JP4761427B2

JP4761427B2 - 被処理体表面検査装置

Info

Publication number: JP4761427B2
Application number: JP2004197056A
Authority: JP
Inventors: 剛守屋
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2004-07-02
Filing date: 2004-07-02
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2024-07-02
Also published as: JP2006017630A

Description

本発明は、被処理体表面検査装置に関し、特に、基板の表面に発生した欠陥が異物か微小欠陥かを弁別する被処理体表面検査装置に関する。

半導体デバイス、例えば、超ＬＳＩ等では、その表面に粒子状異物（以下「パーティクル」という）が付着すると、回路が短絡して当該半導体デバイスが機能しなくなるため、ウエハから半導体デバイスを製造する製造ライン、例えばプラズマ処理システムでは、製造される半導体デバイスの表面にパーティクルが付着しているか否かの検査を行う必要があり、このような検査は、従来より、レーザ散乱法を利用する、図１５に示すような被処理体表面検査装置１５０によって行われている。

被処理体表面検査装置１５０は、回転及び昇降自在なステージ１５１に載置されたウエハＷの表面の検査箇所に、ステージ上方において斜方向を指向するように配されたレーザ光照射器１５２からレーザ光を照射し、ステージ上方に配された散乱光検出器１５３によって検査箇所にパーティクルが付着しているならば発生する散乱光を検出し、検出された散乱光を、散乱光検出器１５３に接続された演算部１５４によって解析する。被処理体表面検査装置１５０によってパーティクルが付着していると判断されたときには、製造ラインにおける半導体デバイスの歩留まりが悪化するため、製造ラインを停止し、該ラインの洗浄を行う。

このとき、ウエハＷの表面に発生した研磨傷であるスクラッチもレーザ光が照射されると散乱光を発生させるため、被処理体表面検査装置１５０は、ウエハＷの表面にパーティクルが付着していない場合であっても、ウエハＷの表面にスクラッチが発生すると、パーティクルが付着していると誤って検知し、その結果、必要のない製造ラインの洗浄が行われて当該製造ラインの稼働率が低下する。

そのため、近年、ウエハの表面に発生した欠陥がパーティクルなのか、それともスクラッチなのかを弁別する被処理体表面検査装置が開発されている。このような被処理体表面検査装置としては、スクラッチは幅に対して深さが非常に浅いという特有の寸法比を利用する被処理体表面検査装置（例えば、特許文献１参照）が知られている。この被処理体表面検査装置では、スクラッチへの入射光に起因する散乱光の光量は、ウエハの表面に対する斜方向からの入射光のものが、ウエハの表面の法線方向からの入射光のものより小さいことを利用している。
特開２００２−２５７５３３号公報（段落[００２８]、段落[００３８]）

しかしながら、近年、半導体デバイスにおいて形成される回路が微細化しているため、検査対象となるパーティクルの大きさも微細化し、ウエハの表面に形成されるレジスト膜に発生した微小欠陥、例えば、ボイド（Void）やクラックの大きさと同じ程度となっている。したがって、パーティクルと微小欠陥とを弁別する必要があるが、微小欠陥は幅に対して深さが同等、若しくは深く、スクラッチと形状が異なるため、パーティクルと微小欠陥との弁別に上述した被処理体表面検査装置を用いることができない。

本発明の目的は、被処理体の表面において異物と微小欠陥を適切に弁別することができる被処理体表面検査装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の被処理体表面検査装置は、被処理体の表面に照射光を照射する照射手段と、前記照射光に応じて前記被処理体の表面から発生する散乱光を検出する散乱光検出手段と、前記検出された散乱光に応じて前記散乱光の発生要因を弁別する弁別手段とを備える被処理体表面検査装置において、前記照射手段は、ｓ偏光及びｐ偏光の照射光を、照射角を前記被処理体の表面から１５度乃至４５度に亘って変化させて照射し、前記弁別手段は、前記ｐ偏光の照射光に起因する散乱光の強度に対する前記ｓ偏光の照射光に起因する散乱光の強度の比が１より大であるときに、前記散乱光の発生要因を前記粒子状異物と弁別し、前記比が１以下であるときに、前記散乱光の発生要因を前記微小欠陥と弁別することを特徴とする。

請求項３記載の被処理体表面検査装置は、被処理体の表面に照射光を照射する照射手段と、前記照射光に応じて前記被処理体の表面から発生する散乱光を検出する散乱光検出手段と、前記検出された散乱光に応じて前記散乱光の発生要因を弁別する弁別手段とを備える被処理体表面検査装置において、前記照射手段は、ｓ偏光及びｐ偏光の少なくとも１つの照射光を照射することができ、且つ、前記照射光の照射角を変化させることができるように構成され、前記弁別手段は、前記照射角を変化させることで検出された散乱光の強度分布の形態から、前記散乱光の発生要因が粒子状異物であるか微小欠陥であるかを弁別し、前記ｐ偏光の照射光に起因する散乱光の強度に対する前記ｓ偏光の照射光に起因する散乱光の強度の比が、前記散乱光の発生要因が前記粒子状異物である場合には常に１より大となるように、且つ、前記散乱光の発生要因が前記微小欠陥である場合には常に１以下となるように、前記照射手段が照射するｓ偏光及びｐ偏光の照射角が、該照射角を変化させることができる範囲内で、固定されていることを特徴とする。

請求項１又は２記載の被処理体表面検査装置によれば、被処理体の表面にｓ偏光及びｐ偏光の少なくとも１つの照射光が照射され、照射角を変化させた照射光に応じて発生する散乱光の強度分布の形態に応じて散乱光の発生要因が弁別される。特定の偏光成分の照射光に起因する粒子状異物及び微小欠陥からの散乱光の強度は、それぞれ照射角に応じて変化する。したがって、粒子状異物及び微小欠陥からの散乱光の強度分布の形態が大きく異なる照射角の照射光を照射することにより、被処理体の表面において粒子状異物と微小欠陥を適切に弁別することができる。

また、請求項１記載の被処理体表面検査装置によれば、ｓ偏光及びｐ偏光の照射光が照射され、ｐ偏光の照射光に起因する散乱光の強度に対するｓ偏光の照射光に起因する散乱光の強度の比に応じて散乱光の発生要因が弁別される。より具体的には、照射光の照射角が被処理体の表面から１５度乃至４５度に亘って変化し、上記比が１より大であるときに、散乱光の発生要因が異物と弁別され、上記比が１以下であるときに、散乱光の発生要因が微小欠陥と弁別される。照射角が１５度乃至４５度における微小欠陥からの上記比は、常に１以下である。したがって、被処理体の表面において異物と微小欠陥をより明確に弁別することができる。

また、請求項２記載の被処理体表面検査装置によれば、ｓ偏光及びｐ偏光の照射光が一定の照射角で照射され、ｐ偏光の照射光に起因する散乱光の強度に対するｓ偏光の照射光に起因する散乱光の強度の比に応じて散乱光の発生要因が弁別される。上記比が１より大であるときに、散乱光の発生要因が粒子状異物と弁別され、上記比が１以下であるときに、散乱光の発生要因が微小欠陥と弁別される。したがって、被処理体の表面において粒子状異物と微小欠陥をさらに明確に弁別することができる。

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討を行った結果、被処理体の表面に照射光を照射する少なくとも１つの照射手段と、照射光に応じて被処理体の表面から発生する散乱光を検出する少なくとも１つの散乱光検出手段と、検出された散乱光に応じて散乱光の発生要因を弁別する弁別手段とを備える被処理体表面検査装置において、ｓ偏光及びｐ偏光の少なくとも１つの照射光を照射すると共に、照射光の照射角を変化させ、検出された散乱光の強度に応じて、散乱光の発生要因が異物であるか微小欠陥であるかを弁別するときは、異物及び微小欠陥からの散乱光の強度が大きく異なる照射角の照射光を照射することにより、被処理体の表面において異物と微小欠陥を適切に弁別することができることを見出した。

