JP3593375B2 - Minute defect detecting method and apparatus - Google Patents

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良治 松永
洋 森岡
和彦 永山
哲也 渡辺
正孝 芝
俊明 谷内
稔 野口
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日立ハイテク電子エンジニアリング株式会社
株式会社日立製作所
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【0001】 [0001]
【産業上の利用分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は、半導体ウエハ、プリント基板、TFT液晶表示装置、あるいは磁気ディスク基板等の基板上に存在する微小異物等の微小欠陥を、高速に、且つ高感度に検出する微小欠陥検出方法及びその装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor wafer, printed circuit board, TFT liquid crystal display device, or a micro defect such as fine foreign materials present on the substrate such as a magnetic disk substrate, high speed, and small defect detecting method and apparatus for detecting with high sensitivity on.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
年々微細化あるいは複雑化する半導体ウエハ、プリント基板、TFT液晶表示装置、あるいは磁気ディスク基板等の基板の歩留まりを確保するためには、基板上に存在する微小異物等の微小欠陥を、高速に、且つ高感度に検出することが要求されている。 Yearly semiconductor wafer of refining or complex, a printed circuit board, TFT liquid crystal display device, or in order to secure the yield of a substrate such as a magnetic disk substrate, a micro defect such as fine foreign materials present on the substrate, at a high speed, and that it is requested to detect with high sensitivity.
【0003】 [0003]
この基板上に存在する微小異物を、高速に、且つ高感度に検出する従来技術としては、例えば、特開昭55−149829号公報(従来技術1)、特開昭59−65428号公報(従来技術2)および特開平6−102189号公報(従来技術3)が知られている。 Minute foreign substance existing on the substrate, at a high speed, and as a conventional technique for detecting with high sensitivity, for example, JP 55-149829 discloses (prior art 1), JP 59-65428 JP (conventional technology 2) and JP-A-6-102189 discloses (prior art 3) are known. 即ち、従来技術1においては、基板上の回路パターンと微小異物の分離をするために、直線偏光レーザを浅い角度で基板上に照射し、回路パターンのエッジと微小異物から発生する散乱光を基板上方に設けた検出光学系で集光した後、検光子を通して微小異物から発生する散乱光成分のみを検出器にて抽出する方法が示されている。 That is, in the prior art 1, a substrate for the separation of a circuit pattern and foreign particles on the substrate, is irradiated onto the substrate linearly polarized laser at a shallow angle, the scattered light generated from the circuit pattern edge and fine foreign matter after condensed by the detection optical system provided above, a method for extracting only the scattered light component generated from the fine foreign matter through the analyzer at the detector is shown. また、従来技術2においては、基板上の回路パターンと微小異物の分離をするために、直線偏光レーザを浅い角度で基板に照射し、回路パターンのエッジと微小異物から発生する散乱光を基板上方に設けた検出光学系で集光した後、検出光学系における基板のフーリエ変換面に設けた空間フィルタにより、規則的な回路パターン形成角度あるいは配置を有する特定の回折光成分を遮光し、微小異物から発生する散乱光成分のみを検出器にて抽出する方法が示されている。 Further, in the prior art 2, in order to make the separation of the circuit pattern and foreign particles on a substrate, irradiating the substrate with linearly polarized laser at a shallow angle, the substrate scattered light generated from the circuit pattern edge and fine foreign matter upward after condensed by the detection optical system provided in, by the spatial filter provided on a Fourier transform plane of the substrate in the detection optical system, and shielding the specific diffraction light component having a regular circuit patterns formed angle or arrangement, minute foreign substances method of extracting at detector is shown only the scattered light component generated from. また、従来技術3においては、回路パターンの存在しない鏡面状態の上に薄膜を形成した膜付きのウエハに対してレーザビームを傾斜した方向から照射した際、前記薄膜層の厚さや屈折率の違いにより反射率が大きく変化して薄膜上に存在する異物からの散乱光強度が大きく変動することに基づいて、前記反射率が所定値以上になるように膜付きのウエハに対して照射するレーザビームの入射角度を選択して膜付きのウエハ上に存在する異物からの散乱光強度を一定にして膜付きのウエハ上に存在する異物を安定して検出する方法が示されている。 Further, in the prior art 3, when irradiated from a direction inclined to the laser beam to the film with the wafer to form a thin film on the mirror surface the absence of the circuit pattern, differences in thickness and refractive index of the thin film layer the laser beam to be irradiated to the film with the wafer as based on the scattered light intensity from a particle that is present on the thin film changes reflectance largely fluctuates greatly, the reflectance becomes equal to or greater than a predetermined value by method of detecting foreign matters stably the incident angle and the intensity of scattered light from a particle that is present to on the membrane with a wafer selected constant present on the film-coated wafer is shown in.
【0004】 [0004]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
半導体ウエハ、薄膜多層基板(プリント基板)、TFT液晶表示装置、あるいは磁気ディスク基板等の基板上には、一般的に、微細な回路パターンあるいは情報記録用の溝等の規則的あるいは不規則的なパターンが形成されており、基板上に存在する異物、異物をこれらのパターンからいかに分離して抽出できるかが重要な開発課題になってきている。 Semiconductor wafers, thin-film multilayer board (PCB), TFT liquid crystal display device, or on a substrate such as a magnetic disk substrate, typically a regular or irregular grooves or the like of the fine circuit pattern or information recording pattern is formed, or foreign matter present on the substrate, the foreign matter can be extracted by how isolated from these patterns is becoming an important development issues.
【0005】 [0005]
上記従来技術1および2においては、半導体基板上に形成された回路パターンの如く幾何学的な形状の規則性による散乱光の乱れや回折に着目して異物からの散乱光を抽出しようと試みている。 In the above-described prior art 1 and 2, an attempt to extract the scattered light from foreign matter by focusing on turbulence and diffraction of light scattered by the regularity of the geometry as the circuit pattern formed on a semiconductor substrate there. しかしながら、例えば、半導体の高集積化に伴い、より微小な異物等の微小欠陥を検出しようとする場合には、これだけでは十分な性能を達成できなくなってきている。 However, for example, with high integration of the semiconductor, in case of detecting a finer microscopic defects such as foreign matter, this alone is becoming impossible to achieve adequate performance. 即ち、半導体基板上に絶縁膜、保護膜、レジスト膜等の薄膜が形成されており、この単層あるいは多層の薄膜が形成された半導体基板の反射率や薄膜も含め半導体基板上の表面の微小凹凸(粗さ)等の違い又は変動に影響を受けることなく半導体基板上の表面に付着したより微小な異物等の微小欠陥を検出することが必要となってきている。 That is, the insulating film on a semiconductor substrate, a protective film, and a thin film such as a resist film is formed, the micro of the single layer or a multilayer of the thin film formed semiconductor substrate reflectance and a thin film including a surface on a semiconductor substrate It is possible to detect a minute defect such as fine foreign materials from adhering to the surface of the semiconductor substrate without receiving the difference or influenced by fluctuations, such as irregularities (roughness) has been required. 上記従来技術3においては、薄膜が形成された半導体ミラーウエハからの反射率が所定の値以上になるように照射するレーザビームの照射角度を制御しようとしているが、実際のパターン付の半導体基板を考えると一枚の半導体基板においても、中心部と周辺部において薄膜の膜厚等が変動してしまうと共に1つのロット内の各半導体基板の間においても前記薄膜の膜厚等の変動が生じ、しかも前記薄膜の下に存在する回路パターンの形状も場所によって異なるため、照射するレーザビームの最適な照射角度を求めにくい状況になってしまい、安定して微小異物等の微小欠陥を検出することが難しくなる課題を有するものである。 In the above-described prior art 3, the reflectance of the semiconductor mirror wafer on which a thin film is formed is attempting to control the irradiation angle of the laser beam to be irradiated to be equal to or greater than the predetermined value, the actual semiconductor substrate with the pattern even in a single semiconductor substrate Given variations such as the thickness of the thin film even in between the semiconductor substrate in one lot along with the film thickness of the thin film or the like fluctuates is generated at the central portion and the peripheral portion, Moreover because it varies depending on the shape also places of a circuit pattern is present under the film, becomes the best difficult situation obtains the irradiation angle of the laser beam to be irradiated, stably be detected minute defects such as minute foreign substances and has a problem difficult.
このように、従来技術においては、基板上に形成された光を透過する薄膜の膜厚等の変動による基板からの反射率の変動や基板上の表面に存在する微小凹凸による影響を受けることなく、基板上に存在する微小異物等の微小欠陥を安定して確実に検出しようとする課題について考慮されていなかった。 Thus, in the prior art, without being affected by the fine unevenness on the surface of the change and on the substrate reflectivity from the substrate due to variations in thickness of the thin film or the like which transmits light is formed on a substrate , it has not been considered for the problems to be reliably detect very small defects such as minute foreign matter present on the substrate stably.
【0006】 [0006]
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決すべく、半導体ウエハ、薄膜多層基板(プリント基板)、TFT液晶表示装置、あるいは磁気ディスク基板等の基板の如く、光を透過する薄膜が形成された基板上に存在する0.3〜0.8μm或いはそれ以下の微小異物等の微小欠陥を、安定した高い検出感度で、且つ高速に検出できるようにして基板の歩留まりを向上するようにした微小欠陥検出方法及びその装置を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above problems of the prior art, a semiconductor wafer, a thin film multi-layer substrate (printed circuit board), TFT liquid crystal display device, or as a substrate such as a magnetic disk substrate, a thin film that transmits light is formed the 0.3~0.8μm or less minute defects such as minute foreign matter present on the substrate, a stable high detection sensitivity, and to improve the yield of the substrate and then can be detected at high speed micro to provide a defect detecting method and apparatus.
【0007】 [0007]
また、本発明の他の目的は、半導体基板の如く、回路パターンが形成され、光を透過する薄膜が形成され、更に微小凹凸の表面を有する半導体基板上に存在する0.3〜0.8μm或いはそれ以下の微小異物等の微小欠陥を、安定した高い検出感度で、且つ高速に検出できるようにした微小欠陥検出方法及びその装置を提供することにある。 Another object of the present invention, as the semiconductor substrate, circuit pattern is formed, a thin film that transmits light is formed which is present on the semiconductor substrate further having a surface fine irregularities 0.3~0.8μm or less minute defects such as minute foreign substance, a stable high detection sensitivity, and to provide a minute defect detecting method and apparatus and can be detected at high speed.
【0008】 [0008]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
本発明は、上記目的を達成するために、薄膜が形成された基板から得られる反射光の強度が平均化または平滑化されるように、前記基板上の所望の箇所に対して、互いに異なる入射角度を持ち、且つ互いに可干渉性を低減した指向性を有する光を斜め方向から照射し、前記基板上の微小欠陥から生じる散乱光を検出光学系で集光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より前記基板上の微小欠陥を検出することを特徴とする微小欠陥検出方法である。 The present invention, in order to achieve the above object, so that the intensity of the resulting reflected light from a substrate including a thin film is averaging or smoothing, to a desired position on the substrate, different incident from each other has an angle, and the light with reduced directivity coherence irradiated from an oblique direction to each other, the scattered light generated from the minute defect on the substrate is received by condensed to the photoelectric conversion means by the detection optical system a minute defect detecting method and detecting the minute defects on the substrate by a signal obtained from the photoelectric conversion means.
