JPH09213756A - Semiconductor manufacturing method and manufacturing line thereof - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】半導体の製造ライン上での処理基板を、全数検
査、または十分な検査頻度での抜き取り検査を実現し、
この検査データと他のデータとを組み合わせることによ
り、効率良く製造ラインを管理できる半導体製造方法及
びその製造ラインを提供する。
【解決手段】基板上に形成されたパターンの規則的な配
列を検出する手段と、規則的な配列以外の不規則成分を
抽出する手段とから構成される異物検査装置およびその
検出データを収集する手段と,異物発生に関連する事が
予想されるプロセスパラメータあるいは作業に関するデ
ータを収集する手段と,これらの情報を処理する手段か
ら構成される。
(57) 【Abstract】 PROBLEM TO BE SOLVED: To realize 100% inspection of processed substrates on a semiconductor manufacturing line or a sampling inspection at a sufficient inspection frequency.
A semiconductor manufacturing method and a manufacturing line for efficiently managing the manufacturing line are provided by combining the inspection data and other data. SOLUTION: A foreign matter inspection device composed of a means for detecting a regular array of patterns formed on a substrate and a means for extracting an irregular component other than the regular array and its detection data are collected. It is composed of means, means for collecting data on process parameters or work expected to be related to the generation of foreign matter, and means for processing such information.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造工程、液晶
表示素子製造工程、プリント基板製造工程等、基板上に
パターンを形成して対象物を製作していく製造工程で、
発生する異物及び欠陥を検出し、分析して対策を施す製
造工程における異物および欠陥発生状況解析方法及びそ
の装置、または基板上の異物および欠陥を検査する検査
装置を用いた製造方法及び製造ラインに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is a manufacturing process for manufacturing an object by forming a pattern on a substrate, such as a semiconductor manufacturing process, a liquid crystal display device manufacturing process, a printed circuit board manufacturing process,
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for analyzing foreign matter and defect occurrence status in a manufacturing process for detecting foreign matter and defects that occur and taking countermeasures, or a manufacturing method and manufacturing line using an inspection apparatus for inspecting foreign matter and defects on a substrate .
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の半導体製造工程では半導体基板
(ウェハ)上に異物が存在すると配線の絶縁不良や短絡
などの不良原因になり、さらに半導体素子が微細化して
半導体基板中に微小な異物が存在した場合にこの異物が
キャパシタの絶縁膜やゲート酸化膜などの破壊の原因に
もなる。これらの異物は搬送装置の稼動部から発生する
ものや、人体から発生するものや、プロセスガスによる
処理装置内で反応生成されたものや薬品や材料等に混入
されているものなどの種々の原因により種々の状態で混
入される。2. Description of the Related Art In the conventional semiconductor manufacturing process, the presence of foreign matter on a semiconductor substrate (wafer) causes defects such as poor insulation of wiring and short circuits. Further, semiconductor elements are miniaturized and minute foreign matter remains in the semiconductor substrate. When present, the foreign matter also causes damage to the capacitor insulating film and gate oxide film. These foreign substances have various causes such as those generated from the operating part of the transfer device, those generated from the human body, those generated by reaction in the processing device by the process gas, and those mixed with chemicals or materials. Are mixed in various states.
【0003】同様の液晶表示素子製造工程でも、パター
ン上に異物が混入したり、何らかの欠陥が生じると、表
示素子として使えないものになってしまう。プリント基
板の製造工程でも状況は同じであって、異物の混入はパ
ターンの短絡、不良接続の原因に成る。Even in the same liquid crystal display element manufacturing process, if a foreign substance is mixed into the pattern or some kind of defect occurs, it cannot be used as a display element. The situation is the same in the manufacturing process of the printed circuit board, and the mixture of foreign matter causes a short circuit of the pattern and a defective connection.
【0004】従来のこの種の半導体基板上の異物を検出
する技術の1つとして、特開昭62−89336号公報
に記載されているように、半導体基板上にレーザを照射
して半導体基板上に異物が付着している場合に発生する
異物からの散乱光を検出し、直前に検査した同一品種半
導体基板の検査結果と比較することにより、パターンに
よる虚報を無くし、高感度かつ高信頼度な異物及び欠陥
検査を可能にするものが、また、特開昭63−1358
48号公報に開示されているように、半導体基板上にレ
ーザを照射して半導体基板上に異物が付着している場合
に発生する異物からの散乱光を検出し、この検出した異
物をレーザフォトルミネッセンスあるいは2次X線分析
(XMR)などの分析技術で分析するものがある。As one of the conventional techniques for detecting a foreign substance on a semiconductor substrate of this type, as described in JP-A-62-89336, the semiconductor substrate is irradiated with a laser so that the semiconductor substrate is exposed. By detecting the scattered light from the foreign matter generated when the foreign matter adheres to the substrate and comparing it with the inspection result of the same type of semiconductor substrate that was inspected immediately before, false alarm due to the pattern is eliminated, and high sensitivity and high reliability are achieved. What enables foreign matter and defect inspection is also disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-1358.
As disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 48-48, the semiconductor substrate is irradiated with a laser to detect scattered light generated from a foreign substance adhering to the semiconductor substrate, and the detected foreign substance is laser-photographed. Some are analyzed by analytical techniques such as luminescence or secondary X-ray analysis (XMR).
【0005】また、上記異物を検査する技術として、ウ
エハにコヒーレント光を照射して、ウエハ上の繰り返し
パターンから射出する光を空間フィルターで除去し、繰
り返し性を持たない異物や欠陥を強調して検出する方法
が開示されている。Further, as a technique for inspecting the above-mentioned foreign matter, the wafer is irradiated with coherent light, and the light emitted from the repetitive pattern on the wafer is removed by a spatial filter so as to emphasize the non-repeating foreign matter and defects. A method of detecting is disclosed.
【0006】更に、特開平5ー218163号公報に
は、半導体等の製造ライン中で、ウエハ上の異物を実時
間で検出できる、小型の異物モニタリング装置が開示さ
れている。Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-218163 discloses a small foreign matter monitoring device capable of detecting foreign matter on a wafer in real time in a semiconductor or the like manufacturing line.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、半導
体製造工程の、量産立上げ時と量産ラインは区別されて
おらず、量産立上げ作業で使用した検査装置が、そのま
ま量産ラインでも適用されており、量産ラインでは異物
発生をいち早く感知し対策を施す必要がある。ところ
が、従来の検査装置は、装置規模が大きく、独立して設
置せざるをえない構成であったため、製造ラインで処理
した半導体基板、液晶表示素子基板およびプリント基板
を検査装置の箇所に持ち込んで異物および欠陥の検査を
するものであった。したがって、これら基板の搬送、異
物および欠陥の検査に時間を要し、全数の検査が難しか
ったり、抜き取り検査であっても十分な検査頻度を得る
ことは難しかった。また、このような構成には人手が必
要であった。The above-mentioned prior art does not distinguish between the mass production line and the mass production line in the semiconductor manufacturing process, and the inspection device used in the mass production startup work is directly applied to the mass production line. Therefore, it is necessary for mass production lines to quickly detect the occurrence of foreign matter and take countermeasures. However, since the conventional inspection device has a large device scale and must be installed independently, the semiconductor substrate, the liquid crystal display element substrate, and the printed circuit board processed in the manufacturing line are brought to the inspection device. The inspection was for foreign matters and defects. Therefore, it takes time to carry these substrates and inspect for foreign matters and defects, and it is difficult to inspect all of them, or it is difficult to obtain a sufficient inspection frequency even in the sampling inspection. Further, such a construction requires manpower.
【0008】一方、特開平5ー218163号公報に
は、半導体等の製造ライン中でウエハ上の異物を実時間
で検出できる、小型の異物モニタリング装置が開示され
ているが、この検出したデータを、プロセスパラメータ
あるいは作業に関するデータと関連づけて半導体のする
ことについては、開示されていない。On the other hand, Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-218163 discloses a compact foreign matter monitoring apparatus capable of detecting foreign matter on a wafer in a manufacturing line for semiconductors in real time. However, it does not disclose what to do with semiconductors in relation to process parameters or data relating to operations.
【0009】本発明の目的は、半導体の製造ライン上で
の処理基板を全数検査、または十分な検査頻度での抜き
取り検査を実現し、この検査データと他のデータとを組
み合わせることにより、効率良く製造ラインを管理でき
る半導体製造方法及びその製造ラインを提供することに
ある。An object of the present invention is to realize 100% inspection of processed substrates on a semiconductor manufacturing line or a sampling inspection with a sufficient inspection frequency, and to combine this inspection data with other data efficiently. An object of the present invention is to provide a semiconductor manufacturing method and a manufacturing line capable of managing the manufacturing line.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、量産ラインに異物及び欠陥検査装置を
配置し、全てあるいは全てに近い数の基板に対して異物
及び欠陥検査を実施する構成とした。In order to achieve the above object, according to the present invention, a foreign matter / defect inspection apparatus is arranged in a mass production line, and foreign matter / defect inspection is performed on all or almost all substrates. It was configured to do.
【0011】これを実現する具体的構成として、半導体
等の基板製造ラインに、ライン中でウエハ上の異物を実
時間で検出できる小型の異物モニタリング装置を配置
し、処理装置の入出力口あるいは処理装置間の搬送系中
に載置する構成にした。As a concrete configuration for realizing this, a small foreign matter monitoring device capable of detecting foreign matter on a wafer in a line in real time is arranged in a substrate manufacturing line for semiconductors, etc. It was configured to be placed in the transport system between the devices.
【0012】即ち、本発明は、複数の処理装置を備えた
量産半導体等の基板製造ラインにおいて、照明系と結像
光学系と該結像光学系のフ−リエ変換面に配置された空
間フィルタと上記結像光学系の結像位置に配置された検
出器とを備えて半導体基板上の異物の発生状況を検出す
る異物モニタリング装置を、所定の処理装置の入口、ま
たは該出口、または複数の処理装置の間の搬送系に設置
して該処理装置による半導体基板上の異物の発生状態を
検出することを特徴とする半導体製造工程における異物
発生状況解析装置を備える方法及び装置である。That is, according to the present invention, in a substrate manufacturing line of a mass-produced semiconductor or the like having a plurality of processing devices, an illumination system, an imaging optical system, and a spatial filter arranged on a Fourier transform surface of the imaging optical system. And a detector arranged at the image forming position of the image forming optical system for detecting the occurrence of foreign matter on the semiconductor substrate, and a foreign substance monitoring device is provided at the inlet of the predetermined processing device, or the outlet thereof, or a plurality of outlets. A method and an apparatus comprising a foreign matter generation condition analyzing apparatus in a semiconductor manufacturing process, which is installed in a transfer system between processing apparatuses to detect a foreign matter generation state on a semiconductor substrate by the processing apparatuses.
【0013】また本発明は、具体的には、複数の処理装
置を備えた半導体等の基板製造ラインにおいて、少なく
とも1軸方向にコヒーレントな照明系と、照明された基
板からの光を検出する手段と、この検出された光から該
基板上の繰り返しパターンの情報を取得する手段と、結
像光学系と該結像光学系のフ−リエ変換面に配置された
空間フィルタと、上記結像光学系の結像位置に配置され
た検出器とを備えてた半導体基板上の異物の発生状況を
検出する異物モニタリング装置を有する。Further, in the present invention, specifically, in a substrate manufacturing line for a semiconductor or the like having a plurality of processing devices, an illumination system coherent in at least one axis direction and means for detecting light from the illuminated substrate. A means for acquiring information on the repetitive pattern on the substrate from the detected light, an imaging optical system, a spatial filter arranged on a Fourier transform surface of the imaging optical system, and the imaging optical system. A foreign matter monitoring device for detecting the generation state of foreign matter on a semiconductor substrate, which includes a detector arranged at an image forming position of the system.
【0014】また、本発明は、半導体基板上の異物を検
査する装置において、半導体基板に対してほぼ単波長で
平面波の光を直線状の形状に照明する照明系と、該照明
系によって照明された半導体基板からの反射光像を結像
する結像光学系と、該結像光学系の途中に半導体基板上
の繰り返しパターンからの回折光を遮光するように設置
された空間フィルターと、結像された光像を検出する検
出器と、検出器で検出された信号の内半導体基板上で繰
り返して発生する信号を消去する消去手段と、該消去手
段によって消去されなかった信号に基いて半導体基板上
の異物を検出する異物検出手段とを備えたことを特徴と
する異物及び欠陥検査装置である。Further, according to the present invention, in an apparatus for inspecting a foreign substance on a semiconductor substrate, an illumination system for illuminating a semiconductor substrate with plane wave light having a substantially single wavelength in a linear shape, and the illumination system is used for illumination. An imaging optical system for forming a reflected light image from the semiconductor substrate, a spatial filter installed in the middle of the imaging optical system so as to block diffracted light from a repetitive pattern on the semiconductor substrate, and an imaging Detector for detecting the generated light image, erasing means for erasing a signal repeatedly generated on the semiconductor substrate among signals detected by the detector, and a semiconductor substrate based on the signal not erased by the erasing means A foreign matter and defect inspection apparatus comprising: a foreign matter detecting unit for detecting the upper foreign matter.
【0015】また、本発明は、上記異物及び欠陥検査装
置において、上記結像光学系として屈折率変化型のレン
ズアレイで構成したことを特徴とするものである。Further, the present invention is characterized in that, in the above-mentioned foreign matter and defect inspection apparatus, the image forming optical system is constituted by a refractive index changing type lens array.
【0016】また、本発明は、試料を搬送する搬送系上
に設置される装置であって、該搬送系上を搬送される試
料を照明する照明光学系と、照明された試料上の照明さ
れた位置の像を検出器上に結像して検出する検出光学系
と、該照明光学系および該検出光学系による照明の光源
の結像位置に設置され相互の間隔を可変の直線状の複数
の遮光物より構成される空間フィルターと、該検出器よ
り検出された信号を処理する処理回路から構成されるこ
とを特徴とする異物及び欠陥検査装置である。Further, the present invention is an apparatus installed on a transport system for transporting a sample, comprising an illumination optical system for illuminating the sample transported on the transport system, and an illumination on the illuminated sample. A detection optical system that forms an image on a detector by detecting an image at a predetermined position, and a plurality of linear optical devices that are installed at the imaging positions of the illumination optical system and the light source of the illumination by the detection optical system and whose mutual intervals are variable. The foreign matter and defect inspection apparatus is characterized by comprising a spatial filter composed of the light-shielding object and a processing circuit for processing a signal detected by the detector.
【0017】また、本発明は、上記検出光学系が2つの
フーリエ変換レンズ群から構成され、対象物の像を結像
する際、像側がテレセントリックに構成されいることを
特徴とする異物及び欠陥検査装置である。Further, according to the present invention, the above-mentioned detection optical system is composed of two Fourier transform lens groups, and when an image of an object is formed, the image side is telecentric. It is a device.
【0018】また、本発明は、上記2つのフーリエ変換
レンズ群が開口数の異なるレンズ群から構成され、一方
のフーリエ変換レンズ群を開口数の異なるレンズ群と交
換可能にする構造を有することを特徴とする異物及び欠
陥検査装置である。The present invention also has a structure in which the two Fourier transform lens groups are composed of lens groups having different numerical apertures, and one of the Fourier transform lens groups can be replaced with a lens group having different numerical apertures. It is a characteristic foreign matter and defect inspection apparatus.
【0019】また、本発明は、上記空間フィルターの直
線構造物の方向が、試料上に形成されたパターンの繰り
返し方向に平行に構成され、試料を検査する直前に試料
をほぼ平行に設置する機構と、ほぼ平行に設置された後
に試料の傾きを測定する機構と、測定された傾きに従っ
て、照明光学系および検出光学系を傾けて空間フィルタ
ーの直線構造物の方向を試料上に形成されたパターンの
繰り返し方向に平行にする機構を有することを特徴とす
る異物及び欠陥検査装置である。Further, according to the present invention, the direction of the linear structure of the spatial filter is parallel to the repeating direction of the pattern formed on the sample, and the mechanism for setting the sample substantially parallel to the sample immediately before the inspection is performed. And a mechanism for measuring the tilt of the sample after being installed substantially parallel, and a pattern formed by tilting the illumination optical system and the detection optical system according to the measured tilt so that the direction of the linear structure of the spatial filter is formed on the sample. It is a foreign matter and defect inspection apparatus characterized by having a mechanism for making it parallel to the repeating direction.
【0020】また、本発明は、上記検出光学系が直線状
の検出器を有し、検出光学系がその視野内に、試料上に
転写されたチップパターン等の繰り返しパターンが少な
くとも2つ以上入るような大きさの視野を有し、この2
つ以上の繰り返しパターンを比較することにより異物あ
るいは欠陥以外のパターン情報を比較して消去する手段
を有することを特徴とする異物及び欠陥検査装置であ
る。Further, in the present invention, the above-mentioned detection optical system has a linear detector, and the detection optical system has at least two or more repeating patterns such as a chip pattern transferred onto the sample within its field of view. With a field of view of this size
A foreign matter and defect inspection apparatus having means for comparing and erasing pattern information other than foreign matter or defects by comparing two or more repeating patterns.
【0021】また、本発明は、上記比較して消去する手
段が、上記検出器上の1つの画素の信号が異物あるいは
欠陥であるかの判断に際し、該検出器上の1つの画素の
信号レベルと、該検出器と同一の検出器で取り込まれた
隣接する繰り返しパターンの対応するケ所の画素の信号
レベルと該対応するケ所に近接した複数の画素の信号レ
ベルとを比較して、該対応するケ所あるいは近接するケ
所の信号レベルのなかに該1つの画素の信号レベルと同
等の値の画素が存在した場合、該検出器上の1つの画素
で検出された信号は繰り返しパターンからの信号である
と判断する処理手段を有することを特徴とする異物及び
欠陥検査装置である。Further, according to the present invention, the comparing and erasing means determines the signal level of one pixel on the detector when judging whether the signal of one pixel on the detector is a foreign substance or a defect. And comparing the signal level of the pixel at the corresponding location of the adjacent repeating pattern captured by the same detector as the detector with the signal level of a plurality of pixels close to the corresponding location, When there is a pixel having the same value as the signal level of the one pixel in the signal levels of the one place or the adjacent place, the signal detected by the one pixel on the detector is the signal from the repeating pattern. The apparatus for inspecting foreign matter and defects is characterized by having a processing means for judging.
【0022】また、本発明は、該空間フィルターにより
遮光される繰り返しパターンの繰り返しピッチが、該対
応する画素あるいは近接する画素を合わせた領域の幅の
数倍より大きくなるように、上記空間フィルターの直線
状パターンのピッチが設定されていることを特徴とする
異物及び欠陥検査装置である。Further, according to the present invention, the spatial filter is arranged so that the repeating pitch of the repeating pattern shielded by the spatial filter is larger than several times the width of the area in which the corresponding pixels or adjacent pixels are combined. The foreign matter and defect inspection device is characterized in that the pitch of a linear pattern is set.
【0023】また、本発明は、上記搬送中に上記検出器
により検出された信号をフーリエ変換する手段を有し、
このフーリエ変換手段による演算結果より試料上に形成
された繰り返しパターンによるフーリエ変換像のピッチ
を算出する手段と、この算出結果により上記空間フィル
ターのピッチを変える手段を有することを特徴とする異
物及び欠陥検査装置である。The present invention further comprises means for Fourier transforming the signal detected by the detector during the transport,
Foreign matter and defects characterized by having means for calculating the pitch of the Fourier transform image by the repetitive pattern formed on the sample from the calculation result by the Fourier transform means, and means for changing the pitch of the spatial filter according to the calculation result. It is an inspection device.
【0024】また、本発明は、上記空間フィルターのピ
ッチを連続的に変える手段と、該ピッチを連続的に変え
ながら、該検出器の信号を取り込む手段と、取り込んだ
信号が極小をとるピッチを算出する手段と、該算出した
ピッチになるように該空間フィルターのピッチを変える
手段を有することを特徴とする異物及び欠陥検査装置で
ある。The present invention further comprises means for continuously changing the pitch of the spatial filter, means for acquiring the signal of the detector while continuously changing the pitch, and pitch for minimizing the acquired signal. The foreign matter and defect inspection apparatus is characterized by having a calculating means and a means for changing the pitch of the spatial filter so as to obtain the calculated pitch.
【0025】[0025]
【作用】上記目的を達成するために、量産ラインに異物
及び欠陥検査装置を配置し、実時間サンプリングを実現
するものであり、異物モニタリング装置を小型にし、半
導体等の基板製造ラインの処理装置の入出力口あるいは
処理装置間の搬送系中に載置できるように構成した。即
ち本発明は、複数の処理装置を備えた量産半導体等の基
板製造ラインにおいて、照明アレイから成る斜方照明系
とレンズアレイまたはマイクロレンズ群から構成された
結像光学系と該結像光学系のフ−リエ変換面に配置され
た空間フィルタと上記結像光学系の結像位置に配置され
た検出器とを備えて半導体基板上の異物の発生状況を検
出する異物モニタリング装置を、所定の処理装置の入
口、または該出口、または複数の処理装置の間の搬送系
に設置することにより、板製造工程における該処理装置
による基板上の異物欠陥の発生状態を検出することがで
きる。この異物欠陥発生状況を処理し、発生モードを分
類することにより、また、発生した異物欠陥の成分を分
析することにより異物欠陥発生原因を究明することがで
きる。In order to achieve the above object, a foreign matter and defect inspection apparatus is arranged in a mass production line to realize real-time sampling, the foreign matter monitoring apparatus is downsized, and a processing apparatus for a substrate manufacturing line for semiconductors, etc. It is configured so that it can be placed in the transfer system between the input / output port or the processing device. That is, the present invention is directed to an image forming optical system including an oblique illumination system including an illumination array and a lens array or a microlens group, and an image forming optical system in a substrate manufacturing line for mass-production semiconductors including a plurality of processing devices. A foreign matter monitoring device for detecting the occurrence of foreign matter on a semiconductor substrate, which is provided with a spatial filter arranged on the Fourier transform surface and a detector arranged at the image forming position of the image forming optical system. By installing the processing apparatus at the entrance or the exit, or at the transport system between a plurality of processing apparatuses, it is possible to detect the occurrence state of foreign matter defects on the substrate by the processing apparatus in the plate manufacturing process. The cause of the foreign matter defect can be determined by processing the situation of the foreign matter defect occurrence, classifying the generation modes, and analyzing the components of the generated foreign matter defect.
【0026】これは、従来技術の装置規模が大きいうえ
に検査時間も長くかかり、これらの従来装置を用いて実
時間モニタを実現するには、大規模な装置を数多く並べ
る必要がありこれは事実上困難であった。現実的には、
1ロット、あるいは数ロットあるいは1日毎に1枚の半
導体基板を検査するのが限界であった。このような頻度
の異物及び欠陥検査では、異物の発生を十分に早く感知
したとはいえない。すなわち、量産ラインに対し、理想
的な実時間サンプリングには程遠いものであった。そこ
で本発明の構成をもつ異物欠陥検査装置により、必要に
して十分な箇所に必要十分なモニタを設置することによ
り量産ラインの工程数及び設備を低減することができ
る。This is because the conventional apparatus has a large scale and requires a long inspection time. In order to realize a real-time monitor using these conventional apparatuses, it is necessary to arrange a large number of large scale apparatuses. It was difficult. In reality,
The limit is to inspect one lot, several lots, or one semiconductor substrate every day. It cannot be said that the foreign matter and defect inspection with such a frequency has detected the occurrence of the foreign matter sufficiently early. That is, it was far from ideal real-time sampling for a mass production line. Therefore, the foreign matter defect inspection apparatus having the configuration of the present invention can reduce the number of processes and equipment in the mass production line by installing necessary and sufficient monitors in necessary and sufficient places.
【0027】また、全自動の搬送系上に載置可能な異物
検査装置を実現ることにより、人手を介さない検査ライ
ンを構成することができる。By implementing a foreign matter inspection apparatus that can be placed on a fully automatic transport system, it is possible to construct an inspection line without human intervention.
【0028】LSIの量産立上げの主要作業のうちの1
つに、これらの異物の発生原因を究明して対策を施す作
業があり、それには発生異物を検出して元素種などを分
析することが発生原因探求の大きな手がかりになる。一
方、量産ラインでは、これらの異物の発生をいち早く感
知し対策を施す必要がある。異物発生から異物発生の感
知まで時間が経過した場合不良の発生数は大きくなり歩
留りは下がる。従って、高い歩留りを維持するためには
異物発生からその感知までの経過時間を短縮することが
欠かせない。つまり、モニタのサンプリングタイムを短
くできる異物欠陥検査装置により、量産ラインでの実時
間のサンプリングを可能にし、異物及び欠陥検査の効果
を最大限に出すことができる。One of the main operations for mass production of LSI
One of these is the work of investigating the cause of these foreign substances and taking countermeasures, and detecting the generated foreign substances and analyzing the elemental species is a major clue to the search for the cause. On the other hand, in a mass production line, it is necessary to quickly detect the occurrence of these foreign substances and take countermeasures. When a time elapses from the generation of a foreign substance to the detection of the generation of the foreign substance, the number of defects generated increases and the yield decreases. Therefore, in order to maintain a high yield, it is essential to shorten the elapsed time from the generation of a foreign substance to the detection thereof. That is, the foreign matter defect inspection apparatus that can shorten the sampling time of the monitor enables real-time sampling in a mass production line, and maximizes the effect of the foreign matter and defect inspection.