また、本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討を行った結果、上記被処理体表面検査装置において、照射手段を所定の照射角で照射光を照射するように固定し、ｓ偏光及びｐ偏光の少なくとも１つの照射光を照射し、検出された散乱光の強度に応じて、散乱光の発生要因が異物であるか微小欠陥であるかを弁別するときは、所定の照射角の設定を適切に行えば、照射光の照射角を変化させることなく、被処理体の表面において異物と微小欠陥を適切に弁別することができると共に、上記被処理体表面検査装置の構成を簡素化することができることを見出した。

さらに、本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討を行った結果、上記被処理体表面検査装置において、ｓ偏光及びｐ偏光の少なくとも１つの照射光を照射し、検出する散乱光の検出角を変化させ、検出された散乱光の強度に応じて、散乱光の発生要因が異物であるか微小欠陥であるかを弁別するときは、異物及び微小欠陥からの散乱光の強度が大きく異なる散乱角の散乱光を検出することにより、被処理体の表面において異物と微小欠陥を適切に弁別することができることを見出した。

また、本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討を行った結果、上記被処理体表面検査装置において、散乱光検出手段を所定の検出角で散乱光を検出するように固定し、ｓ偏光及びｐ偏光の少なくとも１つの照射光を照射し、検出された散乱光の強度に応じて、散乱光の発生要因が異物であるか微小欠陥であるかを弁別するときは、所定の検出角の設定を適切に行えば、検出角を変化させることなく、被処理体の表面において異物と微小欠陥を適切に弁別することができると共に、被処理体表面検査装置の構成を簡素化することができることを見出した。

本発明は、上記研究の結果に基づいてなされたものである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

まず、本発明の第１の実施の形態に係る被処理体表面検査装置について詳述する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る被処理体表面検査装置の概略構成を示す図であり、図１（ａ）は被処理体表面検査装置の側面図であり、図１（ｂ）は被処理体表面検査装置の上面図である。

図１において、ウエハ表面検査装置（被処理体表面検査装置）１０は、ウエハ（被処理体）Ｗの表面（以下「ウエハ表面」という）における検査箇所にレーザ光（レーザ光）を照射する２つのレーザ光照射器（照射手段）１１，１２と、照射されたレーザ光に起因する散乱光を検出する２つの散乱光検出器（散乱光検出手段）１３，１４と、ウエハＷを載置するステージ１５と、レーザ光照射器１１，１２、及び散乱光検出器１３，１４のそれぞれに接続される演算部（弁別手段）１６と、ウエハ表面検査装置１０内、特にステージ１５近傍の空気を浄化するエアフィルタ（図示せず）とを備える。

２つのレーザ光照射器１１，１２は、例えば、半導体レーザ光や炭酸ガスレーザ光等をそれぞれウエハ表面からの仰角（以下、「照射角」という）α_１，α_２でウエハ表面に照射する。本実施の形態では、レーザ光照射器１１がｓ偏光のレーザ光Ｌｓを照射し、レーザ光照射器１２がｐ偏光のレーザ光Ｌｐを照射する。また、レーザ光照射器１１，１２はそれぞれ図１（ａ）中の矢印の方向に移動可能に構成されている、すなわち、照射角α_１，α_２を自在に変化可能に構成され、さらに、照射するレーザ光の強度を任意に設定可能に構成されている。

２つの散乱光検出器１３，１４は、例えば、光電子倍増管（ＰＭＴ）や電荷結合素子（ＣＣＤ）等から成り、ウエハ表面の検査箇所に欠陥Ｆ、例えば、レジスト膜に付着したパーティクル（異物）やレジストにおける気泡などのピンホール（微小欠陥）が発生している場合、照射されたレーザ光に応じて欠陥Ｆから発生する散乱光を検出し、検出された散乱光に応じて信号を演算部１６へ送信する。本実施の形態では、散乱光検出器１３がレーザ光Ｌｓに応じて発生する散乱光Ｓｓを検出し、散乱光検出器１４がレーザ光Ｌｐに応じて発生する散乱光Ｓｐを検出する。また、散乱光検出器１３，１４は、散乱光の検出感度を任意に設定可能に構成されている。

ステージ１５は、円柱状の載置台であり、中心軸を中心に回転自在であって、昇降及び水平方向に移動自在であり、載置されたウエハＷの表面における所望の箇所にレーザ光Ｌｐ、Ｌｓが照射されるように構成されている。

演算部１６は、散乱光検出器１３，１４から送信された信号に応じて散乱光の発生要因がパーティクルであるかピンホールであるかを弁別し、且つレーザ光照射器１１，１２のレーザ光の照射タイミング、照射角や強度を制御するＣＰＵを有する。

ウエハ表面検査装置１０は、半導体デバイスの製造工程の途中でウエハの抜き取り、またはウエハの全数検査を行うべく、プラズマ処理システム、例えば、エッチング処理システム等に備えられる。

図２は、本実施の形態に係る被処理体表面検査装置が弁別するウエハ表面の欠陥の模式図であり、図２（ａ）は、ウエハ表面に付着したパーティクルの斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）における線Ａ−Ａに沿う断面図であり、図２（ｃ）は、ウエハ表面に形成されたレジストのピンホールの斜視図であり、図２（ｄ）は図２（ｃ）における線Ｂ−Ｂに沿う断面図である。

プラズマ処理システムが備える各処理室や搬送室には、システム外部より持ち込まれたパーティクルが存在している。したがって、ウエハに各処理室においてプラズマ処理を施す際、若しくは、ウエハを各搬送室において搬送する際、パーティクルがウエハに付着することがある。近年の回路が微細化した半導体デバイスにおいて問題を引き起こすパーティクルの大きさは、およそ１００ｎｍ程度であり、このようなパーティクルはウエハ表面に付着すると、図２（ａ），（ｂ）に示すようにウエハ表面の凸状欠陥を形成する。

また、プラズマ処理、例えばエッチング処理がウエハに施される場合、ウエハの表面には厚さが例えば、２０００Å（２００ｎｍ）のレジスト膜が形成されるが、レジスト膜において気泡が発生したとき、またはレジスト膜形成後にウエハに衝撃力が加えられたとき、レジスト膜の一部が欠落することがある。レジスト膜の一部欠落（以下「ピンホール」という）は、図２（ｃ），（ｄ）に示すようにウエハ表面の凹状欠陥を形成する。このような凹状欠陥は、幅が１００ｎｍ程度であり、深さは２０００Å（２００ｎｍ）程度であるため、幅に対して深さが同等、若しくは深いのが特徴である。なお、このような凹状欠陥は、レジスト膜だけでなく、ウエハ表面に形成されるシリコン酸化（ＳｉＯ_２）膜や窒化珪素（ＳｉＮ）膜でも発生する。

図３は、ウエハ表面の欠陥にレーザ光を照射したときの散乱光の発生状況を示す模式図であり、図３（ａ）は、パーティクルに直上からレーザ光を照射したときの散乱光の発生状況を示す模式図であり、図３（ｂ）は、ピンホールに直上からレーザ光を照射したときの散乱光の発生状況を示す模式図である。

