JPS6186637A - パタ−ン欠陥検出方法 - Google Patents
パタ−ン欠陥検出方法Info
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- JPS6186637A JPS6186637A JP20815584A JP20815584A JPS6186637A JP S6186637 A JPS6186637 A JP S6186637A JP 20815584 A JP20815584 A JP 20815584A JP 20815584 A JP20815584 A JP 20815584A JP S6186637 A JPS6186637 A JP S6186637A
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- mirror
- light
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- 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
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- 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、半導体ウェハの配線パターンの欠陥を自動検
査する方法に関するものである。
査する方法に関するものである。
半導体素子の多くは、シリコン基板上に成膜。
露光、エツチングをくり返しながら作られる。
シリコン基板上には、この製作過程で一度に多数の素子
がマトリクス状に規則正しく形成される（第８図）。こ
の過程で異物が付着したり、プロセス条件の不備などに
よりパターンが正しく形成されないと、半導体素子とし
て機能しなくなる。そこで、各パターンの形成過程でノ
（ターンの欠陥、あるいはプロセス条件の適否を検査す
るのが通常である。これらの検査は従来、人間が顕微鏡
を使って目視で行なっていたため、能率が悪く、パター
ンの微細化が進むにつれて信頼性も低下してきた。この
ため検査を自動的に行なう装置がいくつか提案されてい
る。
がマトリクス状に規則正しく形成される（第８図）。こ
の過程で異物が付着したり、プロセス条件の不備などに
よりパターンが正しく形成されないと、半導体素子とし
て機能しなくなる。そこで、各パターンの形成過程でノ
（ターンの欠陥、あるいはプロセス条件の適否を検査す
るのが通常である。これらの検査は従来、人間が顕微鏡
を使って目視で行なっていたため、能率が悪く、パター
ンの微細化が進むにつれて信頼性も低下してきた。この
ため検査を自動的に行なう装置がいくつか提案されてい
る。
第９図に従来例として代表的な検査装置の構成図を示す
。ＬＳＩウェ／％ｌには、全く同一の回路パターン２
ａ ＋ ２ ｂ、・・・を有する複数個のチップが規則
正しく配列されていも そこで、近接する２つのチップ
の同一パターン２ ａ ｌ ２ ｂ＋・・・同志を照明
光５ ａ ＊ ５ ｂで照明し、２つの対物レンズ４
ａ ＋ ４ ｂで拡大し、撮像素子５ａ＋５ｂに結像さ
せて電気信号に変換する。この後、比較回路６により、
５ ａ ＋ ５ ｂの信号を比較し、差異が認められた
場合に欠陥ありと判定するものである。
。ＬＳＩウェ／％ｌには、全く同一の回路パターン２
ａ ＋ ２ ｂ、・・・を有する複数個のチップが規則
正しく配列されていも そこで、近接する２つのチップ
の同一パターン２ ａ ｌ ２ ｂ＋・・・同志を照明
光５ ａ ＊ ５ ｂで照明し、２つの対物レンズ４
ａ ＋ ４ ｂで拡大し、撮像素子５ａ＋５ｂに結像さ
せて電気信号に変換する。この後、比較回路６により、
５ ａ ＋ ５ ｂの信号を比較し、差異が認められた
場合に欠陥ありと判定するものである。
第１０図にパターン欠陥の例を示す。基材７にはパター
ン８が形成されており、パターン８には凸状の欠陥９が
存在する。基材７の反射率をｒｌ、パターン８０反射率
をｒ！とする。このパターンを撮像素子５ａで検出する
と、第１０図中入−Ａ’で示した線上での出力は第５図
のようになる。第５図の横軸はＡ−に上の位置に対応し
ている。また、縦軸は５ａの出力レベルでＲ＋ 、Ｒｚ