また本発明は、前記微小欠陥検出方法において、前記指向性を有する光は、レーザ光であることを特徴とする。 The present invention, in the micro-defect detection method, light having the directivity is characterized by a laser beam.
また本発明は、薄膜が形成された基板から得られる反射光の強度が平均化または平滑化されるように、前記基板上の所望の箇所に対して、互いに異なる入射角度を持ち、且つ互いに空間的に可干渉性を低減した指向性を有するレーザ光を斜め方向から照射し、前記基板上の微小欠陥から生じる散乱光を検出光学系で集光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より前記基板上の微小欠陥を検出することを特徴とする微小欠陥検出方法である。 The present invention, as the intensity of the reflected light obtained from a substrate including a thin film is averaging or smoothing, to a desired position on the substrate, have different incident angles each other, and spaces from each other manner by irradiating a laser beam having a directivity with reduced coherence obliquely, received by condensed to the photoelectric conversion means photoelectric by converting the scattered light generated from the minute defect on the substrate by the detection optical system a minute defect detecting method and detecting the minute defects on the substrate by a signal obtained from the unit.
【0009】 [0009]
また本発明は、薄膜が形成された基板から得られる反射光の強度が平均化または平滑化されるように、前記基板上の所望の箇所に対して、互いに異なる入射角度を持ち、且つ互いに時間的に可干渉性を低減した指向性を有するレーザ光を斜め方向から照射し、前記基板上の微小欠陥から生じる散乱光を検出光学系で集光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より前記基板上の微小欠陥を検出することを特徴とする微小欠陥検出方法である。 The present invention, as the intensity of the reflected light obtained from a substrate including a thin film is averaging or smoothing, to a desired position on the substrate, have different incident angles each other and each other time manner by irradiating a laser beam having a directivity with reduced coherence obliquely, received by condensed to the photoelectric conversion means photoelectric by converting the scattered light generated from the minute defect on the substrate by the detection optical system a minute defect detecting method and detecting the minute defects on the substrate by a signal obtained from the unit.
また本発明は、薄膜が形成された基板から得られる反射光の強度が平均化または平滑化されるように、前記基板上の所望の箇所に対して、互いに異なる入射角度を持ち、且つ互いに可干渉性を低減した指向性を有する光を斜め方向から照射し、前記基板上の微小欠陥および回路パターンのエッジから生じる散乱光を検出光学系で集光して前記回路パターンのエッジから生じる散乱光を遮光する遮光手段を通して得られる散乱光を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より前記基板上の微小欠陥を検出することを特徴とする微小欠陥検出方法である。 The present invention, as the intensity of the reflected light obtained from a substrate including a thin film is averaging or smoothing, to a desired position on the substrate, have different incident angles each other and allowed each other light with reduced directivity interfering irradiated from an oblique direction, the scattered light above with condensing the scattered light generated from the minute defects and the circuit pattern of the edge of the substrate by the detection optical system arising from the edges of the circuit pattern the scattered light obtained through the light-shielding means for shielding is received by the photoelectric conversion means is a minute defect detecting method and detecting the minute defects on the substrate by a signal obtained from the photoelectric conversion means.
また本発明は、互いに可干渉性を低減した複数の光束を、基板面上に投影したときほぼ同一方向となるように互いに異なる傾斜した入射角度で基板面上の所望の個所に実効的にほぼ同時に照射し、前記基板上の微小欠陥から生じる散乱光を検出光学系で集光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より前記微小欠陥を検出することを特徴とする微小欠陥検出方法である。 The present invention, a plurality of light beams with reduced coherence with each other, effectively substantially at an incident angle different inclined to each other so as to be substantially the same direction when projected onto the substrate surface to a desired position on the substrate surface simultaneously irradiated, and detects the minute defects by a signal obtained from the scattered light detection optical system in condensing to photoelectric conversion means and received by a photoelectric conversion means for producing from a minute defect on the substrate a minute defect detecting method.
【0010】 [0010]
また本発明は、薄膜が形成された基板から得られる反射光の強度が平均化または平滑化されるように、前記基板上の所望の箇所に対して、互いに異なる入射角度を持ち、且つ互いに可干渉性を低減した指向性を有する光を斜め方向から照射する照射光学系と、該照射光学系で照射された光によって前記基板上の微小欠陥から生じる散乱光を集光して検出する検出光学系と、該検出光学系で集光して検出される散乱光を受光して信号に変換する光電変換手段とを備え、該光電変換手段から得られる信号により前記基板上の微小欠陥を検出するように構成したことを特徴とする微小欠陥検出装置である。 The present invention, as the intensity of the reflected light obtained from a substrate including a thin film is averaging or smoothing, to a desired position on the substrate, have different incident angles each other and allowed each other an irradiation optical system for irradiating light in an oblique direction with reduced directivity coherence, optical detection to detect by condensing the scattered light generated from the minute defects on the substrate by light emitted by the illumination optical system comprising a system, a photoelectric conversion means for converting a signal by receiving the scattered light detected by condensed by detection optical system to detect a minute defect on the substrate by a signal obtained from the photoelectric conversion means a minute defect detecting apparatus characterized by being configured so.
また本発明は、前記微小欠陥検出装置における前記照射光学系において、指向性を有する光を出射するレーザ光源を有することを特徴とする。 The present invention, in the illumination optical system in the micro-defect detecting device, characterized by having a laser light source that emits light having directivity.
また本発明は、薄膜が形成された基板から得られる反射光の強度が平均化または平滑化されるように、前記基板上の所望の箇所に対して、互いに異なる入射角度を持ち、且つ互いに空間的に可干渉性を低減した指向性を有するレーザ光を斜め方向から照射する照射光学系と、該照射光学系で照射された光によって前記基板上の微小欠陥から生じる散乱光を集光して検出する検出光学系と、該検出光学系で集光して検出される散乱光を受光して信号に変換する光電変換手段とを備え、該光電変換手段から得られる信号により前記基板上の微小欠陥を検出するように構成したことを特徴とする微小欠陥検出装置である。 The present invention, as the intensity of the reflected light obtained from a substrate including a thin film is averaging or smoothing, to a desired position on the substrate, have different incident angles each other, and spaces from each other to an irradiation optical system for irradiating a laser beam from an oblique direction having a directivity with reduced coherence condenses scattered light generated from the minute defects on the substrate by light emitted by the illumination optical system a detection optical system to be detected, and a photoelectric conversion means for converting a signal by receiving the scattered light detected by condensed by detection optics, micro on the substrate by a signal obtained from the photoelectric conversion means a minute defect detecting apparatus characterized by being configured to detect defects.
また本発明は、前記微小欠陥検出装置における前記照射光学系において、互いの光路長を異ならしめて互いに空間的に可干渉性を低減する光学系を備えたことを特徴とする。 The present invention, in the illumination optical system in the micro-defect detecting device, characterized by comprising an optical system for reducing the spatial coherence with one another made different optical path lengths from each other.
【0011】 [0011]
また本発明は、薄膜が形成された基板から得られる反射光の強度が平均化または平滑化されるように、前記基板上の所望の箇所に対して、互いに異なる入射角度を持ち、且つ互いに時間的に可干渉性を低減した指向性を有するレーザ光を斜め方向から照射する照射光学系と、該照射光学系で照射された光によって前記基板上の微小欠陥から生じる散乱光を集光して検出する検出光学系と、該検出光学系で集光して検出される散乱光を受光して信号に変換する光電変換手段とを備え、該光電変換手段から得られる信号により前記基板上の微小欠陥を検出するように構成したことを特徴とする微小欠陥検出装置である。 The present invention, as the intensity of the reflected light obtained from a substrate including a thin film is averaging or smoothing, to a desired position on the substrate, have different incident angles each other and each other time to an irradiation optical system for irradiating a laser beam from an oblique direction having a directivity with reduced coherence condenses scattered light generated from the minute defects on the substrate by light emitted by the illumination optical system a detection optical system to be detected, and a photoelectric conversion means for converting a signal by receiving the scattered light detected by condensed by detection optics, micro on the substrate by a signal obtained from the photoelectric conversion means a minute defect detecting apparatus characterized by being configured to detect defects.
また本発明は、前記微小欠陥検出装置において、前記光電変換手段を、TDIセンサで構成したことを特徴とする。 The present invention, in the micro-defect detecting device, the photoelectric conversion means, characterized by being constituted by a TDI sensor.
また本発明は、薄膜が形成された基板から得られる反射光の強度が平均化または平滑化されるように、前記基板上の所望の箇所に対して、互いに異なる入射角度を持ち、且つ互いに可干渉性を低減した指向性を有する光を斜め方向から照射する照射光学系と、該照射光学系で照射された光によって前記基板上の微小欠陥および回路パターンのエッジから生じる散乱光を集光して検出し、前記回路パターンのエッジから生じる散乱光を遮光する遮光手段を有する検出光学系と、該検出光学系で集光して検出される散乱光を受光して信号に変換する光電変換手段とを備え、該光電変換手段から得られる信号により前記基板上の微小欠陥を検出するように構成したことを特徴とする微小欠陥検出装置である。 The present invention, as the intensity of the reflected light obtained from a substrate including a thin film is averaging or smoothing, to a desired position on the substrate, have different incident angles each other and allowed each other an irradiation optical system for irradiating light in an oblique direction with reduced directivity coherence, condensing said scattered light arising from the edges of the minute defects and the circuit pattern on the substrate by the irradiation light by the illumination optical system detecting Te, the circuit pattern of a detection optical system having a light shielding means for shielding the scattered light generated from the edge, the detection photoelectric converting means for converting by receiving scattered light detected by condensed on the signal by the optical system with the door, a minute defect detecting apparatus characterized by being configured to detect a minute defect on the substrate by a signal obtained from the photoelectric conversion means.
【0012】 [0012]
また本発明は、互いに可干渉性を低減した複数の指向性を有する光束を、基板面上に投影したときほぼ同一方向となるように互いに異なる傾斜した入射角度で基板面上の所望の個所に実効的にほぼ同時に照射する照射光学系と、該照射光学系によって照射された光束により前記基板上の微小欠陥から生じる散乱光を集光して検出する検出光学系と、該検出光学系で集光して検出される散乱光を受光して信号に変換する光電変換手段とを備え、該光電変換手段から得られる信号により前記基板上の微小欠陥を検出するように構成したことを特徴とする微小欠陥検出装置である。 The present invention, a light beam having a plurality of directional with reduced coherence with each other, to a desired position on the substrate surface at an incident angle different inclined to each other so as to be substantially the same direction when projected onto the substrate surface an irradiation optical system for irradiating effectively almost simultaneously, a detection optical system for detecting condenses scattered light generated from the minute defect on the substrate by the light beam irradiated by the irradiation optical system, focusing in detection optical system and a photoelectric conversion means for converting a signal by receiving the scattered light detected by the light, characterized by being configured to detect minute defects on the substrate by a signal obtained from the photoelectric conversion means a minute defect detecting device.