球形の粒子に、波長がその粒子の大きさと同程度のレーザ光が照射されると、Ｍｉｅ散乱が発生することが知られている。ここで、通常、レーザ光照射器１１，１２が照射するレーザ光の波長は４８８ｎｍであり、パーティクルの大きさは上述したようにおよそ１００ｎｍ程度であるため、図２（ａ），（ｂ）に示すパーティクルにレーザ光を照射すると、該レーザ光に起因する散乱光はＭｉｅ散乱の理論に従って散乱する。具体的には、図３（ａ）に示すように、レーザ光の照射方向に反射するバックスキャタリング（後方散乱）だけでなく、レーザ光の照射方向以外の方向（以下「周辺方向」という）への散乱光が発生する。図３（ａ）において、散乱光の強度が大きいのはバックスキャタリングであり、周辺方向への散乱光の強度は小さく、特に、パーティクルの図中下方へ向けて発生する散乱光は、レジスト膜を透過し、ウエハに到達して消滅するか、ウエハ面で反射し、再度レジスト膜を透過して散乱する。すなわち、散乱光の強度は散乱方向に応じて異なるため、パーティクルからの散乱光の強度は散乱角に依存して変化する。

一方、図２（ｃ），（ｄ）に示すピンホールにレーザ光を照射すると、照射されたレーザ光は大気とレジストの境界面において屈折率差に起因して屈折する。ピンホールにおいて大気とレジストの境界面は一様な方向を指向しないため、図３（ｂ）に示すように、照射されたレーザ光はあらゆる方向に向けて屈折する。すなわち、レーザ光の照射方向に反射する方向だけでなく、周辺方向への屈折光が発生するため、屈折されたレーザ光は実質的に散乱光として散乱する。この散乱光の強度も散乱方向に応じて異なるため、ピンホールからの散乱光の強度は散乱角に依存して変化する。

ここで、図３に示すように、ピンホールからの散乱光の形態は、パーティクルからの散乱光の形態と異なるため、散乱光の形態の差異を利用してパーティクルとピンホールとを弁別することができる。すなわち、検出された散乱光の強度によってパーティクルとピンホールとを弁別することができる。

また、パーティクルとピンホールは形状が異なるため、照射するレーザ光の偏光成分や照射角に応じてパーティクルからの散乱光及びピンホールからの散乱光は、後述するように、それぞれ異なった強度分布を呈する。

図４は、照射するレーザ光の偏光成分や照射角に応じて変化する散乱光の強度分布を電磁波解析するためのモデルを示す図であり、図４（ａ）は、ピンホールからの散乱光の強度分布を電磁波解析するためのモデルを示す図であり、図４（ｂ）は、パーティクルからの散乱光の強度分布を電磁波解析するためのモデルを示す図である。

図４（ａ）に示すピンホールの電磁波解析用モデルにおいて、ピンホールはウエハモデル４０の上に形成されたレジスト膜モデル４１に一部欠落４２を作成することによって表現され、図４（ｂ）に示すパーティクルの電磁波解析用モデルにおいて、パーティクルはレジスト膜モデル４１の上面に球状粒子モデル４３を配置することによって表現されている。また、ピンホールの電磁波解析用モデル及びパーティクルの電磁波解析用モデルは、上方からのレーザ光４４に対して、ウエハモデル４０及びレジスト膜モデル４１を任意の角度で傾斜可能に構築されているため、これらの電磁波解析モデルを用いてレーザ光４４の照射角を自在に変更することができる。また、レーザ光４４の偏光成分はｐ偏光またはｓ偏光のいずれかに設定可能である。

以下、レーザ光４４の偏光成分をｐ偏光及びｓ偏光のいずれかに設定し、さらに、レーザ光の照射角を１５度、４５度、９０度のいずれか１つに設定し、上述した電磁波解析モデルを用いて、ＦＤ−ＴＤ法によってマックスウエル（Maxwell）方程式を解くことにより、散乱光の強度分布の解析を行った。解析におけるパラメータは、以下に示す通りであった。

ウエハモデル４０の平面寸法１０μｍ×１０μｍ
レジスト膜モデル４１のメッシュ数２５６個×２５６個×１個
レーザ光４４の波長及びエネルギ４８８ｎｍ，１ｍＷ／ｃｍ^２
一部欠落４２の開口部大きさ Φ＝１００ｎｍ
球状粒子モデル４３の大きさ Φ＝１００ｎｍ
レジスト膜モデル４１の厚さ２０００Å（２００ｎｍ）
大気の屈折率１．００＋０．０７ｉ
レジスト膜モデル４１の屈折率１．４６＋０．０００３ｉ
ウエハモデル４０の屈折率３．８５＋０．０１ｉ
まず、レーザ光４４の偏光成分をｐ偏光に設定した場合における散乱光の強度分布の解析結果について説明する。

図５は、レーザ光の偏光成分をｐ偏光に設定した場合における散乱光の強度分布の解析結果を示す図であり、図５（ａ）は、照射角を１５度に設定した場合のピンホールの解析結果を示す図であり、図５（ｂ）は、照射角を１５度に設定した場合のパーティクルの解析結果を示す図であり、図５（ｃ）は、照射角を４５度に設定した場合のピンホールの解析結果を示す図であり、図５（ｄ）は、照射角を４５度に設定した場合のパーティクルの解析結果を示す図であり、図５（ｅ）は、照射角を９０度に設定した場合のピンホールの解析結果を示す図であり、図５（ｆ）は、照射角を９０度に設定した場合のパーティクルの解析結果を示す図である。

照射角を１５度に設定した場合、図５（ａ）に示すように、ピンホールからはウエハモデル４０の上方に向いた散乱光が多く発生しているのに対し、図５（ｂ）に示すように、パーティクルからはレーザ光４４の照射方向とは反対方向（以下「前方」という）に向けて散乱光が多く発生している。

照射角を４５度に設定した場合も、図５（ｃ）に示すように、ピンホールからは上方に向いた散乱光が多く発生しているのに対し、図５（ｄ）に示すように、パーティクルからは前方に向けて散乱光が多く発生している。

照射角を９０度に設定した場合、図５（ｅ）に示すように、ピンホールからは上方に向いた散乱光が多く発生しているのに対し、図５（ｆ）に示すように、パーティクルからも上方に向いた散乱光が発生しているが、その強度はピンホールからのものに比較して小さい。

次に、レーザ光４４の偏光成分をｓ偏光に設定した場合における散乱光の強度分布の解析結果について説明する。

図６は、レーザ光の偏光成分をｓ偏光に設定した場合における散乱光の強度分布の解析結果を示す図であり、図６（ａ）は、照射角を１５度に設定した場合のピンホールの解析結果を示す図であり、図６（ｂ）は、照射角を１５度に設定した場合のパーティクルの解析結果を示す図であり、図６（ｃ）は、照射角を４５度に設定した場合のピンホールの解析結果を示す図であり、図６（ｄ）は、照射角を４５度に設定した場合のパーティクルの解析結果を示す図であり、図６（ｅ）は、照射角を９０度に設定した場合のピンホールの解析結果を示す図であり、図６（ｆ）は、照射角を９０度に設定した場合のパーティクルの解析結果を示す図である。

照射角を１５度に設定した場合、図６（ａ）に示すように、ピンホールからは上方に向いた散乱光が多く発生しているのに対し、図６（ｂ）に示すように、パーティクルからは前方に向けて散乱光が多く発生している。また、ｐ偏光の場合（図５（ａ），（ｂ））と比較すると、ピンホールからの散乱光の強度およびパーティクルからの散乱光の強度は共に、ｐ偏光の場合よりｓ偏光の場合の方が大きく、特に、ピンホールからの散乱光はｓ偏光の場合の方が周辺方向へより多く散乱している。

照射角を４５度に設定した場合も、図６（ｃ）に示すように、ピンホールからは上方に向いた散乱光が多く発生しているのに対し、図６（ｄ）に示すように、パーティクルからは前方に向けて散乱光が多く発生している。また、ｐ偏光の場合（図５（ｃ），（ｄ））と比較すると、ここでもピンホールからの散乱光の強度およびパーティクルからの散乱光の強度は共に、ｐ偏光の場合よりｓ偏光の場合の方が大きく、ピンホールからの散乱光はｓ偏光の場合の方が周辺方向へより多く散乱している。

