JP5668113B2 - Defect inspection equipment - Google Patents

Defect inspection equipment Download PDF

Info

Publication number
JP5668113B2
JP5668113B2 JP2013176202A JP2013176202A JP5668113B2 JP 5668113 B2 JP5668113 B2 JP 5668113B2 JP 2013176202 A JP2013176202 A JP 2013176202A JP 2013176202 A JP2013176202 A JP 2013176202A JP 5668113 B2 JP5668113 B2 JP 5668113B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
illumination
edge
light
defect
sample
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013176202A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013235018A (en
Inventor
雄太 浦野
雄太 浦野
敏之 中尾
敏之 中尾
大島 良正
良正 大島
Original Assignee
株式会社日立ハイテクノロジーズ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社日立ハイテクノロジーズ filed Critical 株式会社日立ハイテクノロジーズ
Priority to JP2013176202A priority Critical patent/JP5668113B2/en
Publication of JP2013235018A publication Critical patent/JP2013235018A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5668113B2 publication Critical patent/JP5668113B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、半導体基板や薄膜基板等の試料の表面および端面に存在する微小な欠陥を高
感度でかつ高速に検査する欠陥検査装置に関する。
The present invention relates to a defect inspection apparatus that inspects minute defects existing on the surface and end face of a sample such as a semiconductor substrate or a thin film substrate with high sensitivity and high speed.
半導体基板や薄膜基板等の製造ラインにおいて、製品の歩留まりを維持・向上するため
に、半導体基板や薄膜基板等の表面に存在する欠陥の検査が行われている。
In a production line for semiconductor substrates, thin film substrates, and the like, in order to maintain and improve product yield, inspection of defects existing on the surface of semiconductor substrates, thin film substrates, and the like is performed.
該欠陥検査装置およびその方法の従来技術としては、特開平9−304289号公報(
特許文献1)、特開2003−240730号公報(特許文献2)及び特開2008−3
2621号公報(特許文献3)が知られている。
As a prior art of the defect inspection apparatus and method, Japanese Patent Laid-Open No. 9-304289 (
Patent Document 1), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-240730 (Patent Document 2) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-3.
Japanese Patent No. 2621 (Patent Document 3) is known.
特許文献1には、ウェハの表面を基準とした仰角が30度以下の角度の低角度受光系と
これよりも大きな仰角の高角度受光系とを設け、ウェハをレーザ光により走査して低角度
受光系と高角度受光系とがレーザ光の散乱光を受光して走査に対応して異物検出を行い、
同じ走査位置において前記高角度受光系のみで検出されたものを結晶欠陥とし、前記低角
度受光系で検出されたものを付着異物とするウェハ表面検査装置が記載されている。
In Patent Document 1, a low-angle light receiving system having an elevation angle of 30 degrees or less with respect to the surface of the wafer and a high-angle light receiving system having an elevation angle larger than this are provided, and the wafer is scanned with laser light at a low angle. The light receiving system and the high-angle light receiving system receive the scattered light of the laser light and detect the foreign matter corresponding to the scanning,
A wafer surface inspection apparatus is described in which a defect detected only by the high-angle light receiving system at the same scanning position is regarded as a crystal defect, and a foreign matter detected by the low-angle light receiving system is used.
また、特許文献2には、ウェハのエッジ部からの散乱光はエッジ部から法線方向に強い
指向性を有して分布し、ウェハのエッジ部に存在する異物等の欠陥からの散乱光は顕著な
指向性を示さない特性を利用して、1乃至複数の検出光学系を前記エッジ部からの散乱光
を受光しないように避けて(前記法線方向から外して)配置するか、または前記エッジ部
からの散乱光をフーリエ変換面に配置された空間フィルタで遮光することによって、前記
欠陥からの散乱光を検出器で検出する表面検査装置が記載されている。
Further, in Patent Document 2, scattered light from the edge portion of the wafer is distributed with strong directivity from the edge portion in the normal direction, and scattered light from a defect such as a foreign substance existing on the edge portion of the wafer is Using one or more detection optical systems avoiding scattered light from the edge portion (disengaged from the normal direction) by utilizing a characteristic that does not show remarkable directivity; or There is described a surface inspection apparatus in which scattered light from an edge portion is shielded by a spatial filter disposed on a Fourier transform plane, thereby detecting scattered light from the defect with a detector.
また、特許文献3には、被検査体の表面に光ビームを走査しながら照射して、前記被検
査体からの散乱光を検出する表面検査装置において、前記光ビームの照射位置に対する前
記被検査体の相対的移動位置を検出する位置検出手段を備え、該位置検出手段によって検
出された前記光ビームの照射位置が前記被検査体のエッジ部に差し掛かる前に散乱光検出
用の検出器への前記散乱光の入射を遮る検出器遮蔽手段、又は前記位置検出手段によって
検出された前記光ビームの照射位置が前記被検査体のエッジ部に差し掛かる前に照射する
光ビームの光路を遮る光路遮断機構、又は前記位置検出手段によって検出された前記光ビ
ームの照射位置が前記被検査体のエッジ部に差し掛かる前に散乱光検出用の検出器の機能
を停止する検出器制御手段を備え、散乱光に引き起こされる検出器の劣化を低減すること
が記載されている。さらに、特許文献3には、前記光ビームが前記被検査体のエッジ部に
掛かる時に、エッジ部から生じる散乱光が前記検出器の方に向かって増大しない方向に前
記光ビームを走査して行くことが記載されている。
Further, in Patent Document 3, in a surface inspection apparatus that irradiates a surface of an inspection object while scanning with a light beam and detects scattered light from the inspection object, the inspection object with respect to the irradiation position of the light beam is disclosed. A position detection means for detecting a relative movement position of the body, and to the detector for detecting scattered light before the irradiation position of the light beam detected by the position detection means reaches the edge of the object to be inspected; Detector shielding means for blocking incident scattered light, or an optical path for blocking the optical path of the light beam irradiated before the irradiation position of the light beam detected by the position detecting means reaches the edge portion of the object to be inspected A detector control means for stopping the function of the detector for detecting scattered light before the irradiation position of the light beam detected by the blocking mechanism or the position detection means reaches the edge of the object to be inspected; , It is described that reduce the degradation of the detector to be triggered scattered light. Further, Patent Document 3 scans the light beam in a direction in which scattered light generated from the edge portion does not increase toward the detector when the light beam hits the edge portion of the inspection object. It is described.
特開平9−304289号公報JP-A-9-304289 特開2001−255278号公報JP 2001-255278 A 特開2008−32621号公報JP 2008-32621 A
特に半導体基板等の製造において、基板の外周端部(以下エッジ部と呼ぶ)の近傍は、
異物の付着、膜の剥れなどによる不良が起きやすい。このようなエッジ部に発生する不良
に対して早期/事前に対処するためには、エッジ部での欠陥検査が必要とされている。し
かも基板の全面積のうち良品として確保できるチップの総面積を最大化することにより、
製造歩留りを向上させることが課題である。
Particularly in the manufacture of semiconductor substrates and the like, the vicinity of the outer peripheral edge of the substrate (hereinafter referred to as the edge portion)
Defects are likely to occur due to adhesion of foreign matter and film peeling. In order to deal with such a defect occurring at the edge portion early / in advance, a defect inspection at the edge portion is required. In addition, by maximizing the total area of chips that can be secured as good products out of the total area of the substrate,
Improving manufacturing yield is an issue.
しかしながら、特許文献1にはエッジ部での欠陥検査については考慮されていない。   However, Patent Document 1 does not consider defect inspection at the edge portion.
また、特許文献2に記載された表面検査装置の場合、エッジ部から発生する指向性の強
い回折光を受光しないように避ける形で検出光学系を配置するか、またはエッジ部から発
生する指向性の強い回折光を空間フィルタで遮光して検出器で検出しないように構成して
いる。また、特許文献3に記載された表面検査装置の場合、位置検出手段によって検出さ
れた光ビームの照射位置が被検査体のエッジ部に差し掛かる前に、散乱光検出用の検出器
への散乱光(回折光)の入射を遮り、又は光ビームの光路を遮り、又は散乱光検出用の検
出器の機能を停止し、エッジ部からの散乱光(回折光)を検出しないように構成している
In the case of the surface inspection apparatus described in Patent Document 2, the detection optical system is arranged so as not to receive diffracted light having strong directivity generated from the edge part, or directivity generated from the edge part. The strong diffracted light is shielded by a spatial filter and is not detected by a detector. Further, in the case of the surface inspection apparatus described in Patent Document 3, before the irradiation position of the light beam detected by the position detection means reaches the edge portion of the object to be inspected, the light is scattered to the detector for detecting scattered light. It is configured not to detect the scattered light (diffracted light) from the edge part by blocking the incidence of light (diffracted light), blocking the optical path of the light beam, or stopping the detector function for detecting scattered light. Yes.
しかしながら、特許文献2および3は、基板の表面検査と同様に、基板のエッジ部近傍
を高速度で、且つ高感度に検査することについては十分考慮されていなかった。
However, Patent Documents 2 and 3 do not sufficiently consider inspecting the vicinity of the edge portion of the substrate at high speed and with high sensitivity, as in the surface inspection of the substrate.
本発明の目的は、半導体基板や薄膜基板等の基板の表面および端面に存在する微小な欠
陥を高感度でかつ高速に検査できるようにした欠陥検査装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a defect inspection apparatus capable of inspecting minute defects present on the surface and end face of a substrate such as a semiconductor substrate or a thin film substrate with high sensitivity and high speed.
また、本発明は、光源から出射した光を試料上に導いて照野として照明する照明光学系と、該照明光学系によって照明された照野により試料上にて発生した光を複数の方向から集光して該複数の方向ごとに検出信号を得る複数の検出光学系と、この複数の検出光学系によって得られる複数の検出信号を処理して欠陥の存在を判定する信号処理部とを備えた欠陥検査装置であって、試料のエッジグリップ部近傍を検査する際、信号処理部において前記試料のエッジグリップ部から発生する回折光が入射しない検出光学系から得られる検出信号を処理して欠陥の存在を判定することを特徴とする欠陥検査装置。 The present invention also provides an illumination optical system that illuminates the illumination light by guiding the light emitted from the light source onto the sample, and the light generated on the sample by the illumination field illuminated by the illumination optical system from a plurality of directions. comprising a plurality of detecting optical system for obtaining a detection signal for each direction of the plurality of condenses, and determining the signal processor of the presence of defects by processing a plurality of detection signals obtained by the plurality of detecting optical system A defect inspection apparatus for processing a detection signal obtained from a detection optical system in which diffracted light generated from the edge grip portion of the sample is not incident in the signal processing portion when inspecting the vicinity of the edge grip portion of the sample. A defect inspection apparatus characterized by determining the presence of a defect.
また、本発明は、光源から出射した光を試料上に導いて照野として照明する照明光学系と、この照明光学系によって照明された照野により試料上にて発生した光を複数の方向から集光して複数の方向ごとに検出信号を得る複数の検出光学系と、この複数の検出光学系から得られる複数の検出信号を処理して欠陥の存在を判定する信号処理部とを備えた欠陥検査装置であって、試料のエッジ部近傍及び試料のエッジグリップ部近傍を検査する際、信号処理部において試料のエッジ部近傍及び試料のエッジグリップ部から発生する回折光が入射しない検出光学系から得られる検出信号を処理して欠陥の存在を判定するように構成することを特徴とする。 In addition, the present invention provides an illumination optical system that illuminates a sample by guiding light emitted from a light source onto the sample, and light generated on the sample from a plurality of directions by the illumination field illuminated by the illumination optical system. A plurality of detection optical systems that collect light and obtain detection signals in a plurality of directions, and a signal processing unit that processes a plurality of detection signals obtained from the plurality of detection optical systems to determine the presence of a defect. A detection optical system for detecting defects in the vicinity of the edge portion of the sample and the vicinity of the edge grip portion of the sample so that diffracted light generated from the vicinity of the edge portion of the sample and the edge grip portion of the sample is not incident on the signal processing unit The detection signal obtained from the above is processed to determine the presence of a defect .
また、本発明は、光源から出射した光を試料上に導いて偏光照明による照野として照明する照明光学系と、この照明光学系によって照明された偏光照明による照野により試料上にて発生した光を複数の方向から集光してこの複数の方向ごとに検出信号を得る複数の検出光学系と、この複数の検出光学系から得られる複数の検出信号を処理して欠陥の存在を判定する信号処理部とを備えた欠陥検査装置であって、試料のエッジ部近傍及び試料のエッジグリップ部近傍を検査する際、信号処理部において少なくとも試料のエッジ部近傍及び試料のエッジグリップ部から発生する回折光が入射しない検出光学系から得られる検出信号を処理して欠陥の存在を判定するように構成することを特徴とする。 In addition, the present invention is generated on the sample by the illumination optical system that illuminates the illumination light by the polarized illumination by guiding the light emitted from the light source onto the sample and the illumination field illuminated by the illumination optical system. A plurality of detection optical systems that collect light from a plurality of directions and obtain detection signals in the plurality of directions, and a plurality of detection signals obtained from the plurality of detection optical systems are processed to determine the presence of a defect. A defect inspection apparatus including a signal processing unit, and when inspecting the vicinity of the edge portion of the sample and the vicinity of the edge grip portion of the sample , the signal processing unit generates at least from the vicinity of the edge portion of the sample and the edge grip portion of the sample. The present invention is characterized in that a detection signal obtained from a detection optical system in which diffracted light does not enter is processed to determine the presence of a defect .
本発明によれば、基板の表面検査と同様に、基板のエッジ部近傍を高感度に検査するこ
とが可能となる。
According to the present invention, it is possible to inspect the vicinity of the edge portion of the substrate with high sensitivity, similarly to the surface inspection of the substrate.
