(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣチップとして形成されたパターンを有するパターン付きウエハに対して所定の角度でレーザビームを照射してその散乱光を受光し、この受光光のレベルに応じた検出信号を得てこの検出信号に応じて異物を検出する異物検査装置において、あるチップにおける前記検出信号のレベルを複数段階の多値レベルの１つに変換するレベル変換回路と、このレベル変換回路により変換されたレベルを示す信号を受けてこれと前記あるチップに隣接するチップの同様な位置の前記検出信号を前記レベル変換回路により変換することで得られる変換されたレベルを示す信号とを比較することにより異物の有無を判定する判定回路とを備え、前記隣接するチップの同様な位置に対して所定の範囲が設定され、前記隣接するチップにおける前記変換されたレベルを示す信号は、前記所定の範囲から選択された最大値であるパターン付きウエハの異物検査装置。
【請求項２】
さらにライン状に配列された多数の画素対応に検出素子を有するＣＣＤ光学センサと前記検出素子により検出された信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路とを有し、前記検出信号は、前記Ａ／Ｄ変換回路の出力であり、前記複数段階は３階段かそれ以上であり、前記レベル変換回路は、前記検出信号を受ける第１および第２のレベル変換回路を有し、前記第１のレベル変換回路の前記検出信号に対する多値レベル変換の各段の幅が前記第２のレベル変換回路の前記検出信号に対する多値レベルの変換の各段の幅よりも大きく、前記第１のレベル変換回路の出力が前記あるチップにおける前記変換されたレベルを示す信号に割り当てられ、前記第２のレベル変換回路の出力が前記隣接するチップにおける前記変換されたレベルを示す信号に割り当てられている請求項１記載のパターン付きウエハの異物検査装置。
【請求項３】
前記第２のレベル変換回路の前記検出信号に対する多値レベル変換の各段の幅は、異物が乗ったときの検出信号の平均値と異物が乗っていないときの検出信号の平均値との比率をｎとしたときに、前記第１のレベル変換回路の多値レベルへの変換段階の各段の幅が前記第２のレベル変換回路の多値レベルへの変換段階の各段の幅に対してｍ倍（ただし１＜ｍ＜ｎ）になっている請求項２記載のパターン付きウエハの異物検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パターン付きウエハの異物検査装置に関し、詳しくは、ＸＹ走査方式によるパターン付きウエハの異物検査装置において、より精度の高い異物検出ができるような異物検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣの製造過程において、ウエハの表面、あるいは半導体領域、絶縁領域、電極、配線などを形成する各種のパターンに異物が付着するとＩＣはその性能が劣化するので、それぞれのパターン形成工程においてウエハ異物検査装置によりウエハ上の異物が検査される。
ウエハ異物検査装置には、ウエハの表面にレーザビームを照射してＸ，Ｙ方向にウエハを走査するＸＹ走査方式と、レーザビームを照射してウエハを回転させ、スパイラル状にまたは同心円にウエハを走査する回転走査方式とがある。
【０００３】
図４（ａ）は、回転走査方式のウエハ異物検査装置の構成の一例である。図において、１は、多数のパターンが形成されたＩＣチップ１１を有するパターン付きウエハである。ウエハ１は、回転機構２の回転ステージ２１に吸着され固定されている。ウエハ１の表面に対して、投光部３の２個のレーザ光源３１Ａ，３１ＢからレーザビームＬＴがＸ方向において低角度で照射される。照射されたレーザビームは、集束レンズ３２Ａ，３２ＢによりスポットＳＰとして集束されてウエハ１上に異物検出領域を形成する。ウエハ１は、制御回路２５により制御されたモータ（Ｍ）２２によりθ方向に回転する。さらに、ＸＹ移動機構２３によりＹ方向に連続移動、またはステップ送りされる。その結果、ウエハ１の表面は、スポットＳＰによりスパイラル状または同心円に走査される。
このスポットＳＰの走査により、ウエハ１の表面に付着した異物と、パターンとは、ともに散乱光ＬＲを発生し、これらは、受光部４の集光レンズ４１により集光される。例えば、ＣＣＤイメージセンサと増幅器を含む受光部４２でそれが受光される。受光部４２は、散乱光ＬＲの輝度を示す輝度信号ｉを検出信号として出力する。
【０００４】
