JPH0474951A - 検査方法および検査装置 - 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〕 本発明はパターン付ウェハ異物検査等の産業用検査方法
および検査装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の検査方法および検査装置においては複数の検出手
段を有し、これらの検出結果を結びつけて有益な情報を
引き出し利用することにより精度を向上させたものがあ
る。たとえばウェハ上の表面状態の検査に関しては特開
平！−３５４５号公報に記載のような検査方法および検
査装置があった。

第７図は従来の検査方法および検査装置を例示する構成
図である。第７図において、検査対象の入力Ｘ１（ｉは
対象の番号）に対する複数の検出手段ｆ、ｇのそれぞれ
の出力ｆ　（ｘ　ｉ）＋　ｇ　（ｘ　＝）を割算器に入
力し、その割算器の出力とあらかじめ設定された閾値と
を比較器により比べて検出出力としている。

第８図は従来のウェハ異物検査方法および検査装置を例
示する構成図である。第８図において、Ｓ偏光をレーザ
ダイオードにより低角度り、および高角度Ｌ２で照射し
、反射光中の低角度Ｐ偏光成分と高角度Ｓ偏光成分の光
量比から被検査物であるウェハの表面に付着した異物を
検出することにより、検出感度および精度の向上を図っ
ている。

第９図は第８図の異物検出原理説明図である。

第９図において、第９図Ａのウェハ上の低角度および高
角度照射により、第９図Ｂの低角度Ｌ１および第９図Ｃ
の高角度Ｌ２の照射光のウェハ表面における反射光量が
パターン（エツジ）２１と異物２２とで異なるので、第
９図りの低角度反射光量と高角度反射光量の比をとるこ
とにより、パターン２１と異物２２の弁別が可能となっ
て微小異物の検出ができる。

第１Ｏ図は第８図（第９図）の異物検出機能説明図であ
る。第１０図において、低角度および高角度反射光の光
量比が一定の原点を通る弁別直線を設定することにより
、パターン（○印）と異物（×印）の弁別を行っている
。

〔発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術は複数の検出手段の低角度反射光量と高角
度反射光量を利用しながらも、その利用方法が単純に両
者の光量比を求めて所定の閾値と比較して検査を行って
おり、第１０図のような原点を通る弁別直線しか設定す
ることができないため、必ずしも最適な結果を得る閾値
（直線の傾き）が存在して高精度検査が常に可能とは限
らず、検査精度の低下あるいは虚報を容認せざるを得な
いという状況が発生する問題があった。

第１１図は第８図（第９図）の課題の異物検出機能説明
図である。第１１図において、本願発明者らの実験によ
れば第８図（第９図）の従来例の対象において第１０図
の原点を通る直線に代えて第１１図に示すような変曲点
をもつ曲線によりパターン（○印）と異物（×印）の弁
別を行うことが精度向上に極めて効果的であることが判
明している。

本発明は複数の検出手段によって得られる被検査物の情
報を最大に活用して高精度検査が可能となる検査方法お
よび検査装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の検査方法および検
査装置は複数の検出手段を用いてあらかしめ判定のつい
ている被検査物を検査し、その時の複数の検出手段の出
力と判定とのデータ組を記憶し、これらのデータ組をも
とに判定の弁別曲線または弁別曲面を生成し、ついでこ
の弁別曲線または弁別曲面をもとに実際の被検査物を検
査して判定を行うようにしたものである。

〔作用］ 上記の検査方法および検査装置はあらかじめ判定（分類
）の判っている被検査物からの情報を複数の検出手段に
入力し、その時の複数の検出手段の検出出力と判定（分
類）とのデータ組をパターンクラシファイアのメモリに
記憶して、これらのデータ組をもとに第１１図に例示の
ような判定（分類）を弁別する曲線または曲面を自動的
に生成し、ついで実際の被検査物からの情報を複数の検
出手段に入力し、その時の複数の検出手段の検出出力を
クラシファイアに入力して上記弁別曲線または弁別曲面
をもとに被検査物の判定（分類）を行うことができる。

［実施例〕 以下に本発明の実施例を第１図から第６図により説明す
る。

第１図は本発明による検査方法および検査装置の一実施
例を示す構成図である。第１図において、検査対象の入
力をＸｌ（＝は対象の番号）、検出手段Ｉをｆ、検出手
段ｒの入力Ｘ、に対する出力をｆ（ｘ、）、検出手段２
をｇ、検出手段ｇの入力ｘ８に対する出力をｇ（ｘｉ）
とし、検出手段ｆ、ｇの出力ｆ（ｘ、）、ｇ（ｘ、）を
パターンクラシファイアＣに入力し、検出手段ｆ、ｇの
結果を最大限有効に利用する第１１図に示したような判
定（分類）の弁別曲線を自動的に生成させ、これにより
被検査物の判定を（分類）を行ない出力する構成とする
。