本発明に係る欠陥検査装置の一実施の形態を示す全体概略構成図である。1 is an overall schematic configuration diagram showing an embodiment of a defect inspection apparatus according to the present invention. 本発明に係る試料上の照野の走査方法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the scanning method of the illumination field on the sample which concerns on this invention. 本発明に係る各検出光学系の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of each detection optical system which concerns on this invention. (a)は本発明に係る各検出光学系が散乱光を検出する角度範囲を示す説明図であり、(b1)及び(b2)は本発明に係る複数の検出光学系の配置を示す模式図である。(A) is explanatory drawing which shows the angle range which each detection optical system which concerns on this invention detects scattered light, (b1) and (b2) are schematic diagrams which show arrangement | positioning of the several detection optical system which concerns on this invention It is. (a)(b)は本発明に係る照度分布制御方法を示す模式図であり、(c)〜(e)は本発明に係る照度分布制御素子の構成を示す図である。(A) (b) is a schematic diagram which shows the illuminance distribution control method which concerns on this invention, (c)-(e) is a figure which shows the structure of the illuminance distribution control element which concerns on this invention. 本発明に係る照明光学系によって実現される照度分布を示す図である。It is a figure which shows the illumination intensity distribution implement | achieved by the illumination optical system which concerns on this invention. 本発明に係る信号処理部を構成するアナログ処理部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the analog processing part which comprises the signal processing part which concerns on this invention. 本発明に係る信号処理部を構成するデジタル処理部の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the digital processing part which comprises the signal processing part which concerns on this invention 本発明に係る照野をウェハのエッジ部近傍を走査した際、ウェハのエッジ部において発生する散乱光及び回折光を説明する断面及び平面図である。It is the cross section and top view explaining the scattered light and diffracted light which generate | occur | produce in the edge part of a wafer when the illumination field which concerns on this invention is scanned in the edge part vicinity of a wafer. (a)は本発明に係るウェハのエッジ部から発生するエッジ回折光が入射される検出光学系を示す図であり、(b)(c)は本発明に係るデジタル処理部のヘイズ処理部でモニタするエッジ回折光の強度信号波形を照明光の照度分布に対応させて示す図である。(A) is a figure which shows the detection optical system in which the edge diffracted light which generate | occur | produces from the edge part of the wafer which concerns on this invention injects, (b) (c) is a haze process part of the digital processing part which concerns on this invention. It is a figure which shows the intensity | strength signal waveform of the edge diffracted light to monitor corresponding to the illumination intensity distribution of illumination light. 本発明に係るエッジ回折光が入射する検出光学系におけるエッジ回折光を遮光する遮光手段の一実施の形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows one Embodiment of the light-shielding means which shields the edge diffracted light in the detection optical system in which the edge diffracted light which concerns on this invention injects. (a)は本発明に係るウェハを保持するエッジグリップを示す断面図であり、(b)は本発明に係るエッジグリップから発生する回折光を説明する平面図、(c)(d)は本発明に係るエッジグリップから発生する回折光が入射される検出光学系を示す平面図である。(A) is sectional drawing which shows the edge grip which hold | maintains the wafer which concerns on this invention, (b) is a top view explaining the diffracted light which generate | occur | produces from the edge grip which concerns on this invention, (c) (d) is this It is a top view which shows the detection optical system into which the diffracted light generated from the edge grip which concerns on this invention injects. (a)は本発明に係るP偏光照明した場合のエッジおよびエッジグリップにおいて発生する回折光の検光(偏光フィルタ)を示す図であり、(b)は本発明に係るS偏光照明した場合のエッジおよびエッジグリップにおいて発生する回折光の検光(偏光フィルタ)を示す図である。(A) is a figure which shows the analysis (polarization filter) of the diffracted light which generate | occur | produces in the edge and edge grip at the time of P polarization illumination based on this invention, (b) is the case at the time of S polarization illumination concerning this invention It is a figure which shows the analysis (polarization filter) of the diffracted light which generate | occur | produces in an edge and an edge grip. 本発明に係る照野位置ずれ測定手段(ウェハ断面形状プロファイル計測手段)の一実施例を示す構成図である。It is a block diagram which shows one Example of the illumination field position shift measurement means (wafer cross-sectional shape profile measurement means) based on this invention. 本発明に係る照野位置補正手段の一実施例を示す構成図である。It is a block diagram which shows one Example of the illumination field position correction means which concerns on this invention.
本発明の実施形態の構成を図1で説明する。照明光学系101、検出光学系102a、
102b、ウェハ1を載置可能なステージ103、信号処理部105、全体制御部53、
表示部54から構成される。
The configuration of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Illumination optical system 101, detection optical system 102a,
102b, a stage 103 on which the wafer 1 can be placed, a signal processing unit 105, an overall control unit 53,
The display unit 54 is configured.
照明光学系101はレーザ光源2、アッテネータ3、偏光素子4、ビームエキスパンダ
7、照度分布制御素子5、反射ミラーm1、m2、集光光学系(集光レンズ)6より構成
される。レーザ光源2から射出されたレーザ光は、アッテネータ3で所望のビーム強度に
調整され、偏光素子4で所望の偏光状態に調整され、ビームエキスパンダ7で所望のビー
ム径に調整され、反射ミラーmおよび集光レンズ6を介して、ウェハ1の被検査領域に照
明される。照度分布制御素子5は、ウェハ1上における照明の強度分布を制御するために
用いられる。図1では照明光学系101がウェハ1の法線に対して傾斜した斜方から光を
照射する構成を示したが、図1に図示しない別の光路を経由してウェハ1の表面に対して
垂直に光を照射することも可能であり、照明の角度は検査対象に応じて切替えることが可
能である。
The illumination optical system 101 includes a laser light source 2, an attenuator 3, a polarizing element 4, a beam expander 7, an illuminance distribution control element 5, reflection mirrors m 1 and m 2, and a condensing optical system (condensing lens) 6. The laser light emitted from the laser light source 2 is adjusted to a desired beam intensity by the attenuator 3, adjusted to a desired polarization state by the polarization element 4, adjusted to a desired beam diameter by the beam expander 7, and the reflection mirror m. Then, the inspection area of the wafer 1 is illuminated via the condenser lens 6. The illuminance distribution control element 5 is used to control the intensity distribution of illumination on the wafer 1. Although FIG. 1 shows a configuration in which the illumination optical system 101 irradiates light from an oblique direction with respect to the normal line of the wafer 1, the illumination optical system 101 is directed to the surface of the wafer 1 via another optical path not shown in FIG. It is also possible to irradiate light vertically, and the angle of illumination can be switched according to the inspection object.
レーザ光源2としては、ウェハ表面近傍の微小な欠陥を検出するには、短波長の紫外ま
たは真空紫外のレーザビームを発振し、かつ出力1W以上の高出力のものが用いられる。
ウェハ内部の欠陥を検出するには、可視あるいは赤外のレーザビームを発振するものが用
いられる。
As the laser light source 2, in order to detect a minute defect near the wafer surface, a laser beam that emits a short wavelength ultraviolet or vacuum ultraviolet laser beam and has a high output of 1 W or more is used.
In order to detect defects inside the wafer, those that emit a visible or infrared laser beam are used.
ステージ103は、ステージ制御部55、並進ステージ11、回転ステージ10、Zス
テージ(図示せず)からなる。図2に、ウェハ1上の照明領域(照野20)と、回転ステ
ージ10および並進ステージ11の運動による走査方向との関係およびそれによりウェハ
1上に描かれる照野20の軌跡を示す。図2では、照明光学系101における照度分布制
御あるいは斜方からの照明によって、1方向に長くそれに直交する方向に短い楕円形状に
形成された照野20の形状を示す。照野20は、回転ステージ10の回転運動によって、
回転ステージ10の回転軸を中心とした円の円周方向S1に、ステージ11の並進運動に
よって、ステージ11の並進方向S2に走査される。照野20の長手方向が走査方向S2
と平行となり、かつ走査方向S2の走査によって回転ステージ10の回転軸を照野20が
通過するように、照明光学系101が構成される。Zステージの移動は、ウェハ1の高さ
、すなわちウェハ1表面の法線方向の移動に対応する。以上の構成において、走査方向S
1の走査によりウェハを1回転する間に、走査方向S2の走査を照野20の長手方向の長
さ以下の距離だけ行うことにより、照野がらせん状の軌跡Tを描き、ウェハ1の全面が走
査される。
The stage 103 includes a stage control unit 55, a translation stage 11, a rotary stage 10, and a Z stage (not shown). FIG. 2 shows the relationship between the illumination area (illumination field 20) on the wafer 1 and the scanning direction due to the movement of the rotary stage 10 and the translation stage 11, and the locus of the illumination field 20 drawn on the wafer 1 thereby. FIG. 2 shows the shape of the illumination field 20 formed in an elliptical shape that is long in one direction and short in a direction perpendicular to it by illumination distribution control in the illumination optical system 101 or illumination from an oblique direction. Teruno 20 is driven by the rotational movement of the rotary stage 10.
The stage 11 is scanned in the translational direction S2 by the translational motion of the stage 11 in the circumferential direction S1 of the circle around the rotation axis of the rotary stage 10. The longitudinal direction of the illumination field 20 is the scanning direction S2.
The illumination optical system 101 is configured so that the illumination field 20 passes through the rotation axis of the rotary stage 10 by scanning in the scanning direction S2. The movement of the Z stage corresponds to the height of the wafer 1, that is, the movement of the surface of the wafer 1 in the normal direction. In the above configuration, the scanning direction S
While the wafer is rotated once by one scan, scanning in the scanning direction S2 is performed for a distance equal to or shorter than the length in the longitudinal direction of the illumination field 20, thereby drawing a spiral trajectory T on the entire surface of the wafer 1. Are scanned.
検出光学系102aと102bは互いに異なる方位、角度に発生する散乱光あるいは回
折光を集光して検出するよう構成される。図3に検出光学系102aの構成を示す。検出
光学系102bの構成要素は検出光学系102aと共通であるため説明は省略する。図7
(b)を用いて後述するように、広い角度範囲の散乱光を検出するため、2つの検出光学
系102a、102b以外に図1に図示していない、互いに異なる複数の検出光学系が配
置される。
The detection optical systems 102a and 102b are configured to collect and detect scattered light or diffracted light generated in different directions and angles. FIG. 3 shows the configuration of the detection optical system 102a. Since the components of the detection optical system 102b are the same as those of the detection optical system 102a, description thereof is omitted. FIG.
As will be described later with reference to (b), in order to detect scattered light in a wide angular range, a plurality of different detection optical systems (not shown in FIG. 1) other than the two detection optical systems 102a and 102b are arranged. The
検出光学系102aは、集光結像系8、偏光フィルタ13、およびセンサ(検出器)9
から構成される。偏光フィルタ13は集光結像系8の光軸A上へ着脱および検光方位の回
転が可能であり、ノイズ要因となるウェハラフネス等による散乱光成分、エッジによる回
折・散乱光成分を低減する目的で用いる。
The detection optical system 102 a includes a condensing imaging system 8, a polarization filter 13, and a sensor (detector) 9.
Consists of The polarizing filter 13 can be attached to and detached from the optical axis A of the condensing imaging system 8 and can rotate the detection direction, and reduces scattered light components due to wafer roughness and the like, and diffraction / scattered light components due to edges, which cause noise. Use for purposes.
照野20の像は集光結像系8によりセンサ9上に結像される。微弱な異物散乱光の検出
を可能にするため、センサ9として、光電子増倍管、アバランシェフォトダイオード、イ
メージインテンシファイアと結合した半導体光検出器などが用いられる。
The image of the illumination field 20 is formed on the sensor 9 by the condensing image forming system 8. In order to enable detection of weak foreign matter scattered light, a photomultiplier tube, an avalanche photodiode, a semiconductor photodetector combined with an image intensifier, or the like is used as the sensor 9.
次に、本発明に係る複数の検出光学系102a、102bによって検出される散乱光の
角度成分の関係について図4を用いて説明する。図4(a)は各検出光学系が散乱光を検
出する角度範囲を示す説明図で、赤道面がウェハ表面に対応し、ウェハ表面の法線方向を
天頂とする半球で示し、走査方向(並進方向)S2を基準とする検出光学系102の光軸
の方位角(経度)をφ、天頂からの角度をθとする。検出光学系102によって検出され
る角度範囲は、半球状の領域Rによって示され、これを赤道面に平行な面に平行投影して
表示したのが図4(b1)(b2)である。図4(b1)(b2)には、各検出光学系1
02が検出する角度範囲を斜線の網掛けで示している。図4(b1)(b2)に示すよう
に、検出光学系102を複数備えて広い角度範囲をカバーするように構成することにより
様々な種類の欠陥を検出することが可能である。また、欠陥種や欠陥寸法によって、欠陥
散乱光の角度分布が異なるため、様々な角度の散乱光強度を複数の検出光学系102によ
って同時に検出し、後述する信号処理部105によって処理することで、様々な欠陥種の
分類や欠陥寸法の推定を高精度で行うことが可能である。
Next, the relationship between the angle components of the scattered light detected by the plurality of detection optical systems 102a and 102b according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4A is an explanatory diagram showing an angular range in which each detection optical system detects scattered light. The equatorial plane corresponds to the wafer surface, and is shown as a hemisphere with the normal direction of the wafer surface as the zenith, and the scanning direction ( (Translation direction) An azimuth angle (longitude) of the optical axis of the detection optical system 102 with reference to S2 is φ, and an angle from the zenith is θ. The angle range detected by the detection optical system 102 is indicated by the hemispherical region R, and these are shown by being projected in parallel on a plane parallel to the equator plane, as shown in FIGS. 4 (b1) and 4 (b2) each detection optical system 1
The angle range detected by 02 is indicated by hatching. As shown in FIGS. 4 (b1) and 4 (b2), it is possible to detect various types of defects by providing a plurality of detection optical systems 102 and covering a wide angle range. In addition, since the angle distribution of the defect scattered light varies depending on the defect type and the defect size, the scattered light intensities at various angles are simultaneously detected by the plurality of detection optical systems 102 and processed by the signal processing unit 105 described later. It is possible to classify various defect types and estimate defect dimensions with high accuracy.
