JP2539182B2 - 半導体ウエハ上の異物検査方法 - Google Patents
半導体ウエハ上の異物検査方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ＬＳＩウエハ、
特にＬＳＩ製造中間工程での回路パターン付ウエハ上の
微小異物を高感度で検出するのに好敵な半導体ウエハ上
の異物検査方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来のウエハ上の異物検査装置では、 （１）レーザ光の一次元高速走査と試料の並進低速移動
の組合せや （２）試料の高速回転と並進低速移動との組合せによる
螺旋状走査を用いて、試料全面の走査・検出を行ってい
た。 【０００３】また、特開昭５７−８０５４６号公報（公
知例１）では、自己走査型一次元光電変換素子アレイの
電気的走査と試料低速移動とを組み合わせて上記（１）
と同等の走査を実現している。更に、Automatic Microc
ircuit and Wafer Inspection, Electronics Test, Vo
l.4, No.5, May 1981, pp.60-70（公知例２）では、試
料ウエハの半径位置に自己走査型一次元光電変換素子ア
レイを配置し、これと試料の回転移動とを組み合わせて
上記（２）と同等な走査を実現している。 【０００４】しかし、公知例１、２の方法では、個々の
光電変換素子絵素の隣接部に存在する不感帯が異物を走
査した場合において、異物の“見逃し”を避けることが
できない。厳密にこれを避けるためには、不感帯をカバ
ーする様に、複数の光電素子アレイを重複して設置する
必要がある。これは必要以上に信号処理回路量を多くし
て、且つ信頼性を低下させる原因となる。しかし、光電
素子アレイを重複しなくても、上記不感帯の幅に比べて
検出すべき異物の大きさが十分大きい場合や、光電変換
素子の幅の合計に比べて不感帯の幅の合計が無視できる
程度に小さい場合には、上記“見逃し”は大きな問題と
ならない。公知例１、２の方法では、このような観点か
ら不感帯による“見逃し”は、無視している。 【０００５】［回路パターン付ウエハ上の異物検出］Ｌ
ＳＩ製造の中間工程での回路パターン付ウエハ上の異物
検査は、製品歩留まり向上、信頼性向上のために不可欠
である。この異物検査の自動化は、特開昭５５−１４９
８２９号公報、特開昭５４−１０１３９０号公報、特開
昭５５−９４１４５号公報、特開昭５６−３０６３０号
公報等の一連の公開公報に示されているように、偏光を
利用した検査方法により実現されている。 【０００６】この原理を図１９〜図２６を使用して説明
する。 【０００７】図１９に示す如く、照明光４をウエハ１の
表面に対して傾斜角度φで照射したのみでは、回路パタ
ーン２のエッジと異物３とから同時に散乱光５、６が発
生するので、回路パターン２のエッジから異物３のみを
弁別して検出することはできない。そこで、照明光４と
して、偏光レーザ光を使用し、異物３を検出する工夫を
行った。 【０００８】図２０（ａ）に示す如く、ウエハ１上に存
在する回路パターン２にＳ偏光レーザ光（ここで、レー
ザ光の電気ベクトル１０がウエハの表面と平行な場合を
Ｓ偏光レーザ照明と呼ぶ。）４を照射する。一般に回路
パターン２の表面凹凸は微視的に見ると、照明光の波長
に比べて十分小さく、光学的に滑らかであるため、素の
散乱光５もＳ偏光成分１１が保たれる。従って、Ｓ偏光
遮光の検光子１３を検出光路中に設置すれば、回路パタ
ーン２のエッジから生じる散乱光５は大部分遮光され、
光電変換素子７には到達しない。一方、図２０（ｂ）に
示す如く、異物３からの散乱光６には、Ｓ偏光成分１１
に加えてＰ偏光成分１２も含まれる。これは、異物３の
表面は粗く、偏光が解消される結果、Ｐ偏光成分１２が
発生するからである。従って、検光子１３を通過するＰ
偏光成分１４を光電変換素子７により検出すれば、異物
３の検出ができる。 【０００９】ここで、図１９に示すように、Ｓ偏光レー
ザ光４の照射方向に対して回路パターン２の長手方向
（エッジが向いている方向）となす角度が直角の場合に
は、この回路パターン２のエッジからの散乱光は、検光
子１３により完全に遮光される。しかし、ウエハ１上に
存在する回路パターン２の長手方向の向きは様々あり、
この場合回路パターン２の長手方向の向きは、Ｓ偏光レ
ーザ光４の照射方向に対して直角と異なることになり、
この回路パターン２のエッジから生じる散乱光はＳ偏光
成分が保たれることにはならず、検光子１３により完全
には遮光されないこととなる。この考察は、計測自動制
御学会論文集のＶｏｌ．１７，Ｎｏ．２，Ｐ．２３２〜
Ｐ．２４２，１９８１．に述べている。これによれば、
Ｓ偏光レーザ光４の照射方向に対する角度が、直角より
±３０°以内の範囲の回路パターン２のエッジから生じ
る散乱光のみが、ウエハの上方に設置した対物レンズ９
に入射するので、この範囲の回路パターン２のエッジか
らの散乱光５は、検光子１３により完全には遮光されな
いが、その強度は２〜３μｍの大きさの異物から生じて
検光子１３を通過する散乱光成分の強度と比べると弁別
できる程度に小さいので、実用上問題とならない。 【００１０】ここで、Ｓ偏光レーザ光４の傾斜角度φ
は、１°〜３°程度に設定している。これは以下に示す
理由による。図２１に示す実験では、φの傾斜角度でＳ
偏光レーザ光４を照射した際、２μｍφの異物から散乱
光して検光子１３を通過してくる成分１４の強度Ｖs と
回路パターン２のエッジから散乱反射して検光子１３を
通過してくる成分１４の強度Ｖp とを、対物レンズ９
（倍率４０Ｘ，Ｎ．Ａ．＝０．５５）を用いて測定し
た。実験結果を図２２に示す。これは、Ｓ偏光レーザ光
４の傾斜角度φを横軸にとり、異物／回路パターンの弁
別比Ｖs／Ｖpをプロットした。同図から傾斜角度φが５
°以下の場合には、ＶsはＶpと容易に弁別できるので、
２μｍφ以上の大きさの異物について、安定して検出す
ることが可能となる。また、設計的な事柄を考慮する
と、傾斜角度φ＝１°〜３°が最適である。（特開昭５
６−３０６３０号公報参照） ここで、レーザ光源１５は左右から２ケ用いているの
は、異方性を有する散乱光を発生する異物に対して安定
な検出を可能とする目的からである。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】次にこの検出原理を用
いた異物検査方法について、図２３〜図２６に基づいて
説明する。 【００１２】図２３（ａ）に示すように、検出範囲を制
限する為に、スリット８を試料結像面に設ける。これに
よりスリット８の開口部の試料上への投影面積８ａの範
囲内の散乱光のみが一度に検出されるので、この面積内
でのパターン散乱光Ｐ偏光成分の積算強度１４ｐに比べ
て異物からの散乱光のＰ偏光成分１４ｄが十分大きけれ
ば、異物３が安定に検出できる。それ故に、この面積８
ａは、検出すべき異物の大きさ（２〜３μｍ）と同程度
の大きさにすれば、検出感度が最適となるが、図２３
（ｂ）に示すような走査回数が多くなり、長時間の検査
時間を有する。逆に開口面積８ａを大きくすると、短時
間に検査ができるが、検出感度が劣化する結果となる。
これを考慮して、現在では面積８ａを１０μｍ×２００
μｍとして、２〜３μｍの異物を約２分で（１５０ｃｍ
φウエハの場合）検査している。この様子を図２４、図
２５を用いて説明する。 【００１３】まず、図２４では、ウエハ表面の平面図