第２図は第１図のパターンクラシファイアＣの弁別曲線
の生成方法を例示する説明図である。第２図において、
あらかじめ分類の判っている対象Ｘｉを検出手段ｆ、ｇ
に入力し、検出手段ｆ、　　ｇの出力ｆ　（ｘ　ｔ）＋
　ｇ　（ｘ　ｔ）のＱ印とｘ印で示されるような分類の
データ組を記憶し、これにより第２図（第１１図）に示
されるような分類の弁別曲線を作成するには種々の方法
があるが、ここではその−例を説明する。いま○印に分
類される対象Ｘ。

の出力ｆ　（ｘ　＝）　１ｇ　（ｘ　ｉ）の組をＡｆｆ
ｉ、ｘ印に分類される対象Ｘ、の出力ｆ（ｘｉ）１ｇ（
χ、）の組をＢ。

とすると、Ａ、の１つの要素に対しＢ、、のうちの最短
距離にある要素を選んでその中点に、とじ、これをＡい
の全ての要素について行う。ついでＢ、の全での要素に
ついてそれぞれ八〇の場合と同様に８７に対して最短距
離にあるＡ６の要素を選んでその中点をに′１とする。

この中点に、、に’、の交わり集合を求め、その点を近
い順に結ぶと○印とｘ印の分類を分ける最良の線分群か
ら成る弁別曲線（第２図の点線）が得られる。これより
次に被検査物の入力Ｘが入力された場合には、その出力
ｆ（ｘ）、ｇ（ｘ）の組が弁別曲線の上方に位置するが
下方に位置するかで○印とｘ印の分類の判定ができる。

なお本実施例は２人力の場合について説明したが、３人
力以上の複数入力に対しても複数の検出出力より同様の
方法で最適の弁別曲面を生成し、これにより被検査物の
分類の判定ができる。

第３図は本発明による異物検査方法および検査装置の一
実施例を示す構成図である。第３図において、この異物
検査装置の試料台１はウェハ２を着脱自在に支持するた
めのもので、例えば図示しない駆動手段により水平面内
のＸ、Ｙ方向に移動可能である。また試料台１上に支持
されたウェハ２上の所定部位に向けて同一平面内におい
て低角度および高角度でＳ偏光を照射しうる２種のレー
ザ照射源Ｌ＋、Ｌｘが設けられる。その一方のレーザ照
射源Ｌ１は同一鉛直面内に対向位置された１対のレーザ
ダイオード（波長人−８３０，，）　３　ａ、　３　ｂ
から成り、ウェハ２の所定部位に向けて例えば入射角２
〜５°の比較的低角度で照射でき、他方のレーザ照射源
Ｌ２は同一鉛直面内に対向配置された１対のレーザダイ
オード（波長人−７８０，，）　　４ａ。

４ｂから成り、ウェハ２の所定部位に向けて例えば入射
角３０〜４０°の比較的高角度で照射できる。

なおここでレーザ照射源Ｌｌ、Ｌｘをそれぞれ２個のレ
ーザダイオード３ａ、　３ｂ、　４ａ、　４ｂ　Ｔ：構
成したのは異物等からの反射光量を増して異物の検出感
度を高めるためである。

また試料台１の上方にはウェハ２からの反射光を収束さ
せる対物レンズ５が設けられ、この対物レンズ５によっ
て収束された光はその上方に配置されたダイクロインク
ミラー６に入射されるようになっており、このダイクロ
イックミラー６は波長の異なる反射光を分離する機能を
もつ。具体的にはダイクロイックミラー６はレーザダイ
オード３ａ、３ｂから照射した光の反射光（低角度反射
光）をそのまま透過させてその上方に配置された偏向ビ
ームスプリッタフに入射させ、レーザダイオード４ａ、
４ｂから照射した光の反射光（高角度反射光）を上記低
角度反射光と直交する方向に反射させてその側方に配置
された偏向ビームスプリッタ８に入射させる働きをもつ
。ここで偏光ビームスプリッタ７は入射された低角度反
射光をＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分離してＰ偏光成分
（低角度Ｐ偏光成分）のみを検出部９に供給する機能を
もち、また偏光ビームスプリッタ８は入射された高角度
反射光をＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分離してＳ偏光成
分（高角度Ｓ偏光成分）のみを検出部１０に供給する機
能をもつ。また検出部９，１０はそれぞれ受光した低角
度Ｐ偏光成分、高角度Ｓ偏光成分を光量に応じた電気信
号に変換する機能をもち、この異物検査装置においては
各電気信号ｇ。