図4(b1)は数十nmオーダーの微小寸法から数百nmオーダーの大寸法の異物を検
査するのに適した検出光学系102を配置した場合の一実施例を示した図である。微小異
物の散乱光は、P偏光照明を行った場合には、低角度に強く出る。そのため、複数の検出
光学系102により低角度散乱光成分を全方位に亘って検出することで、ごく微小な欠陥
の検出が可能である。さらに、検出光学系102により高仰角に出る散乱光成分を検出す
ることで、高角度の散乱光が強く出る結晶欠陥(COP:Crystal Originated Particle
)等のへこみ欠陥も高感度に検査することができる。図4(b2)は個々の検出光学系の
NAを大きくとる検出光学系102を配置した場合の一実施例を示した図である。このよ
うに、個々の検出光学系のNAを大きくとることで、より微弱な散乱光まで検出すること
ができ、より微小寸法の欠陥の検出に適する。
FIG. 4 (b1) is a diagram showing an embodiment in which a detection optical system 102 suitable for inspecting a foreign matter having a minute dimension on the order of several tens of nm to a large dimension on the order of several hundred nm is arranged. The scattered light of the minute foreign matter is strongly emitted at a low angle when P-polarized illumination is performed. Therefore, by detecting the low-angle scattered light component in all directions by the plurality of detection optical systems 102, it is possible to detect a very small defect. Furthermore, the detection optical system 102 detects a scattered light component that is emitted at a high elevation angle, thereby causing a crystal defect (COP: Crystal Originated Particle) in which scattered light at a high angle is strongly emitted.
) Etc. can be inspected with high sensitivity. FIG. 4B2 is a diagram showing an embodiment in which the detection optical system 102 that increases the NA of each detection optical system is arranged. In this way, by increasing the NA of each detection optical system, it is possible to detect even weaker scattered light, which is suitable for detecting a defect having a smaller size.
いずれの構成でも、複数の検出光学系102によって広い角度範囲の散乱光を捉えるこ
とで、欠陥によって出る方向が異なる散乱光を検出し、多種の欠陥をロバストに検出する
ことができる。さらに、低仰角と高仰角の散乱光成分を個別に検出することで、異物等の
凸欠陥と、COPやスクラッチなどの凹欠陥とを同時に検出し、分類することが可能であ
る。
In any configuration, by capturing scattered light in a wide angle range by the plurality of detection optical systems 102, scattered light having different directions emitted by defects can be detected, and various types of defects can be detected robustly. Furthermore, by detecting the scattered light components of low elevation angle and high elevation angle individually, it is possible to simultaneously detect and classify convex defects such as foreign substances and concave defects such as COP and scratch.
次に、本発明に係る照明光学系101における照度分布制御素子5の構成と照度分布の
制御方法とについて図5及び図6を用いて説明する。図5(a)は照度分布制御素子5と
して透過型光学素子を用いた場合の構成を示す図である。即ち、レーザ光源2から発し、
前述の照明光学系101の構成により所望の強度、偏光、ビーム径に調整されたレーザ光
41は、照度分布制御素子5を透過し、集光光学系6を介してウェハ1上に導かれる。照
度分布制御素子5は全体制御部53からの信号を受けたコントローラ14より制御される
。図5(b)は照度分布制御素子5として反射型光学素子を用いた場合の構成を示す図で
ある。また、照度分布制御素子5としては、透過する光の光軸に垂直な面内の、二次元的
(図5(c)に示す)、あるいは一次元的(図5(d)に示す)な位置ごとに、透過する
光の強度あるいは位相を変化させる機能を有する光学素子を用いる。そして、照度分布制
御素子5の光透過面の像を集光光学系6によりウェハ1上に結像される構成とすることで
、照度分布制御素子5により変調された光強度分布の相似形がウェハ1上に投影される。
集光光学系6から光軸とウェハ1の上面との交点までの距離、および集光光学系6から照
度分布制御素子5の透過面までの距離を共に集光光学系6の焦点距離と等しくすることで
、照度分布制御素子5の光透過面における光振幅分布のフーリエ変換像がウェハ1上に投
影される。このような構成とすることにより、照度分布制御素子5により与えられる透過
率および位相分布に応じた照度分布がウェハ1上に形成される。さらに集光光学系6とし
てシリンドリカルレンズを用いることで、上記作用を1軸のみに作用させ、もう一方の軸
方向にはレーザ光(照明光)を集光させて、走査方向(並進方向)S2には照度分布制御
素子5により与えられる透過率および位相分布に応じた照度分布を与え、走査方向(円周
方向)S1には短い領域のみを照明することが可能となる。ところで、レーザ光源2から
発するレーザ光の照度分布は実質的にガウス分布であるため、照度分布制御素子5を特に
作用させない場合には、ビームエキスパンダ7及び集光レンズ6により形状が決まるガウ
ス分布のレーザビームがウェハ上に投影される。
Next, the configuration of the illuminance distribution control element 5 and the illuminance distribution control method in the illumination optical system 101 according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5A is a diagram showing a configuration when a transmission optical element is used as the illuminance distribution control element 5. That is, the light emitted from the laser light source 2
The laser light 41 adjusted to have a desired intensity, polarization, and beam diameter by the configuration of the illumination optical system 101 passes through the illuminance distribution control element 5 and is guided onto the wafer 1 via the condensing optical system 6. The illuminance distribution control element 5 is controlled by the controller 14 that receives a signal from the overall control unit 53. FIG. 5B is a diagram showing a configuration when a reflective optical element is used as the illuminance distribution control element 5. Further, the illuminance distribution control element 5 is two-dimensional (shown in FIG. 5C) or one-dimensional (shown in FIG. 5D) in a plane perpendicular to the optical axis of the transmitted light. For each position, an optical element having a function of changing the intensity or phase of transmitted light is used. Then, by forming an image of the light transmission surface of the illuminance distribution control element 5 on the wafer 1 by the condensing optical system 6, the similar shape of the light intensity distribution modulated by the illuminance distribution control element 5 is obtained. Projected onto the wafer 1.
The distance from the condensing optical system 6 to the intersection of the optical axis and the upper surface of the wafer 1 and the distance from the condensing optical system 6 to the transmission surface of the illuminance distribution control element 5 are both equal to the focal length of the condensing optical system 6. As a result, a Fourier transform image of the light amplitude distribution on the light transmission surface of the illuminance distribution control element 5 is projected onto the wafer 1. With this configuration, an illuminance distribution corresponding to the transmittance and phase distribution given by the illuminance distribution control element 5 is formed on the wafer 1. Further, by using a cylindrical lens as the condensing optical system 6, the above-described action is applied to only one axis, and the laser light (illumination light) is condensed in the other axial direction, so that the scanning direction (translation direction) S2 Is given an illuminance distribution according to the transmittance and phase distribution given by the illuminance distribution control element 5, and only a short region can be illuminated in the scanning direction (circumferential direction) S1. Incidentally, since the illuminance distribution of the laser light emitted from the laser light source 2 is substantially Gaussian distribution, the Gaussian distribution whose shape is determined by the beam expander 7 and the condenser lens 6 when the illuminance distribution control element 5 is not particularly actuated. Laser beam is projected onto the wafer.
上記のように与えられる透過率分布あるいは位相分布が固定な照度分布制御素子5とし
ては、回折光学素子(DOE)、ホモジナイザー(非球面レンズ、マイクロレンズアレイ
、光ファイババンドル、または中空パイプの内面に反射コーティングを施したもの(図5
(e)に示す))などがある。また、照度分布制御素子5を、全体制御部53に接続され
たコントローラ14によって制御される動的に可変な空間光変調素子(SLM:Spatial
Light Modulator)で構成することによって、照野20がウェハ1を走査する前後あるい
は走査している間に、照度分布が任意の形状になるよう動的に制御、調整される。動的に
可変な空間光変調素子の透過型のものとしては、液晶素子、磁気光学空間光変調素子など
があり、反射型のものとしては、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)、グレーテ
ィングバルブ(GLV)、LCOS等の反射型液晶素子などがある。
Illuminance distribution control element 5 having a fixed transmittance distribution or phase distribution given as described above includes a diffractive optical element (DOE), a homogenizer (aspheric lens, microlens array, optical fiber bundle, or inner surface of a hollow pipe). Reflective coating (Fig. 5
(Shown in (e))). Further, the illuminance distribution control element 5 is controlled by the controller 14 connected to the overall control unit 53, and is dynamically changed to a spatial light modulation element (SLM: Spatial).
With the light modulator, the illumination field 20 is dynamically controlled and adjusted so that the illuminance distribution becomes an arbitrary shape before and after scanning the wafer 1 or during the scanning. Dynamically variable spatial light modulation elements include transmissive types such as liquid crystal elements and magneto-optic spatial light modulation elements, and reflective types include digital micromirror devices (DMD) and grating valves (GLV). And reflective liquid crystal elements such as LCOS.
次に、上記構成により形成される照度分布の実施例について図6を用いて説明する。図
6(a)にはレーザ光源2の照度分布が反映された実質的にガウス分布を示し、図6(b
)には照度分布制御素子5としてホモジナイザーなどを用いて均一な照度分布を形成した
場合を示す。図6(b)に示す均一な照度分布は、高照度レーザ照射によるウェハに対す
る熱ダメージを抑えつつ、欠陥からの散乱光量を最大化して高感度検査を実現するのに適
する。図6(c)には均一照度分布に対して中央の照度を落とした分布を示す。均一照度
分布をしたときに発生する温度上昇が照度分布の中央で極大となり、そこでウェハに対す
る熱ダメージが発生する可能性があるため、図6(c)に示す照度分布は、それを回避し
つつ、高感度を実現するのに適した分布である。
Next, an example of the illuminance distribution formed by the above configuration will be described with reference to FIG. FIG. 6A shows a Gaussian distribution substantially reflecting the illuminance distribution of the laser light source 2, and FIG.
) Shows a case where a uniform illuminance distribution is formed using a homogenizer or the like as the illuminance distribution control element 5. The uniform illuminance distribution shown in FIG. 6B is suitable for realizing high-sensitivity inspection by maximizing the amount of scattered light from the defect while suppressing thermal damage to the wafer due to high-illuminance laser irradiation. FIG. 6C shows a distribution in which the central illuminance is reduced with respect to the uniform illuminance distribution. The temperature rise generated when the uniform illuminance distribution is maximized at the center of the illuminance distribution, which may cause thermal damage to the wafer. Therefore, the illuminance distribution shown in FIG. The distribution is suitable for realizing high sensitivity.
次に、本発明に係る、広い角度範囲をカバーする複数の検出光学系によって同時に検出
される様々な角度の散乱光強度信号に基づいて様々な欠陥種の分類や欠陥寸法の推定を高
精度に行う信号処理部105について説明する。
Next, according to the present invention, it is possible to accurately classify various defect types and estimate defect dimensions based on scattered light intensity signals at various angles simultaneously detected by a plurality of detection optical systems covering a wide angle range. The signal processing unit 105 to be performed will be described.
まず、信号処理部105を構成するアナログ処理部51について図7を用いて説明する
。ここでは簡単のため検出光学系を検出光学系102a、102bの2系統備えた場合の
アナログ処理部51の構成について説明する。センサ(検出器)9a、9bの各々から出
力された信号電流は、プリアンプ部501a、501bにより各々電圧に変換されて増幅
される。該増幅されたアナログ信号は、さらにローパスフィルタ511a、511bによ
り高周波数のノイズ成分がカットされ、その後、ローパスフィルタ511a、511bの
カットオフ周波数より十分高いサンプリングレートを備えたアナログ−デジタル変換部(
A/D変換部)502a、502bで、デジタル信号に変換されて出力される。
First, the analog processing unit 51 constituting the signal processing unit 105 will be described with reference to FIG. Here, for the sake of simplicity, the configuration of the analog processing unit 51 when two detection optical systems, that is, the detection optical systems 102a and 102b are provided will be described. The signal current output from each of the sensors (detectors) 9a and 9b is converted into a voltage and amplified by the preamplifier units 501a and 501b. The amplified analog signal is further filtered with high-frequency noise components by low-pass filters 511a and 511b, and then an analog-to-digital conversion unit having a sampling rate sufficiently higher than the cutoff frequency of the low-pass filters 511a and 511b (
(A / D converters) 502a and 502b are converted into digital signals and output.
次に、信号処理部105を構成するデジタル処理部52について図8を用いて説明する
。アナログ処理部51からの各々の出力信号は、デジタル処理部52において、ハイパス
フィルター604a、604bの各々により欠陥信号603a、603bの各々が抽出さ
れ、欠陥判定部605に入力される。欠陥は照野20によりS1方向に走査されるため、
欠陥信号の波形は照野20のS1方向の照度分布プロファイルを拡大縮小したものとなる
。従って、ハイパスフィルター604a、604bの各々により、欠陥信号波形の含まれ
る周波数帯域を通し、ノイズが相対的に多く含まれる周波数帯域および直流成分をカット
することで、欠陥信号603a、603bのS/Nが向上する。各ハイパスフィルター6
04a、604bとしては、特定のカットオフ周波数を持ちその周波数以上の成分を遮断
するよう設計されたハイパスフィルター、あるいはバンドパスフィルター、あるいは欠陥
信号の波形と相似形を成すFIRフィルタを用いる。欠陥判定部605は、ハイパスフィ
ルター604a、604bの各々から出力された欠陥波形を含む信号の入力に対してしき
い値処理を行い、欠陥の有無を判定する。即ち、欠陥判定部605には、複数の検出光学
系からの検出信号にもとづく欠陥信号が入力されるので、欠陥判定部605は、複数の欠
陥信号の和や加重平均に対してしきい値処理を行うか、または複数の欠陥信号に対してし
きい値処理により抽出された欠陥群についてウェハの表面に設定された同一座標系でOR
やANDを取ることなどにより、単一の欠陥信号に基づく欠陥検出と比較して高感度の欠
陥検査を行うことが可能となる。
Next, the digital processing unit 52 constituting the signal processing unit 105 will be described with reference to FIG. Each output signal from the analog processing unit 51 is extracted in the digital processing unit 52 by the high-pass filters 604a and 604b, and the defect signals 603a and 603b are extracted and input to the defect determination unit 605. Since the defect is scanned in the S1 direction by the illumination field 20,
The waveform of the defect signal is obtained by enlarging or reducing the illuminance distribution profile of the illumination field 20 in the S1 direction. Therefore, each of the high-pass filters 604a and 604b passes through the frequency band including the defect signal waveform and cuts the frequency band and the DC component including relatively much noise, thereby reducing the S / N of the defect signals 603a and 603b. Will improve. Each high-pass filter 6
