JPH10103916A - 検査装置 - Google Patents

検査装置

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JPH10103916A
JPH10103916A JP8259377A JP25937796A JPH10103916A JP H10103916 A JPH10103916 A JP H10103916A JP 8259377 A JP8259377 A JP 8259377A JP 25937796 A JP25937796 A JP 25937796A JP H10103916 A JPH10103916 A JP H10103916A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】検査対象物上に存する欠陥箇所の位置関係を正
規化された座標データとして取り込むことが可能な検査
装置を提供する。 【解決手段】マクロ台4に保持された半導体ウェハ2表
面に検査用照明光を照射する照明装置18と、マクロ台
を回転及び揺動させる回転パルスモータ6とX軸及びY
軸揺動パルスモータ8,10と、検査用照明光を照射し
ながら半導体ウェハを回転及び揺動させている際に確認
した欠陥箇所Aに指示用レーザー光をスポット照射させ
るレーザースポットペン20と、半導体ウェハの回転角
度及び揺動角度を検出する角度検出手段と、欠陥箇所か
ら発生した像光を取り込み可能なCCDカメラ24と、
CCDカメラからの画像データ及び角度検出手段の検出
データに基づいて、欠陥箇所の位置関係を座標データと
して取り込み可能な画像処理装置26とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、半導体ウ
ェハ上に存する損傷や異物等の欠陥箇所を検査するため
の検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の検査装置では、以下のよ
うな手順で半導体ウェハの検査が行われている。まず、
半導体ウェハをマクロ台にセットした後、この半導体ウ
ェハに検査用照明光を照射しながら半導体ウェハを回転
及び揺動させる。
【0003】このとき、半導体ウェハから反射する光
は、半導体ウェハに形成された微小パターンからの回折
光、半導体ウェハに積層された回路パターンからの干渉
光、半導体ウェハ上に存する損傷や異物等の欠陥箇所か
らの散乱光等の光学現象が複雑に絡み合ったものとなっ
ている。
【0004】この場合、検査者は、上記光学現象が複雑
に絡み合った光の中から、半導体ウェハ上に存する損傷
や異物等に起因して生じる光学的変化を目視観察(マク
ロ観察)する。そして、欠陥箇所を確認した場合には、
その半導体ウェハを顕微鏡にセットした後、欠陥箇所に
対する顕微鏡観察を行っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
検査装置には、以下のような問題点が存在している。半
導体ウェハを回転及び揺動させながら(具体的には、半
導体ウェハをある程度傾斜させながら)で欠陥箇所を確
認している状態と、この半導体ウェハを顕微鏡にセット
している状態との間には、ある程度の角度差があるた
め、欠陥箇所の位置関係を正規化して考えることが困難
である。
【0006】また、上述したような角度差があるため、
欠陥箇所から発生する光の光学的特性は、半導体ウェハ
を回転及び揺動している状態と顕微鏡にセットした状態
との間で相違したものとなる。即ち、マクロ観察時に用
いる検査用照明光の下で発生する欠陥箇所からの光は、
顕微鏡観察時に用いる通常の白色光の下では発生しない
場合がある。この場合、マクロ観察時に発見した欠陥箇
所を顕微鏡観察時に見失ってしまう場合がある。
【0007】更に、検査者の目視観察によって欠陥箇所
を特定している関係上、一度に複数の欠陥箇所が発見さ
れた場合、その全ての欠陥箇所の位置関係を正確に記憶
して、顕微鏡の観察視野内に順次位置付けることは困難
である。
【0008】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされており、その目的は、検査対象物上に存する
欠陥箇所の位置関係を正規化された座標データとして取
り込むことが可能な検査装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の検査装置は、検査対象物を回転及び
揺動させる回転揺動手段と、前記検査対象物の回転角度
