JPS61104242A - 半導体ウェハ異物検査装置 - Google Patents
半導体ウェハ異物検査装置Info
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- JPS61104242A JPS61104242A JP22571384A JP22571384A JPS61104242A JP S61104242 A JPS61104242 A JP S61104242A JP 22571384 A JP22571384 A JP 22571384A JP 22571384 A JP22571384 A JP 22571384A JP S61104242 A JPS61104242 A JP S61104242A
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/94—Investigating contamination, e.g. dust
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- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は半導体ＬＳＩウエノ・、特′／ｃＬＳＩｇ造中
間工程でのパターン付つエノ・丘の微小異物を高速、高
感度で検出するのて好適な異物検査装置に関する。
間工程でのパターン付つエノ・丘の微小異物を高速、高
感度で検出するのて好適な異物検査装置に関する。
従来のウェハＥの異物検査装置では（１）レーザ光の一
次元高速走査と試料の並進低速移動の組み合わせや（：
り特開昭５５−１３３５５１ （公知例４）に示す様な
試料の高速回転と並進低速移動との組み合わせによるら
線状走査を用いて、試料全面の走査・検出を行っていた
。又、特開昭５７−８０５４６ （公知例１）では自己
走査型−次元光電変換素子アレイの電気的走査と試料低
速移動を組み合わせて上記（１）と同等の走査を実現し
ている。更に、Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｍｉｃｒｏｃｉｒ
ｃｕｉｔ ａｎｄ ＷａｆｅｒＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｔｅ５ｔ 、 Ｖｏｌ、
４ 、 Ｎｎ５． Ｍａｙ１９８１ 、 ｐｐ、６
０−７０． （公知例２）では試料ウエノ・の半径位置
に自己足査世−次元光電変換素子アレイを配置し、これ
と試料の回転移動を組み合わせて上記（１１）と同等の
走査を実現している。
次元高速走査と試料の並進低速移動の組み合わせや（：
り特開昭５５−１３３５５１ （公知例４）に示す様な
試料の高速回転と並進低速移動との組み合わせによるら
線状走査を用いて、試料全面の走査・検出を行っていた
。又、特開昭５７−８０５４６ （公知例１）では自己
走査型−次元光電変換素子アレイの電気的走査と試料低
速移動を組み合わせて上記（１）と同等の走査を実現し
ている。更に、Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｍｉｃｒｏｃｉｒ
ｃｕｉｔ ａｎｄ ＷａｆｅｒＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｔｅ５ｔ 、 Ｖｏｌ、
４ 、 Ｎｎ５． Ｍａｙ１９８１ 、 ｐｐ、６
０−７０． （公知例２）では試料ウエノ・の半径位置
に自己足査世−次元光電変換素子アレイを配置し、これ
と試料の回転移動を組み合わせて上記（１１）と同等の
走査を実現している。
しかし公知例１，２の方法では２個々の光電変換素子絵
素の隣接部に存在する不感帯が異物を走査した場合の異
物の”見逃し″を避けることが出来ない。厳密にこれを
避ける為には、不感帯をカバーする様に複数の光電素子
アレイを重複して設置する必要がある。これは必要以上
に信号処理回路量を多くして、かつ信頼性を低下させろ
原因となる。しかし、光電素子アレイを重複しなくても
上記不感帯幅に比べて検出すべき異物の大きさが十分大
きい場合や、光電変換素子絵素幅の合計に比べ不感帯幅
の合計が無視出来ろ程度に小さい場合には、上記”見逃
し”は大きな問題とならない。公知例１，２の方法では
このような観点から不感帯による６見逃じ°は無視して
おり論じていないっ 〔パターン付ウェハＬの異物検出〕 ＬＳＩ製造の中間工程でのパターン付ウェハ上の異物検
介作業は、製品歩留まり向上、信頼性向との為に不可欠
である。この作業の自動化は特開昭５５−１４９８２９
、％開昭５４−１０１３９０ 、特開昭５５−９４１
４５ 、特開昭５６−３０６３０等の一連の特許に示さ
れている様に偏光を利用した検出方法により実現″され
ている。この原理を＄２１図〜第２８図を使用して説明
する。
素の隣接部に存在する不感帯が異物を走査した場合の異
物の”見逃し″を避けることが出来ない。厳密にこれを
避ける為には、不感帯をカバーする様に複数の光電素子
アレイを重複して設置する必要がある。これは必要以上
に信号処理回路量を多くして、かつ信頼性を低下させろ
原因となる。しかし、光電素子アレイを重複しなくても
上記不感帯幅に比べて検出すべき異物の大きさが十分大
きい場合や、光電変換素子絵素幅の合計に比べ不感帯幅
の合計が無視出来ろ程度に小さい場合には、上記”見逃
し”は大きな問題とならない。公知例１，２の方法では
このような観点から不感帯による６見逃じ°は無視して