一方、回転機構２のモータ２２に直結されたロータリエンコーダ２４と制御回路２５とは、それぞれ図４（ｂ）に示すように、ウエハ１の回転角度を示す角度信号θと、Ｙ方向に移動したスポットＳＰの走査位置を示す位置信号Ｒとを発生し、それぞれの出力は、輝度信号ｉとともに異物検出部５に入力される。
このとき、異物検出部５は、データ処理部６のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）６３より適当な閾値Ｖを予め受けている。そこで、異物検出部５に入力された輝度信号ｉは、この閾値Ｖと比較され、それにより異物が検出される。この異物の検出信号（データ）は、さらにウエハ１の回転角度θと走査位置Ｒのデータとが付加されて異物データとされ、一旦データ処理部６のバッファメモリ６１に転送されて記憶される。
ウエハ１の全面に対する異物の検出が終了すると、記憶された各異物データは、座標変換部６２によりＲθ座標がＸＹ座標に変換されてＣＲＴディスプレイ等で構成される出力部７においてマップ表示される。
【０００５】
ＩＣチップ１１上に形成された配線パターン等と照射光との関係は、図４（ｃ）に示すように、パターンＰＴは、ウエハ１のオリエンテーションフラット（ＯＦ）に対して、平行あるいは直角となる方向に形成されている。一方、異物Ｑは、パターンＰＴと、それ以外の無地の部分にランダムに散在する。両者の散乱光ＬＲにはそれぞれ特徴があって、異物Ｑは、その大きさに対応したほぼ無指向性の散乱光を発生する。これに対して、パターンＰＴの散乱光は、その表面より、むしろエッジＥのほうが強くなり、パターンＰＴの方向に依存する指向性がある。それを図５に示す。なお、図中、θpは、Ｘ軸，Ｙ軸から約２２．５°程度の角度である。この角度を中心とする特定の範囲として網線で示す部分にパターンＰＴの散乱光が集中する。
このときの輝度信号ｉの波形の一例が図６である。この図を参照して異物Ｑを検出する方法の一つを説明する。異物検出部５に入力された輝度信号ｉは、適当な角度δθごとにサンプリングされる。前記の約２２．５°程度を中心とする特定の範囲ではパターンＰＴの散乱光による輝度信号の波形は振幅がかなり大きく、これに異物Ｑ２のパルスが重畳している。一方、パターンＰＴ以外の無地部分にはノイズＮがあり、これに異物Ｑ１のパルスが乗っている。
【０００６】
なお、説明の都合上、図６では、前記の特定の範囲のパターンのうち高いレベルの輝度信号と無地部分の部分の輝度信号との波形とそれぞれ示しているが、これら輝度信号の波形の間のレベルを持つ波形も当然ある。
そこで、データ制御部６は、輝度信号ｉに対して、仮にノイズＮよりやや大きい固定閾値Ｖ１を異物検査部５に設定すると、異物Ｑ１は当然検出される。しかし、異物Ｑ２とパターンＰＴとがともに検出されるので、パターンＰＴの部分が異物として検出されてしまう。それが異物検出における虚報になる。そこで、データ制御部６は、閾値Ｖ１の代わりに、パターンＰＴよりやや大きい固定閾値Ｖ２を設定する。このようにすると、今度は異物Ｑ１が検出されず検出ミスとなる。いずれにしても固定閾値Ｖ１，Ｖ２は適切なものにはならない。
このような問題を解決するものとして、輝度信号ｉのレベルに応じてダイナミックに閾値を変更して異物検査を行うことが考えられる。これに関しては、特開平７−２４３９７７号「異物検出用の浮動閾値算定方法」と特開平７−２４３９７８号「パターン付きウエハの異物検査装置」とが本願出願人においてすでに出願されている。
【０００７】
次に、ＸＹ走査方式の異物検査装置の構成について図４を参照して説明する。ＸＹ走査方式では、図４におけるウエハ１の回転機構であるモータ２２は、単に、オリエンテーションフラットをＸ軸あるいはＹ軸に平行になるように位置合わせを行うために使用される。ＸＹ走査は、ＸＹ移動機構２３により行われる。また、投光部３は、通常、レーザ光源３１Ａ，３１Ｂのいずれか一方のレーザビームＬＴが使用される。さらに、角度信号θと位置信号Ｒとに換えてＸＹ走査方式では、Ｘ、Ｙ座標が制御回路２５あるいはＭＰＵ６３から異物検出部５に送出される。そして、座標変換部６２は削除される。
ＸＹ走査方式の異物検査装置では、制御回路２５がモータ２２を駆動してウエハ１のオリエンテーションフラットの位置合わせをし、これが済むと、制御回路２５は、ＸＹ移動機構２３を駆動してＸＹ走査を行う。そして、各走査点において異物検出が行われる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