（ａ）と断面図（ｂ）を示す。回路パターン２のエッジ
には、(３)回路パターンの僅かな凹みや、(４)レーザ光
４の照射方向に対して直角以外の角度を有する個所があ
り、この個所（回路パターン２のエッジの凹みや角部）
の各々からは僅かにＰ偏光成分（Ｓ偏光成分以外）を含
む散乱光（主としてＳ偏光成分）が発生するため、この
Ｐ偏光成分がＳ偏光遮光の検光子１３を透過することに
なり、図２５（ａ）に示すようなＰ偏光成分（Ｓ偏光成
分以外）の散乱光が検出され、開口８ａで受光すること
により図２５（ｂ）に示す信号１４ｐが得られる。一
方、２μｍ以上の大きさの大異物３ｂからは、図２５
（ｂ）に示すように、上記(３)、(４)の個所の各々に比
べて大きな強度のＰ偏光成分を有する信号１４ｄが検出
される。しかし、０．５〜２μｍ程度の大きさの微小異
物３ａからは、図２５（ｂ）にしめすように、上記
(３)、(４)の個所の各々に比べて同程度のＰ偏光成分を
有する信号１４ｄが検出される。そのため０．５〜２μ
ｍ程度の大きさの微小異物３ａを、回路パターン２のエ
ッジの凹みや角部と弁別できないという課題を有してい
た。 【００１４】図２５には、開口８ａが試料上を走査した
場合の光電変換素子７の出力信号を示す。同図（ａ）で
は、Ｐ偏光成分１４ｐ（回路パターン）及び１４ｄ（異
物）の試料上の分布を示す。この分布上を開口８ａが走
査すると同図（ｂ）に示す出力を得る。この例では、微
小異物３ａと回路パターン２のエッジからの出力が同程
度であるので、破線で示す閾値はこの出力より高い位置
に設定せざるを得ないので、この結果、大異物のみの検
出に限定されることになる。 【００１５】しかし、２５６ＫｂｉｔメモリーＬＳＩに
代表される高集積ＬＳＩの製造においては、１μｍの大
きさの異物の存在が製品歩留まりに大きく影響するの
で、１μｍ異物の検出感度が必要となる。これは、図５
に示す装置において開口８ａを５μｍ×５μｍ以下に制
限すれば、前記(３)、(４)の個所におけるＰ偏光成分の
積算効果が、開口８ａが、半導体ウエハの表面上に換算
して１０μｍ×２００μｍの場合に比べて低減されるの
で、その結果１μｍ異物の検出が可能となる。しかし、
この場合検査時間が約４０倍となり、製造スループット
との同期が取れず、実用化に課題を有していた。 【００１６】本発明の目的は、上記課題を解決すべく、
回路パターンを有する半導体ウエハ上に存在する２μｍ
以下の微小異物を高信頼度で、しかも比較的高速で検査
でき、高集積ＬＳＩを高歩留まりで製造することができ
るようにした半導体ウエハ上の異物検査方法を提供する
ことにある。 【００１７】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、半導体固体撮像素子アレイにおいて配列
された方形形状の各受光部の大きさと拡大集光光学系の
拡大結像倍率との関係を、検光子を通して得られる直線
偏光以外の散乱光の内各受光部において受光する回路パ
ターンのエッジから生じる散乱光量に比べて半導体ウエ
ハの表面上の２μｍ以下の大きさの微小異物から生じる
散乱光量が大きくなるように前記各受光部が、前記回路
パターンが形成された半導体ウエハの表面上において約
１０μｍ×１０μｍ以下の方形形状の部分を受光すべく
検出光学系を設定し、前記半導体ウエハの表面からの反
射光像を前記拡大集光光学系を通して光電変換手段で受
光して該光電変換手段から得られる信号に基づいて前記
半導体ウエハを上下方向に微動して半導体ウエハの表面
を照明光学系および前記検出光学系に対して合焦点状態
に制御し、該合焦点状態に制御された半導体ウエハの表
面上に、前記照明光学系により前記半導体ウエハ面に対
して５°以下の傾斜角度でもって直線偏光レーザ光を照
明して該照明された直線偏光レーザ光によって前記半導
体ウエハの表面上から反射して該半導体ウエハの表面に
対してほぼ垂直方向に生じる散乱光を前記拡大集光光学
系により集光して拡大結像すると共に該拡大結像して集
光された散乱光の内、回路パターンのエッジから発生す
る前記直線偏光散乱光を前記検光子により遮光して得ら
れる直線偏光以外の散乱光を、前記半導体固体撮像素子
アレイの各受光部で受光して、該半導体固体撮像素子ア
レイの各受光部から出力される信号に基づいて回路パタ
ーンを有する半導体ウエハの表面上の２μｍ以下の大き
さを有する微小異物を検査することを特徴とする半導体
ウエハ上の異物検査方法である。 【００１８】 【作用】通常半導体ウエハの表面上に形成されている回
路パターンには、僅かな凹みや角部や様々な方向性をも
ったエッジ部が存在し、その結果、該エッジ部が、照射
される直線偏光レーザ光に対して、直角以外の方向性を
有することになる。 【００１９】一方、半導体ＬＳＩも高集積化され、回路
パターンが形成された半導体ウエハの表面上に存在する
２μｍ以下の微小異物も、高集積ＬＳＩの製造におい
て、歩留まりに大きく影響することになる。 【００２０】本発明は、前記構成により、半導体ウエハ
の表面上に存在する２μｍ以下の微小異物を、前記前記
回路パターンのエッジから発生する散乱反射光から弁別
して高信頼度で検査することができ、高集積化された半
導体ＬＳＩを高歩留まりで製造することが可能となる。 【００２１】 【実施例】図１〜図１８を用いて本発明の実施例を詳述
する。 【００２２】図１では、従来例図２６のスリット８の代
わり、固体撮像素子アレイ２０を用いる様子を示す。１
は、高集積ＬＳＩを製造するための回路パターン２を形
成した半導体ウエハである。１５は、レーザ光源（照射
光学系）で、Ｓ偏光レーザ光を半導体ウエハ１の表面に
対して傾斜角度φが５°以下（最適は１°〜３°）で照
射するように構成している。検出光学系は、対物レンズ
９とリレーレンズ（図示せず）とで構成され、光軸を半
導体ウエハ１の表面に対してほぼ垂直に配置し、半導体
ウエハ１の表面から発生した散乱反射光を集光して拡大
結像する拡大集光光学系と、該対物レンズ９の上方に設
置されたＳ偏光成分を遮光する検光子１３と、該検光子
１３を透過したＳ偏光成分以外（Ｐ偏光成分）の散乱光
を受光する固体撮像素子アレイ２０とで構成している。 【００２３】図２は、固体撮像素子アレイ２０について
拡大して示した斜視図である。固体撮像素子アレイ２０
の各受光部２０ａは、シリコンフォトダイオードやＧa
ＡsＰフォトダイオードであり、このうちで特にＰＩＮ
接合型のものが、高速応答性、高感度の特性を有し、本
発明の用途に最適である。各々の受光部（画素）２０ａ
は、固体撮像素子アレイの配列方向に対して傾斜させ
（当然不感帯２０ｂも傾斜し）、その受光部（画素）２
０ａの大きさの縦横の幅は、５００μｍであり、隣接す
る画素（受光部２０ａ）の間には幅５０μｍの不感帯２
０ｂがある。固体撮像素子アレイ２０が画素数（受光部
数）として４０ケを有している場合、例えば検出光学系
に設置された拡大集光光学系の総合拡大倍率が１００倍
（拡大集光光学系は、拡大倍率４０Ｘの対物レンズ９と
拡大倍率２．５Ｘのリレーレンズ（図示せず）とで構成
される。）と設定すれば、各受光部（１画素）の大きさ
は、半導体ウエハ１の表面上に換算して５μｍ×５μｍ
（但し傾斜している。）となり、結局固体撮像素子アレ
イ２０は、半導体ウエハ１の表面上に換算して５μｍ×
２２０μｍの範囲を検出しながら走査していることにな
り、従来と同程度の検査速度となる。 【００２４】前記照明光学系および固体撮像素子アレイ
