JP3476742B2 - Method and apparatus for identifying material of particles generated on the surface of a substrate - Google Patents

Method and apparatus for identifying material of particles generated on the surface of a substrate

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JP3476742B2
JP3476742B2 JP2000121992A JP2000121992A JP3476742B2 JP 3476742 B2 JP3476742 B2 JP 3476742B2 JP 2000121992 A JP2000121992 A JP 2000121992A JP 2000121992 A JP2000121992 A JP 2000121992A JP 3476742 B2 JP3476742 B2 JP 3476742B2
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エイド・オプティカル・システムズ・コーポレイション
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウェーフ
ァ、コンピュータ用ディスク、コンピュータのフラット
ディスプレイスクリーンなどの基板の平坦な表面の光学
検査に関する。
The present invention relates to optical inspection of flat surfaces of substrates such as silicon wafers, computer disks, computer flat display screens and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】光学検査法は、シリコンウェーファやコ
ンピュータ用ディスクなどの基板の平坦な表面の品質を
検査するために使用されることが多い。そのようなたい
ていの検査システムでは、表面にレーザ光のビームが入
射して、その表面から散乱し反射した光が集められて電
気信号に変換される。これらの電気信号は、表面上のい
くらかの欠陥の存在や寸法を推定するために分析され
る。少なくとも、集積回路のチップを作るための出発材
料として使用されるシリコンウェーファを光学検査する
場合は、欠陥のタイプについての主な関心事は粒子によ
る表面の汚染である。
Optical inspection methods are often used to inspect the quality of flat surfaces of substrates such as silicon wafers and computer disks. In most such inspection systems, a beam of laser light is incident on the surface and the light scattered and reflected from the surface is collected and converted into an electrical signal. These electrical signals are analyzed to estimate the presence and size of some defects on the surface. At least when optically inspecting silicon wafers, which are used as starting materials for making integrated circuit chips, the main concern about the type of defect is the contamination of the surface by particles.

【0003】ウェーファ表面の粒子は、リソグラフィの
プロセスに干渉することがある。このリソグラフィのプ
ロセスによって、電気的に導電性の材料のラインが表面
上に形成される。一般的に、直径が表面上に敷かれた電
気的ラインの幅の半分より大きいどのような粒子も、許
容できない欠陥をもたらす。そのような粒子があまりに
も多い場合は、そのウェーファを取り除く必要がある。
現在は、集積回路は0.25μm(250 nm)もの細い線幅を
用いて作られるため、ウェーファ表面に現れる直径が12
5nm以上の粒子は、そのウェーファを取り除く原因にな
るが、一方125nmより小さい粒子は許容できる。半導体
産業は、0.18μm次いで0.15μmのラインから成る回路の
生産に急速に向かっていて、このことは、はるかに小さ
い粒子も直に関心をもたれるようになることを意味す
る。
Particles on the wafer surface can interfere with the lithographic process. This lithographic process forms lines of electrically conductive material on the surface. In general, any particle whose diameter is greater than half the width of the electrical line laid on the surface results in unacceptable defects. If there are too many such particles, the wafer should be removed.
Currently, integrated circuits are made with line widths as thin as 0.25 μm (250 nm), so the diameter that appears on the wafer surface is 12
Particles larger than 5 nm cause the wafer to be removed, while particles smaller than 125 nm are acceptable. The semiconductor industry is rapidly moving towards the production of circuits consisting of 0.18 μm then 0.15 μm lines, which means that much smaller particles will soon become of interest.

【0004】ウェーファ検査システムは、適切に機能し
て粒子の直径を正確に決定するように、較正する必要が
ある。一般に、種々の既知の直径の複数の粒子をウェー
ファ表面に意図的に置き、検査装置を用いてウェーファ
を検査することによって、較正が行われるため、種々の
寸法の粒子から作られた散乱光の輝度を粒子寸法に対し
て補正することができる。通常、これらの較正粒子は、
ポリスチレンのラテックス(PSL)から作られた球形
をしている。
Wafer inspection systems must be calibrated to function properly and to accurately determine particle diameter. In general, calibration is performed by intentionally placing a plurality of particles of various known diameters on the wafer surface and inspecting the wafer with an inspection device so that scattered light made from particles of different sizes is Brightness can be corrected for particle size. Usually these calibration particles are
It has a spherical shape made from polystyrene latex (PSL).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ウェーファ検査のプロ
セスで遭遇した1つの問題点は、異なる材料のタイプの
同じ大きさの粒子が著しく異なった散乱光の輝度を発生
することがあることである。違う角度からいうと、異な
った材料から作られた、直径が著しく異なる2つの粒子
が、ほとんど同じ測定された散乱光の輝度を発生するこ
とがある。例えば、所定の直径のシリコン粒子は同じ直
径のPSL粒子よりもはるかに大きい散乱輝度を発生す
ることが認められている。事実、粒子を形成する上でウ
ェーファ表面上に一般に現れる種々のタイプの材料の中
でも、PSL粒子は光散乱の最も低いソースの1つにな
る傾向がある。このため、検査装置がPSL粒子で較正
された後は、この装置はシリコン粒子や多くの他の材料
の直径を過大に評価する傾向になる。従って、実際には
粒子がライン幅の半分よりも小さいにも関わらず、ライ
ン幅の半分よりも大きい粒子があるものとして、ウェー
ファが取り除かれる。このため、粒子の材料について知
られているものがある場合、粒子を散乱光によって寸法
を計る精度を大いに高めることができる。
One problem encountered in the wafer inspection process is that the same size particles of different material types can produce significantly different scattered light intensities. Viewed from different angles, two particles made of different materials and having significantly different diameters can produce nearly the same measured scattered light intensity. For example, it has been found that silicon particles of a given diameter produce much greater scattered brightness than PSL particles of the same diameter. In fact, of the various types of materials that commonly appear on the wafer surface in forming particles, PSL particles tend to be one of the lowest sources of light scattering. This tends to overestimate the diameter of silicon particles and many other materials after they have been calibrated with PSL particles. Therefore, the wafer is removed as if there were particles larger than half the line width, even though the particles were actually smaller than half the line width. Thus, if there are known materials for the particles, the accuracy of sizing the particles with scattered light can be greatly enhanced.

【0006】粒子の材料を識別できる場合の半導体産業
に対する別の利点は、この情報が汚染のソースについて
の強力な手がかりを提供することである。有用な製品を
作ることができるレベルまで粒子汚染を減少させる必要
があるため、汚染ソースを迅速に発見して取り除くこと
は経済的に重要である。
Another advantage to the semiconductor industry in being able to identify the material of the particles is that this information provides a strong clue as to the source of contamination. The rapid detection and removal of pollution sources is economically important because particle contamination must be reduced to a level where useful products can be made.

【0007】所定の波長の光に対して、すべての材料
は、光の速度が材料内でどのくらい減らされるかを示す
屈折率nと、通常、材料が光に対してどのくらい不透明
かを示す吸収係数kとを有している。材料定数として周
知のnおよびkの組合わせは、それぞれの異なる材料に
対してユニークである。nおよびkの組合わせは、おお
よそ4つのグループに分けることができる。すなわち、
(1)PSL、SiO2、およびAl2O3などの誘電体(nは
小さく、k=0)、(2)シリコンなどの半導体(nは
大きく、kは小さい)、(3)タングステンなどの灰色
の金属(nは大きく、kも大きい)、および(4)銀な
どの良導体(nは小さく、kは大きい)。
For light of a given wavelength, all materials have a refractive index n that indicates how much the speed of light is reduced in the material and an absorption coefficient that usually indicates how opaque the material is to light. have k and. The combination of n and k, known as material constants, is unique for each different material. The combination of n and k can be roughly divided into four groups. That is,
(1) Dielectrics such as PSL, SiO 2 and Al 2 O 3 (n is small, k = 0), (2) Semiconductors such as silicon (n is large, k is small), (3) Tungsten, etc. Gray metal (n is large and k is large), and (4) a good conductor such as silver (n is small and k is large).