【0029】本発明では、処理装置の入口、または該出
口、または、複数の処理装置の間の搬送系に設置するこ
とにより、実時間で半導体基板上の異物の発生状況を検
出できる。According to the present invention, the state of generation of a foreign substance on a semiconductor substrate can be detected in real time by installing it at the entrance of the processing apparatus, the exit thereof, or the transfer system between a plurality of processing apparatuses.
【0030】また、本発明は、量産立上げ時の評価が円
滑、迅速に進むようにサンプリング半導体基板を工夫し
た異物検出分析システムを用いて異物の発生原因を究明
して材料入手時の検査仕様を変更したり設備の発塵源の
対策を立て、その結果がそれぞれの材料、プロセス、装
置等にフィードバックされて発塵しやすいプロセスの仕
様を発塵に対して強い素子の設計仕様とすると同時に、
量産ラインの検査、評価の仕様作りに利用され異物の発
生しやすい箇所に必要に応じて半導体基板上の異物モニ
タを設置し、あるいは、特定箇所の特定の異物の増減の
みをモニタする仕様とするものである。これにより、半
導体製造工程の量産立上げ時には材料、プロセス、装
置、設計等の評価、改良(デバック)を行なうために高
価で高性能な評価設備により各プロセス、設備等を評価
し、量産時には生産ラインの工程数及び設備をできる限
り低減し特に検査、評価の項目を減らして設備の費用お
よび検査、評価に要する時間を短縮することができるの
である。Further, according to the present invention, the cause of generation of foreign matter is investigated by using a foreign matter detection / analysis system in which a sampling semiconductor substrate is devised so that the evaluation at the time of mass production start-up proceeds smoothly and quickly. Or take measures against the dust source of the equipment, and the results are fed back to each material, process, device, etc., and the process specifications that easily generate dust are set as the design specifications of the element that is strong against dust generation. ,
Used to make specifications for mass production line inspections and evaluations, install a foreign matter monitor on the semiconductor substrate as needed at locations where foreign matter is likely to occur, or set specifications to monitor only the increase or decrease of specific foreign matter at specific locations. It is a thing. As a result, at the time of mass production startup of the semiconductor manufacturing process, each process, equipment, etc. are evaluated by expensive and high-performance evaluation equipment in order to evaluate and improve (debug) materials, processes, equipment, design, etc. It is possible to reduce the number of line processes and equipment as much as possible, and particularly to reduce the number of inspection and evaluation items to shorten the equipment cost and the time required for inspection and evaluation.
【0031】上記のように量産立上げ時と量産ラインを
分けることにより、量産立上げ時の異物の検出、分析、
評価装置を効率よく稼動させることができて量産立上げ
を迅速にできるとともに、量産ラインで用いられる異物
の検査、評価設備を必要最小限の簡便なモニタリング装
置にして量産ラインの軽量化が図られる。As described above, by separating the mass production line from the mass production line, foreign matter detection, analysis, and
The evaluation device can be operated efficiently, mass production can be started up quickly, and the weight of the mass production line can be reduced by inspecting foreign substances used in the mass production line and using a simple monitoring device with the minimum necessary evaluation equipment. .
【0032】また、本発明の上記量産ラインのモニタリ
ング装置において、高速小型でかつ従来の大型の装置と
同等の機能を持つ検査装置を現状の技術で解決するため
に、以下の方法に着目した。まず、メモリの繰り返し性
に着目した。従来から繰り返しパターンを除去し欠陥を
検出する方法は知られている。この方法は確実に検出性
能を確保できる。しかし、この方法は上記のモニタリン
グ装置を実現する上で好都合なことは触れられていな
い。さらに、この場合のモニタは半導体基板上の全ての
点をモニタする必要はなくある特定の比率で半導体基板
上を監視していればよく、繰り返しパターンの多いメモ
リの製造では、このメモリの繰り返し部だけをモニタす
るだけでも効果は大きいことに着目した。Further, in the monitoring device of the above-mentioned mass production line of the present invention, attention was paid to the following method in order to solve the inspection device having the same function as the conventional large-sized device at high speed and small size with the current technology. First, we focused on the repeatability of the memory. Conventionally, a method of removing a repetitive pattern and detecting a defect is known. This method can reliably ensure the detection performance. However, this method is not mentioned to be advantageous in realizing the above monitoring device. Further, the monitor in this case does not need to monitor all points on the semiconductor substrate, and it suffices to monitor the semiconductor substrate at a certain ratio. In the manufacture of a memory having many repeating patterns, the repeating unit of this memory is used. We paid attention to the fact that just monitoring just the effect is great.
【0033】繰り返しパターンでは、コヒーレント光を
照射するとある特定の方向にだけ光が射出する。すなわ
ちメモリの場合は繰り返し部分から特定の方向に射出す
る光を空間フィルタによって遮光することができ、繰り
返して発生することがない異物を高感度で検出すること
ができる。この際、空間フィルタとして液晶を用いれば
液晶のオンオフで空間フィルタの形状を任意に変更でき
るため任意の繰り返しパターンの検査を自動でできるこ
とになる。In the repeating pattern, when coherent light is emitted, the light is emitted only in a specific direction. That is, in the case of the memory, the light emitted from the repeated portion in a specific direction can be blocked by the spatial filter, and the foreign matter that does not repeatedly occur can be detected with high sensitivity. At this time, if a liquid crystal is used as the spatial filter, the shape of the spatial filter can be arbitrarily changed by turning the liquid crystal on and off, so that it is possible to automatically inspect an arbitrary repetitive pattern.
【0034】上記手段で半導体製造時の歩留りが向上す
るのは以下の理由による。半導体基板上の異物個数の厳
密な検出実験により、異物個数は徐々に増減するもので
はなく、突発的に増減するものであることが新たに判明
した。従来は、異物の個数は徐々に増減するものと考え
られていたため、上述したようにロットで1枚ないし1
日1枚等の頻度で異物及び欠陥検査されていた。ところ
が、この検査頻度では突発的な異物の増加が見落とされ
たり、増加したまましばらくたってから検出されたりす
ることになり、相当数の不良が発生することになる。す
なわち、量産ラインでは異物の発生をいち早く感知し対
策を施す必要があり、異物発生から異物発生の感知まで
時間が経過した場合不良の発生数は大きくなり歩留りは
下がる。従って、異物発生からその感知までの経過時間
を短縮することにより高い歩留りを維持することができ
る。つまり、モニタのサンプリングタイムを短くするこ
と、理想的には、実時間のサンプリングにより、異物及
び欠陥検査の効果を最大限にだすことができる。The reason why the yield at the time of semiconductor manufacturing is improved by the above means is as follows. Through a strict detection experiment on the number of foreign particles on a semiconductor substrate, it was newly found that the number of foreign particles does not increase or decrease gradually but increases or decreases suddenly. In the past, it was thought that the number of foreign substances would gradually increase or decrease, so as described above, one to one lot
Foreign substances and defects were inspected at a frequency of once a day. However, with this inspection frequency, a sudden increase in foreign matter may be overlooked or may be detected after a while while increasing, and a considerable number of defects will occur. That is, in a mass production line, it is necessary to quickly detect the occurrence of foreign matter and take countermeasures, and if time elapses from the generation of foreign matter to the detection of foreign matter generation, the number of defectives increases and the yield decreases. Therefore, it is possible to maintain a high yield by shortening the elapsed time from the generation of a foreign substance to the detection thereof. That is, by shortening the sampling time of the monitor, ideally by sampling in real time, it is possible to maximize the effect of the foreign matter and defect inspection.
【0035】さらに、従来装置では半導体基板を抜き取
って検査しており、この際には半導体基板上に新たな異
物が付着することになり、やはり歩留りを低下させる。
本発明による異物及び欠陥検査装置では半導体基板を抜
き取らないで検査できるためこの半導体基板への異物付
着による歩留り低下もなくすことができる。Further, in the conventional apparatus, the semiconductor substrate is taken out and inspected, and at this time, a new foreign substance is attached to the semiconductor substrate, which also reduces the yield.
With the foreign matter and defect inspection apparatus according to the present invention, the semiconductor substrate can be inspected without being taken out, so that the yield reduction due to the foreign matter adhered to the semiconductor substrate can be eliminated.
【0036】高速小型の異物検査装置を実現する上で、
この空間フィルターを用いた方法は従来技術(特許公開
昭和62−89336号)に示した偏光検出法より適し
ている理由を図34、35、36を用いて説明する。In order to realize a high-speed compact foreign matter inspection device,
The reason why the method using this spatial filter is more suitable than the polarization detection method shown in the prior art (Japanese Patent Laid-Open No. 62-89336) will be described with reference to FIGS.
【0037】試料に光を照明し異物からの散乱光を検出
する方法では、試料表面に形成されたパターンからの散
乱光がノイズになる。このノイズは、図34(c)に示
したように検出器2006の画素(1つの信号として検
出される最小単位)サイズが大きいほど大きくなる。ノ
イズ源になるパターンは試料上ほぼ全面に形成されてい
るため、ノイズは画素サイズに比例して大きくなる。In the method of illuminating the sample with light and detecting the scattered light from the foreign matter, the scattered light from the pattern formed on the sample surface becomes noise. This noise increases as the size of the pixel (minimum unit detected as one signal) of the detector 2006 increases as shown in FIG. Since the pattern serving as the noise source is formed on almost the entire surface of the sample, the noise increases in proportion to the pixel size.
【0038】一方で、画素数が多いほど検査時間がかか
るため、高速検査を実現するためには画素サイズを大き
くする必要がある。したがって、画素サイズを大きくし
て、ノイズレベルも小さくする必要がある。このノイズ
レベルを小さくする方法として、小泉他、「LSIウエ
ハパターンからの反射光の解析」、計測自動制御学会論
文集、17−2、77/82(1981)に、偏光を利
用した方法が解析されている。これによれば、偏光を利
用することによって、パターンからの散乱光(ノイズ)
を減衰させることができる。ところがこの方法による散
乱光の減衰率は、上記論文に解析されている通り、検出
器の方向に依存する。このため、結像光学系を用いたよ
うに様々な方向に射出した光を集光する場合、それぞれ
の減衰率を積分すると減衰率は0.1%から0.01%
程度になる。On the other hand, the larger the number of pixels, the longer the inspection time. Therefore, it is necessary to increase the pixel size in order to realize high-speed inspection. Therefore, it is necessary to increase the pixel size and reduce the noise level. As a method for reducing this noise level, a method using polarization is analyzed in “Analysis of Reflected Light from LSI Wafer Pattern”, Proceedings of the Society of Instrument and Control Engineers, 17-2, 77/82 (1981). Has been done. According to this, the scattered light (noise) from the pattern is utilized by using the polarized light.
Can be attenuated. However, the attenuation rate of scattered light by this method depends on the direction of the detector, as analyzed in the above paper. Therefore, when condensing light emitted in various directions like using an imaging optical system, the attenuation rate is 0.1% to 0.01% when the respective attenuation rates are integrated.
About.
【0039】これに対し、本出願の空間フィルターを用
いた方法では、減衰率を0.001%から0.0001
%にできる。この理由を、図35、36を用いて説明す
る。繰り返しパターンの形成されたウエハ2001を照
明光2002で照明し、照明した領域をレンズ系200
3、2005を用いて検出器2006に結像する。ここ
で、空間フィルター2004を載置したフーリエ変換面
でのパターンからの射出光の強度分布を図36に示す。
繰り返しパターンからの射出光はパターンのピッチに応
じた位置に集中する。この集中の比率を算出した例とし
て、複スリットの場合の回折光強度分布が久保田宏著、
「応用光学」(岩波)に説明されている。On the other hand, in the method using the spatial filter of the present application, the attenuation rate is 0.001% to 0.0001.
%. The reason for this will be described with reference to FIGS. The wafer 2001 on which the repeated pattern is formed is illuminated with illumination light 2002, and the illuminated region is illuminated by the lens system 200.
3 and 2005 are used to form an image on the detector 2006. Here, FIG. 36 shows the intensity distribution of the emitted light from the pattern on the Fourier transform surface on which the spatial filter 2004 is mounted.
Light emitted from the repeating pattern is concentrated at a position corresponding to the pitch of the pattern. As an example of calculating this concentration ratio, the diffracted light intensity distribution in the case of multiple slits is written by Hiroshi Kubota,
It is explained in "Applied Optics" (Iwanami).
【0040】これによれば、スリットの数(本出願では
同時に照明される繰り返しパターンの数)が多くなれ
ば、集中の比率が大きくなる。この比率はフーリエ変換
F[]を用いても算出できる。照明されたパターンの形
状をa(x,y)とすると、空間フィルターの位置の光
強度分布はF[a(x,y)]となる。空間フィルター
の形状をp(u,v)とすると、p(u,v)*F[a
(x,y)]が、空間フィルターを通過する光となる。
また空間フィルターに相補的な図形の形状を ̄p(u,
v)とすると、 ̄p(u,v)*F[a(x,y)]
は、空間フィルターによって遮光される光成分である。
この2つの成分の比率が先の減衰率になる。パターンの
繰り返し数が3の時のこの減衰率を算出すると0.00
1%程度である。繰り返し数が5の時0.0001%程
度になり、さらに繰り返し数を多くすれば減衰率は低下
する。従って、偏光を用いるよりも減衰率を低くでき、
パターンノイズを低減できることになる。According to this, as the number of slits (in the present application, the number of repetitive patterns simultaneously illuminated) increases, the concentration ratio increases. This ratio can also be calculated using the Fourier transform F []. When the shape of the illuminated pattern is a (x, y), the light intensity distribution at the position of the spatial filter is F [a (x, y)]. If the shape of the spatial filter is p (u, v), then p (u, v) * F [a
(X, y)] is the light that passes through the spatial filter.
In addition, the shape of the figure complementary to the spatial filter is  ̄p (u,
v), p (u, v) * F [a (x, y)]
Is a light component shielded by the spatial filter.
The ratio of these two components becomes the previous attenuation rate. When this attenuation rate is calculated when the number of pattern repetitions is 3, it is 0.00
It is about 1%. When the number of repetitions is 5, it becomes about 0.0001%, and if the number of repetitions is further increased, the attenuation rate decreases. Therefore, it is possible to lower the attenuation rate than using polarized light,
The pattern noise can be reduced.
【0041】以上の計算は、パターン形状及びその他の
条件が理想的な場合であって、現実の実験結果とは必ず
しも一致しない可能性がある。しかしながら、偏光方式
よりも1桁から3桁減衰率が低下し、パターンノイズを
低減できるという実験結果を得ている。The above calculation is for the case where the pattern shape and other conditions are ideal, and may not necessarily match the actual experimental result. However, the experimental results show that the attenuation rate is reduced by one to three digits compared with the polarization method, and the pattern noise can be reduced.
【0042】[0042]
【実施例】以下に、本発明のオンラインモニターの具体
的実施例の構成を、図1から図7を用いて説明する。EXAMPLES The structure of a specific example of the online monitor of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【0043】本実施例は、図1に示すように、照明手段
102、検出光学系103、回転合わせ機構105、空
間フィルターユニット106、検出器107、回転検出
手段108、オペアンプ201、A/D変換器202より
構成される検出ヘッド101、ピッチ検出手段212、
オペレータ処理系203、異物データメモリ206、大
異物データメモリ207、パターンメモリ208、ソフ
ト処理系210、パラメータ伝達手段209、異物メモ
リ211、座標データ作成手段232、マイクロコンピ
ュータ229、表示手段230より構成される。In this embodiment, as shown in FIG. 1, illumination means 102, detection optical system 103, rotation adjusting mechanism 105, spatial filter unit 106, detector 107, rotation detection means 108, operational amplifier 201, A / D conversion. A detection head 101 composed of a vessel 202, a pitch detection means 212,
The operator processing system 203, the foreign matter data memory 206, the large foreign matter data memory 207, the pattern memory 208, the software processing system 210, the parameter transmitting means 209, the foreign matter memory 211, the coordinate data creating means 232, the microcomputer 229, and the displaying means 230 are included. It
【0044】また、図2に示すように、照明手段102
は、半導体レーザ112、コリメータレンズ113、凹
レンズ114、レシーバレンズ115よりなるビームエ
キスパンダ、シリンドリカルレンズ116、ミラー11
8より構成され、検出光学系は、フーリエ変換レンズ1
08、空間フィルターユニット106、回転検出手段1
08、フーリエ変換レンズ111より構成される。Further, as shown in FIG. 2, the illumination means 102.
Is a beam expander including a semiconductor laser 112, a collimator lens 113, a concave lens 114, and a receiver lens 115, a cylindrical lens 116, and a mirror 11.
8 and the detection optical system is a Fourier transform lens 1
08, spatial filter unit 106, rotation detecting means 1
08, and a Fourier transform lens 111.
【0045】また、図3に示すように、空間フィルター
ユニット108は、コイルばね121、122、複数の
直線状空間フィルター141、コイルばね支え119、
120、ガイド125、右ねじ部127、左ねじ部12
8を有するねじ126、ウオームギア129、130、
モータ140より構成される。また、空間フィルターユ
ニット108には、回転検出用の検出器123、124
が設置されている。As shown in FIG. 3, the spatial filter unit 108 includes coil springs 121 and 122, a plurality of linear spatial filters 141, a coil spring support 119, and a coil spring support 119.
120, guide 125, right-hand thread 127, left-hand thread 12
Screw 126 having eight, worm gears 129, 130,
It is composed of a motor 140. Further, the spatial filter unit 108 includes detectors 123 and 124 for rotation detection.
Is installed.
【0046】また、図4に示すように、オペレータ処理
系203は、4画素加算手段214、8値化手段21
5、複数のラインメモリ216からなる切り出し手段2
04、バッファメモリ217、判定画素切り出し手段2
18、オペレータ切り出し手段219、231、複数の
異物比較回路220よりなる比較回路群、しきい値設定
回路221、複数のノイズ比較回路222よりなる比較
回路群、しきい値設定回路223、OR回路224、22
5、AND回路226、227、228より構成される。Further, as shown in FIG. 4, the operator processing system 203 has a 4-pixel adding means 214 and an octalizing means 21.
5. Cut-out means 2 including a plurality of line memories 216
04, buffer memory 217, determination pixel cutout unit 2
18, operator cut-out means 219, 231, a comparison circuit group composed of a plurality of foreign matter comparison circuits 220, a threshold value setting circuit 221, a comparison circuit group composed of a plurality of noise comparison circuits 222, a threshold value setting circuit 223, an OR circuit 224. , 22
5, AND circuits 226, 227, 228.
【0047】また、図5に示すように、ピッチ検出手段
212は、FFT回路242、オペレータピッチ算出手段
241、フィルターピッチ算出手段244、空間フィル
ター制御系243より構成される。Further, as shown in FIG. 5, the pitch detecting means 212 comprises an FFT circuit 242, an operator pitch calculating means 241, a filter pitch calculating means 244 and a spatial filter control system 243.
【0048】また、図6に示すように、回転合わせ機構
105は、回転ガイド151、回転バー152、ばね1
53、ピエゾ素子154、ピエゾ素子コントローラー1
55、架台156より構成される。Further, as shown in FIG. 6, the rotation adjusting mechanism 105 includes a rotation guide 151, a rotation bar 152, and a spring 1.
53, piezo element 154, piezo element controller 1
55 and a mount 156.
【0049】(関係)基板1は照明手段102で照明さ
れ、表面の異物、欠陥あるいはパターンからの散乱光あ
るいは回折光が取り込まれ、空間フィルターユニット1
06で光学的なフィルターリング処理が施され、検出光
学系103内の検出器107で検出される。検出された
信号は検出ヘッド101内のオペアンプ201でインピ
ーダンスの大きなノイズののりにくい信号に増幅され、
A/D変換器202でデジタル信号に変換されてオペレー
タ処理系203に伝送される。基板1は、回転検出手段
108で回転方向が計測され、回転合わせ機構105で
予め回転方向を合わせられる。また、検出光学系は10
3は、十分大きな焦点深度を有するため、基板を搬送系
で機械精度で搬送してくれば、自動焦点合わせは基本的
には不要である。具体的には、約800nmの波長を用
い開口数0.08の場合、焦点深度は約±100ミクロ
ンで有る。もちろん、自動焦点機構を持っても問題な
い。(Relationship) The substrate 1 is illuminated by the illuminating means 102, and the scattered light or diffracted light from the surface foreign matter, defect or pattern is taken in, and the spatial filter unit 1
An optical filtering process is performed at 06, and the light is detected by the detector 107 in the detection optical system 103. The detected signal is amplified by the operational amplifier 201 in the detection head 101 into a signal having a large impedance and less susceptible to noise,
It is converted into a digital signal by the A / D converter 202 and transmitted to the operator processing system 203. The rotation detecting means 108 measures the rotation direction of the substrate 1, and the rotation adjusting mechanism 105 adjusts the rotation direction in advance. The detection optical system is 10
Since No. 3 has a sufficiently large depth of focus, if the substrate is carried by a carrying system with mechanical accuracy, automatic focusing is basically unnecessary. Specifically, at a wavelength of about 800 nm and a numerical aperture of 0.08, the depth of focus is about ± 100 microns. Of course, there is no problem with having an autofocus mechanism.
【0050】ピッチ検出手段212では、検出信号から
基板1上のパターンの繰り返しピッチ、及びチップのピ
ッチが計測される。オペレータ処理系203でパラメー
タ伝達手段209により伝達されたチップの繰り返しピ
ッチ等の情報を基に、チップピッチの繰り返し性を利用
してパターン情報が除去される。結果は、異物データメ
モリ206、大異物データメモリ207、パターンメモ
リ208に格納され、さらに、パラメータ伝達手段20
9により伝達されたテストエレメントグループの位置座
標チップの繰り返しピッチ等の情報を基に、チップ間の
繰り返し性を持たないテストエレメントグループ等のパ
ターン情報がソフト処理系210で除去され、異物メモ
リ211に格納される。ここで、座標データ作成手段2
32により、座標データが作成され、異物情報と同時に
必要に応じ格納される。以上の処理は、マイクロコンピ
ュータ229により管理され、表示手段230より表示
される。The pitch detecting means 212 measures the repeating pitch of the pattern on the substrate 1 and the chip pitch from the detection signal. In the operator processing system 203, the pattern information is removed by utilizing the repeatability of the chip pitch based on the information such as the chip repeat pitch transmitted by the parameter transmitting means 209. The result is stored in the foreign matter data memory 206, the large foreign matter data memory 207, and the pattern memory 208, and further, the parameter transmission means 20.
Based on the information such as the position coordinate chip repeat pitch of the test element group transmitted by 9, the pattern information such as the test element group having no repeatability between chips is removed by the soft processing system 210, and the foreign substance memory 211 stores the pattern information. Is stored. Here, the coordinate data creating means 2
Coordinate data is created by 32 and stored as necessary at the same time as the foreign substance information. The above processing is managed by the microcomputer 229 and displayed by the display means 230.
【0051】また、図2に示すように、照明手段102
では、半導体レーザ112からの光が、コリメータレン
ズ113、凹レンズ114、レシーバレンズ115によ
り平面波としてコリメートされ、シリンドリカルレンズ
116、ミラー118を通して基板上を照明する。ここ
で、シリンドリカルレンズ116により、照明は、図に
示すように、x方向のみコリメートされ、y方向は基板
上で集光される。検出光学系では、フーリエ変換レンズ
108でフーリエ変換された光束が空間フィルターユニ
ット106により光学的なフィルタリング処理が施さ
れ、さらにフーリエ変換レンズ111より検出器107
上に基板上の像が結像される。Further, as shown in FIG. 2, the illumination means 102.
Then, the light from the semiconductor laser 112 is collimated as a plane wave by the collimator lens 113, the concave lens 114, and the receiver lens 115, and illuminates the substrate through the cylindrical lens 116 and the mirror 118. Here, as shown in the figure, the illumination is collimated only in the x direction by the cylindrical lens 116, and is condensed on the substrate in the y direction. In the detection optical system, the light beam Fourier-transformed by the Fourier transform lens 108 is optically filtered by the spatial filter unit 106, and further, the Fourier transform lens 111 causes the detector 107 to perform the filtering.