おり論じていないっ 〔パターン付ウェハＬの異物検出〕 ＬＳＩ製造の中間工程でのパターン付ウェハ上の異物検
介作業は、製品歩留まり向上、信頼性向との為に不可欠
である。この作業の自動化は特開昭５５−１４９８２９
、％開昭５４−１０１３９０ 、特開昭５５−９４１
４５ 、特開昭５６−３０６３０等の一連の特許に示さ
れている様に偏光を利用した検出方法により実現″され
ている。この原理を＄２１図〜第２８図を使用して説明
する。
４２１図に示す如く、照明光４をウェハ１表面に対して
傾斜角度φで対照したのみでは、パターン２と異物３か
ら同時に反射光と散乱光５，６が発生するので、パター
ン２から異物３のみを弁別して検出することは出来ない
つそこで照明？ 光４として、偏光レーザ光を使用し、異物３を検出する
工夫を行った。
傾斜角度φで対照したのみでは、パターン２と異物３か
ら同時に反射光と散乱光５，６が発生するので、パター
ン２から異物３のみを弁別して検出することは出来ない
つそこで照明？ 光４として、偏光レーザ光を使用し、異物３を検出する
工夫を行った。
第２２図（α）に示す如く２ウエハ１上て存在するパタ
ーン２にＳ偏光レーザ光４を照射する。（ここで、レー
ザ光４の電気ベクトル１０がウェハ表面に平行な場合を
Ｓ偏光レーザ照明と呼ぶ。）一般てパターン２０表面凹
凸は微視的に見ると照明光の波長に比べ十分小さく、光
学的に滑らかであるので、その反射光５もＳ偏光成分１
１が保たれる。従って、Ｓ偏光遮光の検光子１３を反射
光５光路中に設置すれば１反射光５は遮光され光電変換
素子７には致達しない。一方、第２２図（ＡＩ Ｋ示す
如く、異物３からの散乱光６にはＳ偏光成分１１に加え
てＰ偏光成分１２も含まれる。
ーン２にＳ偏光レーザ光４を照射する。（ここで、レー
ザ光４の電気ベクトル１０がウェハ表面に平行な場合を
Ｓ偏光レーザ照明と呼ぶ。）一般てパターン２０表面凹
凸は微視的に見ると照明光の波長に比べ十分小さく、光
学的に滑らかであるので、その反射光５もＳ偏光成分１
１が保たれる。従って、Ｓ偏光遮光の検光子１３を反射
光５光路中に設置すれば１反射光５は遮光され光電変換
素子７には致達しない。一方、第２２図（ＡＩ Ｋ示す
如く、異物３からの散乱光６にはＳ偏光成分１１に加え
てＰ偏光成分１２も含まれる。
これは、異物３表面は粗く偏光が解消される結果、Ｐ偏
光成分１２が発生するからである。従って、検光子１３
を通過するＰ偏光成分１４を光電変換素子７てより検出
すれば、異物３の検出が出来る。
光成分１２が発生するからである。従って、検光子１３
を通過するＰ偏光成分１４を光電変換素子７てより検出
すれば、異物３の検出が出来る。
ここでパターン反射光は、第２１図に示す様にレーザ光
４に対してパターン２の長手方向となす角度が直角の場
合には１反射光５は検光子１３により完全に遮光される
が、この角度が直角と異なる場合は完全には遮光されな
い。この考察は計測自動制御学会論文集のＶｏｗ、１７
＋ Ｆｈ２ ＊ Ｐ２３２〜Ｐ２４２ 、１９’３１
．に述べている。これによれば。
４に対してパターン２の長手方向となす角度が直角の場
合には１反射光５は検光子１３により完全に遮光される
が、この角度が直角と異なる場合は完全には遮光されな
い。この考察は計測自動制御学会論文集のＶｏｗ、１７
＋ Ｆｈ２ ＊ Ｐ２３２〜Ｐ２４２ 、１９’３１
．に述べている。これによれば。
この角度が直角より±３０°以内の範囲のパターンから
の反射光のみが、ウェハ上方に設置した対物レンズて入
射するので、この範囲のパターン反射光５は検光子１３
により完全には遮光されないが、その強度は２〜３μｍ
異物散乱光と弁別出来る程度に小さいので実用と問題と
ならない。
の反射光のみが、ウェハ上方に設置した対物レンズて入
射するので、この範囲のパターン反射光５は検光子１３
により完全には遮光されないが、その強度は２〜３μｍ
異物散乱光と弁別出来る程度に小さいので実用と問題と
ならない。
ここで、偏光レーザ光４の傾斜角度φは１°〜３°程度
に設定している。これは以下に示す理由による。第２３
図に示す実験では、Ｓ偏光レーザ４に対する２μｍｌφ
異物散乱光の検光子１３通過成分１４の強度Ｖｓとパタ
ーン反射光５の検光子通過成分強度ｖｐヲ対物Ｖ ｙ
ス９ （倍＄４０Ｘ 、 Ｎ、Ａ＝０．５５）を用いて
測定した。実験結果を第２４図に示す。
に設定している。これは以下に示す理由による。第２３
図に示す実験では、Ｓ偏光レーザ４に対する２μｍｌφ
異物散乱光の検光子１３通過成分１４の強度Ｖｓとパタ
ーン反射光５の検光子通過成分強度ｖｐヲ対物Ｖ ｙ
ス９ （倍＄４０Ｘ 、 Ｎ、Ａ＝０．５５）を用いて
測定した。実験結果を第２４図に示す。
これはレーザ傾斜角度φを横軸にとり、異物・パターン
の弁別比Ｖｓ ／Ｖｐをプロットした。同図より傾斜角
度φがず以下の場合にＶｓはＶｐと容易に弁別出来るの
で、安定な異物検出が可能となる。又、設計的な事柄を
考慮するとφ＝１°〜ｆが最適である。（特開昭５６−
３０６３０参照）ここで、レーザ光源１５は左右から２
ケ用いているのは、異方性を有する散乱光を発生する異
物に対して安定な検出を可能とする目的からである。
の弁別比Ｖｓ ／Ｖｐをプロットした。同図より傾斜角
度φがず以下の場合にＶｓはＶｐと容易に弁別出来るの
で、安定な異物検出が可能となる。又、設計的な事柄を
考慮するとφ＝１°〜ｆが最適である。（特開昭５６−
３０６３０参照）ここで、レーザ光源１５は左右から２
ケ用いているのは、異方性を有する散乱光を発生する異