【0008】粒子の形状および基板表面のnおよびk値
と共に粒子材料の組合わせによって、どのような所定の
光源に対しても粒子によって散乱された光のパターンが
完全にかつユニークに定義される。さらに、平均の直径
が照明光の波長の約5分の1以下である粒子について
は、粒子の形状は散乱パターンを決定する上で重要な役
割を演じない。従って、可視光および約100nm以下の粒
子については、平均の粒子の直径および各種の材料定数
についての知識は、所定の散乱形状に対する散乱パター
ンを計算するために十分である。この事実によって、所
定の条件のセットに対して散乱パターンを予測する散乱
モデルの開発が可能になった。これらのモデルは実験的
に確認され、また結果が発表された。
The combination of particle material and the n and k values of the substrate surface, together with the particle material, completely and uniquely define the pattern of light scattered by the particle for any given light source. Furthermore, for particles whose average diameter is less than about one fifth of the wavelength of the illumination light, the particle shape does not play a significant role in determining the scattering pattern. Thus, for visible light and particles below about 100 nm, knowledge of the average particle diameter and various material constants is sufficient to calculate the scattering pattern for a given scattering shape. This fact has allowed the development of scattering models that predict the scattering pattern for a given set of conditions. These models have been confirmed experimentally and the results have been published.

【0009】望ましいものは、一層難しいインバースプ
ロブレムを解決するシステムと方法である。すなわち、
粒子の材料と平均の粒子の直径とを散乱パターンの知識
から決定できることが望ましい。これまで、例えば米国
特許第5,712,701号で説明されているように、散乱パタ
ーンを解析することによって、平均の粒子直径を決定す
る方法が開発されてきた。この特許は、参照することに
よって本願に援用する。しかしながら、前述したよう
に、そのような方法の精度はシステムの較正に依存して
おり、現在では、この較正はPSLの球体を用いて行わ
なければならない。PSLの球体の材料定数は、ウェー
ファ上に粒子として現れることがあるいくつかの他の材
料からは著しく異なっている。
What is desired is a system and method for solving more difficult inverse problems. That is,
It is desirable to be able to determine the material of the particles and the average particle diameter from knowledge of the scattering pattern. So far, methods have been developed to determine the average particle diameter by analyzing the scattering pattern, as described, for example, in US Pat. No. 5,712,701. This patent is incorporated herein by reference. However, as mentioned above, the accuracy of such methods depends on the calibration of the system, which must now be done using the PSL sphere. The material constants of PSL spheres are significantly different from some other materials that may appear as particles on the wafer.

【0010】粒子材料を識別する方法が提案されてい
る。例えば、Batchelderらへの米国特許第5,037,202号
は、最初は互いにコヒーレントであるが偏光が異なって
いる2つの平行な光ビームが焦点面(ウェーファの表面
など)に集束され、それらが焦点面で互いから離れるよ
うに偏位される方法および装置を開示している。ビーム
が表面から反射された後、別の光学システムがビームを
遮断しまたビームを結合して、一方のビーム内の粒子に
より誘発された位相シフトが結合されたビームの楕円偏
光内の変化によって明白にされる。第1の検出器が第1
の偏光軸に沿った結合されたビームの輝度を感知して第
1の出力を発生し、第2の検出器が第2の偏光軸に沿っ
た結合されたビームの輝度を感知して第2の出力を発生
する。これらの第1および第2の出力は加算されて吸光
信号を提供し、また減算されて位相シフト信号を提供す
る。位相シフトおよび吸光信号は、粒子材料の屈折率と
相関が取られて、このため、材料の識別を位相シフト値
および吸光値に基づいて決定することができると言われ
ている。粒子の寸法は、吸光度対位相シフトの曲線上の
その位置から推定できると言われている。従って、バチ
ェルダ(Batchelder)のシステムおよび方法では、粒子
に関する情報は、鏡面のように反射されたビームを分析
することによって推定される。この方法の不都合な点
は、反射光は粒子の特性の変化にそれほど敏感でないた
め、小さい粒子(例えば、100nm以下のオーダの粒子)
は、鏡面のように反射されたビーム内では正確に測定す
ることが困難な極めて小さな変化しか生じないことであ
る。このため、バチェルダの方法は、集積回路の製造で
問題となり始めるような寸法の小さい粒子を識別するに
は最適ではない。
Methods have been proposed for identifying particulate material. For example, US Pat. No. 5,037,202 to Batchelder et al. Describes two parallel beams of light that are initially coherent with each other but have different polarizations are focused at a focal plane (such as the surface of a wafer) such that they are at each other at the focal plane. Disclosed are methods and devices that are biased away from. After the beam is reflected from the surface, another optical system blocks and combines the beams, and the particle-induced phase shift in one beam is manifested by a change in the elliptically polarized light of the combined beam. To be First detector is first
A second detector for sensing the intensity of the combined beam along the polarization axis of the second detector to produce a first output and a second detector for sensing the intensity of the combined beam along the second polarization axis for the second detector. Produces the output of. These first and second outputs are summed to provide an extinction signal and subtracted to provide a phase shift signal. It is said that the phase shift and extinction signals are correlated with the index of refraction of the particulate material, so that the material's identity can be determined based on the phase shift and extinction values. It is said that the size of a particle can be estimated from its position on the curve of absorbance vs. phase shift. Therefore, in the Batchelder system and method, information about the particles is estimated by analyzing the specularly reflected beam. The disadvantage of this method is that the reflected light is not very sensitive to changes in the properties of the particles, so small particles (eg particles on the order of 100 nm or less)
In the specularly reflected beam, very small changes that are difficult to measure accurately occur. For this reason, Bachelda's method is not optimal for identifying small size particles that begin to be a problem in integrated circuit manufacturing.

【0011】クーパーシュミット(Kupershmidt)らへ
の米国特許第5,515,163号は、偏光したレーザビームが
第1の周波数で輝度変調され、2つの直交した偏光ビー
ムに分割され、これらの2つのビームが第2の周波数で
互いに関して位相シフトされる方法と装置とを開示して
いる。2つの位相シフトされたビームは検査される表面
上に向けられ、2つのビームに対する角度で粒子によっ
て散乱された光が検出される。この検出された光は同時
に復調され、輝度変調の周波数における散乱光の振幅な
らびに位相変調の周波数における散乱光の振幅および位
相を決定する。これらの量を粒子の寸法と屈折率とに相
関させて、粒子を識別することができると言われてい
る。クーパーシュミットの方法には複雑な計算が含ま
れ、また検査される表面の所定の走査部分について正確
な測定値を得るために、測定は多数の変調サイクルを必
要とする。このため、表面全体をサンプリングすること
は比較的時間がかかる傾向がある。
US Pat. No. 5,515,163 to Kupershmidt et al. Discloses a polarized laser beam intensity modulated at a first frequency and split into two orthogonal polarized beams, the two beams being a second beam. Method and apparatus are phase shifted with respect to each other at a frequency of. The two phase-shifted beams are directed onto the surface to be inspected and the light scattered by the particles at an angle to the two beams is detected. The detected light is simultaneously demodulated to determine the amplitude of the scattered light at the frequency of the intensity modulation and the amplitude and phase of the scattered light at the frequency of the phase modulation. It is said that these quantities can be correlated to particle size and refractive index to identify particles. The Cooper-Schmidt method involves complex calculations and the measurement requires a large number of modulation cycles in order to obtain an accurate measurement for a given scan portion of the surface to be inspected. Therefore, sampling the entire surface tends to be relatively time consuming.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、照明ビー
ムの適切な光源と入射角を使用し、またコレクタの幾何
学的配置を適切にして散乱パターンを十分詳細に測定す
れば、粒子の材料と寸法を散乱パターンの知識から決定
するための一層難しいインバースプロブレムを解決でき
ることを発見した。
SUMMARY OF THE INVENTION We use the appropriate source and angle of incidence of the illuminating beam, and with the correct collector geometry to measure the scattering pattern in sufficient detail. We have found that we can solve a more difficult inverse problem for determining the material and dimensions of a material from knowledge of the scattering pattern.