２０を備えた検出光学系による作用、効果について図３
に基づいて説明する。比較のため、同図(ａ)，(ｂ)，
(ｃ)に固体撮像素子２０の場合を示し、同図(ｄ)，
(ｅ)，(ｆ)に図２３における従来例の場合を示す。同図
(ａ)は、固体撮像素子アレイ２０が半導体ウエハ１の上
を走査して検出している状態を示し、同図(ｂ)は固体撮
像素子アレイ２０の各々の画素（ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｍ）
から得られる映像信号ｉ1，ｊ1，ｋ1，ｌ1，ｍ1を示
し、同図(ｃ)は各映像信号ｉ1，ｊ1，ｋ1，ｌ1，ｍ1を
各々閾値ＶTHで２値化して得られる２値化信号ｉ2，
ｊ2，ｋ2，ｌ2，ｍ2を示す図である。更に同図(ｄ)はス
リット８が半導体ウエハ１の上を走査されて光電変換素
子７で検出する状態を示し、同図(ｅ)は光電変換素子７
から得られる映像信号Ｖを示し、同図(ｆ)はこの映像信
号を閾値ＶTH’で２値化して得られる２値化信号を示す
図である。なお、同図(ａ)，(ｂ)，(ｃ)には、説明を簡
単にするために、画素数を５ケ（ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｍ）
としている。即ち、前記したように検出光学系における
拡大集光光学系の総合拡大結像倍率により各受光部（画
素）２０ａの大きさを半導体ウエハ１の表面上において
５μｍ×５μｍにし、該各受光部（画素）２０ａがＳ偏
光を遮光する検光子１３を通過したＳ偏光成分以外（Ｐ
偏光成分）の散乱光を受光するようにしたため、回路パ
ターン２のエッジ（僅かな凹みや角部や様々な方向性を
もったエッジ）から生じるＳ偏光成分以外（Ｐ偏光成
分）の散乱光量に比べて０．５〜２μｍ程度の大きさの
微小異物３ａから生じるＳ偏光成分以外（Ｐ偏光成分）
の散乱光量が大きくなり、図３に示す如く画素ｋの出力
信号ｋ1 を閾値ＶTHで２値化すれば、２値化信号ｋ2 は
微小異物３ａでも“１”となり、従来に比べて感度向上
が得られる。 【００２５】図４には、固体撮像素子アレイ２０の各々
の画素の信号処理方法を示す。画素ｉ〜ｎの各々の出力
は２値化回路２１で並列に同時に２値化されて、２値化
信号（“１”）はＯＲ回路２２に導かれ、少なくても一
つの画素で異物が検出された場合にＯＲ回路２２の出力
は“１”となり、異物メモリ２３に出力する。この方法
により、４０ケの画素出力は同時に並列処理され、自己
走査型撮像素子を用いた場合に比べて大幅な検査速度及
び検出感度の向上が計られる。 【００２６】次に本発明について、図５〜図８に基づい
て補足説明をする。固体撮像素子アレイ２０の不感帯２
０ｂは以下に説明する不具合を生じることもある。この
不具合を解消させる方法について説明する。図５及び図
７に示すように固体撮像素子アレイ２０の配列方向と走
査方向とが直角の場合、画素ｉと画素ｊとの間の不感帯
２０ｂと微小異物３ｃとの関係が同図のような場合に
は、微小異物３ｃを見逃してしまう。 【００２７】そこで、図６及び図８に示すごとく、固体
撮像素子アレイ２０の画素２０ａを配列方向にオーバラ
ップするように不感帯２０ｂに大幅な傾斜を付けて配列
すれば、上記見逃しを避けることができる。なお、この
傾斜量は検出しようとする微小異物の大きさ以上にして
おくことが必要となる。 【００２８】図６及び図８では、微小異物３ｃは、画素
ｊ，ｋにより重複して検出される可能性があるので、結
果としてダブルカウントされる可能性がある。しかし、
このダブルカウントを避ける方法として、特開昭５６−
１３２５４９号公報や特開昭５６−１１８１８７号公報
や特開昭５７−６６３４５号公報や特開昭５６−１２６
７４７号公報や特開昭５６−１１８６４７号公報で述べ
ている方法を用いれば良い。 【００２９】図９は螺旋状走査の場合での適用例を示
す。図１０は本発明に係る異物検査装置の一実施例を示
す全体構成図である。半導体ウエハ１は真空チューブ４
１でウエハチャック４０に吸着されながら、Ｘステージ
４６及びＹステージ４９によりＸＹ方向に移動する。固
体撮像素子アレイ２０で検出された異物情報は２値化回
路２１、ＯＲ回路２２を経て異物メモリ２３を包含する
制御回路３２に至り、表示装置３３で表示される。 【００３０】本発明では、画素の大きさを、半導体ウエ
ハの表面上に換算して５μｍ×５μｍ（但し、傾斜して
いる。）程度以下にしているので、半導体ウエハ１の表
面のうねりに起因する焦点ずれが検査中に発生すると、
異物検出感度が著しく低下する。そこで、自動焦点検出
器３０により、検査中に焦点ずれ量を検出して、焦点機
構用モータ４３のドライバー３１にフィードバックする
構成を用いることが不可欠である。この自動焦点機能の
原理は第２２回ＳＩＣＥ学術講演会前刷集のＰ２２３〜
Ｐ２２４に発表し、及び特開昭５８−７０５４０号公報
に記載されている通りであるが、図１１〜図１３を用い
てこの原理を説明する。この方法は試料（半導体ウエ
ハ）上の回路パターンに影響されずに安定に自動焦点を
行うことに特徴があるので、本発明には最適である。 【００３１】図１１には、自動焦点検出部３０の主要部
を示す。縞パターンガラス板上の縞パターン６０ａ，６
０ｂは各々対物レンズ９により試料（半導体ウエハ）上
に投影されるが、各々の合焦点位置は撮像素子アレイ２
０の合焦点に対して若干上がりすぎ及び下がりすぎに設
定されている。各々の縞パターン６０ａ，６０ｂの試料
（半導体ウエハ）上の像は、対物レンズ９で拡大され、
半透過ミラー３４、６２で反射され、撮像素子６１の上
に結像される。 【００３２】図１２（ａ）は、半導体ウエハが下がりす
ぎ（Ｚ＜０）の場合、撮像素子６１上に結像される投影
縞パターンを示し、図１２（ｄ）は図１２（ａ）に示す
場合における撮像素子６１で検出される映像信号波形を
示す。図１２（ｂ）は合焦点位置（Ｚ＝０）の場合、撮
像素子６１上に結像される投影パターンを示し、図１２
（ｅ）は図１２（ｂ）に示す場合における撮像素子６１
で検出される映像信号波形を示す。図１２（ｅ）は半導
体ウエハが上がりすぎ（Ｚ＞０）の場合、撮像素子６１
上に結像される投影縞パターンを示し、図１２（ｆ）は
図１２（ｅ）に示す場合における撮像素子６１で検出さ
れる映像信号波形を示す。 【００３３】従って、撮像素子６１の検出信号は、撮像
素子アレイ２０が合焦点の場合には縞パターン６０ａと
６０ｂに対応する個所で等しくなるので両者の差信号は
零となる。 【００３４】一方、上がりすぎ（又は下がりすぎ）の場
合には、撮像素子２０の合焦点からのずれと差信号との
出力の大きさが対応するので、図１３に示すサーボ信号
が得られる。同図では試料面（半導体ウエハ面）がアル
ミ面の場合と複雑な回路パターン（メモリーセル面）の
場合で差信号の実測例を示す。これにより±０．５μｍ
以内の焦点合わせが可能となるので、対物レンズ９の倍
率４０Ｘの場合には、安定した異物検出が可能となる。
自動焦点機構として、例えば図１０に示すような、モー
タ４３、斜面４５、球４４、板バネ４２を用いる構成が
簡単である。 【００３５】次に、本発明に係る固体撮像素子アレイに
ついて、図１４〜図１８に基づいて補足説明する。即
ち、図１４に示すように受光部２００ａを台形に形成し
て不感帯２００ｂを傾斜させて配置しても、また図１５
に示すように受光部２０１ａを配列方向にオーバラッブ
するように千鳥状に配置しても前記実施例と同様な作用
効果を達成することができる。このように固体撮像素子