As 04a and 604b, a high-pass filter that has a specific cutoff frequency and is designed to cut off components above that frequency, a band-pass filter, or an FIR filter that is similar to the waveform of a defect signal is used. The defect determination unit 605 performs threshold processing on the input of the signal including the defect waveform output from each of the high pass filters 604a and 604b, and determines the presence / absence of a defect. That is, since defect signals based on detection signals from a plurality of detection optical systems are input to the defect determination unit 605, the defect determination unit 605 performs threshold processing on the sum or weighted average of the plurality of defect signals. OR for a group of defects extracted by threshold processing for a plurality of defect signals in the same coordinate system set on the wafer surface
By taking the AND or the like, it becomes possible to perform a highly sensitive defect inspection as compared with the defect detection based on a single defect signal.
更に、欠陥判定部605は、欠陥が存在すると判定された箇所について、その欠陥波形
と感度情報信号に基づいて算出されるウェハ内の欠陥位置を示す欠陥座標および欠陥寸法
の推定値を、欠陥情報607として全体制御部53に提供して表示部54などに出力する
。欠陥座標は欠陥波形の重心を基準として算出される。欠陥寸法は欠陥波形の積分値を元
に算出される。
Further, the defect determination unit 605 calculates defect coordinates and defect size estimation values indicating defect positions in the wafer, which are calculated based on the defect waveform and the sensitivity information signal, for the portions determined to have defects. This is provided to the overall control unit 53 as 607 and output to the display unit 54 or the like. The defect coordinates are calculated based on the center of gravity of the defect waveform. The defect size is calculated based on the integrated value of the defect waveform.
さらに、アナログ処理部51からの各々の出力信号は、デジタル処理部52を構成する
ハイパスフィルター604a、604bに加えて、ローパスフィルター601a、601
bの各々に入力され、ローパスフィルター601a、601bの各々において、ウェハ上
の照野20における微小ラフネスからの散乱光量(ヘイズ)に対応する周波数の低い成分
および直流成分が出力される。このようにローパスフィルター601a、601bの各々
からの出力はヘイズ処理部606に入力されてヘイズ情報の処理が行われる。即ち、ヘイ
ズ処理部605は、ローパスフィルター601a、601bの各々から得られる入力信号
の大きさからウェハ上の場所ごとのヘイズの大小に対応する信号をヘイズ信号として出力
する。また、微小ラフネスの空間周波数分布に応じてラフネスからの散乱光量の角度分布
が変わるため、図8に示したように、互いに異なる方位、角度に設置された複数の検出光
学系102の各検出器(各センサ)9からのヘイズ信号をヘイズ処理部606への入力と
することで、ヘイズ処理部606からはそれらの強度比などから微小ラフネスの空間周波
数分布に関する情報を得ることができる。
Further, each output signal from the analog processing unit 51 is supplied to the low-pass filters 601a and 601 in addition to the high-pass filters 604a and 604b constituting the digital processing unit 52.
Each of the low-pass filters 601a and 601b outputs a low-frequency component and a direct current component corresponding to the amount of scattered light (haze) from minute roughness in the illumination field 20 on the wafer. As described above, the outputs from each of the low-pass filters 601a and 601b are input to the haze processing unit 606, and the processing of the haze information is performed. That is, the haze processing unit 605 outputs a signal corresponding to the magnitude of the haze for each location on the wafer as a haze signal from the magnitude of the input signal obtained from each of the low-pass filters 601a and 601b. Further, since the angular distribution of the amount of scattered light from the roughness changes according to the spatial frequency distribution of the minute roughness, as shown in FIG. 8, each detector of the plurality of detection optical systems 102 installed at mutually different azimuths and angles. By using the haze signal from (each sensor) 9 as an input to the haze processing unit 606, the haze processing unit 606 can obtain information on the spatial frequency distribution of minute roughness from the intensity ratio thereof.
ところで、レーザビームの一部がウェハのエッジ部の凸形状にかかると非常に強い回折
光が発生し、該発生した非常に強い回折光が広い立体角をカバーする検出光学系102の
検出器9に入射するため、検出器9が飽和し、検査が不可能となる。また、過大光の入力
により検出器9が劣化、破損する事態も発生しうる。また、強い回折光は、エッジ部にお
いてウェハを保持するグリップの形状によっても発生する。
By the way, when a part of the laser beam is applied to the convex shape of the edge portion of the wafer, very strong diffracted light is generated, and the generated very strong diffracted light covers the wide solid angle detector 9. , The detector 9 is saturated and the inspection becomes impossible. Further, the detector 9 may be deteriorated or damaged due to excessive light input. Strong diffracted light is also generated by the shape of the grip that holds the wafer at the edge.
そこで、本発明は、ウェハのエッジ部近傍の欠陥検査において、エッジ部近傍における
エッジ回折光強度を検出光学系41及び信号処理部105においてモニタし、エッジ回折
光が入射する検出光学系41の検出器のみを遮光し、遮光の必要の無い他の検出光学系1
02の検出器9を用いて異物の付着、膜の剥れなどによる不良が起きやすいエッジ部近傍
まで高感度の欠陥検出を行ってウェハの全面積のうち良品として確保できるチップの総面
積を最大化することにより歩留まりを向上させるように構成した。次に、本発明の特徴と
する構成の実施の形態について図面を用いて説明する。
Therefore, according to the present invention, in the defect inspection near the edge portion of the wafer, the edge diffracted light intensity in the vicinity of the edge portion is monitored by the detection optical system 41 and the signal processing unit 105 to detect the detection optical system 41 on which the edge diffracted light is incident. Other detection optical system 1 that shields only the detector and does not need to be shielded
The maximum area of the chip that can be secured as a non-defective product out of the total area of the wafer by performing high-sensitivity defect detection up to the vicinity of the edge portion where defects due to adhesion of foreign matter, film peeling, etc. easily occur using the detector 9 of 02 To improve the yield. Next, an embodiment having a configuration characteristic of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、本発明に係る照野20がウェハのエッジ部近傍を走査する際、ウェハのエッジ部
からの回折光及び散乱光の出方について図9を用いて説明する。図9(a)はウェハを上
から見た図であり、走査S1およびS2により照野20がウェハの中央から順に走査され
てウェハのエッジ部近傍に近づいた(差し掛かる)状態を示す。図9(b)は照野20が
ウェハのエッジ部近傍に近づいたウェハの1(断面)を示す。一般にウェハエッジの傾斜
部31はベベルと呼ばれ、端面32はアペックスと呼ばれている。ここではレーザ光の照
度分布21をガウス分布と仮定し、模式的に示した。照度分布の裾野がエッジ部に差し掛
かると、エッジ部、特にベベル境界の角の部分で、エッジ部以外の表面の微小ラフネス散
乱光などと比較して強い回折光及び散乱光22が発生する。これは、ナノメートルからオ
ングストロームオーダの微小ラフネスと比べて、ベベル部境界の角の凹凸のスケールがミ
クロンオーダ以上と非常に大きいためである。エッジ部にて発生する回折光及び散乱光の
角度分布を図9(c)に模式的に示す。図9は、図4にて説明した検出光学系の方位、角
度表示方法に従う。円周方向の走査S1および並進方向の走査S2によるらせん走査によ
り、ベベル境界線は常に照明方向に対して直交している。従って、図9(c)に示すよう
に、照明光の入射方向、正反射光の出射方向23および天頂を通る面内の方向にエッジ回
折光24が発生する。さらにベベル部境界およびベベル部にラフネスや表面あれが存在す
るため、これによる散乱光25が図9(c)に示すように回折光24の周りに現れる。
First, how the diffracted light and scattered light are emitted from the edge portion of the wafer when the illumination field 20 according to the present invention scans the vicinity of the edge portion of the wafer will be described with reference to FIG. FIG. 9A is a view of the wafer as viewed from above, and shows a state in which the illumination field 20 is scanned sequentially from the center of the wafer by scanning S1 and S2 and approaches (approaches) the vicinity of the edge portion of the wafer. FIG. 9B shows 1 (cross section) of the wafer in which the illumination field 20 approaches the vicinity of the edge portion of the wafer. Generally, the inclined portion 31 of the wafer edge is called a bevel, and the end face 32 is called an apex. Here, the illuminance distribution 21 of the laser light is assumed to be a Gaussian distribution and is schematically shown. When the bottom of the illuminance distribution reaches the edge portion, strong diffracted light and scattered light 22 are generated at the edge portion, particularly at the corner portion of the bevel boundary, compared with the minute roughness scattered light on the surface other than the edge portion. This is because the scale of the irregularities at the corners of the bevel boundary is very large, on the order of microns, compared with the nano- to angstrom-order micro roughness. The angular distribution of diffracted light and scattered light generated at the edge portion is schematically shown in FIG. FIG. 9 follows the direction and angle display method of the detection optical system described in FIG. The bevel boundary line is always perpendicular to the illumination direction due to the helical scanning by the circumferential scanning S1 and the translational scanning S2. Therefore, as shown in FIG. 9C, edge diffracted light 24 is generated in the incident direction of the illumination light, the outgoing direction 23 of the specularly reflected light, and the in-plane direction passing through the zenith. Further, since roughness and surface roughness are present at the bevel boundary and the bevel, scattered light 25 appears around the diffracted light 24 as shown in FIG.
ところが、エッジ回折光24は大強度のため、検出光学系102のセンサ(検出器)9
に直接入射すると、センサ9の劣化や故障を起こす場合が考えられる。
However, since the edge diffracted light 24 has a high intensity, the sensor (detector) 9 of the detection optical system 102 is used.
If the light is directly incident on the sensor 9, the sensor 9 may be deteriorated or broken.
そこで、本発明の特徴とするセンサ9の劣化や故障を回避する方法の実施の形態につい
て図10及び図11を用いて説明する。
Therefore, an embodiment of a method for avoiding deterioration or failure of the sensor 9 which is a feature of the present invention will be described with reference to FIGS.
まず、エッジ回折光強度のモニタ手段について図10を用いて説明する。検出光学系1
02の配置としては、図4(b1)に示した配置の場合について説明する。図10(a)
に示すように、エッジ回折光24は複数の検出光学系のうち一部(エッジ回折光が入射す
る検出光学系をエッジ回折光検出光学系41とする)41に入射される。その結果、エッ
ジ回折光検出光学系41の検出器9で検出された検出信号は信号処理部105を構成する
アナログ処理部51を通り、デジタル処理部52のローパスフィルター601から図10
(b)(c)に示すエッジ回折光強度信号が得られることになる。なお、図10(b)は
、図6(a)に示す照明光(レーザ光)の照度分布がガウス分布の場合を示し、図10(
c)は、図6(b)に示す照明光(レーザ光)の照度分布が均一照度分布(かつ、中心か
ら離れた際の照度の落ち込みが急峻な分布)の場合を示す。図10(b)に示すエッジ回
折光強度信号は、照明光の照度分布がガウス分布のため、照野20がエッジ部に近づくに
つれて強くなる。他方、図10(c)に示すエッジ回折光強度信号は、照明光の照度分布
が均一照度分布のため、照野20がエッジ部に近づくと急峻に強くなる。しかも半径方向
(並進方向)の走査S2は円周方向の走査S1に対して速度が遅いため、エッジ回折光強
度信号の時間変化は緩やかであり、例えばヘイズ処理部606は検出光学系41のヘイズ
信号、すなわちローパスフィルター601通過後の信号を観測することでエッジ回折光強
度信号を観測することができる。従って、例えばヘイズ処理部606は、検出光学系41
のヘイズ信号の強度が予め定めた遮光開始しきい値を超えたかどうかを判定し、超えたと
ころで、後述する図11に示す遮光手段によって強いエッジ回折光の検出光学系41のセ
ンサ9への入射を遮光することで、エッジ回折光によるセンサ9へのダメージを回避する
ことが可能となる。
First, the edge diffracted light intensity monitoring means will be described with reference to FIG. Detection optical system 1
As the arrangement of 02, the case of the arrangement shown in FIG. 4B1 will be described. FIG. 10 (a)
As shown in FIG. 4, the edge diffracted light 24 is incident on a part (a detection optical system on which the edge diffracted light enters is referred to as an edge diffracted light detecting optical system 41) 41 among the plurality of detection optical systems. As a result, the detection signal detected by the detector 9 of the edge diffracted light detection optical system 41 passes through the analog processing unit 51 constituting the signal processing unit 105 and passes through the low-pass filter 601 of the digital processing unit 52 from FIG.
(B) The edge diffracted light intensity signal shown in (c) is obtained. FIG. 10B shows a case where the illuminance distribution of the illumination light (laser light) shown in FIG. 6A is a Gaussian distribution, and FIG.
FIG. 6B shows a case where the illuminance distribution of the illumination light (laser light) shown in FIG. 6B is a uniform illuminance distribution (and a distribution in which the illuminance drops steeply away from the center). The edge diffracted light intensity signal shown in FIG. 10B becomes stronger as the illumination field 20 approaches the edge portion because the illuminance distribution of the illumination light is a Gaussian distribution. On the other hand, in the edge diffracted light intensity signal shown in FIG. 10C, the illuminance distribution of the illumination light is a uniform illuminance distribution. In addition, since the scanning speed S2 in the radial direction (translation direction) is slower than the scanning speed S1 in the circumferential direction, the time change of the edge diffracted light intensity signal is gradual. For example, the haze processing unit 606 uses the haze of the detection optical system 41. By observing the signal, that is, the signal after passing through the low-pass filter 601, the edge diffracted light intensity signal can be observed. Therefore, for example, the haze processing unit 606 includes the detection optical system 41.
It is determined whether or not the intensity of the haze signal exceeds a predetermined light shielding start threshold value, and when the intensity exceeds, the strong edge diffracted light is incident on the sensor 9 of the detection optical system 41 by the light shielding means shown in FIG. By shielding the light, it is possible to avoid damage to the sensor 9 due to edge diffracted light.
ところで、図10(c)に示す照明光の照度分布が均一照度分布の場合は、図10(b
)に示す照明光の照度分布がガウス分布の場合(一点鎖線で表示)と比較して、ビーム中
心から離れた位置での照度が小さい(照度分布の裾野が短い)ため、エッジ部近傍領域R
eにおいて、エッジ部から発生する回折光及び散乱光が弱く抑えられる。このため、照明
光の照度分布が均一照度分布の場合は、エッジ部近傍領域Reにおいてもウェハ表面と同
様の高感度な検査が可能となる。
When the illuminance distribution of the illumination light shown in FIG. 10C is a uniform illuminance distribution, FIG.
) The illuminance distribution of the illumination light shown in FIG. 3 is smaller than the Gaussian distribution (indicated by a one-dot chain line), and the illuminance at a position away from the beam center is small (the illuminance distribution has a short skirt), so
In e, diffracted light and scattered light generated from the edge portion are weakly suppressed. For this reason, when the illuminance distribution of the illumination light is a uniform illuminance distribution, the high sensitivity inspection similar to the wafer surface can be performed also in the edge vicinity region Re.