【0013】本発明によれば、P型偏光したビームが斜
めの入射角で基板の表面に入射し、少なくとも基板表面
の照明された部分に関する前方位置および後方位置を含
む、表面上方の半球空間の離間した複数の位置で散乱光
が収集される。前方位置および後方位置における散乱光
の輝度が測定され、粒子が発生した散乱パターンを定義
する信号に変換される。粒子の材料は、検出された前方
および後方の散乱信号の大きさを複数の材料についての
前方および後方の散乱信号の大きさによって定義された
複数の所定の散乱パターンと比較することによって決定
される。検出された散乱パターンと最も密接にマッチす
る所定の散乱パターンが識別され、この所定の散乱パタ
ーンが対応する材料が粒子の材料として識別される。基
板を入射光に対して移動して、基板上のすべての場所で
発生する粒子を検出し識別するように表面上の入射ビー
ムを走査することが好ましい。本発明の著しい利点は、
入射ビームによって表面を1回走査するだけで、粒子材
料を素早く識別するその能力である。
According to the invention, a P-polarized beam is incident on the surface of the substrate at an oblique angle of incidence, and of a hemispherical space above the surface, including at least the forward and backward positions with respect to the illuminated portion of the substrate surface. Scattered light is collected at multiple spaced locations. The brightness of the scattered light at the front and rear positions is measured and converted into a signal that defines the scattering pattern generated by the particles. The material of the particle is determined by comparing the detected forward and backward scatter signal magnitudes with a plurality of predetermined scatter patterns defined by the forward and backward scatter signal magnitudes for the plurality of materials. . The predetermined scattering pattern that most closely matches the detected scattering pattern is identified, and the material to which this predetermined scattering pattern corresponds is identified as the material of the particles. The substrate is preferably moved with respect to the incident light and the incident beam on the surface is scanned to detect and identify particles that occur everywhere on the substrate. The significant advantages of the present invention are:
Its ability to quickly identify particulate material with a single scan of the surface by the incident beam.

【0014】広角度のコレクタを使用して、反射光から
離れているが反射光の直ぐ前の範囲にわたって前方散乱
した光を収集することが好ましい。幅が約20゜〜50
゜で、反射光から少なくとも約5゜離れた領域の前方散
乱光を収集することが好ましい。さらにもっと好ましい
ことは、反射ビームを取り囲み、少なくとも直径が約1
0゜の内周と直径が約20゜〜50゜の外周を有する環
状領域にわたって前方散乱光を収集することである。し
かしながら、入射プレーンから外れた位置または表面の
照明された部分を通過する垂直な面に向かう反射ビーム
の一方の側から離れた位置を含む、他のコレクタの幾何
学的な配置および位置を、希望する場合、前方用コレク
タに使用できる。
It is preferred to use a wide angle collector to collect light that is forward scattered over a range that is remote from but just before the reflected light. Width is about 20 ° to 50
It is preferred to collect the forward scattered light in a region at least about 5 ° away from the reflected light. Even more preferably, it surrounds the reflected beam and has a diameter of at least about 1
The forward scattered light is collected over an annular region having an inner circumference of 0 ° and an outer circumference of about 20 ° to 50 ° in diameter. However, other collector geometric arrangements and positions are desired, including positions off the plane of incidence or away from one side of the reflected beam towards a vertical plane that passes through the illuminated portion of the surface. If you want, you can use it for the front collector.

【0015】幅が約20゜〜45゜の範囲にわたって、
後方散乱した光を収集することが好ましい。入射ビーム
によって照明された面の領域を通過する垂直な面から約
45゜〜75゜離れて集中した概ね円形の領域にわたっ
て、後方散乱した光を収集できることが好ましい。希望
する場合、図2に示すように、入射ビームと垂直な面と
によって形成された入射プレーンから外れた領域にわた
って、後方散乱した光を収集することができる。
A width of about 20 ° to 45 °,
It is preferred to collect the backscattered light. It is preferable to be able to collect the backscattered light over a generally circular region centered about 45 ° to 75 ° away from the vertical plane passing through the region of the plane illuminated by the incident beam. If desired, the backscattered light can be collected over an area off the plane of incidence formed by the plane perpendicular to the incident beam, as shown in FIG.

【0016】本発明の好適な実施形態によれば、第1の
材料識別パラメータは、後方散乱信号の大きさの前方散
乱信号の大きさに対する比として計算される。粒子材料
を決定することは、後方/前方比および後方散乱信号の
大きさを、複数の材料についての後方散乱信号の大きさ
に対する複数の後方/前方比の相関と比較すること、お
よび測定された後方/前方比および後方散乱信号の大き
さによって定義された点に相関が最も近い材料を識別す
ることから構成する。これらの相関はデータ記憶ユニッ
ト内に記憶されることが好ましく、測定されたデータを
このデータ記憶ユニット内に記憶された相関と比較する
コンパレータを備えることが好ましい。
According to a preferred embodiment of the present invention, the first material identification parameter is calculated as the ratio of the backscatter signal magnitude to the forward scatter signal magnitude. Determining the particulate material was performed by comparing the back / forward ratio and the magnitude of the backscatter signal with the correlation of the back / forward ratios to the magnitude of the backscatter signal for the materials and measured. It consists of identifying the material that has the closest correlation to the point defined by the back / forward ratio and the magnitude of the backscatter signal. These correlations are preferably stored in a data storage unit and preferably comprise a comparator which compares the measured data with the correlation stored in this data storage unit.

【0017】本発明のさらに好適な実施形態では、いっ
たん粒子材料が決定されると、粒子の材料、直径、およ
び後方散乱信号の大きさ間の相関に基づく後方散乱信号
の大きさから、粒子の平均直径が決定される。複数の材
料に対応する後方散乱信号の大きさとの粒子直径の複数
の相関が、データ記憶ユニットに記憶され、コンパレー
タが識別された材料に対応する相関を検索して、この検
索された相関に基づいて後方散乱信号の大きさから粒子
の直径を決定できることが好ましい。
In a further preferred embodiment of the present invention, once the particle material is determined, the particle size of the particle is determined from the backscatter signal magnitude based on the correlation between the particle material, diameter and backscatter signal magnitude. The average diameter is determined. Multiple correlations of particle diameters with backscatter signal magnitudes corresponding to multiple materials are stored in a data storage unit and a comparator searches for correlations corresponding to the identified materials and based on the retrieved correlations. It is preferable to be able to determine the particle diameter from the magnitude of the backscatter signal.

【0018】いくつかの粒子の材料および直径について
は、後方/前方比による相関が2つ以上の材料に向けら
れて、後方散乱信号の大きさおよび後方/前方比の知識
からは粒子材料を信頼性高く識別できないことがある。
このため、本発明の別の好ましい実施形態によれば、照
明された表面の領域を通過する垂直な面に最も近い空間
の中心領域から散乱光が収集されて、収集された光の輝
度が測定されると共に、この輝度を示す大きさを有する
中心散乱信号に変換される。第2の材料識別パラメータ
が、後方散乱信号の大きさの中心散乱信号の大きさに対
する比として計算される。後方散乱信号の大きさおよび
後方/前方比との粒子材料の相関ならびに後方散乱信号
の大きさおよび後方/中心比との粒子材料の第2の相関
の両方に基づいて、粒子材料が決定される。さらに詳し
く述べると、後方/前方比に基づく相関が材料の識別を
良好に行わない場合、後方/中心比および後方散乱信号
の大きさを、複数の材料について後方散乱信号の大きさ
に対する後方/中心比の第2のセットの相関と比較し
て、測定された後方/中心比と後方散乱信号の大きさと
によって定義された点に相関が最も近い材料を識別する
ことによって、粒子材料が決定される。この第2の相関
は、後方−前方信号比による第1の相関が良好な識別を
行わない領域において、適切な相関を提供するのに資す
る。このようにして、この方法の全体的な識別能力が向
上する。
For some particle materials and diameters, the backward / forward ratio correlation is directed to more than one material, and the particle material is trusted from knowledge of the magnitude of the backscatter signal and the backward / forward ratio. It may not be able to be identified easily.
Therefore, according to another preferred embodiment of the invention, scattered light is collected from the central region of the space closest to the vertical plane passing through the region of the illuminated surface and the brightness of the collected light is measured. At the same time, it is converted into a central scattered signal having a magnitude indicating this brightness. A second material identification parameter is calculated as the ratio of the backscatter signal magnitude to the central scatter signal magnitude. The particulate material is determined based on both the correlation of the particulate material with the backscatter signal magnitude and the back / forward ratio and the second correlation of the particulate material with the backscatter signal magnitude and the back / center ratio. . More specifically, if the correlation based on the back / forward ratio does not provide good material discrimination, the back / center ratio and the magnitude of the backscatter signal are compared to the back / center to the magnitude of the backscatter signal for multiple materials. The particulate material is determined by identifying the material that has the closest correlation to the point defined by the measured back / center ratio and the magnitude of the backscatter signal, as compared to the second set of correlations. . This second correlation helps to provide a proper correlation in the region where the first correlation by the backward-forward signal ratio does not make a good discrimination. In this way, the overall discriminating ability of the method is improved.