また本発明は、互いに干渉性を有しない複数の光束を、同一方向から異なる入射角度で基板に実効的に同時に照射し、この際に基板上のパターンや異物から発生する散乱光を偏光や空間フィルタを用いたパターン散乱光の遮断手段を介し異物からの散乱光のみを抽出して検出器で検出することを特徴とする微小欠陥検出方法及びその装置である。 The present invention, a plurality of light beams having no interference with each other, effectively simultaneously irradiated to the substrate at different incident angles in the same direction, the polarization and spatial scattered light generated from the pattern and foreign matter on the substrate in this a minute defect detecting method and apparatus and detecting by the detector to extract only the scattered light from the foreign matter via the blocking means of the pattern scattered light using a filter.
また本発明は、前記微小欠陥検出方法及びその装置において、前記パターン散乱光の遮断手段に偏光を用いることを特徴とする。 The present invention, in the micro-defect detecting method and apparatus, which comprises using the polarized blocking means of the pattern scattered light. また本発明は、前記微小欠陥検出方法及びその装置において、パターン散乱光の遮断手段に空間フィルタを用いることを特徴とする。 The present invention, in the micro-defect detecting method and apparatus, which comprises using a spatial filter to the blocking means of the pattern scattered light. また本発明は、前記微小欠陥検出方法及びその装置において、対象とする基板が半導体ウエハ、プリント基板、TFT液晶表示装置、あるいは磁気ディスク基板等であることを特徴とする。 The present invention, in the micro-defect detecting method and apparatus, and wherein the substrate of interest is a semiconductor wafer, printed circuit board, TFT liquid crystal display device, or a magnetic disk substrate. また本発明は、前記微小欠陥検出方法及びその装置において、パターン散乱光の遮断手段である空間フィルタが、短冊上のパターンを平行、等間隔に並べた形状であることを特徴とする。 The present invention, in the micro-defect detecting method and apparatus, the spatial filter is a blocking means of the pattern scattered light, characterized in that the pattern on the strip parallel and shape evenly spaced. また本発明は、前記微小欠陥検出方法及びその装置において、互いに干渉性を有しない複数の光束を、単一のレーザ光源を分割後、互いの光路長を可干渉距離以上変化させて形成することを特徴とする。 The present invention, in the above micro-defect detection method and apparatus, a plurality of light beams having no interference with each other, after splitting the single laser light source, be formed by changing the optical path length of the mutual coherence length or more the features. また本発明は、前記微小欠陥検出方法及びその装置において、お互いに干渉性を有しない複数の光束を、複数の異なるレーザを設置して形成することを特徴とする。 The present invention, in the micro-defect detecting method and apparatus, and forming with a plurality of light beams having no interference with each other, and installing a plurality of different lasers. また本発明は、前記微小欠陥検出方法及びその装置において、複数の異なるレーザの波長が、検出光学系の許容色収差量を満足する範囲で用いられることを特徴とする。 The present invention, in the micro-defect detecting method and apparatus, the wavelength of a plurality of different lasers, characterized in that it is used in a range satisfying the allowable amount of chromatic aberration detection optical system. また本発明は、前記微小欠陥検出方法及びその装置において、互いに干渉性を有しない複数の光束を、基板面に投影したときに同一方向となるような複数の異なる入射角度で基板に実効的に同時に照射するように、単一のレーザ光源からの光を、基板から離れた位置に集光させ、微小欠陥から発生する散乱光を検出光学系で集光させてTDI(Time Delayed Integration)センサによって受光して検出することを特徴とする。 The present invention, in the micro-defect detecting method and apparatus, a plurality of light beams having no interference with each other, effectively to the substrate at a plurality of different incident angles, such as the same direction when projected on the substrate surface to illuminate simultaneously, the light from a single laser light source, is focused at a position away from the substrate, by the scattered light generated from the minute defects is condensed by the detection optical system TDI (Time Delayed Integration) sensor wherein the receiving and detecting.
【0013】 [0013]
【作用】 [Action]
年々微細化あるいは複雑化するLSI用若しくはTFT液晶表示用の半導体基板、コンピュータ用薄膜多層基板、または磁気ディスク用基板において、歩留まりを確保するために、0.3〜0.8μmの微小な異物若しくは0.3μmより小さな極微小な異物等の微小欠陥を、高速に、且つ高感度で検出することが必要になってきた。 LSI or for a semiconductor substrate for a TFT liquid crystal display to refined year after year, or complicated, thin-film multilayer board computer or in a substrate for a magnetic disk, in order to ensure the yield, minute foreign matters 0.3~0.8μm or small extremely small microscopic defects such as foreign matter than 0.3 [mu] m, high speed, have and become necessary to detect with high sensitivity.
一方、この微小な異物等の微小欠陥を検出する対象とする基板は、スパッタリングによってAl等の配線層を形成した後、またはその後露光してエッチングを施した後(レジストが残った状態)、またはその後例えばCVDでSiO 等の絶縁膜を形成した後など様々な状態が存在することになる。 Meanwhile, the substrate of interest to detect small defects such as the minute foreign matter, after the formation of the wiring layer such as Al by sputtering, or after after exposure to etched (resist remained state), or then will be a variety of conditions such as after forming an insulating film such as SiO 2 is present, for example, CVD. このように、光を透過する絶縁層、保護層若しくはレジスト層が、基板上に形成された状態で、また、スパッタリングによってAl等が成膜されて表面に微小な凹凸が存在する状態で、0.3〜0.8μmの微小な異物等の微小欠陥を、高速に、且つ高感度で検出することが必要となる。 Thus, an insulating layer which transmits light, protective layer or resist layer, in a state formed on a substrate, also in a state in which Al or the like by sputtering is present minute irregularities in the formed in the surface, 0 minute defects such as minute foreign matter .3~0.8Myuemu, speed, it is necessary and detected with high sensitivity.
他方、このような状態において、基板上に存在する0.3〜0.8μmの微小な異物等の微小欠陥を、高速に、且つ高感度で検出するためには、微小欠陥の表面積が微小になるため、微小異物等の微小欠陥に照射する強度を高くして、微小欠陥の表面側及び裏面側から照射してこの微小欠陥から発生する散乱光を多くしてその強度を高くする必要がある。 On the other hand, in this state, the minute defects of minute foreign matter of 0.3~0.8μm present on the substrate, high speed, and in order to detect with high sensitivity, the surface area of ​​the minute defects minute becomes therefore, by increasing the intensity of irradiating a minute defect such as fine foreign matter, it is necessary to increase the strength by increasing the scattered light generated from the minute defects by irradiating the first surface and the second surface of the minute defects . そのためには、基板の表面に対してエネルギー密度の高い指向性を有するレーザ光を集光させて照射し、該照射によって微小欠陥の表面側に直接照射し、且つ上記の如く絶縁膜、保護膜、レジスト膜等の薄膜を有する基板から高い反射率で反射させた高い強度の反射光を上記微小欠陥の裏面側に照射することが必要となる。 For this purpose, a laser beam is irradiated by focusing with high directivity energy density to the surface of the substrate, it is irradiated directly on the surface side of the micro-defect by the irradiation, and the above as the insulating film, the protective film , it becomes the reflected light at high intensity in reflected at a high reflectance from the substrate having a thin film such as a resist film needs to be irradiated on the back side of the minute defects.
【0014】 [0014]
ところが、上記薄膜の膜厚が、基板の周辺部と中心部で異なったりする場合が多く存在し、また基板の間若しくはロットの間または工程の間においても薄膜の膜厚が変動することになる。 However, the film thickness of the thin film, there are many cases of different or at the periphery of the substrate and the central portion, also the thickness of the thin film will vary even during or between steps during the substrate or lot . 即ち、例えば、図11に示すように、屈折率がn0〜n3、膜厚がd1〜d3からなる薄膜多層構造を有する基板1を対象として、0.3〜0.8μmの微小な異物等の微小欠陥を検出する必要がある。 That is, for example, as shown in FIG. 11, the refractive index N0-N3, targeting the substrate 1 having a thickness having a thin film multi-layer structure consisting of d1 to d3, such as fine foreign matters 0.3~0.8μm it is necessary to detect small defects. このような対象基板1に対して、図11に示すように、レーザ光40を入射角度Thaで入射すると、境界面A0〜A3において屈折と反射を繰り返し、いわゆる多重干渉光として出射光(微小異物3の裏側から照射される光)41が発生する。 For such target substrate 1, as shown in FIG. 11, when the laser beam 40 is incident at an incident angle Tha, repeatedly reflected and refracted at the boundary surface A0 to A3, the emitted light as a so-called multiple interference light (fine foreign matter 3 of the light is illuminated from the back) 41 is generated. 出射光41と入射光40との光強度の比が基板の反射率となるが、基板1上の微小異物3にレーザ光40が照射されたときの散乱光強度を増大させるには、この基板1からの反射率を大きくする、即ち微小異物3の裏側から照射される多重干渉光(反射光、出射光)41を増大させることが重要である。 A While the ratio of the light intensity of the emitted light 41 and the incident light 40 becomes the reflectance of the substrate increases the scattered light intensity when the laser beam 40 is irradiated on the fine foreign matter 3 on the substrate 1, the substrate the reflectance from 1 increasing, i.e. multiple interference light emitted from the back side of the fine foreign matter 3 (reflected light, the emitted light) is important to increase the 41. しかし、上記薄膜の厚さが変動すると、図13に示すように、多重干渉光の強度(反射率)も、44で示すように大幅に変動することになる。 However, if the thickness of the thin film varies, as shown in FIG. 13, the intensity of the multiple interference light (reflectance) also will vary greatly as shown at 44. 実際、多重干渉光の強度がほぼ最大を示す薄膜の膜厚と多重干渉光の強度がほぼ最小を示す薄膜の厚さとを有することが、例えば一枚の基板において存在し、そのため、0.3〜0.8μmの微小な異物3の検出感度に大幅な違いが生じてしまうことになる。 In fact, to have a thickness of a thin film strength of the film thickness and the multiple interference light of a thin film strength of the multiple interference light exhibits a substantially maximum indicates approximately the minimum, for example, present in a single substrate, therefore, 0.3 so that significant differences occurs in small detection sensitivity of foreign matter 3 ~0.8Myuemu.
そこで、本発明は、前記の如く構成することにより、微小異物等の微小欠陥に影響を与える基板からの多重干渉強度を、薄膜の膜厚変動に対して平滑化又は平均化してほぼ一定にし、しかも基板上に表面に存在する微小凹凸によって発生するスペックル干渉によるランダムな高輝度成分もを平滑化してスペックル模様を消去して、0.3〜0.8μm若しくはそれ以下の微小異物等の微小欠陥を高速度で、且つ安定して高感度で検出することができる。 The present invention, by configuring as described above, the multiple interference intensity from the substrate which affects a minute defect such as foreign particles, and substantially constant by smoothing or averaging for a film thickness variation of the thin film, Moreover erase the speckles pattern even random high brightness component speckle interference generated by the minute irregularities on the surface on the substrate is smoothed, such 0.3~0.8μm or less fine foreign matter the small defects at a high speed, can be detected in and stably high sensitivity.
