JPH05133906A

JPH05133906A - 異物検査装置の最適閾値の設定方式

Info

Publication number: JPH05133906A
Application number: JP11236591A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Nemoto; 亮二根本
Original assignee: Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 1991-04-17
Filing date: 1991-04-17
Publication date: 1993-05-28

Abstract

(57)【要約】（修正有）【構成】パターン付きウエハに照射された波長の異な
るレーザ光の反射光を光電変換器で受光し、低角度照射
または高角度照射の各反射光に対する出力電圧Ｖ_ＬとＶ
_Ｈの電圧比Ｖ_Ｌ／Ｖ_Ｈを求め、これをコンパレータを用
い閾値ｍと比較してパターンを除いた異物のみを検査す
る。その際閾値として適当な小さい数ｍ′を予め設定し
被検査ウエハと同一ロットの試験ウエハに対して検査
し、検出物に対する電圧比を計算してその値に対する検
出物の頻度分布図を作成する。それより最適閾値Ｍを決
定し、これをコンパレータに設定し同一ロットの被検査
ウエハを検査する。頻度分布図で比較的小さい電圧比の
範囲に検出物の多数が集中した群と、同様な範囲に小数
が分散した群との境界点の電圧比を最適閾値Ｍとし、
ｍ′やＭの設定、電圧比の計算や図作成は計算機によ
る。【効果】最適閾値Ｍは適正、迅速に決定され、ウエハ
検査の信頼性の向上と効率化に寄与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ウエハ異物検査装置
のコンパレータに対して最適な閾値を設定する方式に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ＩＣの製造用のウエハは、素材の
鏡面ウエハに対してパターン配線が形成され、その表面
に異物が付着すると品質が劣化するので異物検査装置に
より検査される。異物の検出には光学式が専ら使用さ
れ、ウエハの表面に対してレーザビームを照射し、異物
が散乱する散乱光を受光して異物を検出し、この検出信
号を適当な処理回路により処理して異物データをマップ
表示するものである。

【０００３】さて、パターン配線が形成されたウエハ
（パターン付きウエハという）においては、照射された
レーザビームは、異物とともにパターンによっても反射
されるので、両者を区別して異物のみを検出することが
極めて重要である。これに対して、両者を区別して異物
のみを検出する方法およびその装置が開発され、「特開
昭61-104243 号、異物検出方法およびその装置」（以下
便宜上、検出方法１とする）が公開されており、さら
に、これを基本としてそのバリエーションがいくつか公
開され、最近ではこの発明の発明者により「異物検出方
法」（以下、検出方法２とする）が特許出願される。

【０００４】図３の(a) は上記の検出方法１における構
成の一例を示し、被検査のパターン付きウエハ１に対し
て照射系２によりレーザビームを照射し、受光系３によ
り反射光を受光する。照射系２は互いに異なる波長λ₁
とλ₂ で、Ｓ偏光のレーザビームを出力するそれぞれ２
個１組の光源21a,21b 、および22a,22b を有し、これら
よりのレーザビームの方向と照射角度は、光源21a と21
b 、および23a と 23bがそれぞれ互いに対向し、ウエハ
1 に対してそれぞれ低角度（１〜５°）および高角度(
例えば３０°) とされる。次に受光系３は、対物レンズ
31、波長分離プリズム32、２個の検光子33a,33b 、２個
の光電変換器34a,34b により構成される。各レーザビー
ムによるウエハ１のパターンまたは異物（一括して検出
物とする）の反射光は対物レンズ31により集光され、波
長分離プリズム（またはダイクロイックミラー）32によ
り、波長λ₁ とλ₂ の成分に分離される。各成分は検光
子33a,33b によりそれぞれ最適な検出感度がえられる偏
光波が抽出されて光電変換器34a,34b に受光され、それ
ぞれの出力電圧は信号処理部４に入力する。信号処理部
４においては、アンプ41a,41b により出力電圧がレベル
調整されて電圧Ｖ_L,Ｖ_H となり、割り算器42により両出
力電圧の比Ｖ_L ／Ｖ_H が計算され、閾値をｍとするコン
パレータ43によりパターンを除いて異物のみが検出さ
れ、異物パルスｐ_a が出力される。なお、図３における
５は、検出された検出物を確認するための確認部で、検
査時には光路から外され、確認作業のとき挿入されて照
明ランプ51の照明光がハーフミラー52を経てウエハ１を
照明し、その反射光をビームスプリッタ53により分岐し
て接眼レンズ54により表面が観察される。以上の検出方
法１に対して、検出方法２は図示を省略するが、波長λ
₂ のレーザビームの照射方向をウエハ１に対して垂直と
して照射系を簡略化するもの、または同期検波方式を採
用し、検光子などを省略し、光電変換器を1 個として受
光系を簡略化したもので、上記と同様の信号処理部４に
より、閾値をｍとして異物を検出するものである。以上
によりえられた異物パルスｐ_a はコンピュータシステム
（ＣＯＭ・ＳＹＳ）６に取り込まれて処理され、ディス
プレイ装置に異物Ｐ_A がその座標に対応して図３の(b)
のようにマップ表示される。