はそれぞれｒｌ＋ｒ２に比例した値である。撮像素子５
ｂが欠陥のない正常なパターンを検出していると、その
出力信号は第６図のようになる。
ン８が形成されており、パターン８には凸状の欠陥９が
存在する。基材７の反射率をｒｌ、パターン８０反射率
をｒ！とする。このパターンを撮像素子５ａで検出する
と、第１０図中入−Ａ’で示した線上での出力は第５図
のようになる。第５図の横軸はＡ−に上の位置に対応し
ている。また、縦軸は５ａの出力レベルでＲ＋ 、Ｒｚ
はそれぞれｒｌ＋ｒ２に比例した値である。撮像素子５
ｂが欠陥のない正常なパターンを検出していると、その
出力信号は第６図のようになる。
比較回路６は５ａと５ｂの出力信号の差分をとり、その
値がある一定値以上であるとき欠陥があったと判定する
。第７図に第５図と第６図に示した撮像素子５ａの出力
と５ｂの出力との差分信号を示す。欠陥部分でｒｌ−ｒ
！に比例した出力が発生し、これが第７図に示すように
ある値をこえたとき欠陥と判定する。
値がある一定値以上であるとき欠陥があったと判定する
。第７図に第５図と第６図に示した撮像素子５ａの出力
と５ｂの出力との差分信号を示す。欠陥部分でｒｌ−ｒ
！に比例した出力が発生し、これが第７図に示すように
ある値をこえたとき欠陥と判定する。
しかし、半導体ウェハの場合実際には検査しようとする
パターンの下にすでに幾重にもパターンが形成されてい
るのが通常である（第８図）。
パターンの下にすでに幾重にもパターンが形成されてい
るのが通常である（第８図）。
これらのパターンや基材と、検査すべきパターンとの間
の反射率に十分な差がない場合が多いため、たとえ欠陥
があっても差分信号がＲｔｈ値を越えることなく、欠陥
が検出できないといった問題が生じていた。
の反射率に十分な差がない場合が多いため、たとえ欠陥
があっても差分信号がＲｔｈ値を越えることなく、欠陥
が検出できないといった問題が生じていた。
本発明の目的は上述の従来技術の問題点を解消し、基材
とパターン間での反射率が小さくても欠陥検出可能な半
導体ウェハのパターン欠陥検査方法を提供することにあ
る。
とパターン間での反射率が小さくても欠陥検出可能な半
導体ウェハのパターン欠陥検査方法を提供することにあ
る。
本発明は半導体素子の各パターンは当該パターンの描か
れているウェハに比べて異なった色を有していることに
着目して成された。即ち、少なくとも２つ以上の異なる
分光感度特性をもつ撮像素子を使ってパターンを検出す
れば、ある波長帯域でパターンと基材との反射率に差が
なくても、別の波長帯域ではパターンと基材との反射率
に差があるので、各波長帯域ごとに差分をとって比較す
ることで本発明では欠陥判定を行なっている。これによ
り従来より高い検出率で欠陥を検出できた。
れているウェハに比べて異なった色を有していることに
着目して成された。即ち、少なくとも２つ以上の異なる
分光感度特性をもつ撮像素子を使ってパターンを検出す
れば、ある波長帯域でパターンと基材との反射率に差が
なくても、別の波長帯域ではパターンと基材との反射率
に差があるので、各波長帯域ごとに差分をとって比較す
ることで本発明では欠陥判定を行なっている。これによ
り従来より高い検出率で欠陥を検出できた。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。図に
おいて、１はウェハなどの被検査物、１０は対物レンズ
、１２は少なくても２つの異なる波長の光を発する照明
装置、１３はハーフミラ−である。照明装置１２の光は
ハーフミラ−１３により一部が曲げられ、対物レンズ１
０を通ってウェハ１０を照明する。その反射光は対物レ
ンズ１０およびハーフミラ−を通って、ダイクロイック
ミラー１３に入射する。ダイクロイックミラー１４は、
照明装置１２の発する波長のある特定の波長帯域の光の
みを反射し、それ以外の波長の光を透過させるものであ
る。１５ａおよび１５ｂは撮像素子で、対物レンズ１０
によってウェハ１のパターンが１５ａおよび１５ｂ上に
拡大結像され、ｉ５ａおよび１５ｂはそのパターンのダ
イクロイックミラー１４により分光させられた波長帯域
での濃淡に応じた電気信号を出力する。１６ａおよび１
６ｂは記憶回路で、ウェハ上に形成されている１チップ