さて、いずれの走査方式においても、また、たとえ、前記した出願のようにダイナミックに閾値を変更したとしても、受光素子の受光条件が変動したり、光学的な検出条件が変動しあるいは異なったものになると、パターンを異物と誤検出することが分かった。
また、前記の出願におけるダイナミックな閾値設定は、被検査ウエハと同一品種のサンプルウエハを用いて求めるものであるので、検査条件に差が生じて実際の被検査ウエハとの間に受光レベルについてずれが生じ易い。これによっても異物の誤検出が発生し易い。
この発明の目的は、精度の高い異物検出ができるパターン付きウエハの異物検査装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するこの発明のパターン付きウエハ異物検査装置は、ＩＣチップとして形成されたパターンを有するパターン付きウエハに対して所定の角度でレーザビームを照射してその散乱光を受光し、この受光光のレベルに応じた検出信号を得てこの検出信号に応じて異物を検出する異物検査装置において、あるチップにおける前記検出信号のレベルを複数段階の多値レベルの１つに変換するレベル変換回路と、このレベル変換回路により変換されたレベルを示す信号を受けてこれと前記あるチップに隣接するチップの同様な位置の前記検出信号を前記レベル変換回路により変換することで得られる変換されたレベルを示す信号とを比較することにより異物の有無を判定する判定回路とを備え、前記隣接するチップの同様な位置に対して所定の範囲が設定され、前記隣接するチップにおける前記変換されたレベルを示す信号が前記所定の範囲から選択された最大値になっているものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
このように、この発明あっては、検出信号、すなわち検出信号（輝度信号）に対して所定の複数の段階からなる多値レベルの１つに変換する、いわゆる多値化を行う。これにより得られたレベルを隣接するチップの同様な位置における輝度信号（検出信号）を同様に多値化して得られる、変換されたレベルと比較する。このようにすれば、比較基準値のレベルは、固定されることなく、隣接チップからその都度得ることができる。すなわち、この発明では、異物検出閾値は、検査する場所に応じた受光条件あるいは検査条件に応じてダイナミックに変化する状態で得ることができる。しかも、変換値が多段に設定されているので受光条件あるいは検査条件に応じて変換値がたとえ変動したとしても、異物検出側のチップとこれの比較基準となる隣接するチップのそれぞれの輝度信号が同じような変動を受けるので比較条件としての変換値における相対的な意味での変動はほとんどない。
なお、多値レベルへのレベル変換は、アナログの検出信号（以下輝度信号で説明する）そのものに対して行っても、輝度信号をＡ／Ｄ変換して一旦デジタル化して変換されたデジタル値に対して行ってもよい。以下説明する実施例は後者の場合である。
【００１１】
ところで、検査対象がパターンであるときには、大きな散乱光が発生して、輝度信号はそのレベルが大きくなる。この発明では、このとき比較基準値を得る対象が隣接チップであるので、輝度信号を得る場所が相違する。そこで、低い比較基準値しか得られない場合も発生する。このような場合には、前記のような比較検出を行うと基準側に対して検出側のレベルが大きいパターンを異物として検出してしまう。
このようなことを回避するために、この発明では、前記の多値レベル変換について第１，第２のレベル変換回路を設ける。これにより異物検出を行うための輝度信号（第１の輝度信号）について第１のレベル変換回路でレベル変換して第１のレベルを得、かつ異物検出しているチップに隣接するチップにおいて異物検出を行う位置に対応する位置から輝度信号（第２の輝度信号）を得てこれについて第２のレベル変換回路でレベル変換して第２のレベルを得る。そして第１のレベルと第２のレベルとを相互比較するようにする。このとき、第１のレベル変換回路は、パターン部分についての第１の輝度信号のレベル変換値が基準側のパターン部分のレベル変換値より低くなるような圧縮変換をする。なお、圧縮の詳細は後述する。これによりパターン部分が異物と誤検出されることを抑止する。
【００１２】