【0019】本発明の前述したまた別の目的、特徴、お
よび利点は、添付した図面と共に考えれば、いくつかの
好ましい実施形態についての以下の説明から一層明白に
なるであろう。
The foregoing and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of some preferred embodiments when considered in conjunction with the accompanying drawings.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】添付した図面を参照して以後さら
に詳細に、本発明を説明する。これらの図面には、本発
明の好ましい実施形態が示されている。しかしながら、
本発明は多くの異なった方式で具体化することができ、
本願で説明した実施形態に限定されるものとして解釈す
べきではない。むしろ、この開示が周到かつ完全である
ように、また当業者に本発明の範囲を十分に知らせるよ
うに、これらの実施形態が提供される。本明細書を通し
て、同じ番号は同様の構成要素を指す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings. These drawings show preferred embodiments of the invention. However,
The present invention can be embodied in many different ways,
It should not be construed as limited to the embodiments described herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Like numbers refer to like elements throughout the specification.

【0021】図1および図2を参照すると、本発明の好
ましい実施形態による装置20が示されている。この装
置20には、基板すなわち検査すべきウェーファWを保
持するように適合されたウェーファ搬送装置22が含ま
れる。本発明を説明する目的のために、検査すべき表面
Sが水平であるように、ウェーファWが保持されるもの
と仮定するが、このウェーファは水平な方向に向けられ
る必要はないことは理解されよう。装置20は、強いP
型偏光した要素を持つ狭い光ビームを作り出すことがで
きる光源24を備えている。この光源24は可視スペク
トルの光ビームを放射するレーザであることが好まし
い。波長が短い場合は、より大きな粒子散乱信号を発生
する傾向があり、このため、測定精度を向上させること
に貢献する。一方、波長が長い場合は、材料を識別でき
る最大粒子直径を増加させる傾向があり、これにより、
この方法と装置が有効な粒子直径の範囲が拡大される。
望むなら、放射ビームはビームイクスパンダ26を通過
することができ、次に、このビームは、ミラー28など
の1つ以上のミラーおよび/またはレンズ30などの1
つ以上のレンズによって向きが変えられて、入射ビーム
によって照明された表面Sの領域を通過する垂直な面か
ら測定した斜めの入射角θiで、ウェーファの表面Sに
入射する。入射角θiは、さらに後で説明するように、
表面Sの上方の半球空間内の異なった位置に対する散乱
輝度の相違を強調するために、例えば、約45゜〜80
゜とかなり大きいことが好ましい。
Referring to FIGS. 1 and 2, a device 20 according to a preferred embodiment of the present invention is shown. The apparatus 20 includes a wafer transfer device 22 adapted to hold a substrate or wafer W to be inspected. For the purposes of explaining the present invention, it is assumed that the wafer W is held such that the surface S to be inspected is horizontal, but it is understood that this wafer need not be oriented horizontally. See. Device 20 has a strong P
It comprises a light source 24 capable of producing a narrow beam of light with a type-polarized element. The light source 24 is preferably a laser that emits a light beam in the visible spectrum. Shorter wavelengths tend to generate larger particle scattering signals, thus contributing to improved measurement accuracy. On the other hand, longer wavelengths tend to increase the maximum particle diameter with which the material can be identified, which
The range of particle diameters for which the method and apparatus are useful is expanded.
If desired, the beam of radiation can pass through a beam expander 26, which is then directed to one or more mirrors such as mirror 28 and / or one such as lens 30.
It is redirected by one or more lenses to impinge on the surface S of the wafer at an oblique angle of incidence θi measured from a vertical plane passing through an area of the surface S illuminated by the incident beam. The incident angle θi is, as described further below,
To emphasize the difference in scattered intensity for different locations in the hemispherical space above the surface S, for example about 45 ° -80 °.
It is preferable that the angle is considerably large.

【0022】図3に概略的に示すように、入射ビームは
入射角θiで表面Sに入射し、そこから鏡のように反射
角θrで反射されると共に、表面上の欠陥によって多く
の方向に散乱される。入射プレーンは、Z軸として示す
ように、入射ビームと垂直な面とによって定義される。
入射ビームが基板上の粒子に入射すると、散乱光θsに
よって示したように、散乱光は入射プレーンから散乱さ
れる。散乱光が入射プレーンと共に作る極角度はφsと
して定義される。
As shown schematically in FIG. 3, the incident beam is incident on the surface S at an incident angle θi, from which it is reflected like a mirror at a reflection angle θr, and in many directions due to defects on the surface. Scattered. The plane of incidence is defined by the plane perpendicular to the incident beam, shown as the Z-axis.
When the incident beam strikes a particle on the substrate, the scattered light is scattered from the incident plane, as shown by scattered light θs. The polar angle that the scattered light makes with the plane of incidence is defined as φs.

【0023】本発明によれば、表面S上で検出された粒
子が作られている材料を決定するために、散乱光は複数
のコレクタによって収集され、分析される。多数の異な
る粒子の寸法や材料についての散乱パターンを予測する
ために、理論的な計算が散乱モデルを用いて行われた。
使用された散乱モデルは、別個の光源方式に基づいてい
て、出版された文献内で説明されているように、実験的
に検証されてきた。
According to the invention, the scattered light is collected and analyzed by a plurality of collectors in order to determine the material from which the particles detected on the surface S are made. Theoretical calculations have been performed using scattering models to predict scattering patterns for many different particle sizes and materials.
The scattering model used is based on a separate illuminant scheme and has been experimentally validated as described in the published literature.

【0024】図4には、シリコン基板上に配置され、波
長が488 nmで入射角が65度のP型偏光の入射ビームが入
射した、4つの異なる粒子(それぞれ、前述したよう
に、誘電体、半導体、グレイメタル、および良導体のグ
ループからの粒子)についての散乱モデルによって実施
された理論的な計算の結果が示されている。次の表に
は、図4に対応する粒子の直径と共に、4つの異なる材
料の光学定数が示されている。
In FIG. 4, four different particles (each of which is a dielectric material, as described above), which are arranged on a silicon substrate and are incident with an incident beam of P-polarized light having a wavelength of 488 nm and an incident angle of 65 degrees. , Particles from the groups of semiconductors, gray metals, and good conductors) are presented for the results of theoretical calculations performed by the scattering model. The following table shows the optical constants of four different materials along with the particle diameters corresponding to FIG.

【0025】[0025]

【表1】 [Table 1]

【0026】基板表面上の空間の後方領域内(すなわ
ち、散乱角θsが約-45゜以下)における散乱光の輝度
が、すべての4つの粒子についてほぼ同じであるよう
に、粒子の直径が選択された。空間の前方領域内(すな
わち、約20゜以上の正の散乱角)における散乱光の輝度
は異なる粒子に対して著しく異なっていることがはっき
り分かる。例えば、シリコン粒子によって散乱された光
の輝度は、シリコン粒子がかなり小さい場合であって
も、PSL粒子によって散乱された光の輝度よりも著し
く大きい。このため、粒子の寸法決めシステムが、後方
領域における散乱光の輝度に基づいて、PSL粒子を用
いて較正される場合は、シリコン粒子の直径はひどく過
大評価されることになる。
The diameter of the particles is chosen so that the brightness of the scattered light in the rear region of the space above the surface of the substrate (ie, the scattering angle θs is less than about −45 °) is about the same for all four particles. Was done. It can be clearly seen that the brightness of scattered light in the forward region of space (ie, positive scattering angles above about 20 °) is significantly different for different particles. For example, the brightness of the light scattered by the silicon particles is significantly greater than the brightness of the light scattered by the PSL particles, even if the silicon particles are quite small. Therefore, if the particle sizing system is calibrated with PSL particles based on the intensity of scattered light in the back region, the silicon particle diameter will be severely overestimated.