アレイは、図１６、図１７及び図１８に示すように外部
ピンへ接続するために、ボンディングパッド部２０ｅ，
２００ｅ，２０１ｅ、配線２０ｄ，２００ｄ，２０１ｄ
が不可欠であり、受光部（画素）２０ａ，２００ａ，２
０１ａは受光範囲以上に広くする必要がある。 【００３６】そこで検出分解能を高めるため、光学的遮
光部２０ｃ，２００ｃ，２０１ｃを印刷等により貼り付
け、ボンディングパッド部２０ｅ，２００ｅ，２０１ｅ
や受光範囲外の個所を遮光することが肝要である。 【００３７】また、本発明は半導体ウエハに限定され
ず、ホトマスクやレチクル等の他の製品の検査にも適用
可能である。 【００３８】また固体撮像素子アレイ２０の各受光部
（画素）の大きさ（横幅ｘ×縦幅ｙ）と検出光学系にお
ける拡大集光光学系（対物レンズ９とリレーレンズ（図
示せず）とからなる。）の総合拡大結像倍率ｍとの関係
を、半導体ウエハ１の面上における（ｘ×ｙ）／ｍの値
が１０μｍ×１０μｍ程度でも、１．５μｍ〜２μｍの
微小異物を検出する場合には、実用上差支えないことが
実験により確認できている。即ち、半導体ウエハ１の面
上において約１０μｍ×１０μｍ以下になるように（ｘ
×ｙ）／ｍの値を設定すれば、各受光部（画素）が受光
する２μｍ以下の微小異物から生じるＳ偏光成分以外の
散乱光量を回路パターン２のエッジから生じるＳ偏光成
分以外の散乱光量に比べて大きくして２μｍ以下の微小
異物を高感度で検出することができる。 【００３９】 【発明の効果】本発明によれば、回路パターンが形成さ
れた半導体ウエハの表面に存在する２μｍ以下の微小異
物から生じるＳ偏光成分以外の散乱光を、回路パターン
のエッジから生じるＳ偏光成分以外の散乱光と弁別して
しかも固体撮像素子アレイで一度に受光するようにし
て、高集積ＬＳＩを製造するために歩留まりに大きく影
響する２μｍ以下の微小異物の検査を、高信頼度で、且
つ比較的高速で行うことができ、その結果、高集積ＬＳ
Ｉの歩留まりを大幅に向上させることができる効果を奏
する。
特にＬＳＩ製造中間工程での回路パターン付ウエハ上の
微小異物を高感度で検出するのに好敵な半導体ウエハ上
の異物検査方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来のウエハ上の異物検査装置では、 （１）レーザ光の一次元高速走査と試料の並進低速移動
の組合せや （２）試料の高速回転と並進低速移動との組合せによる
螺旋状走査を用いて、試料全面の走査・検出を行ってい
た。 【０００３】また、特開昭５７−８０５４６号公報（公
知例１）では、自己走査型一次元光電変換素子アレイの
電気的走査と試料低速移動とを組み合わせて上記（１）
と同等の走査を実現している。更に、Automatic Microc
ircuit and Wafer Inspection, Electronics Test, Vo
l.4, No.5, May 1981, pp.60-70（公知例２）では、試
料ウエハの半径位置に自己走査型一次元光電変換素子ア
レイを配置し、これと試料の回転移動とを組み合わせて
上記（２）と同等な走査を実現している。 【０００４】しかし、公知例１、２の方法では、個々の
光電変換素子絵素の隣接部に存在する不感帯が異物を走
査した場合において、異物の“見逃し”を避けることが
できない。厳密にこれを避けるためには、不感帯をカバ
ーする様に、複数の光電素子アレイを重複して設置する
必要がある。これは必要以上に信号処理回路量を多くし
て、且つ信頼性を低下させる原因となる。しかし、光電
素子アレイを重複しなくても、上記不感帯の幅に比べて
検出すべき異物の大きさが十分大きい場合や、光電変換
素子の幅の合計に比べて不感帯の幅の合計が無視できる
程度に小さい場合には、上記“見逃し”は大きな問題と
ならない。公知例１、２の方法では、このような観点か
ら不感帯による“見逃し”は、無視している。 【０００５】［回路パターン付ウエハ上の異物検出］Ｌ
ＳＩ製造の中間工程での回路パターン付ウエハ上の異物
検査は、製品歩留まり向上、信頼性向上のために不可欠
である。この異物検査の自動化は、特開昭５５−１４９
８２９号公報、特開昭５４−１０１３９０号公報、特開
昭５５−９４１４５号公報、特開昭５６−３０６３０号
公報等の一連の公開公報に示されているように、偏光を
利用した検査方法により実現されている。 【０００６】この原理を図１９〜図２６を使用して説明
する。 【０００７】図１９に示す如く、照明光４をウエハ１の
表面に対して傾斜角度φで照射したのみでは、回路パタ
ーン２のエッジと異物３とから同時に散乱光５、６が発
生するので、回路パターン２のエッジから異物３のみを
弁別して検出することはできない。そこで、照明光４と
して、偏光レーザ光を使用し、異物３を検出する工夫を
行った。 【０００８】図２０（ａ）に示す如く、ウエハ１上に存
在する回路パターン２にＳ偏光レーザ光（ここで、レー
ザ光の電気ベクトル１０がウエハの表面と平行な場合を
Ｓ偏光レーザ照明と呼ぶ。）４を照射する。一般に回路
パターン２の表面凹凸は微視的に見ると、照明光の波長
に比べて十分小さく、光学的に滑らかであるため、素の
散乱光５もＳ偏光成分１１が保たれる。従って、Ｓ偏光
遮光の検光子１３を検出光路中に設置すれば、回路パタ
ーン２のエッジから生じる散乱光５は大部分遮光され、
光電変換素子７には到達しない。一方、図２０（ｂ）に
示す如く、異物３からの散乱光６には、Ｓ偏光成分１１
に加えてＰ偏光成分１２も含まれる。これは、異物３の
表面は粗く、偏光が解消される結果、Ｐ偏光成分１２が
発生するからである。従って、検光子１３を通過するＰ
偏光成分１４を光電変換素子７により検出すれば、異物
３の検出ができる。 【０００９】ここで、図１９に示すように、Ｓ偏光レー
ザ光４の照射方向に対して回路パターン２の長手方向
（エッジが向いている方向）となす角度が直角の場合に
は、この回路パターン２のエッジからの散乱光は、検光
子１３により完全に遮光される。しかし、ウエハ１上に
存在する回路パターン２の長手方向の向きは様々あり、
この場合回路パターン２の長手方向の向きは、Ｓ偏光レ
ーザ光４の照射方向に対して直角と異なることになり、
この回路パターン２のエッジから生じる散乱光はＳ偏光
成分が保たれることにはならず、検光子１３により完全
には遮光されないこととなる。この考察は、計測自動制
御学会論文集のＶｏｌ．１７，Ｎｏ．２，Ｐ．２３２〜
Ｐ．２４２，１９８１．に述べている。これによれば、
Ｓ偏光レーザ光４の照射方向に対する角度が、直角より
±３０°以内の範囲の回路パターン２のエッジから生じ
る散乱光のみが、ウエハの上方に設置した対物レンズ９
に入射するので、この範囲の回路パターン２のエッジか
らの散乱光５は、検光子１３により完全には遮光されな
いが、その強度は２〜３μｍの大きさの異物から生じて
検光子１３を通過する散乱光成分の強度と比べると弁別
できる程度に小さいので、実用上問題とならない。 【００１０】ここで、Ｓ偏光レーザ光４の傾斜角度φ
は、１°〜３°程度に設定している。これは以下に示す
理由による。図２１に示す実験では、φの傾斜角度でＳ
偏光レーザ光４を照射した際、２μｍφの異物から散乱
光して検光子１３を通過してくる成分１４の強度Ｖs と
回路パターン２のエッジから散乱反射して検光子１３を
通過してくる成分１４の強度Ｖp とを、対物レンズ９
（倍率４０Ｘ，Ｎ．Ａ．＝０．５５）を用いて測定し