An image on the substrate is formed on top.
【0052】また、図3に示すように、空間フィルター
ユニット108では、ガイド125にガイドされなが
ら、右ねじ部127、左ねじ部128を有するねじ12
6の回転により移動するコイルばね支え119、120
により、コイルばね121、122、のコイル間に渡さ
れた黒色の直線状空間フィルター141間のピッチが変
化させられる。動力は、ウオームギア129、130を
介して、モータ140より供給される。Further, as shown in FIG. 3, in the spatial filter unit 108, while being guided by the guide 125, the screw 12 having the right-hand threaded portion 127 and the left-hand threaded portion 128 is provided.
Coil spring supports 119 and 120 that move by rotation of 6
As a result, the pitch between the black linear spatial filters 141 passed between the coils of the coil springs 121, 122 is changed. Power is supplied from the motor 140 via the worm gears 129 and 130.
【0053】また、空間フィルターユニット108上に
設置された回転検出用の検出器123、124により基
板の検出光学系ヘッド101に対する基板1の傾きが計
測される。この図3は図の見やすさの点から、検出光が
上方2の方向から入射するように記述してある。Further, the inclinations of the substrate 1 with respect to the detection optical system head 101 of the substrate are measured by the detectors 123 and 124 for detecting rotation which are installed on the spatial filter unit 108. In FIG. 3, it is described that the detection light is incident from the upper direction 2 from the viewpoint of viewability.
【0054】また、図4に示すオペレータ処理系203
では、検出信号の周囲の画素2x2が4画素加算手段2
14により加算され平均化される。この処理は、平均化
による安定検出が目的であるが、検出性能(検出感度)
自体はやや落ちるため、必要に応じバイパスできるよう
バイパス手段が設置されている。加算された信号は、8
値化手段215により8値化され、複数のラインメモリ
216からなる切り出し手段204を通して2次元の画
像データとしてバッファメモリ217に格納される。格
納された後、判定画素切り出し手段218、オペレータ
切り出し手段219、231、により、2次元の画像デ
ータの中から必要なデータが切り出され、比較回路に送
られる。Further, the operator processing system 203 shown in FIG.
Then, the pixels 2 × 2 around the detection signal are the 4 pixel addition means 2
14 is added and averaged. This process is intended for stable detection by averaging, but the detection performance (detection sensitivity)
Since it itself falls a little, bypass means are installed so that it can be bypassed if necessary. The added signal is 8
It is octal-valued by the digitizing means 215 and is stored in the buffer memory 217 as two-dimensional image data through the clipping means 204 composed of a plurality of line memories 216. After being stored, necessary data is cut out from the two-dimensional image data by the determination pixel cutout means 218 and the operator cutout means 219, 231, and the cutout data is sent to the comparison circuit.
【0055】ここで、検出器107は高速のステージ走
査による高速検出が可能なように1次元のリニアセンサ
を用いている。この検出器からのデータを2次元画像に
変換するのがラインメモリ216とバッファメモリ21
7であり、検出器からの信号が1画素ずつ送られる度に
画像全体がx方向に1画素ずつ移動する。いわゆるパイ
プライン処理で有る。複数の異物比較回路220よりな
る比較回路群、しきい値設定回路221、複数のノイズ
比較回路222よりなる比較回路群、しきい値設定回路
223、OR回路224、225、AND回路226、22
7、228により、後に説明する論理により異物信号が
抽出される。Here, the detector 107 uses a one-dimensional linear sensor so as to enable high-speed detection by high-speed stage scanning. The line memory 216 and the buffer memory 21 convert the data from this detector into a two-dimensional image.
7, and every time the signal from the detector is sent pixel by pixel, the entire image moves pixel by pixel in the x direction. This is so-called pipeline processing. A comparison circuit group including a plurality of foreign matter comparison circuits 220, a threshold value setting circuit 221, a comparison circuit group including a plurality of noise comparison circuits 222, a threshold value setting circuit 223, OR circuits 224 and 225, AND circuits 226 and 22.
7, 228 extracts the foreign matter signal by the logic described later.
【0056】また、図5に示すピッチ検出手段212で
は、FFT回路242により検出画像のフーリエ変換処理
が施され、この結果からオペレータピッチ算出手段24
1によりオペレータピッチが、フィルターピッチ算出手
段244により空間フィルターピッチが算出され、空間
フィルター制御系243及びオペレータ切り出し手段2
19、231に送られる。In the pitch detecting means 212 shown in FIG. 5, the FFT circuit 242 subjects the detected image to the Fourier transform processing, and from this result, the operator pitch calculating means 24
1, the operator pitch is calculated by the filter pitch calculation means 244, and the spatial filter pitch is calculated by the filter pitch calculation means 244.
It is sent to 19, 231.
【0057】また、図6に示す回転合わせ機構105で
は、回転ガイド151をガイドとして、回転バー152
を設置した検出光学系ヘッド101が、回転検出手段1
08からの情報を基に、ピエゾ素子コントローラー15
5により制御されるピエゾ素子154の伸縮により回転
制御される。ばね154は、ピエゾ素子154と回転バ
ー152が接するように設置されたもので有り、ばね1
54をなくして、ピエゾ素子154と回転バー152を
直接固定しても差しつかえない。この構成により架台1
56上に設置された、回転ガイド151に対して検出光
学系ヘッド101が回転制御される。ここでは、ピエゾ
素子を用いた駆動系を示したが、必ずしもピエゾ素子で
ある必要はなく、回転モータを用いた直線移動機構を構
成しても、回転ガイド151自体として回転駆動可能な
モータを用いても、また、超音波を用いたようなその他
の、回転、直線駆動機構であっても差しつかえない。こ
こでピエゾ素子を用いたのは、ピエゾ素子が小型で、高
精度の駆動性能を有するからである。Further, in the rotation adjusting mechanism 105 shown in FIG. 6, the rotation bar 151 is used as a guide for the rotation bar 152.
The detection optical system head 101 in which the
Based on information from 08, piezo element controller 15
The rotation is controlled by the expansion and contraction of the piezo element 154 controlled by 5. The spring 154 is installed so that the piezo element 154 and the rotary bar 152 are in contact with each other.
It is possible to directly fix the piezo element 154 and the rotary bar 152 without 54. With this configuration, the pedestal 1
The detection optical system head 101 is rotationally controlled with respect to the rotation guide 151 installed on the reference numeral 56. Although the drive system using the piezo element is shown here, the piezo element is not necessarily used, and even if the linear movement mechanism using the rotary motor is configured, a motor that can be rotationally driven is used as the rotation guide 151 itself. However, any other rotary or linear drive mechanism using ultrasonic waves may be used. The piezo element is used here because the piezo element is small and has high precision driving performance.
【0058】(原理)パラメータ圧縮型空間フィルター
(PRESフィルター)の原理について説明する。(Principle) The principle of the parameter compression type spatial filter (PRES filter) will be described.
【0059】従来からウエハ表面のパターンの繰り返し
性を用いて、非繰り返し性を有する異物あるいは欠陥を
検出しようとする技術が開示されている。しかしながら
繰り返し性を有するパターンとは言っても繰り返し周
期、基本パターンの形状によって回折パターンの形状は
異なる。そのため、対象となる繰り返しパターンの形状
に合わせて遮光板であるところの空間フィルターの形状
を変えなくてはならなかった。この空間フィルターの変
更方法として、写真乾板を用いた方法などが開示されて
いる。これらの方法では、対象に応じた空間フィルター
を作成するのに時間がかかったり、大規模の装置が必要
だったりした。Conventionally, there has been disclosed a technique for detecting foreign matters or defects having non-repeatability by using the repeatability of the pattern on the wafer surface. However, even though the pattern has repeatability, the shape of the diffraction pattern differs depending on the repetition period and the shape of the basic pattern. Therefore, the shape of the spatial filter, which is the light shielding plate, must be changed according to the shape of the target repeating pattern. As a method for changing the spatial filter, a method using a photographic plate has been disclosed. With these methods, it took a long time to create a spatial filter suitable for the target, and a large-scale device was required.
【0060】具体的には図に示すように斜方からコヒー
レント光すなわち平面波で照明した場合、例えば図に示
すような回折パターンがフーリエ変換の位置で観察され
たとする。この場合、基板上のパターンのピッチが変わ
った時、回折パターンのピッチpx、pyのみならず、
全体の位相φが変化する。さらに基板上パターンの基本
形状が変わると回折パターンを形成する点パターンの配
置が変化する。すなわち、フーリエ変換面状の回折パタ
ーンを記述するパラメータが多くパターン形状に対応す
るのは困難であった。Specifically, as shown in the figure, when illuminated with coherent light, that is, a plane wave from an oblique direction, it is assumed that a diffraction pattern as shown in the figure is observed at the Fourier transform position. In this case, when the pitch of the pattern on the substrate changes, not only the pitches px and py of the diffraction pattern,
The overall phase φ changes. Further, when the basic shape of the pattern on the substrate changes, the arrangement of the dot patterns forming the diffraction pattern also changes. That is, it is difficult to deal with the pattern shape because there are many parameters that describe the Fourier transform plane diffraction pattern.
【0061】ここで、図に示したような平面波ではな
く、図に示すようなx方向には試料上で絞り込み、y方
向はコヒーレントすなわち平面波を照明した場合を考え
る。この場合、フーリエ変換面ではu軸方向には結像せ
ずu軸方向に圧縮された形状の回折パターンとなる。結
果的に、空間フィルターはv軸方向だけの1次元のパラ
メータに圧縮されたことになる。Here, let us consider a case where, instead of the plane wave as shown in the figure, the x direction as shown in the figure is narrowed down on the sample and the y direction is coherent, that is, a plane wave is illuminated. In this case, the Fourier transform plane does not form an image in the u-axis direction but has a compressed shape in the u-axis direction. As a result, the spatial filter is compressed into a one-dimensional parameter only in the v-axis direction.
【0062】ここで、圧縮された回折パターンのv軸方
向のピッチpは基板表面で照明されている領域のy軸方
向のピッチに応じたピッチとなる。また、1本1本の線
上の回折パターンの太さwは前側フーリエ変換レンズの
フーリエ変換面への開口数sinβにより決定される。具
体的には、照明系の射出側開口数と前側フーリエ変換レ
ンズの開口数により決定される。Here, the pitch p in the v-axis direction of the compressed diffraction pattern is a pitch corresponding to the pitch in the y-axis direction of the area illuminated on the substrate surface. Further, the thickness w of the diffraction pattern on each line is determined by the numerical aperture sin β of the front Fourier transform lens on the Fourier transform surface. Specifically, it is determined by the exit side numerical aperture of the illumination system and the numerical aperture of the front Fourier transform lens.
【0063】従って、照明系及びフーリエ変換レンズが
決定されれば決まるものであって、検査対象である基板
上のパターンの影響を受けない。しかしながら、照明の
開口数を変える場合などもあり、直線状空間フィルター
の幅は可変であるほうがよい場合もある。Therefore, it is determined if the illumination system and the Fourier transform lens are determined, and is not affected by the pattern on the substrate to be inspected. However, in some cases, such as when changing the numerical aperture of the illumination, it may be better to make the width of the linear spatial filter variable.
【0064】また、実際には、高速の検査を実現するた
めには、ステージの連続走査が可能な1次元のイメージ
センサーが適している。この1次元のイメージセンサを
用いた場合、照明の効率を向上するには1次元のセンサ
の形状すなわち試料表面上で直線上の照明が適してい
る。このような照明を実現するためには、少なくても1
方向を絞り込む必要がある。すなわち、1方向コヒーレ
ント照明は、照明強度の効率向上のためにも大きな効果
を有する。Further, in practice, a one-dimensional image sensor capable of continuous scanning of the stage is suitable for realizing high-speed inspection. When this one-dimensional image sensor is used, in order to improve the efficiency of illumination, the one-dimensional sensor shape, that is, the illumination on a straight line on the sample surface is suitable. To achieve such lighting, at least 1
It is necessary to narrow down the direction. That is, the one-way coherent illumination has a great effect on improving the efficiency of illumination intensity.
【0065】以上説明したように、従来空間フィルター
は基板上のパターン形状によって形状が千差万別であり
千差万別のパターンに対応するにはそれぞれのパターン
に応じた空間フィルターが必要とされていた。本発明に
より、これら千差万別の空間フィルターも見方を変えれ
ばピッチpのみの関数と考えることができ、多次元のパ
ラメータを持つ空間フィルターが1次元に圧縮されたこ
とになる。このように空間フィルターのパラメータの次
元を圧縮することにより複雑な形状のため形状変化への
対応がむずかしかった空間フィルターを単純化して、全
ての繰り返しパターンに対応可能にすることができる。As described above, the conventional spatial filter has various shapes depending on the pattern shape on the substrate, and in order to cope with the various patterns, the spatial filter corresponding to each pattern is required. Was there. According to the present invention, these different spatial filters can be considered as functions of only the pitch p from a different viewpoint, and the spatial filter having multidimensional parameters is compressed into one dimension. By compressing the dimension of the parameter of the spatial filter in this manner, it is possible to simplify the spatial filter that has a difficulty in responding to the shape change due to the complicated shape, and make it possible to deal with all repetitive patterns.
【0066】以上の構成は、ウエハあるいは液晶表示素
子などの上の異物あるいは欠陥を検出するばかりではな
く、繰り返し性を有するパターンから非繰り返し性を有
する部分を検出すべきあらゆる検査対象に適用可能であ
る。具体的には、半導体マスク、レチクル、半導体行程
を用いるマイクロマシニング部品、その他のマイクロマ
シニング部品、プリント基板などに適用可能である。本
発明はこれら対象を検査する際に、対象毎に空間フィル
ターを交換することなしに空間フィルターリング技術を
適用しながら、照度の高い照明を実現することによっ
て、高速の検査を実現するものである。The above construction is applicable not only to detecting foreign matters or defects on a wafer or a liquid crystal display element, but also to any inspection object for detecting non-repetitive portions from repetitive patterns. is there. Specifically, it can be applied to a semiconductor mask, a reticle, a micromachining component using a semiconductor process, other micromachining components, a printed circuit board, and the like. The present invention, when inspecting these objects, realizes high-speed inspection by realizing illumination with high illuminance while applying spatial filtering technology without exchanging spatial filters for each object. .
【0067】(空間フィルター制御、オペレータピッチ
制御)図9に空間フィルターとオペレータピッチ処理を
用いたパターン信号の除去方法について説明する。本発
明では、数百ミクロンピッチ以下のセルの繰り返し性を
空間フィルターを用いて消去し、数百ミクロンピッチ以
上の繰り返しを隣接するチップ間(場合によっては、1
回の露光を意味するショト間)の繰り返し性を用いて消
去し、さらに繰り返し性を持たないチップは座標マトリ
クスデータを用い検査しないようにデータを消去する構
成をとっている。ここで、それぞれの消去の際にそれぞ
れ必要なパラメータがある。(Spatial Filter Control, Operator Pitch Control) FIG. 9 shows a pattern signal removing method using the spatial filter and operator pitch processing. In the present invention, the repeatability of cells having a pitch of several hundreds of microns or less is erased by using a spatial filter, and the repetition of cells having a pitch of several hundreds of microns or more is eliminated between adjacent chips (in some cases, 1
Erasing is performed by using the repeatability (between shots, which means one exposure), and a chip having no repeatability is erased by using coordinate matrix data so as not to be inspected. Here, there are parameters required for each erasing.
【0068】空間フィルターによる消去の際には空間フ
ィルターピッチ、チップ間繰り返しによる消去の際には
チップ間ピッチ、繰り返しを持たないチップの消去の際
にはピッチの位置情報がそれぞれ必要になる。従って、
本発明の検出光学系は、最低2チップを同時に検出でき
るのが望ましい。即ち、検出光学系の視野サイズが最低
2チップの長さ以上の長さが必要になる。もちろんこの
視野サイズがあれば望ましいというだけのものであっ
て、複数設置される検出光学系の位置関係を正確に知っ
ておき複数の検出光学系間でこの比較処理を実施する場
合は、視野サイズが2チップ以上ある必要はない。但
し、光学系の必要精度、データ処理のための回路系の複
雑さを考慮すると視野サイズが2チップ以上の大きさを
有しているのが望ましい。Spatial filter pitch is required for erasing by a spatial filter, inter-chip pitch is required for erasing by repeating chips, and pitch position information is required for erasing a chip having no repetition. Therefore,
It is desirable that the detection optical system of the present invention can simultaneously detect at least two chips. That is, the visual field size of the detection optical system must be at least 2 chips or more. Of course, it is only desirable to have this field of view size, and if you want to know the positional relationship of multiple detection optical systems accurately and carry out this comparison process between multiple detection optical systems, Need not have more than 2 chips. However, in view of the required accuracy of the optical system and the complexity of the circuit system for data processing, it is desirable that the field of view has a size of 2 chips or more.
【0069】また、ここでは、2チップ以上として説明
したが、ステッパによりウエハ上へパターンを転写する
際に、マスクとして用いるレチクル上に2チップ以上の
チップが書き込まれている場合は、これらのチップ間に
テストエレメントグループ(TEG)と呼ばれるパターンが
書き込まれている場合が多く、これらのパターンも消去
するためには、上記繰り返しピッチを用いて消去する際
に、チップ間のピッチを用いるのでなく、ショット(1
回の露光で焼き付けられるパターン、レチクル上のパタ
ーン)間のピッチを用いる必要がある。もちろんこの方
法も必ずしも必要なものではなく、これら1ショット内
に形成されたTEGパターンは、後の処理で消去されても
問題ない。Although two or more chips are described here, when two or more chips are written on the reticle used as a mask when the pattern is transferred onto the wafer by the stepper, these chips are written. In many cases, patterns called test element groups (TEG) are written in between, and in order to erase these patterns as well, when erasing using the above repeating pitch, instead of using the pitch between chips, Shot (1
It is necessary to use the pitch between the pattern printed on one exposure and the pattern on the reticle. Of course, this method is not always necessary, and there is no problem even if the TEG pattern formed in these one shots is erased in the subsequent processing.
【0070】これらの情報は事前に測定され、基板に対
応するパラメータが選択され、本発明の異物欠陥検査装
置にフィードバックされる。従って、この方法を、用い
る際には基板を同定する必要がある。この同定を目的に
して基板には基板に対応した番号あるいは記号が記載さ
れている。検査に先だってこの記号を読み取り、番号か
ら基板に製品版号、ロット番号、品種を知り、本発明の
異物検査装置が設置されているケ所のデータから工程を
知り、空間フィルターのピッチ、しきい値の値を設定す
る。These pieces of information are measured in advance, the parameters corresponding to the substrate are selected, and fed back to the foreign matter defect inspection apparatus of the present invention. Therefore, it is necessary to identify the substrate when using this method. For the purpose of this identification, a number or a symbol corresponding to the substrate is written on the substrate. Read this symbol prior to inspection, know the product version number, lot number, product type on the board from the number, know the process from the data of the place where the foreign substance inspection device of the present invention is installed, pitch of spatial filter, threshold Set the value of.
【0071】また本発明の異物欠陥方法を実現するに当
たっては、必ずしも、パラメータを上記説明したように
取得し上記のように本発明の装置に送る必要はない。む
しろ以下説明するように、本発明の装置により独自に取
得される場合の方が望ましい場合もある。上記の方法で
は、事前に入力するパラメータの値を知っておく必要が
あるが、独自に取得される場合はそのような手間がいら
ないからである。またもちろん、基板に記載された番号
を読む必要も無くなる。In implementing the foreign matter defect method of the present invention, it is not always necessary to acquire the parameters as described above and send them to the apparatus of the present invention as described above. Rather, as described below, it may be desirable for the device to be uniquely acquired by the present invention. With the above method, it is necessary to know the value of the parameter to be input in advance, but if it is acquired independently, such a trouble is not required. Of course, it is not necessary to read the number printed on the board.
【0072】本発明では、上記説明したように、複雑な
背景パターンを有する基板上に付着した異物あるいは欠
陥と背景パターンとを区別して異物あるいは欠陥を抽出
して検出するために3段階のパターン除去機能を有して
いる。このパターン除去機能は、事実上パターンと判断
されたケ所は検査対象とせず捨ててしまうことになる。
具体的には、数百ミクロンピッチ以下の繰り返しを空間
フィルターで消去し、数百ミクロンピッチ以上の繰り返
しをチップ間の繰り返し性を用いて消去し、さらに繰り
返し性を持たないチップは検査しないようにデータを消
去する構成をとっている。In the present invention, as described above, in order to distinguish a foreign substance or defect attached on a substrate having a complicated background pattern from a background pattern and extract and detect the foreign substance or defect, three-step pattern removal is performed. It has a function. With this pattern removing function, a portion that is actually determined to be a pattern is discarded as an inspection target.
Specifically, repeats with a pitch of several hundreds of microns or less are erased with a spatial filter, repeats with a pitch of several hundreds of microns or more are erased using the repeatability between chips, and chips that do not have repeatability should not be inspected. The data is deleted.
【0073】このようにパターンが形成されている領域
を検査対象から外してしまうのは、以下の理由による。
パターンが形成されていても、隣接するチップには同じ
形状を持ち同じ射出方向に同じ光量を射出するパターン
が形成されている。従って、この2つのパターンからの
光の検出光強度を比較すれば、空間フィルターで消去で
きない形状のパターンが形成されている領域でも異物あ
るいは欠陥の検査が可能となる筈である。しかしなが
ら、これらのパターンは特に散乱光を検出する場合、検
出光の強度は不安定になりやすく、上記説明した、比較
によるパターン除去を実施すると虚報(異物でないパタ
ーン情報が異物として検出されてしまう。)が、多くな
る。そこで、パターンが形成されている領域を検査対象
から外してしまうのがむしろ有効になることがるのであ
る。すなわち、安定性を考えて、パターンが形成されて
いる領域を検査対象から外してしまうか、隣接するチッ
プパターンからの光の検出光強度を比較することで異物
検査するか決定されるべきである。The reason why the area in which the pattern is formed is excluded from the inspection object is as follows.
Even if a pattern is formed, adjacent chips are formed with patterns having the same shape and emitting the same amount of light in the same emission direction. Therefore, if the detected light intensities of the light from these two patterns are compared, it should be possible to inspect for foreign matters or defects even in a region where a pattern having a shape that cannot be erased by the spatial filter is formed. However, in the case of detecting scattered light, the intensity of the detected light is likely to be unstable in these patterns, and if the above-described pattern removal by comparison is performed, a false alarm (pattern information that is not a foreign matter will be detected as a foreign matter). ) Will increase. Therefore, it may be more effective to remove the area where the pattern is formed from the inspection object. That is, in consideration of stability, it should be decided whether to remove the area where the pattern is formed from the inspection object or to perform the foreign matter inspection by comparing the detected light intensities of the light from the adjacent chip patterns. .
【0074】(パラメータの取得方法)以下、具体的な
パラメータの取得方法を図10を用いて説明する。検出
光学系がウエハの繰り返しパターンを取り込める位置に
ウエハが搬送された次点で、空間フィルター制御系21
2が空間フィルターのピッチを最大位置から最小位置ま
で変化させる。この時、1次元検出器107に取り込ま
れた信号を全画素加算回路245は、各画素の値が全て
加算され、この加算値がピッチの変化に対して最小とな
る位置のピッチがピッチ算出回路246により選択され
る。この値が、空間フィルター駆動機構106に送ら
れ、空間フィルターが所定のピッチに設定される。(Parameter Acquisition Method) A specific parameter acquisition method will be described below with reference to FIG. At the next point where the wafer is transferred to a position where the detection optical system can capture the repeated pattern of the wafer, the spatial filter control system 21
2 changes the pitch of the spatial filter from the maximum position to the minimum position. At this time, the all-pixel adding circuit 245 adds the signals taken in by the one-dimensional detector 107 to all the values of each pixel, and the pitch at the position where the added value becomes the minimum with respect to the change in pitch is the pitch calculating circuit. 246 selected. This value is sent to the spatial filter drive mechanism 106, and the spatial filter is set to a predetermined pitch.
【0075】また、この空間フィルターのピッチの選択
に当たっては、このように空間フィルターを変化させな
くても、図5に示す周波数分析を実施しても算出でき
る。検出光学系がウエハの繰り返しパターンを取り込め
る位置にウエハが搬送された次点での検出器が検出した
信号をFFT回路242により周波数分析し、この周波数
分析の結果から、空間フィルターピッチ算出手段244
により周波数領域でピークとなる空間周波数になるよう
に空間フィルターのピッチが選択される。Further, in selecting the pitch of the spatial filter, it can be calculated by performing the frequency analysis shown in FIG. 5 without changing the spatial filter in this way. The FFT circuit 242 frequency-analyzes the signal detected by the detector at the next point where the wafer is transferred to a position where the detection optical system can capture the repeated pattern of the wafer, and the spatial filter pitch calculation means 244 is obtained from the result of this frequency analysis.