そこで、次に説明する実施例において、前記のレベル変換回路は、パターン側レベル変換回路（第１のレベル変換回路）と異物側レベル変換回路（第２のレベル変換回路）との２つで構成される。これらによる多値化レベルへの変換は、実施例では、それぞれ８段階になっている。さらに、異物側レベル変換回路の輝度信号に対する多値レベルへの変換の８段階の各段の幅がパターン側レベル変換回路の輝度信号に対する多値レベルへの変換の８段階の各段の幅よりも大きく、それは、ほぼ４倍程度に設定されている。これにより異物側レベル変換回路の輝度信号に対する多値レベルへの変換を１／４に圧縮する。
なお、レベル変換回路は、必ずしも前記のように２つに分離する必要はない。単に、１個のレベル変換回路によりそれぞれの輝度信号がレベル変換され、各チップの対応する位置同士の多値化されたレベルを相互比較しても従来よりも検出条件の変動を受け難い効果が得られる。
【００１３】
また、レベル変換の変換元のレベルを決定する複数段階としては、３段階か、それ以上が好ましい。
また、前記のパターン側レベル変換回路は、異物検出のための比較基準となる、レベル変換された基準レベルを生成するものであるが、これをパターン側と呼ぶ理由は、ウエハの表面の多くの部分にパターンが形成されていて、ＸＹ走査方式においては、この回路で生成される変換されたレベルを示す信号の大部分がパターンからそのときどきに得られる輝度信号についてものになるからである。この点、異物側レベル変換回路は、異物検出のための輝度信号についてレベル変換されたレベルを示す信号を生成する。
【００１４】
ところで、前記輝度信号を発生するセンサとしては、実施例では、多数の検出素子を１ライン状に配列して検出素子対応に輝度信号を発生する１ラインのＣＣＤセンサが用いられているが、これは、多数の画素対応に輝度信号を検出信号として発生する光学センサを用いることができ、１ラインの光学センサに限定されるものではない。
また、次に説明する実施例では、説明の都合上、ＸＹ走査方式の異物検出装置を中心にして説明するが、この発明における輝度信号の多値化変換したレベルにおける比較処理は、回転走査方式にあっても同様に適用できる。
【００１５】
【実施例】
図１において、５０は、異物検出部であって、図４の異物検出部５に対応する。異物検出部５０は、Ａ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ）５１と、パターンから得られる輝度信号についてレベル変換して比較基準レベルを得るレベル変換回路５２ａ（以下パターン側変換回路５２ａ）、異物検出のための輝度信号についてレベル変換するレベル変換回路５２ｂ（以下異物側変換回路５２ｂ）、ラインメモリ５３、最大値検出回路５４、遅延回路５５，５６、異物有無判定回路５７、そしてコントローラ５８とからなる。
【００１６】
また、この実施例では、図２に示すように、投光部３によるレーザビームＬＴをライン状にして異物検出領域をウエハ上に形成し、受光部４２のＣＣＤイメージセンサ４２ａ上にライン状の異物検出領域の像を結像させてＸＹ走査により異物検出を行うものとする。ここでのＣＣＤイメージセンサ４２ａは、５０００画素程度の長い１ラインセンサになっている。また、図４の座標変換部６２はＸＹ走査方式の関係で不要であるので削除されている。
ところで、前記のライン状の異物検出領域をウエハ上に形成してＣＣＤイメージセンサにより異物検出をする技術についての発明を出願人は、特開平９−１７０９８６号，「異物検査装置」として出願している。
さて、Ａ／Ｄ５１は、ＣＣＤイメージセンサ４２ａと増幅器４２ｂを含む受光部４２から各検出画素に対応して発生するアナログの輝度信号ｉを受け、これを８ビット２５６階調のデジタル値に変換してパターン側変換回路５２ａおよび異物側変換回路５２ｂにそれぞれ送出する。
【００１７】
パターン側変換回路５２ａおよび異物側変換回路５２ｂは、それぞれＡ／Ｄ５１のデータを受けてこのデータを３ビット８段階の多値レベルのうちの１つのレベルに変換して多値化し、輝度信号のレベルに応じて８段階のレベルの１つを示す３ビットデータを発生する。なお、ここでは、パターン側変換回路５２ａと異物側変換回路５２ｂとは、輝度信号ｉのレベルに対するレベル変換の段階が相違している。
ラインメモリ５３は、パターン側変換回路５２ａの３ビット８階調のそれぞれ多値化データを受けて、例えば、１１×５画素分のエリアに対応する５５画素分で各画素についてレベル変換された３ビットデータをバッファし、バッファした各３ビットデータ５５画素分をパラレルに最大値検出回路５４に送出する。
【００１８】
