JPS59178740A - 外観欠陥検査装置 - Google Patents
外観欠陥検査装置Info
- Publication number
- JPS59178740A JPS59178740A JP5241283A JP5241283A JPS59178740A JP S59178740 A JPS59178740 A JP S59178740A JP 5241283 A JP5241283 A JP 5241283A JP 5241283 A JP5241283 A JP 5241283A JP S59178740 A JPS59178740 A JP S59178740A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- defect
- light
- size
- defect inspection
- optical fiber
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、反射回折及び干渉現象を利用した半導体集積
回路のような試料のパターン表面の欠陥を検出する外観
欠陥検査装置の改良に係り、特に、この種装置において
検出部にフレネルレンズと光ファイバーを組み合わせる
こと、あるいはホトダイオードを配列することで欠陥の
大きさを区分することを狙いとした検出部の改良に関す
る。
回路のような試料のパターン表面の欠陥を検出する外観
欠陥検査装置の改良に係り、特に、この種装置において
検出部にフレネルレンズと光ファイバーを組み合わせる
こと、あるいはホトダイオードを配列することで欠陥の
大きさを区分することを狙いとした検出部の改良に関す
る。
半導体集積回路の表面欠陥（断線、ショート。
異物等）ｆ：検出する検査装置には、反射回折及び干渉
現象を利用する方法がある。第１図にこのような従来装
置の構成図を示す。。
現象を利用する方法がある。第１図にこのような従来装
置の構成図を示す。。
欠陥検出の基本的な考え方を以下に述べる。レーザ光を
かみそりの刃などのエツジに垂直に照射するとエツジの
方向に対し直角方向に回折光が生じる。この特徴的な現
象を用いる。ＩＬ、ＬＳＩなどの集積回路表面のパター
ンにおける線分の方向は、Ｘ軸を基準とするとψｎ−４
５°Ｘｎ（ｎ＝０〜７）から成る。これにレーザ光を照
射すると試料表面上でψｎ−４５°Ｘｎ（ｎ＝ｏ〜７）
方向に回折光の強度分布が生じる。ここで得られた強度
分布は、正常パターンによるものである。
かみそりの刃などのエツジに垂直に照射するとエツジの
方向に対し直角方向に回折光が生じる。この特徴的な現
象を用いる。ＩＬ、ＬＳＩなどの集積回路表面のパター
ンにおける線分の方向は、Ｘ軸を基準とするとψｎ−４
５°Ｘｎ（ｎ＝０〜７）から成る。これにレーザ光を照
射すると試料表面上でψｎ−４５°Ｘｎ（ｎ＝ｏ〜７）
方向に回折光の強度分布が生じる。ここで得られた強度
分布は、正常パターンによるものである。
一方、欠陥を円形パターンとみなし、これを同心状にレ
ーザ光で照射した場合を考える。この時、回折光は、Ｘ
−ｙ面を底面とする半球空間に広がる。以上の正常パタ
ーン、欠陥による回折光の分布より、正常パターンを避
ける位置、ψ。−（２ｎ＋１）Ｘ２２．５° （ｎ−０
〜７）の方向に光電子増倍管（ＰＭＴ）などの光検出器
を設けることで欠陥部からの反射信号光を検出でき、か
くして欠陥検出が達成できる。
ーザ光で照射した場合を考える。この時、回折光は、Ｘ
−ｙ面を底面とする半球空間に広がる。以上の正常パタ
ーン、欠陥による回折光の分布より、正常パターンを避
ける位置、ψ。−（２ｎ＋１）Ｘ２２．５° （ｎ−０
〜７）の方向に光電子増倍管（ＰＭＴ）などの光検出器
を設けることで欠陥部からの反射信号光を検出でき、か
くして欠陥検出が達成できる。
具体的な従来構成を第１図に示す。集光光学系には、レ
ーザ１からの光を試料５（半導体集積回路）上でビーム
径Ｄ’−＝２０μｍφに絞ることからビーム拡大系２及
び集光レンズ４を用い、更に試料５面を走査するため可
動鏡３を配列している。
ーザ１からの光を試料５（半導体集積回路）上でビーム
径Ｄ’−＝２０μｍφに絞ることからビーム拡大系２及
び集光レンズ４を用い、更に試料５面を走査するため可
動鏡３を配列している。
のＰＭＴを用いている。これは、ψ。＝ （２ｎ ＋１
）Ｘ２２．５° （ｎ−０〜７）の８方向で、高次並び
に低次回折光を受ける位置θ１ 、θ２に合計１６本設
定されている（≠２３５９８ ）。
）Ｘ２２．５° （ｎ−０〜７）の８方向で、高次並び
に低次回折光を受ける位置θ１ 、θ２に合計１６本設
定されている（≠２３５９８ ）。
第１図に示す構成で欠陥検出は可能である。けれども、