The spatial filter pitch is selected so that the spatial frequency has a peak in the frequency domain.
【0076】この周波数分析に当たっては、高速フーリ
エ変換が処理速度等から最も望ましいが、必ずしも高速
フーリエ変換である必要はなく他のアダマール変換、積
分による周波数解析、自己相関関数演算による方法等の
方法であって、問題ない。またこの周波数解析による方
法では、空間フィルターのピッチだけでなく、空間フィ
ルターで除去できない成分を除去するための方法のため
のチップ間ピッチ(オペレータピッチ)も、オペレータ
ピッチ算出手段241により同時に演算処理される。こ
のチップ間ピッチは、周波数解析で算出されたものかつ
検出光学系の視野の1/2より小さいもののうち最大の
ものを用いるのが望ましい。これは、最大のものが以下
説明するショット間ピッチに相当するばあいが多いから
である。In this frequency analysis, the fast Fourier transform is the most desirable from the viewpoint of processing speed and the like, but it is not necessarily the fast Fourier transform, and other methods such as Hadamard transform, frequency analysis by integration, and autocorrelation function calculation are available. There is no problem. In this frequency analysis method, not only the pitch of the spatial filter but also the inter-chip pitch (operator pitch) for removing the component that cannot be removed by the spatial filter is simultaneously processed by the operator pitch calculating means 241. It It is desirable to use the largest pitch between chips calculated by frequency analysis and smaller than 1/2 of the visual field of the detection optical system. This is because the maximum one often corresponds to the pitch between shots described below.
【0077】以上のように検査のためのパラメータの値
が設定された後で、検査が実施される。After the parameter values for the inspection are set as described above, the inspection is carried out.
【0078】以上説明した方法は、搬送中のウエハの最
初の部分は異物検査ができないという問題を有してい
る。一方で、検査装置を他の信号伝達システムに対して
独立させることができると言う効果を有する。The method described above has a problem that the foreign matter inspection cannot be performed on the first portion of the wafer being transferred. On the other hand, there is an effect that the inspection device can be made independent from other signal transmission systems.
【0079】(テレセントリック光学系)本発明では、
上記説明したように、数百ミクロンピッチ以下の繰り返
しを空間フィルターで消去し、数百ミクロンピッチ以上
の繰り返しをチップ間の繰り返し性を用いて消去し、さ
らに繰り返し性を持たないチップは検査しないようにデ
ータを消去する構成をとっている。(Telecentric Optical System) In the present invention,
As explained above, repeats with a pitch of several hundreds of microns or less are erased with a spatial filter, repeats with a pitch of several hundreds of microns or more are erased using the repeatability between chips, and chips that do not have repeatability are not inspected. It is configured to erase data.
【0080】ここで、チップ間の繰り返し性を利用して
チップのパターンの検出信号を消去する為に、チップ間
の検出信号を比較してある値より差の大きいときは異物
として検出する構成をとっている。つまり、隣接するチ
ップないのパターンからの散乱光あるいは回折光は強度
が等しいことを前提にしている。そこで、隣接するチッ
プの対応する位置からの光を安定して検出する必要があ
る。ところが、パターンからの回折光は指向性があるた
め、視野が広く視野内の各位置からレンズを見込む角度
が大きく異なるような場合、この指向性により視野内の
位置により光強度が異なってしまう。Here, in order to erase the detection signal of the pattern of the chip by utilizing the repeatability between the chips, the detection signal between the chips is compared, and when the difference is larger than a certain value, it is detected as a foreign substance. I am taking it. That is, it is premised that scattered light or diffracted light from the patterns of adjacent chips does not have the same intensity. Therefore, it is necessary to stably detect the light from the corresponding positions of the adjacent chips. However, since the diffracted light from the pattern has directivity, when the field of view is wide and the angle of viewing the lens greatly differs from each position within the field of view, this directivity causes the light intensity to vary depending on the position within the field of view.
【0081】ここで、テレセントリック光学系は、対象
物上の各点からの主光線を互いに平行にすることによっ
て、焦点位置がずれた場合でも結像の倍率が変わらない
ように開発された技術である。このテレセントリック光
学系を本発明に用いることによって上記の異物からの散
乱光あるいは回折光の指向性による検出光強度の変化を
対策して、対象物の各点からの検出光の強度を安定して
一定に保つことができる。Here, the telecentric optical system is a technology developed by making the principal rays from each point on the object parallel to each other so that the magnification of image formation does not change even when the focal position shifts. is there. By using this telecentric optical system in the present invention, the intensity of the detection light from each point of the object is stabilized by taking measures against the change in the detection light intensity due to the directivity of the scattered light or the diffracted light from the foreign matter. Can be kept constant.
【0082】本発明により、対象物の全ての点で同じ方
向から照明して、全ての点で同じ方向から検出できるた
めパターンからの回折光あるいは散乱光に指向性があっ
た場合でも、パターンの形状が同じであれば検出光の強
度は同じになるからである。According to the present invention, it is possible to illuminate all points of the object from the same direction and detect all points from the same direction, so that even if the diffracted light or scattered light from the pattern has directivity, This is because if the shapes are the same, the intensity of the detection light will be the same.
【0083】このように、倍率を変化させるのは画素サ
イズを変えるためである。画素サイズを大きくすると、
1つの信号として検出する領域が大きくなるため結果と
して検査速度を早くできるが、検出系の分解能は落ちる
ため、ちいさな異物あるいは欠陥の検出が難しくなる。
逆に、画素サイズを小さくすると分解能が高くなり、よ
り小さな欠陥あるいは異物を検査できるようになるが、
検査時間は長くかかってしまう。もちろんこの場合、光
学系の分解能も高くする必要が有る。The reason why the magnification is changed is to change the pixel size. If you increase the pixel size,
Since the area detected as one signal becomes large, the inspection speed can be increased as a result, but the resolution of the detection system decreases, so that it becomes difficult to detect small foreign matters or defects.
On the contrary, if the pixel size is reduced, the resolution will be higher and it will be possible to inspect smaller defects or foreign particles.
The inspection time is long. Of course, in this case, the resolution of the optical system also needs to be increased.
【0084】レンズの交換機構について図11を用いて
説明する。本実施例では、以上説明したように、1対1
の結像倍率のテレセントリック光学系を用いている。本
発明の効果を十分に得るためにはテレセントリックであ
ることが重要であり、図11(a)に示すように1対1の
倍率である必要はない。従って、他の倍率の光学系を用
いることもでき、この他の倍率の光学系を実現するに当
たって、図11(b)に示すように空間フィルターを挟ん
だ2つのフーリエ変換レンズ108、111の一方、
(具体的には物体側のレンズが最適であるが、)をフー
リエ変換レンズ161に交換することで倍率を変更でき
る。この様な構成により、像側のレンズ及び検出器を交
換する必要がなくなるため、結果的に倍率の異なる光学
系を安価に供給できることになる。The lens replacement mechanism will be described with reference to FIG. In the present embodiment, as described above, one-to-one
A telecentric optical system with an image forming magnification of is used. In order to obtain the effect of the present invention sufficiently, telecentricity is important, and it is not necessary that the magnification is 1: 1 as shown in FIG. Therefore, it is possible to use an optical system having another magnification, and in realizing the optical system having another magnification, one of the two Fourier transform lenses 108 and 111 with a spatial filter interposed as shown in FIG. 11 (b). ,
The magnification can be changed by exchanging (specifically, the lens on the object side is optimal) with the Fourier transform lens 161. With such a configuration, it is not necessary to replace the image side lens and the detector, and as a result, it is possible to inexpensively supply an optical system having a different magnification.
【0085】以上のように、テレセントリック光学系、
あるいは対象物の各点から射出する主光線が検出光学系
の瞳(空間フィルターが配置された面)の中央を通る光
学系は、空間フィルターを用いる異物欠陥検査装置に用
いると大きな効果が期待できるが、必ずしも、空間フィ
ルターを用いる場合だけでなく、空間フィルターを用い
ない欠陥異物検査に適応しても、検出高強度を安定して
検出できるという効果を生む。特に、視野の大きな光学
系を用いる場合、有効である。As described above, the telecentric optical system,
Alternatively, an optical system in which the chief ray emitted from each point of the object passes through the center of the pupil (the surface where the spatial filter is arranged) of the detection optical system can be expected to have a great effect when used in a foreign matter defect inspection device using a spatial filter. However, not only when the spatial filter is used, but also when the defect foreign matter inspection not using the spatial filter is applied, it is possible to stably detect the high detection intensity. This is particularly effective when using an optical system with a large field of view.
【0086】(PRESフィルター基本概念)以上説明した
ように、本発明によるPRESフィルターは、テレセントリ
ック型の検出レンズと、片軸のみコヒーレントな照明系
と併用すると最大の効果を発揮できるが、本発明の本来
の目的である空間フィルターを用いた異物欠陥検査装置
を実現するに際しては、必ずしもこれらと併用する必要
はない。照明を片側のみコヒーレントにするのは空間フ
ィルターを用いる際コヒーレントが必要であり、片側で
十分であるからである。(Basic Concept of PRES Filter) As described above, the PRES filter according to the present invention can exert the maximum effect when used in combination with the telecentric type detection lens and the illumination system coherent only in one axis. When the foreign object defect inspection apparatus using the spatial filter which is the original purpose is realized, it is not always necessary to use them together. The reason why the illumination is made coherent only on one side is that coherence is necessary when using the spatial filter and one side is sufficient.
【0087】さらに、片側がコヒーレントでないことに
より、物体上で照明光束を絞り込むことができ、照明強
度を大きくできるという効果がある。逆に言えば、照明
光強度を十分に得られる場合は、照明はx方向y方向両
側ともコヒーレントであっても差しつかえない。つま
り、本発明の本質は、1次元に圧縮して空間フィルター
であってもウエハの回転方向を合わせることにより空間
フィルターリングが可能になるところにある。Furthermore, since one side is not coherent, the illumination light flux can be narrowed down on the object, and the illumination intensity can be increased. Conversely, if sufficient illumination light intensity can be obtained, the illumination may be coherent on both sides in the x direction and the y direction. That is, the essence of the present invention is that even if a spatial filter is compressed into one dimension and the rotational direction of the wafer is adjusted, the spatial filtering can be performed.
【0088】ここでさらに重要なのは、斜めから照明す
る場合、空間フィルターのパラメータを一つにするに
は、直線状空間フィルターを照明の入射面に平行にする
ことであり、片側のみをコヒーレントにした照明を用い
ることではない。即ち、照明の入射面と直線状空間フィ
ルターの長て方向とウエハ上パターンの繰り返し方向を
合わせることが本質である。また、パラメータを1つに
する必要がない場合は、直線状空間フィルターを照明の
入射面に平行にする必要もなく、直線状空間フィルター
を用い、ピッチと位相あるいはピッチと回転方向を合わ
せることで全てのパターンに対応できる空間フィルター
が構成できる。さらに、上方からの照明に対しては、照
明の入射面と直線状空間フィルターの方向は常に一致す
るため空間フィルターとウエハ上パターンの繰り返し方
向のみを合わせればよいという効果もある。What is more important here is that in the case of oblique illumination, in order to have one spatial filter parameter, the linear spatial filter should be parallel to the incident surface of the illumination, and only one side should be coherent. It's not about using lighting. That is, it is essential to match the incident direction of the illumination, the longitudinal direction of the linear spatial filter, and the repeating direction of the pattern on the wafer. Also, if there is no need to use one parameter, it is not necessary to make the linear spatial filter parallel to the incident surface of the illumination, and it is possible to use the linear spatial filter and adjust the pitch and phase or the pitch and rotational direction. A spatial filter that can handle all patterns can be configured. Further, for illumination from above, the direction of incidence of the illumination and the direction of the linear spatial filter are always the same, so there is the effect that only the repeating direction of the spatial filter and the pattern on the wafer need to be aligned.
【0089】しかしながら、上記いずれの場合も、照明
に直線上の形状のビームを用いたり、検出器を1次元セ
ンサを用いたりしている場合は、この方向も合わせる必
要が出る。しかし、この場合の合わせは、照明の均一性
を得るためであり、あるいは、チップ間繰り返しを利用
して、大きな周期の繰り返しを除去するためであり、空
間フィルターにより小さい周期のパターン情報を消去す
る上では、必要ないことである。However, in any of the above cases, if a linear beam is used for illumination or a one-dimensional sensor is used as the detector, this direction also needs to be adjusted. However, the matching in this case is to obtain the uniformity of illumination, or to eliminate the repetition of a large period by using the inter-chip repetition, and to erase the pattern information of a smaller period in the spatial filter. Above is not necessary.
【0090】光学系のテレセントリック検出光学系もこ
こでは両テレセントリック光学系を示したが、必ずしも
両テレセントリックである必要はなく、少なくとも物体
側がテレセントリックで有ればよい。また、テレセント
リックでなくても、物体上の各点での照明系の主光線、
即ち物体上の各点からの0次回折光が検出光学系の瞳面
(空間フィルターの設置している面)の中央を通るよう
にしてあればよい。As the telecentric detection optical system of the optical system, both telecentric optical systems are shown here, but it is not always necessary to be both telecentric, and at least the object side may be telecentric. Even if it is not telecentric, the chief ray of the illumination system at each point on the object,
That is, it suffices that the 0th-order diffracted light from each point on the object passes through the center of the pupil plane (the surface on which the spatial filter is installed) of the detection optical system.
【0091】この様な構成でも各点のパターンから0次
回折光に対して同じ方向に回折する光をレンズで検出す
ることができるため、パターンからの回折光の分布によ
るパターン出力の変動を回避できる。しかしながら、パ
ターンへの照明の入射方向が異なるようになるためこの
方法は、上記のテレセントリック光学系に比べると性能
は幾分低下する。しかし、対象によっては、この方法で
十分な場合もある。Even with such a configuration, the light diffracted in the same direction with respect to the 0th-order diffracted light from the pattern of each point can be detected by the lens, so that the fluctuation of the pattern output due to the distribution of the diffracted light from the pattern can be avoided. . However, this method has a somewhat lower performance than the above-mentioned telecentric optical system because the incident directions of illumination to the pattern are different. However, this method may be sufficient for some subjects.
【0092】さらに、物体上の各点での照明系の主光
線、即ち物体上の各点からの0次回折光が検出光学系の
瞳面(空間フィルターの設置している面)の中央を通る
ようにしてなくても、即ち、通常の高視野レンズを用い
ても、本発明の本来の目的である空間フィルターを用い
た異物欠陥検査装置を実現することができる。Further, the principal ray of the illumination system at each point on the object, that is, the 0th-order diffracted light from each point on the object passes through the center of the pupil plane (the surface on which the spatial filter is installed) of the detection optical system. Even if it does not do so, that is, even if a normal high-field lens is used, it is possible to realize the foreign matter defect inspection apparatus using the spatial filter, which is the original purpose of the present invention.
【0093】(事前にθを測定する方法)以上の、検査
装置では、検査装置をウエハあるいは基板の角度に合わ
せる必要がある。具体的には、基板上に形成されたパタ
ーンの繰り返し方向に垂直あるいは平行に検出器及び照
明の光軸を設定する必要がある。これを実現するため
に、基板の搬送時の角度を角度検出機構で高精度に検出
して、その結果により検出光学系全体を基板の面の法線
を軸として回転させ、パターンの方向と検出器の方向を
一致させる。(Method of Measuring θ in Advance) In the above inspection apparatus, it is necessary to adjust the inspection apparatus to the angle of the wafer or the substrate. Specifically, it is necessary to set the optical axes of the detector and the illumination so as to be perpendicular or parallel to the repeating direction of the pattern formed on the substrate. In order to achieve this, the angle when the substrate is transported is detected with high accuracy by the angle detection mechanism, and the detection optical system is rotated based on the normal line of the surface of the substrate as a result, and the direction of the pattern is detected. Match the directions of the vessels.
【0094】具体的な構成を、図12に示す。図12
(a)は、フーリエ変換面に構成される空間フィルターユ
ニット108と回転方向検出器123、124の配置を
示し、検出光学系を基板側から見た図であり、直線状空
間フィルター141、瞳大きさを制限するための絞り1
42も同時に示している。検出光学系は開口数がやや大
きく作ってあり、パラメータが圧縮された基板からの回
折パターンが絞りの外側にはみ出し、検出器123、1
24で検出される。そこで、検出器により、回折パター
ンの内0次回折光を検出し、そのピーク位置の変動を検
出すれば、基板に対する、検出光学系ヘッド101の回
転方向が計測される。A concrete structure is shown in FIG. FIG.
(a) is a diagram showing the arrangement of the spatial filter unit 108 and the rotation direction detectors 123 and 124 formed on the Fourier transform plane, as viewed from the substrate side of the detection optical system. The linear spatial filter 141 and the pupil size are shown in FIG. Aperture to limit the size
42 is also shown at the same time. The detection optical system is made to have a slightly large numerical aperture, and the diffraction pattern from the substrate whose parameters have been compressed protrudes to the outside of the diaphragm, and the detectors 123, 1
Detected at 24. Therefore, if the detector detects the 0th-order diffracted light in the diffraction pattern and detects the fluctuation of the peak position, the rotation direction of the detection optical system head 101 with respect to the substrate is measured.
【0095】具体的には、2つの検出器の間隔をLp、
検出器中心からの検出された、回折光のピーク位置間で
の距離をhp1、hp2とする。回転位置がずれている
際の回折光はフーリエ変換面で図12(b)のような形状
を示すため、回転角度θpは概ね以下の数1で示され
る。図12(b)はフーリエ変換面を含む球面をフーリ
エ変換面の方向から見たもので、円3は、上記球面と基
板面の光線を示し、円4は上記球面と瞳面142の光線
を示し、点5は照明光の0次回折光即ち反射光と上記球
面の交点を示す。Specifically, the distance between the two detectors is Lp,
The distances between the peak positions of the diffracted light detected from the center of the detector are hp1 and hp2. Since the diffracted light when the rotation position is displaced has a shape as shown in FIG. 12B on the Fourier transform surface, the rotation angle θp is generally expressed by the following expression 1. FIG. 12B is a view of a spherical surface including a Fourier transform surface viewed from the direction of the Fourier transform surface. Circle 3 shows the light rays on the spherical surface and the substrate surface, and circle 4 shows the light rays on the spherical surface and the pupil surface 142. Point 5 indicates the intersection of the 0th-order diffracted light of the illumination light, that is, the reflected light and the spherical surface.
【0096】[0096]
【数1】 [Equation 1]
【0097】ここで、厳密には、回折光ピッチLdpが
未知数であるため、既知の微小回転角度 θkだけ回転
した位置で、回折光のピーク位置間での距離をを計測仕
直し、hp11、hp21として、連立方程式を立てれ
ば、Lpd及び、θpが算出できる。また、別の方法と
して、hp1、hp2が共に0になるように、θを回転
させながら合わせ込む方法もある。Strictly speaking, since the diffracted light pitch Ldp is an unknown number, the distance between the peak positions of the diffracted light is measured again at a position rotated by a known minute rotation angle θk, and hp11, hp21 As a simultaneous equation, Lpd and θp can be calculated. Further, as another method, there is also a method in which θ is rotated so that both hp1 and hp2 become 0.
【0098】ここで、検出光学系の方向を検出し安い方
向に回転させる際には、基板上に形成されたパターンを
空間フィルターによって消去するのが目的であるため、
必ずしも光学系全体を回転する必要はなく空間フィルタ
ーを回転しても良い。また、光学系の回転に当たって
は、いくつかのユニットを同時に回転させても、また、
各ユニットごとに回転させても問題ない。Here, when the direction of the detection optical system is detected and rotated in the cheap direction, the purpose is to erase the pattern formed on the substrate by the spatial filter.
It is not always necessary to rotate the entire optical system, and the spatial filter may be rotated. When rotating the optical system, even if several units are rotated simultaneously,
There is no problem in rotating each unit.
【0099】この構成で重要なのは、ウエハあるいは基
板を支持するステージを回転せずに基板との回転合わせ
は検出光学系の可動で対応している点である。ここで
は、本発明による異物検出装置が、ウエハの流れの方向
に対して完全に垂直でなくても検出可能な構成になって
いるから実現できる物である。また、基板の回転に対し
ては光学系の回転で対応し、基板に対する光学系の操作
には基板の搬送系を用いることで、2つの自由度を2つ
の機構に独立に持たせることで、それぞれの機構を単純
化している点が重要である。What is important in this configuration is that the detection optical system is movable for rotation alignment with the substrate without rotating the stage supporting the wafer or the substrate. Here, the foreign matter detection device according to the present invention can be realized because it has a structure capable of detection even if it is not completely perpendicular to the flow direction of the wafer. Further, the rotation of the substrate corresponds to the rotation of the optical system, and the operation of the optical system with respect to the substrate is performed by using the substrate transport system, so that the two degrees of freedom are independently given to the two mechanisms. It is important that each mechanism is simplified.
【0100】また、角度検出機構は図12に示したよう
な方法をとらずに、検出器107により取り込んだ画像
から、基板上に形成された、パターンの方向を算出して
もよい。この場合、実時間の計測が難しいが、検出器1
23、124などの機構が不要になるという効果があ
る。Further, the angle detection mechanism may calculate the direction of the pattern formed on the substrate from the image captured by the detector 107, without using the method shown in FIG. In this case, it is difficult to measure the real time, but the detector 1
There is an effect that mechanisms such as 23 and 124 are unnecessary.
【0101】さらには、図13に示したように、検出ヘ
ッド101内に実装されるのでなく、搬送中の基板に対
して、予め計測を澄ませてしまう構成であってもよい。
また、検出結果は、回転機構181により、検出ヘッド
101あるいは検出ヘッドアレイ180を回転して回転
ずれを合わせる。このような構成では、事前に計測がす
んでいるため、基板全域に対して検査可能になるという
効果がある。また、この際の回転検出ヘッド162は、
上記説明した、回折光を検出するものであっても、基板
の像を結像し処理しても、あるいは他のセンサで例えば
ウエハのオリフラ等の基板のエッヂを検出してもよい。Furthermore, as shown in FIG. 13, instead of being mounted in the detection head 101, the configuration may be such that the measurement is performed in advance on the substrate being transported.
In addition, the detection result is rotated by the rotation mechanism 181 to rotate the detection head 101 or the detection head array 180 to match the rotation deviation. In such a configuration, since the measurement is completed in advance, there is an effect that the entire substrate can be inspected. Further, the rotation detection head 162 at this time is
As described above, the diffracted light may be detected, the image of the substrate may be formed and processed, or the edge of the substrate such as the orientation flat of the wafer may be detected by another sensor.
【0102】以上、角度検出、基板搬送は、本発明の実
施例では、直線状に搬送される場合を示しているが、か
ならずしもこれに限定されるものではなく、回転機構、
回転のアーム等にも適用可能である。但し、このような
おか移転アームの場合は、検出光学系の検出エリアの長
て方向が回転アームの中心軸を通るように設定されてい
るのが望ましい。このように構成することで、本発明を
回転系の搬送機構にも全く意識なしに適用できるもので
ある。In the above, the angle detection and the substrate transfer are shown in the case of linear transfer in the embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to this, and the rotation mechanism,
It is also applicable to a rotating arm or the like. However, in the case of such a rear transfer arm, it is desirable that the longitudinal direction of the detection area of the detection optical system is set so as to pass through the central axis of the rotary arm. With such a configuration, the present invention can be applied to a rotary type transport mechanism without any awareness.
【0103】(光学系の回転制御)本発明では、空間フ
ィルターを用いているため、基板と光学系の回転方向の
位置あわせが必要になる。この回転合わせは、他のパラ
メータの設定に対して事前になされるのが望ましい。半
発明では、図3および図12あるいは図13に示したよ
うにウエハ回転検出光学系を有している。この光学系
は、搬送中の基板の最初の部分でウエハの回転ずれを検
出し、この検出結果を光学系回転機構に送りこの情報を
もとに光学系を回転する。回転機構を図6に示す。(Rotation Control of Optical System) In the present invention, since the spatial filter is used, it is necessary to align the substrate and the optical system in the rotational direction. It is desirable that this rotation adjustment be performed in advance with respect to the setting of other parameters. The semi-invention has a wafer rotation detection optical system as shown in FIG. 3 and FIG. 12 or FIG. This optical system detects the rotation deviation of the wafer at the first portion of the substrate being conveyed, sends the detection result to the optical system rotation mechanism, and rotates the optical system based on this information. The rotating mechanism is shown in FIG.