次に、エッジ検出光学系41の遮光手段について図11を用いて説明する。エッジ検出
光学系41は検出光学系120の構成に加え、遮光シャッタ15を備えた構成となってい
る。遮光シャッタ15は、デジタル処理部52において観測されるエッジ回折光強度信号
が予め定めた遮光開始しきい値を超えたと判定された信号を基に遮光シャッタコントロー
ラ16から得られる電気的な切替信号によって、遮光と光透過との切替えが行われる。遮
光シャッタ15としては、機械式シャッタ、液晶フィルタ、電気光学素子、音響光学素子
などが用いられる。遮光シャッタコントローラ16は、図10に示した処理に基づきデジ
タル処理部52から出力されるエッジ部回折光強度が一定強度を越えたかどうかの判定信
号を受け、エッジ部回折光強度が一定強度を越えたときに遮光シャッタ15を遮光状態に
切替えるような信号を出力する。以上により、エッジ部近傍のエッジ回折光による過大光
入射が問題になる状況でのみ、センサ保護のための遮光を行うことが可能になる。
Next, the light shielding means of the edge detection optical system 41 will be described with reference to FIG. The edge detection optical system 41 includes a light shielding shutter 15 in addition to the configuration of the detection optical system 120. The light shielding shutter 15 is operated by an electrical switching signal obtained from the light shielding shutter controller 16 based on a signal determined that the edge diffracted light intensity signal observed by the digital processing unit 52 exceeds a predetermined light shielding start threshold. Switching between light shielding and light transmission is performed. As the light shielding shutter 15, a mechanical shutter, a liquid crystal filter, an electro-optic element, an acousto-optic element, or the like is used. Based on the processing shown in FIG. 10, the light-shielding shutter controller 16 receives a determination signal as to whether or not the edge diffracted light intensity output from the digital processing unit 52 exceeds a certain intensity, and the edge diffracted light intensity exceeds a certain intensity. A signal that switches the light-shielding shutter 15 to the light-shielding state is output. As described above, light shielding for sensor protection can be performed only in a situation where excessive light incidence due to edge diffracted light in the vicinity of the edge portion becomes a problem.
次に、本発明に係るウェハを保持するエッジグリップの実施の形態について図12を用
いて説明する。即ち、ウェハ裏面の汚染や異物付着を避けるために、エッジ部を外から押
さえて保持するエッジチャックが用いられる。このようにエッジチャックにおいてウェハ
のエッジに接触して該エッジを保持する部分がエッジグリップ81と呼ばれる。該エッジ
グリップ81を真上から見た状態および断面の模式図を図12(a)に示す。エッジグリ
ップ81の形状において、走査方向S1すなわちウェハ円周方向と実質的に等しい方向の
辺(稜)(図12(a)に太線で図示)をエッジグリップ稜83、走査方向S2すなわち
ウェハ直径方向と実質的に等しい方向の辺(稜)をエッジグリップ稜82とする。そして
、照明光が当たるエッジグリップ表面とウェハ表面とが成す角、すなわちエッジグリップ
稜82とウェハ表面とが成す角をφeとする。図12(a)に示したように、エッジグリ
ップ81はアペックス32より内側にせり出しているため、エッジ部近傍の検査をする場
合には、エッジグリップ81にて生じる回折光及び散乱光も高感度検査を阻害する要因と
なる。
Next, an embodiment of an edge grip for holding a wafer according to the present invention will be described with reference to FIG. That is, in order to avoid contamination on the back surface of the wafer and adhesion of foreign matter, an edge chuck that holds the edge portion while pressing it from the outside is used. The portion that contacts the edge of the wafer and holds the edge in the edge chuck is called an edge grip 81. FIG. 12A shows a schematic diagram of a state and a cross section of the edge grip 81 viewed from directly above. In the shape of the edge grip 81, an edge (ridge) in a direction substantially equal to the scanning direction S1, that is, the wafer circumferential direction (shown by a thick line in FIG. 12A) is an edge grip ridge 83, and the scanning direction S2, that is, the wafer diameter direction. A side (ridge) in a direction substantially equal to the edge grip is defined as an edge grip ridge 82. An angle formed between the edge grip surface to which the illumination light hits and the wafer surface, that is, an angle formed between the edge grip ridge 82 and the wafer surface is defined as φe. As shown in FIG. 12A, since the edge grip 81 protrudes inward from the apex 32, the diffracted light and scattered light generated at the edge grip 81 are also highly sensitive when inspecting the vicinity of the edge portion. It becomes a factor that hinders inspection.
ところで、照野20がウェハのエッジ部近傍に近づいた際には、エッジ部と同様に、エ
ッジグリップ81からも散乱光及び回折光が発生する。ここで、照明光の一部が当たるエ
ッジグリップ81の表面およびエッジグリップ稜82、83が、凹凸が小さくなるよう研
磨されていれば、回折光に対して散乱光の強度が弱くなり、エッジグリップ部81から発
生する光のうちエッジグリップ稜82、83からの回折光85、86が支配的となる。図
12(b)にはエッジグリップ稜82、83による回折光85、86の出射方向を、図4
(a)にて説明した検出光学系の方位、角度表示方法にて示す。エッジグリップ稜83は
、ウェハのエッジ境界と同じ方向のため、エッジグリップ稜83からのエッジグリップ回
折光86は、図12(b)に示すように、エッジ回折光24と同様に、照明光の入射方向
、エッジグリップ表面正反射光の出射方向23’および天頂を通る面内の方向に出射され
る。一方、エッジグリップ稜82はエッジグリップ稜83と直交する方向であるため、エ
ッジグリップ回折光85は、図12(b)に示すように、エッジグリップ表面正反射光の
出射方向23’を通りエッジグリップ回折光86に直交する形で出射される。従って、エ
ッジグリップ回折光85の出射方向は、図12(b)の表示にて、円の中心(天頂方向=
ウェハ法線方向が対応)から円周(天頂から90度の方向に対応)の距離を1としたとき
のエッジグリップ表面正反射光の出射方向23’の位置に対応するkの値によって定まり
、この値は以下の計算により求められる。照明光の入射角をφiとすると、エッジグリッ
プ表面正反射光23’の出射角度はφi−2φeとなる。図4(a)に示した定義より、
k=sin(φi−2φe)となる。以上より、エッジグリップ81の形状(例えばφe
等)および照明光の入射角φiの選択によって、エッジグリップ回折光85の出射方向k
を選択することができる。
By the way, when the illumination field 20 approaches the vicinity of the edge portion of the wafer, scattered light and diffracted light are generated from the edge grip 81 as well as the edge portion. Here, if the surface of the edge grip 81 to which a part of the illumination light hits and the edge grip ridges 82 and 83 are polished so that the unevenness is reduced, the intensity of the scattered light becomes weaker than the diffracted light, and the edge grip Of the light generated from the portion 81, the diffracted lights 85 and 86 from the edge grip ridges 82 and 83 are dominant. FIG. 12B shows the emission directions of the diffracted lights 85 and 86 by the edge grip ridges 82 and 83, and FIG.
This is shown by the direction and angle display method of the detection optical system described in (a). Since the edge grip ridge 83 is in the same direction as the edge boundary of the wafer, the edge grip diffracted light 86 from the edge grip ridge 83 is similar to the edge diffracted light 24 as shown in FIG. The light is emitted in the incident direction, the emission direction 23 'of the edge grip surface regular reflection light, and the in-plane direction passing through the zenith. On the other hand, since the edge grip ridge 82 is a direction orthogonal to the edge grip ridge 83, the edge grip diffracted light 85 passes through the emission direction 23 ′ of the edge grip surface regular reflection light as shown in FIG. It is emitted in a shape orthogonal to the grip diffracted light 86. Therefore, the emission direction of the edge grip diffracted light 85 is the center of the circle (the zenith direction = the zenith direction = the display in FIG. 12B).
It is determined by the value of k corresponding to the position in the emission direction 23 ′ of the edge grip surface regular reflection light when the distance from the wafer normal direction (corresponding to 90 ° from the zenith) to the circumference (corresponding to 90 ° from the zenith) is 1. This value is obtained by the following calculation. If the incident angle of the illumination light is φi, the emission angle of the edge grip surface regular reflection light 23 ′ is φi−2φe. From the definition shown in FIG.
k = sin (φi−2φe). From the above, the shape of the edge grip 81 (for example, φe
Etc.) and the exit angle k of the edge grip diffracted light 85 by selecting the incident angle φi of the illumination light.
Can be selected.
図12(c)には、エッジグリップ回折光が入射する検出光学系の数を最小化するk1
の値を選択した実施例を示す。図12(c)に示すようにk1の値を選択した場合には、
エッジグリップ回折光85は検出光学系87のみに入射する。即ち、検出光学系87は図
9(c)に示すエッジ回折光24および図12(b)に示すエッジグリップ回折光86も
入射する方向にある(エッジ回折光検出光学系41はエッジグリップ回折光検出光学系8
7を含む。)。従って、エッジ部近傍およびエッジグリップ近傍において、エッジ回折光
検出光学系41を図10及び図11に示した手段により選択的に遮光することで、エッジ
回折光検出光学系41のセンサへのダメージを回避し、かつ他の検出光学系による欠陥検
出を行うことができる。
FIG. 12C shows k1 that minimizes the number of detection optical systems on which the edge grip diffracted light is incident.
The example which selected the value of is shown. When the value of k1 is selected as shown in FIG.
The edge grip diffracted light 85 is incident only on the detection optical system 87. That is, the detection optical system 87 is in the direction in which the edge diffracted light 24 shown in FIG. 9C and the edge grip diffracted light 86 shown in FIG. 12B are also incident (the edge diffracted light detection optical system 41 is the edge grip diffracted light. Detection optical system 8
7 is included. ). Therefore, in the vicinity of the edge portion and the edge grip, the edge diffracted light detection optical system 41 is selectively shielded by the means shown in FIGS. 10 and 11, thereby causing damage to the sensor of the edge diffracted light detection optical system 41. It is possible to avoid the defect and detect the defect by using another detection optical system.
図12(d)は、エッジグリップ回折光85がいずれの検出光学系にも入射しないk2
の値を選択した実施例を示す。この実施例にするには、照明光の入射角φiを大きくする
(即ち低仰角の照明を行う)ことと、φeを小さくする(即ちエッジグリップ稜の角度を
ウェハ表面と平行に近づける)ことが有効である。そこで、何れの検出光学系にもエッジ
グリップ回折光85を入射させないためには例えばk2>0.95とする必要があり、そ
のためには(φi−2φe)>72度とする必要がある。そのため、φi=70度ならば
φe<−1度、φi=80度ならば、φe<4度となるような形状のエッジグリップを用
いる。当然エッジグリップ形状をもとに照明光の入射角φiを設定してもよい。
FIG. 12D shows that the edge grip diffracted light 85 does not enter any detection optical system.
The example which selected the value of is shown. In this embodiment, the incident angle φi of the illumination light is increased (that is, illumination with a low elevation angle is performed), and φe is decreased (that is, the angle of the edge grip ridge is made parallel to the wafer surface). It is valid. Therefore, in order to prevent the edge grip diffracted light 85 from entering any of the detection optical systems, for example, k2> 0.95 needs to be set, and for that purpose, (φi−2φe)> 72 degrees needs to be set. Therefore, an edge grip having a shape such that φe <−1 degree when φi = 70 degrees and φe <4 degrees when φi = 80 degrees is used. Of course, the incident angle φi of the illumination light may be set based on the edge grip shape.
以上説明したようにエッジ回折光検出光学系41のセンサへのダメージを回避し、かつ
他の検出光学系によってエッジ部近傍およびエッジグリップ近傍までの広い面積に亘って
高感度の欠陥検出を行ってウェハの全面積のうち良品として確保できるチップの総面積を
最大化することにより歩留まりを向上させることが可能となる。
As described above, damage to the sensor of the edge diffracted light detection optical system 41 is avoided and high-sensitivity defect detection is performed over a wide area up to the vicinity of the edge portion and the vicinity of the edge grip by another detection optical system. It is possible to improve the yield by maximizing the total area of chips that can be secured as non-defective products out of the total area of the wafer.
次に、本発明に係るウェハのエッジ部近傍から発生して検出光学系41に入射されるエ
ッジ回折光24及びエッジ部を押さえて保持するエッジグリップ81から発生して検出光
学系41(検出光学系87を含む)に入射されるエッジグリップ回折光86を検光(偏光
フィルタ)によって除去する実施の形態について図13を用いて説明する。
Next, the detection optical system 41 (detection optics) is generated from the edge diffracted light 24 generated from the vicinity of the edge portion of the wafer according to the present invention and incident on the detection optical system 41 and the edge grip 81 that holds and holds the edge portion. An embodiment in which the edge grip diffracted light 86 incident on the system 87 (including the system 87) is removed by analysis (polarization filter) will be described with reference to FIG.
即ち、細かいラフネス上の微小欠陥を検出する際には、図1に示す照明光学系101に
より斜方からP偏光照明がウェハ1に対して入射される。照明光の入射面(照明光の入射
方向とウェハ法線を含む面)内から見れば、P偏光斜方照明による電場の振動は入射面と
平行な方向のみであるため、入射面内の方向に発する散乱光・回折光の振動方向も入射面
と平行な方向となる(図13(a)では横方向)。そのため、上記エッジ回折光24及び
上記エッジグリップ回折光86が入射される検出光学系41(検出光学系87を含む)に
おいて、この方向の偏光を遮断するような偏光フィルタ13を用いることで、エッジ回折
光24及びエッジグリップ回折光86を遮光することができる。
That is, when detecting minute defects on fine roughness, P-polarized illumination is incident on the wafer 1 from an oblique direction by the illumination optical system 101 shown in FIG. When viewed from the illumination light incident surface (the surface including the illumination light incident direction and the wafer normal), the electric field vibration caused by the P-polarized oblique illumination is only in the direction parallel to the incident surface. The vibration direction of the scattered light and diffracted light emitted from the light beam is also parallel to the incident surface (lateral direction in FIG. 13A). For this reason, in the detection optical system 41 (including the detection optical system 87) to which the edge diffracted light 24 and the edge grip diffracted light 86 are incident, the polarization filter 13 that blocks the polarized light in this direction is used. The diffracted light 24 and the edge grip diffracted light 86 can be shielded.
他方、比較的粗いラフネス上の欠陥を検出する際には、図1に示す照明光学系101に
より照明光としてS偏光斜方照明が用いられる。この場合、ウェハのエッジ部近傍から発
生するエッジ回折光24及びエッジグリップ81から発生するエッジグリップ回折光86
の偏光方向は、P偏光斜方照明によるエッジ回折光24及びエッジグリップ回折光86の
偏光方向と直交する方向となる(図13(b)では縦方向)。そのため、上記エッジ回折
光24及び上記エッジグリップ回折光86が入射される検出光学系41(検出光学系87
を含む)において、この方向の偏光を遮断するような偏光フィルタ13を用いることで、
上記エッジ回折光24及び上記エッジグリップ回折光86を遮光することができる。
On the other hand, when detecting a defect on a relatively rough roughness, S-polarized oblique illumination is used as illumination light by the illumination optical system 101 shown in FIG. In this case, the edge diffracted light 24 generated from the vicinity of the edge portion of the wafer and the edge grip diffracted light 86 generated from the edge grip 81 are used.