【０００５】次に、図４は図３における異物検出の原理
図を示す。図４の(a),(c) において、(イ) はパターン、
(ロ) は比較的小さい異物、(ハ) は比較的大きい異物を例
とし、それぞれの断面を示す。(a),(b) は低角度照射の
波長λ₁ と、その出力電圧Ｖ_L を示し、パターン(イ) と
異物(ロ) の出力電圧Ｖ_L はほぼ等しいので両者はこのま
までは区別できない。しかし異物(ハ)の出力電圧Ｖ_L は
より大きいので前２者と区別できる。これに対して、
(c),(d) は高角度照射の波長λ₂ と、その出力電圧Ｖ_H
を示し、(b) と(d) を比較すると、パターン(イ) のＶ_H
はＶ_L よりかなり大きく、異物(ロ)はほぼ等しく、異物
(ハ) はやや小さい。すなわちパターンの反射光が強調さ
れている。いま、電圧比Ｖ_L ／Ｖ_H を計算すると、(e)
に示すように、(イ) は小さい値となり、(ロ) と(ハ) は
(イ) より大きい値となる。そこでコンパレータ43に適当
な閾値ｍを定めて電圧比Ｖ_L ／Ｖ_H と比較すると異物パ
ルスｐ_a がえられる。以上によりパターン(イ) は検出さ
れないが異物(ハ) は勿論、電圧Ｖ_L のみでは区別できな
かった異物(ロ) が区別され、従って比較的小さいものを
含めて異物のみの検出が可能となるわけである。

【０００６】次に、図５により上記の閾値ｍの値を決め
るための基本的な方法を説明する。図は研究段階におい
てなされた、出力電圧Ｖ_L とＶ_H に対するパターンと異
物の分布図を示す。○は異物として使用した０．７，
１．０および２μｍの粒径の標準粒子のもので、粒径と
ともにほぼ垂直方向に伸びており、すなわち電圧比Ｖ_L
／Ｖ_H が比較的大きい。これに対して、●はテスト用の
パターンに対するもので、図のηはレーザビームの照射
方向に対するパターン方向の角度を示す。ηが９０°の
ときは電圧Ｖ_L とＶ_H はともに小さく、ηが小さくなる
に従って低い傾斜角で伸びており、４０°以下では伸び
が止まって途中まで戻っている。すなわち●の電圧比は
小さい。このように○と●の電圧比Ｖ_L ／Ｖ_H は明確に
分離しているので、その中間の分離線（ｍ）が閾値ｍと
される。