この検出器６の配置では、（＋＞欠陥の見落しが生じる
こと、（１１）検出欠陥の大きさを区分することができ
ないことなどの欠点がある。これを第２図で説明する。
この検出器６の配置では、（＋＞欠陥の見落しが生じる
こと、（１１）検出欠陥の大きさを区分することができ
ないことなどの欠点がある。これを第２図で説明する。
種々の直径の円形パターンｄ（擬似欠陥）に対して、同
心状にレーザ光を照射したときの信号光強度（回折強度
）は、それぞれの円形パターンの大きさに対応して強度
の振動状態及びその大きさが異なる。この振動状態は円
形パターンにおける回折によって生じたものである。
心状にレーザ光を照射したときの信号光強度（回折強度
）は、それぞれの円形パターンの大きさに対応して強度
の振動状態及びその大きさが異なる。この振動状態は円
形パターンにおける回折によって生じたものである。
ちなみに、（Ｓｉ十５ｉ０２）上にＳｉ３Ｎ４やレジス
トパターンが存在したとき、図に示す現象が表れる。こ
のことから、第１図に示す配置、θ１ 。
トパターンが存在したとき、図に示す現象が表れる。こ
のことから、第１図に示す配置、θ１ 。
θ２でＰＭＴを設定した場合、例えば円形パターンの大
きさｄｌ−２μｍφを対象とすると０２のＰＭＴでは受
光領域が谷の箇所となり、雑音レベきない。同様の事柄
が、他の円形パターンに対しても付きまとい検出の信頼
性が低下する。
きさｄｌ−２μｍφを対象とすると０２のＰＭＴでは受
光領域が谷の箇所となり、雑音レベきない。同様の事柄
が、他の円形パターンに対しても付きまとい検出の信頼
性が低下する。
更に、上記のＰＭＴのみを用いる構成では、欠陥の大き
さ区別も不可能である。方法としてθ１゜θ２の加算を
全方向のＰＭＴに関して行うと、場合によシ受光強度の
対比により大きさ区別も可能になることもあるが、強度
の振動からこの状態は一般性を示さない。
さ区別も不可能である。方法としてθ１゜θ２の加算を
全方向のＰＭＴに関して行うと、場合によシ受光強度の
対比により大きさ区別も可能になることもあるが、強度
の振動からこの状態は一般性を示さない。
本発明の目的は、以上で述べた検出系では不可能であっ
た円形パターンに類似した欠陥の大きさの区分を可能と
し、かつ、欠陥の見落しのない外観欠陥検査装置を提供
することにある。
た円形パターンに類似した欠陥の大きさの区分を可能と
し、かつ、欠陥の見落しのない外観欠陥検査装置を提供
することにある。
上記目的を達成するため、まず種々の大きさの欠陥にレ
ーザ光を照射したとき発生する反射空間における強度分
布に注目する。第２図、第３図（ａ）。
ーザ光を照射したとき発生する反射空間における強度分
布に注目する。第２図、第３図（ａ）。
（ｂ）は代表例としてｄ＝２．５．９μｍφの円形パタ
ーン欠陥に関する受光一度のθ依存性を表している。こ
こでの受光強度には、先にも触れたように欠陥の大きさ
に関連した回折光のほか、欠陥の厚みに伴う傾斜が寄与
する散乱が含まれる。振動状態が欠陥による回折によっ
て生じる現象であり、直流状成分としてθ〉６０°の領
域で信号を増加するのが散乱によるものである。これよ
り、振動数及び受光強度の極大、極小位置には欠陥の太
きさとの間である種の関連性があることがわかる。
ーン欠陥に関する受光一度のθ依存性を表している。こ
こでの受光強度には、先にも触れたように欠陥の大きさ
に関連した回折光のほか、欠陥の厚みに伴う傾斜が寄与
する散乱が含まれる。振動状態が欠陥による回折によっ
て生じる現象であり、直流状成分としてθ〉６０°の領
域で信号を増加するのが散乱によるものである。これよ
り、振動数及び受光強度の極大、極小位置には欠陥の太
きさとの間である種の関連性があることがわかる。
良く知られたフラウンホーファの円形開口に関する考え
が第２図の回折光寄与成分に対応する。これは一般的に
、 λ θ１＝ｓｚｎ−’（−・ｔｘｌ） −（１
）ここに θＩ ＝光軸Ｚからの傾き角 λ ：レーザ入射波長 Ｄ ：欠陥の大きさ αＩ ：ベツセル関数ＪＩ（πα）ノ根と表される。上
式から求められたθ１の値が極小位置を示す。ｄ＝２．
５．９μｍφ欠陥については計算結果と良く一致する。
が第２図の回折光寄与成分に対応する。これは一般的に
、 λ θ１＝ｓｚｎ−’（−・ｔｘｌ） −（１
）ここに θＩ ＝光軸Ｚからの傾き角 λ ：レーザ入射波長 Ｄ ：欠陥の大きさ αＩ ：ベツセル関数ＪＩ（πα）ノ根と表される。上
式から求められたθ１の値が極小位置を示す。ｄ＝２．
５．９μｍφ欠陥については計算結果と良く一致する。
以上より、第３図（ａ）に示すように０１を細分割し、
極小点及び振動数を計数することで欠陥の大きさが区分