物に対して安定な検出を可能とする目的からである。
次に、この検出原理を用いた異物検査方法を第２５図〜
第２８図に説明する。
第２８図に説明する。
第２５図（α）に示す様に、検出範囲を制限する為にス
リット８を試料結像面に設ける。これによりスリット８
の開口部の試料上への投影面積８αの範囲内の散乱光の
みが一度に検出されるので。
リット８を試料結像面に設ける。これによりスリット８
の開口部の試料上への投影面積８αの範囲内の散乱光の
みが一度に検出されるので。
この面積内でのパターン反射光Ｐ成分の積算強度１４ｐ
に比べて異物散乱光Ｐ成分１４４が十分大きければ、異
物３が安定に検出出来る。故に。
に比べて異物散乱光Ｐ成分１４４が十分大きければ、異
物３が安定に検出出来る。故に。
この面積８αは検出すべき異物の大きさく２〜３μｍ）
と同程度の大きさにすれば、検出感度が最適となるが第
２５図（６）に示す様な走査回数が多くなり。
と同程度の大きさにすれば、検出感度が最適となるが第
２５図（６）に示す様な走査回数が多くなり。
長時間の検査時間を有する。逆に開口面積８αを大きく
すると、短時間に検査が出来るが検出感度が劣化する結
果となる。これを考慮して現在では面積８αを１０ Ｘ
２００μぜとして、２〜３μｍの異物を約２分で（１
５０（ｍφウニ・・の場合）検査している。この様子を
第２６図、第２７図を用いて説明する。
すると、短時間に検査が出来るが検出感度が劣化する結
果となる。これを考慮して現在では面積８αを１０ Ｘ
２００μぜとして、２〜３μｍの異物を約２分で（１
５０（ｍφウニ・・の場合）検査している。この様子を
第２６図、第２７図を用いて説明する。
まず、第２６図ではウェハ表面の平面図（α）と断面図
（ｈ）を示す。パターン２には、（１）パターンの僅か
な凹みや（１１）レーザ光４の照射方向に対して直角以
外の角度を有する個所があり、この個所の各々から僅か
な散乱光Ｐ成分１４ｐが発生する。
（ｈ）を示す。パターン２には、（１）パターンの僅か
な凹みや（１１）レーザ光４の照射方向に対して直角以
外の角度を有する個所があり、この個所の各々から僅か
な散乱光Ｐ成分１４ｐが発生する。
一方、０．５〜２、αｍ程度の大きさの小異物３αと２
μｍ以上の大異物３ｂからは、上記ｍｔｌｉ）の個所の
各々に比べて大きな強度のＰ成分１４ｃＬが発生する。
μｍ以上の大異物３ｂからは、上記ｍｔｌｉ）の個所の
各々に比べて大きな強度のＰ成分１４ｃＬが発生する。
第２７図には、開口８αが試料上を走査した場合の光電
変換素子７の信号出力を示す。同図（α）ではＰ成分１
４ｐ（パターン）及び１４ｄ（異物）の試料Ｅの分布を
示す。この分布上を開口８αが走を 査すると同図（ｈ）に示す映像信号出力Ｖｐを得、これ
を二値化すると同図（Ｃ）に示す欠陥信号が得られる。
変換素子７の信号出力を示す。同図（α）ではＰ成分１
４ｐ（パターン）及び１４ｄ（異物）の試料Ｅの分布を
示す。この分布上を開口８αが走を 査すると同図（ｈ）に示す映像信号出力Ｖｐを得、これ
を二値化すると同図（Ｃ）に示す欠陥信号が得られる。
この例では小異物３αとパターン２のエツジからの出力
が同一であるので、破線で示す閾値はこの出力より高い
位置に設定せざるを得ないので、この結果、大異物のみ
の検出に限定される。
が同一であるので、破線で示す閾値はこの出力より高い
位置に設定せざるを得ないので、この結果、大異物のみ
の検出に限定される。
しかし、 ２５６ Ｋ ｂｉｔメモリーＬＳＩに代表さ
れる高集積ＬＳＩの製造においては、１μｍの大きさの
異物の存在が製品歩留まりに大きく影響するので、１μ
ｍ異物の検出感度が必要となる。これは第２５図に示す
装置で開口８αを５×５μぜ以下く制限すれば、前記ｍ
、 （ｌｉ）の散乱光Ｐ成分の積算効果が開口８αが
１０ Ｘ ２００μｍ２の場合に比べて低減されるので
その結果、１μｍ異物検出が可能となる。しかしこの場
合、検査時間が約４０倍となり、製造スループットとの
同期が取れず、実用化に問題がある。
れる高集積ＬＳＩの製造においては、１μｍの大きさの
異物の存在が製品歩留まりに大きく影響するので、１μ
ｍ異物の検出感度が必要となる。これは第２５図に示す
装置で開口８αを５×５μぜ以下く制限すれば、前記ｍ
、 （ｌｉ）の散乱光Ｐ成分の積算効果が開口８αが
１０ Ｘ ２００μｍ２の場合に比べて低減されるので
その結果、１μｍ異物検出が可能となる。しかしこの場
合、検査時間が約４０倍となり、製造スループットとの
同期が取れず、実用化に問題がある。
本発明の目的は微小異物をパターンと弁別して高速に検
出できるようにした異物検査装置を提供することにある
。
出できるようにした異物検査装置を提供することにある
。
本発明では個々の画絵の受光部の大きさが５×５μぜ（
試料面上に換算）程度以下の複数の光電変換固体撮像素
子を使用し、各々の素子からの出力信号を同時に並列処
理することにより。
試料面上に換算）程度以下の複数の光電変換固体撮像素
子を使用し、各々の素子からの出力信号を同時に並列処
理することにより。
高速性を劣化せずに高感度に異物検査を行うようにした
ことを特徴とするものである。
ことを特徴とするものである。
第１図〜第２０図を用いて本発明の実施例を詳述する。
第１図では、従来例第２８図のスリット８に代わり、固
体撮像素子アレイ２０を用いる様子を示す。
体撮像素子アレイ２０を用いる様子を示す。
第２図は固体撮像素子アレイ２０の例を説明する。受光