【０００７】さて、以上の閾値ｍの決定方法は標準粒子
とテストパターンによるものであり、実用上ではこのよ
うな決定方法は不便な上、かならずしも適正な閾値ｍが
えられない。その理由は、標準粒子の取り扱いは容易で
なく、また実際の異物は異なった異形であって反射状態
は球形の標準粒子と異なる。さらにパターンは被検査の
ウエハの種類ごとに種々の形状をなして反射状態が変化
するため、厳密にはパターンを同一とするウエハのロッ
トごとに閾値ｍを決めることが必要である。以上により
この方法は長時間を必要とするわりには適正な閾値ｍが
求められない。そこで検査現地においては、被検査のウ
エハの中から適当なものをとって検査を行い、確認部５
により、検出データをもとに検出物が異物であるか、パ
ターンであるかを識別し、これらに対する分布図（図５
に相当する）を作成して適正な閾値ｍが求められてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上に述べた確認部を
使用する閾値ｍの決定方法は、確認作業が効率的でなく
現地にはいまだ適当しないので、これを改良することが
望ましい。いまパターンと異物に対する電圧比Ｖ_L ／Ｖ
_H をみると、前記したようにこれらは分離する特徴があ
るので、多数の検出物に対する電圧比Ｖ_L ／Ｖ_H を統計
的に処理してその頻度分布の特徴より最適閾値Ｍを決定
することが可能な筈である。この場合、パターンはウエ
ハに非常に多数形成されているので統計処理には好都合
でる。しかし、異物はかならずしも多数でなくむしろ小
数であるが、パターンの電圧比のみで決定することがで
きる筈である。この発明は以上の考えにより、最適閾値
Ｍを決定してコンパレータに設定する方式を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、被検査のパ
ターン付きウエハに対して、異なる波長のレーザビーム
を照射し、それぞれの反射光を光電変換器により受光
し、光電変換器の出力する各反射光に対する電圧Ｖ_L と
Ｖ_H の電圧比Ｖ_L ／Ｖ_H を求め、これをコンパレータに
より閾値ｍと比較することにより、パターンを除いて異
物のみを検出する異物検査装置における最適閾値の設定
方式であって、予めコンパレータの閾値として適当な小
さい数ｍ′を設定し、被検査のウエハと同一ロットのテ
ストウエハに対する検査を行い、検出された検出物に対
する電圧比Ｖ_L ／Ｖ_H を計算する。電圧比の大きさに対
する検出物の頻度分布図を作成し、この頻度分布図によ
り最適閾値Ｍを決定し、これをコンパレータに設定して
テストウエハと同一ロットの被検査ウエハに対する検査
を行う。上記の頻度分布図においては、検出物は比較的
小さい電圧比の範囲に多数が集中したグループと、比較
的小さい電圧比の範囲に小数が分散したグループとに分
かれるので、その境界点の電圧比Ｖ_L ／Ｖ_H を最適閾値
Ｍとする。以上におけるコンパレータに対する閾値ｍ′
および最適閾値Ｍの設定と、電圧比Ｖ_L ／Ｖ_H の計算、
ならびに頻度分布図の作成はコンピュータにより行われ
る。

【００１０】

【作用】テストウエハは被検査のパターン付きウエハと
同一ロットのもので、多数の同一チップがあり、各チッ
プには同一のパターンが夥しく多数が形成されている。
いま、コンパレータの閾値として適当な小さい閾値ｍ′
を設定してテストウエハを検査するときは、かなり多数
のパターンとほとんどの異物とが検出され、それぞれの
電圧比Ｖ_L ／Ｖ_H が計算される。ここで、パターンの電
圧比は、研究結果により比較的小さくて、同一パターン
のためにほぼ同一であり、異物の電圧比は比較的大きい
ことが判明している。そこで、すべての検出物について
電圧比を横軸として検出頻度の分布図を作ると、検出物
は比較的小さい電圧比の範囲に多数が集中したグループ
と、比較的大きい電圧比の範囲に小数が分散したグルー
プとに分かれ、この集中したグループはパターンによる
もので、また分散したグループは異物によるものとみる
ことができる。これにより、両グループの境界点の電圧
比を最適閾値Ｍとし、これをコンパレータに設定してテ
ストウエハと同一ロットの被検査ウエハに対する検査を
行う。以上におけるコンパレータに対する閾値ｍ′およ
び最適閾値Ｍの設定や、電圧比Ｖ_L ／Ｖ_H の計算、頻度
分布図の作成などは、コンピュータにより迅速に行われ
る。

【００１１】

【実施例】図１はこの発明の一実施例を示し、(a) はテ
ストウエハに設けられている各チップ11と、予めの検査
によりえられた検出物Ｐのマップ表示の一例を示す。た
だし、検出物Ｐには多数のパターンによるものと、小数
の異物によるものがある。(b) は電圧比Ｖ_L ／Ｖ_H を横
軸とした検出物Ｐの頻度分布図を示し、検出物Ｐは比較
的小さい電圧比の範囲に多数が集中したグループと、比
較的大きい電圧比の範囲に小数が分散したグループに分
かれている。前記した理由により、集中したグループは
パターンによるものであり、分散したグループは異物に
よるものとして、両グループの境界点の電圧比をを最適
閾値Ｍとする。なお、パターンまたは異物には、境界点
を越えて他のグループに入るものがあり、そのような異
物は検出されず検出エラーとなり、またパターンは検出
されて異物と誤認されるが、これらは小数であるのでや
むをえず無視する。以上により決定された最適閾値Ｍは
コンパレータに設定されて、テストウエハと同一ロット
の被検査のパターン付きウエハの検査が行われる。以上
のコンパレータに対する閾値ｍ′と最適閾値Ｍの設定
や、電圧比Ｖ_L ／Ｖ_H の計算、頻度分布図の作成などは
すべて検査装置が具備するコンピュータの自動処理によ
り迅速に行われる。