【0027】本発明によれば、粒子が作られる材料は、
光の散乱輝度に対する材料の影響が自動的に考慮され
て、粒子寸法のより正確な評価を行うことができるよう
に決定される。この目的のために、図1および図2を参
照すると、複数の散乱光用コレクタ40が基板表面の照
明された領域に関して様々な位置に配置されている。後
方用コレクタ42は、後ろの方向(すなわち、負の散乱
角θsの方向)に散乱された光を収集するために、表面
S上の空間の後方領域に配置される。図2に示すよう
に、後方用コレクタ42は、希望すれば、極角度φsで
入射プレーンからずらすことができる。中心用コレクタ
44は、垂直な面に最も近い表面S上の空間の中心領域
内に配置される。前方用コレクタ46は、鏡のように反
射されたビームに最も近い空間の前方領域内に配置され
る。これらのコレクタ42,44,46は散乱光を収集
すると共に、この収集した光を対応する検出器42a,
44a,46a上に集束させるレンズおよび/またはミ
ラーによって形成される。これらの検出器は、収集され
また検出器上に集束された散乱光の輝度を示す信号を発
生する。
According to the invention, the material from which the particles are made is
The influence of the material on the scattered brightness of the light is automatically taken into account and determined so that a more accurate evaluation of the particle size can be made. To this end, referring to FIGS. 1 and 2, a plurality of scattered light collectors 40 are placed at various locations with respect to the illuminated area of the substrate surface. The rear collector 42 is arranged in the rear region of the space on the surface S in order to collect the light scattered in the rear direction (that is, the direction of the negative scattering angle θs). As shown in FIG. 2, the rear collector 42 can be offset from the plane of incidence at a polar angle φs if desired. The central collector 44 is arranged in the central region of the space on the surface S closest to the vertical plane. The front collector 46 is located in the front region of the space closest to the specularly reflected beam. These collectors 42, 44, 46 collect the scattered light, and collect the collected light into corresponding detectors 42a,
Formed by lenses and / or mirrors that focus on 44a, 46a. These detectors produce a signal indicative of the intensity of the scattered light that is collected and focused on the detector.

【0028】コレクタ42,44,46は、散乱角θs
の範囲を超えて広がっていて、好ましくは概ね円形であ
る。とはいえ、別のコレクタの形状も使用できる。コレ
クタのレンズまたはミラーは、対応する検出器が発生し
た信号の大きさがコレクタの領域にわたって散乱した光
の積分を示すように、収集された散乱光を効率よく積分
する。
The collectors 42, 44 and 46 have a scattering angle θs.
Of the circle, and preferably has a substantially circular shape. However, other collector shapes can be used. The lenses or mirrors of the collector efficiently integrate the collected scattered light so that the magnitude of the signal generated by the corresponding detector indicates the integral of the light scattered over the area of the collector.

【0029】図4では、垂直な面の位置の近くのそれぞ
れの輝度分布内に大きなくぼみがあり、一対の「ショル
ダ」が垂直な面に関して前方および後方位置内の輝度分
布の中で定義されることに注意されたい。くぼみの広が
りおよび位置ならびにショルダの大きさおよび位置は、
種々の粒子に対して異なっていることにも注意された
い。本発明は、粒子材料を識別するために、この散乱の
輝度分布のシフティングを利用する。輝度分布内のくぼ
みは、P型偏光した光源を図4におけるように使用する
場合、または光源が強いP型偏光した要素を有する場合
に作り出される傾向がある。S型偏光によって支配され
た光源は、輝度分布内でより小さなくぼみを作るかまた
はまったくくぼみを作らない傾向があり、このためうま
く働かないこともある。もっとも、いくつかの応用例で
は、それは許容できる結果を生み出すこともある。
In FIG. 4, there is a large depression in each intensity distribution near the position of the vertical plane and a pair of "shoulders" are defined in the intensity distribution in the front and rear positions with respect to the vertical plane. Please note that. The extent and position of the depression and the size and position of the shoulder are
Also note that it is different for different particles. The present invention utilizes the shifting of the intensity distribution of this scatter to identify the particulate material. The dips in the intensity distribution tend to be created when using a P-polarized light source as in FIG. 4, or when the light source has a strong P-polarized element. Light sources dominated by S-polarized light tend to create smaller dips or no dips in the intensity distribution, which may not work well. However, in some applications it may produce acceptable results.

【0030】図4では、散乱光の輝度は入射プレーン内
でのみ示されているが、実際には、光は反射半球全体に
わたって散乱される。理論的モデルを実行して、それぞ
れのコレクタ42,44,46の領域に対応する領域に
わたって受光された散乱光が積分されて、後方、中心、
および前方用コレクタに対する全コレクタ信号を提供で
きる。図5は、図4の粒子材料について異なる粒子直径
の範囲にわたる積分された全後方用コレクタ信号を示
す。このため、図5は、材料が分かっている場合、後方
用コレクタ信号から粒子の直径を決定するために使用で
きる。3つのPSLでない材料はPSL材料の応答と比
べるとぴったりと一塊りになっていることに注意されよ
う。PSL材料は、SiO2やAl2O3などのウェーファ上で
発見されることがある誘電体とインデックス値が同様で
ある。このため、低いインデックスの誘電体を非誘電体
材料から分離できれば、非PSL材料のぴったりした塊
は、粒子の寸法決定において著しい改良を行うことがで
きることを意味する。
In FIG. 4, the intensity of the scattered light is shown only in the plane of incidence, but in reality the light is scattered over the entire reflecting hemisphere. Running a theoretical model, the scattered light received over the area corresponding to the area of each collector 42, 44, 46 is integrated to produce the backward, center,
And the full collector signal to the front collector can be provided. FIG. 5 shows the integrated total rear collector signal over a range of different particle diameters for the particle material of FIG. Thus, FIG. 5 can be used to determine the particle diameter from the aft collector signal when the material is known. Note that the three non-PSL materials are tightly lumped when compared to the response of the PSL material. PSL materials have similar index values to dielectrics that may be found on wafers such as SiO 2 and Al 2 O 3 . Thus, if the low index dielectric can be separated from the non-dielectric material, it means that a tight fit of the non-PSL material can make significant improvements in particle sizing.

【0031】図6には、図5と同じ粒子に対するモデル
の結果が、後方用コレクタ信号の大きさに対して後方用
コレクタ信号の大きさの前方用コレクタ信号の大きさに
対する比(以後、「後方/前方比」)の形式でプロット
されている。各種の材料についてのこれらの曲線は、後
方用コレクタ信号の大きさの少なくとも主要な範囲にわ
たって互いに明らかにはっきりしていることが分かる。
従って、この後方/前方比は、粒子の材料を識別するこ
とを可能にできる材料識別パラメータを含む。これらの
結果に基づいて、以下の方法を使用して、粒子の寸法と
材料を決定できる。
In FIG. 6, the results of the model for the same particles as in FIG. 5 show the ratio of the magnitude of the backward collector signal to the magnitude of the backward collector signal with respect to the magnitude of the backward collector signal (hereinafter referred to as " Rear / front ratio "). It can be seen that these curves for various materials are clearly distinct from each other over at least a major range of magnitudes of the rear collector signal.
Thus, this back / front ratio includes material identification parameters that can allow the material of the particles to be identified. Based on these results, the following methods can be used to determine particle size and material.

