JPH03223652A - 粒子を検出するための装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明はウェーハサブストレート等の、表面上の大変
小さい粒子の光学検出、位置決めおよび大きさ測定に関
し、かつ特に蒸気が凝縮したテスト表面から反射または
散乱する光を検出する方法および装置に関する。

背景技術 汚染粒子は半導体産業における歩留損失の主な原因であ
る。したがって、半導体ウェーハ上で粒子を検出し、位
置決めしかつ大きさ決めするための装置が使用されてき
た。現在、むき出しのシリコンウェーハ上での粒子の実
質的な検出の限界は約０．　１ないし０．　２マイクロ
メータである。粒子から散乱された光の量は、ｄが粒子
の直径を表わす場合、ｄ６に比例するので２の因数によ
る粒子の大きさの縮小は散乱された光における６４倍の
縮小を結果としてもたらす。１分間に約１．ないし３ウ
エーハの妥当な全体的検出速度が所望されかつ移動する
レーザビームからの散乱された光子の数は約０．　１マ
イクロメータあたりでわずかになるので、検出はおよそ
この大きさで実質的な限界に達する。

しかしながら、０．１マイクロメータより小さい粒子が
１分当たり工ないし３ウエーハの検査速度で動作する現
在入手可能な装置では確実に検出できないからといって
、それはそれらが必ずしも無害であるということを意味
しない。そのような大変小さな粒子は、現在の臨界ライ
ン幅よりも実質的に小さいが、それでもなお大変薄いフ
ィルムには大変に有害であると考えられている。ここで
フィルムの厚さに関して重要なパラメータはライン幅よ
りはむしろ粒子の大きさである。これら粒子は薄いフィ
ルムにピン穴をあけかつ低減された絶縁耐力を引き起こ
すかもしれず、それにより時期尚早な絶縁破壊を引き起
こすかもしれない。

半導体産業では、クリーンルームの空気中に浮遊する大
変小さい粒子を検出するために凝縮核カウンタが使用さ
れる。この形式の検出器は自由な空間における粒子が過
飽和蒸気のための核形成中心として動作しかつしたがっ
て検出され得る小滴を形成するようにその粒子に液体を
凝縮させることにより人工的に拡大させることが可能で
あるという原則に従って作動する。気流はたとえばアル
コールの蒸気で飽和し、それから凝縮領域へ入り、そこ
で気流内の浮遊するどのような粒子のまわりにも小滴が
形成されかつそれらが検出チャンバに達するまでの大き
さに成長する。そこで粒子が検出されかつ小滴からの散
乱された光によりカウントされる。典型的には、凝縮核
カウンタは０．０１マイクロメータのオーダの大きさま
で空気中の浮遊する粒子を検出することができる。しか
しながら、もとの粒子の間での適当な大きさの区別を維
持するように成長の過程を制御することは難しい。

米国特許第４３１４４７４号では、ダマダロジアン（Ｄ
ｅ　ｒｍａ　ｒｄｅ　ｒｏｓ　１ａｎ）が表面上でのひ
び割れ、裂は目および他のそのような傷を検知するため
にテスト表面上に不活性炭化フッ素の蒸気を収縮する方
法を記述する。フラスコに含まれた液体炭化フッ素は緩
やかな沸騰に至るまで加熱されかつ不活性ガス、たとえ
ば空気または窒素などが、その液体を介して沸騰する。

蒸気の緩やかな流れが蒸気管によりフラスコがらテスト
表面へ運ばれ、その管の自由な端部は１／２インチない
し１インチ（約２ｃｍ）テスト表面がら離れて保持され
る。炭化フッ素の表面張力は十分に低いので凝縮すると
表面を湿らせ、均一の厚さの層を形成する。

検出は可視的でかつ顕微鏡の助けにより行なわれかつ欠
陥のある領域が欠陥のない領域よりも比較的より多い入
射光を吸収するという事実に依存する。大きさにして１
マイクロメータのオーダでの欠陥を見つけることができ
る。

米国特許第３５８００６６号では、プリスキン（Ｐｌｉ
ｓｋｉｎ）がシリコン部材の表面にバイヤ穴を酸化エツ
チングすることの完全性を測定する方法を記載し、それ
によるとシリコン部材は冷やされかつ湿ったガスの流れ
がその表面に向けられる。湿ったガスの流れは消イオン
化された水により乾性窒素を泡立てることによりつくら
れる。

穴での凝縮は残留酸化物の上にできる薄膜の形式であり
、むき出しのシリコンの上では小滴の玉となる。

この発明の目的はテスト表面上での０．　１マイクロメ
ータより小さい粒子および表面特性を検出するための装
置を提供することにある。

この発明のもう１つの目的は検出された粒子の大きさを
算定しかつテスト表面上に存在する粒子の形式を特徴状
めするための方法を提供することである。

発明の開示 上記の目的は、テストされるべき表面上に、制御された
過飽和の局部領域を提供するための加熱された心または
他の手段と、凝縮された小滴を検出するための過飽和の
領域に隣接する表面の方へビームを向けるためのレーザ
スキャナまたはほかの手段とを組合わせる粒子検出装置
で成し遂げられる。目的はまた、水滴が検出される特定
のスキャンまたは複数のスキャンに従い、相対的大きさ
またはあるほかの特性により粒子を分類するために異な
る過飽和レベルまたは異なる蒸気の組成を有する表面の
反復する走査を使用する方法でもまた成し遂げられる。