及び揺動角度を検出する角度検出手段と、前記検査対象
物に検査用照明光を照射する照射手段と、前記検査用照
明光を照射しながら前記検査対象物を回転及び揺動させ
ている際に確認した欠陥箇所を指示する指示手段と、こ
の指示手段の指示データ及び前記角度検出手段の検出デ
ータに基づいて、前記欠陥箇所の位置関係を座標データ
として取り込み可能なデータ処理手段とを備えている。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態に係
る検査装置について、図1及び図2を参照して説明す
る。図1に示すように、本実施の形態の検査装置は、検
査対象物を回転及び揺動させる回転揺動手段と、検査対
象物の回転角度及び揺動角度を検出する角度検出手段
と、検査対象物に検査用照明光を照射する照射手段と、
検査用照明光を照射しながら検査対象物を回転及び揺動
させている際に確認した欠陥箇所を指示する指示手段
と、この指示手段の指示データ及び角度検出手段の検出
データに基づいて、欠陥箇所の位置関係を座標データと
して取り込み可能なデータ処理手段とを備えている。
【0011】検査対象物としては、半導体ウェハや所定
の回路が印刷された回路基板等があるが、以下の説明で
は、その一例として、半導体ウェハ2を検査対象物とし
た場合について説明する。
【0012】回転揺動手段は、半導体ウェハ2を保持し
ながら回転及び揺動自在なマクロ台4と、このマクロ台
4を回転させる回転パルスモータ6と、マクロ台4を揺
動させる揺動モータとを備えている。また、揺動モータ
は、マクロ台4を直交する2軸(具体的には、X軸及び
Y軸)に沿って揺動させるX軸揺動パルスモータ8とY
軸揺動パルスモータ10とから構成されている。
【0013】回転パルスモータ6とX軸及びY軸揺動パ
ルスモータ8,10とは、夫々、コンピュータ12に接
続された制御ユニット14によって駆動制御されてお
り、夫々のパルスモータ6,8,10に回転パルス信号
S1、X軸及びY軸揺動パルス信号S2,S3を出力す
ることによって、半導体ウェハ2を任意に回転及び揺動
させることができる。
【0014】制御ユニット14は、角度検出手段として
の機能を有しており、回転パルス信号S1やX軸及びY
軸揺動パルス信号S2,S3の回転及び揺動パルス数を
カウントすることによって、回転角度やX軸及びY軸揺
動角度を検出することができるように構成されている。
また、角度検出手段には、制御ユニット14に接続され
且つ半導体ウェハ2の回転量の基準位置を検出する検出
センサ16が設けられている。なお、基準位置として
は、例えば、半導体ウェハ2に形成されているオリフラ
やノッチ等を適用することができるが、以下の説明で
は、その一例として、ノッチ2aを基準位置とする。従
って、本実施の形態に適用した検出センサ16は、ノッ
チ2aの有無を検出して、その検出信号を制御ユニット
14に出力するように構成されている。
【0015】照射手段は、マクロ台4に保持された半導
体ウェハ2に対して検査用照明光を照射する照明装置1
8を備えている。なお、照明装置18から出射する検査
用照明光は、顕微鏡観察時に用いる通常の白色光とは光
学的性質の異なる光である。
【0016】指示手段は、半導体ウェハ2の欠陥箇所A
に指示用レーザー光をスポット照射可能な手持ちタイプ
のレーザースポットペン20を備えており、このレーザ
ースポットペン20には、指示用レーザー光の出射タイ
ミングを制御するレーザー光出射用スイッチ22が設け
られている。従って、レーザースポットペン20を手で
持った検査者Hが半導体ウェハ2の欠陥箇所Aに照準を
合わせた後、例えば指先(図示しない)でレーザー光出
射用スイッチ22を操作することによって、レーザース
ポットペン20から欠陥箇所Aに指示用レーザー光をス
ポット照射させることができる。
【0017】データ処理手段は、指示用レーザー光がス
ポット照射された欠陥箇所Aからの像光を半導体ウェハ
2の画像と共に取り込み可能なCCDカメラ24と、こ
のCCDカメラ24から出力された画像データ及び上記
角度検出手段(即ち、制御ユニット14)から出力され
た検出データに基づいて、欠陥箇所Aの位置関係を座標
データとして取り込み可能な画像処理装置26とを備え
ている。
【0018】なお、欠陥箇所Aとしては、例えば半導体
ウェハ2表面に存する損傷や異物、膜斑、レジスト残
査、ショットズレ等が想定される。次に、本実施の形態
の動作について、図1及び図2を参照して説明する。
【0019】まず、検査対象物としての半導体ウェハ2
