JP2571468B2 - ヘイズと連続異物群の判別方法 - Google Patents

ヘイズと連続異物群の判別方法

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JP2571468B2 JP2326504A JP32650490A JP2571468B2 JP 2571468 B2 JP2571468 B2 JP 2571468B2 JP 2326504 A JP2326504 A JP 2326504A JP 32650490 A JP32650490 A JP 32650490A JP 2571468 B2 JP2571468 B2 JP 2571468B2
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、ウエハなどに対する異物検査装置におけ
るヘイズ(曇り)と異物の連続した異物群の判別方法に
関するものである。
[従来の技術] 半導体ICの素材のシリコンなどのウエハは、その表面
に異物などが付着すると製品の品質が低下するので、表
面が研磨された鏡面の段階で異物検査装置により検査さ
れる。ただし鏡面には異物のほか、ヘイズとよばれ曇り
(またはもや)がやや広い範囲に付着しており、ヘイズ
は配線パターンの形成に有害であるので同時に検査され
る。
第4図(a),(b),(c)により、異物とヘイズ
に対する検査装置の概念と、検査方法の概要を説明す
る。図(a)において、ウエハ1の表面には異物p1,p2
が孤立して付着し、またヘイズh1,h2がある範囲に分布
して付着している。ただし、異物p2はヘイズh2の範囲内
に存在する。また、ヘイズh1,h2の濃度は位置により変
化して、いわば濃度分布している。図(b)において、
ウエハ1の表面に対して検出光学系2の光源2aよりレー
ザビームを投射して走査し、異物またはヘイズにより散
乱光を集光レンズ2bにより集光して光電変換器2cに受光
する。なお、異物またはヘイズが存在しない鏡面では、
レーザビームは正反射して光電変換器2cに受光されない
ように構成されている。光電変換器2cの出力は信号処理
部3のアンプ3aにより適当なレベルに増幅され、図
(a)の異物p1,p2およびヘイズh1,h2に対応して図
(c)の上欄に示す受光信号vrがえられる。受光信号
vrはコンパレータ3bの+端子に入力するとともに、ロ
ーパスフィルタ3cに入力して高周波数成分がカットさ
れ、低周波数成分がコンパレータ3bの−端子に加えられ
る。ヘイズh1,h2に対する信号(h1),(h2)は変化が
緩慢であるのでローパスフィルタ3cを通過し、ヘイズの
濃淡に対応した波高値のヘイズ信号vh1,vhが出力端
子3d−2より出力される。一方、異物p1,p2に対する時
間幅が短いパルス(p1),(p2)信号は、そのままコン
パレータ3bを通して異物の大きさに対応した波高値の異
物信号vP1,vP1が出力される。なお、ローパスフィルタ3
cの出力がコンパレータ3bの比較電圧とされているの
で、ヘイズh2の高さを差し引いた異物信号vP2がえられ
る。
[解決しようとする課題] 以上における異物p1,p2は孤立したものであるが、こ
れが連続して異物群となる場合がある。このような連続
異物群は上記の検査方法では検出することが困難であ
る。以下図により説明する。
第5図(a)は、ヘイズのない鏡面に互いに接触、ま
たは近接して付着した複数n個の異物p1〜pnよりなる連
続異物群を示す。これに対する受光信号vrは、図
(b)のように個々の異物に対する受光信号が重なり合
って波高値が僅かに変動し、異物群の長さだけ継続する
波形となる。このような受光信号vrに対する異物信号v
Pは図(c)に示すように波高値が微小なためS/N比が悪
くて検出が困難である。一方、受光信号vrはローパス
フィルタ3cにより高周波数成分がカットされ、これが恰
もヘイズ信号vh′として出力される。図(d)〜
(f)は、異物群p1〜pnが、ヘイズhの上に乗っている
場合で、異物信号vPは微弱で検出されず、正しいヘイズ
信号vhの上に誤ったヘイズ信号vh′が重畳して出力さ
れる。以上により、いずれの場合も連続異物群はヘイズ
として誤検出される。なお、異物がある距離以上離れて
いるときは、上記した孤立異物として検出されることは
勿論である。
さて、前記したように比較的広い範囲に分布している
ヘイズに対して、連続異物群の長さは実際問題として非
常に短い。また、たとえ異物群が長い場合でも、途中で
切れ目があっていつかの短い連続異物群に分かれている
場合が殆どである。そこで、誤検出されたヘイズ信号v
h′は長さがある程度短く、かつ波高値が本来のヘイズ
信号vhより大きいことに着眼して両者を判断すること
が可能と考えられる。
この発明は以上の考え方により、異物検査装置におい
てヘイズと連続異物群を判別する方法を提供することを
目的とするものである。
[課題を解決するための手段] この発明は、被検査のウエハの表面に対してレーザビ