部２０αはシリコンフォトダイオードやＧａＡｓＰフォ
トダイオードであり、このうちで特にＰＩＮ接合型のも
のが高速応答性、高感度の特性を有し１本発明の用途に
最適である。各々の受光部２０ｔＬ（画素）の大きさの
幅は５００μｍであり、隣接する画素の間には幅５０μ
ｍの不感帯がある。画素数は４０ケを有している場合１
例えば検出系の総合倍率１００倍（対物レンズ９の倍率
４０Ｘとリレーレンズ（図示せず）の倍率２．５Ｘの場
合）とすれば、１画素の大きさは試料面上で５×５μｍ
２となり、結局５Ｘ２２０μｍ２の範囲を検出しながら
走査していることになり、従来と同程度の検査速度とな
る。
部２０αはシリコンフォトダイオードやＧａＡｓＰフォ
トダイオードであり、このうちで特にＰＩＮ接合型のも
のが高速応答性、高感度の特性を有し１本発明の用途に
最適である。各々の受光部２０ｔＬ（画素）の大きさの
幅は５００μｍであり、隣接する画素の間には幅５０μ
ｍの不感帯がある。画素数は４０ケを有している場合１
例えば検出系の総合倍率１００倍（対物レンズ９の倍率
４０Ｘとリレーレンズ（図示せず）の倍率２．５Ｘの場
合）とすれば、１画素の大きさは試料面上で５×５μｍ
２となり、結局５Ｘ２２０μｍ２の範囲を検出しながら
走査していることになり、従来と同程度の検査速度とな
る。
この固体撮像素子アレイ２０の効果を第３図に説明する
。比較の為、同図（α） 、 （ｈ） 、 （Ｃ）に固
体撮像素子アレイ２０の場合を示し、同図（ｇ） 、
（ｇ） 、 （７’］Ｋ 第２８図に示す従来例の場合
を示す。同図（α）は固体撮像素子アレイ２０がウェハ
上を走査して検出する状態を示し、同図（ｈ）は固体撮
像素子アレイ２０の各々の画素（ｉ、ｊ、に、ｌ、ｍ）
から得られる映像信号’１ ＋ ）’１ ＋ん１ ＊
１１ ’＋ ｍｌ 、を示し。
。比較の為、同図（α） 、 （ｈ） 、 （Ｃ）に固
体撮像素子アレイ２０の場合を示し、同図（ｇ） 、
（ｇ） 、 （７’］Ｋ 第２８図に示す従来例の場合
を示す。同図（α）は固体撮像素子アレイ２０がウェハ
上を走査して検出する状態を示し、同図（ｈ）は固体撮
像素子アレイ２０の各々の画素（ｉ、ｊ、に、ｌ、ｍ）
から得られる映像信号’１ ＋ ）’１ ＋ん１ ＊
１１ ’＋ ｍｌ 、を示し。
同図（Ｃ）は各映像信号ｉ１ ｒ ）’１ ＊ん１ 、
１１ 、 ｍｌを各々閾値ＶＴＨで二値化して得られる
二値化信号Ｌ２ ｒｊ２ 、 ｋ２． ｌｈ 、 ｍ２
を示す図である。更に同図（ｄ）はスリット８がウェハ
上を走査されて光電変換素子７で検出する状態を示し、
同図（ｇ）は光電変換素子７から得られる映像信号Ｖを
示し、同図（２）はこの映像信号をＶＴＲ’の閾値で二
値化された二値化信号を示す図である。なお、同図（α
） 、 （ｂ） 。
１１ 、 ｍｌを各々閾値ＶＴＨで二値化して得られる
二値化信号Ｌ２ ｒｊ２ 、 ｋ２． ｌｈ 、 ｍ２
を示す図である。更に同図（ｄ）はスリット８がウェハ
上を走査されて光電変換素子７で検出する状態を示し、
同図（ｇ）は光電変換素子７から得られる映像信号Ｖを
示し、同図（２）はこの映像信号をＶＴＲ’の閾値で二
値化された二値化信号を示す図である。なお、同図（α
） 、 （ｂ） 。
（Ｃ）には説明を簡単にするため１画素数５ケ（器。
）°、に、ｌ、ｍ）としている。この図から明らかなよ
うに１画素にの出力信号り、を閾値ＶＴＨで二値化すれ
ば、二値化信号に２は小異物３αでも１となり、従来に
比べて感度向上が得られる。
うに１画素にの出力信号り、を閾値ＶＴＨで二値化すれ
ば、二値化信号に２は小異物３αでも１となり、従来に
比べて感度向上が得られる。
第４図には、固体撮像素子アレイ２０の各々の画素の信
号処理方法を示す。画素Ｌ−ルの各々の出力は二値化回
路２１で並列に同時に二値化されて、二値化信号（１）
はＯＲ回路２２に導かれ。
号処理方法を示す。画素Ｌ−ルの各々の出力は二値化回
路２１で並列に同時に二値化されて、二値化信号（１）
はＯＲ回路２２に導かれ。
少なくても一つの画絵で異物が検出された場合にＯＲ回
路の出力は １ となり、異物メモリ２３に入力する。
路の出力は １ となり、異物メモリ２３に入力する。
この方法により、 ４０ケの画素出力は同時並列処理さ
れ、自己走査型撮像素子を用いた場合疋比べて大幅な検
査速度及び検出感度の向上が計れる。
れ、自己走査型撮像素子を用いた場合疋比べて大幅な検
査速度及び検出感度の向上が計れる。
しかしながら、固体撮像素子アレイ２０の不感帯２０ｈ
は以下だ説明する欠点を生じさせる。この解決策を第５
図〜第９図に示す。
は以下だ説明する欠点を生じさせる。この解決策を第５
図〜第９図に示す。
第５図及び第７図に示す様に固体撮像素子アレイ２０の
配列方向と走査方向とが直角の場合で、画素りとノの間
の不感帯２０ｈと小異物３Ｃの関係が同図の様な場合に
は、小異物３Ｃを見逃してしまう。第５図（α） 、
Ｉｈ’Ｉは走査されていく状態を示した図である。
配列方向と走査方向とが直角の場合で、画素りとノの間
の不感帯２０ｈと小異物３Ｃの関係が同図の様な場合に
は、小異物３Ｃを見逃してしまう。第５図（α） 、
Ｉｈ’Ｉは走査されていく状態を示した図である。
そこで、第６図及び第８図に示す如く、固体撮渫素子ア
レイ２０の配列方向と走査方向とを適当な角度（例えば
４ス）を有するようにすれば。
レイ２０の配列方向と走査方向とを適当な角度（例えば
４ス）を有するようにすれば。
上記見逃しを避けることが出来る。第６図（α）。