Is the direction orthogonal to the polarization direction of the edge diffracted light 24 and the edge grip diffracted light 86 by the P-polarized oblique illumination (the vertical direction in FIG. 13B). Therefore, the detection optical system 41 (detection optical system 87) on which the edge diffracted light 24 and the edge grip diffracted light 86 are incident.
By using a polarizing filter 13 that blocks the polarization in this direction,
The edge diffracted light 24 and the edge grip diffracted light 86 can be shielded.
以上説明したように、細かいラフネス上の微小欠陥を検出する場合と比較的粗いラフネ
ス上の欠陥を検出する場合との各々において、検出光学系41(検出光学系87を含む)
に、照明偏光とクロスニコルになるように検光子(偏光フィルタ)13を配置することで
、エッジ回折光24およびエッジグリップ回折光86を選択的に遮光することができる。
このとき、検出光学系41(検出光学系87を含む)において、欠陥からの散乱光は欠陥
の形状や材質によって偏光状態が乱れるため、偏光フィルタ13を透過して検出される。
勿論、他の検出光学系には検光子13が配置されないので、エッジ部近傍およびエッジグ
リップ近傍までの広い面積に亘って欠陥を高感度で検出することが可能となる。
As described above, the detection optical system 41 (including the detection optical system 87) in each of the case of detecting a minute defect on fine roughness and the case of detecting a defect on relatively rough roughness.
Further, the edge diffracted light 24 and the edge grip diffracted light 86 can be selectively shielded by arranging the analyzer (polarizing filter) 13 so as to be crossed Nicol with the illumination polarization.
At this time, in the detection optical system 41 (including the detection optical system 87), the scattered light from the defect is detected by being transmitted through the polarization filter 13 because the polarization state is disturbed by the shape and material of the defect.
Of course, since the analyzer 13 is not disposed in the other detection optical systems, it is possible to detect defects with high sensitivity over a wide area up to the vicinity of the edge portion and the vicinity of the edge grip.
次に、本発明の特徴としているウェハ表面のずれ(傾斜角度ずれ及び高さずれ)による
照野の位置ずれを補正して照野が検出光学系の視野から外れて検査感度が低下することを
防止する照野位置ずれ測定手段(エッジ断面形状プロファイル計測手段)及び照野位置補
正手段について図14及び図15を用いて説明する。図14は本発明に係る照野位置ずれ
測定手段(ウェハ断面形状プロファイル計測手段)の一実施の形態を示す概略構成図であ
り、図15は本発明に係る照野位置補正手段の一実施の形態を示す概略構成図である。と
ころで、照明光による正反射光の出射角度及び出射位置(例えば23、23’)は、ウェ
ハ表面(エッジ近傍も含め)の傾斜角度及び高さの変化によって変化することになる。そ
こで、本発明に係る照野位置ずれ測定手段(ウェハ断面形状プロファイル計測手段)は、
図14に示すように、焦点距離fの集光レンズ203と、位置検出器204と、ハーフミ
ラー201と、位置検出器202と、処理回路205とを備えて構成される。上記集光レ
ンズ203は、照明光の正反射光が通過する光路上でウェハ表面からの距離がfより十分
大となる位置に設置される。上記位置検出器204は、上記集光レンズ203から距離f
の位置に検出面が設置され、ウェハ表面の傾斜角度及び高さの変化による正反射光の角度
変化(角度ずれ)を位置の変化として検出する。上記位置検出器202は、上記ハーフミ
ラー201によって折り返された正反射光の光路上に設置され、正反射光の角度ずれと該
正反射光のウェハ上における出射位置のずれ(即ち照野20の位置ずれ)とを合わせて検
出する。上記処理回路205は、上記位置検出器202によって検出された正反射光の角
度ずれ及び照野20の位置ずれから、位置検出器204によって検出された正反射光の角
度ずれを差し引く処理を行うことで、照野20の位置ずれ量を算出する。そして、処理回
路205で得られた照野20の位置ずれ信号は全体制御部53に入力されて、sin(φ
i)で除算することでウェハ表面の高さの変化量に変換される。全体制御部53はさらに
走査方向(並進方向)S2の走査位置Rごとにウェハ表面高さの変化量を記録することで
、ウェハ表面からエッジ部にかけてのウェハ断面形状プロファイルが求められる。このよ
うに全体制御部53で得られたウェハ断面形状プロファイルは表示部54に例えばグラフ
として表示される。
Next, the illumination field is displaced from the field of view of the detection optical system by correcting the displacement of the illumination field due to the wafer surface displacement (tilt angle deviation and height deviation), which is a feature of the present invention. The illuminating position displacement measuring means (edge cross-sectional shape profile measuring means) and illuminating position correction means to be prevented will be described with reference to FIGS. FIG. 14 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the illumination field position deviation measuring means (wafer cross-sectional shape profile measuring means) according to the present invention, and FIG. 15 is an embodiment of the illumination field position correcting means according to the present invention. It is a schematic block diagram which shows a form. By the way, the emission angle and the emission position (for example, 23 and 23 ′) of the regular reflection light by the illumination light change depending on the change in the inclination angle and height of the wafer surface (including the vicinity of the edge). Therefore, the illumination field misalignment measuring means (wafer cross-sectional shape profile measuring means) according to the present invention is:
As shown in FIG. 14, the condenser lens 203 having a focal length f, a position detector 204, a half mirror 201, a position detector 202, and a processing circuit 205 are provided. The condenser lens 203 is installed at a position where the distance from the wafer surface is sufficiently larger than f on the optical path through which the regular reflection light of the illumination light passes. The position detector 204 is separated from the condenser lens 203 by a distance f.
A detection surface is installed at the position of, and an angle change (angle shift) of specular reflection light due to a change in the tilt angle and height of the wafer surface is detected as a change in position. The position detector 202 is installed on the optical path of the specularly reflected light reflected by the half mirror 201, and the angular deviation of the specularly reflected light and the deviation of the emission position of the specularly reflected light on the wafer (that is, the illumination field 20). (Position displacement) is also detected. The processing circuit 205 performs a process of subtracting the angular deviation of the regular reflection light detected by the position detector 204 from the angular deviation of the regular reflection light detected by the position detector 202 and the positional deviation of the illumination field 20. Thus, the positional deviation amount of the illumination field 20 is calculated. Then, the displacement signal of the illumination field 20 obtained by the processing circuit 205 is input to the overall control unit 53 and sin (φ
By dividing by i), it is converted into the amount of change in the height of the wafer surface. The overall control unit 53 further records the amount of change in the wafer surface height for each scanning position R in the scanning direction (translation direction) S2, thereby obtaining a wafer cross-sectional profile from the wafer surface to the edge portion. Thus, the wafer cross-sectional profile obtained by the overall control unit 53 is displayed on the display unit 54 as a graph, for example.
ところで、ウェハ表面の高さずれによって照野20の位置がずれて検出光学系の視野か
ら外れると、検査感度が低下することになる。これを防ぐために、照野位置ずれ測定手段
(ウェハ断面形状プロファイル計測手段)で得られる照野20の位置ずれ測定値に基づき
、図15に示す照野位置補正手段により照野の位置を補正する必要がある。即ち、照明光
学系101に備えられた照野位置補正手段は、照明光学系101の光路中に、ビーム偏向
素子211、集光レンズ212及びミラー213(m2)を設置して構成される。照明光
はビーム偏向素子211により角度制御を受けたのち、ミラー213(m2)にて反射し
、ウェハ1上に導かれる。そして、照野位置補正コントローラ214によってビーム偏向
素子211による偏向の大きさを制御することで、ビーム位置が制御される。即ち、照野
位置補正用コントローラ214は、処理回路205(全体制御部53も含む)から得られ
た照野20の位置ずれ量(位置ずれ測定値)に基づき、照野位置を元に戻すようビーム偏
向素子211を制御することにより、各検出光学系の散乱光検出角度範囲に対する照野2
0の位置、即ち正反射光の出射角度及び出射位置(例えば23、23’)は、ウェハ表面
(エッジ近傍も含め)の傾斜角度及び高さの変化に合うように補正され、その結果検出光
学系41(検出光学系87を含む)においてはエッジ回折光24及びエッジグリップ回折
光86を遮光し、他の検出光学系においてはエッジ回折光24及びエッジグリップ回折光
85、86の入射をなくして広い角度範囲で散乱光を検出してウェハの表面検査と同様に
、ウェハのエッジ部近傍を高感度に検査することが可能となる。
By the way, if the position of the illumination field 20 is shifted due to a height shift of the wafer surface and deviates from the field of view of the detection optical system, the inspection sensitivity is lowered. In order to prevent this, the position of the illumination field is corrected by the illumination field position correction means shown in FIG. 15 based on the measured displacement value of the illumination field 20 obtained by the illumination field position deviation measurement means (wafer cross-sectional shape profile measurement means). There is a need. That is, the illumination field position correction means provided in the illumination optical system 101 is configured by installing the beam deflection element 211, the condenser lens 212, and the mirror 213 (m2) in the optical path of the illumination optical system 101. The illumination light is subjected to angle control by the beam deflecting element 211, reflected by the mirror 213 (m 2), and guided onto the wafer 1. The illumination position correction controller 214 controls the beam position by controlling the magnitude of deflection by the beam deflection element 211. That is, the illumination field position correction controller 214 restores the illumination field position based on the displacement amount (position displacement measurement value) of the illumination field 20 obtained from the processing circuit 205 (including the overall control unit 53). By controlling the beam deflection element 211, the illumination field 2 for the scattered light detection angle range of each detection optical system
The position of 0, that is, the emission angle and the emission position (for example, 23, 23 ′) of the specularly reflected light is corrected so as to match the change in the inclination angle and height of the wafer surface (including the vicinity of the edge). In the system 41 (including the detection optical system 87), the edge diffracted light 24 and the edge grip diffracted light 86 are shielded, and in the other detection optical systems, the incidence of the edge diffracted light 24 and the edge grip diffracted lights 85 and 86 is eliminated. It is possible to inspect the vicinity of the edge portion of the wafer with high sensitivity in the same manner as the wafer surface inspection by detecting scattered light in a wide angle range.
以上説明したように、本発明に係る実施の形態によれば、エッジ形状プロファイル計測
手段及び照野位置補正手段を備え、ウェハ表面のずれ(傾斜角度ずれ及び高さずれ)によ
る照野の位置ずれ、即ち正反射光の出射角度及び出射位置(例えば23、23’)のずれ
を補正することにより、特定の検出光学系においてはエッジ回折光及びエッジグリップ回
折光を遮光し、他の検出光学系においては検出器がカバーしている角度範囲を広げ、しか
も浅い焦点深度のトレードオフで空間分解能・解像度を高くして検査感度を高めることが
可能となる。即ち、本発明に係る実施の形態によれば、照明光学系101による微小レー
ザビームスポットの走査と複数の検出光学系102による広い立体角で高集光効率の散乱
光検出とを行うことで、ウェハの表面検査と同時に、ウェハのエッジ部近傍について数百
nmから数十nmオーダーの欠陥を検出可能な高感度検査を実現している。
As described above, according to the embodiment of the present invention, the edge shape profile measuring means and the illumination field position correcting means are provided, and the illumination field position deviation due to the wafer surface deviation (tilt angle deviation and height deviation). That is, by correcting the deviation of the emission angle and the emission position (for example, 23, 23 ′) of the specularly reflected light, the edge detection light and the edge grip diffraction light are shielded in the specific detection optical system, and the other detection optical system In this case, it is possible to widen the angle range covered by the detector and increase the inspection sensitivity by increasing the spatial resolution and resolution with a trade-off of shallow depth of focus. In other words, according to the embodiment of the present invention, the scanning of the minute laser beam spot by the illumination optical system 101 and the detection of scattered light with high light collection efficiency with a wide solid angle by the plurality of detection optical systems 102 are performed. Simultaneously with the surface inspection, a high-sensitivity inspection capable of detecting defects on the order of several hundred nm to several tens of nm near the edge of the wafer is realized.
1…ウェハ、2…レーザ光源、3…アッテネータ、4…偏光素子、5…照度分布制御素子
、6…集光レンズ、7…ビームエキスパンダ、8…集光結像系、9…センサ、10…並進
ステージ、11…回転ステージ、13…偏光フィルタ、14…コントローラ、15…遮光
シャッタ、16…シャッタコントローラ、20…照野、31…ベベル、32…アペックス
、41…エッジ回折光検出光学系、51…アナログ処理部、52…デジタル処理部、53
…全体制御部、54…表示部、81…エッジグリップ、101…照明光学系、102…検
出光学系、103…ステージ、105…信号処理部、202…位置検出器、203…集光
レンズ、204…位置検出器、205…処理回路、211…ビーム偏向器、212…集光
レンズ、214…視野位置補正コントローラ、501a,b…プリアンプ部、502a,
b…A/D変換部、511a,b…ローパスフィルター、601a,b…ローパスフィル
ター、604a,b…ハイパスフィルター、605…欠陥判定部、606…ヘイズ処理部
、S1…走査方向、S2…走査方向、Re…エッジ部近傍領域。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wafer, 2 ... Laser light source, 3 ... Attenuator, 4 ... Polarizing element, 5 ... Illuminance distribution control element, 6 ... Condensing lens, 7 ... Beam expander, 8 ... Condensing imaging system, 9 ... Sensor, 10 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Translation stage, 11 ... Rotary stage, 13 ... Polarizing filter, 14 ... Controller, 15 ... Light-shielding shutter, 16 ... Shutter controller, 20 ... Teruno, 31 ... Bevel, 32 ... Apex, 41 ... Edge diffraction light detection optical system, 51 ... Analog processing unit, 52 ... Digital processing unit, 53
DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Whole control part 54 ... Display part 81 ... Edge grip 101 ... Illumination optical system 102 ... Detection optical system 103 ... Stage 105 ... Signal processing part 202 ... Position detector 203 ... Condensing lens 204 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Position detector, 205 ... Processing circuit, 211 ... Beam deflector, 212 ... Condensing lens, 214 ... Field position correction controller, 501a, b ... Preamplifier unit, 502a,
b: A / D conversion unit, 511a, b ... low pass filter, 601a, b ... low pass filter, 604a, b ... high pass filter, 605 ... defect determination unit, 606 ... haze processing unit, S1 ... scanning direction, S2 ... scanning direction , Re: Edge vicinity region.