ームを投射し、表面に付着した異物またはヘイズにより
散乱光を光電変換器により受光し、その受光信号vrを
コンパレータの+端子およびローパスフィルタにそれぞ
れ入力し、ローパスフィルタにより受光信号vrに含ま
れる高周波数成分をカットしてコンパレータの−端子に
入力し、コンパレータの出力信号を異物に対する異物信
号vPとし、ローパスフィルタの出力信号をヘイズに対す
るヘイズ信号vhとする異物検査装置におけるヘイズと
連続異物群の判別方法であって、ヘイズ信号vhを微小
な間隔Δlでサンプリングしてデジタルのヘイズ信号
[vh]に変換する。マイクロプロセッサの処理によ
り、ウエハの表面を方形に区分した単位セルS内におけ
るヘイズ信号[vh]の平均値[vh]mをそれぞれ計算
する。各単位セルS内におけるヘイズ信号[vh]のう
ちの平均値[vh]mより突出した突出信号[VH]を検
出し、その連続する個数Nをカウントする。個数Nが基
準値Mより小さいとき、このN個の突出信号[VH]を
異物が連続した連続異物群に対する異物信号[vp′]
と判別するものである。
[作用] 以上の判別方法においては、ヘイズ信号vhは微小な
間隔Δlでサンプリング・デジタル化されてヘイズ信号
[vh]に変換され、マイクロプロセッサの処理により
各単位領域S内におけるその平均値[Vh]mが計算され
る。各単位領域Sについて、ヘイズ信号[vh]のうち
の平均値[vh]より突出している突出信号[VH]を検
出して、その連続個数Nをカウントし、これが基準値M
より小さいとき、このN個の突出信号[VH]は連続異
物群に対する異物信号[Vp′]と判別される。以上に
おいて、方形の単位領域Sを設定し、単位セルS内にお
ける平均値[vh]に対してヘイズ信号[vh]を比較し
て突出信号[VH]を検出する理由は、ヘイズの濃淡が
場所的に大幅に変化し、これに対応してヘイズ信号[v
h]も大きく変動するので、両者の比較が困難であるか
らであり、これに対して単位領域Sをヘイズの濃淡変化
が比較的小さい範囲に設定し、その範囲の平均値[v
h]mをとることにより突出信号[VH]を確実に検出す
るもので、従ってヘイズの濃淡分布と、連続異物群の最
大の長さを勘案して単位領域の方形の一辺、および基準
値Mを定めることが必要である。この場合、方形の一辺
は基準値Mより十分大きく設定することが必要条件で、
さもないと平均値[vh]mに異物群の波高値が影響す
るからである。
[実施例] 第1図は、この発明によるヘイズと連続異物群の判別
方法の実施例における概略のブロック構成図を示す。検
出光学系2は第4図(b)に示した従来の構造と同一で
説明を省略する。信号処理部3のアンプ3aより出力され
る受光信号vrはコンパレータ3bの+端子に入力し、そ
の出力の異物信号Vpはサンプリング・デジタル化回路
(SP・A/D)3d−1によりサンプリング・デジタル化さ
れて異物信号[Vp]に変換され、インタフェース(I/
F)3fを経てマイクロプロセッサ(MPU)3fに取り込ま
れ、座標値を付加してメモリ(MEM)3hに記憶される。
一方、ローパスフィルタ(LF)3cに入力した受光信号v
rは、その高周波成分がカットされてSP・A/D3d−2によ
りデジタルのヘイズ信号[vh]に変換され、I/F3eを経
てMPU3fに取り込まれ、座標値を付加してMEM3gに記憶さ
れる。
第2図(a)〜(d)により、ウエハに設定される単
位領域Sと、第1図の各部の動作を説明する。図(a)
において、ウエハ1のオリエンティション・フラットOF
をx軸とし、これに直角なy軸によりxy座標系が設定さ
れ、x方向に検出光学系2のレーザビームを掃引し、間
隔Δl′で表面が走査される。前記したヘイズの濃淡分
布と連続異物群の最大の長さを勘案して、ウエハ1の表
面に2辺の長さがLx,Lyの方形の単位領域Sがマトリッ
クスに設定される。図(b)の1個の単位領域Sと走査
線を示す。各走査線に対するヘイズ信号vhがΔlの間
隔でサンプリング・デジタル化され、図(c)および
(d)に示すヘイズ信号[vh]がMEM3gに記憶される。
図(c)は単位領域S内にヘイズhのみが付着した場合
を示し、各ヘイズ信号[vh]はヘイズhの濃淡に従っ
て緩慢に変化しており、MPU3fにそりそれらの平均値
[vh]mが計算されてMEM3gに記憶される。この場合
は、平均値[vh]mに対する各ヘイズ信号[vh]の偏
差は小さいので、異物群がないものと判別される。これ
に対して図(d)は、平均値[vh]mより大きく突出
した突出信号[VH]がある場合で、これを検出してそ
の連続した個数Nをカウントし、個数Nが基準値Mより
小さいときは、これを連続異物群に対する異物信号[V
p′]と判別する。異物信号[Vp′]は、前記した孤立
異物に対する異物信号[Vp]と併合して編集され、プ
リンタ(PRT)3hに出力される。ただし、個数Nが基準
値Mより大きいときは必ずしも連続異物群とはみなされ