！ｂ） 、 （Ｃ）は走査されていく状態を示した図で
ある。
ある。
この角度は１画絵２０αの形状が矩形の場合には必ずし
もｄ’とする必要は無い。
もｄ’とする必要は無い。
第６図では小異物３Ｃは画素ノ、ｋにより重複して検出
されるので結果としてダブルカウントされる。しかし、
このダブルカウントを避ける方法として特開昭５６−１
３２５４９や特開昭５６−１１８１８７や特開昭５７−
６６３４５や特開昭５６−１２６７４７や特開昭５６−
１１８６４．７で述べている方法を用いればよい。
されるので結果としてダブルカウントされる。しかし、
このダブルカウントを避ける方法として特開昭５６−１
３２５４９や特開昭５６−１１８１８７や特開昭５７−
６６３４５や特開昭５６−１２６７４７や特開昭５６−
１１８６４．７で述べている方法を用いればよい。
第９図シま、ら笠状走査の場合での本発明の適用例を示
す。
す。
第１Ｏ図は実施例の全体構成を示す。ウェハｌは真空チ
ューブ４１でウェハチャック４ｏに吸着されながら、Ｘ
ステージ４６及びＸステージ４９によりＸＹ方向に移動
する。固体撮像素子アレイ２゜で検出された異物情報は
二値化回路２１ 、 ＯＲ回路２２を経て異物メモリ２
３を包含する制御回路３２に至り５表示装置３３で表示
される。
ューブ４１でウェハチャック４ｏに吸着されながら、Ｘ
ステージ４６及びＸステージ４９によりＸＹ方向に移動
する。固体撮像素子アレイ２゜で検出された異物情報は
二値化回路２１ 、 ＯＲ回路２２を経て異物メモリ２
３を包含する制御回路３２に至り５表示装置３３で表示
される。
本発明では画素の大きさを５×５μｍ２程度以下にして
いるので、ウェハ表面のうねりに起因する焦点ずれが検
査中に発生すると、異物検出感度が著しく低下する。そ
こで、自動焦点検出部３０により、検査中に焦点ずれ量
を検出して、焦点機構用モータ４３のドライバー３１に
フィードバックする構成を用いることが不可欠である。
いるので、ウェハ表面のうねりに起因する焦点ずれが検
査中に発生すると、異物検出感度が著しく低下する。そ
こで、自動焦点検出部３０により、検査中に焦点ずれ量
を検出して、焦点機構用モータ４３のドライバー３１に
フィードバックする構成を用いることが不可欠である。
この自動焦点機能の原理は第２２回５ＩＣＥ学術講演会
前刷集のＰ２２３〜Ｐ２２４に発表し、及び特開昭５８
−７０５４０に記載されている通りであるが、第１１図
〜第１３図を用いてこの原理を説明する。
前刷集のＰ２２３〜Ｐ２２４に発表し、及び特開昭５８
−７０５４０に記載されている通りであるが、第１１図
〜第１３図を用いてこの原理を説明する。
この方法は試料上のパターンに影響されずに安定に自動
焦点を行うことに特徴があるので１本発明には最適であ
る。
焦点を行うことに特徴があるので１本発明には最適であ
る。
第１１図には自動焦点検出部３０の主要部を示す。
縞パターンガラス板上の縞パターン６０α、６０ｈは各
々対物レンズ９により試料上に投影されるが、各々の合
焦点位置は撮像素子アレイ２０の合焦点に対して若干上
がりすぎ、及び下がりすぎに設゛定されている。各々の
縞パターン６０α、６０ｈの試料上の像は対物レンズ９
で拡大され、半透過ミラー３４ 、６２で反射され１例
えばリニアイメージセンサで構成されている撮像素子６
１の上に結像される。
々対物レンズ９により試料上に投影されるが、各々の合
焦点位置は撮像素子アレイ２０の合焦点に対して若干上
がりすぎ、及び下がりすぎに設゛定されている。各々の
縞パターン６０α、６０ｈの試料上の像は対物レンズ９
で拡大され、半透過ミラー３４ 、６２で反射され１例
えばリニアイメージセンサで構成されている撮像素子６
１の上に結像される。
第１２図（α）はウェハ下がりすぎ（Ｚ＜（ｌの場合、
撮像素子６１Ｊ：に結像される投影縞パターンを示し、
第１２図（Ｌｉ）は第１２図（α）に示す場合における
撮像素子６１で検出される映像信号波形を示す。
撮像素子６１Ｊ：に結像される投影縞パターンを示し、
第１２図（Ｌｉ）は第１２図（α）に示す場合における
撮像素子６１で検出される映像信号波形を示す。
第１２図（ｂ）は合焦点位置（Ｚ＝Ｏ）の場合、撮像素
子６１上て結像される投影パターンを示し、第１２図（
０は第１２図（ｈ）に示す場合における撮像素子６１で
検出される映像信号波形を示す。第１２図（Ｃ）はウェ
ハ上がりすぎ（Ｚ＞Ｏ）の場合、撮像素子６１Ｅに結像
される投影縞パターンを示し、第１２図（ハは第１２図
（Ｃ）に示す場合における撮像素子６１で検出される映
像信号波形を示す。
子６１上て結像される投影パターンを示し、第１２図（
０は第１２図（ｈ）に示す場合における撮像素子６１で
検出される映像信号波形を示す。第１２図（Ｃ）はウェ
ハ上がりすぎ（Ｚ＞Ｏ）の場合、撮像素子６１Ｅに結像
される投影縞パターンを示し、第１２図（ハは第１２図
（Ｃ）に示す場合における撮像素子６１で検出される映
像信号波形を示す。
従って撮像素子６１の検出信号は撮像素子アレイ２０が
合焦点の場合には縞パターン６０αと６０ｂに対応する
個所で等しくなるので両者の差信号は零となる。一方、
上がりすぎ（又は下がりすぎ）の場合には撮像素子２０
の合焦点からのずれと差信号の出力の大きさが対応する
ので、第１３図に示すサーボ信号が得られる。同図では
試料面がアルミ面の場合と複雑なパターン（メモリーセ
ル面）の場合で差信号の実測例を示す。これにより±０
．５μｍ以内の焦点合わせが可能となるので、対物レン
ズ９の倍率４０Ｘの場合には安定した異物検出が可能と