Claims (4)

  1. 光源から出射した光を試料上に導いて照野として照明する照明光学系と、
    該照明光学系によって照明された照野により試料上にて発生した光を複数の方向から集光して該複数の方向ごとに検出信号を得る複数の検出光学系と、
    該複数の検出光学系によって得られる複数の検出信号を処理して欠陥の存在を判定する信号処理部とを備えた欠陥検査装置であって、
    前記試料のエッジグリップ部近傍を検査する際、前記信号処理部において前記試料のエッジグリップ部から発生する回折光が入射しない検出光学系から得られる検出信号を処理して欠陥の存在を判定することを特徴とする欠陥検査装置。
    An illumination optical system that guides light emitted from the light source onto the sample and illuminates it as an illumination field;
    A plurality of detection optical systems for collecting light generated on the sample by the illumination field illuminated by the illumination optical system from a plurality of directions and obtaining detection signals in the plurality of directions;
    A defect inspection apparatus comprising a signal processing unit that processes a plurality of detection signals obtained by the plurality of detection optical systems and determines the presence of a defect,
    When inspecting the vicinity of the edge grip portion of the sample, the detection signal obtained from the detection optical system in which diffracted light generated from the edge grip portion of the sample is not incident is processed in the signal processing portion to determine the presence of a defect. Defect inspection device characterized by.
  2. 光源から出射した光を試料上に導いて照野として照明する照明光学系と、
    該照明光学系によって照明された照野により前記試料上にて発生した光を複数の方向から集光して該複数の方向ごとに検出信号を得る複数の検出光学系と、
    該複数の検出光学系から得られる複数の検出信号を処理して欠陥の存在を判定する信号処理部とを備えた欠陥検査装置であって、
    前記試料のエッジ部近傍及び前記試料のエッジグリップ部近傍を検査する際、前記信号処理部において前記試料のエッジ部近傍及び前記試料のエッジグリップ部から発生する回折光が入射しない検出光学系から得られる検出信号を処理して欠陥の存在を判定することを特徴とする欠陥検査装置。
    An illumination optical system that guides light emitted from the light source onto the sample and illuminates it as an illumination field;
    A plurality of detection optical systems for collecting light generated on the sample by the illumination field illuminated by the illumination optical system from a plurality of directions and obtaining detection signals in the plurality of directions;
    A defect inspection apparatus comprising a signal processing unit that processes a plurality of detection signals obtained from the plurality of detection optical systems and determines the presence of a defect,
    When inspecting the vicinity of the edge portion of the sample and the vicinity of the edge grip portion of the sample, the signal processing unit is obtained from a detection optical system in which diffracted light generated from the vicinity of the edge portion of the sample and the edge grip portion of the sample is not incident. A defect inspection apparatus characterized in that a detection signal is processed to determine the presence of a defect.
  3. さらに、前記照明光学系により試料上に照明された照野の位置ずれ量を測定する照野位置ずれ測定手段を備え、前記照明光学系には、該照野位置ずれ測定手段で測定された照野の位置ずれ量に基づいて前記試料上に照明される照野の位置を補正する照野位置補正手段を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の欠陥検査装置。 The illumination optical system further includes an illumination field misalignment measuring unit that measures the amount of misalignment of the illumination field illuminated on the sample by the illumination optical system, and the illumination optical system includes an illumination field measured by the illumination field misalignment measuring unit. 3. The defect inspection apparatus according to claim 1, further comprising an illumination field position correction unit that corrects the position of the illumination field illuminated on the sample based on an amount of field displacement.
  4. 光源から出射した光を試料上に導いて偏光照明による照野として照明する照明光学系と、
    該照明光学系によって照明された偏光照明による照野により前記試料上にて発生した光を複数の方向から集光して該複数の方向ごとに検出信号を得る複数の検出光学系と、
    該複数の検出光学系から得られる複数の検出信号を処理して欠陥の存在を判定する信号処理部とを備えた欠陥検査装置であって、
    前記試料のエッジ部近傍及び前記試料のエッジグリップ部近傍を検査する際、前記信号処理部において少なくとも前記試料のエッジ部近傍及び前記試料のエッジグリップ部から発生する回折光が入射しない検出光学系から得られる検出信号を処理して欠陥の存在を判定することを特徴とする欠陥検査装置。
    An illumination optical system that guides the light emitted from the light source onto the sample and illuminates it as an illumination field by polarized illumination;
    A plurality of detection optical systems for collecting light generated on the sample from a plurality of directions by an illumination field illuminated by the polarized illumination illuminated by the illumination optical system and obtaining detection signals in the plurality of directions;
    A defect inspection apparatus comprising a signal processing unit that processes a plurality of detection signals obtained from the plurality of detection optical systems and determines the presence of a defect,
    When inspecting the vicinity of the edge portion of the sample and the vicinity of the edge grip portion of the sample, from the detection optical system in which diffracted light generated at least near the edge portion of the sample and the edge grip portion of the sample is not incident in the signal processing unit A defect inspection apparatus that processes a detection signal obtained to determine the presence of a defect.
JP2013176202A 2013-08-28 2013-08-28 Defect inspection equipment Active JP5668113B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013176202A JP5668113B2 (en) 2013-08-28 2013-08-28 Defect inspection equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013176202A JP5668113B2 (en) 2013-08-28 2013-08-28 Defect inspection equipment