【0015】 [0015]
【実施例】 【Example】
本発明の実施例について、図面を用いて具体的に説明する。 For the embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
【0016】 [0016]
まず、本発明に係る微小異物等の微小欠陥を検査する検査対象について説明する。 First, a description will be inspected to inspect the minute defects such as minute foreign substance according to the present invention. 即ち、検査対象とされる半導体ウエハ等の基板1は、図11(回路パターン2は図示せず)及び図12に示すように例えばSi基板1a上に回路パターン2とSiO 等の絶縁膜、保護膜等の光を透過する薄膜1bが形成されている。 That is, the substrate 1 such as a semiconductor wafer to be inspected is 11 (circuit pattern 2 is not shown) and an insulating film such as a circuit pattern 2 and SiO 2 for example on a Si substrate 1a as shown in FIG. 12, thin film 1b that transmits light, such as a protective film is formed. また上記半導体ウエハ等の基板1には、レジスト膜等の光を透過する薄膜が形成されている場合もある。 The substrate 1 such as the semiconductor wafer, in some cases a thin film that transmits light of a resist film or the like is formed. このように、1枚の基板1において、回路パターン2との関係で、絶縁膜、保護膜等の光を透過する薄膜1bの厚さが0.01〜0.5μm異なると共に、製造プロセスによって周辺部と中央部との間においても0.01〜0.1μm程度のバラツキが存在することになる。 Thus, in one substrate 1, in relation to the circuit pattern 2, the insulating film thickness along with 0.01~0.5μm different film 1b that transmits light, such as the protective layer, near the manufacturing process 0.01~0.1μm about variations will be present also between the parts and the central part. また半導体ウエハ内で回路パターン2の構造が異なる際にも、0.01〜0.1μm程度の薄膜の厚さ変動が生じる。 Even when the structure of the circuit pattern 2 is different in the semiconductor wafer Further, the thickness variation occurs in the thin film of about 0.01 to 0.1 m. また半導体ウエハ等の基板1においては、多層の配線構造を有している関係で、どの段階で薄膜上又は薄膜内において微小異物等の微小欠陥3を検査するかに応じて薄膜の層数においても変動するものである。 In the substrate 1, such as a semiconductor wafer is also in relation having a multilayer wiring structure, in the number of layers of the thin film depending on whether to check the minute defects 3 of fine foreign matter on or in thin film at any stage but also to change. 一方、回路パターン2は、スパッタリング等により基板1の全面にAl等の金属薄膜が形成され、その後、露光してエッチングを施すことによって基板1a上に形成される。 On the other hand, the circuit pattern 2, the metal thin film of Al or the like on the entire surface of the substrate 1 is formed by sputtering or the like, is formed on the substrate 1a by exposure to etched. 従って、金属薄膜2の表面には、0.01〜0.2μm或いはこれ以下の微小凹凸が存在する。 Therefore, on the surface of the metal thin film 2, there is 0.01~0.2μm or below this fine irregularities. そして、本発明においては、上記基板1上に形成された薄膜上又は薄膜内に存在する微小異物等の微小欠陥3を検査するものである。 Then, in the present invention is intended to inspect the minute defects 3 such as minute foreign substance present in the film or on a thin film formed on the substrate 1. ところで、上記検査対象となる基板1としては、半導体ウエハ以外の、例えば計算機等に用いられる多層薄膜基板やプリント配線基板、またTFT液晶表示装置に用いられるTFT(Thin Film Transistor)基板、また磁気ディスク基板においても、同様な現象が生じており、本発明を適用することができる。 Incidentally, the substrate 1 to be the inspection target, other than the semiconductor wafer, for example, multilayer thin film substrate or a printed wiring board used in a computer or the like, also TFT (Thin Film Transistor) used for the TFT liquid crystal display device substrate and a magnetic disk also in the substrate, and caused a similar phenomenon, it is possible to apply the present invention.
【0017】 [0017]
図1は、本発明に係る検査対象基板上に存在する微小異物等の微小欠陥を検査する装置における第1の実施例の構成を示したものである。 Figure 1 is a diagram showing the configuration of a first embodiment of the apparatus for inspecting a micro defect such as fine foreign materials present in the test object on the substrate according to the present invention. 即ち、この実施例では、高出力の半導体レーザ発振器の発振波長が約数nmの幅を持つマルチ発振状態で作動することに着目し、その可干渉距離が極めて短い(たとえば0.26mm以下)ため、同一の半導体レーザ発振器から出た、例えば800nm近傍の近赤外のエネルギー密度の高い指向性をもったレーザ光を、光軸方向にずらして配置した多段ミラーにより可干渉距離以上の光路長差を持たせて、非干渉の複数の光束を作る方式である。 That is, in this embodiment, attention is paid to the fact that the oscillation wavelength of the semiconductor laser oscillator of high power is operated in a multi-oscillation state having a width of about several nm, that is a very short coherence length (e.g., 0.26mm or less) for , exiting from the same semiconductor laser oscillator, for example a laser beam having a high directivity of the near-infrared energy density of 800nm ​​near, the coherence length or more optical path length difference by a multistage mirror arranged shifted in the optical axis direction the made to have a method of making a plurality of light beams incoherent.
すなわち、高出力の半導体レーザ発振器5等から出た指向性を有するレーザ光を、コリメートレンズ6でZ軸方向に関して平行光に変換した後、円筒レンズ7、レンズ8により、Z軸方向には平行光束に、Y軸方向にはC点に半導体レーザ発振器5の光源像が結像するように整形する。 That is, the laser light having directivity emitted from the semiconductor laser oscillator 5 or the like of a high output, after converted into parallel light with respect to the Z-axis direction by the collimator lens 6, cylindrical lens 7, a lens 8, parallel to the Z-axis direction the light beam, the Y-axis direction light source image of the semiconductor laser oscillator 5 is shaped to imaging point C. 半導体レーザ発振器5の光の、光源を出てA面にいたるまでの光路長は、どこをとっても等しく、干渉性を有するが、多段ミラー9により分割された光束は、各々、可干渉距離以上の光路差をB面に到るまでに持つようになり、お互いの光束は非干渉になる。 Of light of the semiconductor laser oscillator 5, an optical path length up to the A surface exits the light source, where the very same, have a coherence light beam is divided by a multistage mirror 9, respectively, the coherence length or more now have the ranging optical path difference B surface, the light beam of each other in a non-interfering. XZ平面内で放物線を形成し、その焦点がC点を結びY軸に平行な直線となる放物ミラー10によりZ軸方向に集光すると、C点において集光する入射角度T1からTnまでの、お互いに非干渉で、しかも基板1に対して傾斜した入射角度の異なる複数の光束を形成することができる。 Parabola is formed in the XZ plane and focused in the Z-axis direction by the parabolic mirror 10 whose focal point is a straight line parallel to the Y axis tie point C, from the incident angle T1 for condensing at C point to the Tn , can be in a non-interfering with each other, yet to form a plurality of light beams having different incident angles inclined to the substrate 1. 上記のように、基板1上のC点に集光させる光にレーザ光のように指向性をもたせるのは、C点において入射するエネルギー密度を高めて、C点から反射して得られる多重干渉光の強度を高めて、表面積が小さい0.3〜0.8μm若しくはそれ以下の微小異物からの散乱光の強度を強めるためである。 As described above, multiple interference bring some directivity as laser light to the light to be focused on the point C on the substrate 1, which increases the energy density incident at point C, obtained by reflection from the point C by increasing the intensity of light, in order to enhance the intensity of the scattered light from the surface area is small 0.3~0.8μm or less fine foreign matter. また、上記多段ミラー9と放物ミラー10とを用いて、互いに可干渉距離以上の光路差をもたせて非干渉にしてC点に対して傾斜した入射角度の異なる複数の光束を形成したのは、、上記多段ミラー9と放物ミラー10とも反射形の光学素子であるため、光の照射エネルギーの減衰を最小限に抑えてC点に照射するエネルギー密度を高めることができる。 Further, by using the above multistage mirror 9 and the parabolic mirror 10, to that form different plurality of light beams having incidence angles inclined to the point C in the non-interference imparted coherence length over the optical path difference to each other ,, since the multi-mirror 9 and an optical element of parabolic mirror 10 both reflective, it is possible to increase the energy density irradiated on the point C with minimal attenuation of the radiation energy of light.
【0018】 [0018]
回路パターン2のエッジや0.3〜0.8μm若しくはそれ以下の微小異物等の微小欠陥3から発生する散乱光4は、集光レンズ11にて集められ、そのフーリエ変換面に設けられた空間フィルタ13により、規則的な回路パターン2からの散乱光を低減した後に、結像レンズ12によりリニアセンサ等の検出器14により検出される。 Scattered light 4 generated from the minute defects 3 such as edges and 0.3~0.8μm or less fine foreign matter circuit pattern 2 is collected by the condenser lens 11, provided in the Fourier transform plane space the filter 13, after reducing the scattered light from the regular circuit patterns 2, is detected by the detector 14 such as a linear sensor by the imaging lens 12. 15は検出器14を搭載した基板である。 15 is a board having a detector 14.
図2は、図1の光学系をZ軸上方から展開したものである。 Figure 2 is a developed from the upper Z-axis of the optical system of FIG. 半導体レーザ発振器5等から出た指向性を有するレーザ光は、焦点距離f1のコリメートレンズ6、円筒レンズ7、焦点距離f2のレンズ8、多段ミラー9、放物ミラー10を介して基板1上に傾斜した方向から照射される。 Laser light having directivity emitted from the semiconductor laser oscillator 5 mag, collimator lens 6 having a focal length f1, a cylindrical lens 7, a lens 8 having a focal length f2, multistage mirror 9, on the substrate 1 via the parabolic mirror 10 irradiated from a direction inclined. 高出力の半導体レーザは、点光源ではなく、線状の光源であるため、光源の長さをW2としたとき、次に示す(数1)式で示す関係で拡大され、基板1上に長さW1の線状の照明光18を形成する。 The semiconductor laser of high output is not a point source, because it is a linear light source, when the length of the light source was W2, is expanded following the relationship indicated by equation (1), the length on the substrate 1 It is to form a line-shaped illumination light 18 of W1.
【0019】 [0019]
【数1】 [Number 1]
【0020】 [0020]
ここで、半導体レーザ発振器5とコリメートレンズ6との距離L3は、f1と等しく(L3=f1)、また、コリメートレンズ6とレンズ8との距離L2は、f1+f2と等しく(L2=f1+f2)、さらに、レンズ8と基板との距離L1は、f2にほぼ等しくとることにより、半導体レーザ発振器の光源像はテレセントリックに基板1に投影され、微小異物等が存在する際に発生する散乱光は、集光レンズ11の後に置かれた空間フィルタ13(図1)により基板1上の回路パターン2等と十分に分離された後に、結像レンズ12を介してリニアセンサ等の検出器14によって検出される。 Here, the semiconductor laser oscillator 5 and the distance L3 of the collimating lens 6 is equal to f1 (L3 = f1), The distance L2 between the collimating lens 6 and the lens 8 is equal to f1 + f2 (L2 = f1 + f2), further , the lens 8 and the distance L1 between the substrate, by taking approximately equal to f2, the light source image of the semiconductor laser oscillator is projected telecentric on the substrate 1, scattered light generated when the fine foreign matter is present, condensing after that it has been sufficiently separated the circuit pattern 2 and the like on the substrate 1 by the spatial filter 13 placed after the lens 11 (FIG. 1), is detected by a detector 14 such as a linear sensor through the imaging lens 12.