【0032】基板の表面Sに入射ビームが入射し、コレ
クタ42,44,46が基板の照明された領域上にある
すべての粒子によって散乱された光を収集すると共に、
この収集された光を検出器42a,44a,46aに集
束させる。これらの検出器は、散乱光の輝度を示す信号
を発生する。後方/前方比が、検出器に接続されたプロ
セサ50のCPU48などによって計算される。後方/
前方比および後方用コレクタ信号の大きさが、プロセサ
50のコンパレータ52などによって、図6に示す粒子
材料の後方/前方比および後方用コレクタ信号の大きさ
との相関と比較される。粒子材料の後方/前方比および
後方用コレクタ信号の大きさとの相関は、プロセサ50
のデータ記憶ユニット54内に記憶されて、コンパレー
タ52がそれらをアクセスできることが好ましい。測定
された後方用コレクタの信号の大きさおよび計算された
後方/前方比は、図6のグラフ上のポイントを定義し、
散乱が4つの材料の1つによる場合、このポイントは曲
線の1つに接近する。このことによって、粒子の材料が
決定される。次に、粒子の寸法が図5の曲線を用いるこ
とによって決定される。この図5の曲線は識別された材
料に一致して、後方用コレクタ信号の大きさから粒子の
直径を決定する。
An incident beam is incident on the surface S of the substrate and collectors 42, 44, 46 collect light scattered by all particles on the illuminated area of the substrate, and
The collected light is focused on the detectors 42a, 44a, 46a. These detectors generate a signal indicative of the intensity of the scattered light. The rear / front ratio is calculated, such as by the CPU 48 of the processor 50 connected to the detector. Backward /
The magnitude of the front ratio and the rear collector signal is compared with the correlation between the rear / front ratio of the particulate material and the magnitude of the rear collector signal shown in FIG. 6 by the comparator 52 of the processor 50 or the like. The correlation between the particle material rear / front ratio and the rear collector signal magnitude is determined by processor 50.
Are preferably stored in the data storage unit 54 of, and are accessible to the comparator 52. The measured rear collector signal magnitude and the calculated rear / forward ratio define the points on the graph of FIG.
If the scatter is due to one of the four materials, this point approaches one of the curves. This determines the material of the particles. The particle size is then determined by using the curve of FIG. This curve of FIG. 5 is consistent with the identified material and determines the particle diameter from the magnitude of the aft collector signal.

【0033】装置20は、ウェーファWと入射ビームと
を相対的に移動させるスキャニングシステムを備えて、
表面上のどのような場所にでも発生する粒子を検出し識
別するために、入射ビームが表面Sにわたって走査する
ことが好ましい。このスキャニングシステムは、ウェー
ファWを並進移動および/または回転移動させる搬送装
置22を備えることができ、さらに、入射ビームをウェ
ーファ表面にわたって直線的に走査する回転ミラー(図
示せず)を含むビーム走査システムを備えることもでき
る。
The apparatus 20 comprises a scanning system for moving the wafer W and the incident beam relative to each other,
The incident beam is preferably scanned across the surface S in order to detect and identify particles originating anywhere on the surface. The scanning system can include a carrier 22 for translating and / or rotating the wafer W, and a beam scanning system including a rotating mirror (not shown) that linearly scans the incident beam across the wafer surface. Can also be provided.

【0034】粒子の材料が判明すると、後方用コレクタ
信号の大きさによって、たいていの場合、一般に信頼で
きる粒子の直径が表示される。しかしながら、散乱光の
輝度は、半球の周りのたいていの場所で、粒子の直径が
増加するに伴って一般に増加するため、他の位置で測定
された散乱光の輝度に基づいて、粒子の直径を推定でき
ることは理解されよう。例えば、前方用コレクタ信号の
大きさは、後方用コレクタ信号の大きさの代わりに使用
できる。前方用コレクタ信号の大きさは、直径が約100
nmより大きい粒子の寸法を決定するために、少なくとも
図1の特定のコレクタの幾何学的な配置に対して特に有
用な場合がある。しかしながら、前方用コレクタ46が
鏡のように反射されたビームの近くに配置されている場
合、鏡のように反射されたビームおよび表面Sの表面粗
さの影響による散乱光が検出器によって検出されないよ
うに、前方用コレクタの設計には注意しなければならな
い。表面粗さによって散乱された光は、鏡のように反射
されたビームをぴったり取り巻く傾向がある。このた
め、図2に示すように、鏡のように反射されたビームを
含みまたそれを取り巻く小さい円形領域が収集されな
い、または検出器46aに到達することが阻止されるよ
うに、コレクタ46は形状が環状であることが好まし
い。この検出されない領域の半角αは、少なくとも約5
゜であることが好ましい。言い換えると、前方用コレク
タ46の環状の収集領域の内周は、検出されない円形領
域の中心を通過する鏡のように反射されたビームについ
て、幅が少なくとも約10゜の直径を有することが好ま
しい。しかしながら、この前方用コレクタに対して、別
のコレクタの幾何学的な配置および位置を使用できるこ
とは理解されよう。例えば、全体的に円形の前方用コレ
クタを入射プレーンを対称的にまたいで配置させたり、
垂直な面と反射ビームとの間の鏡のように反射されたビ
ームの一方の側に間隔を空けて配置させることができ
る。
Once the particle material is known, the magnitude of the aft collector signal usually indicates a generally reliable particle diameter. However, since the scattered light intensity generally increases with increasing particle diameter at most places around the hemisphere, the particle diameter can be scaled based on the scattered light intensity measured at other locations. It will be appreciated that this can be inferred. For example, the magnitude of the front collector signal can be used instead of the magnitude of the rear collector signal. The size of the front collector signal is about 100 in diameter.
It may be particularly useful for determining the size of particles larger than nm, at least for the particular collector geometry of FIG. However, if the forward collector 46 is located near the specularly reflected beam, scattered light due to the effects of the specularly reflected beam and the surface roughness of the surface S will not be detected by the detector. As such, care must be taken in the design of the front collector. Light scattered by surface roughness tends to closely surround the specularly reflected beam. Thus, as shown in FIG. 2, the collector 46 is shaped so that the small circular area that contains and surrounds the specularly reflected beam is not collected or prevented from reaching the detector 46a. Is preferably a ring. The half-angle α of this undetected region is at least about 5
It is preferable that the angle is °. In other words, the inner circumference of the annular collection area of the front collector 46 preferably has a diameter of at least about 10 ° for a specularly reflected beam passing through the center of the undetected circular area. However, it will be appreciated that other collector geometrical arrangements and positions may be used for this front collector. For example, a generally circular front collector placed symmetrically across the entrance plane,
It may be spaced on one side of the mirror-like reflected beam between the vertical surface and the reflected beam.

【0035】前方用コレクタ46は、直径が約20゜〜
50゜のほぼ円形の外周を備えていることが好ましい。
それぞれの中心用コレクタ44および後方用コレクタ4
2はほぼ円形で、直径が約20゜〜45゜であることが
好ましい。
The front collector 46 has a diameter of approximately 20 °.
It is preferable to have a substantially circular outer circumference of 50 °.
Each center collector 44 and rear collector 4
2 is substantially circular and preferably has a diameter of about 20 ° to 45 °.

【0036】図6には、いくつかの潜在的な問題がある
ことに注意されたい。PSLとタングステンのライン
は、小さい粒子側の端部で互いに接近しており、シリコ
ンのラインはループバックして、他のラインを横切って
いる。すべてのオーバラップしているポイントまたはラ
インが互いに非常に接近している位置は、材料が信頼性
よく識別されない位置を示している。この状態は、中心
用コレクタ44からの信号に基づく第2の材料識別パラ
メータを用いることによって改良される。もっと特定し
て言うと、図7は図6の4つの粒子の材料に対するモデ
ルの計算された結果を示している。この図では、後方用
コレクタ信号の大きさの中心用コレクタ信号の大きさに
対する比(「後方/中心比」)が、後方用コレクタ信号
の大きさに対してプロットされている。まだ交差してい
るポイントがあるが、PSLとタングステンの粒子は小
さい直径側の端部でさらに離れていて、シリコンは大き
い直径側の端部で改良されている。従って、後方用およ
び前方用コレクタ信号の大きさに基づく第1の材料識別
パラメータと、後方用および中心用コレクタ信号の大き
さに基づく第2の材料識別パラメータとの両方を用いる
ことによって、この方法の全体的な材料識別能力を改良
することができる。本発明は前述した特定の実施形態に
限定されるものではなく、また変更例や他の実施形態は
添付した特許請求の範囲の中に含まれることを意図する
ことは理解されよう。本願には特別な用語を使用した
が、単に一般的かつ記述的な意味でそれらの用語を使用
したのであり、限定する目的ではない。
Note that there are some potential problems with FIG. The PSL and tungsten lines are close together at the small grain end, and the silicon line loops back across the other line. Locations where all overlapping points or lines are very close to each other indicate locations where the material is not reliably identified. This condition is improved by using a second material identification parameter based on the signal from the central collector 44. More specifically, FIG. 7 shows the calculated results of the model for the four particle material of FIG. In this figure, the ratio of the magnitude of the rear collector signal to the magnitude of the center collector signal ("rear / center ratio") is plotted against the magnitude of the rear collector signal. Although there are still points of intersection, the PSL and tungsten particles are further apart at the smaller diameter end and the silicon is improved at the larger diameter end. Therefore, by using both a first material identification parameter based on the magnitudes of the rear and front collector signals and a second material identification parameter based on the magnitudes of the rear and center collector signals. The overall material identification capability of the can be improved. It is to be understood that this invention is not limited to the particular embodiments described above, and that variations and other embodiments are intended to be within the scope of the appended claims. Although specific terms have been used herein, they have been used in a generic and descriptive sense only and not for purposes of limitation.