照射角を９０度に設定した場合、図６（ｅ）に示すように、ピンホールからは上方に向いた散乱光が多く発生しているのに対し、図６（ｆ）に示すように、パーティクルからも上方に向いた散乱光が発生しているが、その強度はピンホールからのものに比較して小さい。また、ｐ偏光の場合（図５（ｅ），（ｆ））と比較すると、ピンホールからの散乱光およびパーティクルからの散乱光は共に、ｐ偏光の場合よりｓ偏光の場合の方が周辺方向へより多く散乱している。

以上説明したように、照射するレーザ光の偏光成分や照射角に応じてパーティクルからの散乱光及びピンホールからの散乱光は、それぞれ異なった強度分布を呈する。したがって、ウエハ表面検査装置１０において、レーザ光照射器１１，１２を移動させてそれぞれ異なる照射角α_１，α_２からレーザ光Ｌｓ，Ｌｐをウエハ表面の欠陥Ｆに照射し、照射されたレーザ光Ｌｓ，Ｌｐに起因する散乱光Ｓｓ，Ｓｐの強度をそれぞれ散乱光検出器１３，１４によって検出し、該検出された散乱光Ｓｓ，Ｓｐの強度を分析することにより、ウエハ表面の欠陥Ｆがパーティクルであるかピンホールであるかを弁別することができる。

本実施の形態に係る被処理体表面検査装置によれば、ウエハ表面の検査箇所にレーザ光Ｌｓ，Ｌｐがそれぞれ照射角α_１，α_２を変化させられながら照射され、該レーザ光Ｌｓ，Ｌｐに応じて発生する散乱光Ｓｓ，Ｓｐの強度に応じて散乱光の発生要因が弁別される。レーザ光Ｌｓ，Ｌｐに起因するパーティクル及びピンホールからの散乱光の強度は、それぞれレーザ光Ｌｓ，Ｌｐの照射角に応じて変化する。したがって、パーティクル及びピンホールからの散乱光の強度が大きく異なる照射角のレーザ光Ｌｓ，Ｌｐを照射することにより、ウエハ表面の欠陥Ｆがパーティクルであるかピンホールであるかを適切に弁別することができる。

また、ウエハ表面の欠陥Ｆがパーティクルであるかピンホールであるかを適切に弁別することができるため、ウエハ表面にパーティクルが付着していると誤って検知することがなく、その結果、製造ラインの不要な洗浄や洗浄後のダミーランニングを排除し、製造ラインの稼働率の低下を防止することができる。さらに、欠陥の発生原因を正しく特定することができる。

図５や図６に示すように、同じ偏光成分のレーザ光を照射しても、パーティクルからの散乱光及びピンホールからの散乱光は、それぞれ異なった強度分布を呈するため、１つの偏光成分のレーザ光を照射することによって、散乱光がパーティクルからのものかピンホールからのものかを弁別することができる。すなわち、ウエハ表面検査装置１０は、レーザ光照射器１１、若しくはレーザ光照射器１２のいずれか一方を備えるだけでも、ウエハ表面の欠陥Ｆがパーティクルであるかピンホールであるかを弁別することができる。このとき、ウエハ表面検査装置１０は、散乱光検出器１３、若しくは散乱光検出器１４のいずれか一方を備えるだけでもよい。

また、図５や図６に示すように、同じ照射角のレーザ光を照射しても、パーティクルからの散乱光及びピンホールからの散乱光は、それぞれ異なった強度分布を呈するため、同じ照射角のレーザ光を照射することによって、散乱光がパーティクルからのものかピンホールからのものかを弁別することができる。すなわち、レーザ光照射器１１及びレーザ光照射器１２は、同じ照射角でレーザ光Ｌｓ及びレーザ光Ｌｐを照射してもよい。

さらに、パーティクル及びピンホールからの散乱光の強度が大きく異なる照射角でレーザ光Ｌｓ，Ｌｐを照射するように、レーザ光照射器１１及びレーザ光照射器１２を固定することによって、ウエハ表面の欠陥Ｆがパーティクルであるかピンホールであるかを適切に弁別することができるだけでなく、ウエハ表面検査装置１０の構成を簡素化することができる。このとき、レーザ光照射器１１及びレーザ光照射器１２を移動させる必要がないので、パーティクルの発生を防止することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態に係る被処理体表面検査装置について詳述する。

図７は、本発明の第２の実施の形態に係る被処理体表面検査装置の概略構成を示す側面図である。

本実施の形態は、その構成、作用が上述した第１の実施の形態と基本的に同じであるので、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。

図７において、ウエハ表面検査装置７０は、照射されたレーザ光に起因する散乱光を検出する２つの散乱光検出器７１，７２を備える。本実施の形態では、散乱光検出器７１がレーザ光Ｌｓに応じて発生する散乱光Ｓｓを検出角β_１で検出し、散乱光検出器１４がレーザ光Ｌｐに応じて発生する散乱光Ｓｐを検出角β_２で検出する。また、散乱光検出器７１，７２はそれぞれ図７中の矢印の方向に移動可能に構成されている、すなわち、検出する散乱光の検出角β_１，β_２を自在に変化可能に構成される。

ここで、上述したように、パーティクルからの散乱光の強度は散乱角に依存して変化し、ピンホールからの散乱光の強度も散乱角に依存して変化する。また、ピンホールからの散乱光の形態は、パーティクルからの散乱光の形態と異なる。すなわち、パーティクルからの散乱光の強度分布とピンホールからの散乱光の強度分布は異なる。したがって、ウエハ表面検査装置７０において、レーザ光照射器１１，１２からレーザ光Ｌｓ，Ｌｐをウエハ表面の欠陥Ｆに照射し、照射されたレーザ光Ｌｓ，Ｌｐに起因する散乱光Ｓｓ，Ｓｐを、検出角β_１，β_２を変化させて散乱光検出器７１，７２によって検出し、該検出された散乱光Ｓｓ，Ｓｐの強度分布を分析することにより、ウエハ表面の欠陥Ｆがパーティクルであるかピンホールであるかを弁別することができる。

本実施の形態に係る被処理体表面検査装置によれば、ウエハ表面の検査箇所にレーザ光Ｌｓ，Ｌｐが照射され、該レーザ光Ｌｓ，Ｌｐに起因する散乱光Ｓｓ，Ｓｐが、検出角β_１，β_２を変化させられながら散乱光検出器７１，７２によって検出され、該検出された散乱光Ｓｓ，Ｓｐの強度分布に応じて散乱光の発生要因が弁別される。レーザ光Ｌｓ，Ｌｐに起因するパーティクル及びピンホールからの散乱光Ｓｓ，Ｓｐの強度は、それぞれ散乱角に応じて変化し、パーティクルからの散乱光の強度分布とピンホールからの散乱光の強度分布は異なる。したがって、パーティクル及びピンホールからの散乱光の強度が大きく異なる散乱角の散乱光Ｓｓ，Ｓｐを検出することにより、ウエハ表面の欠陥Ｆがパーティクルであるかピンホールであるかを適切に弁別することができる。

図５や図６に示すように、同じ散乱角であっても、パーティクルからの散乱光及びピンホールからの散乱光の強度はそれぞれ異なるため、或る１つの散乱角の散乱光を検出することによって、散乱光がパーティクルからのものかピンホールからのものかを弁別することができる。すなわち、ウエハ表面検査装置１０は、散乱光検出器７１、若しくは散乱光検出器７２のいずれか一方を備えるだけでも、ウエハ表面の欠陥Ｆがパーティクルであるかピンホールであるかを弁別することができる。このとき、ウエハ表面検査装置１０は、レーザ光照射器１１、若しくはレーザ光照射器１２のいずれか一方を備えるだけでもよい。