た。実験結果を図２２に示す。これは、Ｓ偏光レーザ光
４の傾斜角度φを横軸にとり、異物／回路パターンの弁
別比Ｖs／Ｖpをプロットした。同図から傾斜角度φが５
°以下の場合には、ＶsはＶpと容易に弁別できるので、
２μｍφ以上の大きさの異物について、安定して検出す
ることが可能となる。また、設計的な事柄を考慮する
と、傾斜角度φ＝１°〜３°が最適である。（特開昭５
６−３０６３０号公報参照） ここで、レーザ光源１５は左右から２ケ用いているの
は、異方性を有する散乱光を発生する異物に対して安定
な検出を可能とする目的からである。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】次にこの検出原理を用
いた異物検査方法について、図２３〜図２６に基づいて
説明する。 【００１２】図２３（ａ）に示すように、検出範囲を制
限する為に、スリット８を試料結像面に設ける。これに
よりスリット８の開口部の試料上への投影面積８ａの範
囲内の散乱光のみが一度に検出されるので、この面積内
でのパターン散乱光Ｐ偏光成分の積算強度１４ｐに比べ
て異物からの散乱光のＰ偏光成分１４ｄが十分大きけれ
ば、異物３が安定に検出できる。それ故に、この面積８
ａは、検出すべき異物の大きさ（２〜３μｍ）と同程度
の大きさにすれば、検出感度が最適となるが、図２３
（ｂ）に示すような走査回数が多くなり、長時間の検査
時間を有する。逆に開口面積８ａを大きくすると、短時
間に検査ができるが、検出感度が劣化する結果となる。
これを考慮して、現在では面積８ａを１０μｍ×２００
μｍとして、２〜３μｍの異物を約２分で（１５０ｃｍ
φウエハの場合）検査している。この様子を図２４、図
２５を用いて説明する。 【００１３】まず、図２４では、ウエハ表面の平面図
（ａ）と断面図（ｂ）を示す。回路パターン２のエッジ
には、(３)回路パターンの僅かな凹みや、(４)レーザ光
４の照射方向に対して直角以外の角度を有する個所があ
り、この個所（回路パターン２のエッジの凹みや角部）
の各々からは僅かにＰ偏光成分（Ｓ偏光成分以外）を含
む散乱光（主としてＳ偏光成分）が発生するため、この
Ｐ偏光成分がＳ偏光遮光の検光子１３を透過することに
なり、図２５（ａ）に示すようなＰ偏光成分（Ｓ偏光成
分以外）の散乱光が検出され、開口８ａで受光すること
により図２５（ｂ）に示す信号１４ｐが得られる。一
方、２μｍ以上の大きさの大異物３ｂからは、図２５
（ｂ）に示すように、上記(３)、(４)の個所の各々に比
べて大きな強度のＰ偏光成分を有する信号１４ｄが検出
される。しかし、０．５〜２μｍ程度の大きさの微小異
物３ａからは、図２５（ｂ）にしめすように、上記
(３)、(４)の個所の各々に比べて同程度のＰ偏光成分を
有する信号１４ｄが検出される。そのため０．５〜２μ
ｍ程度の大きさの微小異物３ａを、回路パターン２のエ
ッジの凹みや角部と弁別できないという課題を有してい
た。 【００１４】図２５には、開口８ａが試料上を走査した
場合の光電変換素子７の出力信号を示す。同図（ａ）で
は、Ｐ偏光成分１４ｐ（回路パターン）及び１４ｄ（異
物）の試料上の分布を示す。この分布上を開口８ａが走
査すると同図（ｂ）に示す出力を得る。この例では、微
小異物３ａと回路パターン２のエッジからの出力が同程
度であるので、破線で示す閾値はこの出力より高い位置
に設定せざるを得ないので、この結果、大異物のみの検
出に限定されることになる。 【００１５】しかし、２５６ＫｂｉｔメモリーＬＳＩに
代表される高集積ＬＳＩの製造においては、１μｍの大
きさの異物の存在が製品歩留まりに大きく影響するの
で、１μｍ異物の検出感度が必要となる。これは、図５
に示す装置において開口８ａを５μｍ×５μｍ以下に制
限すれば、前記(３)、(４)の個所におけるＰ偏光成分の
積算効果が、開口８ａが、半導体ウエハの表面上に換算
して１０μｍ×２００μｍの場合に比べて低減されるの
で、その結果１μｍ異物の検出が可能となる。しかし、
この場合検査時間が約４０倍となり、製造スループット
との同期が取れず、実用化に課題を有していた。 【００１６】本発明の目的は、上記課題を解決すべく、
回路パターンを有する半導体ウエハ上に存在する２μｍ
以下の微小異物を高信頼度で、しかも比較的高速で検査
でき、高集積ＬＳＩを高歩留まりで製造することができ
るようにした半導体ウエハ上の異物検査方法を提供する
ことにある。 【００１７】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、半導体固体撮像素子アレイにおいて配列
された方形形状の各受光部の大きさと拡大集光光学系の
拡大結像倍率との関係を、検光子を通して得られる直線
偏光以外の散乱光の内各受光部において受光する回路パ
ターンのエッジから生じる散乱光量に比べて半導体ウエ
ハの表面上の２μｍ以下の大きさの微小異物から生じる
散乱光量が大きくなるように前記各受光部が、前記回路
パターンが形成された半導体ウエハの表面上において約
１０μｍ×１０μｍ以下の方形形状の部分を受光すべく
検出光学系を設定し、前記半導体ウエハの表面からの反
射光像を前記拡大集光光学系を通して光電変換手段で受
光して該光電変換手段から得られる信号に基づいて前記
半導体ウエハを上下方向に微動して半導体ウエハの表面
を照明光学系および前記検出光学系に対して合焦点状態
に制御し、該合焦点状態に制御された半導体ウエハの表
面上に、前記照明光学系により前記半導体ウエハ面に対
して５°以下の傾斜角度でもって直線偏光レーザ光を照
明して該照明された直線偏光レーザ光によって前記半導
体ウエハの表面上から反射して該半導体ウエハの表面に
対してほぼ垂直方向に生じる散乱光を前記拡大集光光学
系により集光して拡大結像すると共に該拡大結像して集
光された散乱光の内、回路パターンのエッジから発生す
る前記直線偏光散乱光を前記検光子により遮光して得ら
れる直線偏光以外の散乱光を、前記半導体固体撮像素子
アレイの各受光部で受光して、該半導体固体撮像素子ア
レイの各受光部から出力される信号に基づいて回路パタ
ーンを有する半導体ウエハの表面上の２μｍ以下の大き
さを有する微小異物を検査することを特徴とする半導体
ウエハ上の異物検査方法である。 【００１８】 【作用】通常半導体ウエハの表面上に形成されている回
路パターンには、僅かな凹みや角部や様々な方向性をも
ったエッジ部が存在し、その結果、該エッジ部が、照射
される直線偏光レーザ光に対して、直角以外の方向性を
有することになる。 【００１９】一方、半導体ＬＳＩも高集積化され、回路
パターンが形成された半導体ウエハの表面上に存在する
２μｍ以下の微小異物も、高集積ＬＳＩの製造におい
て、歩留まりに大きく影響することになる。 【００２０】本発明は、前記構成により、半導体ウエハ
の表面上に存在する２μｍ以下の微小異物を、前記前記
回路パターンのエッジから発生する散乱反射光から弁別
して高信頼度で検査することができ、高集積化された半
導体ＬＳＩを高歩留まりで製造することが可能となる。 【００２１】 【実施例】図１〜図１８を用いて本発明の実施例を詳述
する。 【００２２】図１では、従来例図２６のスリット８の代
わり、固体撮像素子アレイ２０を用いる様子を示す。１
は、高集積ＬＳＩを製造するための回路パターン２を形
成した半導体ウエハである。１５は、レーザ光源（照射
光学系）で、Ｓ偏光レーザ光を半導体ウエハ１の表面に
対して傾斜角度φが５°以下（最適は１°〜３°）で照