【0104】また、この回転ずれ検出結果をもとに光学
系を回転するのでなく、電気処理により回転をずれを補
正することができる。図4に示した矩形オペレータを検
出されたウエハの回転ずれに合わせてθ方向にシフトさ
せることにより、あたかもウエハの回転ずれを機械的に
補正したような効果をうむ。この方法は、光学系を動か
す必要がないため補正にかかる時間を短縮できるという
効果を有する。また、この回路を用いることによって、
回転ずれθを計測せずに、オペレータ219、231を
θ方向に常時移動させ、最も検出異物が少なくなるよう
な条件で(この条件が基板と検出ヘッドの回転ずれがな
い状態に当たる)検査を続けるという方法もある。この
方法は高速の信号処理系を有することは言うまでもな
い。あるいは、高速の信号処理系を用いずとも、事前に
上記説明した方法で上記条件を設定し、その後、検査す
ることで、あたかもウエハの回転ずれを機械的に補正し
たように検査を実施することができる。Further, the rotation deviation can be corrected by electrical processing instead of rotating the optical system based on the result of the rotation deviation detection. By shifting the rectangular operator shown in FIG. 4 in the θ direction according to the detected rotation deviation of the wafer, it is possible to obtain an effect as if the rotation deviation of the wafer was mechanically corrected. This method has an effect that the time required for correction can be shortened because it is not necessary to move the optical system. Also, by using this circuit,
The operator 219, 231 is always moved in the θ direction without measuring the rotation deviation θ, and the inspection is continued under the condition that the detected foreign matter is the least (this condition corresponds to the condition where there is no rotation deviation between the substrate and the detection head). There is also a method. It goes without saying that this method has a high-speed signal processing system. Alternatively, even without using a high-speed signal processing system, the above conditions are set in advance by the method described above, and then the inspection is performed, so that the inspection is performed as if the rotational deviation of the wafer was mechanically corrected. You can
【0105】もちろん、ここで開示した方法は、必ずし
も必要なものではなく、基板の回転ずれを搬送方向に対
して有る一定の許容範囲で機械的に合わせた後、搬送さ
れる場合は、このような検出制御系は必要ない。Of course, the method disclosed herein is not always necessary, and when the substrate is transported after mechanically adjusting the rotational deviation of the substrate within a certain allowable range with respect to the transport direction, the following method is used. No detection control system is required.
【0106】(ログスケールしきい値)図14に、空間
フィルター等光学的な処理方法を前処理として用いた場
合の比較検査と、このような処理を用いずに電気信号だ
けで比較検査を実施したときの検出信号の様子を、模式
的に示す。空間フィルターによる方法は、パターン部内
の欠陥の情報をなくさずにパターンの情報のみを除去で
きるが、チップ比較による方法は、異物および欠陥情報
とパターンの情報を重ね合わせた形で検出して電気信号
としているため、光電変換時のダイナミックレンジの範
囲でしか異物欠陥信号を検出できない。つまり、パター
ン信号が極めて大きく異物欠陥信号が極めて小さい場合
には、パターン信号に異物欠陥信号がうずもれてしま
い、異物欠陥信号をパターン信号から区別して検出する
ことは難しい。(Log Scale Threshold) FIG. 14 shows a comparison test in which an optical processing method such as a spatial filter is used as a pre-process, and a comparison test is performed only by an electric signal without using such a process. The state of the detection signal at the time is schematically shown. The spatial filter method can remove only the pattern information without losing the defect information in the pattern part, but the chip comparison method detects electrical information by superimposing the foreign particle and defect information and the pattern information. Since the signal is used as a signal, the particle defect signal can be detected only within the dynamic range at the time of photoelectric conversion. That is, when the pattern signal is extremely large and the foreign matter defect signal is extremely small, the foreign matter defect signal is missed in the pattern signal, and it is difficult to detect the foreign matter defect signal separately from the pattern signal.
【0107】図14は、横軸に、検出位置を示し、縦軸
に検出信号強度を示す。左側に、異物あるいは欠陥情報
4を含んだ信号18、右側に比較対象になる欠陥情報を
含まない信号19を示す。ここで、一つの信号として検
出する画素サイズを13として検出した場合、斜線を施
した、16と17の面積に相当する検出光が検出され
る。この場合情報4が総面積に対して小さいため、この
2つの検出信号16、17の比較は安定してできない。
具体的にはノイズに埋もれてしまう。In FIG. 14, the horizontal axis shows the detection position and the vertical axis shows the detection signal strength. The left side shows the signal 18 containing the foreign substance or defect information 4, and the right side shows the signal 19 not containing the defect information to be compared. Here, when the pixel size detected as one signal is detected as 13, the detection light corresponding to the areas 16 and 17 hatched is detected. In this case, since the information 4 is small with respect to the total area, the two detection signals 16 and 17 cannot be stably compared.
Specifically, it is buried in noise.
【0108】この場合、照明の光強度等を大きくして
も、情報4を検出可能とするには大きなダイナミックレ
ンジの検出器が必要になる。ここで、画素サイズを13
から14にすると検出信号は7と8のなり、情報4は比
較により検出できるようになる。画素サイズを小さくす
ることはこのような効果を生むわけである。これとは逆
に、検出信号18、19を安定して(電気信号等に変え
ずに本質的な比較で)オフセットを消去できれば、具体
的には検出信号を例えば10の位置以上できって検出で
きれば、検出信号は5と6になり比較検査できるレベル
になる。In this case, even if the light intensity of the illumination is increased, a detector having a large dynamic range is required to detect the information 4. Here, the pixel size is 13
From 14 to 14, the detection signals are 7 and 8, and the information 4 can be detected by comparison. Reducing the pixel size produces such an effect. On the contrary, if the detection signals 18 and 19 can be stably eliminated (by an essential comparison without changing to electric signals or the like), specifically, the detection signals can be detected at, for example, 10 positions or more. If possible, the detection signals become 5 and 6, which are at a level at which comparison inspection can be performed.
【0109】この場合は、画素サイズはさきの13のま
まで有るので、大画素による高速検出が可能になる。照
明の光強度等を大きくすれば、小さなダイナミックレン
ジの検出器でも情報4を検出できる。本発明の空間フィ
ルターを用いた方法は上記の画素13を用いたままで、
微小な情報4を検出することにある。In this case, since the pixel size remains the same as that of 13, the high-speed detection by a large pixel becomes possible. If the light intensity of illumination is increased, the information 4 can be detected even by a detector having a small dynamic range. The method using the spatial filter of the present invention uses the pixel 13 as described above,
It is to detect the minute information 4.
【0110】以上説明したように、光学系の工夫等で比
較すべき隣接チップ間の部内のパターン信号を極めて安
定にできたとしても光強度を1:100あるいは1:1
000程度のダイナミックレンジで検出するのが限界で
ある。従って、さらにこれ以上のダイナミックレンジを
必要とするように異物信号が小さかったり、パターン信
号が大きかったりした場合、隣接チップ間の信号強度を
比較することによりどちらかの信号に異物の信号が含ま
れているか含まれていないかを判断することはできな
い。パターンの信号にたいする異物あるいは欠陥の信号
の比率が十分に大きい場合のみ、比較によって異物の有
無を検査できる。この比率が小さいときは、異物を見逃
してしまうか、異物を検査しようとしきい値を小さくす
ると虚報が多くなる。As described above, even if the pattern signal in the portion between adjacent chips to be compared can be made extremely stable by devising the optical system or the like, the light intensity is 1: 100 or 1: 1.
The limit is detection with a dynamic range of about 000. Therefore, if the foreign matter signal is small or the pattern signal is large so that a dynamic range larger than this is required, the foreign matter signal is included in either signal by comparing the signal strengths between adjacent chips. It cannot be determined whether or not it is included. The presence / absence of foreign matter can be inspected by comparison only when the ratio of the foreign matter or defect signal to the pattern signal is sufficiently large. If this ratio is small, foreign objects will be overlooked or false alarms will increase if the threshold value is reduced to inspect foreign particles.
【0111】そこで、これらパターン上に存在する異物
を虚報無く検査することは困難であり、虚報をなくす
か、異物検出感度を小さくして大きな異物のみを検出可
能とするかしかない。本発明でこのようにパターンが形
成されている領域を検査対象から外してしまう実施例を
用いているのは、以上説明した虚報をなくすことを目的
にしている。Therefore, it is difficult to inspect foreign matters existing on these patterns without false alarms, and there is no choice but to eliminate false alarms or reduce the foreign matter detection sensitivity to detect only large foreign matters. The purpose of eliminating the false alarm described above is to use the embodiment in which the region in which the pattern is formed is excluded from the inspection object in the present invention.
【0112】また、異物検出感度を小さくして大きな異
物のみを検出可能とするためには、以下に説明するよう
な、ログスケールの比較検査が必要になる。確かに、隣
接するチップには同じ形状を持ち同じ射出方向に同じ光
量を射出するパターンが形成されていても、これら2つ
のパターンからの検出光は、完全に同一ではない。従っ
て、この2つのパターンからの光の検出光強度はばらつ
く可能性が大きく比較は難しい。そこで、比較の際に、
aとpを比較する際、従来は、数2を満たす場合2つの信
号は異なり異物が存在すると判断した。Further, in order to reduce the foreign matter detection sensitivity so that only large foreign matter can be detected, a log scale comparison inspection as described below is required. Certainly, even if adjacent chips are formed with patterns having the same shape and emitting the same amount of light in the same emission direction, the detection lights from these two patterns are not completely the same. Therefore, the detected light intensities of the light from these two patterns are likely to vary and comparison is difficult. So, when comparing
When comparing a and p, conventionally, it was determined that the two signals differ when the expression 2 is satisfied and that a foreign substance is present.
【0113】[0113]
【数2】 [Equation 2]
【0114】ところがこの方法では、信号の絶対レベル
が大きいときその絶対量に対する比率で変動するばらつ
きが有った場合異物が無いのに異物があると判断するい
わゆる虚報の可能性が大きくなる。そこで、2つの信号
の比率が数3を満たすとき、異物と判断する。In this method, however, when there is a large variation in the absolute level of the signal, if there is a variation that varies with the ratio to the absolute amount, the possibility of so-called false alarm in which it is determined that there is a foreign matter even though there is no foreign matter. Therefore, when the ratio of the two signals satisfies the expression 3, it is determined that the foreign matter.
【0115】[0115]
【数3】 (Equation 3)
【0116】ところが、実際は、2つの信号の割り算は
演算回路の規模が大きくなるため、実際は、しきい値を
対数で設定し、数4が成立するとき、異物が存在すると
判断する。However, in practice, the division of two signals increases the scale of the arithmetic circuit. Therefore, in practice, the threshold value is set logarithmically, and when Expression 4 is satisfied, it is determined that a foreign substance exists.
【0117】[0117]
【数4】 (Equation 4)
【0118】このように、数4を用いることにより、量
子化のしきい値を対数軸を用いて設定しておけば、本来
割り算をする必要がある演算を引き算で表すことができ
る。以上説明した論理を実現するのが、図4に示した回
路構成である。以上説明したような対数の処理は、図4
に示した、8値化処理系215のしきい値を対数で設定
すればよい。As described above, by using the equation (4), if the quantization threshold value is set using the logarithmic axis, the operation which originally needs to be divided can be represented by subtraction. The circuit configuration shown in FIG. 4 realizes the logic described above. The logarithmic processing described above is shown in FIG.
The threshold value of the octalization processing system 215 shown in (4) may be set logarithmically.
【0119】また、図4には、上記説明した対数の8値
化処理を用いた引き算処理を示したが、必ずしもこの方
法ではなく、上記の割り算処理のままの方法を用いて
も、また、8値化以外の多値化を用いても差しつかえな
い。この場合、3値化を用いると全てのパターン上の異
物を検出しないで捨ててしまうことになり、さらにおお
きな多値化を用いると光学系が安定であれば、パターン
上のより小さな異物の検出が可能になる。Further, FIG. 4 shows the subtraction processing using the above-described logarithm octalization processing, but this method is not always necessary. It does not matter even if multi-valued other than octal-ized is used. In this case, if the ternarization is used, all the foreign matters on the pattern are discarded without being detected, and if the large multi-value quantization is used and the optical system is stable, detection of smaller foreign matters on the pattern is performed. Will be possible.
【0120】ここで、しきい値設定回路221では、上
記のδが設定され、異物比較回路220では、上記の数
2、数3、数4の比較がなされる。また、しきい値設定
回路222では基本的には検出すべき異物の最小しきい
値が設定され、オペレータ219、231内にこの異物
しきい値より大きなパターンが検出されたときに相当す
るため、大異物として、記憶される。ここで、さらに重
要なことは、本発明では、いわゆる異物の検出に使用さ
れるしきい値よりも小さなしきい値が最低でも1つは設
定されていることである。これは、上記の数4を用いる
際に必要になることは言うまでもない。Here, the above-mentioned δ is set in the threshold value setting circuit 221, and the above-mentioned equations 2, 3, and 4 are compared in the foreign matter comparison circuit 220. Further, the threshold setting circuit 222 basically sets the minimum threshold value of the foreign matter to be detected, which corresponds to the case where a pattern larger than the foreign matter threshold value is detected in the operators 219 and 231. It is stored as a large foreign substance. More importantly, in the present invention, at least one threshold value smaller than the threshold value used for so-called foreign matter detection is set. It is needless to say that this is necessary when using the above equation 4.
【0121】また、以上の対数しきい値による量子化の
様子を図30に示す。横軸は、検出位置、縦軸は検出信
号を示す。対数のしきい値50、51、52、53、5
4が設定され、ピッチp離れた部分にある信号が比較処
理される。ここで、多値にし、比較時に同一と判定する
許容範囲をたとえば1賭することにより、同一の値に量
子化されているパターン信号55、58だけでなく、1
つ異なる値に量子化されているパターン信号5659、
および57、60がパターンと判定され、虚報にならな
い。FIG. 30 shows the state of quantization by the above logarithmic threshold. The horizontal axis represents the detection position and the vertical axis represents the detection signal. Logarithmic threshold values 50, 51, 52, 53, 5
4 is set, and the signals in the part separated by the pitch p are compared. In this case, not only the pattern signals 55 and 58 which are quantized to the same value, but 1
Pattern signal 5659 quantized to different values,
And 57 and 60 are determined to be patterns and are not false information.
【0122】即ち、量子化の際の対数しきい値の比を大
きくとることで、許容範囲が大きくなり虚報を小さくで
きる半面、パターン上では、よりおおきな異物しか検出
できなくなる。また、異物信号61、62ともに検出で
きる。さらに、オペレータ231を平面方向に広げてい
ることにより平面方向の量子化の誤差を許容することが
できる。That is, by increasing the ratio of the logarithmic threshold value at the time of quantization, the allowable range is increased and the false alarm can be reduced, but only larger foreign matter can be detected on the pattern. Further, both the foreign matter signals 61 and 62 can be detected. Further, by widening the operator 231 in the plane direction, the quantization error in the plane direction can be allowed.
【0123】以上のように、空間フィルターによるパタ
ーン消去とチップ比較によるパターン消去には、本質的
な違いが有る。つまり、空間フィルターによる方法はパ
ターン部内の欠陥を強調して検出できるが、チップ比較
による方法はパターン部内の欠陥情報をそのままの形で
光電変換し検出した後で比較するため、大きなダイナミ
ックレンジを必要とする点である。ちょうど、空間フィ
ルターによる方法は、ちょうど、干渉を用いたセル比較
により欠陥だけを強調したような形になってる。As described above, there is an essential difference between the pattern erasing by the spatial filter and the pattern erasing by the chip comparison. In other words, the spatial filter method can detect defects in the pattern area by emphasizing it, but the chip comparison method requires a large dynamic range because the defect information in the pattern area is photoelectrically converted as it is and detected before comparison. That is the point. The method using the spatial filter is just like emphasizing only defects by cell comparison using interference.
【0124】(平面方向の量子化誤差と深さ方向の量子
化誤差)ここで、使用したチップ間の繰り返しを用いた
方法は、基本的には、比較検査であるが、短波長、点光
源のレーザ光源を用いた散乱光検出でこのような比較検
査を安定して実現するために以下の構成を用いている。
チップ間の繰り返しを用いたパターン除去方法を実現す
るオペレータは平面方向にx方向、y方向とも複数画素
で形成されている。また、信号が、同一レベルと判断さ
れるべきか、一方に欠陥あるいは異物が存在するために
信号レベルが異なっていると判断されるべきかの比較
は、数2、数3、数4を用いている。これらの比較の際
の比較数値の平面方向及び光強度方向へのサンプリング
の拡大処理により、安定して異物とパターンを区別する
ことができる。(Quantization Error in Plane Direction and Quantization Error in Depth Direction) Here, the method using repetition between chips used is basically a comparison inspection, but a short wavelength, point light source is used. The following configuration is used in order to stably realize such a comparison inspection by detecting scattered light using the laser light source.
An operator that realizes a pattern removal method using repetition between chips is formed by a plurality of pixels in the x direction and the y direction in the plane direction. For comparison of whether the signals should be judged to be at the same level or should be judged to have different signal levels due to the presence of a defect or a foreign substance on one side, use Equations 2, 3 and 4. ing. The foreign matter and the pattern can be stably distinguished from each other by the sampling enlargement processing in the plane direction and the light intensity direction of the comparative numerical values in these comparisons.
【0125】(フィルターサイズ)以下、空間フィルタ
ーの設計思想について説明する。本発明の異物および欠
陥検査装置では、ピッチの大きなパターンはオペレータ
によるチップ間繰り返しを用いてパターンの情報を消去
している。従って、「オペレータによって消去可能な空
間周波数」より「空間フィルターによって消去可能な空
間周波数」が大きい必要がある。以下、理由を説明す
る。(Filter Size) The design concept of the spatial filter will be described below. In the foreign matter and defect inspection apparatus of the present invention, the pattern information having a large pitch is erased by repeating the chips by the operator. Therefore, the "spatial frequency that can be eliminated by the operator" must be larger than the "spatial frequency that can be eliminated by the operator." Hereinafter, the reason will be described.
【0126】図15に示すように基板上に、パターンピ
ッチL1およびL2(L1<L2)のパターンが形成さ
れている場合を考える。このパターンにより照明光はθ
1、θ2の方向に回折され、空間フィルター上でピッチ
pf1、pf2(pf1>pf2)の回折パターンを作
る。従って、以下の式が成立する。Consider a case where patterns of pattern pitches L1 and L2 (L1 <L2) are formed on a substrate as shown in FIG. The illumination light is θ
It is diffracted in the directions of 1 and θ2, and a diffraction pattern of pitches pf1 and pf2 (pf1> pf2) is created on the spatial filter. Therefore, the following formula is established.
【0127】[0127]
【数5】 (Equation 5)
【0128】[0128]
【数6】 (Equation 6)
【0129】ここで、Dfは、光学系の瞳面上の直径、
N.A.は光学系の開口数である。Here, Df is the diameter on the pupil plane of the optical system,
NA is the numerical aperture of the optical system.
【0130】この回折パターンの内、ピッチpf1の回
折パターンは空間フィルターで遮光されるが、ピッチp
f2の回折パターンはピッチが小さすぎるため、空間フ
ィルターでは遮光できないとする。即ち、パターンピッ
チL1の基板上パターンは空間フィルターで消去され検
出器上に結像しないが、パターンピッチL2のパターン
は空間フィルターで遮光されず検出器上に結像してしま
い消去されない。(以下、「パターンが消去される」と
は、このように「パターンから射出する光つまりパター
ン情報をもった光を空間フィルターで遮光することによ
り、検出器上に光を届かないようにし検出器上にパター
ンの像を結像しないようにする」ことを意味する。)従
って、数5、数6より、以下の数7が成立する。Among the diffraction patterns, the diffraction pattern of the pitch pf1 is shielded by the spatial filter, but the pitch p
Since the pitch of the diffraction pattern of f2 is too small, it cannot be shielded by the spatial filter. That is, the pattern on the substrate with the pattern pitch L1 is erased by the spatial filter and does not form an image on the detector, but the pattern with the pattern pitch L2 is not shielded by the spatial filter and is imaged on the detector and is not erased. (Hereinafter, "the pattern is erased" means that the light emitted from the pattern, that is, the light having the pattern information is blocked by the spatial filter so that the light does not reach the detector. Therefore, the following equation 7 is established from the equations 5 and 6.
【0131】[0131]
【数7】 (Equation 7)
【0132】ここで、空間フィルターは製作上の精度照
明の開口数等の限定から有る大きさ以上必要になる。従
って、数7より、pf1を大きく保つと、空間フィルタ
ーで消去可能なパターンのピッチは小さくなってしま
う。Here, the spatial filter is required to have a certain size or more due to limitations such as the numerical aperture of precision illumination in manufacturing. Therefore, if pf1 is kept larger than the expression 7, the pitch of the pattern that can be erased by the spatial filter becomes small.
【0133】ここで、基板上には、ピッチLtで複数個
のチップが形成されている。このチップ間の繰り返しを
用いて、パターンピッチL2のパターンの情報を消去す
る。具体的には、チップピッチLtで繰り返して検出さ
れる信号はパターンピッチL2のパターンからの信号だ
と判断して、検出信号自体を削除する。(この場合、
「パターン情報を消去する」とは、文字通り「信号を削
除する、捨てる」ことを意味する。) ここで、後に説明する平面方向の量子化誤差を回避する
ために、先に説明したオペレータは、x方向nx画素、y
方向ny画素の大きさをもっており、このオペレータ内に
パターンが存在した場合、判断画素はパターンであると
判断する。従って、このオペレータの大きさにより、検
出エリアの率αは、以下の数8で示される。Here, a plurality of chips are formed on the substrate at a pitch Lt. The information of the pattern having the pattern pitch L2 is erased by using this repetition between chips. Specifically, it is determined that the signal repeatedly detected at the chip pitch Lt is a signal from the pattern having the pattern pitch L2, and the detection signal itself is deleted. (in this case,
“Erasing pattern information” literally means “deleting or discarding a signal”. ) Here, in order to avoid a quantization error in the plane direction, which will be described later, the operator described above uses nx pixels in the x direction, y
When the pattern has a size of ny pixels in the direction and a pattern exists in this operator, the determination pixel is determined to be a pattern. Therefore, depending on the size of this operator, the rate α of the detection area is expressed by the following expression 8.
【0134】[0134]
【数8】 (Equation 8)
【0135】逆に、数8より、On the contrary, from the equation 8,
【0136】[0136]
【数9】 [Equation 9]
【0137】従って、検出エリア率を大きく保つと、消
去できるパターンのピッチは大きくなってしまう。Therefore, if the detection area ratio is kept large, the pitch of the erasable pattern becomes large.
【0138】ここで、基板上の全てのピッチのパターン
を消去するためには、上記の空間フィルターで消去でき
るパターンピッチL1がオペレータにより消去できるパ
ターンピッチL2より大きければよい。Here, in order to erase the patterns of all the pitches on the substrate, the pattern pitch L1 that can be erased by the above spatial filter should be larger than the pattern pitch L2 that can be erased by the operator.
【0139】ここで、ピッチ可変のPRESフィルターは最
小ピッチpf1から最大ピッチ2・pf1まで連続的に
ピッチを変化できるように形成されている。Here, the pitch variable PRES filter is formed so that the pitch can be continuously changed from the minimum pitch pf1 to the maximum pitch 2 · pf1.
【0140】また、空間フィルターによる検出器上での
干渉現象を防ぐあるいは押さえるために、フィルター本
数、ピッチ、フィルター幅を制限する必要がある。つま
り、上記の最小空間フィルターピッチは製作上の限定だ
けでなく、干渉現象を押さえるためにも限定される。こ
の際、以上のフィルター本数、フィールドサイズ、オペ
レータサイズの間の関係式が重要になる。Further, in order to prevent or suppress the interference phenomenon on the detector due to the spatial filter, it is necessary to limit the number of filters, pitch and filter width. That is, the above-mentioned minimum spatial filter pitch is limited not only in production but also in order to suppress the interference phenomenon. At this time, the above relational expression among the number of filters, the field size, and the operator size becomes important.
【0141】また、空間フィルターによるパターン消去
の可否は、以下説明するように、消去するパターンのピ
ッチによるのではなく、直線状空間フィルターの本数に
よるものである。空間フィルター面の大きさをD、最小
空間フィルターピッチをpfs、直線状空間フィルター
の本数をnf、pfsの空間フィルターにより遮光可能
な最大パターンピッチをLmとする。検出器の視野を
X、画素サイズをw、画素数をNとする。オペレータに
よる2チップ比較の際のオペレータサイズをnoとす
る。Whether or not the pattern can be erased by the spatial filter does not depend on the pitch of the pattern to be erased, but on the number of linear spatial filters, as described below. The size of the spatial filter surface is D, the minimum spatial filter pitch is pfs, the number of linear spatial filters is nf, and the maximum pattern pitch that can be shielded by the spatial filter of pfs is Lm. It is assumed that the field of view of the detector is X, the pixel size is w, and the number of pixels is N. Let the operator size be no when the operator compares two chips.