図3は空間フィルタ13の例を示したものである。 Figure 3 shows an example of the spatial filter 13. 図2のような線状照明の場合、基板1上の繰り返し回路パターン2のエッジからの回折光は図4に示すような原理で形成される。 For linear illumination as shown in FIG. 2, diffracted light from the repetitive circuit pattern second edge on the substrate 1 is formed by the principle shown in FIG. ここで、S1からS7は実空間の情報を、F1からF7はフーリエ空間の情報を示している。 Here, a is to S7 S1 field of real space, F7 from F1 indicates the information of the Fourier space. たとえば、基板1としてメモリ素子等の半導体ウエハを考えるとき、S7に示すように半導体ウエハ上にはメモリセル20が複数個等間隔で配置されたセル群21が、等間隔で複数個形成されている。 For example, when considering the semiconductor wafer such as a memory device as the substrate 1, a memory cell 20 on the semiconductor wafer as shown in S7, the cell group 21 disposed in a plurality at equal intervals, are equally spaced in a plurality form there. このようなモデルを展開すると以下のようになる。 As it follows and to deploy such a model. すなわち、S7はセル群パターンS5が、S6のシャー関数で示される等間隔で配置している。 That, S7 is cell group pattern S5 is, are arranged at equal intervals indicated by Shah function of S6. セル群パターンS5は無限遠に広がるセルパターンS3に領域限定S4を施したものである。 Cell group pattern S5, were subjected to area limited S4 is cell pattern S3 for infinite distance. そして、無限遠に広がるセルパターンS3は、S1に示す単一のセルパターン20が、S2のシャー関数で示される等間隔で配置されたものと考えられる。 The cell pattern S3, infinite distance, a single cell pattern 20 shown in S1 is considered to have been disposed at regular intervals represented by Shah function of S2. 次に示す(数2)式はこれを示したものである。 Following equation 2 is an illustration of this.
【0021】 [0021]
【数2】 [Number 2]
【0022】 [0022]
さて、F1からF7は実空間情報S1からS7の各々を光学的にフーリエ変換したものである。 Now, F7 from F1 are those each to S7 real space information S1 and optically Fourier transform. フーリエ変換の場合、実空間でのコンボリューション、掛け算は、フーリエ空間でそれぞれ掛け算、コンボリューションに変換される。 For the Fourier transform, convolution, multiplication in the real space, respectively multiplied by the Fourier space, is converted into convolution. 従って、F7は(数2)式を用いて次に示す(数3)式の形で表現される。 Thus, F7 is expressed in the form of the following equation (3) using equation (2) below.
【0023】 [0023]
【数3】 [Number 3]
【0024】 [0024]
F7において、正反射光成分に相当する0次回折光成分23が強力であり、図3の空間フィルタ13においても、中央の0次光遮光のパターン26は太くなっている。 In F7, 0-order diffracted light component 23 corresponding to the regular reflection light component is strong, even in the spatial filter 13 of FIG. 3, the pattern 26 of the center of the zero-order light shielding is made thicker. 高次の回折光に関しては、メモリセル20の間隔に依存する成分24(矢印あり)とメモリセル群21の間隔に依存する成分25(矢印なし)があり、図1の集光レンズ11の開口数(NA(Numerical Aperture))に応じてメモリセル又はメモリセル群の間隔に依存する回折光を遮光するパターン27が設けられる。 For the high-order diffracted light, (with arrow) component 24 that depends on the distance between the memory cell 20 and component 25 which depends on the distance between the memory cell group 21 has (no arrow), the opening of the condenser lens 11 in FIG. 1 the number corresponding to the (NA (Numerical Aperture)) pattern 27 for blocking diffracted light depends on the distance of the memory cell or memory cell group are provided.
ところで、照明光はXY平面内では常にX軸と平行に照射されるために、図1の様に、基板1への入射角度がT1からTnへと変化しても、その回折パターンのY軸方向の位置に変化がなく、回折パターンは常にX軸に平行に移動する。 Incidentally, since the illumination light is always parallel to the irradiation with X-axis in the XY plane, as in FIG. 1, the angle of incidence on the substrate 1 even if changes to Tn from T1, Y-axis of the diffraction pattern no change in the direction of the position, the diffraction pattern is always moved parallel to the X axis. 従って、図3において、回折光を遮光するパターン26、27をX軸と平行な短冊状にすれば、入射角度に依存しない空間フィルタのパターンを提供することができる。 Thus, in FIG. 3, if the pattern 26, 27 for blocking diffracted light in the X-axis and parallel strips, it is possible to provide a pattern of the spatial filter which does not depend on the incident angle.
【0025】 [0025]
一方、放物ミラー10から基板1上のC点に集光照射された入射角度がT1〜Tnの多数の光束の内、1つの光束(入射光)40を、図11に示すように、例えば屈折率がn0〜n3、膜厚がd1〜d3からなる薄膜構造を有する基板1に対して入射角度Thaで入射すると、境界面A0〜A3において屈折と反射を繰り返し、いわゆる多重干渉光としての反射光41が発生する。 On the other hand, among the incident angle, which is condensed and irradiated to the point C on the substrate 1 from the parabolic mirror 10 is a large number of light beams of Tl to Tn, one light beam (incident light) 40, as shown in FIG. 11, for example reflection as the refractive index N0-N3, thickness at an incident angle Tha the substrate 1 having a thin film structure consisting of d1 to d3, repeatedly reflected and refracted at the boundary surface A0 to A3, the so-called multiple interference light light 41 is generated. 上記入射光40と反射光41との光強度の比が基板の反射率となる。 The ratio of the light intensity of the reflected light 41 and the incident light 40 becomes the reflectance of the substrate. 上記薄膜上又は薄膜内に存在する表面積が小さい0.3〜0.8μm若しくはそれ以下の微小異物からの散乱光の強度を強めるためには、前記に説明したように、微小異物の裏側から照射される光の強度となる多重干渉光としての反射光41の強度、即ち上記基板の反射率(入射光40と反射光41との光強度の比)を高めることが必要となる。 In order to increase the intensity of scattered light from the surface area is small 0.3~0.8μm or less of fine foreign matter existing in the thin film on or in the film, as described above, the irradiation from the back side of the fine foreign matter the intensity of the reflected light 41 as multiple interference light to be intensity of the light, i.e. the reflectivity of the substrate to increase the (ratio of light intensity of the incident light 40 and reflected light 41) is required. 一方、この基板の反射率(多重干渉光の強度)は、図13に示すように基板1上に形成された光を透過する薄膜の厚さに応じて周期的に変動することになる。 On the other hand, the reflectance of the substrate (the intensity of the multiple interference light) will vary periodically in accordance with the thickness of the thin film that transmits light formed on the substrate 1 as shown in FIG. 13. ところで、前記に説明したように、本発明に係る検査対象の基板1においては、薄膜の変動が1枚の基板においても生じ、また基板の種類に応じて変化することになり、そのため、図13に示すように基板の反射率(多重干渉光の強度)に変動が生じ、微小異物の裏側から照射される光の強度に変動が生じて微小異物から発生する散乱光強度にも大幅な変動が生じ、検出感度が大幅に変動することになる。 Incidentally, as described above, in the substrate 1 to be inspected according to the present invention, it occurs in the substrate variation of one of the thin film, also will be changed depending on the type of substrate, therefore, 13 change occurs in the reflectance of the substrate (the intensity of the multiple interference light) as shown in, significant fluctuations in the scattered light intensity generated from the fine foreign matter varies with the intensity of light irradiated from the back side of the fine foreign matter is occurred It occurs, so that the detection sensitivity varies greatly.
【0026】 [0026]
他方、基板1に対して、集光照射する入射角度を変えると、図13に示す基板の反射率(多重干渉光の強度)が薄膜の厚さに対して矢印で示すように移動することになる。 On the other hand, with respect to the substrate 1, changing the incident angle of illumination light collection, that the reflectivity of the substrate shown in FIG. 13 (the intensity of the multiple interference light) is moved as indicated by an arrow with respect to the thickness of the thin film Become. そこで、図1に示すように、放物ミラー10から基板1上のC点に、互いに非干渉な多数の光束を、互いに異なる入射角度T1〜Tnで実効的に同時に集光照射することによって、基板1上に形成された薄膜から図14に示すように薄膜の厚さに関係なくほぼ一定の反射率をもった合成された多重干渉光(反射光)が出射され、薄膜1b上に存在する微小異物3に裏面側から照射され、微小異物3から薄膜1bの厚さ変動に関係なく、一定の散乱光を得ることができる。 Therefore, as shown in FIG. 1, the parabolic mirror 10 to the point C on the substrate 1, a non-interfering large number of light beams from one another, by effectively simultaneously condensed and irradiated at different incident angles T1~Tn each other, multiple interference light combined with a nearly constant reflectance regardless the thickness of the thin film as shown from the thin film formed on the substrate 1 in FIG. 14 (reflected light) is emitted, present on the film 1b irradiated from the back side to the fine foreign matter 3, regardless of the thickness variation of the thin film 1b from foreign particles 3, it is possible to obtain a constant scattered light. また上記の如く、微小異物3の表面側から直接集光照射された多数の光束によっても散乱光を得ることができる。 Also as described above, it is possible to obtain a scattered light by a number of light beams emitted directly condensing from the surface side of the fine foreign matter 3. 図14においては、入射角度T1,Tk,Tnの各々の場合における薄膜の厚さに対する基板の反射率(多重干渉光の強度)を示す。 14 shows the reflectivity of the substrate to the thickness of the thin film in each case of the incident angle T1, Tk, Tn (intensity of multiple interference light). しかし、上記の如く、これらの入射角度T1,Tk,Tnをもった複数の光束が基板1上のC点に実行的に同時に集光照射されるため、図15に示すように薄膜1bの厚さがHa,Hbの各々の場合において、各入射角度T1,Tk,Tnによって微小異物から発生する散乱光が合成されて平滑化または平均化されて集光レンズ11に入射することになり、検出器14により薄膜の厚さの変動に関係なくほぼ一定の出力信号50を検出することができる。 However, as described above, these incident angles T1, Tk, since the plurality of light beams having a Tn is performed to simultaneously irradiating light collecting point C on the substrate 1, the thickness of the thin film 1b, as shown in FIG. 15 Saga Ha, in each case of Hb, will be the incident angle T1, Tk, scattered light generated from the fine foreign matter by Tn is smoothed or averaged been synthesized incident on the condenser lens 11, the detection the vessel 14 can be detected substantially constant output signal 50 regardless of variations in the thickness of the thin film. なお、入射角度Tnで照射された光束によって、基板1の表面で正反射した多重干渉光が、集光レンズ11の入射瞳に入らないようにすることが必要である。 Incidentally, by the light beam irradiated by the incident angle Tn, multiple interference light regularly reflected by the surface of the substrate 1 is required to be prevented from entering the entrance pupil of the condenser lens 11.
このように、一枚の基板内で薄膜の厚さに変化があっても、また基板によって層数も含めて薄膜の厚さに変化があっても、常に薄膜から微小異物に対して照射される多重干渉光の強度をほぼ一定にすることができ、その結果微小異物から発生する散乱光もほぼ一定にすることができ、0.3〜0.8μm若しくはそれ以下の微小異物を安定して高信頼度で検出することができる。 Thus, even if there is a change in the thickness of the thin film in a single substrate, also be a change, including the number of layers in the thickness of the thin film by the substrate, it is always irradiated to the fine foreign matter from films that the intensity of the multiple interference light substantially can be made constant, scattered light generated from the results fine foreign matter can be made substantially constant, stable and 0.3~0.8μm or less fine foreign matter it can be detected with high reliability.
