示手段とを含むことを特徴とする請求項１記載の表面
   検査装置。
9. 【請求項９】 前記光源手段は、前記反射表面に対面し
   た状態で配置された平面パネルであり、前記イメージ取
   り込み手段の視野の所定部分を覆うように位置すること
   を特徴とする請求項８記載の表面検査装置。
10. 【請求項１０】 前記平面パネルは、前記イメージ取り
    込み手段の視野の実質的に全面を占有することを特徴と
    する請求項９記載の表面検査装置。
11. 【請求項１１】 前記イメージ取り込み手段は、荷電結
    合素子（ＣＣＤ）カメラであり、この荷電結合素子カメ
    ラは、前記被検査物体の反射面全体が実質的に視野に入
    るように位置されることを特徴とする請求項８記載の表
    面検査装置。
12. 【請求項１２】 前記イメージ取り込み手段は、前記被
    検査物体の反射面全体より小さい領域のイメージを取り
    込むように配置された電子カメラを含み、前記電子カメ
    ラは、前記視野が前記反射面全体を掃引され得るよう
    に、前記電子カメラを前記反射面に対して相対的に移動
    する移動機構を含むことを特徴とする請求項８記載の表
    面検査装置。
13. 【請求項１３】 前記イメージ取り込み手段は、前記被
    検査物体のサイズより小さい視野を有し、前記装填機構
    は、前記反射面全体が前記イメージ取り込み手段の視野
    を掃引され得るように前記被検査物体を前記イメージ取
    り込み手段に対して相対的に移動する移動機構を含むこ
    とを特徴とする請求項８記載の表面検査装置。
14. 【請求項１４】 前記光源手段は、前記反射表面に対面
    した状態で配置された平面パネルであり、前記イメージ
    取り込み手段の視野の所定部分を覆うように位置するこ
    とを特徴とする請求項１３記載の表面検査装置。
15. 【請求項１５】 平面物体の表面均一性を検査する方法
    であって、 実質的に二次元的均一の光出力を前記物体の表面に照射
    し、前記表面の各ピクセルの反射特性を示す反射イメー
    ジを生成するステップと、 前記反射イメージを入力し、前記表面の各ピクセルの反
    射特性に対応する電気信号を生成するステップと、 前記電気信号を処理するステップと、 前記処理された電気信号を用い、前記表面の反射均一度
    を示すステップとを具備することを特徴とする表面検査
    方法。
16. 【請求項１６】 前記光出力は、光パネルによって生成
    され、この光パネルは、前記表明に対面した状態で配置
    され、光入力手段の視野の所定部分を覆うように位置す
    ることを特徴とする請求項１５記載の表面検査方法。
17. 【請求項１７】 前記光パネルは、前記光入力手段の視
    野の実質的に全面を占めることを特徴とする請求項１６
    記載の表面検査方法。
18. 【請求項１８】 前記光入力手段は、前記表面のイメー
    ジの各ピクセルの光強度を示す電気出力信号を生成する
    ことが可能な電子カメラを含むことを特徴とする請求項
    １６記載の表面検査方法。
19. 【請求項１９】 前記光入力手段は、検査される前記物
    体の表面全体が実質的に視野に入るように位置する電子
    結合素子（ＣＣＤ）カメラであることを特徴とする請求
    項１８記載の表面検査方法。
20. 【請求項２０】 前記光入力手段は、前記物体の表面全
    体より小さい領域のイメージを取り込むように配置され
    た電子カメラを含み、 前記表面検査方法は、更に、前記視野が前記表面全体を
    掃引され得るように、前記電子カメラを前記表面に対し
    て相対的に移動するステップを具備することを特徴とす
    る請求項１６記載の表面検査方法。
21. 【請求項２１】 前記光入力手段は、前記物体のサイズ
    より小さい視野を有し、 前記表面検査方法は、前記表面全体が前記光入力手段の
    視野を掃引され得るように前記物体を前記光入力手段に
    対して相対的に移動するステップを具備することを特徴
    とする請求項１６記載の表面検査方法。
22. 【請求項２２】 前記光入力手段は、検査時の前記表面
    の各ピクセルの反射特性を示すアナログ信号を順次生成
    し、 前記処理ステップは、 前記アナログ信号から前記表面の各ピクセルの反射率を
    示すデジタル信号を生成するステップと、 前記デジタル信号を用いて、前記表面のイメージが生成
    可能な出力を生成ステップと、 前記表面の反射率を画像表示するステップとを含むこと
    を特徴とする請求項１６記載の表面検査方法。