【0142】[0142]
【数10】 (Equation 10)
【0143】検出エリア率を十分に大きくとるには、In order to make the detection area ratio sufficiently large,
【0144】[0144]
【数11】 [Equation 11]
【0145】[0145]
【数12】 (Equation 12)
【0146】が、必要。また、画素サイズは光学系の分
解能付近に設定されれば、検査時間からも検出性能から
も必要十分であるから、However, it is necessary. If the pixel size is set near the resolution of the optical system, it is necessary and sufficient from the inspection time and the detection performance.
【0147】[0147]
【数13】 (Equation 13)
【0148】上記した数10、数11、数13より、From the above equations 10, 11, and 13,
【0149】[0149]
【数14】 [Equation 14]
【0150】[0150]
【数15】 (Equation 15)
【0151】となり、検出エリア率はオペレータサイズ
と直線状フィルター本数のみにより決定される。k0は
約1で有り、オペレータサイズnoを3とすると、検出エ
リア率を例えば、80%以上とするには、15本以上の
直線状空間フィルターがあればよいことになる。Therefore, the detection area ratio is determined only by the operator size and the number of linear filters. If k0 is about 1 and the operator size no is 3, it is sufficient to have 15 or more linear spatial filters to set the detection area ratio to 80% or more.
【0152】以上の検討結果は、検出すべき対象のパタ
ーンのピッチにかかわらず、画素サイズを検出器サイズ
と同等にし、概ね15本程度以上の直線状空間フィルタ
ーを用いれば、全てのピッチのパターンに対応できるこ
とを意味する。The above examination results show that regardless of the pitch of the pattern to be detected, if the pixel size is made equal to the detector size and approximately 15 or more linear spatial filters are used, patterns of all pitches are obtained. Means that it can handle
【0153】(作成方法)以下、上記空間フィルターの
製作方法を説明する。本発明の空間フィルターは、バネ
状支持具に直線状フィルターを複数設置した形状を有し
ていればよく、必ずしもここに説明した方法によらない
が、ここに説明した方法は本発明の空間フィルターを効
率よく安価に製作できるものである。(Preparation Method) A method for preparing the above spatial filter will be described below. The spatial filter of the present invention only needs to have a shape in which a plurality of linear filters are installed on the spring-like support, and it does not necessarily depend on the method described here, but the method described here is the spatial filter of the present invention. Can be manufactured efficiently and inexpensively.
【0154】図19に作成方法を示す。本発明は、コイ
ルバネ121、121上に、等間隔に直線状フィルター
をエッチングで形成したフィルターシート165をのせ
各直線状フィルター141をはんだづけ、あるいは接着
剤等で設置する。ここで、コイルばね121、122及
び直線状フィルター141は強度の点からステンレス性
で有ることが望ましいが、ステンレス性の場合、半田が
のりにくいと言う欠点を有する。そこで、ステンレスに
表面にクロムをめっきしさらにクロムの酸化を防ぐため
に金をめっきするとよい。しかしながら、これらのめっ
きは必要不可決のものではなく半田をのりやすくするだ
けの目的である。従って、ステンレスの表面に直接作用
して半田をのりやすくするフラックスを用いることもで
きる。このような場合、クロム及び金めっきは必要な
い。FIG. 19 shows a creating method. According to the present invention, a filter sheet 165 formed by etching linear filters at equal intervals is placed on the coil springs 121, 121, and each linear filter 141 is soldered or set by an adhesive or the like. Here, the coil springs 121 and 122 and the linear filter 141 are preferably made of stainless steel from the viewpoint of strength, but in the case of stainless steel, there is a drawback that solder is hard to deposit. Therefore, it is advisable to plate the surface of stainless steel with chromium, and then to plate gold with gold to prevent oxidation of chromium. However, these platings are not necessary and indispensable, but merely to facilitate soldering. Therefore, it is also possible to use a flux that acts directly on the surface of the stainless steel to facilitate solder loading. In such cases, chrome and gold plating is not needed.
【0155】フィルターシート内の直線状フィルター
は、上記説明した光学系の光源のフーリエ変換の位置で
の像の大きさか10%から100%ていどの余裕を持っ
た大きさに設定されるのが望ましい。ここで、フィルタ
ーシート165のコイルばねとの接点に当たる位置はコ
イルばねと同程度の太さが望ましい。従って、直線状フ
ィルターのフィルター部と接点部は太さを変える必要が
ある。この太さの変化する部分では、応力集中を避ける
ために滑らかに太さが変わる必要がある。The linear filter in the filter sheet is preferably set to a size with an allowance of 10% to 100% of the image size at the Fourier transform position of the light source of the optical system described above. . Here, it is desirable that the position where the filter sheet 165 comes into contact with the coil spring is as thick as the coil spring. Therefore, it is necessary to change the thickness of the filter portion and the contact portion of the linear filter. In this portion where the thickness changes, the thickness needs to change smoothly in order to avoid stress concentration.
【0156】上記フィルターシート165を、予めフィ
ルターシート165と等間隔に設置されたコイルばね1
21、122上にのせ、接点に半田とフラックスを混合
した半田ペースト166を適量のせる。ここで、半田ペ
ーストはフィルターシート上に事前にのせておいてもよ
い。Coil spring 1 in which the filter sheet 165 is installed in advance at equal intervals with the filter sheet 165.
21, 122 and 122, and an appropriate amount of solder paste 166, which is a mixture of solder and flux, is applied to the contacts. Here, the solder paste may be placed on the filter sheet in advance.
【0157】ここで、直線状フィルター141の間隔を
変えた際も中央の直線状フィルターの位置が変わらない
ようにするために、つまり0次回折光を常に遮光するよ
うな構成にするために、フィルターシート165をのせ
る際に、コイルばね可動機構108の中心にフィルター
シートの中心が来る必要がある。そのため、予め可動機
構を稼働させ、可動機構の中央部にコイルばねのフィル
ターシートとの接点部が来ていないときは、図20に示
すようにコイルばねをコイルばね自身の中心軸23の周
りに回転させ、コイルばね可動機構の中心24にフィル
ターシートの中心25が来るようにする必要がある。Here, in order to prevent the position of the central linear filter from changing even when the interval of the linear filters 141 is changed, that is, in order to always shield the 0th-order diffracted light, When the sheet 165 is placed, the center of the coil spring movable mechanism 108 needs to come to the center of the filter sheet. Therefore, when the movable mechanism is operated in advance and the contact portion of the coil spring with the filter sheet does not come to the center of the movable mechanism, the coil spring is moved around the central axis 23 of the coil spring itself as shown in FIG. It is necessary to rotate so that the center 25 of the coil spring moving mechanism comes to the center 25 of the filter sheet.
【0158】以上のコイルばね可動機構108の上に半
田ペーストをのせたフィルターシート165をのせ、全
体を加熱して半田ペーストを溶融させたあと自然冷却し
て完成する。ここでコイルばね可動機構全体を加熱する
のは加熱による残留応力を予防するためである。本発明
の空間フィルター機構はコイルばねという弾性係数の小
さいものを用いているため残留応力に対してひずみが大
きくなり、フィルターの位置ずれにより、遮光性能つま
り上記説明した空間フィルターリングの性能が劣ってし
まう。このような残留応力によるひずみを取るためには
上記可動機構全体を加熱するのがよい。The filter sheet 165 on which the solder paste is placed is placed on the above coil spring movable mechanism 108, and the whole is heated to melt the solder paste and then naturally cooled to complete. The reason why the entire coil spring moving mechanism is heated here is to prevent residual stress due to heating. Since the spatial filter mechanism of the present invention uses a coil spring having a small elastic coefficient, the strain becomes large with respect to the residual stress, and due to the position shift of the filter, the light shielding performance, that is, the performance of the spatial filter ring described above is inferior. I will end up. To remove the strain due to such residual stress, it is preferable to heat the entire movable mechanism.
【0159】また、本空間フィルターは、回折光を遮光
するものであるため遮光時に乱反射等をなくすために黒
色に処理されたいるのが望ましい。この黒色処理は、塗
料を塗布したものであっても、黒染め処理と言われる熱
処理を伴うものであってもよい。また、この黒色処理
は、半田付けのあとにされても、フィルターシート16
5上の接合部以外の部分、遮光部に対してだけフィルタ
ーシート165に対して成されるものであってもよい。Further, since the present spatial filter blocks diffracted light, it is desirable that the spatial filter be treated in black in order to eliminate irregular reflection and the like when the light is blocked. This black treatment may be applied with a paint or may be accompanied by heat treatment called black dyeing treatment. In addition, this black treatment, even after being soldered, causes the filter sheet 16
5 may be formed on the filter sheet 165 only for the portion other than the joint portion on 5 and the light shielding portion.
【0160】以上、半田ぺースト166を用いた方法を
説明したが、必ずしも半田ペーストを用いる必要が有る
わけではなく、上記フィルターシート内の直線状フィル
ターを1本1本半田付けする方法であっってもよいのは
言うまでもない。Although the method using the solder paste 166 has been described above, it is not always necessary to use the solder paste, and the linear filter in the filter sheet may be soldered one by one. It goes without saying that it is okay.
【0161】(コンボルーションによる画像復元)図2
1に示すように、本発明による装置では、等ピッチに配
列された空間フィルター141により光線が回折し、結
像面に回折パターンを形成する。具体的には、点像の回
折像が結像面に形成される。この像は、0次の回折光の
周囲に±1次の回折光が現われている。このような回折
光が現われると、例えば本来のピークの周囲に±1次の
ピークが現われた信号26のような形状になり、異物が
3個に増えて検出されるばかりでなく、パターンの場合
は、パターンとして判断され消去あるいは検出感度が落
ちてしまうケ所が大きくなってしまう。これを回避する
ためには、直線状空間フィルターの幅を狭くすればよ
い。(Image restoration by convolution) FIG. 2
As shown in FIG. 1, in the device according to the present invention, the light rays are diffracted by the spatial filters 141 arranged at equal pitches to form a diffraction pattern on the image plane. Specifically, a diffraction image of a point image is formed on the image plane. In this image, the ± 1st order diffracted light appears around the 0th order diffracted light. When such diffracted light appears, it becomes a signal 26 in which ± 1st-order peaks appear around the original peaks, and not only is foreign matter increased to three and detected, but also in the case of a pattern. Will be judged as a pattern, and there will be a large number of places where erasure or detection sensitivity will be degraded. To avoid this, the width of the linear spatial filter may be narrowed.
【0162】具体的には、空間フィルターのピッチに対
して直線状空間フィルターの幅が1/2の場合、上記1
次回折光は0次回折光の1/2倍なのに対し、空間フィ
ルターのピッチに対して直線状空間フィルターの幅が1
/8の場合、上記1次回折光は0次回折光の1/30倍
に低減する。これらの結果は、空間フィルターの形状を
フーリエ変換することによって算出されたものである。
従って、必要に応じ、空間フィルターのピッチに対する
直線状空間フィルターの幅を選択する必要がある。ま
た、特に、比率を小さく知る必要がある場合、回折パタ
ーンが空間フィルターによって十分に遮光されるように
照明系のフーリエ変換の位置での集光の仕方も変える必
要がる。Specifically, when the width of the linear spatial filter is 1/2 of the pitch of the spatial filter, the above 1
The diffracted light of the 0th order is half the diffracted light of the 0th order, but the width of the linear spatial filter is 1 with respect to the pitch of the spatial filter.
In the case of / 8, the 1st-order diffracted light is reduced to 1/30 times the 0th-order diffracted light. These results were calculated by Fourier transforming the shape of the spatial filter.
Therefore, it is necessary to select the width of the linear spatial filter with respect to the pitch of the spatial filter, if necessary. Further, especially when it is necessary to know the ratio to be small, it is necessary to change the way of focusing at the position of the Fourier transform of the illumination system so that the diffraction pattern is sufficiently shielded by the spatial filter.
【0163】具体的には、照明の基板に対する入射光の
内y方向成分の開口数を大きくすることによって達成さ
れる。この際の照明のフーリエ変換面上での結像の大き
さはコヒーレント光の結像理論により算出される。Specifically, it is achieved by increasing the numerical aperture of the component in the y direction of the incident light on the substrate of the illumination. The size of the image formed on the Fourier transform plane of the illumination at this time is calculated by the image formation theory of coherent light.
【0164】また、ウイーナフィルターとして知られて
いる画像処理の方法によっても、上記の回折の影響は回
避できる。具体的には図21に示すように、空間フィル
ターの形状をL(u,v)とすると、予め1/L(u,v)の値を求め
てそのフーリエ変換を算出しておき、この結果を畳み込
み手段251により検出した画像に畳み込めばよい。但
し、ここで、1/L(u,v)の値は無限大に発散する部分があ
るため、この値を必要十分な大きなあたいに近似する必
要がある。The influence of the above diffraction can be avoided by an image processing method known as a Wiener filter. Specifically, as shown in FIG. 21, assuming that the shape of the spatial filter is L (u, v), the value of 1 / L (u, v) is calculated in advance and its Fourier transform is calculated. May be convolved with the image detected by the convolution means 251. However, here, since the value of 1 / L (u, v) has a part that diverges to infinity, it is necessary to approximate this value to a necessary and sufficient large sum.
【0165】また、フーリエ変換の結果得られる複素数
の値は、概ね位相の反転する数値を正負とし、大きさが
複素数の絶対値になるように近似される。また、畳み込
みされる画像を切り出す際も十分に効果の有る最小の大
きさになるように設定されるべきである。Further, the value of the complex number obtained as a result of the Fourier transform is approximated so that the magnitude is an absolute value of the complex number, with the numerical value of the phase inversion being positive or negative. Also, it should be set so as to have a minimum size that is sufficiently effective when cutting out an image to be convolved.
【0166】(微細パターンに合わせてウエハを回転す
る)以上の、空間フィルターおよび繰り返しチップによ
るパターン除去では、空間フィルターにより除去される
パターンのピッチが小さいほうがよく、繰り返しチップ
による方法で除去されるパターンのピッチが多きほうが
よい。特に、パターンとして除去されてしまう面積を少
なくするためには、繰り返しチップによる方法で除去さ
れるパターンのピッチは大きい方が望ましい。In the pattern removal by the spatial filter and the repeated chips (rotating the wafer in accordance with the fine pattern), it is better that the pitch of the pattern removed by the spatial filter is smaller, and the pattern removed by the method by the repeated chips. The better the pitch, the better. In particular, in order to reduce the area that is removed as a pattern, it is desirable that the pitch of the pattern removed by the repeated chip method is large.
【0167】そこで、検査に当たって、パターンとして
除去されてしまう面積を少なくなるように、基板上に形
成されたパターンの形状に応じて基板搬送時の基板の回
転方向を決定するのがよい。具体的には、図22に示し
たように、空間フィルターで消せないパターンピッチL
11、L12が有った場合、より大きなパターンピッチ
L11の方向がセンサの方向になるように方向28に走
査するほうがよい。このような方向になるように、予め
基板1を90度回転して検査する構成とする。Therefore, in the inspection, it is preferable to determine the rotation direction of the substrate at the time of carrying the substrate according to the shape of the pattern formed on the substrate so that the area removed as a pattern is reduced. Specifically, as shown in FIG. 22, the pattern pitch L that cannot be erased by the spatial filter.
When there are 11 and L12, it is better to scan in the direction 28 so that the direction of the larger pattern pitch L11 becomes the direction of the sensor. The substrate 1 is rotated 90 degrees in advance so as to be in such a direction, and the inspection is performed.
【0168】(真上からの照明)ここで、例えば、微細
化と低抵抗の確保を実現するために、現状あるいは今後
の半導体デバイスは、高アスペクト比化が進んでいる。
このため、この段差の陰に隠れた異物あるいは欠陥は、
検出できない。本発明は、このような対象に対しても焦
点深度が深いため、検査可能である。さらに、図23に
示すように、ミラー168及びハーフミラー169を用
いて、上方から照明する照明光学系を用いることによ
り、陰に隠れた異物あるいは欠陥も照明することがで
き、検出可能となる。(Illumination from Directly Above) Here, for example, in order to realize miniaturization and securing of low resistance, the current or future semiconductor devices have a higher aspect ratio.
Therefore, the foreign matter or defect hidden behind this step is
Not detectable. Since the present invention has a deep depth of focus even for such an object, it can be inspected. Further, as shown in FIG. 23, by using a mirror 168 and a half mirror 169 and using an illumination optical system that illuminates from above, a foreign matter or a defect hidden behind can be illuminated and can be detected.
【0169】(TFTへの応用)TFT基板等基板が大
きく厚さが薄いものは、支持した際のひずみが大きい。
このような場合、図24に示すように、基板30を支持
部171、172で両持ち自由端支持し、照明のスポッ
トの長手方向31及び検出器の長て方向を支持端を結ぶ
方向32に垂直に設定し基板を方向32に平行に操作す
る構成にする。このような構成により、周辺部だけしか
支持できずひずみが大きくなる場合も、ひずみの方向を
照明及び検出器の方向に対して垂直にできるため、照明
及び検出器の方向ではひずみが生じないため、検出視野
内で検査対象を焦点深度内に入れることができる。(Application to TFT) A large-sized substrate such as a TFT substrate and having a small thickness has a large strain when supported.
In such a case, as shown in FIG. 24, the substrate 30 is supported at both ends by supporting portions 171 and 172, and the longitudinal direction 31 of the illumination spot and the longitudinal direction of the detector are set in the direction 32 connecting the supporting ends. The substrate is set to be vertical and the substrate is operated parallel to the direction 32. With such a configuration, even if only the peripheral part can be supported and the strain becomes large, the direction of the strain can be made perpendicular to the direction of the illumination and the detector, so there is no strain in the direction of the illumination and the detector. , It is possible to put the inspection object within the depth of focus within the detection visual field.
【0170】さらに、基板全体のひずみが大きい場合
も、基板のひずみの形状を計算により算出しやすいと言
う効果もある。このため、基板の厚さ、長さ、幅、縦弾
性係数、横弾性係数等のパラメータをもとに、両持ち自
由端支持のひずみを算出し、この形状に合わせて、焦点
が合うようにステージを焦点方向に駆動させながら検査
することを可能のできる。このような構成では、自動焦
点検出機構が必要ないという利点がある。以上の構成
で、TFTのような大型の基板の異物及び欠陥の検査も
可能となる。Further, even when the strain of the entire substrate is large, there is an effect that the strain shape of the substrate can be easily calculated. Therefore, based on parameters such as the thickness, length, width, longitudinal elastic modulus, and lateral elastic modulus of the substrate, calculate the strain of the double-ended free-end support, and adjust it according to this shape so that the focus is adjusted. It is possible to inspect while driving the stage in the focal direction. Such a configuration has an advantage that an automatic focus detection mechanism is unnecessary. With the above configuration, it is possible to inspect foreign matters and defects on a large substrate such as a TFT.
【0171】また、検出ヘッドアレイを33、34に示
すように複数列用いた場合、それぞれの位置でひずみが
異なるため、基板30をz方向に調整するのでなく、検
出ヘッドアレイ33、34を独立に調整する必要があ
る。When a plurality of detection head arrays are used as shown in 33 and 34, since the strains at the respective positions are different, the substrate 30 is not adjusted in the z direction, but the detection head arrays 33 and 34 are independent. Need to be adjusted.
【0172】また、このような基板の検査で基板を平ら
な支持台に固定して検査する場合はこのような構成は必
ずしも必要ないの言うまでもない。また、基板の4すみ
を支持することによって、ひずみを低減できる。Needless to say, such a configuration is not always necessary when the substrate is fixed to a flat support table and inspected in such an inspection of the substrate. In addition, the strain can be reduced by supporting the four corners of the substrate.
【0173】(高精度異物検査装置)以上の、空間フィ
ルターを用いて検査装置は、以上説明したように、高速
小型だけを実現することだけが目的ではない。以上と全
く同じ構成で、図11に示すように、物体側のフーリエ
変換レンズを交換することにより分解能を向上すれば、
具体的には、分解能を1ミクロン程度にすれば、最小0.
1から0.3ミクロン程度の異物あるいは欠陥を、高速に検
査できる。また、分解能を3ミクロン程度にすれば、最
小0.3から0.8ミクロン程度の異物あるいは欠陥を、高
速に検査できる。(High-precision foreign matter inspection device) As described above, the inspection device using the spatial filter is not only for achieving high speed and small size. If the resolution is improved by exchanging the Fourier transform lens on the object side as shown in FIG.
Specifically, if the resolution is about 1 micron, the minimum is 0.
It can inspect foreign particles or defects of 1 to 0.3 microns at high speed. Further, if the resolution is set to about 3 microns, it is possible to inspect foreign matters or defects with a minimum size of about 0.3 to 0.8 microns at high speed.
【0174】このような構成は、パターンの繰り返し性
を利用してノイズとなるパターンの信号を上手に消去で
きるため、設計データ比較、あるいはセル比較、チップ
比較のパターン検査装置に比べて、大きな画素サイズを
用いても小さな異物あるいは欠陥を検査できるため、結
果的に高速な検査を実現できる。With such a configuration, since the pattern signal that becomes noise can be erased well by utilizing the pattern repeatability, a larger pixel than the pattern inspection device for design data comparison, cell comparison, or chip comparison is used. Since small foreign matters or defects can be inspected even if the size is used, high-speed inspection can be realized as a result.
【0175】このような検査でも、基本的に繰り返しパ
ターンのみの検査で有るため、繰り帰し性をもたない、
パターン部は検査対象外になる。この検査対象外の部分
は、別の検査装置で検査する、目視検査を実施する等の
工夫が必要になる。Even in such an inspection, since it is basically an inspection of only repetitive patterns, it has no repeatability.
The pattern part is not subject to inspection. It is necessary to devise a portion other than the inspection target with another inspection device, perform a visual inspection, or the like.
【0176】(検出ヘッドの利用)以上説明した異物欠
陥検出装置は、図25に示すように、基板の1方向の搬
送中に検査するのが最も効果的であるため、基板の全域
を検査するために、図25に示すように複数の検査装置
(検出ヘッド)を並列に配置して検査するのが望まし
い。しかしながら、図26に示すように1ユニットの検
出ヘッド101を用いて基板の一部35だけを検査して
も効果が十分発揮される場合が多い。一部の異物欠陥検
査で十分異物欠陥発生と言う以上事態を検出できるから
である。もちろん、これは1ユニットである必要はな
く、必要に応じて複数のユニットを配置することができ
る。(Use of Detection Head) In the foreign matter defect detection apparatus described above, it is most effective to inspect the substrate during conveyance in one direction, as shown in FIG. For this reason, it is desirable to arrange a plurality of inspection devices (detection heads) in parallel as shown in FIG. However, as shown in FIG. 26, even if only a part 35 of the substrate is inspected using one unit of the detection head 101, the effect is often sufficiently exerted. This is because the situation can be detected more than the occurrence of foreign matter defects in some foreign matter defect inspections. Of course, this need not be one unit, and multiple units can be placed if desired.
【0177】また、1ユニットあるいはそれ以上の検出
ヘッドを用い、図27(a), (b)に示すようにステージの
xy走査で基板全域を検査する構成を用いてもよい。Further, it is also possible to use one unit or more detection heads and use a structure for inspecting the entire substrate by xy scanning of the stage as shown in FIGS. 27 (a) and 27 (b).
【0178】(パターン形状に合わせたダイナミック検
査)図28に、繰り返しパターンのピッチが基板内で変
化する場合の検査装置について示す。この実施例は、繰
り返しパターンピッチ検出部174、検出ヘッド101
から構成される。(Dynamic Inspection Matched to Pattern Shape) FIG. 28 shows an inspection apparatus in the case where the pitch of repeated patterns changes in the substrate. In this embodiment, the repetitive pattern pitch detecting section 174 and the detecting head 101 are provided.
Consists of
【0179】基板が搬送されると、まず、繰り返しパタ
ーンピッチ検出部174で検出された信号を基に、パラ
メータ算出手段212で上記説明した周波数解析の方法
などを用い繰り返しパターンのピッチが算出される。こ
こで算出されたピッチは、検出ヘッド101に送られ、
空間フィルターのピッチ、オペレータのピッチが変更さ
れる。検出ヘッド101では、ピッチ検出部174ピッ
チが算出された部分が検出ヘッド101の検査位置に搬
送された時点で、検査される。検査は常時ピッチが算出
されながら、進行する。ここで、パターンのピッチが不
連続に変化しない場合は、この方法で検査可能である。
ピッチが不連続に変化した場合は、特にピッチの設定が
間に合わない可能性がある。このような場合は、ピッチ
の設定が終了するまで、搬送系送りをとめておく必要が
ある。When the substrate is transported, first, the pitch of the repeating pattern is calculated by the parameter calculating means 212 using the frequency analysis method described above based on the signal detected by the repeating pattern pitch detecting section 174. . The pitch calculated here is sent to the detection head 101,
The pitch of the spatial filter and the pitch of the operator are changed. The detection head 101 is inspected at the time point when the portion where the pitch detection unit 174 pitch is calculated is conveyed to the inspection position of the detection head 101. The inspection proceeds while the pitch is constantly calculated. Here, when the pattern pitch does not change discontinuously, the inspection can be performed by this method.