ラインメモリ５３の具体的に回路としては、多値化データ３ビットに対応して並列に３本設けられた各５５段のシフトレジスタで構成する。３本のシフトレジスタの各段の出力はそれぞれ最大値検出回路５４に送出される。３本のシフトレジスタは、パターン側変換回路５２ａによりレベル変換された３ビットデータをそれぞれ１ビットづつパラレルに受けて、受ける都度１ビットシフトする。これにより最も古いレベル変換データは捨てられ、常に５５画素（所定量）分の最新データを記憶してこれらの出力を最大値検出回路５４に送出する。
ラインメモリ５３は、シフトレジスタではなく、５５画素分のデータを記憶するＦＩＦＯメモリにより構成してもよい。この場合には、パターン側変換回路５２ａの出力データをこのＦＩＦＯメモリに順次記憶して記憶したデータを最大値検出回路５４に設けた３ビット５５画素分のレジスタに出力するようにする。
【００１９】
最大値検出回路５４は、３ビット５５画素分の多値化データから最大値となるデータを決定して遅延回路５６と異物有無判定回路５７とに送出する回路であって、大きい値を検出する大値検出回路５４０を多数有している。各大値検出回路５４０は、画素Ａのレベル変換された３ビットデータと画素Ｂのレベル変換された３ビットデータの２つのデータをデジタル比較するコンパレータ５４ａと、このコンパレータ５４ａの比較結果に応じて画素Ａ，画素Ｂの変換されたデータのうちいずれか大きい方のデータをラッチするラッチ回路５４ｂとからなる。各大値検出回路５４０は、ここではトーナメント方式で順次段階的に接続されて５５画素の３ビットのレベル値について最大値を検出する。すなわち、ある段で大きいものを検出し、前段で検出された大きいもの同士を次段で比較して大きいものを検出していき、最後の段階でレベル値のうち最大値を最後の大値検出回路５４０のラッチ回路５４ｂに得る。
【００２０】
１チップ分遅延回路５５は、異物側変換回路５２ｂから８段階のレベルの１つのを示す３ビットデータを受ける。最大値検出回路５４の１１×５画素のエリアＷ（図２参照）の中央位置の画素Ｒａを基準とすれば、１チップ分遅延回路５５が受けた３ビットデータは、画素Ｒａに対して１チップ分の画素数分ずれた位置の画素Ｓの輝度信号のレベル変換値になる。図２の中央に検査画素Ｓとして示すように、１チップ分遅延回路５５は、例えば、５０００×５画素分の採取タイミング分のずれに対応する１チップ分の時間（所定時間）だけ遅延させるデータを発生させることで画素Ｒａに対して１チップ分タイミングが遅れた３ビットデータを生成する。これが検出画素Ｓの多値レベルのデータになる。異物有無判定回路５７は検出画素Ｓの多値レベルに変換されたデータを受ける。
【００２１】
なお、前記の１１×５画素のエリアＷの範囲において最大値を検出する理由は、本来は、検査対象となるチップの検査画素と隣接チップの検査画素に対応する位置にある画素とのそれぞれの輝度信号の変換レベルを相互比較すればよいのであるが、検出光学系の位置決め精度をそれほど精度よくすることは不可能である。そこで、異物検査側に対する基準側の位置精度のずれ分を考慮してエリアＷを設定し、この中で最大値を検出することで対応する位置の変換レベルにするものである。したがって、エリアＷの大きさは１１×５画素の範囲に限定されるものではなく、その検査装置の検出光学系における検出位置精度等により決定されるものである。
【００２２】
２チップ分遅延回路５６は、１チップ分遅延回路５５の１チップ分の遅延が２チップ分になった回路であり、その出力は、最大値検出回路５４から出力される３ビットデータを受けてこれを２チップ分タイミングを遅らせた出力を発生し、それを異物有無判定回路５７に送出する。そこで、これは、図２において画素Ｒａを含むエリアＷから２チップ分ずれた比較基準とされる画素（以下基準画素）Ｒｂを含むエリアＷのデータのうちの最大値を持つ画素の輝度信号についてのレベル変換値を出力するものである。説明の都合上、ここでは画素Ｒａに対応させて仮に中央位置にある画素Ｒｂを最大値を持つ画素とする。これら画素Ｒａ，画素Ｒｂの位置は、それぞれ検査画素Ｓに対して１チップずれた隣接チップにおける対応する位置の画素になっている。
異物有無判定回路５７は、さらに最大値検出回路５４から直接現在の１１×５画素のエリアＷにおける最大値の画素についてのレベル変換データを受けるが、先に説明したようにそれはここでは基準画素Ｒａについての３ビットデータである。
【００２３】
その結果、異物有無判定回路５７は、デジタル値を比較するコンパレータで構成される。これは、検査対象となる画素Ｓすると、これより１チップ後ろの基準画素Ｒａ、そしてこれより１チップ手前の基準画素Ｒｂのそれぞれについてレベル変換された３ビットデータを受けることになる。