【0027】 [0027]
また、基板1には、前記した通り、回路パターン2等を形成するために、スパッタリングによって成膜され、表面に微小凹凸を有するAl等の金属薄膜が存在する。 In addition, the substrate 1, as described above, to form a circuit pattern 2 and the like, is deposited by sputtering, a thin metal film of Al or the like having fine unevenness on the surface is present. このように表面に微小凹凸(粗さ)を有するものに、指向性をもった光(レーザ光)を照射すると上記微小凹凸によって干渉によってスペックル模様が生じ、微小異物3からの散乱光成分が埋もれてしまうことになる。 To those having fine irregularities (roughness) in this way the surface, the speckle pattern caused by the interference by the fine unevenness is irradiated with light having a directivity (laser beam), the scattered light component from fine foreign matter 3 It will be buried. しかし、前記した通り、図1に示すように、放物ミラー10から基板1上のC点に、互いに非干渉な多数の光束を、互いに異なる入射角度T1〜Tnで実効的に同時に集光照射されるため、基板1上において表面に微小凹凸を有する金属薄膜等が存在して、これによりスペックル(ランダムな高輝度成分)が発生しても、入射角度がT1〜Tnのように異なることによりランダム性の高いスペックルによる明暗が互いに打ち消し合って平滑化されて、検出器14によって最終的に図16に示す平均的な信号(スペックル模様が消去された信号)51が検出され、微小異物からの散乱光の安定な検出が可能となる。 However, as described above, as shown in FIG. 1, the parabolic mirror 10 to the point C on the substrate 1, a non-interfering large number of light beams to each other, effectively simultaneously converging and irradiating at different incident angles T1~Tn each other since the metal thin film or the like is present having a fine uneven surface on the substrate 1, thereby even speckles (random high luminance component) is generated, the incident angle is different as T1~Tn by being smoothed brightness due to high randomness speckles cancel each other, the average signal (signal speckle pattern has been erased) shown in the final 16 by the detector 14 51 is detected, the micro stable detection of scattered light from foreign matter is possible.
【0028】 [0028]
図5は、本発明に係る検査対象基板上に存在する微小異物等の微小欠陥を検査する装置における第2の実施例の構成を示したものである。 Figure 5 is a diagram showing the configuration of a second embodiment of the apparatus for inspecting a micro defect such as fine foreign materials present in the test object on the substrate according to the present invention. この第2の実施例は、図1に示す第1の実施例の変形例である。 The second embodiment is a modification of the first embodiment shown in FIG. ここでは、高出力の半導体レーザ発振器5等から出たレーザ光を、コリメートレンズ6でZ軸方向に関して平行光に変換した後、円筒レンズ7、レンズ8により、Z軸方向には平行光束に、Y軸方向にはC点に半導体レーザ発振器5の光源像がテレセントリックな関係で結像するように整形する。 Here, the laser beam emitted from the semiconductor laser oscillator 5 or the like of a high output, after converted into parallel light with respect to the Z-axis direction by the collimator lens 6, cylindrical lens 7, a lens 8, the parallel light beam in the Z axis direction, the Y-axis direction light source image of the semiconductor laser oscillator 5 is shaped to imaged telecentric relation to point C. 半導体レーザ発振器発振器5の光の、光源を出てA面にいたるまでの光路長は、どこをとっても等しく、干渉性を有するが、多段ミラー9により分割された光束は、各々、可干渉距離以上の光路差をB面に到るまでに持つようになり、お互いの光束は非干渉になる。 Of light of the semiconductor laser oscillator oscillator 5, an optical path length up to the A surface exits the light source, where the very same, have a coherence light beam is divided by a multistage mirror 9, respectively, the coherence length or more It becomes the optical path difference to have the up to the B side, the light beam of each other in a non-interfering.
16はZ(またはX)軸方向にのみに光を集める、特に、球面収差を押さえるために非球面レンズあるいは回折レンズで構成されるアナモルフィッククな光学系であり、ミラー17を経た後、C点において集光する入射角度T1からTnまでの、お互いに非干渉で、しかも基板に対する入射角度の異なる複数の光束を形成することができる。 16 collects light only in the Z (or X) axially, in particular, anamorphic click optical system constituted by an aspherical lens, a diffractive lens in order to suppress the spherical aberration, after a mirror 17, from the incident angle T1 that condenses to Tn at point C, in a non-interfering with each other, yet it is possible to form a plurality of light beams having different incident angles to the substrate.
回路パターン2のエッジや微小異物等の微小欠陥3から発生する散乱光4は、集光レンズ11にて集められ、そのフーリエ変換面に設けられた空間フィルタ13により、規則的な回路パターン2からの散乱光を低減した後に、結像レンズ12によりリニアセンサ等の検出器14により検出される。 Scattered light 4 generated from the minute defects 3 such as edges and fine foreign matter circuit pattern 2 is collected by the condenser lens 11, the spatial filter 13 provided on the Fourier transform plane, a regular circuit patterns 2 after reducing the scattered light is detected by the detector 14 such as a linear sensor by the imaging lens 12. 15は検出器14を搭載した基板である。 15 is a board having a detector 14.
なお、第1及び第2の実施例において、検出光学系内に設置された空間フィルタ13の代わりに、またはこの空間フィルタ13に付け加える形で、検出光学系の光路途中に検光子(偏光板等)を設け、基板1上の回路パターン2のエッジからの散乱光成分を遮断してもよい。 In the first and second embodiments, instead of spatial filter 13 installed in the detection optical system, or in the form of adding to the spatial filter 13, an analyzer in the light path during the detection optical system (the polarizing plate or the like ) and it may be provided to block the scattered light component from the edge circuit pattern 2 on the substrate 1.
【0029】 [0029]
図6は、本発明に係る検査対象基板上に存在する微小異物等の微小欠陥を検査する装置における第3の実施例の構成を示したものである。 Figure 6 is a diagram showing the configuration of a third embodiment of the apparatus for inspecting a micro defect such as fine foreign materials present in the test object on the substrate according to the present invention. 即ち、互いに非干渉の光束を基板1上に照射するために、ここでは、複数の半導体レーザ発振器5a〜5eを用いている。 That is, the light beam of incoherent to irradiate onto the substrate 1 to each other, here, by using a plurality of semiconductor laser oscillators 5 a to 5 e. このように、半導体レーザ発振器を別々(独立)にすることにより、各半導体レーザ発振器5a〜5eから出力されたレーザ光束は、互いに非干渉となる。 Thus, by the semiconductor laser oscillator separately (independently), the laser beam outputted from the semiconductor laser oscillator 5a~5e is a non-interfering with each other. 半導体レーザ発振器5a〜5eの各々から出力された各レーザ光束は、各コリメートレンズ6a〜6eでZ軸方向に関して平行光に変換した後、各円筒レンズ30a〜30bにより、Z軸方向には平行光束に、Y軸方向にはC点に半導体レーザ発振器5の光源像がテレセントリックな関係で結像するように整形する。 Each laser beam output from each of the semiconductor laser oscillator 5a~5e, after converted into parallel light with respect to the Z-axis direction in each collimating lens 6a to 6e, the respective cylindrical lenses 30A-30B, the parallel light flux in the Z-axis direction to, in the Y-axis direction light source image of the semiconductor laser oscillator 5 is shaped to imaged telecentric relation to point C.
【0030】 [0030]
16は、Z(またはX)軸方向にのみに光を集める、特に、球面収差を押さえるために非球面レンズあるいは回折レンズで構成されるアナモルフィッククな光学系であり、ミラー17を経た後、C点において集光する入射角度T1からTnまでの、互いに非干渉で、しかも基板1に対する入射角度の異なる複数の光束を形成することができる。 16 collects light only in the Z (or X) axially, in particular, anamorphic click optical system constituted by an aspherical lens, a diffractive lens in order to suppress the spherical aberration, after a mirror 17 , from the incident angle T1 for condensing at C point to Tn, a non-interfering with each other, yet it is possible to form a plurality of light beams having different incident angles with respect to the substrate 1. ここで、ミラー31は、光路を45°折り曲げるためのものである。 Here, the mirror 31 is for bending the optical path 45 °.
回路パターン2のエッジや微小異物等の微小欠陥3から発生する散乱光4は、集光レンズ11にて集められ、そのフーリエ変換面に設けられた空間フィルタ13により、規則的な回路パターン2からの散乱光を低減した後に、結像レンズ12によりリニアセンサ等の検出器14により検出される。 Scattered light 4 generated from the minute defects 3 such as edges and fine foreign matter circuit pattern 2 is collected by the condenser lens 11, the spatial filter 13 provided on the Fourier transform plane, a regular circuit patterns 2 after reducing the scattered light is detected by the detector 14 such as a linear sensor by the imaging lens 12. 15は検出器14を搭載した基板である。 15 is a board having a detector 14.
【0031】 [0031]
図7は、本発明に係る検査対象基板上に存在する微小異物等の微小欠陥を検査する装置における第4の実施例の構成を示したものである。 Figure 7 is a diagram showing the configuration of a fourth embodiment of the apparatus for inspecting a micro defect such as fine foreign materials present in the test object on the substrate according to the present invention. この第4の実施例では、アルゴンレーザ、YAGレーザ、ヘリウムネオンレーザを始めとする、ほとんどすべてのレーザが使用できる。 In the fourth embodiment, including Argon lasers, YAG laser, a helium-neon laser, nearly all of the laser can be used. すなわち、単一のレーザ発振器32の光を分配器33等で複数に分割し、これを光ファイバ34a〜34e等を用いて導く。 That is, by dividing the light of a single laser oscillator 32 to a plurality in the distributor 33 or the like, directs this via the use of an optical fiber 34a~34e like. この際、光ファイバの長さの違いを互いに可干渉距離以上になるように変える等して、各々の光ファイバからでてくる光が非干渉になるようにしている。 At this time, with such change of the optical fiber length difference of to be equal to or greater than the coherence length with each other, the light emerging from each optical fiber is made to be a non-interfering. 光ファイバをでた光は一般に点光源として扱えるため、コリメートレンズ6a〜6eにより平行光に変えた後、Z(またはX)軸方向にのみ16のアナモルフィックな光学系により球面収差を押さえた形でC点に集光させる。 Since the light exiting the optical fiber can be handled generally as a point light source, after changing to a parallel beam by the collimator lens 6a to 6e, down the spherical aberration by Z (or X) in the axial direction only 16 anamorphic optical system It is focused on the point C in the form.
【0032】 [0032]
また、検出光学系の許容色収差性能を満足するならば、たとえばアルゴンレーザとYAGレーザの組み合わせといった構成も考えられる。 Also, if satisfying the allowable chromatic performance of the detection optical system, configurations are contemplated such as a combination for example of argon laser and a YAG laser.
図8は、本発明に係る検査対象基板上に存在する微小異物等の微小欠陥を検査する装置における第5の実施例の構成を示したものである。 Figure 8 is a diagram showing the structure of a fifth embodiment of the apparatus for inspecting a micro defect such as fine foreign materials present in the test object on the substrate according to the present invention.