この発明の粒子検出器は半導体ウェーハ等のテストされ
るべき表面を有する物体のための支持物を含む。検出器
はまたアルコール等の蒸発可能な液体材料源と、源から
心へ液体を導くように液体源と流体の連通の状態にある
心とを含む。心を加熱することにより液体材料が蒸発し
、かつ心が表面の部分の上に配置されるので、その表面
部分の上に蒸気の局部区域が設けられる。１つの実施例
では、窒素等のキャリアガス源と、キャリアガス源と連
通ずるマニホルドが表面の部分に蒸気の流れを向けるた
めに設けられてもよい。好ましくは、蒸気の流れの速度
とウェーハが同一直線上にありかつ等しく、シたがって
相対的な動きがな（したがって乱れも存在しない。キャ
リアガスがあってもなくても、表面は蒸気の凝縮温度ま
たは「露点」より冷たいので、局部蒸気区域は過飽和に
されかつ液体の小滴はテスト表面のその部分上のいかな
る粒子のまわりでも凝縮する。走査レーザまたは他の向
けられたビーム源は蒸気の過飽和の区域に隣接する表面
へ向けられたビームを提供する。物体の表面上の凝縮さ
れた小滴がビームの経路へ移動するように、過飽和区域
に相関しかつビームに隣接するその支持上の物体を移動
させるためにトラックまたは他の手段が設けられてもよ
い。検出器は小滴により散乱されたビームの光を受け取
るべく位置決めされ、それにより粒子は凝縮された小滴
の手段により検出される。もう１つの実施例では、異な
る組成の蒸発可能な材料の複数の源および複数の加熱可
能な心が使用されるべき特定の蒸気を選択するために設
けられてもよい。

この発明の方法はテスト表面上の粒子を検出しかつ分類
するための上記の検出器の制御された過飽和を利用する
。第１の過飽和にされた蒸気がテスト表面にわたって与
えられかつその表面は小滴のために走査される。これは
他の過飽和にされた蒸気とともに数回にわたって反復さ
れかつ異なる走査による検出は粒子が検出される特定の
走査または複数の走査に従い粒子を分類するよう比較さ
れる。たとえば、様々な走査における蒸気は過飽和レベ
ルを変化させることにより区別されることが可能で、検
出可能な小滴はどのような所与の過飽和レベルに関して
も少なくともある最小限の大きさの粒子上で凝縮する。

それから粒子はそれらの検出に必要とされる過飽和レベ
ルに対応して相対的な大きさの範囲へ分類され得る。代
替的には、蒸気はそれらの組成により区別されることが
可能で、極性材料はイオン性の塩の粒子の回りで凝縮す
る傾向にあり、非極性の材料は非イオン性の材料のまわ
りで凝縮する傾向にあり、フォトレジスト溶剤はフォト
レジスト残留物のまわりで凝縮する傾向にある等々であ
る。

この発明を実行するための最良のモード第１図、第１Ａ
図および第２図を参照すると、粒子検出器が粒子１５の
存在に関してテストされるべき表面１４を有する、半導
体ウェーハ等の物体１：３のための支持１１を含む。こ
こでは、支持】１は軸１８のまわりを自由に回転または
回される複数の車輪またはローラ１６として表わされる
。

しかしながら、テスト物体１３のための支持１１の特定
の形状はこの発明には決定的ではないので、したがって
、ほかの形式の支持が使用されてもよい。テスト物体ま
たはウェーハ１３は矢印Ｂ１ごより示される方向へ移動
可能でかつその方向へ物体を均一に移動させるための手
段が一般的には設け１っれる、ったとえば、第１図に見
られる支持の形式では、車輪１６のいくつかまたはすべ
てがモ・−タによりトラック上を回転自在に回され得る
。再び、使用されるドライブの特定の形状は決定的では
ない。

粒子検出器はまたウェーハ１３の表面１４の上に密接し
て位置決めされる心１７を含む。典型的には、心１−７
は緩くよられたまたは共に織られた純金属のフィラメン
トで製作された長いクリーンな金属の心である。そのよ
うな心はそれ自体に電流を通すことにより加熱され得る
。加熱を提供するために心の長さに沿って導電経路が存
在する限り心はまた、心のまわりに織られたまたはよら
れた非導電性の繊維を有する金属の心から、またはその
長さに沿って半径方向にスロットをつけられたキャピラ
リ管からまたは金属および非金属の糸の複合物で製作さ
れることも可能である。心１７はアルコール等の、蒸発
可能な液体の源２０と流体の連通状態にある。液体は源
２０から心１７へ導き入れられ、かつ心１７が電流によ
り加熱されるので液体が蒸発する。このことは表面１４
上で心のまわりに蒸気の局部区域１９をつくり出す。

表面１４は蒸気の凝縮温度または「露点」よりもより冷
たくまたはより冷たくなるべくされるので、区域１９は
過飽和にされる。結果として、物体１３が心１７の下を
通ると小滴２１が表面１４上で凝縮する。凝縮は過飽和
の局部区域内にある表面１４のその部分の上のみで発生
する。矢印Ｂの方向にウェーハ１３を移動させることに
より表面１４の異なる部分が区域１９内へ持ち込まれか
つまた凝縮した小滴が走査ビーム２５の経路へ持ち込ま
れる。