なる。自動焦点機構として。
合焦点の場合には縞パターン６０αと６０ｂに対応する
個所で等しくなるので両者の差信号は零となる。一方、
上がりすぎ（又は下がりすぎ）の場合には撮像素子２０
の合焦点からのずれと差信号の出力の大きさが対応する
ので、第１３図に示すサーボ信号が得られる。同図では
試料面がアルミ面の場合と複雑なパターン（メモリーセ
ル面）の場合で差信号の実測例を示す。これにより±０
．５μｍ以内の焦点合わせが可能となるので、対物レン
ズ９の倍率４０Ｘの場合には安定した異物検出が可能と
なる。自動焦点機構として。
例えば第１０図に示すようなモータ４３．斜面４５．
１球４４．板バネ４２を用いる構成が簡単である
。
１球４４．板バネ４２を用いる構成が簡単である
。
次に本発明の他の一実施例を説明する。即ち第１４図に
示す様にアレイ２００αの配列方向と不感帯２００ｈが
傾斜している電荷結合素子から構成されたリニアイメー
ジセンサ２００を用いて、第１５図に示すように配列方
向と直角方向にウェハ１と相対的に走査すれば前記実施
例と同じ作用効果を奏するものである。
示す様にアレイ２００αの配列方向と不感帯２００ｈが
傾斜している電荷結合素子から構成されたリニアイメー
ジセンサ２００を用いて、第１５図に示すように配列方
向と直角方向にウェハ１と相対的に走査すれば前記実施
例と同じ作用効果を奏するものである。
また、第１６図に示す様に各受光部２０１α（・・・。
ｉ 、 ）’ 、 ｋ 、 ｌ 、・・・）が菱形でも
って配列させても前記実施例と同じ作用効果を奏するも
のである。なお、 ２０１ｂは不感帯領域を示す。
って配列させても前記実施例と同じ作用効果を奏するも
のである。なお、 ２０１ｂは不感帯領域を示す。
また、第１７図に示す様に各受光部２０２α（・・・。
ｉ 、 ）’ 、 ｋ 、 ｌ 、・・・）が千鳥型に
配列させても前記実施例と同じ作用効果を奏するもので
ある。
配列させても前記実施例と同じ作用効果を奏するもので
ある。
なお、 ２０２Ａは不感帯領域を示す。
このように固体撮像素子アレイは第１８図、第１９図、
第２０図に示すように外部ピンへ接続するために、ボン
ディングパット部２００ｇ 、 ２０１ｇ、２０２ｇ配
線２００ｄ、、 ２０１ｄ、、 ２０２ｄが不可欠であ
り、受光部２００α、２０１α、２０２αは受光範凹以
上に広くする必要がある。そこで検出分解能を高める為
、光学的遮光部２００Ｃ，２０１？ 、 ２０２ｃを印
刷等により貼り付け、ボンディングバット部２００ｇ
、 ２０１ｇ 、 ２０２ｇや受光範囲外の個所を遮光
することが肝要である。
第２０図に示すように外部ピンへ接続するために、ボン
ディングパット部２００ｇ 、 ２０１ｇ、２０２ｇ配
線２００ｄ、、 ２０１ｄ、、 ２０２ｄが不可欠であ
り、受光部２００α、２０１α、２０２αは受光範凹以
上に広くする必要がある。そこで検出分解能を高める為
、光学的遮光部２００Ｃ，２０１？ 、 ２０２ｃを印
刷等により貼り付け、ボンディングバット部２００ｇ
、 ２０１ｇ 、 ２０２ｇや受光範囲外の個所を遮光
することが肝要である。
また１本発明はウェハに限定されず、ホトマスクやレチ
クル等の他の製品の検査ても適用可能である。
クル等の他の製品の検査ても適用可能である。
又２画素の大きさの制限はｌＯ×１０μぜ程度でも１．
５μｍ〜２μｍの異物を検出する場合ては実用上差支え
ないことが実験により確認できている。
５μｍ〜２μｍの異物を検出する場合ては実用上差支え
ないことが実験により確認できている。
以と説明したように本発明によれば、検査の高速性を維
持しつつ、微小異物の検出を高感度かつ安定に行うこと
の出来る自動異物検査装置が実現出来る効果を奏する。
持しつつ、微小異物の検出を高感度かつ安定に行うこと
の出来る自動異物検査装置が実現出来る効果を奏する。
第１図は本発明の異物検査装置の一実施例を示す構成図
、第２図は第１図に示す固体撮像素子の詳細を示す斜視
図、第３図は本発明と従来例との比較を説明するための
図、第４図は第１図に示す固体撮像素子の信号処理回路
を示す図。 第５図は不感帯と異物との位置関係を示す図。 第６図は本発明での不感帯と異物との位置関係を示す図
、第７図は第５図における固体撮像素子のウェハとの相
対的走査方向を示す図、第８図は筆６図における固体撮
像素子のウェハとの相対的走査方向を示す図、第９図は
固体撮像素子のウェハとの相対的らせん状走査を示す図
。 第１０図は第１図て示す実施例を更に具体的に示した構
成図、第１１図は第１０図に示す自動焦点検出部を示す
斜視図、第１２図は自動焦点検出を説明するための図、
第１３図は第１１図に示す自動焦点検出部から得られろ
差出力と焦点ずれとの関係を示した図、第１４図は第２
図と異なる他の固体撮像素子を示す図、第１５図は第１
４図に示す固体ＦＡ像素子を用いてウェハと相対的に走
査する状態を示した図、第１６図は第２図及び第１４図
と異なる他の固体撮像素子の受光部を示す図、第１７図
は更ＶＣ第１６図と異なる他の固体撮像素子の受光部を
示す図、第１８図は第１４図に示すものを更に具体的に
示した図、第１９図は°第１６図に示すものを更に具体
的に示した図、第２０図は第１７図に示すものを更に具
体的に示した図、第２１図はウェハを示す断面図、第２
２図は照射されたンーザ光に対するウェハｂの回路パタ
ーンと異物からの反射状態を示す図、第２３図は従来の
異物検出方法の第１例を示す概略斜視図、第２４図は第
２３図で傾斜角度φを変化させた場合の出力比Ｖｓ／Ｖ