ｆをクラシファイア１１へ出力し、このクラシファイア
１１は各電気信号ｇ、ｆからパターンと異物を判定する
弁別曲線を生成し、その弁別曲線をもとに被検査物の異
物検査を行い結果を出力する機能をもつ。

上記構成の異物検査装置における異物検査方法（動作）
を次に説明する。まずレーザダイオード３ａ、３ｂ、４
ａ、４ｂから試料台１上に支持されたウェハ２の同一部
位に低角度および高角度で照射されたＳ偏光はウェハ２
で反射されて、その反射光の一部が対物レンズ５を通し
てダイクロイックミラー６に入射され、ここで波長の異
なるレーザダイオード３ａ、３ｂによって照射された光
の低角度反射光とレーザダイオード４ａ、４ｂによって
照射された光の高角度反射光とが分離され、レーザダイ
オード３ａ、３ｂからの照射光の低角度反射光はそのま
ま透過されて偏光ビームスプリッタ７に入射される一方
、レーザダイオード４ａ、４ｂからの照射光の高角度反
射光は偏光ビームスプリッタ８に入射される。ついで分
離された低角度反射光が入射される偏光ビームスプリッ
タ７ではＰ偏向成分（低角度Ｐ偏光成分）が抽出され、
その抽出されたＰ偏光成分のみが検出部９で送られ、こ
の検出部９からは低角度Ｐ偏向成分の光量に応じた電気
信号ｇがクラシファイア１１に出力される。一方の高角
度反射光が入射される偏光ビームスプリッタ８ではＳ偏
光成分（高角度Ｓ偏光成分）が抽出され、その抽出され
たＳ偏光成分のみが検出部１０に送られ、この検出部１
０からは高角度Ｓ偏光成分の光量に応じた電気信号ｆが
クラシファイア１１に出力される。さらにクラシファイ
ア１１では入力される電気信号ｇ、ｆから第１１図に示
すようなパターンと異物を判定する弁別曲線を生成する
ことにより、この弁別曲線をもとに被検査物（ウエノＸ
）の異物検査を行い検出結果を出力する。

上記の異物検査方法において、第９図Ａの回折現象が規
則的なパターン（エツジ）２１においては低次の回折光
成分が多く、第９図Ｂ、Ｃのパターンエツジ２１からの
反射光量は低角度（第９図Ｂ）よりも高角度（第９図Ｃ
）の方が大きくなり、方の第９図Ａの異物２２において
は低次および高次成分が幅広く分布するために、第９図
Ｂ、Ｃの異物２２からの反射光量は低角度（第９図Ｂ）
および高角度（第９図Ｃ）ともにほぼ等しい反射光量と
なる。またＳ偏光を照射してその反射光におけるＰ偏向
成分（低角度Ｐ偏光成分）とＳ偏光成分（高角度Ｓ偏光
成分）を取っているのはＳ／Ｎを向上させてパターン（
エツジ）２１と異物２２とが容易に判別できるためであ
る。さらに第９図へのパターンエツジ２１からの反射光
量は低角度（第３図Ｂ）では飽和傾向を示すのに対し、
異物２２からの反射光量は異物２２の大きさに応じて大
きくなる傾向があるので、第１１図に示すようにパター
ンと異物を判定する弁別曲線に変曲点が発生するものと
思われる。

第４図は第３図のクラシファイア１１の一実ｍ例を示す
構成図である。第４図において、５１．５２は検出部９
，１０からの電気信号ｇ＋　ｆをそれぞれ入力するスイ
ッチ、５３．５４信号ｇ、　ｆより弁別曲線を具現化す
るためのＬＵＴ（ルックアップチーフル）、５５は信号
ｇ、　ｆより弁別曲線を生成するＣＰＵ＜演算器）、５
６は閾値、５７は出力を与えるる加算器、５８は信号ｇ
、　ｆ等のデータ組を記憶するメモリ、５９はパターン
２工の場合の値Ｔと異物２２の値Ｆを入力するＴ／Ｆ入
力である。