レーザまたはほかのビーム源２３が走査ミラー２７に向
けられたレーザ光ビーム２５をつくり出す。ミラー２７
は矢印Ａにより示される方向に発振ししたがって、第２
図に見られる表面１４上のビーム２５の結果として得ら
れる走査経路２６はウェーハの移動の方向Ｂに対して実
質的に直角となる。走査経路２６は、ウェーハ１３が移
動するときちょうど凝縮した小滴２１がビーム経路２６
内へ移動するように側面上で蒸気の過飽和状態の区域］
−９に隣接する。

検出器４７は小滴により散乱された光３３を受け取るべ
く位置決めされる。光コレクタは粒子の検出を強化する
ために検出器４７と組合わせて使用される。多くの異な
る光コレクタ・検出器の組合わせが使用され得る。１つ
の好ましい実施例が第１図に示され、それは反射性の内
部表面を有する長円形のシェル３１を含む。シェル３１
は表面１４上の走査経路２６と一致する第１の焦点線と
複数の光フアイバ光学系の導波路３９．４１．４３ぞの
他のだめの人力ｆ６Ｊ　Ｌ１３７の線と一致する第２の
焦点線とを自Ａる。走査レーザビーム２５のためにシェ
ル２９内にスロット２９が設けられる。

光コレクタはまた好ましくは先ファイバ光学系のｋｑｉ
ｆ対点コレクタであ・３第：２の段階を含む。、、−の
形式Ｊ−゛・第２の段階は、’Ｊ　Ｌｈべ」」の第１ど
の焦点線と致する線に配列された開口３７を＊　−４−
’　６入力端部Ｇ　、１（ｑ　ｉ乙複数の光−ンフィバ
光学系の導波路３９．４］−５，４・１：３その他、Ｅ
　、′う１む１．導波路：３９．４１．４３その他１′
；、束４０を１１．シ、Ｉル１−４るべく出力端部で集
められる１、先マルチプライヤ管等の、検出器４７は東
４５の出力端部に光学的に連結され導波路３９、・１１
．４３その他を介して伝送された光３３を受け取る。こ
のコし・フタ・検出器の組合わせの形式が好まれるが、
散乱け、５光３３を検出するために他の検出装置が使用
されてれもよい。たとえば、この発明の譲受人に譲渡さ
れた米国特許第４６０１、５７６号に記載される実施例
が使用されでもよい。

第３図を参照すると、この発明の代替的実施例は、第１
図および第１Ａ図での第１の実施例同様、粒子１５の存
在に関してテストされるべき表面１４を有する物体１３
のために支持１−１を有する。

それはまた蒸発可能な液体材料源と流体の連通状態にあ
る心１７を有し、かつそれは源から心へ導き出される液
体を蒸発させそのことにより表面の部分の上に蒸気の過
飽和状態の局部区域を設りるように加熱されることが可
能である。検出器はまたカスＩ・物体１３の動きの方向
Ｂにおよそ直角な方向に表面１４を走査するビーム２５
を提供するレーザスキャナと、光コレクタ３１を介して
粒子のまわりに凝縮された小滴２１からの発散された光
３３を受け取るべく位置決めされた検出器４７とを含む
。

第１．の実施例とは違い、第３図の代替的実施例はまた
キャリアガス源５３と、管５５を介して源５３と連通ず
るマニホルド５１とを含む。キャリアガスは窒素、空気
または心１７からの蒸気を保持することが可能ないくつ
かのほかの実質的に不活性なガスでよく、かつ加熱され
てもよい９、源５３は示されるような、加圧容器および
バルブ、またはポンプでよく、そのいずれかがガスの流
れをマニホルド５１に与える。マニホルド５１は心１７
、Ｊ：側面の開口を設けられた１１を実質的に囲みした
がって、心からの蒸気化された材料を含む、矢ｇｌ　Ｆ
で示されるキャリアカスの流れが表面１４の上へ向けら
れる。好ましくは、蒸気の流れＦの速度は矢印Ｂで示さ
れるウェーハの動きの速度と同一直線上にありかつそれ
に等しい。し、たが−）て、蒸気の流れとウェーハの間
には相関的な動きは存在しないであろうしかつしたがっ
て乱れも存在しないであろう。この態様では、より冷た
い表面１４０部分に隣接して蒸気の過飽和の区域１９が
形成される。心・マニホルドの組合わせはビーム２５の
近隣から空間的に取り除かれた表面１４に近接して位置
決めされるはずであり、したがってそれは散乱する光３
３の集光には干渉しない。過飽和のレベルおよびそれに
より形成される小滴２１の大きさは１つまたは２つ以上
の方法で制御され得る。心１７を通って流れる電流の量
を調節することにより、心１７の加熱が制御され得る。