また、パーティクル及びピンホールからの散乱光の強度が大きく異なる散乱角で散乱光Ｓｓ，Ｓｐを検出するように、散乱光検出器７１及び散乱光検出器７２を固定することによって、ウエハ表面の欠陥Ｆがパーティクルであるかピンホールであるかを適切に弁別することができるだけでなく、ウエハ表面検査装置７０の構成を簡素化することができる。このとき、散乱光検出器７１及び散乱光検出器７２を移動させる必要がないので、パーティクルの発生を防止することができる。

なお、上述した本発明の実施の形態に係る被処理体表面検査装置では、レジスト膜に発生したピンホールを弁別したが、シリコン酸化膜や窒化珪素膜に発生したピンホールも弁別することができ、レジストと屈折率が大きく異なる薄膜上の欠陥やシリコンと屈折率が大きく異なる基板上の欠陥も弁別することができる。

また、上述した本発明の実施の形態に係る被処理体表面検査装置では、ウエハ表面の欠陥Ｆの弁別を散乱光の強度に基づいて行ったが、この弁別は散乱光の振幅に基づいて行ってもよい。

次に、本発明の実施例を具体的に説明する。
（実施例１）
まず、上述した図４（ａ）のピンホールの電磁波解析用モデル及び図４（ｂ）のパーティクルの電磁波解析用モデルを用いて、レーザ光４４の照射角を５度乃至９０度に亘って変化させたときの散乱光の強度の変化を解析した。この解析に用いたパラメータは上述した散乱光の強度分布の解析のパラメータと同じであった。そして、得られた解析の結果を図８のグラフにプロットした。なお、図８における「散乱光強度」は、散乱光の強度の全散乱角に亘る総和である。

図８において、実線はｓ偏光を照射した場合におけるパーティクルからの散乱光強度であり、点線はｓ偏光を照射した場合におけるピンホールからの散乱光強度であり、１点鎖線はｐ偏光を照射した場合におけるパーティクルからの散乱光強度であり、２点鎖線はｐ偏光を照射した場合におけるピンホールからの散乱光強度である。

図８のグラフより、低照射角において、ｓ偏光を照射した場合におけるパーティクルからの散乱光強度が、ｓ偏光を照射した場合におけるピンホールからの散乱光強度よりも大きいことが分かった。すなわち、低照射角において、ｓ偏光に起因する散乱光強度が大きければ、ウエハ表面の欠陥がパーティクルと弁別でき、ｓ偏光に起因する散乱光強度が小さければ、ウエハ表面の欠陥がピンホールと弁別できることが分かった。

具体的には、６０度近傍（４５度乃至７５度）の照射角でｓ偏光の第１の照射光を照射すると共に、照射角を被処理体の表面から１５度乃至４５度の低照射角において変化させてｓ偏光の第２の照射光を照射した場合、ウエハ表面の欠陥がパーティクルのときには、第１の照射光に応じて発生する第１の散乱光の強度ａ_１に対する第２の照射光に応じて発生する第２の散乱光の強度ｂ_１の比ｂ_１／ａ_１が大きい一方、ウエハ表面の欠陥がピンホールのときには、上記比ｂ_１／ａ_１が小さいことが分かった。

上記比ｂ_１／ａ_１の変化を下記表１乃至７に示した。ここで、表１は第１の照射光の照射角（以下「第１の照射角」という）が４５度の場合における比ｂ_１／ａ_１の変化を示し、表２は第１の照射角が５０度の場合における比ｂ_１／ａ_１の変化を示し、表３は第１の照射角が５５度の場合における比ｂ_１／ａ_１の変化を示し、表４は第１の照射角が６０度の場合における比ｂ_１／ａ_１の変化を示し、表５は第１の照射角が６５度の場合における比ｂ_１／ａ_１の変化を示し、表６は第１の照射角が７０度の場合における比ｂ_１／ａ_１の変化を示し、表７は第１の照射角が７５度の場合における上記比ｂ_１／ａ_１の変化を示す。

例えば、第１の照射角を５０度乃至６５度のいずれかに設定し、第２の照射光の照射角（以下「第２の照射角」という）を被処理体の表面から１５度乃至２０度に変化させた場合において、ウエハ表面の欠陥がパーティクルであるときには、上記比ｂ_１／ａ_１の最小値は１．３６７（第１の照射角：６５度、第２の照射角：１５度）であり、ウエハ表面の欠陥がピンホールであるときには、上記比ｂ_１／ａ_１の最大値は１．３６１（第１の照射角：５０度、第２の照射角：２０度）である。したがって、この場合では上記比ｂ_１／ａ_１の閾値を１．３６１から１．３６７の間に設定すれば、上記比ｂ_１／ａ_１に基づいてウエハ表面の欠陥がパーティクルであるかピンホールであるかを弁別できることが分かった。

また、例えば、第１の照射角を６０度乃至７０度のいずれかに設定し、第２の照射角を被処理体の表面から１５度乃至２５度に変化させた場合において、ウエハ表面の欠陥がパーティクルであるときには、上記比ｂ_１／ａ_１の最小値は１．３６７（第１の照射角：６５度、第２の照射角：１５度）であり、ウエハ表面の欠陥がピンホールであるときには、上記比ｂ_１／ａ_１の最大値は１．３３７（第１の照射角：６５度、第２の照射角：１５度）である。したがって、この場合では上記比ｂ_１／ａ_１の閾値を１．３３７から１．３６７の間に設定すれば、上記比ｂ_１／ａ_１に基づいてウエハ表面の欠陥がパーティクルであるかピンホールであるかを弁別できることが分かった。

さらに、例えば、第１の照射角を６５度乃至７５度のいずれかに設定し、第２の照射角を被処理体の表面から１５度乃至２０度に変化させた場合において、ウエハ表面の欠陥がパーティクルであるときには、上記比ｂ_１／ａ_１の最小値は１．２２２（第１の照射角：７５度、第２の照射角：１５度）であり、ウエハ表面の欠陥がピンホールであるときには、上記比ｂ_１／ａ_１の最大値は１．１７９（第１の照射角：６５度、第２の照射角：２０度）である。したがって、この場合では上記比ｂ_１／ａ_１の閾値を１．１７９から１．２２２の間に設定すれば、上記比ｂ_１／ａ_１に基づいてウエハ表面の欠陥がパーティクルであるかピンホールであるかを弁別できることが分かった。

また、これにより、ウエハ表面検査装置１０において、レーザ光照射器１１によって照射角α_１を６０度近傍に設定してレーザ光Ｌｓを第１の照射光として照射し、さらに、照射角α_１を低照射角で、例えば、１５度乃至４５度に亘って変化させてレーザ光Ｌｓを第２の照射光として照射するか、ｓ偏光のレーザ光をウエハ表面の検査箇所に向けて照射する他のレーザ光照射器（不図示）を、その照射角が６０度近傍となるように固定すると共に、レーザ光照射器１１をレーザ光Ｌｓの照射角α_１が低照射角、例えば、１５度乃至４５度のいずれかになるように固定すれば、散乱光強度の比に基づいて、ウエハ表面の欠陥Ｆがパーティクルであるかピンホールであるかを適切に弁別することができることが分かった。

次に、上述した解析によって得られた、レーザ光４４の照射角を５度乃至９０度に亘って変化させたときの散乱光強度に基づいて、ｐ偏光を照射した場合の散乱光強度に対するｓ偏光を照射した場合の散乱光強度の比（ｓ偏光を照射した場合の散乱光強度／ｐ偏光を照射した場合の散乱光強度）（以下「散乱光強度比」という）を、パーティクル及びピンホールについてそれぞれ算出し、該算出結果を図９のグラフにプロットした。