分の１５ａおよび１５ｂの信号を記憶し、ＸＹステージ
の走査に同期して１チツプ前の１ｓａ＋１ｓｂの信号を
出するものである。１７ａおよび１７ｂは比較判定回路
であり、記憶回路１６ａおよび１６ｂに記憶されている
信号と現在撮像素子１５ａおよび１５ｂが検出している
信号とを比較し、両者の間に差異があるかを判定するも
のである。１８はＯＲ回路で１７ａと１７ｂの出力の論
理和をとるものである。
おいて、１はウェハなどの被検査物、１０は対物レンズ
、１２は少なくても２つの異なる波長の光を発する照明
装置、１３はハーフミラ−である。照明装置１２の光は
ハーフミラ−１３により一部が曲げられ、対物レンズ１
０を通ってウェハ１０を照明する。その反射光は対物レ
ンズ１０およびハーフミラ−を通って、ダイクロイック
ミラー１３に入射する。ダイクロイックミラー１４は、
照明装置１２の発する波長のある特定の波長帯域の光の
みを反射し、それ以外の波長の光を透過させるものであ
る。１５ａおよび１５ｂは撮像素子で、対物レンズ１０
によってウェハ１のパターンが１５ａおよび１５ｂ上に
拡大結像され、ｉ５ａおよび１５ｂはそのパターンのダ
イクロイックミラー１４により分光させられた波長帯域
での濃淡に応じた電気信号を出力する。１６ａおよび１
６ｂは記憶回路で、ウェハ上に形成されている１チップ
分の１５ａおよび１５ｂの信号を記憶し、ＸＹステージ
の走査に同期して１チツプ前の１ｓａ＋１ｓｂの信号を
出するものである。１７ａおよび１７ｂは比較判定回路
であり、記憶回路１６ａおよび１６ｂに記憶されている
信号と現在撮像素子１５ａおよび１５ｂが検出している
信号とを比較し、両者の間に差異があるかを判定するも
のである。１８はＯＲ回路で１７ａと１７ｂの出力の論
理和をとるものである。
以下に検査方法を説明する。ウェノ１１を所定のＸＹテ
ーブル（図示せず）に載置する。照明装置１２の光はハ
ーフミラ−１３と対物レンズ１０によりウェハ１を照明
する。ウェノ１パターンは対物レンズ１０により撮像素
子１５ｍおよび１５ｂ上に拡大結像される。ダイクロイ
ックミラー１４は、赤を反射させ、それ以外の波長帯域
の光を透過させるものを使用した。１５ａはウェノ１パ
ターンの赤色成分を検出し、１５ｂは赤色以外の成分を
検出する。第１０図に示したウエノ１ノくターンの基材
７が赤色、パターン部分８が白色であるとすると、赤色
の波長帯域では基材７もパターン８も高い反射率をもっ
ているので１５ａにはどちらも明るく検出され、１５ａ
の出力信号は第２図に示すようになる。したがって１５
ａが欠陥部分を検査し、記憶装置１６ａの信号が第３図
に示すような正常部分を出力していても、その差分信号
は第４図に示すようになり欠陥部の信号が小さく１７ａ
では欠陥が検出できない。しかし、赤色以外の波長帯域
では、基材７の反射率は低く、パターン８の反射率はそ
れに比べて高いので１５ｂでウェハパターンを検出する
と基材部分は暗く、パターン部分は明るく検出され、そ
の出力信号は第５図に示すようになる。したがって１５
ｂが欠陥部分を検査し、ｊ６ｂが第６図に示すような正
常部分を出力していれば、１５ｂと１６ｂとの出力には
、第７図に示すように十分な差が生じ、１７ｂは欠陥が
あったと判定できる。またパターン部分が青の場合、パ
ターン部分の反射率は赤色部分では低く、それ以外では
高いので、前述の場合とは逆に１７ａが欠陥を検出し、
１７ｂは欠陥を検出しない。したがってＯＲ回路１８に
より１７ａと１７ｂの論理和をとり、１７ａ 、 １７
ｂのうち少なくとも一方が欠陥ありと判定した場合、欠
陥ありとすることにすればパターンが何色であっても欠
陥が検出できる。
ーブル（図示せず）に載置する。照明装置１２の光はハ
ーフミラ−１３と対物レンズ１０によりウェハ１を照明
する。ウェノ１パターンは対物レンズ１０により撮像素
子１５ｍおよび１５ｂ上に拡大結像される。ダイクロイ
ックミラー１４は、赤を反射させ、それ以外の波長帯域
の光を透過させるものを使用した。１５ａはウェノ１パ
ターンの赤色成分を検出し、１５ｂは赤色以外の成分を
検出する。第１０図に示したウエノ１ノくターンの基材
７が赤色、パターン部分８が白色であるとすると、赤色
の波長帯域では基材７もパターン８も高い反射率をもっ
ているので１５ａにはどちらも明るく検出され、１５ａ