ｐの測定データを示すグラフ、第２５図は従来の異物検
出方法の第２例を示す概略斜視図、第２６図はウェハ上
の回路パターンと異物からの反射状態を示す図、第２７
図は第２５図に示す如くスリットを相対的にウェハ上を
走査して得られる映像信号の関係等を示す図、第２８図
は第２５図に示す第２例と同様に従来の異物検出方法を
示す概略斜視図である。 ■・・・ウェハ、 ２・・・パターン３・・・
異物、 ４・・・照明光 Ｃ１
１０・・・Ｓ偏光、 ５・・・反射光６・・・
散乱光、 ９・・・対物レンズ１１・・・Ｓ偏
光成分、 １２．１４・・・Ｐ偏光成分１３・・・
検光子、１５・・・偏光レーザ光源２０・・・光電変換
用固体撮像素子アレイ２０α・・・受光部、２０ｂ・・
・不感帯２１・・・二値化回路、２２・・・ＯＲ回路２
３・・・異物メモＩＪ、 ３０・・・自動焦点検出
部３１・・・ドライバー１ ６３・・・照明光６０α
、６０ｂ・・・縞パターン ６１・・・撮像素子。 第 ６７ 第 ７図 第 ８ 図 第 １１ 図 ％ １２ 図 （久） Ｃｂ） （Ｃ）ｍ ｍ ［ＩＩ （ｄ） （ｅ＞ ＜す）第１３回 第 １５ 図 第１６ Ｕ￥Ｊ 第 ７７図 拓／６図 嶌 ／ｑ ５ 第 ２０ ［ 第 ２１面 第 ２３図 第２５図 （久） 第２６ 図 ｖＩ２７図 、。） −一一一」− 一９７’Ｊ−
、第２図は第１図に示す固体撮像素子の詳細を示す斜視
図、第３図は本発明と従来例との比較を説明するための
図、第４図は第１図に示す固体撮像素子の信号処理回路
を示す図。 第５図は不感帯と異物との位置関係を示す図。 第６図は本発明での不感帯と異物との位置関係を示す図
、第７図は第５図における固体撮像素子のウェハとの相
対的走査方向を示す図、第８図は筆６図における固体撮
像素子のウェハとの相対的走査方向を示す図、第９図は
固体撮像素子のウェハとの相対的らせん状走査を示す図
。 第１０図は第１図て示す実施例を更に具体的に示した構
成図、第１１図は第１０図に示す自動焦点検出部を示す
斜視図、第１２図は自動焦点検出を説明するための図、
第１３図は第１１図に示す自動焦点検出部から得られろ
差出力と焦点ずれとの関係を示した図、第１４図は第２
図と異なる他の固体撮像素子を示す図、第１５図は第１
４図に示す固体ＦＡ像素子を用いてウェハと相対的に走
査する状態を示した図、第１６図は第２図及び第１４図
と異なる他の固体撮像素子の受光部を示す図、第１７図
は更ＶＣ第１６図と異なる他の固体撮像素子の受光部を
示す図、第１８図は第１４図に示すものを更に具体的に
示した図、第１９図は°第１６図に示すものを更に具体
的に示した図、第２０図は第１７図に示すものを更に具
体的に示した図、第２１図はウェハを示す断面図、第２
２図は照射されたンーザ光に対するウェハｂの回路パタ
ーンと異物からの反射状態を示す図、第２３図は従来の
異物検出方法の第１例を示す概略斜視図、第２４図は第
２３図で傾斜角度φを変化させた場合の出力比Ｖｓ／Ｖ
ｐの測定データを示すグラフ、第２５図は従来の異物検
出方法の第２例を示す概略斜視図、第２６図はウェハ上
の回路パターンと異物からの反射状態を示す図、第２７
図は第２５図に示す如くスリットを相対的にウェハ上を
走査して得られる映像信号の関係等を示す図、第２８図
は第２５図に示す第２例と同様に従来の異物検出方法を
示す概略斜視図である。 ■・・・ウェハ、 ２・・・パターン３・・・
異物、 ４・・・照明光 Ｃ１
１０・・・Ｓ偏光、 ５・・・反射光６・・・
散乱光、 ９・・・対物レンズ１１・・・Ｓ偏
光成分、 １２．１４・・・Ｐ偏光成分１３・・・
検光子、１５・・・偏光レーザ光源２０・・・光電変換
用固体撮像素子アレイ２０α・・・受光部、２０ｂ・・
・不感帯２１・・・二値化回路、２２・・・ＯＲ回路２
３・・・異物メモＩＪ、 ３０・・・自動焦点検出
部３１・・・ドライバー１ ６３・・・照明光６０α
、６０ｂ・・・縞パターン ６１・・・撮像素子。 第 ６７ 第 ７図 第 ８ 図 第 １１ 図 ％ １２ 図 （久） Ｃｂ） （Ｃ）ｍ ｍ ［ＩＩ （ｄ） （ｅ＞ ＜す）第１３回 第 １５ 図 第１６ Ｕ￥Ｊ 第 ７７図 拓／６図 嶌 ／ｑ ５ 第 ２０ ［ 第 ２１面 第 ２３図 第２５図 （久） 第２６ 図 ｖＩ２７図 、。） −一一一」− 一９７’Ｊ−
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、照明装置と検出用光学装置と試料走査手段とより成
る検査装置において、光電変換用固体撮像素子アレイを
試料表面の拡大像位置に配置して、該撮像素子アレイの
各々の出力信号に対して並列同時処理を行う電気回路に
より試料表面上の異物を高速に検出することを特徴とす
る異物検査装置。 ２、光電変換用固体撮像素子アレイの試料走査方向と固
体撮像素子アレイ配列方向との間で適当な角度を有し、
個々の固体撮像素子間の不感帯に起因する異物の見逃し
を避けることを特徴とした特許請求の範囲第１項記載の
異物検査装置。 ３、光電変換用固体撮像素子アレイ個々の画絵の大きさ
を試料面上換算して１０×１０μｍ＾２以下の範囲とし
て、各画素でのウェハ表面上のパターンと異物からの散
乱光の強度に対応した検出信号比を高めたことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の異物検査装置。 ４、自動焦点機能を備えて、ウェハ表面のうねりに起因