図９において、実線はパーティクルの散乱光強度比であり、点線はピンホールの散乱光強度比である。

図９のグラフより、低照射角において、パーティクルの散乱光強度比が、ピンホールの散乱光強度比よりも大きいことが分かった。すなわち、散乱光強度比に基づいてウエハ表面の欠陥が弁別できること、具体的には、低照射角において、散乱光強度比が大きければ、ウエハ表面の欠陥がパーティクルと弁別でき、散乱光強度比が小さければ、ウエハ表面の欠陥がピンホールと弁別できることが分かった。

より具体的には、照射角が１５度乃至４５度に亘って変化する場合において、パーティクルの散乱光強度比は１より大であり、ピンホールの散乱光強度比は１以下であることが分かった。すなわち、照射角が１５度乃至４５度に亘って変化する場合において、散乱光強度比が１より大であれば、ウエハ表面の欠陥がパーティクルと弁別でき、散乱光強度比が１以下であれば、ウエハ表面の欠陥がピンホールと弁別できることが分かった。また、これにより、ウエハ表面検査装置１０において、レーザ光照射器１１，１２によってレーザ光Ｌｓ，Ｌｐの照射角α_１，α_２を低照射角において、例えば、１５度乃至４５度に亘って変化させるか、レーザ光照射器１１及びレーザ光照射器１２を照射角α_１及び照射角α_２が低照射角、例えば、１５度乃至４５度のいずれかになるように固定すれば、散乱光強度比に基づいて、ウエハ表面の欠陥Ｆがパーティクルであるかピンホールであるかを適切に弁別することができることが分かった。

また、図９のグラフより、照射角が５度から２５度へ変化する場合において、パーティクルの散乱光強度比の変化量の絶対値は１より大であり、ピンホールの散乱光強度比の変化量の絶対値は１以下であることが分かった。すなわち、照射角が５度から２５度へ変化する場合において、散乱光強度比の変化量の絶対値が１より大であれば、ウエハ表面の欠陥がパーティクルと弁別でき、散乱光強度比の変化量の絶対値が１以下であれば、ウエハ表面の欠陥がピンホールと弁別できることが分かった。
（実施例２）
次に、上述した図４（ａ）のピンホールの電磁波解析用モデル及び図４（ｂ）のパーティクルの電磁波解析用モデルを用いて、検出する散乱光の散乱角（検出角）を変化させた場合における散乱光の振幅の変化を解析した。このとき、レーザ光４４の偏光成分をｐ偏光及びｓ偏光のいずれかに設定し、さらに、レーザ光の照射角を２０度近傍、６０度近傍、９０度近傍のいずれか１つに設定した。この解析に用いたパラメータも上述した散乱光の強度分布の解析のパラメータと同じであった。そして、得られた解析の結果を図１０乃至１２の各グラフにプロットした。なお、各図における「散乱光振幅」は、各散乱角における任意面積に入射した散乱光の強度の１／２乗であり、太実線はｓ偏光を照射した場合におけるパーティクルからの散乱光振幅であり、細実線はｓ偏光を照射した場合におけるピンホールからの散乱光振幅であり、太点線はｐ偏光を照射した場合におけるパーティクルからの散乱光振幅であり、細点線はｐ偏光を照射した場合におけるピンホールからの散乱光振幅である。

図１０は、レーザ光４４の照射角を２０度近傍に設定したときの散乱光振幅の変化を示すグラフである。

図１０のグラフより、低散乱角において、ｓ偏光を照射した場合におけるパーティクルからの散乱光振幅が、ｓ偏光を照射した場合におけるピンホールからの散乱光振幅よりも大きいことが分かった。すなわち、低散乱角において、ｓ偏光に起因する散乱光振幅が大きければ、ウエハ表面の欠陥がパーティクルと弁別でき、ｓ偏光に起因する散乱光振幅が小さければ、ウエハ表面の欠陥がピンホールと弁別できることが分かった。

具体的には、散乱角２０度近傍において、ｓ偏光を照射した場合におけるパーティクルからの散乱光振幅は極値を呈し、ｓ偏光を照射した場合におけるピンホールからの散乱光振幅は極値を呈さないことが分かった。すなわち、散乱角２０度近傍において、ｓ偏光に起因する散乱光振幅の極値が検出されれば、ウエハ表面の欠陥がパーティクルと弁別でき、ｓ偏光に起因する散乱光振幅の極値が検出されなければ、ウエハ表面の欠陥がピンホールと弁別できることが分かった。

より具体的には、レーザ光４４の照射角を２０度近傍に設定し、且つウエハ表面から８０度乃至１３０度のいずれかの検出角で第１の散乱光を検出すると共に、ウエハ表面から５度乃至３５度のいずれかの検出角で第２の散乱光を検出する場合、ウエハ表面の欠陥がパーティクルのときには、第１の散乱光の強度ａ_２に対する第２の散乱光の強度ｂ_２の比ｂ_２／ａ_２は大きい一方、ウエハ表面の欠陥がピンホールのときには、上記比ｂ_２／ａ_２が小さいことが分かった。

上記比ｂ_２／ａ_２の変化を下記表８乃至１４に示した。ここで、表８は第２の散乱光の検出角（以下「第２の検出角」という）が５度の場合における比ｂ_２／ａ_２の変化を示し、表９は第２の検出角が１０度の場合における比ｂ_２／ａ_２の変化を示し、表１０は第２の検出角が１５度の場合における比ｂ_２／ａ_２の変化を示し、表１１は第２の検出角が２０度の場合における比ｂ_２／ａ_２の変化を示し、表１２は第２の検出角が２５度の場合における比ｂ_２／ａ_２の変化を示し、表１３は第２の検出角が３０度の場合における比ｂ_２／ａ_２の変化を示し、表１４は第２の検出角が３５度の場合における上記比ｂ_２／ａ_２の変化を示す。

このとき、ウエハ表面の欠陥がパーティクルであるときには、上記比ｂ_２／ａ_２の最小値は２．３３４（第１の散乱光の検出角（以下「第１の検出角」という）：８０度、第２の検出角：３５度）であり、ウエハ表面の欠陥がピンホールであるときには、上記比ｂ_２／ａ_２の最大値は１．５９１（第１の検出角：１３０度、第２の検出角：３５度）である。したがって、この場合では上記比ｂ_２／ａ_２の閾値を１．５９１から２．３３４の間に設定すれば、上記比ｂ_２／ａ_２に基づいてウエハ表面の欠陥がパーティクルであるかピンホールであるかを弁別できることが分かった。

また、これにより、ウエハ表面検査装置７０において、レーザ光照射器１１によって照射角α_１を２０度近傍に設定してレーザ光Ｌｓを照射した上で、散乱光検出器７１によって検出角β_１を８０度乃至１３０度のいずれかに設定して散乱光Ｓｓを第１の散乱光として検出し、さらに、検出角β_１を低散乱角で、例えば、２０度近傍において変化させて散乱光Ｓｓを第２の散乱光として検出するか、レーザ光Ｌｓに応じて発生する散乱光Ｓｓを検出する他の散乱光検出器（不図示）を、検出する散乱光Ｓｓの検出角が８０度乃至１３０度のいずれかになるように固定すると共に、散乱光検出器７１を散乱光Ｓｓの検出角β_１が低散乱角、例えば、２０度近傍になるように固定すれば、検出された散乱光振幅の比に基づいて、ウエハ表面の欠陥Ｆがパーティクルであるかピンホールであるかを適切に弁別することができることが分かった。

図１１は、レーザ光４４の照射角を６０度近傍に設定したときの散乱光振幅の変化を示すグラフである。

図１１のグラフより、高散乱角において、ｐ偏光を照射した場合におけるピンホールからの散乱光振幅が、ｐ偏光を照射した場合におけるパーティクルからの散乱光振幅よりも大きいことが分かった。すなわち、高散乱角において、ｐ偏光に起因する散乱光振幅が大きければ、ウエハ表面の欠陥がピンホールと弁別でき、ｐ偏光に起因する散乱光振幅が小さければ、ウエハ表面の欠陥がパーティクルと弁別できることが分かった。