の出力信号は第２図に示すようになる。したがって１５
ａが欠陥部分を検査し、記憶装置１６ａの信号が第３図
に示すような正常部分を出力していても、その差分信号
は第４図に示すようになり欠陥部の信号が小さく１７ａ
では欠陥が検出できない。しかし、赤色以外の波長帯域
では、基材７の反射率は低く、パターン８の反射率はそ
れに比べて高いので１５ｂでウェハパターンを検出する
と基材部分は暗く、パターン部分は明るく検出され、そ
の出力信号は第５図に示すようになる。したがって１５
ｂが欠陥部分を検査し、ｊ６ｂが第６図に示すような正
常部分を出力していれば、１５ｂと１６ｂとの出力には
、第７図に示すように十分な差が生じ、１７ｂは欠陥が
あったと判定できる。またパターン部分が青の場合、パ
ターン部分の反射率は赤色部分では低く、それ以外では
高いので、前述の場合とは逆に１７ａが欠陥を検出し、
１７ｂは欠陥を検出しない。したがってＯＲ回路１８に
より１７ａと１７ｂの論理和をとり、１７ａ 、 １７
ｂのうち少なくとも一方が欠陥ありと判定した場合、欠
陥ありとすることにすればパターンが何色であっても欠
陥が検出できる。
本実施例ではウェハパターンを分光するためにダイクロ
イックミラーを用いたが、ノ１−フミラーやビームスプ
リッタなどにより光を２つに分けた後、撮像素子の前に
色フィルタをおいて分光してもよい。また２つのチップ
を比較するために一旦、記憶装置に検出器の信号を１チ
ップ分記憶させた後、検出器の信号と比較したが対物レ
ンズ１０．ハーフミラ−１３，照明装置１２゜ダイクロ
イックミラー１４．撮像素子１５ａ 、 １５ｂからな
るウェハパターン検出系をもう一組用意し、２つの検出
系で２つのチップの対応する個所を検出、リアルタイム
で比較を行ってもよい。
イックミラーを用いたが、ノ１−フミラーやビームスプ
リッタなどにより光を２つに分けた後、撮像素子の前に
色フィルタをおいて分光してもよい。また２つのチップ
を比較するために一旦、記憶装置に検出器の信号を１チ
ップ分記憶させた後、検出器の信号と比較したが対物レ
ンズ１０．ハーフミラ−１３，照明装置１２゜ダイクロ
イックミラー１４．撮像素子１５ａ 、 １５ｂからな
るウェハパターン検出系をもう一組用意し、２つの検出
系で２つのチップの対応する個所を検出、リアルタイム
で比較を行ってもよい。
また、設計データなどによりあらかじめ、撮像素子１５
ａ 、 １５ｂ が検出すべき正常なつ！ ” ノ（タ
ーンの信号を用意し、ＸＹステージの走査に同期して読
み出し、現在見ている１５ａ 、 １５ｂの出力と比較
してもよい。また本実施例ではパターンを２つに分光し
たが、２つ以上に分光し、それぞれについて比較、欠陥
判定を行った後、それらすべての論理和をとり欠陥判定
を行ってもよい。
ａ 、 １５ｂ が検出すべき正常なつ！ ” ノ（タ
ーンの信号を用意し、ＸＹステージの走査に同期して読
み出し、現在見ている１５ａ 、 １５ｂの出力と比較
してもよい。また本実施例ではパターンを２つに分光し
たが、２つ以上に分光し、それぞれについて比較、欠陥
判定を行った後、それらすべての論理和をとり欠陥判定
を行ってもよい。
本発明によれば、検査すべきパターンと基板および他パ
ターンとの反射率の差が小さくても、分光を照射するこ
とで欠陥が検出できるので、検査の信頼性が向上する。
ターンとの反射率の差が小さくても、分光を照射するこ
とで欠陥が検出できるので、検査の信頼性が向上する。
これにより半導体製造工程の歩留り向上が図れる効果が
ある。
ある。
第１図は本発明に係る検査装置を示す図、第１０図は欠
陥のあるパターンの図、第２図ないし第４図は欠陥検出
誤りの状態を示す信号の例、第５図ないし第７図は欠陥
検出の状態を示す信号の例、第８図は半導体基板上の多
層配線パターンを示す図、第９図は従来のパターン検査
装置の構成図である。 １・・・ウェハ、１０・・・対物レンズ、１２・・・照
明装置、１３・・・ハーフミラ−１１４・・・ダイクロ
イックミラー、 １５ａ 、 １５ｂ −・・撮像素子、１６ａ 、 １
６ｂ ・・・記憶装置、１７ａ 、 １７ｂ・・・比較
判定回路、１Ｂ・・・ＯＲ回路、８１．８２・・・パタ
ーン。 ｙ
陥のあるパターンの図、第２図ないし第４図は欠陥検出