心１７の加熱を変化させることにより源２０から導かれ
る揮発性の液体材料が蒸発する速度が変化する。

ある時点までは、より熱い心は一般的にはより冷たい心
より大きな過飽和状態を結果としてもたらす。蒸発の量
は揮発性の液体が心へ導かれることが可能な速度により
制限される。代替的には、心からの蒸発は管５５を通る
ガスを加熱する場合と同様、キャリアガスの温度を変化
させることにより制御され得る。過飽和はまた第３図の
実施例では心１７を通るキャリアガスの流れの流量を変
化させかつそれによりガスの流れにおける蒸気の凝縮を
変化させることによっても制御され得る。より速い流れ
はより遅い流れよりも少ない過飽和を結果としてもたら
す。しかしながら、等しい流れとウェーハの速度のこの
好ましい実施例が使用されるとすれば、後者の方策は正
確なウェーハの走査のための最大ウェーハ速度により制
限されることを認識すべきである。過飽和はまたテスト
物体の温度を制御することによりある程度までは変化さ
せることが可能である。たとえば、テストウェーハは熱
電気的に制御された態様でまたは支持１１のための流体
冷却チャックを使用することにより冷却され得る。室温
の表面より冷たい表面１４は結果としてより大きな過飽
和とより大きい凝縮をもたらす。

テスト表面上の粒子の大きさを算定する方法は上記粒子
検出器の過飽和を変化させる能力に依存する。過飽和を
変化させることにより、形成される小滴の大きさは制御
され得る。粒子は表面上にあるので、それらの位置は一
般的に固定されておりかつ検出された粒子の位置的情報
は分析のために記憶され得る。この情報は、たとえば、
相対的な大きさにより粒子を分類するために使用される
ことが可能で、所与の過飽和レベルで特定のカウントか
ら粒子を取り除く。たとえば今０．１マイクロメートル
の粒子が凝縮源の下を過飽和の区域へ通過していると推
定する。それは低い過飽和のレベルで観察することが可
能な散乱をつくり出すように思われる。したがって、第
１の走査が低い過飽和を使用してつくられかつこれらの
粒子が検出され、位置決めされかつカウントされる。第
２の走査はそれから増大された過飽和でつくり出され、
かつここで再び粒子は位置決めされかつカウントされる
。この第２の走査は再び第１の走査からの粒子を検出し
かつまたより大きな小滴を形成するより大きな過飽和に
よるより小さな粒子を検出する。第１の走査で観察され
たそれら粒子は第２の走査のカウントから構成される装
置がわかっていればこのことが可能である。常に増大し
続ける過飽和のためのこれらのステップを反復し、テス
ト表面にわたっての粒子の広がりおよび位置を追跡する
ことが可能である。

したがって、表面上の粒子を検出しかつ分類する方法は
テスト表面にわたって第１の過飽和の蒸気を提供するス
テップとそのことにより表面上の第１の組の粒子上で小
滴が凝縮しかつそれら小滴を検出するように表面を走査
するステップとを含む。これらのステップは、典型的に
は他の過飽和された蒸気で、時間の制約により４回また
は５回を超えない範囲で予め定めらたれ回数にわたって
反復され、それにより小滴が表面上のほかの組の粒子上
に凝縮し次に検出される。典型的には、各走査の後に小
滴は自ら蒸発するが、このことはテスト表面を加熱する
ことまたはその上のガスの状態により強化され得る。い
（っかの走査からの小滴の検出が比較されかつ表面上の
粒子はどの走査に対してそれら対応する小滴が検出され
たかに従い分類される。

上記の例では、いくつかの走査にわたっての過飽和の蒸
気は過飽和のレベルにより区別されかつ検出可能な小滴
がそのレベルに依存する少なくとも特定の最小の大きさ
の粒子上に凝縮する。こうして粒子はそれら粒子上の凝
縮された小滴を検出するために必要とされる特定の過飽
和のレベルに対応する複数の相対的大きさの範囲へ分類
される。

いくつかの走査からの小滴を比較することは好ましくは
各走査における検知されたれ小滴の位置を位置決めしか
つ記憶するステップと、それから複数の走査からのいか
なる共通の位置をもマツチさせるステップとを含む。マ
ツチする位置での異なる走査における検出は同じ粒子に
対応するものとして指定される。精度は落ちるが、代替
的方法では各走査で検出された粒子の数を単純にカウン
トしかつ一般的な減算を使用して各類での粒子の数が得
られる。この代替の方法では各大きさの範囲での粒子の
概算が得られるが粒子の位置を位置決めはしない。

上記の大きさ決めの方法は好ましくは第１図ないし第３
図に示される装置を使用して実施され、心が様々な過飽
和レベルでの蒸気の過飽和の局部区域をもたらす。しか
しながら、テスト表面の部分にわたって蒸気の過飽和の
局部区域を提供しかつ過飽和レベルを変化させるべく制
御され得る他の装置も使用され得る。たとえば、第４図
では、心およびマニホルドの代わりにバブラジャー５６
が使用されている点を除いて、第３図に示されるものと
ほぼ同一の粒子検出装置が示される。ガス源５３はジャ
ー５６内の蒸発可能な液体材料５８へ延在するチューブ
５４を経由してバブラジャー５６と連通ずる。源５３か
らのガスは液体５８を通って泡立ち、かつそのプロセス
で飽和状態になる。ここで蒸気をたっぷり含んだガスが
ウェーハ１３上で終端をなす管５５を通ってジャー５６
を出る。蒸気をたっぷり含んだガスの流れが、矢印Ｆで
示されるように、ウェーハ表面１４の上に向けられる。

ガスはウェーハ１３より暖かいので、流れＦは表面１４
の部分の上に過飽和の局部区域１９を与える。好ましく
は、流れＦの速度は矢印Ｂで示されるウーエハの動きの
速度と同一直線上にありかつそれに等しく、それにより
乱れが結果として起こらない。過飽和のレベルは制御可
能でありかつバブラジャー５６内の液体５８の温度を変
化させることにより変化させることが可能で、より高い
温度ではより高い過飽和レベルを生じる結果となる。管
５５の温度もまた凝縮を避けるように制御されるはずで
ある。