第1〜第4の実施例は、レーザの発振波長という光学的な非干渉性(空間的インコヒーレント性)を用いた例であったのに対し、第5の実施例では、TDI(Time Delayed Integration)センサの特性を活かした時間的な非干渉性(時間的なインコヒーレント性)を用いている。 First to fourth embodiments, optical incoherence that the lasing wavelength of the contrast was an example in which a (spatially incoherent property), in the fifth embodiment, TDI (Time the Delayed It uses Integration) characteristics utilizing the temporal incoherence sensor (temporal incoherent property).
【0033】 [0033]
TDIセンサは、図9と図10に示すように、ラインセンサがn段形成されたものである。 TDI sensor, as shown in FIGS. 9 and 10, in which the line sensors are n stages formed. センサから吐き出される情報量であるラインレートは、ラインセンサと同等であるが、ラインレートdt毎に、蓄積された電荷がライン36−1から36−2・・・・・と順次転送されていき、基板1を搬送するステージ(図示せず)の送り速度を、ラインレートと同期させることにより、たとえば、微小異物3からの散乱光37はライン36−nに到るまでの長時間にわたって蓄積されることになり、高感度な検出が可能となる。 Line rate is the information amount discharged from the sensor is comparable to the line sensors, each line rate dt, accumulated charge will be sequentially transferred from the line 36-1 and 36-2 ..... the feed speed of the stage (not shown) for conveying the substrate 1, by synchronizing with the line rate, for example, scattered light 37 from foreign particles 3 are accumulated for a long time up to the line 36-n becomes Rukoto, it is possible to highly sensitive detection. このセンサでは、基本的に微小異物の像がライン36−1から36−nに到るまでの散乱光強度の総和を検出することになるが、ライン各々に到達する基板の同一地点からの散乱光は、時間的に全くインコヒーレントである。 This sensor basically has the image of the fine foreign matter becomes possible to detect the sum of the scattered light intensity ranging from line 36-1 to 36-n, scattering from the same point of the substrate to reach the line each light is the time to completely incoherent.
【0034】 [0034]
そこで、図8に示すようにTDIセンサ35の共約面である基板面1から離れたところPに半導体レーザ発振器5等の光を集光させると、TDIセンサ35の共約面上の点Q1〜Q3には、照射角度TbからTaの幅広い角度で光が照射される。 Therefore, when the light is converged in the semiconductor laser oscillator 5 such as a P away from the substrate surface 1 a co about the plane of the TDI sensor 35 as shown in FIG. 8, a point on the co-about the surface of the TDI sensor 35 Q1 the to Q3, the light in a wide range of angles of Ta is irradiated from the irradiation angle Tb. Q1〜Q3の間に存在するTDIセンサ35のライン36の位置は各々異なり、干渉性を回避することができるために、入射角度が連続的に変化する非干渉な照明での検出と同様の性能を得ることができる。 Position of the line 36 of the TDI sensor 35 that exists between the Q1~Q3 differ respectively in order to be able to avoid interference, the same performance and detection in a non-interfering illumination incident angle changes continuously it is possible to obtain. なお、6はコリメートレンズ、16は球面収差の小さいアナモルフィックな光学素子である。 Incidentally, 6 collimating lens, 16 is a small anamorphic optical element of the spherical aberration.
【0035】 [0035]
以上説明したように、第2〜第5の実施例においても、第1の実施例と同様な作用効果を得ることができる。 As described above, also in the second to fifth embodiment, it is possible to obtain the same effect as the first embodiment.
なお、非干渉な多数のレーザ光束を形成する方法としては、上記実施例以外にも、例えば、図17に示すように、照明光路中に回転等の運動をする透明なガラス板28を挿入してレーザ光束を変調させ、この変調した光を集光レンズ8で非干渉な多数のレーザ光束を得ることもできる。 As a method for forming a non-interfering large number of laser beams, in addition to the above embodiments, for example, as shown in FIG. 17, by inserting a transparent glass plate 28 to the motion such as rotation in the illumination optical path to modulate the laser beam Te, the modulated light can be obtained a large number of laser beams incoherent by the condenser lens 8.
本発明の実施例では、微小異物等の微小欠陥3からの散乱光の検出にリニアセンサを用いた例を示したが、光電子増倍管等のポイントセンサを用いる場合にも、照明光をスリット状からスポット状に変化させ、スポット走査系を付加することが必要となるものの基本的にはほぼ同一の光学系を用いることができる。 In an embodiment of the present invention, an example of using a linear sensor for the detection of scattered light from the minute defect 3, such as fine foreign matter, even when using a point sensor such as a photomultiplier tube, a slit illuminating light varied spots from Jo, basically of what it is necessary to add a spot scanning system can be used almost the same optical system.
【0036】 [0036]
また、斜方照明上方検出(11〜14からなる検出光学系の光軸を基板1の表面に対してほぼ垂直にした場合)の光学系を対象に実施例を示したが、半導体ウエハ、プリント基板、TFT液晶表示装置、あるいは磁気ディスク基板等、様々な対象の検査を考えた場合、斜方照明側方検出(11〜14からなる検出光学系の光軸を基板1の表面を基準にして照明光学系の光軸に対してほぼ直角なY軸方向に傾斜させた場合である。この場合も、基板1の表面からの正反射光は、集光レンズ11に入射されない。)、あるいは斜方照明裏面検出、あるいはこれらの組み合わせも考えられる。 Although oblique illumination upward detection shows an embodiment targeting optics of (the optical axis of the detecting optical system consisting of 11 to 14 when the substantially perpendicular to the surface of the substrate 1), a semiconductor wafer, printed substrate, TFT liquid crystal display device, or a magnetic disk substrate or the like, considering the inspection of various objects, the optical axis of the detection optical system consisting of oblique illumination side detection (11 to 14 with respect to the surface of the substrate 1 a case where is inclined substantially perpendicular Y-axis direction with respect to the optical axis of the illumination optical system. in this case, regular reflection light from the surface of the substrate 1 is not incident on the condenser lens 11.), or oblique square lighting back surface detection, or a combination of these is also contemplated.
【0037】 [0037]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
本発明によれば、半導体基板、多層薄膜基板(プリント基板)、TFT基板または磁気ディスク基板等のように基板上に形成された光を透過する薄膜の厚さが基板間あるいは基板内で異なって基板の反射率が変化するような場合や、基板上に形成される金属薄膜等のように表面に微小凹凸(粗さ)を有する場合において、表面積の小さな0.3〜0.8μmあるいはそれ以下の微小異物等の微小欠陥から生じる散乱光の変動を少なくし、その強度をできるだけ大きくして、上記基板上に存在する0.3〜0.8μmあるいはそれ以下の微小欠陥を高感度で、且つ高信頼度で検出して、基板の製造工程における歩留まりを向上させることができる効果を奏する。 According to the present invention, a semiconductor substrate, the multilayer thin film substrate (printed circuit board), the thickness of the thin film that transmits light formed on the substrate as such as a TFT substrate or a magnetic disk substrate is different between the substrate or the substrate If the reflectance of the substrate such that change or, in the case where a fine irregularities (roughness) to the surface such as a metal thin film or the like formed on a substrate, the surface area of ​​the small 0.3~0.8μm or less to reduce the fluctuation of the scattered light generated from the minute defect such as a fine foreign matter, its strength as large as possible, the 0.3~0.8μm or less micro-defects present on the substrate with high sensitivity, and is detected by highly reliable, it offers an advantage of being able to improve the yield in the substrate manufacturing process.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】本発明に係る微小欠陥検出装置における第1の実施例を示す構成図である。 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the micro-defect detecting apparatus according to the present invention.
【図2】図1に示す光学系をZ軸方向から臨んで展開した照明光学系を中心とする光路展開図である。 2 is an optical path development view around the illumination optical system deployed facing the Z-axis direction of the optical system shown in FIG.
【図3】図1に示す装置において用いられている空間フィルタの形状を示す図である。 3 is a diagram showing the shape of a spatial filter used in the apparatus shown in FIG.
【図4】図3に示す空間フィルタの作用を説明するための図である。 4 is a diagram for explaining the operation of the spatial filter shown in FIG.
【図5】本発明に係る微小欠陥検出装置における第2の実施例を示す構成図である。 5 is a block diagram showing a second embodiment of the micro-defect detecting apparatus according to the present invention.
【図6】本発明に係る微小欠陥検出装置における第3の実施例を示す構成図である。 6 is a block diagram showing a third embodiment of the micro-defect detecting apparatus according to the present invention.
【図7】本発明に係る微小欠陥検出装置における第4の実施例を示す構成図である。 7 is a block diagram showing a fourth embodiment of the micro-defect detecting apparatus according to the present invention.
【図8】本発明に係る微小欠陥検出装置における第5の実施例を示す構成図である。 8 is a configuration diagram showing a fifth embodiment of the micro-defect detecting apparatus according to the present invention.
【図9】TDIセンサの動作を説明するために、t=t0における状態を示す図である。 [9] In order to explain the operation of the TDI sensor is a diagram showing a state in t = t0.
【図10】TDIセンサの動作を説明するために、t=t0+dtにおける状態を示す図である。 [10] In order to explain the operation of the TDI sensor is a diagram showing a state in t = t0 + dt.
【図11】薄膜構造を有する基板において生じる多重干渉について説明するための図である。 11 is a diagram for explaining a multiple interference occurring in a substrate having a thin film structure.
【図12】本発明の検査対象となる基板の一例である薄膜の厚さに変化が見受けられる半導体ウエハの一部分の断面を示す図である。 12 is a diagram showing a cross-section of a portion of the inspection subject to a semiconductor wafer changes in the thickness of the thin film, which is an example of a substrate is found in the present invention.
【図13】基板上に対して集光照射する光束の入射角を変えた場合の薄膜の厚さと基板の反射率(多重干渉光の強度)との関係を示す図である。 13 is a diagram showing the relationship between the thickness of the thin film when changing the incident angle of the light beam focused irradiation to the upper substrate and the reflectance of the substrate (the intensity of the multiple interference light).
【図14】基板上に対して各々入射角度T1,Tk,Tnをもった複数の光束を実効的に同時に集光照射する場合の薄膜の厚さと基板の反射率(多重干渉光の強度)との関係を示す図である。 [14] Each incident angle T1, Tk, the thickness of the thin film in the case where a plurality of light beams having a Tn is effectively irradiated simultaneously condensing and reflectance of the substrate to the upper substrate (the intensity of the multiple interference light) is a diagram showing the relationship.
【図15】図15に示す内容を検出器で検出される検出波形で説明する図である。 15 is a diagram for explaining the contents shown in Figure 15 with the detected waveform detected by the detector.
【図16】基板上に形成されたAl等の金属薄膜上の微小凹凸によって生じるスペックル模様が消去されることを検出器で検出される検出波形で説明する図である。 16 is a diagram for explaining detection waveforms speckle pattern caused by fine irregularities on the metal thin film of Al or the like formed on the substrate is detected by the detector to be erased.