射するように構成している。検出光学系は、対物レンズ
９とリレーレンズ（図示せず）とで構成され、光軸を半
導体ウエハ１の表面に対してほぼ垂直に配置し、半導体
ウエハ１の表面から発生した散乱反射光を集光して拡大
結像する拡大集光光学系と、該対物レンズ９の上方に設
置されたＳ偏光成分を遮光する検光子１３と、該検光子
１３を透過したＳ偏光成分以外（Ｐ偏光成分）の散乱光
を受光する固体撮像素子アレイ２０とで構成している。 【００２３】図２は、固体撮像素子アレイ２０について
拡大して示した斜視図である。固体撮像素子アレイ２０
の各受光部２０ａは、シリコンフォトダイオードやＧa
ＡsＰフォトダイオードであり、このうちで特にＰＩＮ
接合型のものが、高速応答性、高感度の特性を有し、本
発明の用途に最適である。各々の受光部（画素）２０ａ
は、固体撮像素子アレイの配列方向に対して傾斜させ
（当然不感帯２０ｂも傾斜し）、その受光部（画素）２
０ａの大きさの縦横の幅は、５００μｍであり、隣接す
る画素（受光部２０ａ）の間には幅５０μｍの不感帯２
０ｂがある。固体撮像素子アレイ２０が画素数（受光部
数）として４０ケを有している場合、例えば検出光学系
に設置された拡大集光光学系の総合拡大倍率が１００倍
（拡大集光光学系は、拡大倍率４０Ｘの対物レンズ９と
拡大倍率２．５Ｘのリレーレンズ（図示せず）とで構成
される。）と設定すれば、各受光部（１画素）の大きさ
は、半導体ウエハ１の表面上に換算して５μｍ×５μｍ
（但し傾斜している。）となり、結局固体撮像素子アレ
イ２０は、半導体ウエハ１の表面上に換算して５μｍ×
２２０μｍの範囲を検出しながら走査していることにな
り、従来と同程度の検査速度となる。 【００２４】前記照明光学系および固体撮像素子アレイ
２０を備えた検出光学系による作用、効果について図３
に基づいて説明する。比較のため、同図(ａ)，(ｂ)，
(ｃ)に固体撮像素子２０の場合を示し、同図(ｄ)，
(ｅ)，(ｆ)に図２３における従来例の場合を示す。同図
(ａ)は、固体撮像素子アレイ２０が半導体ウエハ１の上
を走査して検出している状態を示し、同図(ｂ)は固体撮
像素子アレイ２０の各々の画素（ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｍ）
から得られる映像信号ｉ1，ｊ1，ｋ1，ｌ1，ｍ1を示
し、同図(ｃ)は各映像信号ｉ1，ｊ1，ｋ1，ｌ1，ｍ1を
各々閾値ＶTHで２値化して得られる２値化信号ｉ2，
ｊ2，ｋ2，ｌ2，ｍ2を示す図である。更に同図(ｄ)はス
リット８が半導体ウエハ１の上を走査されて光電変換素
子７で検出する状態を示し、同図(ｅ)は光電変換素子７
から得られる映像信号Ｖを示し、同図(ｆ)はこの映像信
号を閾値ＶTH’で２値化して得られる２値化信号を示す
図である。なお、同図(ａ)，(ｂ)，(ｃ)には、説明を簡
単にするために、画素数を５ケ（ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｍ）
としている。即ち、前記したように検出光学系における
拡大集光光学系の総合拡大結像倍率により各受光部（画
素）２０ａの大きさを半導体ウエハ１の表面上において
５μｍ×５μｍにし、該各受光部（画素）２０ａがＳ偏
光を遮光する検光子１３を通過したＳ偏光成分以外（Ｐ
偏光成分）の散乱光を受光するようにしたため、回路パ
ターン２のエッジ（僅かな凹みや角部や様々な方向性を
もったエッジ）から生じるＳ偏光成分以外（Ｐ偏光成
分）の散乱光量に比べて０．５〜２μｍ程度の大きさの
微小異物３ａから生じるＳ偏光成分以外（Ｐ偏光成分）
の散乱光量が大きくなり、図３に示す如く画素ｋの出力
信号ｋ1 を閾値ＶTHで２値化すれば、２値化信号ｋ2 は
微小異物３ａでも“１”となり、従来に比べて感度向上
が得られる。 【００２５】図４には、固体撮像素子アレイ２０の各々
の画素の信号処理方法を示す。画素ｉ〜ｎの各々の出力
は２値化回路２１で並列に同時に２値化されて、２値化
信号（“１”）はＯＲ回路２２に導かれ、少なくても一
つの画素で異物が検出された場合にＯＲ回路２２の出力
は“１”となり、異物メモリ２３に出力する。この方法
により、４０ケの画素出力は同時に並列処理され、自己
走査型撮像素子を用いた場合に比べて大幅な検査速度及
び検出感度の向上が計られる。 【００２６】次に本発明について、図５〜図８に基づい
て補足説明をする。固体撮像素子アレイ２０の不感帯２
０ｂは以下に説明する不具合を生じることもある。この
不具合を解消させる方法について説明する。図５及び図
７に示すように固体撮像素子アレイ２０の配列方向と走
査方向とが直角の場合、画素ｉと画素ｊとの間の不感帯
２０ｂと微小異物３ｃとの関係が同図のような場合に
は、微小異物３ｃを見逃してしまう。 【００２７】そこで、図６及び図８に示すごとく、固体
撮像素子アレイ２０の画素２０ａを配列方向にオーバラ
ップするように不感帯２０ｂに大幅な傾斜を付けて配列
すれば、上記見逃しを避けることができる。なお、この
傾斜量は検出しようとする微小異物の大きさ以上にして
おくことが必要となる。 【００２８】図６及び図８では、微小異物３ｃは、画素
ｊ，ｋにより重複して検出される可能性があるので、結
果としてダブルカウントされる可能性がある。しかし、
このダブルカウントを避ける方法として、特開昭５６−
１３２５４９号公報や特開昭５６−１１８１８７号公報
や特開昭５７−６６３４５号公報や特開昭５６−１２６
７４７号公報や特開昭５６−１１８６４７号公報で述べ
ている方法を用いれば良い。 【００２９】図９は螺旋状走査の場合での適用例を示
す。図１０は本発明に係る異物検査装置の一実施例を示
す全体構成図である。半導体ウエハ１は真空チューブ４
１でウエハチャック４０に吸着されながら、Ｘステージ
４６及びＹステージ４９によりＸＹ方向に移動する。固
体撮像素子アレイ２０で検出された異物情報は２値化回
路２１、ＯＲ回路２２を経て異物メモリ２３を包含する
制御回路３２に至り、表示装置３３で表示される。 【００３０】本発明では、画素の大きさを、半導体ウエ
ハの表面上に換算して５μｍ×５μｍ（但し、傾斜して
いる。）程度以下にしているので、半導体ウエハ１の表
面のうねりに起因する焦点ずれが検査中に発生すると、
異物検出感度が著しく低下する。そこで、自動焦点検出
器３０により、検査中に焦点ずれ量を検出して、焦点機
構用モータ４３のドライバー３１にフィードバックする
構成を用いることが不可欠である。この自動焦点機能の
原理は第２２回ＳＩＣＥ学術講演会前刷集のＰ２２３〜
Ｐ２２４に発表し、及び特開昭５８−７０５４０号公報
に記載されている通りであるが、図１１〜図１３を用い
てこの原理を説明する。この方法は試料（半導体ウエ
ハ）上の回路パターンに影響されずに安定に自動焦点を
行うことに特徴があるので、本発明には最適である。 【００３１】図１１には、自動焦点検出部３０の主要部
を示す。縞パターンガラス板上の縞パターン６０ａ，６
０ｂは各々対物レンズ９により試料（半導体ウエハ）上
に投影されるが、各々の合焦点位置は撮像素子アレイ２
０の合焦点に対して若干上がりすぎ及び下がりすぎに設
定されている。各々の縞パターン６０ａ，６０ｂの試料
（半導体ウエハ）上の像は、対物レンズ９で拡大され、
半透過ミラー３４、６２で反射され、撮像素子６１の上
に結像される。 【００３２】図１２（ａ）は、半導体ウエハが下がりす
ぎ（Ｚ＜０）の場合、撮像素子６１上に結像される投影