図１２は、レーザ光４４の照射角を９０度近傍に設定したときの散乱光振幅の変化を示すグラフである。

図１２のグラフより、高散乱角において、ｐ偏光を照射した場合におけるピンホールからの散乱光振幅が、ｐ偏光を照射した場合におけるパーティクルからの散乱光振幅よりも大きいことが分かった。すなわち、高散乱角において、ｐ偏光に起因する散乱光振幅が大きければ、ウエハ表面の欠陥がピンホールと弁別でき、ｐ偏光に起因する散乱光振幅が小さければ、ウエハ表面の欠陥がパーティクルと弁別できることが分かった。

具体的には、散乱角９０度近傍において、ｐ偏光を照射した場合におけるピンホールからの散乱光振幅は極値を呈し、ｐ偏光を照射した場合におけるパーティクルからの散乱光振幅は極値を呈さないことが分かった。すなわち、散乱角９０度近傍において、ｐ偏光に起因する散乱光振幅の極値が検出されれば、ウエハ表面の欠陥がピンホールと弁別でき、ｐ偏光に起因する散乱光振幅の極値が検出されなければ、ウエハ表面の欠陥がパーティクルと弁別できることが分かった。

より具体的には、レーザ光４４の照射角を９０度近傍に設定し、且つウエハ表面から４０度乃至６０度のいずれかの検出角で第１の散乱光を検出すると共に、ウエハ表面から７５度から１０５度のいずれかの検出角で第２の散乱光を検出する場合、ウエハ表面の欠陥がピンホールのときには、第１の散乱光の強度ａ_３に対する第２の散乱光の強度ｂ_３の比ｂ_３／ａ_３が大きい一方、ウエハ表面の欠陥がパーティクルのときには、上記比ｂ_３／ａ_３が小さいことが分かった。

上記比ｂ_３／ａ_３の変化を下記表１５乃至２１に示した。ここで、表１５は第２の検出角が７５度の場合における比ｂ_３／ａ_３の変化を示し、表１６は第２の検出角が８０度の場合における比ｂ_３／ａ_３の変化を示し、表１７は第２の検出角が８５度の場合における比ｂ_３／ａ_３の変化を示し、表１８は第２の検出角が９０度の場合における比ｂ_３／ａ_３の変化を示し、表１９は第２の検出角が９５度の場合における比ｂ_３／ａ_３の変化を示し、表２０は第２の検出角が１００度の場合における比ｂ_３／ａ_３の変化を示し、表２１は第２の検出角が１０５度の場合における上記比ｂ_３／ａ_３の変化を示す。

例えば、第１の検出角を４０度乃至５５度のいずれかに設定し、第２の検出角を被処理体の表面から７５度乃至１０５度に変化させた場合において、ウエハ表面の欠陥がピンホールであるときには、上記比ｂ_３／ａ_３の最小値は１．２３４（第１の検出角：５５度、第２の検出角：７５度）であり、ウエハ表面の欠陥がパーティクルであるときには、上記比ｂ_３／ａ_３の最大値は１．２０４（第１の検出角：４０度、第２の検出角：７５度）である。したがって、この場合では上記比ｂ_３／ａ_３の閾値を１．２０４から１．２３４の間に設定すれば、上記比ｂ_３／ａ_３に基づいてウエハ表面の欠陥がパーティクルであるかピンホールであるかを弁別できることが分かった。

また、これにより、ウエハ表面検査装置７０において、レーザ光照射器１２によってレーザ光Ｌｐを９０度近傍の照射角で照射した上で、散乱光検出器７２によって検出角β_２を４０度乃至６０度のいずれかに設定して散乱光Ｓｐを第１の散乱光として検出し、さらに、検出角β_２を高散乱角で、例えば、９０度近傍において変化させて散乱光Ｓｐを第２の散乱光として検出するか、レーザ光Ｌｐに応じて発生する散乱光Ｓｐを検出する他の散乱光検出器（不図示）を、検出する散乱光Ｓｐの検出角が４０度乃至６０度のいずれかになるように固定すると共に、散乱光検出器７２を散乱光Ｓｐの検出角β_２が高散乱角、例えば、９０度近傍になるように固定すれば、検出された散乱光振幅の比に基づいて、ウエハ表面の欠陥Ｆがパーティクルであるかピンホールであるかを適切に弁別することができることが分かった。

また、図１０及び図１２のグラフより、低散乱角では、低照射角でｓ偏光を照射した場合におけるパーティクルからの散乱光振幅が大きく、高散乱角では、高照射角でｐ偏光を照射した場合におけるピンホールからの散乱光振幅が大きいことが分かった。すなわち、低散乱角において、低照射角のｓ偏光に起因する散乱光振幅が大きければ、ウエハ表面の欠陥がパーティクルと弁別でき、高散乱角において、高照射角のｐ偏光に起因する散乱光振幅が大きければ、ウエハ表面の欠陥がピンホールと弁別できることが分かった。

具体的には、散乱角２０度近傍において、照射角２０度近傍のｓ偏光を照射した場合におけるパーティクルからの散乱光振幅は極値を呈し、散乱角９０度近傍において、照射角９０度近傍のｐ偏光を照射した場合におけるピンホールからの散乱光振幅は極値を呈することが分かった。すなわち、散乱角２０度近傍において、照射角２０度近傍のｓ偏光に起因する散乱光振幅の極値が検出されれば、ウエハ表面の欠陥がパーティクルと弁別でき、散乱角９０度近傍において、照射角９０度近傍のｐ偏光に起因する散乱光振幅の極値が検出されれば、ウエハ表面の欠陥がピンホールと弁別できることが分かった。

また、これにより、ウエハ表面検査装置７０において、レーザ光照射器１１によってレーザ光Ｌｓを２０度近傍の照射角で照射すると共に、レーザ光照射器１２によってレーザ光Ｌｐを９０度近傍の照射角で照射し、散乱光検出器７１によって検出する散乱光Ｓｓの検出角β_１を低散乱角で、例えば、２０度近傍において変化させると共に、散乱光検出器７２によって検出する散乱光Ｓｐの検出角β_２を高散乱角で、例えば、９０度近傍において変化させれば、検出された散乱光振幅の極値に基づいて、ウエハ表面の欠陥Ｆがパーティクルであるかピンホールであるかを適切に弁別することができることが分かった。

次に、上述した図４（ａ）のピンホールの電磁波解析用モデル及び図４（ｂ）のパーティクルの電磁波解析用モデルを用いて、検出する散乱光の散乱角（検出角）を変化させた場合における、パーティクルの散乱光振幅からピンホールの散乱光振幅を引いた差（パーティクルの散乱光振幅−ピンホールの散乱光振幅）（以下「散乱光振幅差」という）の変化を解析した。

このとき、レーザ光４４の偏光成分をｐ偏光及びｓ偏光のいずれかに設定し、さらに、レーザ光４４の照射角を１５度近傍、２０度近傍、４５度近傍、６０度近傍、９０度近傍のいずれか１つに設定した。この解析に用いたパラメータも上述した散乱光の強度分布の解析のパラメータと同じであった。そして、得られた散乱光振幅差を図１３及び１４の各グラフにプロットした。なお、各図における太実線は照射角を１５度近傍に設定した場合における散乱光振幅差であり、太点線は照射角を２０度近傍に設定した場合における散乱光振幅差であり、細実線は照射角を４５度近傍に設定した場合における散乱光振幅差であり、細点線は照射角を６０度近傍に設定した場合における散乱光振幅差であり、一点鎖線は照射角を９０度近傍に設定した場合における散乱光振幅差である。