ず、ヘイズの濃度がその部分で急激に変化している場合
があり、疑異物信号[Vp″]として出力される。な
お、ヘイズ信号[vh]は連続異物群の有無にかかわら
ず、その平均値[vh]mのデータがPRT3hに出力され
る。
第3図は上記の連続異物群の判別方法に対する処理手
順を示すフローチャートで、まず、ウエハ1の表面がレ
ーザビームにより走査され、えられた異物信号[vP]と
ヘイズ信号[vh]のデータがそれらの座標値を付加し
てMEM3gに収録され、各単位領域S内における[vh]
の平均値[vh]mが計算される。ついで、各単位領
域S内の[vh]のうちの、[vh]mを突出する突出信
号[VH]を検出し、連続する[VH]の個数Nをカウ
ントする。個数Nが基準値Mより小さいときは(の
yes)、N個の突出信号[VH]が連続異物群に対する異
物信号[Vp′]と判別されてMEMに記憶され、また個
数Nが基準値M以上のときは(のno)、疑異物信号
[Vp″]と判別されて記憶される。以上の各異物信
号[Vp],[Vp′]および疑異物信号[Vp″]のデ
ータは、それぞれ編集されて異物データとしてPRT3hに
出力される。また、ヘイズ信号の平均値[vh]mが
ヘイズデータとして出力される。
以上の実施例においては、レーザビームの走査方式を
xy走査としたが、回転走査方式の場合は、各サンプリン
グデータは(R,θ)座標により表示されてMEM3gに収録
されるので、これをxy座標系に変換して上記の処理を行
う。座標変換は通常の技術により容易に行うことができ
るので詳細な説明は省略する。
[発明の効果] 以上の説明により明らかなように、この発明によるヘ
イズと連続異物群の判別方法においては、ウエハの表面
をヘイズの濃淡変化が比較的小さい単位領域Sに区分
し、各単位領域S内におけるヘイズ信号[vh]の平均
値[vh]mが計算され、平均値[vh]より突出してい
る突出信号[VH]を検出し、その連続個数Nが基準値
Mより小さいとき、これを連続異物群に対する異物信号
[Vp′]と判別するもので、従来ヘイズと誤判定され
ていた連続異物群が正しく判別され、異物検査の信頼性
の向上に寄与する効果には大きいものがある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明によるヘイズと連続異物群の判別方
法の実施例に対する概略ブロック構成図、第2図
(a),(b),(c)および(d)は、ウエハに設定
される単位領域Sと、第1図の各部の動作説明図、第3
図は連続異物群の判別の方法の手順を示すフローチャー
ト、第4図(a),(b)および(c)は、ウエハに付
着した異物とヘイズに対する検査装置の構成図、および
検査方法の概念の説明図、第5図(a),(b),
(c),(d),(e)および(f)は、連続異物群の
信号波形と、連続異物群がヘイズと誤判定される理由の
説明図である。 1……ウエハ、2……検出光学系、 2a……光源、2b……集光レンズ、 2c……光電変換器、3……信号処理部、 3a……アンプ、3b……コンパレータ、 3c……ローパスフィルタ(LF)、 3d−1,3d−2……サンプリング・デジタル化回路(SP・
A/D)、 3e……インタフェース(I/F)、 3f……マイクロプロセッサ(MEM)、 3g……メモリ(MEM)、 3h……プリンタ(PRT)、 〜……フローチャートのステップ番号。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被検査のウエハの表面に対してレーザビー
    ムを投射し、該表面に付着した異物またはヘイズによる
    散乱光を光電変換器により受光し、該光電変換器の受光
    信号vrをコンパレータの+端子およびローパスフィル
    タにそれぞれ入力し、該ローパスフィルタにより該受光
    信号vrに含まれる高周波数成分をカットして前記コン
    パレータの−端子に入力し、前記コンパレータの出力信
    号を前記異物に対する異物信号vPとし、前記ローパスフ
    ィルタの出力信号を前記ヘイズに対するヘイズ信号vh
    とする異物検査装置において、前記ヘイズ信号vhを微
    小な間隔Δlでサンプリングしてデジタルのヘイズ信号
    [vh]に変換し、マイクロプロセッサの処理により、
    前記ウエハの表面を方形に区分した単位領域S内におけ
    る該ヘイズ信号[vh]の平均値[vh]mをそれぞれ計
    算し、各該単位領域内の該ヘイズ信号[vh]のうち、
    該平均値[vh]mより突出した突出信号[VH]を検出
    して連続する個数Nをカウントし、該個数Nが基準値M
    より小さいとき、該N個の突出信号[VH]を前記異物
    が連続した連続異物群に対する異物信号[vp′]と判
    断する、ヘイズと連続異物群の判別方法。
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