縞パターンを示し、図１２（ｄ）は図１２（ａ）に示す
場合における撮像素子６１で検出される映像信号波形を
示す。図１２（ｂ）は合焦点位置（Ｚ＝０）の場合、撮
像素子６１上に結像される投影パターンを示し、図１２
（ｅ）は図１２（ｂ）に示す場合における撮像素子６１
で検出される映像信号波形を示す。図１２（ｅ）は半導
体ウエハが上がりすぎ（Ｚ＞０）の場合、撮像素子６１
上に結像される投影縞パターンを示し、図１２（ｆ）は
図１２（ｅ）に示す場合における撮像素子６１で検出さ
れる映像信号波形を示す。 【００３３】従って、撮像素子６１の検出信号は、撮像
素子アレイ２０が合焦点の場合には縞パターン６０ａと
６０ｂに対応する個所で等しくなるので両者の差信号は
零となる。 【００３４】一方、上がりすぎ（又は下がりすぎ）の場
合には、撮像素子２０の合焦点からのずれと差信号との
出力の大きさが対応するので、図１３に示すサーボ信号
が得られる。同図では試料面（半導体ウエハ面）がアル
ミ面の場合と複雑な回路パターン（メモリーセル面）の
場合で差信号の実測例を示す。これにより±０．５μｍ
以内の焦点合わせが可能となるので、対物レンズ９の倍
率４０Ｘの場合には、安定した異物検出が可能となる。
自動焦点機構として、例えば図１０に示すような、モー
タ４３、斜面４５、球４４、板バネ４２を用いる構成が
簡単である。 【００３５】次に、本発明に係る固体撮像素子アレイに
ついて、図１４〜図１８に基づいて補足説明する。即
ち、図１４に示すように受光部２００ａを台形に形成し
て不感帯２００ｂを傾斜させて配置しても、また図１５
に示すように受光部２０１ａを配列方向にオーバラッブ
するように千鳥状に配置しても前記実施例と同様な作用
効果を達成することができる。このように固体撮像素子
アレイは、図１６、図１７及び図１８に示すように外部
ピンへ接続するために、ボンディングパッド部２０ｅ，
２００ｅ，２０１ｅ、配線２０ｄ，２００ｄ，２０１ｄ
が不可欠であり、受光部（画素）２０ａ，２００ａ，２
０１ａは受光範囲以上に広くする必要がある。 【００３６】そこで検出分解能を高めるため、光学的遮
光部２０ｃ，２００ｃ，２０１ｃを印刷等により貼り付
け、ボンディングパッド部２０ｅ，２００ｅ，２０１ｅ
や受光範囲外の個所を遮光することが肝要である。 【００３７】また、本発明は半導体ウエハに限定され
ず、ホトマスクやレチクル等の他の製品の検査にも適用
可能である。 【００３８】また固体撮像素子アレイ２０の各受光部
（画素）の大きさ（横幅ｘ×縦幅ｙ）と検出光学系にお
ける拡大集光光学系（対物レンズ９とリレーレンズ（図
示せず）とからなる。）の総合拡大結像倍率ｍとの関係
を、半導体ウエハ１の面上における（ｘ×ｙ）／ｍの値
が１０μｍ×１０μｍ程度でも、１．５μｍ〜２μｍの
微小異物を検出する場合には、実用上差支えないことが
実験により確認できている。即ち、半導体ウエハ１の面
上において約１０μｍ×１０μｍ以下になるように（ｘ
×ｙ）／ｍの値を設定すれば、各受光部（画素）が受光
する２μｍ以下の微小異物から生じるＳ偏光成分以外の
散乱光量を回路パターン２のエッジから生じるＳ偏光成
分以外の散乱光量に比べて大きくして２μｍ以下の微小
異物を高感度で検出することができる。 【００３９】 【発明の効果】本発明によれば、回路パターンが形成さ
れた半導体ウエハの表面に存在する２μｍ以下の微小異
物から生じるＳ偏光成分以外の散乱光を、回路パターン
のエッジから生じるＳ偏光成分以外の散乱光と弁別して
しかも固体撮像素子アレイで一度に受光するようにし
て、高集積ＬＳＩを製造するために歩留まりに大きく影
響する２μｍ以下の微小異物の検査を、高信頼度で、且
つ比較的高速で行うことができ、その結果、高集積ＬＳ
Ｉの歩留まりを大幅に向上させることができる効果を奏
する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る異物検査装置の一実施例を示す構
成図である。 【図２】図１に示す半導体固体撮像素子アレイの詳細を
示す斜視図である。 【図３】本発明と従来例との比較を説明するための図で
ある。 【図４】図１に示す半導体固体撮像素子アレイの出力信
号処理回路を示す図である。 【図５】半導体固体撮像素子アレイにおいて正方形の受
光部（画素）の間に形成された不感帯と異物との位置関
係を示す図である。 【図６】半導体固体撮像素子アレイにおいて傾斜せた受
光部（画素）を有する場合における受光部と異物との位
置関係を示す図である。 【図７】図５における半導体固体撮像素子アレイの半導
体ウエハとの相対的走査方向を示す図である。 【図８】図６における半導体固体撮像素子アレイの半導
体ウエハとの相対的走査方向を示す図である。 【図９】半導体固体撮像素子アレイの半導体ウエハとの
相対的螺旋状走査を示す図である。 【図１０】図１に示す本発明の一実施例を更に具体的に
示した構成図である。 【図１１】図１０に示す自動焦点検出部を示す斜視図で
ある。 【図１２】自動焦点検出を説明するための図である。 【図１３】図１１に示す自動焦点検出部から得られる差
出力と焦点ずれとの関係を示した図である。 【図１４】図２と異なる他の半導体固体撮像素子アレイ
を示す図である。 【図１５】図２、図１４と異なる他の半導体固体撮像素
子アレイを示す図である。 【図１６】図２に示すものを具体的に示した図である。 【図１７】図１４に示すものを具体的に示した図であ
る。 【図１８】図１５に示すものを具体的に示した図であ
る。 【図１９】半導体ウエハを示す断面斜視図である。 【図２０】照射されたＳ偏光レーザ光に対する半導体ウ
エハ上の回路パターンと異物とからの散乱反射光の状態
を示す図である。 【図２１】従来の異物検査方法の第１例を示す概略斜視
図である。 【図２２】図２１に示す第１例において、傾斜角度φを
変化させた場合の出力比Ｖs／Ｖpの測定データを示すグ
ラフである。 【図２３】従来の異物検査方法の第２例を示す概略斜視
図である。 【図２４】半導体ウエハ上の回路パターンと異物からの
反射状態を示す図である。 【図２５】図２３に示す如くスリットを相対的に半導体
ウエハ上を走査して得られる映像信号の関係等を示す図
である。 【図２６】図２３に示す第２例を同様に従来の異物検出
方法を示す概略斜視図である。 【符号の説明】 １…半導体ウエハ、 ２…回路パターン、 ３…異物、
３ａ…微小異物 ３ｂ…大異物、 ９…対物レンズ、 １３…検光子、
１５…偏光レーザ光源 ２０…固体撮像素子アレイ、 ２０ａ，２００ｂ，２０
１ａ…受光部
成図である。 【図２】図１に示す半導体固体撮像素子アレイの詳細を
示す斜視図である。 【図３】本発明と従来例との比較を説明するための図で
ある。 【図４】図１に示す半導体固体撮像素子アレイの出力信
号処理回路を示す図である。 【図５】半導体固体撮像素子アレイにおいて正方形の受
光部（画素）の間に形成された不感帯と異物との位置関
係を示す図である。 【図６】半導体固体撮像素子アレイにおいて傾斜せた受
光部（画素）を有する場合における受光部と異物との位
置関係を示す図である。 【図７】図５における半導体固体撮像素子アレイの半導
体ウエハとの相対的走査方向を示す図である。 【図８】図６における半導体固体撮像素子アレイの半導
体ウエハとの相対的走査方向を示す図である。 【図９】半導体固体撮像素子アレイの半導体ウエハとの
相対的螺旋状走査を示す図である。 【図１０】図１に示す本発明の一実施例を更に具体的に