異物有無判定回路５７は、まず、基準画素Ｒａ，Ｒｂの輝度信号についての変換されたレベル値を比較していずれか大きい方を選択する。そして選択された基準画素とこの基準画素から１チップ分ずれた検査画素Ｓの３ビットのレベル変換されたデータとを比較してこの検査画素Ｓのデータ値が比較データ値よりも大きいときに、異物有りを示す検出信号を発生して、この検出信号とコントローラ５８からＸ座標，Ｙ座標（回転走査のときには角度信号θと走査位置を示す位置信号Ｒ）からなる検出位置データを加えて異物データを生成してこれをバッファメモリ６１に送出する。このとき、異物有無判定回路５７は、異物データの送出の都度バッファメモリ６１のアドレスを更新してバッファメモリ６１の更新されたアドレス位置に異物データを順次記憶していく。
なお、前記のＸ座標とＹ座標は、制御回路２５あるいはＭＰＵ６３から異物検出部５０に送出される。なお、回転走査では、角度信号θと位置信号Ｒが同様に制御回路２５から異物検出部５０に送出される。
【００２４】
ところで、前記したパターン側変換回路５２ａと異物側変換回路５２ｂは、それぞれＲＡＭで構成され、Ａ／Ｄ５１からＡ／Ｄ変換データを受け、検出された輝度信号のデジタル値をアドレスとして前記のＲＡＭをアクセスし、アクセスしたアドレスから読み出したデータをレベル変換したレベル値とする。これにより輝度信号のレベルに応じた３ビット８階調の１つのレベル変換されたデータを得る。
この変換によりそれぞれの輝度信号は、図３に示すような多段階に応じてパターン側Ｐ０〜Ｐ７，異物側Ｓ０〜Ｓ７の８段階の１つの値にされる。しかも、ここでの輝度信号に対する多値化レベルの変換は、異物側変換回路５２ｂの各段における変換階段の幅がパターン側変換回路５２ａの変換階段の幅よりも大きくなっている。これにより異物側の輝度信号、すなわち検出信号が圧縮されてレベル変換される。
【００２５】
ＲＡＭに記憶されるデータは、コントローラ５８がデータ変換テーブルとして有している。このテーブルを参照してコントローラ５８は、輝度信号のそれぞれの値をＲＡＭのアドレス値として、例えば、図３に示す変換レベル“０”から“７”までの８段階の３ビットデータをＰ０〜Ｐ７を記憶する。すなわち、コントローラ５８は、パターン側変換回路５２ａのＲＡＭには、そのアドレス０，１にＰ０として“０”を、アドレス２，３にＰ１として“１”を、アドレス４，５にＰ２として“２”を、アドレス６，７にＰ３として“３”を、アドレス８〜１５にＰ４として“４”を、アドレス１６〜２３にＰ５として“５”を、アドレス２４〜３９にＰ６として“６”を、アドレス４０〜６４にＰ７として“７”をそれぞれ記憶する。
同様にして、コントローラ５８は、異物側変換回路５２ｂのＲＡＭには、そのアドレス０〜７にＳ０として“０”を、アドレス８〜１５にＳ１として“１”を、アドレス１６〜２３にＳ２として“２”を、アドレス２４〜３１にＳ３として“３”を、アドレス３２〜６３にＳ４として“４”を、アドレス６４〜９５にＳ５として“５”を、アドレス９６〜１５９にＳ６として“６”を、アドレス１６０〜２５５にＳ７として“７”をそれぞれ記憶する。なお、異物側のレベル変換における一番低いレベルには、オフセット分として初期値Ｃを付加するとよい。このような場合には、輝度信号のレベルの範囲の最後の各アドレス値にＣ分を加算すてシフトさせて記憶すればよい。
【００２６】
次に、このそれぞれに相違する幅の階段を持つ多値化レベル変換について図３に従って説明する。
先に説明したように、受光素子の受光条件が変動したり、光学的な検出条件が変動しあるいは異なったりすると、同じパターンに対して検出レベルが変化して検出誤差が発生する。しかし、同一ウエハの隣接するチップ間では、前記の受光条件や検出条件についてはほぼ同じ程度の影響を受けることが多いので、一方を基準として他方の輝度信号のレベルを比較すれば、受光条件や検出条件の変動についての影響は比較的抑制される。しかも、多段階において輝度信号のレベルを変換するようにすれば、受光条件あるいは検査条件に応じて変換値がたとえ変動したとしても、異物検出側のチップの輝度信号とこれの比較基準となる隣接するチップの輝度信号とが同じような変動を受けるので比較条件としての変換値の相対的な意味での変動はほとんどない。
【００２７】