誤りの状態を示す信号の例、第５図ないし第７図は欠陥
検出の状態を示す信号の例、第８図は半導体基板上の多
層配線パターンを示す図、第９図は従来のパターン検査
装置の構成図である。 １・・・ウェハ、１０・・・対物レンズ、１２・・・照
明装置、１３・・・ハーフミラ−１１４・・・ダイクロ
イックミラー、 １５ａ 、 １５ｂ −・・撮像素子、１６ａ 、 １
６ｂ ・・・記憶装置、１７ａ 、 １７ｂ・・・比較
判定回路、１Ｂ・・・ＯＲ回路、８１．８２・・・パタ
ーン。 ｙ
Claims (1)
- １、半導体基板上に生成したパターンの欠陥を自動的に
検査する方法において、前記パターンから反射して得ら
れる少なくとも２つの異なる波長領域の光を検出し、該
検出光を相互に比較することを特徴とするパターン欠陥
検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20815584A JPS6186637A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | パタ−ン欠陥検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20815584A JPS6186637A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | パタ−ン欠陥検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6186637A true JPS6186637A (ja) | 1986-05-02 |
Family
ID=16551556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20815584A Pending JPS6186637A (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | パタ−ン欠陥検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6186637A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2605115A1 (fr) * | 1986-10-01 | 1988-04-15 | Primat Didier | Dispositif d'acquisition optique multivoies a eclairage integre |
| CN107230648A (zh) * | 2016-03-25 | 2017-10-03 | 上海微电子装备（集团）股份有限公司 | 一种基底缺陷检测装置及检测方法 |
| CN110308152A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-10-08 | 上海御微半导体技术有限公司 | 一种光学检测装置和光学检测方法 |
-
1984
- 1984-10-05 JP JP20815584A patent/JPS6186637A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2605115A1 (fr) * | 1986-10-01 | 1988-04-15 | Primat Didier | Dispositif d'acquisition optique multivoies a eclairage integre |
| CN107230648A (zh) * | 2016-03-25 | 2017-10-03 | 上海微电子装备（集团）股份有限公司 | 一种基底缺陷检测装置及检测方法 |
| CN110308152A (zh) * | 2019-07-26 | 2019-10-08 | 上海御微半导体技术有限公司 | 一种光学检测装置和光学检测方法 |
| CN110308152B (zh) * | 2019-07-26 | 2020-04-07 | 上海御微半导体技术有限公司 | 一种光学检测装置和光学检测方法 |
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