When the pitch changes discontinuously, there is a possibility that the setting of the pitch may be too late. In such a case, it is necessary to stop the feeding of the transport system until the setting of the pitch is completed.
【0180】(サインカーブ回折格子による回折干渉
法)以下、回折光と干渉光を組み合わせたパターン検査
方法について図29を用いて説明する。(Diffraction Interference Method Using Sine Curve Diffraction Grating) A pattern inspection method combining diffracted light and interference light will be described below with reference to FIG.
【0181】この装置は、基本的には、以上説明した空
間フィルターを用いた検査装置と同じであり、照明系1
02、検出光学系103空間フィルターユニット10
6、検出記107から構成され、さらに、空間フィルタ
ーの位置に透明な基板で作成された、サインカーブの位
相分布を持つ回折格子175、及び、駆動機構176を
追加したものである。ここで、上記説明した方法は、チ
ップの繰り返しを用いたパターン除去処理を図4に示し
た電気処理系で実現している。This device is basically the same as the inspection device using the spatial filter described above.
02, detection optical system 103 spatial filter unit 10
6, a detection mark 107, and a diffraction grating 175 having a sine curve phase distribution and formed by a transparent substrate at the position of the spatial filter, and a drive mechanism 176 are added. Here, in the method described above, the pattern removal process using repeated chips is realized by the electrical processing system shown in FIG.
【0182】以上説明したようにこの方法では、パター
ン内にある異物は得に大きなものでないと検査できない
という問題を有していた。さらに、図14に示したよう
に、以上説明したように、このような大きな背景ノイズ
のなかにある情報は光処理等の均一に確実にオフセット
をカットできる方法によってのみ検出できる。そこで、
以上のチップの繰り返しを用いたパターン除去処理を光
学的な方法、具体的には、干渉法で実現しようとするも
のである。As described above, this method has a problem that the foreign matter in the pattern cannot be inspected unless it is extremely large. Further, as shown in FIG. 14, as described above, information in such a large background noise can be detected only by a method capable of uniformly and reliably cutting the offset such as optical processing. Therefore,
It is intended to realize the pattern removal processing using the repetition of the above chips by an optical method, specifically, an interference method.
【0183】ここで、図29に示した照明は基板に対し
て、透過光で示しているが、透過光であっても、反射光
であっっても差しつかえない。ここで、照明は、すくな
くても1軸方向はコヒーレントに照明される。ここで、
繰り替えしパターン37、38が有った場合、それぞれ
から射出した光の主光線(0次回折光)は、それぞれの
光軸を進み、検出記107上にそれぞれの像を結像す
る。ところが、フーリエ変換面に回折格子175が設置
されているために、光は、回折し、±1次方向に回折光
を射出する。Here, the illumination shown in FIG. 29 is shown for the substrate as transmitted light, but it does not matter whether it is transmitted light or reflected light. Here, the illumination is performed coherently in at least one axis direction. here,
When there are repeated patterns 37 and 38, the principal ray (0th-order diffracted light) of the light emitted from each proceeds along each optical axis and forms each image on the detection mark 107. However, since the diffraction grating 175 is installed on the Fourier transform surface, the light is diffracted and the diffracted light is emitted in the ± first order directions.
【0184】ここで、重要なのは、回折格子175とし
て、サインカーブ(コサインンカーブもお同じ)を用い
ているため、0次回折光はなくなり(光強度が0)、±
1次光だけになて射出する点である。ここで、駆動機構
により回折格子175を光軸方向に調整することによ
り、パターン37からの+1次光とパターン38からの
−1次光を検出器上で重ねることができる。さらに、照
明側、あるいは光軸の適当な位置に位相をπずらすよう
な位相板178を載置すれば、検出記107上で2つの
光束を干渉させることができる。結果的に、途中の光束
の位相へかも補正できるように位相板178の位相変化
を微調整できるようにすれば、干渉によりチップの繰り
返しを用いたパターン除去処理実現できる。Here, what is important is that since the sine curve (the same as the cosine curve) is used as the diffraction grating 175, the 0th-order diffracted light disappears (the light intensity is 0), and ±
The point is that only the primary light is emitted. Here, the + 1st order light from the pattern 37 and the −1st order light from the pattern 38 can be overlapped on the detector by adjusting the diffraction grating 175 in the optical axis direction by the driving mechanism. Furthermore, if a phase plate 178 that shifts the phase by π is placed on the illumination side or at an appropriate position on the optical axis, the two light beams can be made to interfere on the detection mark 107. As a result, if the phase change of the phase plate 178 can be finely adjusted so that the phase of the light flux in the middle can be corrected, the pattern removal process using the repetition of the chips due to the interference can be realized.
【0185】さらに、回折格子175と駆動機構176
を、SAW等の超音波による表面波による屈折率可変機構
を用いて、回折格子の格子間距離を超音波の波長を変え
て適当に可変すれば、回折格子175から射出するそれ
ぞれの+1次光−1次光を全く同一の方向に射出させ、
検出器上で重ねることができる。この方法では、回折格
子175上に、サインカーブを自動的に作成できる効果
がある。また、回折格子175を光軸方向に可動させる
必要はない。もちろん、これらを併用してもよい。Further, the diffraction grating 175 and the driving mechanism 176.
If the inter-grating distance of the diffraction grating is appropriately changed by changing the wavelength of the ultrasonic wave by using a refractive index variable mechanism by the surface wave of the ultrasonic wave such as SAW, each + 1st order light emitted from the diffraction grating 175. -1st order light is emitted in the same direction,
Can be stacked on the detector. This method has the effect of automatically creating a sine curve on the diffraction grating 175. Further, it is not necessary to move the diffraction grating 175 in the optical axis direction. Of course, these may be used together.
【0186】また、以上は、回折格子としてサインカー
ブのものを用いたが、必ずしもこのかぎりでなく、十分
おおきな間隔をもって離れたパターン37、38を比較
する場合は、サインカーブでないことから生じる0次回
折光の影響を押さえることができるためサインカーブで
有る必要はない。In the above, the sine curve is used as the diffraction grating. However, the diffraction grating is not limited to this, and when comparing patterns 37 and 38 which are separated by a sufficiently large interval, it is not a sine curve and the It is not necessary to have a sine curve because the influence of folding light can be suppressed.
【0187】また、図29(b)には、パターンを照明す
る際に、それぞれパターンのピッチ分離れた場所のみを
スポットで照明する構成を示した。この構成では、光源
179は、走査装置を有しており、ハーフミラー18
0、ミラー181を介して、パターンのピッチ分離れた
場所のみをスポットで照明する。このような構成によ
り、正確な位相ずれπを作り出せ、検出性能を向上でき
る。Further, FIG. 29B shows a configuration in which, when the pattern is illuminated, only spots separated by the pitch of the pattern are illuminated with spots. In this configuration, the light source 179 has a scanning device and the half mirror 18
0, via the mirror 181, only spots separated by the pitch of the pattern are illuminated with spots. With such a configuration, an accurate phase shift π can be created and the detection performance can be improved.
【0188】(その他)以上の検査装置は、以上説明し
たように、搬送中の基板上の異物あるいは欠陥を検査す
るものであるから、搬送中に基板が検出光学系の焦点深
度内に入っている必要がある。そこで、精度のさほど高
くない搬送系中でも検査可能とするために焦点深度は深
いほうがよい。そこで、検出分解能より焦点深度を優先
するために、検出光学系中に絞りを設置し、焦点深度を
大きくしてもよい。(Others) As described above, the above-described inspection apparatus is for inspecting foreign matters or defects on the substrate being transported, so that the substrate does not enter the depth of focus of the detection optical system during transportation. Need to be Therefore, it is better that the depth of focus is deeper so that inspection can be performed even in a transport system that is not so high in accuracy. Therefore, in order to give priority to the depth of focus over the detection resolution, a diaphragm may be installed in the detection optical system to increase the depth of focus.
【0189】以上説明した検査装置では、直線状フィル
ターを用いているが、このフィルターは必ずしもこのよ
うなフィルターである必要はなく、液晶表示素子を用い
たフィルターであっても、また、塩化銀をもちいた可逆
的な光カットフィルターであっても、また、複素共役型
の非線形素子を用いてもよい。In the inspection apparatus described above, a linear filter is used, but this filter does not necessarily have to be such a filter, and a filter using a liquid crystal display element or silver chloride may be used. The reversible optical cut filter used may be a complex conjugate type non-linear element.
【0190】また、以上の実施例は、照明光が情報から
の光、即ち、反射光の場合を示したが、本発明の効果を
得る場合は、これに限定されるものではなく、透過光の
照明を持つ構成であって、何ら差しつかえない。In the above embodiments, the illumination light is light from information, that is, reflected light. However, when the effect of the present invention is obtained, the present invention is not limited to this, and transmitted light is used. It is a structure with the lighting of, and it does not matter at all.
【0191】また、本発明の検査装置で検出した異物欠
陥情報は、異物欠陥の数をカウントすることにより異常
を検出するばかりでなく、異物欠陥の発生分布を知るこ
とにより異物欠陥の発生原因を類推する手掛かりにもな
りうる。また、高精度の検査装置による結果から、本発
明のモニターの配置、配置数、感度等が設定されるとよ
い。Further, the foreign matter defect information detected by the inspection apparatus of the present invention not only detects abnormalities by counting the number of foreign matter defects, but also knows the cause of occurrence of foreign matter defects by knowing the generation distribution of foreign matter defects. It can also be a clue to analogy. Further, the arrangement, the number of arrangements, the sensitivity, etc. of the monitor of the present invention may be set based on the result of the highly accurate inspection device.
【0192】本発明の照明系は、照明系102として検
出系に独立して構成されているが、この照明系は、検出
系の一部を用いることで、省略することができる。具体
的には、検出光学系のフーリエ変換面に、半導体レーザ
及び適切な焦点距離のシリンドリカルレンズを載置する
ことで実現可能である。このようにすることにより、検
出ヘッドをさらに小型、軽量にでき、また、安価にでき
る。Although the illumination system of the present invention is constructed independently of the detection system as the illumination system 102, this illumination system can be omitted by using a part of the detection system. Specifically, it can be realized by mounting a semiconductor laser and a cylindrical lens having an appropriate focal length on the Fourier transform surface of the detection optical system. By doing so, the detection head can be made smaller, lighter, and cheaper.
【0193】以上の構成では、半導体レーザを用いてい
るが必ずしもこれに限らずガスレーザ、固体レーザ、ほ
ぼ短波長、点光源の白色光でも本発明の効果は得られ
る。Although the semiconductor laser is used in the above construction, the present invention is not limited to this, and the effect of the present invention can be obtained even with a gas laser, a solid-state laser, white light of a substantially short wavelength, and a point light source.
【0194】以下,上記異物検出系の使用方法について
第31図を用いて説明する。The method of using the foreign matter detection system will be described below with reference to FIG.
【0195】半導体の製造では,塗布パターン露光,現
像,エッチ,洗浄,製膜を基本工程としてこの一連の工
程群を繰り返して,多層の構造をシリコン基板上に構成
していく。In the manufacture of semiconductors, this series of steps is repeated with the basic steps of coating pattern exposure, development, etching, cleaning, and film formation to form a multilayer structure on the silicon substrate.
【0196】ここで,各工程とも,異物の付着によりウ
エハを不良にしてしまうことが問題になっている。そこ
で,各工程間にお異物付着状況をモニターし付着異物が
発見された場合,これを対策する。Here, in each of the steps, there is a problem that the wafer becomes defective due to the adhesion of foreign matter. Therefore, the state of foreign matter adhesion is monitored during each process, and if any foreign matter is found, countermeasures are taken.
【0197】ところが現実には,異物検査装置が高価で
スペースをとるもののため,これら全行程で全ウエハを
検査することは事実上不可能であった。そこで上記説明
した異物モニタが効果を発揮する。すなわち,異物検査
装置を簡便に作ることにより全数検査を実現したわけで
ある。ここで,異物検査装置を簡便に作るために,検査
できる領域を,製品ウエハ上のパターンが形成されてい
ない箇所と繰り返しパターンが形成された場所に限定し
ている。この検査手法では,プロセスや装置の異物管理
を目的とした異物検査では,このように検査領域を限定
しても目的を達成できる事に着目している。However, in reality, since the foreign matter inspection apparatus is expensive and takes up space, it is practically impossible to inspect all the wafers in all these steps. Therefore, the foreign matter monitor described above is effective. In other words, 100% inspection was realized by simply making a foreign matter inspection device. Here, in order to easily make the foreign matter inspection device, the inspectable area is limited to the place on the product wafer where the pattern is not formed and the place where the repeated pattern is formed. This inspection method focuses on the fact that the foreign object inspection for the purpose of managing foreign objects in a process or an apparatus can achieve the object even if the inspection area is limited in this way.
【0198】具体的にこの検出法の考え方を説明する。
上記の異物モニタでは,繰り返しパターンが存在する部
分を空間フィルターを用いて検査し,非繰り返し部分は
現実的に感度が落ちるか,あるいはインヒビット処理
(非検査処理)で検査できないかである。そこで,全面
積に対して実質的に検査できている部分の比率を検査エ
リア率αと定義する。この検出エリア率はウエハ上に形
成されたパターンの形状により変化する。The concept of this detection method will be specifically described.
In the above-mentioned foreign substance monitor, a portion where a repeating pattern exists is inspected by using a spatial filter, and a non-repeating portion has a practically low sensitivity, or it cannot be inspected by an inhibit process (non-inspection process). Therefore, the ratio of the portion that is actually inspected to the entire area is defined as the inspection area ratio α. This detection area ratio changes depending on the shape of the pattern formed on the wafer.
【0199】また,単一波長レーザを一方向から照射す
る(コヒーレント照明)異物検査では,異物から回折あ
るいは散乱する光に指向性が生じる。この指向性は,異
物の大きさ,形状,屈折率によって決定される。現実的
には,様々な形状,大きさの異物が発生するため,検出
感度(何ミクロンの異物を検査しているか)と言っても
一意に決まらない場合が多いが,統計的に各大きさの異
物について,どれだけの比率の異物ができるかという検
出率βを定義できる。図32に検出率βの概念図を示
す。また検出率は,検出信号の揺らぎ(ばらつき)にも
影響される。そこで,ウエハ上に付着した異物の内,検
出できる異物の比率を補足率γと定義すると以下の式が
成立する。In foreign matter inspection in which a single-wavelength laser is irradiated from one direction (coherent illumination), the light diffracted or scattered from the foreign matter has directivity. This directivity is determined by the size, shape and refractive index of the foreign matter. In reality, since foreign matters of various shapes and sizes are generated, the detection sensitivity (how many microns of foreign matter is inspected) is often not uniquely determined, but statistically each size is different. It is possible to define the detection rate β, which is the ratio of foreign matter of the foreign matter. FIG. 32 shows a conceptual diagram of the detection rate β. The detection rate is also affected by fluctuations in the detection signal. Therefore, if the ratio of the detectable foreign matter among the foreign matter deposited on the wafer is defined as the supplement rate γ, the following equation is established.
【0200】[0200]
【数16】 (Equation 16)
【0201】ここで,nは検出した異物数,Nはウエハ
上に付着した異物数である。Here, n is the number of detected foreign particles, and N is the number of foreign particles attached on the wafer.
【0202】従って,ウエハ上に付着した異物数NはTherefore, the number N of foreign matter attached on the wafer is
【0203】[0203]
【数17】 [Equation 17]
【0204】で示される。It is indicated by.
【0205】そこで,予め,各工程,各品種毎に検出エ
リア率αと検出率βを測定しておき,上記の式で付着異
物数を管理することができる。Therefore, the detection area ratio α and the detection ratio β can be measured in advance for each process and each product, and the number of adhered foreign matters can be controlled by the above formula.
【0206】但し,この管理方法は,統計的な方法であ
るため,異物数が少ない場合やサンプル数の少ない場合
は,精度が下がることがある。従って,特定の工程の相
対的な異物数の変化を追うような場合は,検出異物数n
を用いた法が良い場合もある。However, since this control method is a statistical method, the accuracy may decrease when the number of foreign matters is small or the number of samples is small. Therefore, if the relative change in the number of foreign particles in a specific process is followed, the number of detected foreign particles n
In some cases, the method using is good.
【0207】ここで,各工程間の検出性能の均一化のた
めに,検出感度の違いを上記の様に,異物補足率により
補正しても良いが,以下のような方法でも良い。図37
に示すようにある工程の前後で同一のウエハ上の異物数
をプロットする。この際、予め工程が問題なく処理され
ている際の異物数をプロットしておく。この際プロット
された点は、良好な場合の例である。この良好な場合の
1次相関から、不良時とのしきい値を決定する。この際
の1次相関の傾きは、工程の前後での検出感度の違いを
意味する。また,不良は、工程により異物の付着があっ
たことを意味する。従って,この工程の前後での異物数
をこの図37上にプロットし、しきい値から出ている場
合を不良とすればよい。ここで,このしきい値を設定す
るに当たっては,上記の補足率を用いても良い。Here, in order to make the detection performance uniform among the processes, the difference in detection sensitivity may be corrected by the foreign matter capturing rate as described above, but the following method may also be used. FIG.
The number of foreign matters on the same wafer is plotted before and after a certain process as shown in FIG. At this time, the number of foreign substances when the process is processed without problems is plotted in advance. The points plotted at this time are examples of good cases. From this first-order correlation in the favorable case, the threshold value for the defective case is determined. The slope of the primary correlation at this time means a difference in detection sensitivity before and after the process. Further, the defect means that foreign matter was attached in the process. Therefore, the number of foreign matters before and after this step is plotted on this FIG. 37, and the case where it is out of the threshold value may be regarded as a defect. Here, in setting this threshold value, the above-mentioned supplement rate may be used.
【0208】ここで,製造ラインの立ち上げ段階では,
検出感度の高い異物検査装置あるいは,パターン検査装
置で,異物の付着状況,その原因究明結果を,上記異物
モニターでの検査結果との相関でファイルしておく。こ
の相関の結果により,高感度の異物検査装置に変えて,
上記異物モニターに配置転換していく。この結果,異物
モニターでの全数検査が可能になり,低頻度で発生する
発塵にも対応できるようになる。特に,量産が立ち上が
った段階では,このように低頻度で発生する発塵を防止
することが,歩留り向上のキーになる。このような置き
換えの際,上記の補足率γを用いた手法が効果的であ
る。高感度のパターン検査装置等で検査した結果は,限
りなく付着異物数Nに近いからである。[0208] Here, at the start-up stage of the manufacturing line,
In a foreign matter inspection device or pattern inspection device with high detection sensitivity, the state of foreign matter adhesion and the result of investigating the cause of it are stored as a file in correlation with the inspection result of the above foreign matter monitor. Depending on the result of this correlation, change to a highly sensitive foreign matter inspection device,
Move to the foreign object monitor. As a result, it is possible to perform 100% inspection with a foreign substance monitor, and it is possible to deal with dust that occurs at low frequency. In particular, at the stage when mass production has started, preventing dust generation that occurs infrequently is the key to improving yield. At the time of such replacement, the method using the above supplementary rate γ is effective. This is because the result of inspection with a highly sensitive pattern inspection device or the like is as close as possible to the number N of adhered foreign matters.
【0209】さらに,現像の後での検査では,露光時の
焦点ずれ等の不良も検出することができる。Further, in the inspection after development, it is possible to detect defects such as defocus during exposure.
【0210】また,通常の半導体生産では,ウエハを2
5枚のケースに入れ(これを1ロットとする。)搬送す
る。この際,このロット内の数枚を抜き取り検査する場
合が多い。この抜き取り検査には,自動の異物外観検査
装置の他に,ライフタイム,比抵抗等の特性検査,さら
に,投光器(光を射方から照射し,表面の傷異物等を検
査する)による目視検査,金属顕微鏡による目視外観検
査等が含まれる。この抜き取り検査では,特に目視の検
査で,予期せぬ操作不良から傷や異物を付着させてしま
い、歩留りを落としてしまう場合が多い。そこで,これ
らの作業を監視する意味で,上記の異物モニタの効果が
大きい。In normal semiconductor production, two wafers are used.
Put in 5 cases (1 lot) and transport. At this time, it is often the case that some of the lots are inspected for inspection. In addition to automatic foreign matter appearance inspection equipment, this sampling inspection also includes characteristic inspections such as lifetime and resistivity, and visual inspections using a light projector (which inspects the surface for foreign matter, etc. by irradiating light from the direction of the light). Includes visual appearance inspection with a metallurgical microscope. In this sampling inspection, especially by visual inspection, there are many cases in which scratches or foreign substances are attached due to an unexpected operation failure and the yield is reduced. Therefore, the above-mentioned foreign matter monitor has a great effect in monitoring these operations.
【0211】この目視観察の監視では,目視観察の前後
でウエハ上の異物数を検査すればよい。この結果,目視
観察者の作業レベルを監視するだけでなく,目視観察者
のモラルの向上という効果も発揮する。In this visual observation monitoring, the number of foreign matters on the wafer may be inspected before and after the visual observation. As a result, not only the work level of the visual observer is monitored, but also the morale of the visual observer is improved.
【0212】この場合,付着異物数が多い場合,後々の
処理の効率化を考えウエハを中途で廃棄する等の処理が
考えられる。この結果後の処理で歩留りの出ないウエハ
を処理することによる実質的な装置の稼働率低下を防ぐ
ことができる。In this case, when the number of adhering foreign matters is large, it is conceivable to perform processing such as discarding the wafer midway in consideration of the efficiency of subsequent processing. As a result, it is possible to prevent a substantial decrease in the operating rate of the apparatus due to the processing of wafers with a low yield in the subsequent processing.
【0213】また,完全な枚葉処理化のラインでは,全
数検査の効果が益々大きくなる。これは,バッチ処理で
あれば,各バッチ内では,プロセス条件等が比較的安定
であると考えられが,枚葉処理では各ウエハ毎に真空内
への搬送,プロセス処理が為されるためプロセス条件が
ウエハ毎に変化しやすくなり,ウエハ枚葉毎の検査が不
可欠になるためである。Further, in the line for complete single-wafer processing, the effect of 100% inspection becomes even greater. This is because in batch processing, the process conditions and the like are considered to be relatively stable within each batch, but in single-wafer processing, each wafer is transferred into a vacuum and process processing is performed. This is because the conditions are likely to change from wafer to wafer, and inspection of each wafer becomes indispensable.
【0214】(ランダム発生異物の解析)異物発生原因
究明方法の一つとして,変化点解析システムについて説
明する。通常,外乱を契機にして不良が発生する。この
外乱がいわゆる異物発生の原因になる。一方,異物発生
は,熱雑音のようにランダムに発生するため,何が契機
になっているか同定するのは難しい。(Analysis of randomly generated foreign matter) A change point analysis system will be described as one of the methods for investigating the cause of foreign matter. Disturbances usually cause defects. This disturbance causes so-called foreign matter generation. On the other hand, the generation of foreign matter occurs randomly like thermal noise, so it is difficult to identify what triggered it.
【0215】ここで,完全な熱雑音のようにランダムで
あれば,それは,外乱に無関係であることを意味し,関
連する外乱すなわち原因(原理的に究明できない)はな
い事となる。ここで,究明したいのは異物発生に関連す
る外乱である。このように外乱と関連している場合,ラ
ンダムな現象も事象がサンプル数が大きくなると確率分
布を示してくる。この数理現象を利用することができ
る。Here, if it is random like complete thermal noise, it means that it is irrelevant to disturbance, and there is no related disturbance, that is, the cause (which cannot be determined in principle). Here, what we want to investigate is the disturbance associated with the generation of foreign matter. In this way, when a phenomenon is related to a disturbance, a random phenomenon also shows a probability distribution as the number of samples increases. This mathematical phenomenon can be used.
【0216】すなわち,なにかに関連した発生頻度の少
ない事象を原因と結びつけるためには,原因を契機にし
て,つまり各外乱をトリガーにして異物発生を重ね合わ
せることによりサンプル数を大きくでき,確率分布が見
えてくる可能性がある。That is, in order to associate an event with a low occurrence frequency related to something with a cause, the number of samples can be increased by superimposing the occurrence of foreign matter on the basis of the cause, that is, each disturbance as a trigger, and the probability distribution May be visible.