上記の構成において、まずスイッチ５１．５２が連動し
ていてそれぞれ検出部９，１ｏからの信号ｇ、ｆの入力
をＬＵＴ５３．５４の入力り側またはＣＰＵ５５の入力
Ｔ側に切り換えるが、はじめに両スイッチ５Ｌ　５２は
Ｔ（教育）側にしておく。ここであらかじめパターン２
１か異物２２か判別しである点を検出し、そのときの信
号ｇ、ｆの値をＣＰＵ５５に入力するとともに、Ｔ／Ｆ
入力５９からはパターンの場合には値Ｔを入力して異物
の場合には値Ｆを入力する。このとき信号ｇ、ｆおよび
ＴまたはＦの値をメモリ５８に記憶する。この動作を十
分に多数の検出点ｘ１について行えばメモリ５８には２
次元平面で表わせば第２図（第１１図）に示すようなデ
ータ組（○印がパターン、×印が異物）が格納される。

ついでＣＰＵ５５は上記したような方法で○印ツバター
ンと×印の異物を分類するのに最適な全直線群からなる
弁別曲！（第６図の点線）を与えるような関数ξ（ｇ）
、ζ（ｆ）をそれぞれ信号ｇ＋　　ｆに対応して算出し
、必要に応じて全直線群からなる弁別曲線をシフトする
ような値ＴＨをも算出して、それぞれＬＵＴ５３，５４
および閾値５６に設定する。

つぎに被検査物の異物検査の場合にはスイッチ５１、５
２をＤ（検査）側に切り換える。ここでＬＵＴ５３．５
４はそれぞれ検出部９，１０からの信号ｇ、ｆを入力す
るとＣＰ　Ｕ５５の設定に応じて出力ξ（ｇ）。

ζ（ｆ）を与え、加算器５７はξ（ｇ）に対しては反転
入力でζ（ｆ）およびＴＨに対しては正入力となってお
り、その出力は次のようになる。

出力−ζ（ｆ）−ξ輸）＋ＴＨ この出力が正の場合には検出された物質はパターン２１
で、逆の負の場合には異物２２であると判断される。

本実施例によれば複数の検出手段による検出結果をもと
に高精度の自動検査を行うことができるという効果があ
る。

第５図は第３図のクラシファイア１１の他の実施例を示
す構成図である。第５図において、第４図と同一符号は
相当部分を示すものとし、第４図のスイッチ５１．５２
を除去して信号ｇ、　ｆの入力がそれぞれ常に対応する
ＬＵＴ５３，５４に入力され、かつＣＰＵ５５にも同時
に入力されるほか、メモリ５８へのデータ修正人力６０
および表示器６１を備えた構成である。

本実施例によれば実際の被検査物の検査中にもクラシフ
ァイア１１用のデータ集中が可能であり、任意の適当な
周期においてＬＵＴ５３．５４内の設定データξ（ｇ）
、ζ（ｆ）を３周整しいくことにより、さらに高精度の
検査を行うことができる。この場合に検査結果の追跡調
査結果等をもとにメモリ５８に記憶されているデータＭ
ｉ（ｇ、ｆ、Ｔ／Ｆ）のＴ／Ｆ結果をデータ修正入力６
０で適宜に修正することが精度向上に極めて有効である
。また検査中も検査データの収集を行っているため、た
とえば１日の検査終了後にそのデータを分類して表示器
６１に表示し、ユーザの使用に供することができる。

第６図は本発明による検査方法および検査装置の他の実
施例を示す検出機能説明図である。第６図において、上
記した２個の検出手段を有する場合について説明したの
と同様に３個以上の検出手段を有する場合についても同
様のクラシファイア１１を用いた検査方法および検査装
置が実現可能なことは明らかであるが、３３個以上の検
出手段の出力を用いる場合には第６図の弁別曲面のよう
な２個の交差する弁別曲面（平面）から一義的に結果の
求まらない場合が発生しうる。このような場合には例え
ば最も近い弁別曲面を最も確からしい出力として表示器
６１（第５図参照）に表示し、ユーザに確認を求めるこ
とにより必要に応じてデータ修正人力６０（第５図参照
）で修正して、あいまいな検出結果に対してもその検出
精度を高く維持できる。例えば第６図の点Ｐは、弁別曲
面ｈ’（ｘ）に比べて弁別曲面ｈ　（ｘ）に近いのでＸ
印の分類ではなく○印の分類であると推定してユーザに
確認を求め、このユーザの確認結果をもとに行われるデ
ータ修正入力６０（第５回参照）の結果は弁別曲面ｈ　
（ｘ）の修正という形でフィードバックされ、検査精度
の向上をさらに図れるという効果がある。