図１３は、レーザ光４４の偏光成分をｓ偏光に設定したときの散乱光振幅差の変化を示すグラフである。

図１３のグラフより、低散乱角において、低照射角のｓ偏光を照射した場合における散乱光振幅差が、高照射角のｓ偏光を照射した場合における散乱光振幅差よりも著しく大きいことが分かった。すなわち、偏光成分がｓ偏光のレーザ光を照射する場合、該レーザ光を低照射角で照射し、該照射されたレーザ光に起因する散乱光を低散乱角で検出すれば、ウエハ表面の欠陥がパーティクルであるかピンホールであるかを適切に弁別することができることが分かった。

図１４は、レーザ光４４の偏光成分をｐ偏光に設定したときの散乱光振幅差の変化を示すグラフである。

図１４のグラフより、高散乱角において、高照射角のｐ偏光を照射した場合における散乱光振幅差が、低照射角のｐ偏光を照射した場合における散乱光振幅差よりも著しく小さいことが分かった。すなわち、偏光成分がｐ偏光のレーザ光を照射する場合、該レーザ光を高照射角で照射し、該照射されたレーザ光に起因する散乱光を高散乱角で検出すれば、ウエハ表面の欠陥がパーティクルであるかピンホールであるかを適切に弁別することができることが分かった。

本発明の第１の実施の形態に係る被処理体表面検査装置の概略構成を示す図であり、図１（ａ）は被処理体表面検査装置の側面図であり、図１（ｂ）は被処理体表面検査装置の上面図である。本発明の第１の実施の形態に係る被処理体表面検査装置が弁別するウエハ表面の欠陥の模式図であり、図２（ａ）は、ウエハ表面に付着したパーティクルの斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）における線Ａ−Ａに沿う断面図であり、図２（ｃ）は、ウエハ表面に形成されたレジストのピンホールの斜視図であり、図２（ｄ）は図２（ｃ）における線Ｂ−Ｂに沿う断面図である。ウエハ表面の欠陥にレーザ光を照射したときの散乱光の発生状況を示す模式図であり、図３（ａ）は、パーティクルに直上からレーザ光を照射したときの散乱光の発生状況を示す模式図であり、図３（ｂ）は、ピンホールに直上からレーザ光を照射したときの散乱光の発生状況を示す模式図である。照射するレーザ光の偏光成分や照射角に応じて変化する散乱光の強度分布を電磁波解析するためのモデルを示す図であり、図４（ａ）は、ピンホールからの散乱光の強度分布を電磁波解析するためのモデルを示す図であり、図４（ｂ）は、パーティクルからの散乱光の強度分布を電磁波解析するためのモデルを示す図である。レーザ光の偏光成分をｐ偏光に設定した場合における散乱光の強度分布の解析結果を示す図であり、図５（ａ）は、照射角を１５度に設定した場合のピンホールの解析結果を示す図であり、図５（ｂ）は、照射角を１５度に設定した場合のパーティクルの解析結果を示す図であり、図５（ｃ）は、照射角を４５度に設定した場合のピンホールの解析結果を示す図であり、図５（ｄ）は、照射角を４５度に設定した場合のパーティクルの解析結果を示す図であり、図５（ｅ）は、照射角を９０度に設定した場合のピンホールの解析結果を示す図であり、図５（ｆ）は、照射角を９０度に設定した場合のパーティクルの解析結果を示す図である。レーザ光の偏光成分をｓ偏光に設定した場合における散乱光の強度分布の解析結果を示す図であり、図６（ａ）は、照射角を１５度に設定した場合のピンホールの解析結果を示す図であり、図６（ｂ）は、照射角を１５度に設定した場合のパーティクルの解析結果を示す図であり、図６（ｃ）は、照射角を４５度に設定した場合のピンホールの解析結果を示す図であり、図６（ｄ）は、照射角を４５度に設定した場合のパーティクルの解析結果を示す図であり、図６（ｅ）は、照射角を９０度に設定した場合のピンホールの解析結果を示す図であり、図６（ｆ）は、照射角を９０度に設定した場合のパーティクルの解析結果を示す図である。本発明の第２の実施の形態に係る被処理体表面検査装置の概略構成を示す側面図である。レーザ光の照射角を変化させたときの散乱光強度の変化を示すグラフである。レーザ光の照射角を変化させたときにおけるｐ偏光を照射した場合の散乱光強度に対するｓ偏光を照射した場合の散乱光強度の比の変化を示すグラフである。検出する散乱光の検出角を変化させた場合におけるレーザ光の照射角を２０度近傍に設定したときの散乱光振幅の変化を示すグラフである。検出する散乱光の検出角を変化させた場合におけるレーザ光の照射角を６０度近傍に設定したときの散乱光振幅の変化を示すグラフである。検出する散乱光の検出角を変化させた場合におけるレーザ光の照射角を９０度近傍に設定したときの散乱光振幅の変化を示すグラフである。検出する散乱光の検出角を変化させた場合におけるレーザ光の偏光成分をｓ偏光に設定したときのパーティクルの散乱光強度からピンホールの散乱光強度を引いた差の変化を示すグラフである。検出する散乱光の検出角を変化させた場合におけるレーザ光の偏光成分をｐ偏光に設定したときのパーティクルの散乱光強度からピンホールの散乱光強度を引いた差の変化を示すグラフである。従来の被処理体表面検査装置の概略構成を示す断面図である。

符号の説明

Ｆ欠陥
Ｌｐｐ偏光のレーザ光
Ｌｓｓ偏光のレーザ光
Ｓｓ，Ｓｐ散乱光
Ｗウエハ
１０，７０，１５０ウエハ表面検査装置
１１，１２，１５２レーザ光照射器
１３，１４，７１，７２，１５３散乱光検出器
１５，１５１ステージ
１６，１５４演算部
４０ウエハモデル
４１レジスト膜モデル
４２球状粒子モデル
４４レーザ光

Claims

被処理体の表面に照射光を照射する照射手段と、前記照射光に応じて前記被処理体の表面から発生する散乱光を検出する散乱光検出手段と、前記検出された散乱光に応じて前記散乱光の発生要因を弁別する弁別手段とを備える被処理体表面検査装置において、
前記照射手段は、ｓ偏光及びｐ偏光の照射光を、照射角を前記被処理体の表面から１５度乃至４５度に亘って変化させて照射し、
前記弁別手段は、前記ｐ偏光の照射光に起因する散乱光の強度に対する前記ｓ偏光の照射光に起因する散乱光の強度の比が１より大であるときに、前記散乱光の発生要因を前記粒子状異物と弁別し、前記比が１以下であるときに、前記散乱光の発生要因を前記微小欠陥と弁別することを特徴とする被処理体表面検査装置。
被処理体の表面に照射光を照射する照射手段と、前記照射光に応じて前記被処理体の表面から発生する散乱光を検出する散乱光検出手段と、前記検出された散乱光に応じて前記散乱光の発生要因を弁別する弁別手段とを備える被処理体表面検査装置において、
前記照射手段は、ｓ偏光及びｐ偏光の少なくとも１つの照射光を照射することができ、且つ、前記照射光の照射角を変化させることができるように構成され、
前記弁別手段は、前記照射角を変化させることで検出された散乱光の強度分布の形態から、前記散乱光の発生要因が粒子状異物であるか微小欠陥であるかを弁別し、
前記ｐ偏光の照射光に起因する散乱光の強度に対する前記ｓ偏光の照射光に起因する散乱光の強度の比が、前記散乱光の発生要因が前記粒子状異物である場合には常に１より大となるように、且つ、前記散乱光の発生要因が前記微小欠陥である場合には常に１以下となるように、前記照射手段が照射するｓ偏光及びｐ偏光の照射角が、該照射角を変化させることができる範囲内で、固定されていることを特徴とする被処理体表面検査装置。