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008089870A Division JP5355922B2 (en) 2008-03-31 2008-03-31 Defect inspection equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013235018A JP2013235018A (en) 2013-11-21
JP5668113B2 true JP5668113B2 (en) 2015-02-12

Family

ID=49761222

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013176202A Active JP5668113B2 (en) 2013-08-28 2013-08-28 Defect inspection equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5668113B2 (en)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4908925B2 (en) * 2006-02-08 2012-04-04 株式会社日立ハイテクノロジーズ Wafer surface defect inspection apparatus and method
JP5349742B2 (en) * 2006-07-07 2013-11-20 株式会社日立ハイテクノロジーズ Surface inspection method and surface inspection apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013235018A (en) 2013-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5355922B2 (en) Defect inspection equipment
US20180067060A1 (en) Defect inspecting method and defect inspecting apparatus
JP5469839B2 (en) Device surface defect inspection apparatus and method
JP5349742B2 (en) Surface inspection method and surface inspection apparatus
US9255891B2 (en) Inspection beam shaping for improved detection sensitivity
JP4797005B2 (en) Surface inspection method and surface inspection apparatus
JP5538072B2 (en) Defect inspection method and apparatus
TW201932828A (en) System for wafer inspection
JP2013108950A (en) Defect inspection method and device
US9568437B2 (en) Inspection device
JP2009283633A (en) Surface inspection device, and surface inspection method
JP5889699B2 (en) Optical inspection method and apparatus for magnetic media
JP5668113B2 (en) Defect inspection equipment
JP5579574B2 (en) Defect inspection method and apparatus
JP3432273B2 (en) Foreign matter inspection device and foreign matter inspection method
WO2018131101A1 (en) Charged particle beam device and optical examination device
WO2020136697A1 (en) Defect inspection device
JP2015068731A (en) Magnetic medium optical inspection method and device therefor
JP2011169733A (en) Surface inspection method and device of the same

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140430

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140507

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140704

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20141027

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20141209

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20141215

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5668113

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350