できる。
極小点及び振動数を計数することで欠陥の大きさが区分
できる。
次に、各々の欠陥で得られる受光強度に注目すると、第
３図（ｂ）に示すようにθ方向に受光領域を拡大するこ
とで強度に大小関係が生じる。
３図（ｂ）に示すようにθ方向に受光領域を拡大するこ
とで強度に大小関係が生じる。
例えば、
θｌ−３０゜
ここに Ｗ：出力全体強度
Ｖ；受光強度
を検出すると強度の違いがはっきりする。この方法でも
欠陥の大きさの分類は可能である。更に、この利点の外
、受光領域の拡大により欠陥の見落しも解消できる。つ
まシ、受光強度の振動の影響を無視し得る。
欠陥の大きさの分類は可能である。更に、この利点の外
、受光領域の拡大により欠陥の見落しも解消できる。つ
まシ、受光強度の振動の影響を無視し得る。
以上より、回折光の極小点及び振動数を計数すること、
θ方向に受光領域を拡大すること、の２方法を併用する
ことで従来技術が持つ欠点を克服することができる。
θ方向に受光領域を拡大すること、の２方法を併用する
ことで従来技術が持つ欠点を克服することができる。
以下、本発明の実施例を第４．５，６．７図によシ説明
する。
する。
第４図は、受光領域の拡大用に受光のためのθ領域が３
０° 〈θ〈９０° を有するフレネルレンズ７を用い
、集束光を光ファイバー８で受け、後端部をＰＭＴ６と
組み合わせた光検出部の構成を示す。そこでのフレネル
レンズ７ ハ正！パターンによる回折光を避ける位置、
ψ。−（２ｎ＋１）×２２５° （ｎ−０〜７）に配置
される。かくして、ＰＭＴ６の出力を比較判定回路１０
に導き評価することで欠陥の大きさが区分できる。また
、途中分岐した欠陥の信号は信号処理回路１１でデジタ
ル化され、表示器１２で欠陥が存在する番地並びに大き
さ指定を与えて表示する。
０° 〈θ〈９０° を有するフレネルレンズ７を用い
、集束光を光ファイバー８で受け、後端部をＰＭＴ６と
組み合わせた光検出部の構成を示す。そこでのフレネル
レンズ７ ハ正！パターンによる回折光を避ける位置、
ψ。−（２ｎ＋１）×２２５° （ｎ−０〜７）に配置
される。かくして、ＰＭＴ６の出力を比較判定回路１０
に導き評価することで欠陥の大きさが区分できる。また
、途中分岐した欠陥の信号は信号処理回路１１でデジタ
ル化され、表示器１２で欠陥が存在する番地並びに大き
さ指定を与えて表示する。
回折光の極小点及び振動数を計数することで欠陥の大き
さを同定する方法を第５図に示す。検出素子にホトダイ
オードアレイ９を用いる。この時試料５面上のレーザ照
射点からの位置は、１個のホトダイオード面の大きさが
第３図（ａ）に示す振動の−周期以下の領域を満たすよ
うに設定する。反射回折光が生じた時制々のホトダイオ
ードで得られた出力は、第４図の場合と同様に比較判定
回路１０に送られ、隣シ合った信号間の関係で評価され
る。
さを同定する方法を第５図に示す。検出素子にホトダイ
オードアレイ９を用いる。この時試料５面上のレーザ照
射点からの位置は、１個のホトダイオード面の大きさが
第３図（ａ）に示す振動の−周期以下の領域を満たすよ
うに設定する。反射回折光が生じた時制々のホトダイオ
ードで得られた出力は、第４図の場合と同様に比較判定
回路１０に送られ、隣シ合った信号間の関係で評価され
る。
第６図は、第５図におけるホトダイオードアレイ９を固
定した場所に同様の効果を与えうる光ファイバー１３を
配置し、その後端部にホトダイオードアレイ９を結合し
た構成から成シ、第５図の変形例である。この配置を採
ることでアライメントが容易になる。
定した場所に同様の効果を与えうる光ファイバー１３を
配置し、その後端部にホトダイオードアレイ９を結合し
た構成から成シ、第５図の変形例である。この配置を採
ることでアライメントが容易になる。
更に、上記で述べた個々の方法の組み合わせも考えられ
る。第７図は、フレネルレンズ７、ホトダイオードアレ
イ９を同時に配置する方法である。
る。第７図は、フレネルレンズ７、ホトダイオードアレ
イ９を同時に配置する方法である。
この配置では、２方法で求めた値を並列的に照らし合わ
せることができ、値に信頼性が増す。
せることができ、値に信頼性が増す。
以上の検出部の構成により、第３図（ａ）におけるθ１
に関して３０°から９０°の領域がｎ分割され、それぞ
れの出力値を得ることができ、欠陥の大きさを区分する
ことが可能となる。と同時に、フレネルレンズを用いる
ことによシ、従来法で生じた振動の影響も無視し得る。
に関して３０°から９０°の領域がｎ分割され、それぞ
れの出力値を得ることができ、欠陥の大きさを区分する
ことが可能となる。と同時に、フレネルレンズを用いる
ことによシ、従来法で生じた振動の影響も無視し得る。