第５図を参照すると、この発明のもう１つの代替実施例
が第１図ないし第３図における第１および第２の実施例
と同様、粒子１５を伴う表面１４を有するテスト物体１
３のための支持１１を有する。テスト物体１３は小滴２
１が蒸気過飽和の局部区域１９を通って走査レーザビー
ム２５の走査経路へ向かって移動するとき表面１４の部
分上の粒子１５上に凝縮するよう方向Ｂで移動する。ビ
ーム２５は方向Ｂにほぼ直角な方向で走査しかつ小滴２
１から散乱する光３３はコレクタ３１により光３３を受
け取るべく位置決めされた検出器４７へ反射される。し
かしながら、この代替の実施例では、複数の心６０−６
３、ここでは数にして４つであるがそれらが表面１４の
上に近接して間隔状めされ配置される。各心６０−６３
は、第１の２つの実施例での心１７と同様の態様で、複
数の蒸発可能な液体材料の源の１つと流体の連通状態に
ありかつ導電性の心を通る電流の流れにより加熱するこ
とが可能である。蒸発可能な液体材料の源の各々は異な
る組成を有しかつその対応する心６０−６３よる蒸発の
１回に材料のうちの１つのみが選択される。たとえば、
第５図では、心６２を通る加熱電流は蒸発させかつ心６
２により導かれる揮発性の材料の過飽和の区域をつくり
出すためにオンにされる。他の心６０−６１および６３
は加熱されない。非選択の心６０−６１および６２はま
たその材料源から除去されまたは他の態様ではピンチン
グなどにより蒸発可能な液体を導くことがさけられるか
もしれない。

第６図を参照すると、さらにもう１つの実施例では、粒
子１５のためにテストされるべき表面１４を有するテス
ト物体１３が支持１１上の方向Ｂへ移動させられる。複
数の心６０−６３、ここでは数にして４つだが、それら
は表面１４の上に近接に間隔状めされて配置されかつ第
１Ａ図での心１７と同様、複数の蒸発可能な液体材料源
の１つと各々流体連通状態にある。第５図でのように、
各課は異なる組成を有しかつ液体材料の１つのみが一般
的には蒸発１回のいずれの場合でも一般的にはその対応
する心６０または６３により選択される。実施例はまた
管５５を介してマニホルドと連通ずるキャリアガス源５
３をも含む。第３図での実施例のように、キャリアガス
は心６０−６３からの蒸気を保持することが可能ないか
なる不活性ガスでもよい。マニホルド５７は上部と側面
上で複数の６０−６３を囲みしたがって選択された蒸発
した材料を含むキャリアガスの流れは表面に向けられる
。この態様では、過飽和の区域はマニホルド５７のすぐ
下の表面１４上に局部的に与えられ、かつ結果として心
の１つから選択された液体材料の小滴２１がマニホルド
５７の下を移動するとき表面１５の部分上の粒子１５の
類上に凝縮する。ビーム２５は方向Ｂにほぼ直角な方向
で走査しかつ小滴２１から散乱する光３３は光３３を受
け取るべく位置決めされた検出器４７に対してコレクタ
３１により反射される。

第７図を参照すると、さらにもう１つの実施例が第４図
のバブラジャー５６と同様の複数のバブラジャー６６Ａ
ないしＤを含む。装置はガス供給源５３とチューブ５５
との間の接続を除き第４図におけるものと同様である。

この多数のバブラの配列では、ガス供給源５３からのチ
ューブ５４は複数のフィーダ管５９ＡないしＤに分かれ
その数はここでは４つである。各フィーダ管５９Ａない
しＤは管５９ＡないしＤ上のバルブ６４ＡないしＤを介
してバブラジャー６６ＡないしＤの１つと連通ずる。各
バブラジャー６６ＡないしＤは異なる組成の蒸発可能な
液体材料を有しかつその材料のうちの１つだけがいずれ
でも１回にバルブ６４ＡないしＤにより通常選択される
。ガスはジャー６６ＡないしＤの１つを介して泡立ちか
つ対応する出口管７ＯＡないしＤを通って外へ出る。各
出口管７ＯＡないしＤは好ましくは対応するフィーダ管
バルブ６０ＡないしＤと同期して開きがっ閉じるバルブ
６４ＡないしＤを有する。出口管７０ＡないしＤは第４
図のように、ウェーハ表面１３の上でそれから終端とな
る管５５と接続する。

い（つかの異なる蒸発可能な流体源を使用して検知され
る流体の性質についてい（っかの事柄を学びかつそれら
の化学性質に従いそれらを分類することが可能である。

たとえば、ある流体で湿りまたは溶解する粒子は、これ
らの流体の蒸気を方がそれらの特性を持たない流体の蒸
気に対してよりも、よりよい沈澱中心として作用する。

このように、極性の溶剤の蒸気はイオン性の塩の粒子上
で凝縮する傾向にありかつ非イオン性の材料の粒子の上
ではより凝縮することがないように思われる。同様に、
非極性の溶剤の蒸気は非イオン性材料よりもイオン性の
壌土でより容易に凝縮するであろう。ウェーハ１３上を
いくつかの心６０−６３を走らせか−っ１回に１つの選
択されたものを活性化することにより、選択された粒子
上に凝縮をつくり出すことが可能である。異なる走査に
おける種々の蒸気の凝縮パターンを見ることで表面１４
上の粒子を化学形式により分類することが可能になる。