する焦点ずれを検査中実時間で修正して避けることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の異物検査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22571384A JPS61104242A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | 半導体ウェハ異物検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22571384A JPS61104242A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | 半導体ウェハ異物検査装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61104242A true JPS61104242A (ja) | 1986-05-22 |
Family
ID=16833637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22571384A Pending JPS61104242A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | 半導体ウェハ異物検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61104242A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5331396A (en) * | 1991-10-08 | 1994-07-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Foreign matter detection device |
| US5410400A (en) * | 1991-06-26 | 1995-04-25 | Hitachi, Ltd. | Foreign particle inspection apparatus |
| US6064477A (en) * | 1993-02-26 | 2000-05-16 | Hitachi, Ltd. | Method of and apparatus for inspecting reticle for defects |
| JP2010060532A (ja) * | 2008-09-08 | 2010-03-18 | Raytex Corp | 表面検査装置 |
| WO2013154067A1 (ja) * | 2012-04-09 | 2013-10-17 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 検査装置、及び撮像素子 |
| JP2013228254A (ja) * | 2012-04-25 | 2013-11-07 | Hitachi High-Technologies Corp | 光学式表面欠陥検査装置及び光学式表面欠陥検査方法 |
Citations (6)
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| JPS5040635U (ja) * | 1973-07-16 | 1975-04-25 | ||
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| JPS5686340A (en) * | 1979-12-17 | 1981-07-14 | Hitachi Ltd | Automatic detector for foreign matter |
| JPS5780546A (en) * | 1980-11-07 | 1982-05-20 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | Detecting device for foreign substance |
| JPS5870540A (ja) * | 1981-10-23 | 1983-04-27 | Hitachi Ltd | 焦点位置検出装置 |
-
1984
- 1984-10-29 JP JP22571384A patent/JPS61104242A/ja active Pending
Patent Citations (6)
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| JP2013217774A (ja) * | 2012-04-09 | 2013-10-24 | Hitachi High-Technologies Corp | 検査装置、及び撮像素子 |
| US9791380B2 (en) | 2012-04-09 | 2017-10-17 | Hitacthi High-Technologies Corporation | Inspection device and image capture element |
| JP2013228254A (ja) * | 2012-04-25 | 2013-11-07 | Hitachi High-Technologies Corp | 光学式表面欠陥検査装置及び光学式表面欠陥検査方法 |
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