【図17】本発明に係る微小欠陥検出装置において第1〜第5の実施例と異なる構成を示す図である。 17 is a diagram illustrating a configuration different from that of the first to fifth embodiments in a microscopic defect detection apparatus according to the present invention.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
1…基板、1a…Si基板、1b…薄膜(絶縁膜、保護膜、レジスト膜) 1 ... substrate, 1a ... Si substrate, 1b ... thin (insulating film, protective film, the resist film)
2…回路パターン、3…微小異物(微小欠陥)、5…半導体レーザ発振器6…コリメートレンズ、7…円筒レンズ、8…レンズ、9…多段ミラー10…放物ミラー、11…集光レンズ、12…結像レンズ13…空間フィルタ、14…検出器、16…アナモルフィッククな光学系17…ミラー、35…TDIセンサ 2 ... circuit pattern, 3 ... foreign particles (micro-defects), 5 ... semiconductor laser oscillator 6 ... collimator lens, 7 ... cylindrical lens, 8 ... lens, 9 ... multistage mirror 10 ... parabolic mirror, 11 ... condenser lens, 12 ... imaging lens 13 ... spatial filter, 14 ... detector, 16 ... anamorphic click optical system 17 ... mirror, 35 ... TDI sensor

Claims (10)

  1. 光源から出射されたビームを分割して互いの光路長を異ならしめて互いに空間的インコヒーレントの複数の光束を得、該得られた複数の光束を基板上の所望の箇所に対して互いに異なる入射角度で斜め方向から照射し、該照射による前記基板上の微小欠陥から生じる反射散乱光を検出光学系で集光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より前記基板上の微小欠陥を検出することを特徴とする微小欠陥検出方法。 By dividing the beam emitted from the light source to obtain a plurality of beams spatially incoherent one another made different optical path lengths from each other, mutually different incident angles a plurality of light beams are該得to the desired position on the substrate in irradiated obliquely, by a signal obtained from the reflected scattered light detecting optical system in condensing to photoelectric conversion means and received by a photoelectric conversion means for producing from a minute defect on the substrate by the irradiation on the substrate minute defect detecting method and detecting the minute defects.
  2. 前記光源は、レーザ光源であることを特徴とする請求項1記載の微小欠陥検出方法。 The light source, micro-defect detection method of claim 1, characterized in that the laser light source.
  3. 互いにインコヒーレントの複数の光束を、基板面上に投影したときほぼ同一方向となるように互いに異なる傾斜した入射角度で基板面上の所望の個所に実効的にほぼ同時に照射し、該照射による前記基板上の微小欠陥および回路パターンのエッジから生じる反射散乱光を検出光学系で集光して前記回路パターンのエッジから生じる反射散乱光を遮光手段で遮光し、該遮光手段を通過して得られる反射散乱光を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より前記基板上の微小欠陥を検出することを特徴とする微小欠陥検出方法。 A plurality of light beams of mutually incoherent, effectively irradiated substantially simultaneously to a desired position on the substrate surface at an incident angle different inclined to each other so as to be substantially the same direction when projected onto the substrate surface, said by the irradiation the reflected and scattered light reflected scattered light generated from the minute defects and the circuit pattern of an edge of the substrate and condensed by the detection optical system arising from the edges of the circuit pattern is shielded by a light shielding means, obtained through the light shielding means minute defect detecting method and detecting the minute defects on the substrate by a signal obtained from the light receiving photoelectric conversion means reflected scattered light by the photoelectric conversion means.
  4. 薄膜が形成された基板を搬送方向に搬送しながら、レーザ発振器から出射されるレーザ光束を前記基板上に前記搬送方向の斜め方向から照射角度Tbから照射角度Taの幅広い角度で前記基板上から裏側に所定の距離離れた位置に集光させて照射し、前記搬送方向に搬送される前記基板上の微小欠陥および回路パターンのエッジから前記幅広い角度の照射によって生じる反射散乱光を検出光学系で集光して前記回路パターンのエッジから生じる反射散乱光を遮光手段で遮光し、該遮光手段を通過して得られる反射散乱光をTDIセンサで前記搬送方向に蓄積させて受光して前記TDIセンサから得られる信号により前記基板上の微小欠陥を検出することを特徴とする微小欠陥検出方法。 While conveying the substrate on which a thin film is formed in the conveying direction, back from the substrate the laser beam emitted from the laser oscillator in a wide range of angles of irradiation angle Ta from the irradiation angle Tb obliquely in the transport direction on the substrate condensing at a predetermined distance and illuminated by focusing on distant, the minute defect on the substrate to be transported in the transport direction and from said circuit pattern of the edge wide angle detection optical system reflected scattered light caused by irradiation of the the reflected and scattered light arising from the edges of the circuit pattern and light is shielded by the shielding means, from the TDI sensor by receiving with the reflected scattered light obtained through the light shielding means is accumulated in the transport direction with TDI sensor minute defect detecting method characterized in that the resultant signal to detect minute defects on the substrate.
  5. 光源から出射されたビームを分割して互いの光路長を異ならしめて互いに空間的インコヒーレントの複数の光束を得る光学系を備え、該光学系で得られた複数の光束を基板上の所望の箇所に対して互いに異なる入射角度で斜め方向から照射する照射光学系と、 By dividing the beam emitted from the light source includes an optical system for obtaining a plurality of beams spatially incoherent one another made different optical path lengths of each other, a desired position on the substrate a plurality of light beams obtained by the optical system an irradiation optical system for irradiating obliquely at different incident angles with respect to,
    該照射光学系で照射された前記基板上の微小欠陥から生じる反射散乱光を集光して光電変換手段で受光する検出光学系と、 A detection optical system for receiving by the photoelectric conversion means condenses reflected scattered light generated from the minute defect on the substrate that has been irradiated by the irradiation optical system,
    該検出光学系の光電変換手段から得られる信号により前記基板上の微小欠陥を検出するように構成したことを特徴とする微小欠陥検出装置 Detection optics minute defect detecting apparatus according to claim by the signal obtained from the photoelectric conversion unit that is configured to detect minute defects on the substrate.
  6. 前記照射光学系の光源がレーザ光源であることを特徴とする請求項記載の微小欠陥検出装置。 Minute defect detecting device according to claim 5, wherein the irradiation optical system of the light source is a laser light source.
  7. 互いの光路長を異ならしめて互いに空間的インコヒーレントの複数のレーザ光束を得る光学系を備え、薄膜が形成された基板から得られる反射光の強度が平均化または平滑化されるように、前記基板上の所望の箇所に対して、 前記光学系で得られた互いに空間的インコヒーレントの複数のレーザ光束を互いに異なる入射角度を持って斜め方向から照射する照射光学系と、 An optical system to obtain a plurality of laser beams of spatially incoherent one another made different optical path lengths from each other, such that the intensity of the reflected light obtained from a substrate including a thin film is averaging or smoothing, the substrate for the desired location of the upper, an irradiation optical system for irradiating a different incidence angles plurality of laser beams of mutually spatially incoherent obtained in the optical system from an oblique direction I lifting,
    該照射光学系で照射された複数のレーザ光束によって前記基板上の微小欠陥および回路パターンのエッジから生じる反射散乱光を集光する検出光学系と、 A detecting optical system for condensing the reflected scattered light by a plurality of laser beams emitted by the irradiation optical system arising from the edges of the minute defects and the circuit pattern on the substrate,
    該検出光学系で集光される反射散乱光のうち前記回路パターンのエッジから生じる反射散乱光を遮光する遮光手段と、 And shielding means for shielding the reflected scattered light generated from the circuit pattern of the edge of the reflected scattered light is condensed by the detection optical system,
    該遮光手段を通過して得られる反射散乱光を受光して信号に変換する光電変換手段とを備え、 It receives the reflected scattered light obtained through the light shielding means and a photoelectric conversion means for converting the signal,
    該光電変換手段から得られる信号により前記基板上の微小欠陥を検出するように構成したことを特徴とする微小欠陥検出装置。 Micro-defect detecting apparatus characterized by a signal obtained from the photoelectric conversion means is configured to detect minute defects on the substrate.
  8. 互いにインコヒーレントの複数の光束を、基板面上に投影したときほぼ同一方向となるように互いに異なる傾斜した入射角度で基板面上の所望の個所に実効的にほぼ同時に照射する照射光学系と、 A plurality of light beams of mutually incoherent, an irradiation optical system for irradiating effectively substantially simultaneously to a desired position on the substrate surface at an incident angle which is different inclination from each other so as to be substantially the same direction when projected onto the substrate surface,
    該照射光学系で照射された複数の光束によって前記基板上の微小欠陥および回路パターンのエッジから生じる反射散乱光を集光する検出光学系と、 A detecting optical system for condensing the reflected scattered light by the plurality of light beams emitted by the irradiation optical system arising from the edges of the minute defects and the circuit pattern on the substrate,
    該検出光学系で集光される反射散乱光のうち前記回路パターンのエッジから生じる反射散乱光を遮光する遮光手段と、 And shielding means for shielding the reflected scattered light generated from the circuit pattern of the edge of the reflected scattered light is condensed by the detection optical system,
    該遮光手段を通過して得られる反射散乱光を受光して信号に変換する光電変換手段とを備え、 It receives the reflected scattered light obtained through the light shielding means and a photoelectric conversion means for converting the signal,
    該光電変換手段から得られる信号により前記基板上の微小欠陥を検出するように構成したことを特徴とする微小欠陥検出装置。 Micro-defect detecting apparatus characterized by a signal obtained from the photoelectric conversion means is configured to detect minute defects on the substrate.
  9. 薄膜が形成された基板を搬送方向に搬送しながら、レーザ発振器から出射されるレーザ光束を前記基板上に前記搬送方向の斜め方向から照射角度Tbから照射角度Taの幅広い角度で前記基板上から裏側に所定の距離離れた位置に集光させて照射する照射光学系と、 While conveying the substrate on which a thin film is formed in the conveying direction, back from the substrate the laser beam emitted from the laser oscillator in a wide range of angles of irradiation angle Ta from the irradiation angle Tb obliquely in the transport direction on the substrate an irradiation optical system for irradiating by focusing a predetermined distance away in,
    前記搬送方向に搬送される前記基板上の微小欠陥および回路パターンのエッジから前記照射光学系による幅広い角度の照射によって生じる反射散乱光を集光する検出光学系と、 A detecting optical system for condensing the reflected scattered light caused by irradiation of a wide range of angles by the irradiation optical system from the edge of the minute defects and the circuit pattern on the substrate which is transported in the transport direction,
    該検出光学系で集光して前記回路パターンのエッジから生じる反射散乱光を遮光する遮光手段と、 And shielding means for shielding the reflected scattered light arising from the edges of the circuit pattern and condensed by the detection optical system,
    該遮光手段を通過して得られる反射散乱光を前記搬送方向に蓄積させて受光して信号に変換するTDIセンサとを備え、 A TDI sensor for converting a signal reflected scattered light obtained through the light shielding means by receiving by accumulated in the transport direction,
    該TDIセンサから得られる信号により前記基板上の微小欠陥を検出するように構成したことを特徴とする微小欠陥検出装置。 Micro-defect detecting apparatus characterized by a signal obtained from the TDI sensor configured to detect minute defects on the substrate.
  10. 前記遮光手段を空間フィルタによって形成したことを特徴とする請求項7乃至9の何れか一つに記載の微小欠陥検出装置。 Minute defect detecting apparatus according to any one of claims 7 to 9, characterized in that said light shielding means is formed by a spatial filter.
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