したがって、この発明の方法はテスト表面上に第１の化
学特性の材料からなる第１の過飽和の蒸気を提供し、そ
れにより表面上の第１の組の粒子上に小滴が凝縮するス
テップと、その小滴を検出するように表面を走査するス
テップとを含む。これらのステップは予め定められた回
数で反復され、第５図、第６図または第７図ではほかの
化学特性の材料からなるほかの過飽和の蒸気で４回まで
の走査が行なわれ、それにより小滴は表面上の他の組の
粒子の上に凝縮しかつ引き続き検出されるであろう。い
くつかの走査からの検出は比較されかつ粒子はそれらが
沈澱中心として作用する蒸気の材料、または材料に従い
分類される。たとえば、フォトレジスト残留物はレジス
ト溶剤の蒸気を使用することにより識別されるかもしれ
ずかつそのまわりにそのような溶剤の小滴が凝縮する粒
子はそのような残留物として分類されるであろう。

第８図を参照すると、テストされるべき表面７４を有す
る、つ゛ニーム等の、円状のテスト物体７３を保持する
ための回転可能な支持７１を有する。

支持７１はＣ方向に回転しかつまたＤ方向にスピンドル
７５上を移動する。心７７は蒸発可能な液体材料源８０
と流体の連通状態にある。不浸透性の套管７８が内側源
８０の内部または過飽和の所望される区域７９を除く心
７７の部分を覆ってもよい。心７７とレーザビーム８５
の双方は静止状態にあり、かつ表面７４は支持７１によ
り回転させられかつビーム８５の下を移動する。組合わ
された動きがウェーハ表面７４全体を覆うウェーハ上の
螺旋経路を追跡する。ビーム７５と心７７は互いに対し
て静止状態に保持されることが可能なので、物理的な凝
縮領域７９は大変小さ（なり得る。均一性はこうしてよ
り長い区域よりもよく確保され得る。しかしながら、欠
点は走査が長い期間を必要とすることにある。

この発明は加熱された心またはバブラを使用して制御さ
れた蒸気の過飽和の局部区域を提供しかつレーザスキャ
ナを使用して表面上の大変小さい粒子を検知する。過飽
和のレベルは周知の方法で制御されかつ変化され得るの
で、検出された粒子の大きさの範囲は多数の走査により
得られ得る。