【0037】[0037]

【発明の効果】前述した説明や関連する図面の中で開示
した利点を有する、本発明の多くの変形例や他の実施形
態が、本発明が属する技術分野の技術者には思い浮かぶ
であろう。例えば、シリコンウェーファの検査に関連し
て本発明を説明してきたが、本発明の方法や装置は、コ
ンピュータ用ディスク、平面ディスプレイ、その他を含
む他の種々の非シリコン基板の検査に対しても等しく適
当である。さらに、前方に対する後方、中心に対する後
方のコレクタ信号の大きさの比を計算することによっ
て、本発明の方法を実行することが好ましいが、本発明
の方法は、説明した比の逆数、(希望する場合、信号の
1つによって正規化された)コレクタ信号間の差、およ
び他のパラメータなどの、他の材料識別パラメータを用
いることによって、別の方法で実行できることは理解さ
れよう。その上、どのような材料識別パラメータを明確
に計算せずに粒子の材料を識別することが可能である。
例えば、種々のコレクタの信号の大きさとの粒子材料の
所定の相関を、多次元アレイとしてデータ記憶装置54
内に記憶することができ、このデータ記憶装置54は、
測定された散乱パターンと最も密接にマッチする記憶さ
れた散乱パターンを有する粒子の材料を識別するため
に、コンパレータ52によってアクセスして書き換えま
たは操作することができる。さらに、コレクタについて
の好ましい幾何学的配置を説明してきたが、コレクタの
他のタイプや幾何学的配置も粒子が発生した散乱パター
ンを検出するために使用できる。
Many variations and other embodiments of the invention, which have the advantages disclosed in the foregoing description and the associated drawings, will suggest themselves to those skilled in the art to which this invention belongs. Let's do it. For example, although the present invention has been described in the context of testing silicon wafers, the method and apparatus of the present invention may also be used to test various other non-silicon substrates including computer disks, flat panel displays, and others. Equally suitable. Further, while it is preferred to perform the method of the present invention by calculating the ratio of the magnitude of the collector signal to the front to the rear, and to the center to the rear, the method of the present invention is not limited to the reciprocal of the described ratio, (desired. It will be appreciated that other cases can be performed in other cases by using other material identification parameters, such as the difference between the collector signals (normalized by one of the signals) and other parameters. Moreover, it is possible to identify the material of the particles without explicitly calculating any material identification parameters.
For example, the predetermined correlation of the particle material with the signal magnitudes of various collectors can be stored in a data storage device 54 as a multidimensional array.
Which can be stored in
It can be accessed and rewritten or manipulated by the comparator 52 to identify the material of the particles having the stored scatter pattern that most closely matches the measured scatter pattern. Moreover, although the preferred geometry for the collector has been described, other types and geometries of collectors can be used to detect the scattering pattern produced by the particles.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の好ましい実施形態による装置の概略側
面図である。
1 is a schematic side view of an apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

【図2】図1の装置の概略平面図である。FIG. 2 is a schematic plan view of the device of FIG.

【図3】入射ビームが入射した基板ならびにこの基板か
ら反射および散乱された光を示す概略斜視図である。
FIG. 3 is a schematic perspective view showing a substrate on which an incident beam is incident and light reflected and scattered from the substrate.

【図4】粒子が斜めの入射角のP型偏光ビームによって
照明された場合の、シリコン基板上の4つの直径と材料
が異なる粒子の角度位置に対する理論的に計算された散
乱光の輝度を示すグラフである。
FIG. 4 shows theoretically calculated scattered light intensities for angular positions of particles of four diameters and different materials on a silicon substrate when the particles are illuminated by a P-polarized beam of oblique incidence. It is a graph.

【図5】図4に示した4つの材料について、後方用コレ
クタ位置における散乱光の輝度の大きさに対する平均粒
子直径としてプロットされた、理論的に計算された結果
を示すグラフである。
5 is a graph showing theoretically calculated results plotted for the four materials shown in FIG. 4 as the average particle diameter versus the magnitude of the brightness of the scattered light at the back collector position.

【図6】図4および図5に示した4つの材料について、
後方用検出器信号の大きさに対する後方−前方用検出器
信号の大きさの比としてプロットされた、理論的に計算
された結果を示すグラフである。
FIG. 6 shows four materials shown in FIG. 4 and FIG.
6 is a graph showing theoretically calculated results plotted as a ratio of aft-forward detector signal magnitude to aft detector signal magnitude.

【図7】図4〜図6に示した4つの材料について、後方
用検出器信号の大きさに対する後方−中心用検出器信号
の大きさの比としてプロットされた、理論的に計算され
た結果を示すグラフである。
FIG. 7: Theoretical calculated results plotted as ratio of aft-center detector signal magnitude to aft detector signal magnitude for the four materials shown in FIGS. 4-6. It is a graph which shows.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 装置 22 ウェーファ搬送装置 24 光源 26 ビームイクスパンダ 28 ミラー 30 レンズ 42 後方用コレクタ 42a 検出器 44 中心用コレクタ 44a 検出器 46 前方用コレクタ 46a 検出器 50 プロセサ θi 入射角 W ウェーファ 20 devices 22 Wafer carrier 24 light sources 26 Beam Expander 28 mirror 30 lenses 42 Rear collector 42a detector 44 center collector 44a detector 46 Front collector 46a detector 50 Processor θi incident angle W Wafer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ソンピン・ガオ アメリカ合衆国マサチューセッツ州 01772,サウスボロウ,テッド・レーン 16 (72)発明者 マイケル・イー・フォッシー アメリカ合衆国カリフォルニア州91367, ウッドランド・ヒルズ,ヴィクトリー・ ブールヴァード 22216, アパートメ ント C320 (72)発明者 リー・ダンテ・クレメンティ アメリカ合衆国サウスカロライナ州 29710,レイク・ウィリー,キャロー ル・コーヴ 311 (56)参考文献 JOURNAL OF THE IN STITUTE OF ENVIRON MENTAL SCIENCES(Th omas L,Warner et.a l.)「Toward Classif ication of Panticl e Properties Using Light Scattering Techniques」 MAY/JU NE 1997,PP15−21 OPTICS COMMUNICAT IONS(F.Gonz▲a▼lez et al.)「Multiple s cattering in parti culate surfaces:Cr oss−polarization r atios and shadowin g effects」Vol.137, 1997,pp359−366 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/66 Fターム・システム(JPO) JOIS─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Sonpin Gao 01772, Southborough, Ted Lane, Massachusetts, USA 16 (72) Inventor Michael E. Fossey, California 91367, Woodland Hills, Victory Boulevard 22216 , Inventor C320 (72) Inventor Lee Dante Clementi 29710, South Carolina, United States, Carroll Cove, Lake Willie 311 (56) Bibliography JOURNAL OF THE IN STITUTION OF ENVIRON MENTAL SCIENCES (Thomars, Thor Larmers) et.al.) "Towerd Classic. ATION OF PARTICLE PROPERTIES USING LIGHT SCATTERING TECHNIQUES "MAY / JUNE 1997, PP15-21 OPTICS COMMUNICA CUTS IONS ART FILTER GONZ ▲ a ▼ lez et al. lts. shadowing effects "Vol. 137, 1997, pp359-366 (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/66 F Term System (JPO) JOIS