示した構成図である。 【図１１】図１０に示す自動焦点検出部を示す斜視図で
ある。 【図１２】自動焦点検出を説明するための図である。 【図１３】図１１に示す自動焦点検出部から得られる差
出力と焦点ずれとの関係を示した図である。 【図１４】図２と異なる他の半導体固体撮像素子アレイ
を示す図である。 【図１５】図２、図１４と異なる他の半導体固体撮像素
子アレイを示す図である。 【図１６】図２に示すものを具体的に示した図である。 【図１７】図１４に示すものを具体的に示した図であ
る。 【図１８】図１５に示すものを具体的に示した図であ
る。 【図１９】半導体ウエハを示す断面斜視図である。 【図２０】照射されたＳ偏光レーザ光に対する半導体ウ
エハ上の回路パターンと異物とからの散乱反射光の状態
を示す図である。 【図２１】従来の異物検査方法の第１例を示す概略斜視
図である。 【図２２】図２１に示す第１例において、傾斜角度φを
変化させた場合の出力比Ｖs／Ｖpの測定データを示すグ
ラフである。 【図２３】従来の異物検査方法の第２例を示す概略斜視
図である。 【図２４】半導体ウエハ上の回路パターンと異物からの
反射状態を示す図である。 【図２５】図２３に示す如くスリットを相対的に半導体
ウエハ上を走査して得られる映像信号の関係等を示す図
である。 【図２６】図２３に示す第２例を同様に従来の異物検出
方法を示す概略斜視図である。 【符号の説明】 １…半導体ウエハ、 ２…回路パターン、 ３…異物、
３ａ…微小異物 ３ｂ…大異物、 ９…対物レンズ、 １３…検光子、
１５…偏光レーザ光源 ２０…固体撮像素子アレイ、 ２０ａ，２００ｂ，２０
１ａ…受光部
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．半導体固体撮像素子アレイにおいて配列された方形
形状の各受光部の大きさと拡大集光光学系の拡大結像倍
率との関係を、検光子を通して得られる直線偏光以外の
散乱光の内各受光部において受光する回路パターンのエ
ッジから生じる散乱光量に比べて半導体ウエハの表面上
の２μｍ以下の大きさの微小異物から生じる散乱光量が
大きくなるように前記各受光部が、前記回路パターンが
形成された半導体ウエハの表面上において約１０μｍ×
１０μｍ以下の方形形状の部分を受光すべく検出光学系
を設定し、前記半導体ウエハの表面からの反射光像を前
記拡大集光光学系を通して光電変換手段で受光して該光
電変換手段から得られる信号に基づいて前記半導体ウエ
ハを上下方向に微動して半導体ウエハの表面を照明光学
系および前記検出光学系に対して合焦点状態に制御し、
該合焦点状態に制御された半導体ウエハの表面上に、前
記照明光学系により前記半導体ウエハ面に対して５°以
下の傾斜角度でもって直線偏光レーザ光を照明して該照
明された直線偏光レーザ光によって前記半導体ウエハの
表面上から反射して該半導体ウエハの表面に対してほぼ
垂直方向に生じる散乱光を前記拡大集光光学系により集
光して拡大結像すると共に該拡大結像して集光された散
乱光の内、回路パターンのエッジから発生する前記直線
偏光散乱光を前記検光子により遮光して得られる直線偏
光以外の散乱光を、前記半導体固体撮像素子アレイの各
受光部で受光して、該半導体固体撮像素子アレイの各受
光部から出力される信号に基づいて回路パターンを有す
る半導体ウエハの表面上の２μｍ以下の大きさを有する
微小異物を検査することを特徴とする半導体ウエハ上の
異物検査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25033494A JP2539182B2 (ja) | 1994-10-17 | 1994-10-17 | 半導体ウエハ上の異物検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25033494A JP2539182B2 (ja) | 1994-10-17 | 1994-10-17 | 半導体ウエハ上の異物検査方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59225717A Division JPH0731129B2 (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | 半導体ウエハ異物検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07270144A JPH07270144A (ja) | 1995-10-20 |
| JP2539182B2 true JP2539182B2 (ja) | 1996-10-02 |
Family
ID=17206378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25033494A Expired - Lifetime JP2539182B2 (ja) | 1994-10-17 | 1994-10-17 | 半導体ウエハ上の異物検査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2539182B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1959487B1 (en) * | 2005-12-06 | 2011-05-04 | Shibaura Mechatronics Corporation | Surface roughness tester |
| JP2010096554A (ja) * | 2008-10-15 | 2010-04-30 | Hitachi High-Technologies Corp | 欠陥検出方法の高感度化 |
| JP5216752B2 (ja) | 2009-11-18 | 2013-06-19 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 欠陥検出方法及び欠陥検出装置並びにこれを備えた欠陥観察装置 |
| JP5525421B2 (ja) | 2010-11-24 | 2014-06-18 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 画像撮像装置および画像撮像方法 |
| JP5579588B2 (ja) | 2010-12-16 | 2014-08-27 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 欠陥観察方法及びその装置 |
| JP5927010B2 (ja) | 2012-04-09 | 2016-05-25 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 検査装置 |
| KR20140011777A (ko) * | 2012-07-19 | 2014-01-29 | 삼성전기주식회사 | 표면 이물질 검사 시스템 및 그 제어 방법 |
-
1994
- 1994-10-17 JP JP25033494A patent/JP2539182B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07270144A (ja) | 1995-10-20 |
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