上記実施例はパターン付ウェハの異物検査を主体に説明
したが、第４図または第５図に例示のようなクラシファ
イア１１またはその応用が適用可能な複数の検出手段を
有する自動検査機に本発明が適用できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば複数の検出手段によって得られる被検査
物の情報を最大限に活用できて高精度検査が可能となる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による検査方法および検査装置の一実施
例を示す構成図、第２図は第１図のクラシファイアの弁
別曲線生成方法説明図、第３図は本発明による異物検査
方法および検査装置の一実施例を示す構成図、第４図は
第３図のクラシファイアの一実施例の構成図、第５図は
第３図のクラシファイアの他の実施例の構成図、第６図
は本発明による検査方法および検査装置の他の実施例を
示す検出機能説明図、第７図は従来の検査方法および検
査装置を例示する構成図、第８図は従来の異物検査方法
および検査装置を例示する構成図、第９図は第８図の異
物検出原理説明図、第１０図は第８図の異物検出機能説
明図、第１１図は第８図の課題の異物検出機能説明図で
ある。 ２・・・ウェハ、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ・・・レーザ
ダイオード、６・・・ダイクロイックミラー、７．８・
・・偏光ビームスプリッタ、９，１０・・・検出部、１
１・・・クラシファイア、５３．５４・・・ルックアッ
プテーブル、５５・・・演算器、５６・・・閾値、５７
・・・加算器、５８・・・メモリ。 代理人　弁理士　　秋　　本　　正　　実第１図 第２図 ｇ（Ｘ父） 第 図 第 図 ノ＝　Ｑ　７　’ｙ７ｙ“ｙｌｌ ｒ　　　　　　　　　　　　　　　””　　　　　　　
　　　　　１Ｌ　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　Ｊ第 図 クラシファイア１］ ノ Ｌ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
Ｊ第 図 第 図 第 図 ｒゝｌゝｗ−イ錫力１図身↑う（１−ジ第 図 第 １０図 ｆへ＊ｊ反１尤！

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の検出手段を用いた検査方法において、あらか
   じめ判定のついている被検査物を検査し、その時の複数
   の検出手段の出力と判定とのデータ組を記憶し、これら
   のデータ組をもとに判定の弁別曲線または弁別曲面を生
   成し、ついでこの弁別曲線または弁別曲面をもとに実際
   の被検査物を検査して判定を行うことを特徴とする検査
   方法。 ２、複数の検出手段は互いに波長の異なるＳ偏光を同一
   平面内において低角度および高角度で被検査物に対して
   照射し、その反射光に含まれる低角度Ｐ偏光成分の光量
   と高角度Ｓ偏光成分の光量とを別個に検出して出力する
   ことを特徴とする請求項１記載の検査方法。３、被検査
   物はパターンが形成されたウェハであって、ウェハ表面
   におけるパターンと異物との判定を行うことを特徴とす
   る請求項２記載の検査方法。 ４、複数の検出手段を有する検査装置において、あらか
   じめ判定のついている被検査物を検査した時の複数の検
   出手段の出力と判定とのデータ組を記憶する記憶手段を
   含み、これらのデータ組をもとに判定の弁別曲線または
   弁別曲面を生成すると共にこの弁別曲線または弁別曲面
   をもとに実際の被検査物を検査して判定を行うクラシフ
   ァイア手段を備えたことを特徴とする検査装置。 ５、クラシファイア手段は上記データ組を記憶する記憶
   手段と、そのデータ組をもとに判定の弁別曲線または弁
   別曲面を生成する演算器と、その弁別曲線または弁別曲
   面を設定する複数のルックアップテーブルと、そのルッ
   クアップテーブルの出力およびその閾値の加減算を行な
   う加算器とを備えたことを特徴とする請求項４記載の検
   査装置。 ６、複数の検出手段は互いに波長の異なるＳ偏光を同一
   平面内において低角度および高角度で被検査物に対して
   照射する複数の光源と、低角度照射に起因する反射光と
   高角度照射に起因する反射光とを分離する分離部と、分
   離された反射光から低角度照射に起因するＰ偏光成分と
   高角度照射に起因するＳ偏光成分とを抽出する抽出部と
   、抽出されたＰ偏光成分とＳ偏光成分との光量の各々を
   検出してそれぞれに応じた信号を出力する検出部とを備
   えたことを特徴とする請求項４または請求項５記載の検
   査装置。 ７、分離部はダイクロイックミラーから構成され、抽出
   部は偏光ビームスプリッタから構成されることを特徴と
   する請求項６記載の検査装置。 ８、被検査物はパターンが形成されたウェハであって、
   ウェハ表面におけるパターンと異物との判定を行うこと
   を特徴とする請求項６または請求項７記載の検査装置。