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板上の粒子が作られる材料を識別する
ために、基板の表面を検査する方法であって、 表面部分上に存在するすべての粒子が光を前記表面の上
方の半球空間内の複数の方向に散乱するように、光の入
射ビームを斜めの入射角で前記表面部分上に向けるステ
ップと、 前記空間のそれぞれの複数の領域に散乱した光を収集す
るステップと、 前記粒子が発生した散乱パターンのサンプルを示す散乱
データのセットを作るために、前記各領域について前記
収集された光の強度を測定するステップと、前記各領域から収集された光の強度についての2つのデ
ータを除算することによって、 材料識別パラメータを計
算するステップと、前記材料識別パラメータを、 複数の材料に対応する複数
の所定の散乱パターンに適用して、前記測定された散乱
データと同じ状態に最も近接している散乱パターンの材
料を識別することによって、粒子の材料を決定するステ
ップと、 を含み、強いP型偏光の入射ビーム が、前記基板部分上に入射す
ることを特徴とする方法。
1. A method of inspecting the surface of a substrate to identify the material from which the particles on the substrate are made, wherein all particles present on the surface portion cause light to be in a hemispherical space above said surface. Directing an incident beam of light onto the surface portion at an oblique angle of incidence so as to scatter in a plurality of directions of; collecting light scattered in each of a plurality of regions of the space; Measuring the intensity of the collected light for each region to produce a set of scatter data representing a sample of the generated scatter pattern; and two data measurements of the intensity of the light collected from each of the regions.
Calculating a material identification parameter by dividing the data by applying the material identification parameter to a plurality of predetermined scatter patterns corresponding to a plurality of materials to obtain the same state as the measured scatter data. Determining the material of the particles by identifying the material of the scatter pattern that is closest to them, wherein an incident beam of strongly P-polarized light is incident on the substrate portion.
【請求項2】 請求項1に記載の方法であって、前記測
定するステップが前記空間の前方領域内で収集された光
の強度を測定して、前記強度を示す大きさを有する前方
散乱信号を発生させるための前方用検出器を使用するス
テップと、前記空間の後方領域内で収集された光の強度
を測定して、前記強度を示す大きさを有する後方散乱信
号を発生させるための後方用検出器を使用するステップ
と、を含み、かつ、 前記粒子の材料を決定するステップが、前方および後方
散乱信号の大きさを、その所定の散乱パターンが前記測
定された信号に最も密接にマッチする材料を識別するた
めに、前記前方および後方散乱信号の大きさによって定
義された所定の散乱パターンと比較するステップを含む
ことを特徴とする方法。
2. The method of claim 1, wherein the measuring step measures the intensity of light collected in the anterior region of the space, the forward scatter signal having a magnitude indicative of the intensity. And using a front detector to generate a backscatter signal for measuring the intensity of light collected in a rear region of the space to generate a backscatter signal having a magnitude indicative of the intensity. Using a dedicated detector, and determining the material of the particles such that the magnitudes of the forward and backscatter signals match the predetermined scattering pattern most closely with the measured signal. Comparing the material to a predetermined scatter pattern defined by the magnitudes of the forward and backscatter signals to identify the material to be processed.
【請求項3】 請求項2に記載の方法であって、前記前
方および後方散乱信号の1つの大きさを、前記材料決定
ステップにおいて識別された前記材料に相当すると共
に、前記前方および後方散乱信号の前記1つの大きさに
対する粒子の直径に関係する所定の相関と比較すること
によって、粒子寸法を決定するステップをさらに含むこ
とを特徴とする方法。
3. The method of claim 2, wherein a magnitude of one of the forward and backscatter signals corresponds to the material identified in the material determining step and the forward and backscatter signals. The method further comprising the step of determining a particle size by comparing to a predetermined correlation relating to the diameter of the particle to said one size.
【請求項4】 請求項2に記載の方法であって、前記後
方散乱信号の大きさに相関関係のある分子を、前記前方
散乱信号の大きさに相関関係のある分母によって除算す
ることによって、第1の材料識別パラメータを計算する
ステップと、 粒子材料の前記第1の材料識別パラメータならびに前記
後方散乱信号および前記前方散乱信号の1つの大きさと
の相関に基づいて、前記粒子材料を識別するステップ
と、 をさらに含むことを特徴とする方法。
4. The method of claim 2, wherein the numerator correlated with the magnitude of the backscattered signal is divided by the denominator correlated with the magnitude of the forward scattered signal. Calculating a first material identification parameter; identifying the particulate material based on a correlation with the first material identification parameter of the particulate material and one magnitude of the backscatter signal and the forward scatter signal And a method further comprising:
【請求項5】 請求項4に記載の方法であって、前記第
1の材料識別パラメータを計算するステップが、前記後
方散乱信号の大きさを前記前方散乱信号の大きさによっ
て除算することによって、後方と前方との比を計算する
ステップを含み、前記粒子材料を決定するステップが、
前記後方と前方との比および前記後方散乱信号の大きさ
を、複数の材料について前記後方散乱信号の大きさに対
する前記後方と前方との比によって定義された複数の散
乱パターンと比較するステップ、およびその散乱パター
ンが測定された後方と前方との比および後方散乱信号の
大きさに最も近い材料を識別するステップを含むことを
特徴とする方法。
5. The method of claim 4, wherein the step of calculating the first material identification parameter comprises dividing the magnitude of the backscatter signal by the magnitude of the forward scatter signal. Determining the particulate material, including the step of calculating a posterior to anterior ratio,
Comparing the back-to-front ratio and the backscatter signal magnitude to a plurality of scatter patterns defined by the back-to-front ratio to the backscatter signal magnitude for a plurality of materials; and A method comprising identifying the material whose scatter pattern is closest to the measured back-to-front ratio and magnitude of the backscatter signal.
【請求項6】 請求項2に記載の方法であって、 表面の照明された領域を通過する垂直な面に最も近い空
間の中心領域内に散乱した光を収集して、前記収集され
た光の強度を測定して前記強度を示す大きさを有する中
心散乱信号を発生させる中心用検出器を用いるステップ
と、 前記前方、中心、および後方散乱信号の大きさを、その
散乱パターンが測定された信号に最も密接にマッチする
材料を識別するように、前記前方、中心、および後方散
乱信号の大きさによって定義された所定の散乱パターン
と比較するステップと、をさらに含むことを特徴とする
方法。
6. The method of claim 2, wherein light collected in the central region of the space closest to the vertical plane passing through the illuminated region of the surface is collected and the collected light is collected. The step of using a central detector to generate a central scatter signal having a magnitude indicative of the intensity by measuring the intensity of the, the magnitude of the forward, central, and backscatter signals, the scatter pattern of which was measured. Comparing to a predetermined scatter pattern defined by the magnitudes of the forward, center, and backscatter signals to identify the material that most closely matches the signal.
【請求項7】 請求項2に記載の方法であって、前記前
方散乱光を収集するステップが、反射ビームの側に間隔
を空けた領域または前記反射ビームを取り巻く環状領域
上に散乱した光を収集する広角のコレクタを使用するス
テップを含むことを特徴とする方法。
7. The method of claim 2, wherein the step of collecting the forward scattered light includes scattering the light scattered over a region spaced to the side of the reflected beam or an annular region surrounding the reflected beam. A method comprising: using a wide-angle collector to collect.
【請求項8】 請求項2に記載の方法であって、前記後
方散乱光を収集するステップが、前記入射ビームによっ
て照明された面の部分を通過する垂直な面から45°〜
75°離れて集中したほぼ円形領域上の光を収集するス
テップを含むことを特徴とする方法。
8. The method of claim 2, wherein the step of collecting the backscattered light comprises 45 ° from a vertical plane passing through a portion of the plane illuminated by the incident beam.
A method comprising collecting light on a substantially circular area that is concentrated 75 ° apart.
【請求項9】 請求項2に記載の方法であって、前記後
方散乱光を収集するステップが、前記入射ビームとその
垂直な面とによって形成された入射プレーンからずれた
領域上の光を収集するステップを含むことを特徴とする
方法。
9. The method of claim 2, wherein the step of collecting the backscattered light includes the incident beam and its
Collecting light on an area offset from the plane of incidence formed by the vertical plane.
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JOURNAL OF THE INSTITUTE OF ENVIRONMENTAL SCIENCES(Thomas L,Warner et.al.)「Toward Classification of Panticle Properties Using Light Scattering Techniques」 MAY/JUNE 1997,PP15−21
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