第１図は従来方式の説明図、第２図は第１図のＺ軸を基
準とした傾斜角度に対する受光強度分布の説明図、第３
図（ａ）、（ｂ）は本発明を実現する考え方の説明図、
第４図、第５図、第６図、第７図は本発明による光検出
部の構成を具体化した実施例説明図である。 １・・・レーザ光源、２・・・ビーム拡大系、３・・・
可動鏡、４・・・集光レンズ、５・・・試料、６・・・
光検知器、７・・・フレネルレンズ、８・・・光ファイ
ノ（−１９・・・ホトダイオードアレー、１０・・・比
較判定回路、１１・・・信号処理回路、１２・・・表示
器、１３・・・光ファイ・く−第 １ 口 ／ 第 ２ 区 ３ρ・ ρ、 の ダ′−ρｉ 、ｆｆｉ ３ 図 ゐ 雷 ３゛９ ５ρ−ρｉ ゾρ′ χ ４ 区 菫 ５ 区 ）占 乙 し？］ 季 第 ７２ 社日立製作所武蔵工場内
準とした傾斜角度に対する受光強度分布の説明図、第３
図（ａ）、（ｂ）は本発明を実現する考え方の説明図、
第４図、第５図、第６図、第７図は本発明による光検出
部の構成を具体化した実施例説明図である。 １・・・レーザ光源、２・・・ビーム拡大系、３・・・
可動鏡、４・・・集光レンズ、５・・・試料、６・・・
光検知器、７・・・フレネルレンズ、８・・・光ファイ
ノ（−１９・・・ホトダイオードアレー、１０・・・比
較判定回路、１１・・・信号処理回路、１２・・・表示
器、１３・・・光ファイ・く−第 １ 口 ／ 第 ２ 区 ３ρ・ ρ、 の ダ′−ρｉ 、ｆｆｉ ３ 図 ゐ 雷 ３゛９ ５ρ−ρｉ ゾρ′ χ ４ 区 菫 ５ 区 ）占 乙 し？］ 季 第 ７２ 社日立製作所武蔵工場内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、試料面上にレーザ光を照射し、その時発生する反射
信号光を光検出器で検出することで欠陥を検出する装置
において、検出部に欠陥の大きさを区分するための識別
手段を備えてなることを特徴とする外観欠陥検査装置。 ２、上記識別手段がフレネルレンズと光ファイバーとか
らなることを特徴とする第１項の外観欠陥検査装置。 ３、上記識別手段がホトダイオードアレイからなること
を特徴とする第１項の外観欠陥検査装置。 ４、上記識別手段がアレイ状に光ファイバーを配列しそ
の後方でホトダイオードと結合したものからなることを
特徴とする第１項の外観欠陥検査装置。 ５、上記識別手段がフレネルレンズとホトダイオードア
レイ、もしくはフレネルレンズと光ファイバーとを配列
したものからなることを特徴とする第１項の外観欠陥検
査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5241283A JPS59178740A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | 外観欠陥検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5241283A JPS59178740A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | 外観欠陥検査装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59178740A true JPS59178740A (ja) | 1984-10-11 |
Family
ID=12914068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5241283A Pending JPS59178740A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | 外観欠陥検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59178740A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63244753A (ja) * | 1987-03-31 | 1988-10-12 | Toshiba Corp | 結晶欠陥認識処理方法 |
-
1983
- 1983-03-30 JP JP5241283A patent/JPS59178740A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63244753A (ja) * | 1987-03-31 | 1988-10-12 | Toshiba Corp | 結晶欠陥認識処理方法 |
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