ほかの粒子の分類方法では粒子の化学性質を決定するた
めに異なる蒸気の組成を使用する。この発明はパターン
のないウェーハ上では特に有用でありかつまたパターン
のあるウェーハ上でも粒子を検出しかつ分類するために
当該技術の既知の他の技術と組合わせることが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の粒子検出器の側部の断面図である。 第１Ａ図は第１図の線ＩＡ、−ＩＡに沿−・で破断し、
た正面の断面図である１、 第２図は第１図の線２−２に沿って破断した粒子を有す
るウェーハと粒子検出器のノ！１、・の平面図である。 第３図はこの発明の第２の粒子検出器の実施例の走査部
分の側部の断面図である４、 第４図はこの発明の方法を実施するための代替の粒子検
出器の実施例の走査部分の側部の断面図である。 第５図はこの発明の第３の粒子検出器の実施例の走査部
分の側部の断面図である。 第６図はこの発明の第４の粒子検出器の実施例の走査部
分の側部の断面図である。 第７図は第４図の単一のジャーの形状を任意に置換える
ための多数のバブラジャーの側面略図である。 第８図はこの発明の第５の粒子検出器の実施例に従う回
転自在な支持上のウェーハと第２の心の斜視図である。 図において、１１は支持、１３はテスト物体、１４は表
面、１５は粒子、１６は車輪またはローラ、１７は心、
１８は軸、１９は局部区域、２０は蒸発可能な液体源、
２３はビーム源、２５はビーム、２６は走査経路、２７
は走査ミラー、２９はシェル、３１はシェル、３３は光
、３７は開口、３９．４１．４３は導波路、４５は束、
４７は検出器、５３はガス源、５４はチューブ、５５は
管、５６はバブラジャー　５８は液体材料、５９Ａない
しＤはフィーダ管、６０ないし６３は心、６４Ａないし
Ｄはバルブ、６６ＡないしＤはバブラジャー、？ＯＡな
いしＤは出口管、７１は支持、７２は円状のテスト物体
、７４は表面、７５はスピンドル、７７は心、７８は套
管、８９は過飽和の区域、８０は液体材料、８５はレー
ザビームである。 Ｆ／にＪＡ。 Ｆ／にｌ。 ＦＩＧ−７ ＦＩＧ、＃５゜ ＦＩＧ、−６゜ 平成２年１２月１１日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）粒子検出装置であって、 その表面がテストされ得る物体を支持するための手段と
   、 前記表面の部分にわたって蒸気の過飽和の局部区域を提
   供し、それにより液体の小滴が前記表面の前記部分の前
   記物体上のいかなる粒子のまわりにも凝縮することが可
   能な手段と、 蒸気の過飽和の前記局部区域に隣接して光ビームを前記
   表面の方へ向けるための手段と、蒸気過飽和の前記局部
   区域と前記隣接する光のビームに対しての前記物体の相
   対的運動を提供しそれにより前記ビームの経路への、前
   記小滴を有する前記表面の前記部分の相対的な運動を引
   き起こし、それにより前記ビームからの光が前記小滴に
   より散乱させられる手段と、 前記表面に対して、散乱した光を受け取る関係に位置決
   めされ前記小滴により散乱した光を検出し、それにより
   そのまわりに前記小滴が凝縮した前記物体上の粒子が検
   出される手段とを含む、装置。 （２）蒸気の過飽和の局部区域を提供するための前記手
   段が蒸発可能な液体の材料源と、前記液体源と流体の連
   通状態にありかつ前記表面の前記部分の上に配置された
   心と、 前記心により前記液体源から引き出された液体材料を蒸
   発させるように前記心を加熱するための手段とを含む、
   請求項１に記載の粒子検出装置。 （３）蒸気過飽和の局部区域を提供するための前記手段
   がキャリアガス源と、前記キャリアガス源および前記加
   熱された心と流体の連通状態にあり前記表面の前記部分
   に蒸気の流れを向けるための手段とをさらに含み、 前記蒸気の流れが前記キャリアガス内の蒸発した液体材
   料からなる、請求項２に記載の粒子検出装置。 （４）前記蒸気の流れが前記表面に対してゼロ速度を有
   する、請求項３に記載の粒子検出装置。 （５）過飽和の局部区域を提供するための前記手段がキ
   ャリアガス源と、蒸発可能な液体材料を有するバブラジ
   ャーと、蒸発可能な液体材料の前記ジャーを介して前記
   キャリアガスを泡立てるための手段と、前記ジャーと連
   通状態にありかつ前記表面の上で終端となり、前記キャ
   リアガス内の蒸発した液体材料からなる蒸気の流れを前
   記表面の前記部分へ向けるための手段とを含む、請求項
   １に記載の粒子検出手段。 （６）前記光ビームがレーザビームである、請求項１に
   記載の粒子検出装置。 （７）物体を支持するための前記手段が液体の前記小滴
   が凝縮する温度を下回って前記物体を冷やすための手段
   を含む、請求項１に記載の粒子検出装置。 （８）過飽和の局部区域を提供するための前記手段が複
   数の異なる組成の蒸発可能な液体材料源と前記源の１つ
   を選択するための手段とを含む、請求項１に記載の粒子
   検出手段。（９）過飽和の局部区域を提供するための前
   記手段がキャリアガス源と、前記キャリアガス源と流体
   の連通状態にあるマニホルドをさらに含み、前記複数の
   蒸発可能な液体材料源の１つを選択するための前記手段
   が前記液体材料と流体の連通状態にある複数の選択可能
   で加熱可能な心を含み、前記マニホルドが選択された蒸
   発した液体材料からなる蒸気の流れと前記キャリアガス
   を前記表面へ向けるように前記複数の心を部分的に囲む
   、請求項８に記載の粒子検出装置。 （１０）過飽和の局部区域を提供するための前記手段が
   キャリアガス源と、各ジャーが異なる蒸発可能な液体材
   料を有する、複数のバブラジャーと、蒸発可能な液体の
   前記ジャーの１つを介して前記キャリアガスを選択的に
   泡立てるための手段と、前記ジャーの前記１つのものと
   選択的な連通状態にありかつ前記表面の上で終端となり
   それにより選択された蒸発した液体材料と前記キャリア
   ガスからなる蒸気の流れを前記表面に向けるような管と
   を含む、請求項８に記載の粒子検出装置。 （１１）粒子検出装置であって、 テストされるべき表面を有する物体を支持するための手
   段と、 蒸発可能な液体材料源と、 前記源と流体の連通状態にありかつ前記表面の部分の上
   に配置された心とを含み、前記心は前記心により引出さ
   れる液体材料を蒸発させるように加熱可能で、 その装置がさらに、 前記心を加熱し、それにより蒸発過飽和の局部区域が前