をマクロ台4に保持させる。この後、コンピュータ12
からの指令を制御ユニット14に出力することによっ
て、制御ユニット14から回転パルスモータ6並びにX
軸及びY軸揺動パルスモータ8,10に、適宜、回転パ
ルス信号S1、X軸及びY軸揺動パルス信号S2,S3
を出力させる。この結果、マクロ台4が所定の角度で回
転及び揺動するため、このマクロ台4に保持されている
半導体ウェハ2も所定の角度で回転及び揺動することに
なる。
【0020】同時に、照明装置18から検査用照明光が
半導体ウェハ2表面に照射されると、半導体ウェハ2の
表面状態に応じて回折光や干渉光及び散乱光等の光学現
象が複雑に絡み合った像光が半導体ウェハ2表面から発
生する。
【0021】この場合、検査者Hは、コンピュータ12
を介して半導体ウェハ2の回転角度及び揺動角度を適宜
調節しながら、上記光学現象が複雑に絡み合った光の中
から半導体ウェハ上に存する欠陥箇所Aに起因して生じ
る光学的変化を目視観察(マクロ観察)する。
【0022】マクロ観察中に、半導体ウェハ2上に存す
る欠陥箇所Aが確認された際、半導体ウェハ2の回転及
び揺動を一時的に停止させる。そして、レーザースポッ
トペン20の照準を欠陥箇所Aに合わせた後、レーザー
光出射用スイッチ22を操作することによって、レーザ
ースポットペン20から欠陥箇所Aに指示用レーザー光
をスポット照射させる。なお、レーザー光出射用スイッ
チ22を操作すると、その操作信号が制御ユニット14
を介してコンピュータ12に出力され、コンピュータ1
2は、操作信号に基づいて画像処理装置26を動作制御
する。
【0023】このとき、欠陥箇所Aからの像光は、半導
体ウェハ2の画像と共にCCDカメラ24に取り込まれ
た後、画像データとして画像処理装置26に入力され
る。同時に、回転パルスモータ6を駆動させた回転パル
ス信号S1の回転パルス数が制御ユニット14からコン
ピュータ12を介して画像処理装置26に入力される。
【0024】画像処理装置26は、回転パルス数に基づ
いて、半導体ウェハ2即ちマクロ台4の回転角度を算出
すると共に、検出センサ16によって検出されたノッチ
2aの角度位置とマクロ台4の原点位置との間の回転角
度差を算出する。そして、これら算出値に基づいて、C
CDカメラ24から取り込まれた画像上におけるノッチ
2aの回転角度位置を算出する。
【0025】また同時に、X軸及びY軸揺動パルスモー
タ8,10を駆動させたX軸及びY軸揺動パルス信号S
2,S3のX軸及びY軸揺動パルス数が制御ユニット1
4からコンピュータ12を介して画像処理装置26に入
力される。
【0026】画像処理装置26は、X軸及びY軸揺動パ
ルス数に基づいて、マクロ台4の原点位置(水平位置)
に対するX軸及びY軸揺動パルスモータ8,10のX軸
及びY軸揺動角度を算出する。
【0027】例えば、図2(a),(b)に示すよう
に、レーザースポットペン20によって指示された欠陥
箇所A(x,y)の画像データがCCDカメラ24を介
して画像処理装置26に取り込まれたとする。
【0028】ここで、欠陥箇所Aの回転角度をψ、ノッ
チ2aの回転角度位置をγ、X軸揺動角度をα、Y軸揺
動角度をβ、欠陥箇所Aと半導体ウェハ2の中心を結ぶ
線分A1,A2上をZ平面に沿って断面した場合におい
て、XY平面(水平面)に対する半導体ウェハ2の傾き
をθ(図2(b)参照)とすると、傾きθは、回転角度
ψに応じて以下のように規定される。
【0029】 θ=(α+β)ψ/90 [ 0°≦ψ< 90°] θ=(−α+β)(ψ−90)/90 [ 90°≦ψ<180°] θ=(−α−β)(ψ−180)/90 [180°≦ψ<270°] θ=(α−β)(ψ−270)/90 [270°≦ψ<360°] また、画像処理装置26に取り込まれた画像データに基
づいて認識される欠陥箇所Aと半導体ウェハ2の中心と
間の距離をa、欠陥箇所Aと半導体ウェハ2の中心と間
の実際の距離をbとすると、実際の距離bは、 b=a/cosθ=(x2 +y21/2 /cosθ なる関係を満足する(図2(b)参照)。
【0030】そして、このような設定条件は、画像処理
装置26の記憶部(図示しない)に一旦保存される。欠
陥箇所Aが確認された半導体ウェハ2は、通常、顕微鏡
(図示しない)にセットされて欠陥箇所Aに対する顕微
鏡観察が行われる。
【0031】この場合、半導体ウェハ2は、画像処理装
置26によって制御可能な顕微鏡ステージ(図示しな
い)に水平面状(XY平面状)にセットされることにな
る(図2(c)参照)。