【0217】例えば,真空系(あるいは真空計)の交
換,装置内の清掃(全掃),スパッタターゲットの交
換,金属顕微鏡での目視観察等のタイミングを出発点と
して,その後の処理枚数を横軸にして、各ウエハに付着
した異物数をプロットする。この際,異物数の変化が、
各周期毎に同期するような傾向を示せば,その外乱が異
物発生と関連する可能性が高い。ここで,異物発生のノ
イズ性を減らす方法としては,この重ね合わせの他,異
物数を積分する方法も効果が大きい。もちろん,これら
の方法は,単独でも効果的であるが,両方同時に使用す
れば効果はさらに大きくなる。For example, with the timing of vacuum system (or vacuum gauge) exchange, cleaning of the equipment (total cleaning), sputter target exchange, visual observation with a metallurgical microscope, etc. as the starting point, the number of sheets to be processed thereafter is plotted on the horizontal axis. Then, the number of foreign substances attached to each wafer is plotted. At this time, the change in the number of foreign matters
If there is a tendency to synchronize in each cycle, the disturbance is likely to be related to the generation of foreign matter. Here, as a method of reducing the noise characteristic of foreign matter generation, a method of integrating the number of foreign matter is also effective in addition to this superposition. Of course, these methods are effective alone, but if both are used at the same time, the effect becomes even greater.
【0218】この変化点解析法は,外乱をトリガーにし
てロット毎のデータを並べても良いが,もちろん,ウエ
ハ毎のデータを並べても良い。さらに,各ロット毎のデ
ータを重ね合わせても良い。すなわち,カセット内の1
枚目を横軸原点にプロットし,カセット内の配置順を横
軸にして各ウエハ内の異物数をプロットしても良い。In this changing point analysis method, the data for each lot may be arranged by using a disturbance as a trigger, but of course, the data for each wafer may be arranged. Furthermore, the data for each lot may be overlaid. Ie 1 in the cassette
The number of foreign matters in each wafer may be plotted by plotting the first sheet on the origin of the horizontal axis and plotting the arrangement order in the cassette on the horizontal axis.
【0219】一例を、図33を用いて説明する。図33
(a)は,ウエハに付着した異物数をウエハの処理順に並
べて示したものである。ここで,図33(a)の下部にこ
の装置に関連する作業の時期を示す。ここで,各作業の
時期を契機にしたときの異物の変化を重ねて示したの
が,図(b)である。各図でウエハの処理順と異物数の相
関係数を算出している。作業A(例えばスパッタターゲ
ットの交換)を契機に並べた場合の相関係数が大きいの
が判る。これにより,異物発生に作業A が強く関連して
いることが推測される。そこで,作業Aを見直し問題を
解決すればよい。(例えばスパッタターゲットの交換時
の作業方法不良)このように,作業がある時点でポイン
トとして成される場合は,その時期を契機に異物数の推
移を並べ換えればよい。An example will be described with reference to FIG. FIG.
(a) shows the number of foreign matters adhering to the wafer, arranged in the order of wafer processing. Here, the timing of the work related to this device is shown in the lower part of FIG. Here, Fig. (B) shows the changes in the foreign matter when the timing of each work is taken as an opportunity. In each figure, the correlation coefficient between the wafer processing order and the number of foreign particles is calculated. It can be seen that the correlation coefficient is large when work A (for example, replacement of the sputter target) is arranged. This suggests that work A is strongly related to the generation of foreign matter. Therefore, work A should be reviewed and the problem solved. (For example, a defective work method when replacing the sputter target) When the work is performed as a point at a certain point in this way, the transition of the number of foreign matters may be rearranged at that time.
【0220】図34に関連するパラメータが,特定の時
期に完結する作業等でなく,プロセスの条件等の場合の
例を以下に示す。たとえば,洗浄液のPHやバッチ処理時
の投入枚数,あるいは真空計の指示圧力,スパッタ時の
電極への投入電力の指示レベル等をパラメータに取る。
この場合,これらパラメータのレベルと異物数の相関を
取る。この場合,パラメータAと異物数との相関が強
く,このパラメータは異物管理上,高精度にコントロー
ルする必要がある事が判る。An example in which the parameters related to FIG. 34 are not the work completed at a specific time but the process conditions or the like is shown below. For example, parameters such as the pH of the cleaning liquid, the number of sheets charged during batch processing, the indicated pressure of the vacuum gauge, and the indicated level of electric power applied to the electrodes during sputtering are used as parameters.
In this case, the levels of these parameters and the number of foreign substances are correlated. In this case, there is a strong correlation between the parameter A and the number of foreign particles, and it can be seen that this parameter needs to be controlled with high accuracy for foreign particle management.
【0221】また,同様に,プロセス等の違いをパラメ
ータとして相関をとっても良い。例えば,マルチチャン
バの装置で同一プロセスをする場合のチャンバナンバー
をパラメータにしても良い。Similarly, the correlation may be obtained by using the difference in process etc. as a parameter. For example, the chamber number when performing the same process in a multi-chamber apparatus may be used as a parameter.
【0222】この変化点解析法を実現するシステムで
は,作業内容,変更点等の作業データの収集がキーとな
る。そこで,各装置毎に何らかの処理,修理,部品交換
等を実施した場合それを記録にする必要がある。また,
異物に関連し(実際には何が関連するか必ずしも不明な
ため殆ど全ての)変動しやすいプロセス条件等を収集す
る必要がある。これは,現実には,作業ノートの電子化
により満たされる。あるいは作業の現場での記録を容易
にする入力システムを構築すればよい。入力作業を容易
にするために各装置で定常的に実施されるいくつかの作
業はコード化しておき,例えばバーコードリーダでコー
ドを入力し,その際の時間をファイルする方式が望まし
い。このようにして作成した作業データベースを異物デ
ータベースとリンクし上記のようなデータ処理を実施
し,異物の発生原因を究明する。In the system for realizing this change point analysis method, the collection of work data such as work contents and changes is the key. Therefore, when some processing, repair, parts replacement, etc. are performed for each device, it is necessary to record it. Also,
It is necessary to collect variable process conditions, etc., which are related to foreign matter (almost all because it is not always clear what is actually related). In reality, this is satisfied by the digitization of work notes. Alternatively, an input system that facilitates recording at the work site may be constructed. In order to facilitate the input work, it is desirable to code some work that is routinely performed by each device, input the code with a bar code reader, and file the time at that time. The work database created in this way is linked to the foreign matter database and the above-described data processing is performed to investigate the cause of the foreign matter.
【0223】また,異物のデータは,異物数以外に,異
物座標の分散(x方向,y方向,xy方向),異物座標
の平均値(重心)を用いて異物の分布を代表することが
できる。これにより例えば,プロセスチャンバ内の異物
であれば,チャンバ内のどの位置から発生したかと言う
ような、異物発生モードを代表することができる。ま
た,検出異物信号レベルの平均値,分散も同様に,発生
異物モードを代表できる。このような,重心値や平均値
及び分散値は,統計的に十分な意味付けがされている上
に,算出が単純であるという利点がある。In addition to the number of foreign matters, the foreign matter data can represent the distribution of foreign matters using the distribution of foreign matter coordinates (x direction, y direction, xy direction) and the average value of the foreign matter coordinates (center of gravity). . Thus, for example, for a foreign substance in the process chamber, it is possible to represent a foreign substance generation mode in which the position in the chamber where the foreign substance is generated. Similarly, the average value and the variance of the detected particle level can also represent the generated particle mode. Such a center of gravity value, an average value, and a variance value are statistically sufficiently meaningful and have the advantage of being simple to calculate.
【0224】ウエハに付着する異物は,プロセス内で発
生する異物の中でも大きい場合が多い。ここで,大きな
異物ほど静電気,プラズマ電位等の力により下方に移動
しやすい。そこで,処理中のウエハを上下逆さまにし
て,つまりウエハ表面を下方にして載値すればウエハ上
への異物付着を防ぐことができる。The foreign matter attached to the wafer is often large among the foreign matter generated in the process. Here, larger foreign matter is more likely to move downward due to forces such as static electricity and plasma potential. Therefore, if the wafer being processed is turned upside down, that is, the wafer surface is placed downward, the foreign matter can be prevented from adhering to the wafer.
【0225】また,これらの異物検査の結果を,即刻,
目視確認用ステーションで目視確認するのも良い。ま
た,上記の異物検査装置をたとえば,金属顕微鏡の隣に
配置し,作業者が作業前後に必ず異物検査することで,
自分の作業による異物付着を作業者が認識できるため,
作業者のモラルアップを図れる。In addition, the results of these foreign matter inspections are immediately
It is also good to perform visual confirmation at the visual confirmation station. In addition, by disposing the above-mentioned foreign matter inspection device next to, for example, a metal microscope, an operator must inspect the foreign matter before and after work,
Since the worker can recognize the foreign matter adhered by his / her own work,
The worker's morale can be improved.
【0226】図35にウエハの認識のためのバーコード
を示す。ウエハの周囲の1カ所あるいは複数カ所に図
(b), (c), (d)のようなバーコードを配置する。この配
置位置は,図35(a)に示すウエハ表面(パターン形成
面)であっても,ウエハ裏面であっても良い。また図3
6に示すようなウエハエッヂ部を用いても良い。ウエハ
エッヂ部を用いる場合,ウエハ表面の有効利用が可能に
なる。FIG. 35 shows a bar code for wafer recognition. Drawing at one or more locations around the wafer
Place barcodes like (b), (c), (d). This arrangement position may be on the front surface (pattern formation surface) of the wafer shown in FIG. 35 (a) or on the back surface of the wafer. FIG.
A wafer edge portion as shown in 6 may be used. When the wafer edge portion is used, the wafer surface can be effectively used.
【0227】またバーコードは,図35(b), (c)に示す
ような1次元方向のバーコードでも,図35(d)に示す
ような2次元のパターンによるものでも良い。また,バ
ーコードの作成方法は,レーザマーカであっても,リソ
グラフィーを用いても良い。いずれにしても,明暗の作
成のため,面を荒らす必要がある。ところが,あれた面
は,発塵の原因になるため,図図35(b)に示すような
細線のピッチを変えることによるバーコードがよい。こ
の細線は,やはりレーザマーカ等により作成するが,光
学的には細線がいわゆるエッヂとして働けばよい。従っ
て,細線部はあれている必要はなく,きれいな面であっ
ても凹面あるいは凸面であればよい。断面構造を図に示
す。ここで,このバーコードを裏面に形成した場合裏面
観察用のバーコード検出器が必要になる。The bar code may be a one-dimensional bar code as shown in FIGS. 35 (b) and 35 (c) or a two-dimensional pattern as shown in FIG. 35 (d). The method of creating the barcode may be a laser marker or lithography. In any case, it is necessary to roughen the surface in order to create the light and dark. However, since the roughened surface causes dust generation, it is preferable to use a bar code by changing the pitch of thin wires as shown in FIG. 35 (b). This fine line is also created by a laser marker or the like, but optically the fine line may act as a so-called edge. Therefore, it is not necessary for the thin line portion to be provided, and a clean surface may be a concave surface or a convex surface. The cross-sectional structure is shown in the figure. Here, when this bar code is formed on the back surface, a bar code detector for back surface observation is required.
【0228】[0228]
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、半導体製造工程の量産立上げ時と量産ライン
での異物検査システムを分けることにより、また、高精
度の異物検査装置を用いることにより、量産立上げ時に
必要な異物の検出・分析・評価の機能を最大限にできる
ため、量産ラインへのフィードバックを円滑に進め、量
産立上げ期間を短縮でき、量産ラインでは、必要最小限
のモニターを用いて全数検査に近い高頻度サンプリング
を実現でき、製品の高品質、高歩留り生産を実現でき
る。Since the present invention is configured as described above, a foreign matter inspection system with high precision is used by dividing the foreign matter inspection system at the time of starting mass production in the semiconductor manufacturing process from the mass production line. As a result, the functions of detecting, analyzing, and evaluating foreign matter required at the time of mass production startup can be maximized, so that feedback to the mass production line can be smoothly advanced, and the mass production startup period can be shortened. It is possible to realize high-frequency sampling close to 100% inspection by using the monitor, and to realize high-quality product and high-yield production.
【図1】本発明による装置の一実施例を示す構成ブロッ
ク図である。FIG. 1 is a configuration block diagram showing an embodiment of an apparatus according to the present invention.
【図2】第1図の検出ヘッド例を示す構成ブロック図で
ある。FIG. 2 is a configuration block diagram showing an example of the detection head of FIG.
【図3】第1図の空間フィルター機構を示す斜視図であ
る。3 is a perspective view showing the spatial filter mechanism of FIG. 1. FIG.
【図4】第1図のオペレータ処理部を示す構成ブロック
図である。4 is a configuration block diagram showing an operator processing unit in FIG. 1. FIG.
【図5】第1図のパラメータ検出系を示す構成ブロック
図である。5 is a block diagram showing the configuration of the parameter detection system shown in FIG.
【図6】第1図の回転合わせ機構を示す斜視図である。6 is a perspective view showing the rotation adjusting mechanism of FIG. 1. FIG.
【図7】従来の方法を示す構成ブロック図である。FIG. 7 is a configuration block diagram showing a conventional method.
【図8】本発明の基本概念を示す構成ブロック図であ
る。FIG. 8 is a block diagram showing the basic concept of the present invention.
【図9】本発明のパターン除去方法を示す構成ブロック
図である。FIG. 9 is a configuration block diagram showing a pattern removal method of the present invention.
【図10】パラメータ検出系の他の実施例を示す構成ブ
ロック図である。FIG. 10 is a configuration block diagram showing another embodiment of the parameter detection system.
【図11】検出レンズの構成ブロック図である。FIG. 11 is a configuration block diagram of a detection lens.
【図12】回転ずれ検出系を示す構成ブロック図であ
る。FIG. 12 is a configuration block diagram showing a rotation deviation detection system.
【図13】回転ずれ検出系の他の実施例を示す構成ブロ
ック図である。FIG. 13 is a configuration block diagram showing another embodiment of the rotation deviation detection system.
【図14】光学的フィルターリングによる比較検査の効
果を示す模式図である。FIG. 14 is a schematic diagram showing an effect of a comparative inspection by optical filtering.
【図15】空間フィルターによる遮光時のようすを示す
斜視図である。FIG. 15 is a perspective view showing a state when light is shielded by a spatial filter.
【図16】オペレータ処理を説明する模式図である。FIG. 16 is a schematic diagram illustrating operator processing.
【図17】空間フィルターの形状を説明する模式図であ
る。FIG. 17 is a schematic diagram illustrating the shape of a spatial filter.
【図18】パターン消去の条件を説明する模式図であ
る。FIG. 18 is a schematic diagram illustrating conditions for pattern erasing.
【図19】空間フィルター機構の製作方法を示す斜視図
である。FIG. 19 is a perspective view showing a method of manufacturing the spatial filter mechanism.
【図20】コイルばねの調整方法を説明する斜視図であ
る。FIG. 20 is a perspective view illustrating a method of adjusting the coil spring.
【図21】回折の影響を除去する方法の構成ブロック図
である。FIG. 21 is a configuration block diagram of a method for removing the influence of diffraction.
【図22】センサの走査方向を説明する模式図である。FIG. 22 is a schematic diagram illustrating a scanning direction of a sensor.
【図23】垂直照明を実現する構成の構成ブロック図で
ある。FIG. 23 is a configuration block diagram of a configuration for realizing vertical illumination.
【図24】検出ヘッドの利用法を示す斜視図である。FIG. 24 is a perspective view showing a method of using the detection head.
【図25】検出ヘッドの利用法を示す斜視図である。FIG. 25 is a perspective view showing a method of using the detection head.
【図26】検出ヘッドの利用法を示す斜視図である。FIG. 26 is a perspective view showing a method of using the detection head.
【図27】ステージの走査方法を示す模式図である。FIG. 27 is a schematic diagram showing a scanning method of the stage.
【図28】パターンピッチの測定手段を示す構成ブロッ
ク図である。FIG. 28 is a configuration block diagram showing a pattern pitch measuring means.
【図29】干渉を用いたパターン除去方法を示す構成ブ
ロック図であるである。FIG. 29 is a configuration block diagram showing a pattern removal method using interference.
【図30】本発明の信号処理方法を説明する図である。FIG. 30 is a diagram illustrating a signal processing method of the present invention.
【図31】本発明の異物検出系の使用方法を説明する図
である。FIG. 31 is a diagram illustrating a method of using the foreign matter detection system of the present invention.
【図32】検出率βの概念図である。FIG. 32 is a conceptual diagram of a detection rate β.
【図33】ウエハに付着した異物数の推移を説明する図
である。FIG. 33 is a diagram for explaining changes in the number of foreign matters attached to a wafer.
【図34】プロセスの条件と異物数の相関を示す図であ
る。FIG. 34 is a diagram showing a correlation between process conditions and the number of foreign matters.
【図35】ウエハの認識のためのバーコードを示す図で
ある。FIG. 35 is a diagram showing a barcode for recognizing a wafer.
【図36】バーコードの配置位置を示す図である。FIG. 36 is a diagram showing the arrangement position of the barcode.
【図37】検出感度の補正方法を示す図である。FIG. 37 is a diagram showing a method of correcting detection sensitivity.
102…照明手段、103…検出光学系、105…回転
合わせ機構、106…空間フィルターユニット、107
…検出器、108…回転検出手段、101…検出ヘッ
ド、212…ピッチ検出手段、203…オペレータ処理
系、206…異物データメモリ、207…大異物データ
メモリ、208…パターンメモリ、210…ソフト処理
系、211…異物メモリ、232…座標データ作成手
段、229…マイクロコンピュータ、230…表示手
段、空間フィルターユニット108、、複数の直線状空
間フィルター141、オペレータ処理系203、4画素
加算手段214、8値化手段215、複数のラインメモ
リ216、切り出し手段204、バッファメモリ21
7、判定画素切り出し手段218、オペレータ切り出し
手段219、231、異物比較回路220、しきい値設
定回路221、複数のノイズ比較回路222、しきい値
設定回路223、ピッチ検出手段212、 オペレータ
ピッチ算出手段241、フィルターピッチ算出手段24
4、空間フィルター制御系243、102 ... Illuminating means, 103 ... Detection optical system, 105 ... Rotation adjusting mechanism, 106 ... Spatial filter unit, 107
... detector, 108 ... rotation detecting means, 101 ... detection head, 212 ... pitch detecting means, 203 ... operator processing system, 206 ... foreign matter data memory, 207 ... large foreign matter data memory, 208 ... pattern memory, 210 ... software processing system , 211 ... Foreign matter memory, 232 ... Coordinate data creating means, 229 ... Microcomputer, 230 ... Display means, spatial filter unit 108, plural linear spatial filters 141, operator processing system 203, 4-pixel adding means 214, 8-value Conversion means 215, a plurality of line memories 216, clipping means 204, buffer memory 21
7, judgment pixel cutout means 218, operator cutout means 219, 231, foreign matter comparison circuit 220, threshold value setting circuit 221, a plurality of noise comparison circuits 222, threshold value setting circuit 223, pitch detection means 212, operator pitch calculation means 241, filter pitch calculation means 24
4, spatial filter control system 243,
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // G06F 17/60 G06F 15/21 R ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location // G06F 17/60 G06F 15/21 R
Claims (15)
基板のチップ内の繰り返しパターン部及び形成パターン
密度の低い部分の異物を検査し、該検査結果と前記半導
体の製造に関する情報に基づいて、前記製造工程及び該
製造工程中の各製造装置の異物の発生の状態を判定する
ことを特徴とする半導体製造方法。1. A semiconductor device is inspected for foreign matter in a repeating pattern portion and a portion having a low formation pattern density in a chip of a semiconductor substrate during a semiconductor manufacturing process, and based on the inspection result and information on the semiconductor manufacturing process. A method of manufacturing a semiconductor, comprising: determining a state of generation of foreign matter in the manufacturing process and each manufacturing apparatus during the manufacturing process.
記基板の検査領域内で検出した異物数と該検査領域の面
積とに基づいて算出することを特徴とする請求項1記載
の半導体製造方法。2. The semiconductor manufacturing according to claim 1, wherein the number of adhered foreign substances on the substrate is calculated based on at least the number of foreign substances detected in the inspection region of the substrate and the area of the inspection region. Method.
基板上に付着した異物を検査し、該検査した各基板毎の
異物数の推移と異物発生に関連するパラメータとの相関
に基づいて異物発生原因を推定することを特徴とする半
導体製造方法。3. A foreign substance adhering to the substrate of the semiconductor is inspected during the semiconductor manufacturing process, and based on the correlation between the transition of the number of foreign substances on each inspected substrate and a parameter relating to the foreign substance generation. A method for manufacturing a semiconductor, comprising estimating a cause of foreign matter generation.
基板上に付着した異物を検査し、該検査した異物の分布
を作業工程ごとに重ね合わせ、該重ね合わせた異物の分
布の推移に基づいて異物発生原因を推定することを特徴
とする半導体製造方法。4. In the course of a semiconductor manufacturing process, foreign substances adhering to the substrate of the semiconductor are inspected, and the distributions of the inspected foreign substances are overlapped for each work step, and the transition of the distribution of the superposed foreign substances is checked. A method for manufacturing a semiconductor, comprising estimating the cause of foreign matter generation based on the above.
物分布の情報に基づいて、半導体製造装置の異物の発生
状態を管理することを特徴とする半導体製造方法。5. A semiconductor manufacturing method, wherein in a semiconductor manufacturing process, the generation state of foreign particles in a semiconductor manufacturing apparatus is controlled based on information on the distribution of foreign particles on an inspected substrate.
とを特徴とする請求項5記載の半導体製造方法。6. The semiconductor manufacturing method according to claim 5, wherein the method is performed based on the center of gravity or dispersion of the coordinates of the foreign matter.
信号レベルの平均あるいは分散に基づいて行うことを特
徴とする請求項5記載の半導体製造方法。7. The semiconductor manufacturing method according to claim 5, wherein the management of the generation state of the foreign matter is performed based on the average or variance of the foreign matter detection signal levels.
うことを特徴とする請求項5記載の半導体製造方法。8. The semiconductor manufacturing method according to claim 5, wherein the inspection is performed during a semiconductor manufacturing process.
を検査するに際し、半導体基板内のチップ内の繰り返し
パターン部及び形成パターン密度の低い部分を選択的に
検査し,その結果を元に製造プロセス及び製造装置の異
物発生レベルを知り,異物発生原因を究明しこれを対策
し半導体を製造する半導体製造ライン。9. In a semiconductor manufacturing process, when inspecting a foreign substance on a semiconductor substrate, a repeating pattern portion and a portion having a low formation pattern density in a chip in the semiconductor substrate are selectively inspected, and a manufacturing process is based on the result. Also, a semiconductor manufacturing line that manufactures semiconductors by knowing the foreign material generation level of the manufacturing equipment, investigating the cause of foreign material generation, and taking countermeasures against it.
物数を,各工程での異物検出エリア率と検出率を乗じた
異物補足率と検出異物数から推定する事を特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の半導体製造ライン。10. A semiconductor manufacturing method, wherein the number of foreign matters adhering to a substrate is estimated from a foreign matter detection rate and a detected foreign matter number obtained by multiplying a foreign matter detection area ratio and a detection rate in each step. A semiconductor manufacturing line according to claim 1.
の推移を異物数に関連する事が予想されるパラメータと
の相関を取り異物発生原因を推定することを特徴とする
半導体製造ライン。11. A semiconductor manufacturing line characterized by estimating the cause of foreign matter generation by correlating the transition of the number of foreign matter for each substrate with a parameter expected to be related to the number of foreign matter in semiconductor manufacturing.
の推移を異物数に関連する事が予想される作業時点を契
機にして重ね合わせ異物発生原因を推定することを特徴
とする半導体製造ライン。12. A semiconductor manufacturing line characterized in that, in semiconductor manufacturing, a cause of overlapping foreign matter generation is estimated at a working time point when the transition of the number of foreign matter for each substrate is expected to be related to the number of foreign matter. .
を基に異物を管理することを特徴とする半導体製造ライ
ン。13. A semiconductor manufacturing line, wherein in semiconductor manufacturing, foreign particles are controlled based on the distribution of the foreign particles on a substrate.
いは分散元に異物を管理することを特徴とする請求項1
3記載の半導体製造ライン。14. The foreign matter is managed according to the center of gravity of the foreign matter coordinates or the origin of dispersion of the foreign matter.
3. The semiconductor manufacturing line described in 3.
の平均あるいは分散元に異物を管理することを特徴とす
る請求項13記載の半導体製造ライン。15. The semiconductor manufacturing line according to claim 13, wherein the foreign matter is managed based on an average or a dispersion source of the foreign matter detection signal level.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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