   記表面の前記部分の上に設けられ、液体の小滴がそれに
   より前記部分でのいかなる粒子の上でも凝縮することが
   可能な手段と、 ビームをつくり出すための光ビーム源と、 前記ビームの経路にあり前記ビームを走査の動きにおい
   て前記表面に向けるための手段とを含み、前記ビームが
   蒸気過飽和の前記局部区域に隣接する経路を走査し、 その装置がさらに、 前記支持に関連して前記物体を前記心と前記走査ビーム
   経路とに関連して移動させ、それにより凝縮するどのよ
   うな小滴も前記光ビームを散乱させるように前記ビーム
   経路へ移動させられる手段と、 どのような前記小滴により散乱された光をも受け取るべ
   く位置決めされ、それによりそのまわりに前記小滴が凝
   縮した粒子が検出される光検出器とを含む、装置。 （１２）心を加熱するための前記手段が前記心を通る電
   流をつくり出すための手段を含む、請求項１１に記載の
   装置。 （１３）前記光ビーム源がレーザである、請求項１１に
   記載の装置。 （１４）キャリアガス源と、 前記心のまわりに前記表面に向けられたガスの流れを提
   供するように前記心を部分的に囲みかつ前記ガス源と流
   体の連通状態にあるマニホルドとをさらに含む、請求項
   １１に記載の装置。 （１５）各材料が異なる組成を有する、蒸 発可能な液体材料の付加的な源と、 各心が前記付加的源の１つと流体連通状態になることが
   可能で、かつ前記表面の上に配置され、かつ心が選択的
   に加熱可能である付加的な心とをさらに含む、請求項１
   １に記載の装置。 （１６）キャリアガス源と、 前記表面に向けられた前記心のまわりにガスの流れを提
   供するように前記ガス源と流体の連通状態にある前記心
   と前記付加的な心とを部分的に囲むマニホルドとを含む
   、請求項１５に記載の装置。 （１７）前記物体を移動させるための前記手段が前記物
   体を第１の方向に移動させかつ前記ビームを向けるため
   の前記手段が前記第１の方向に実質的に直角をなす第２
   の方向にビーム経路をつくり出す、請求項１１に記載の
   装置。 （１８）表面上の粒子を検出しかつ分類する方法であっ
   て、 （ａ）テスト表面にわたって第１の過飽和 の蒸気をつくり出し、それにより前記表面上の第１の組
   の粒子の上に小滴が凝縮するステップと、（ｂ）前記小
   滴を検出するように前記表面 を走査するステップと、 （ｃ）他の過飽和の蒸気でステップ（ａ） および（ｂ）を予め定められた回数反復し、それにより
   小滴が前記表面上の粒子の他の組の上に凝縮しかつ引き
   続いて検出されるステップと、（ｄ）反復された走査か
   らの前記小滴の検 出を比較しかつ前記表面上の前記粒子をそれらの対応す
   る小滴が検出される走査または複数の走査に従い分類す
   るステップとを含む、方法。 （１９）前記第１の過飽和の蒸気が第１のレベルまで過
   飽和にされ、小滴が少なくとも第１の最小の大きさの粒
   子上で凝縮しかつ前記他の過飽和の蒸気が他のレベルで
   過飽和にされ、小滴が少なくとも他の最小の大きさの粒
   子上で凝縮し、前記粒子がそれらの小滴の検出に必要と
   される過飽和のレベルに対応する複数の相対的大きさの
   範囲へ分類される、請求項１８に記載の方法。 （２０）前記第１の過飽和の蒸気が第１の化学特性の材
   料からなり、他の過飽和の蒸気が他の化学特性の材料か
   らなり、前記粒子がそれらが沈澱中心として作用する蒸
   気材料または複数の材料に従い分類される、請求項１８
   に記載の方法。 （２１）前記第１の過飽和の蒸気が極性材料からなり、
   前記材料の小滴が前記表面上のイオン性の塩の粒子上で
   凝縮する傾向にあり、第２の過飽和の蒸気が非極性の材
   料からなり、前記非極性の材料の小滴が非イオン性の材
   料の粒子上で凝縮する傾向にある、請求項２０に記載の
   方法。 （２２）前記過飽和の蒸気の１つがフォトレジスト溶剤
   からなり、そのまわりに前記溶剤の小滴が凝縮する粒子
   がフォトレジスト残留物として分類される、請求項２０
   に記載の方法。 （２３）前記小滴を比較するステップが各走査で検出さ
   れる小滴の数をカウントするステップと各類での粒子の
   数を得るステップとを含む、請求項１８に記載の方法。 （２４）前記小滴を比較するステップが各走査において
   検出された小滴の位置を位置決めするステップと、複数
   の走査におけるいかなる共通位置をもマッチさせるステ
   ップとを含み、 マッチする共通位置を有すると決定された異なる走査に
   おいて検出された小滴が単一の粒子に対応するものとし
   て指定される、請求項１８に記載の方法。 （２５）前記表面を走査するステップが、 ビームを前記表面に向けるステップを含み、前記ビーム
   が前記表面にわたって蒸気の過飽和の局部区域に隣接し
   、 前記ビームと前記局部区域に関して前記表面の相対的な
   動きを提供しそれにより前記ビームの経路への前記小滴
   を有する局部表面部分の相対的動きを引き起こすステッ
   プを含み、前記ビームがこのようないかなる小滴によっ
   ても散乱し、 前記散乱したビーム検出しかつ測定するステップとを含
   む、請求項１８に記載の方法。 （２６）レーザビームが前記表面に向けられる、請求項
   ２５に記載の方法。 （２７）過飽和の蒸気を提供するステップが、蒸発可能
   な液体材料源を提供するステップと、心を前記表面の局
   部部分にわたって前記液体源と流体の連通状態に配置す
   るステップとを含み、心が前記液体材料を前記源から引
   き出し、 その方法がさらに、 心により引き出された前記液体材料を蒸発させるように
   前記心を加熱するステップとを含む、請求項１８に記載
   の方法。 （２８）過飽和の蒸気を提供するステップが、前記心の
   まわりの前記蒸発した液体材料のためのキャリアガスの
   流れを前記表面に向けるステップを含む、請求項２７に
   記載の方法。 （２９）前記流れが前記表面に対してゼロ速度を有する
   ように向けられる、請求項２８に記載の方法。 （３０）過飽和の蒸気を提供するステップが、蒸発可能
   な液体材料の源を提供するステップと、液体材料を介し
   てキャリアガスを泡立てるステップを含み、それにより
   前記ガスが前記液体材料で飽和状態になり、 その方法がさらに、 前記飽和したキャリアガスの流れを前記表面に向けるス
   テップとを含み、前記ガスが前記表面よりも暖かい、請
   求項１８に記載の方法。