この考え方を採れば、パターンのところはパターンのところと、パターン以外のところはパターン以外のところとで比較されるので、パターンのところとこれ以外のところとを区別する必要はなくなる。しかし、このような考え方を採っても、隣接チップの同じ位置での比較では、基準側の輝度信号のレベルが低下し、一方、検出側のパターン部分の輝度信号のレベルが大きくなった場合に、検出側の輝度信号のレベルが基準側の輝度信号のレベルを越えてしまうこともある。このような場合には、異物についての誤検出が起きる。
ところで、異物に対する輝度信号のレベルは、多数のウエハについて実験した結果にれば、パターンの上の異物でも、そうでない場所に乗った異物でも、それぞれにおいて、異物が乗っているものは、異物が乗っていないものに対して、輝度信号のピークレベルにおいて平均値として４倍程度以上高いものが得られる。ただし、これは、検出レベルの低い輝度信号の場合はもっと低くなる。また、検出光学系の精度をよくすれば、前記とは多少倍率が異なってくる。
【００２８】
前記の実験結果に従って倍率を４倍として検出レベルの高い輝度信号を基準として異物検出をすることにすれば、異物検出側の輝度信号を１／４に圧縮して基準側との間で大小比較をしても異物は検出できる。
すなわち、パターンに異物が乗ったときの輝度信号のレベルは平均的にみて４倍以上あるので、たとえ１／４にレベルが圧縮されて異物検出側レベル変換回路５２ｂによりレベル変換されたとしても、その変換レベルは、パターン側レベル変換回路の５２ａによる隣接チップにおける輝度信号に対する変換レベルを越える範囲にある。したがって、高いレベルの輝度信号を基準として異物の検出はできる。
このように検出側の輝度信号を圧縮すれば、検出側の異物の乗っていないパターン部分の変換レベルを低下させることができる。輝度レベルが高い多少もの除いて、これにより基準側のパターンの変換レベルが低い場合であっても検出側のパターン部分の変換レベル値をこれよりも低いものにを抑えることができる。したがって、前記の異物の誤検出を抑制することができる。
【００２９】
このような理由で、実施例としては、輝度信号に対する検出レベルを１／４に圧縮する。そのために、異物検出側のレベル変換幅を４倍にする。このような多段階のレベル変換について示すのが図３である。輝度信号Ｌ１がパターン以外のところの輝度信号である。輝度信号Ｌ２がパターン部分の輝度信号であり、これらに異物が乗っているときの輝度信号がそれぞれＬＳ１，ＬＳ２である。
具体的な変換の幅としては、図３では、例えば、８ビット２５６階調における１／４の６４階調（＝２５６／４）を異物の乗っていないパターン側の輝度信号のレベルの範囲に割り当て、これを８段階に分割する。そこで、パターン側（Ｐ側）の８段階の段階分けをＰ７＝４０以上〜６４まで、Ｐ６＝２４以上〜４０未満、Ｐ５＝１６以上〜２４未満，Ｐ４＝８以上〜１６未満、Ｐ３＝６以上〜８未満、Ｐ２＝４以上〜６未満、Ｐ１＝２以上〜４未満、Ｐ０＝０〜２未満とする。
【００３０】
これに対し、異物側（Ｓ側）の８段階のレベル変換は、Ｓ７〜Ｓ０がＳ＝ｎ×Ｐであって、ｎ＝４として、Ｓ７＝４×Ｐ７＝１６０以上〜２５５まで、Ｓ６＝４×Ｐ６＝９６以上〜１６０まで、以下同様にして、Ｓ５＝６０以上〜９６未満，Ｓ４＝３２以上〜６４未満、Ｓ３＝２４以上〜３２未満、Ｓ２＝１６以上〜２４未満、Ｓ１＝８以上〜１６未満、Ｓ０＝０〜８未満とする。
なお、レベル変換のためにＲＡＭに記憶した先の各データは、上記の数値に対応している。
また、パターン側の変換レベルであるパターン側（図のＰ側）から異物側（図のＳ側）の変換レベルであるＳ側を求める場合には、前記ｎ＝４に限定されるものではなく、Ｓ側のレベル変換において、パターンを異物と誤検出することが防止される程度に異物側の輝度信号のレベルを低減する圧縮ををすればよい。特に、より低いレベルの輝度信号において異物検出をする場合には、ｎは、１より大きく、４以下の値を採る。
【００３１】
一般的には、異物側レベル変換回路５２ｂの輝度信号に対する多値レベル変換の各段の幅は、異物が乗ったときの輝度信号の平均値と異物が乗っていないときの輝度信号の平均値との比率をｎとしたときに、異物側レベル変換回路５２ｂの多値レベルへの変換段階の各段の幅がパターン側レベル変換回路５２ａの多値レベルへの変換段階の各段の幅に対してｍ倍（ただし１＜ｍ＜ｎ）になっていればよい。
また、このような輝度信号のレベルを圧縮変換する各データは、実験値として求めてもよい。実験値としてレベル変換の各段階幅を求める場合には、例えば、実験値に応じてＳ＝Ｐ＋ｋ＋Ｃの式を採用して、ｋの値を段階的にレベルが上がるに従って大きく採る。また、Ｐ０については、前記Ｃを初期値としてその範囲を０〜ｋ＋Ｃ未満とし、各段の値に初期値Ｃ分を加えてその範囲を初期値分だけシフトさせるようにしてもよい。