【００１２】図２は図１に対する処理手順を示す概略の
フローチャートで、まずコンパレータに適当な小さい閾
値ｍ′を設定し、被検査のパターン付きウエハと同一
ロットのテストウエハを検査する。検査によりえられ
た各検出物Ｐの電圧比Ｖ_L ／Ｖ_H が計算され、電圧比
Ｖ_L ／Ｖ_H を横軸とする検出物Ｐの頻度分布図が作成さ
れ、頻度分布図より最適閾値Ｍが決定され、これを
コンパレータに設定して、テストウエハと同一ロット
の被検査ウエハの検査が実行される。なお、上記のフ
ローチャートに対する処理プログラムは通常の技術によ
るもので、説明は省略する。

【００１３】

【発明の効果】以上の説明の説明により明らかなよう
に、この発明による最適閾値の設定方式においては、予
め、コンパレータに適当な小さい閾値ｍ′を設定してテ
ストウエハが検査され、多数の検出物の電圧比Ｖ_L ／Ｖ
_Hを計算し、これを横軸とする検出物の頻度分布図を作
り、比較的小さい電圧比の範囲に多数が集中したグルー
プをパターンによるものとし、比較的大きい電圧比の範
囲に分散したグループを異物としてその境界点の電圧比
を最適閾値Ｍと決定し、これをコンパレータに設定して
テストウエハと同一ロットの被検査ウエハに対する検査
を行うもので、コンピュータ処理により最適閾値Ｍの決
定と設定や、電圧比の計算などがすべて迅速に行われる
ので、ロットごと、または必要の都度にこれを適用する
ことにより、つねに正しいウエハの検査を行うことがで
き、パターン付きウエハの検査の信頼性の向上と効率化
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】

【図１】この発明の一実施例におけるテストウエハに
対する検出物のマップ表示と、検出物の頻度分布図であ
る。

【図２】この発明の一実施例における処理手順のフロ
ーチャートを示す。

【図３】特許公開された異物検査装置の一例の構成図
と、検出された異物のマップ表示を示す。

【図４】図３における異物検出の原理の説明図であ
る。

【図５】図３、４における閾値ｍを決める基本的な方
法の説明図である。

【符号の説明】

１…パターン付きウエハ、11…ウエハのチップ、２…照
射系、21a,21b,22a,22b …光源、３…受光系、31…対物
レンズ、32…波長分離プリズム、33a,33b …検光子、34
a,34b …光電変換器、４…信号処理部、41a,41b …アン
プ、42…割り算器、43…コンパレータ、５…確認部、51
…照明ランプ、52…ハーフミラー、53…ビームスプリッ
タ、54…接眼レンズ、６…コンピュータシステム（ＣＯ
Ｍ・ＳＹＳ）、〜…フローチャートのステップ番
号。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査のパターン付きウエハに対して、
異なる波長のレーザビームを照射し、それぞれの反射光
を光電変換器により受光し、該光電変換器の出力する各
反射光に対する電圧Ｖ_L とＶ_H の電圧比Ｖ_L／Ｖ_H を求
め、該電圧比をコンパレータにより閾値ｍと比較し、前
記パターンを除いて異物のみを検出する異物検査装置に
おいて、予め前記コンパレータの閾値として適当な小さ
い数ｍ′を設定し、前記被検査のウエハと同一ロットの
テストウエハに対する検査を行い、該検査により検出さ
れた検出物に対する前記電圧比Ｖ_L ／Ｖ_H を計算し、該
電圧比Ｖ_L ／Ｖ_H の大きさに対する該検出物の頻度分布
図を作成し、該頻度分布図により最適閾値Ｍを求め、該
最適閾値Ｍを前記コンパレータに設定して前記同一ロッ
トのウエハに対する検査を行うことを特徴とする、異物
検査装置の最適閾値の設定方式。
【請求項２】請求項１記載の最適閾値Ｍは、前記の頻
度分布図における比較的小さい電圧比Ｖ_L ／Ｖ_H の範囲
に多数の検出物が集中したグループと、比較的小さい電
圧比Ｖ_L ／Ｖ_H の範囲に小数の検出物が分散したグルー
プとの境界点の電圧比Ｖ_L ／Ｖ_H とする、請求項１記載
の異物検査装置の最適閾値の設定方式。
【請求項３】請求項１または２記載のコンパレータに
対する閾値ｍ′および最適閾値Ｍの設定と、電圧比Ｖ_L
／Ｖ_H の計算、ならびに頻度分布図の作成をコンピュー
タにより行う、請求項１または２記載の異物検査装置の
最適閾値の設定方式。