【0032】半導体ウェハ2が顕微鏡ステージ上にセッ
トされた状態において、目視観察(マクロ観察)によっ
て画像処理装置26に取り込まれた欠陥箇所Aの顕微鏡
ステージ上の平面座標AS (xs ,ys )は、平面座標
S とノッチ2aとの間の回転角度差がψ−γであるか
ら、 xs =b・cos(ψ−γ) … (1) ys =b・sin(ψ−γ) … (2) となる。
【0033】従って、半導体ウェハ2に存する複数の欠
陥箇所Aに対して上述した処理を施すことによって、画
像処理装置26には、上式(1),(2)によって規定
される複数の平面座標データAS が保存されることにな
る。
【0034】この場合、検査者が指示した平面座標デー
タAS に基づいて画像処理装置26から所定の制御信号
を出力して、顕微鏡ステージを所定方向へ所定量だけ移
動させることによって、目視観察(マクロ観察)時に保
存した欠陥箇所Aが顕微鏡観察視野内に高精度且つ自動
的に位置付けられる。
【0035】このように本実施の形態によれば、目視観
察(マクロ観察)時に確認した欠陥箇所Aの位置関係を
平面座標データAS として取り込むことができる。この
結果、目視観察(マクロ観察)時に保存した欠陥箇所A
を顕微鏡観察視野内に高精度且つ自動的に位置付けるこ
とが可能となる。
【0036】なお、上述した実施の形態では、検査者が
指示した平面座標データAS に基づいて欠陥箇所Aを顕
微鏡観察視野内に位置付けているが、コンピュータ12
によって画像処理装置26を制御して、保存した複数の
欠陥箇所Aを自動的に順次顕微鏡観察視野内に位置付け
ることも可能である。
【0037】また、具体的な例として、フロッピーディ
スク等の記録媒体や通信手段を介して、上記の平面座標
データAS を電動ステージ付き顕微鏡装置(図示しな
い)に転送することによって、目視観察(マクロ観察)
時に保存した欠陥箇所Aを顕微鏡観察視野内に高精度且
つ自動的に位置付けることが可能となる。
【0038】
【発明の効果】本発明によれば、検査対象物上に存する
欠陥箇所の位置関係を正規化された座標データとして取
り込むことが可能な検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る検査装置の構成を
示す図。
【図2】(a)は、目視観察(マクロ観察)で確認され
た欠陥箇所とノッチとの間の回転角度差を示す図、
(b)は、欠陥箇所と半導体ウェハの中心を結ぶ線分上
をZ平面に沿って断面した図、(c)は、半導体ウェハ
が顕微鏡ステージに水平面状(XY平面状)にセットさ
れた状態を示す平面。
【符号の説明】
2 半導体ウェハ 4 マクロ台 6 回転パルスモータ 8 X軸揺動パルスモータ 10 Y軸揺動パルスモータ 18 照明装置 20 レーザースポットペン 24 CCDカメラ 26 画像処理装置 A 欠陥箇所

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 検査対象物を回転及び揺動させる回転揺
    動手段と、 前記検査対象物の回転角度及び揺動角度を検出する角度
    検出手段と、 前記検査対象物に検査用照明光を照射する照射手段と、 前記検査用照明光を照射しながら前記検査対象物を回転
    及び揺動させている際に確認した欠陥箇所を指示する指
    示手段と、 この指示手段の指示データ及び前記角度検出手段の検出
    データに基づいて、前記欠陥箇所の位置関係を座標デー
    タとして取り込み可能なデータ処理手段とを備えている
    ことを特徴とする検査装置。
  2. 【請求項2】 前記指示手段は、前記検査対象物の欠陥
    箇所に指示用レーザー光をスポット照射可能な手持ちタ
    イプのレーザースポットペンと、前記指示用レーザー光
    の出射タイミングを制御するレーザー光出射用スイッチ
    とを備えていることを特徴とする請求項1に記載の検査
    装置。
  3. 【請求項3】 前記データ処理手段は、前記指示用レー
    ザー光がスポット照射された欠陥箇所からの像光を前記
    検査対象物の画像と共に取り込み可能なCCDカメラ
    と、このCCDカメラから出力された画像データ及び上
    記角度検出手段から出力された検出データに基づいて、
    前記欠陥箇所の位置関係を座標データとして取り込み可
    能な画像処理装置とを備えていることを特徴とする請求
    項2に記載の検査装置。
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