【００３２】
このような式において求めたデータは、コントローラ５８のデータ変換テーブルに記憶される。そして、このテーブルのデータは、データ処理部６のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）６３の制御によりデータとしてコントローラ５８の内部メモリに設定される。このようにすれば、データ値は、マイクロプロセッサ６３の制御により外部から任意に設定できるようにすることができる。
これにより図３による８段階の多値化でそれぞれのレベルが８階調のいずれかに変換され、異物有無判定回路５７で比較される。なお、比較基準は、所定のエリアの中の最大値であるが、これは、検査画素に対応する位置の画素のデータＲａ，Ｒｂであってもよい。
【００３３】
ところで、実施例では、検査チップにおける検査領域からの輝度信号と隣接チップからの輝度信号とを同一の輝度信号を遅延回路で遅延させることで発生させている。この場合、例えば、１チップ遅延回路５５の位置をＡ／Ｄ５１と異物側レベル変換回路５２ｂとの間に移動させて異物側レベル変換回路５２ｂとパターン側レベル変換回路５２ａとがそれぞれ異物検査領域からの輝度信号と隣接チップからの輝度信号を受けるようにしてもよい。さらに、１チップ遅延回路５５の位置を２チップ遅延回路５６と並列になるように最大値検出回路５４の出力に移動させてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、この発明にあっては、検出信号（輝度信号）を所定の複数段階で多値化し、これにより得られた多値レベルを隣接するチップの同様な位置の多値化されたレベルと比較する。このことにより、検出条件が変動しても、その変動に応じて両者ともに多値化された段階がそれぞれ変動するので、これらの多値レベルの比較が相対的な比較になる。したがって、受光素子の受光条件が変動したり、光学的な検出条件が変動し、あるいは異なったりしても異物検出誤差が発生し難い。
その結果、より精度の高い異物検出ができるパターン付きウエハ異物検査装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明のパターン付きウエハ異物検査装置の一実施例における異物検出部を中心としたブロック図である。
【図２】図２は、その検査状態の説明図である。
【図３】図３は、その多値レベルへのレベル変換の説明図である。
【図４】図４は、回転走査方式の異物検査装置の一例を示す図であって、（ａ）は、その全体的な構成図、（ｂ）は、そのウエハに形成されたチップと走査との関係の説明図、（ｃ）は、各チップにおけるパターンと異物との説明図である。
【図５】図５は、パターンの散乱光の分布特性についての説明図てある。
【図６】図６は、輝度信号と異物についての検出波形の一例を示す波形図である。
【符号の説明】
１…被検査のパターン付きウエハ、１’…テストウエハ、
１１…ＩＣチップ、２…回転機構、２１…回転ステージ、
２２…モータ（Ｍ）、２３…ＸＹ移動機構、
２４…ロータリエンコーダ、２５…制御回路、
３…投光部、３１Ａ，３１Ｂ…レーザ光源、３２Ａ，３２Ｂ…集束レンズ、
４…受光部、４１…集光レンズ、４２…受光部、
５，５０…異物検出部、５１…Ａ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ）、
５２ａ…パターン側の基準レベル変換回路（パターン側レベル変換回路）、
５２ｂ…異物検出側のレベル変換回路（異物側レベル変換回路）、
５３…ラインメモリ、
５４…最大値検出回路、５５，５６…遅延回路、
５７…異物有無判定回路、５８…コントローラ、
６…データ処理部、６１…バッファメモリ、６２…座標変換部、
６３…マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）、
７…出力部、
ＬＴ…レーザビーム、ＳＰ…レーザスポット、
ＰＴ…パターン、Ｑ，Ｑ１，Ｑ２…異物、
ＬＲ…散乱光、ＬＲＰ…パターンの散乱光、ＬＲＱ…異物の散乱光、
ｉ…散乱光の輝度、Δｉ…刻み輝度、ｉ…輝度信号、
Ｒ…スポットの走査位置、
θ…ウエハの回転角度、Δθ…刻み角度、θ…角度信号、
θｐ…特定の角度、Ｖ１，Ｖ２…固定閾値。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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