JPH04305951A - ウェーハ表面のパターン化された領域上の粒子の数を概算する方法および表面精査器具 - Google Patents

ウェーハ表面のパターン化された領域上の粒子の数を概算する方法および表面精査器具

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JPH04305951A
JPH04305951A JP3127677A JP12767791A JPH04305951A JP H04305951 A JPH04305951 A JP H04305951A JP 3127677 A JP3127677 A JP 3127677A JP 12767791 A JP12767791 A JP 12767791A JP H04305951 A JPH04305951 A JP H04305951A
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pattern
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アーマン・ピィ・ニューカーマンズ
Peter C Jann
ピーター・シー・ジャン
Ralph Wolf
ラルフ・ウォルフ
David Wolze
デイビッド・ウォルゼ
Stanley Stokowski
スタンレー・ストコブスキ
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  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

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】
【０００１】
【技術分野】この発明は光学的表面の精査に関するもの
であり、より特定的にはパターン化された半導体ウェー
ハまたは同様のもの上の光学的粒子検出に関するもので
ある。
【０００２】
【背景技術】パターン化された半導体ウェーハ上の粒子
の検出はウェーハ製造において重要なステップになって
きている。剥き出しのウェーハは一般的には処理する前
に精査され、かつ多くの精査方法および装置がこの目的
のために開発されてきた。しかしながら、パターン化さ
れたウェーハと剥き出しのウェーハは同じ態様で粒子を
収集せずまたは示さないということは一般的に認められ
ている。したがって剥き出しのウェーハ器具に基づく汚
染物質粒子の測定はしばしば製品ウェーハ上の真の状況
を代表するものではない。剥き出しのウェーハの精査方
法もまたパターン化されたウェーハについて役に立つも
のではない。こうして他の精査方法および装置がパター
ン化されたウェーハにおける使用のために開発されてき
た。
【０００３】剥き出しのウェーハ精査器具は、通常ウェ
ーハからの簡単な反射率または散乱に頼り、パターン化
されたウェーハを精査するように設計された器具より感
応性がある。
【０００４】他方では、パターン化されたウェーハはウ
ェーハ上の回路を不能化し得る粒子のサイズに対してそ
の微細構成において大きく相違する。回路パターンは粒
子を隠す傾向にあり、かつパターンの特徴と粒子を区別
することを困難にする。この理由のために、パターン化
されたウェーハの表面上の粒子を検出することは困難で
ある。この困難さの結果として、パターン化されたウェ
ーハ表面および同様のものを精査するための様々な方法
および装置が提案されてきた。
【０００５】バッチェルダー（Ｂａｔｃｈｅｌｄｅｒ）
に対する米国特許第４，７４０，７０８号は、ウェーハ
の滑らかな領域上の粒子の数を数えることだけによるパ
ターン化されたウェーハ上の粒子を数えるための方法を
開示する。上で前に論じられたように、滑らかな領域と
パターン化された領域は同じ態様でまたは同じ程度に粒
子を収集せず、または発生させないということが認識さ
れている。
【０００６】ウェーハのパターン化された領域における
欠陥を検出するための方法もまた提案されている。これ
らの方法はしばしば、パターンにおける欠陥を検出する
ためにパターン化された領域を光線で走査しかつある方
法で回折された光をブロックするかまたはフィルタ動作
で取除くことを含む。スダ（Ｓｕｄａ）他に対する米国
特許第４，７３１，８５５号は、表面に垂直な光線でパ
ターンを走査しかつ反射した回折パターンが通常達しな
い複数個の空間の領域に光検波器を配置させることによ
ってパターン欠陥を精査するための方法を開示する。ア
ルマンド（Ａｌｌｅｍａｎｄ）他に対する米国特許第４
，７７２，１２６号は、パターン化されたウェーハを高
い角度の入射で走査しかつ回折された光を最小にするた
めにウェーハを回転することを開示する。リン（Ｌｉｎ
）他に対する米国特許第４，８０６，７７４号は、ウェ
ーハパターンにおける欠陥を検出するためにフーリエ変
換レンズおよび逆フーリエ変換レンズを使用する。ボー
デン（Ｂｏｒｄｅｎ）に対する米国特許第４，８１２，
６６４号は、アークにおいて高い角度の入射でウェーハ
表面を走査しかつ走査されている領域に極めて接近しか
つ直接上に光検波器を置くことを開示する。
【０００７】パターン化された領域上の粒子および欠陥
を検出するための上で論じられた方法の共通の特徴は、
剥き出しのウェーハを精査するための方法と比べてそれ
らは本来的に遅くかつしばしば高価であるということで
ある。これゆえ、これらの方法は高速度が第１の関心事
であるオンライン精査に対しては適していない。これら
の方法はまたはしばしば複雑な装置を必要とする。たと
えば、複雑な信号処理装置および技術は同じ領域の異な
った走査によって発生された信号を比較しかつ処理する
ためにしばしば使用される。この態様では、回路パター
ンからの散乱された光によって引起こされた信号は、理
論では粒子または欠陥によって引起こされた信号だけを
残してフィルタ動作で取除かれてもよい。しかしながら
、鋭い角または他のこのような特徴はこのプロセスを困
難にしかつ不正確な粒子計算を導く。実に、回路パター
ンの無限の多様性ゆえに分散された光を、粒子によって
引起こされた分散された光から、能率的に分離すること
ができる精査器具を設計することは困難でかつ複雑な仕
事である。
【０００８】回路ではないラインまたはチェッカボード
パターンは様々な目的のためにウェーハ上に置かれてき
た。クロコ（Ｋｒｏｋｏ）に対する米国特許第４，７５
９，６２６号では、ラインパターンが整列と合焦の目的
のためにウェーハ上に設けられる。
【０００９】クレインネッチ（Ｋｌｅｉｎｋｎｅｃｈｔ
）に対する関連の米国特許第４，１１８８，１２３号お
よび第４，３３０，２１３号では、回折パターンがドー
ピング濃度またはライン幅を測定するために使用される
。回折パターンはウェーハ上の実際の回路パターンを横
切って光線を走査することから起きる。
【００１０】パターン化されたウェーハにおける粒子を
検出することの上記の困難さの点から見て、オンライン
で達成されてもよい方法で、半導体ウェーハのパターン
化された領域上の粒子の数を決定するための方法および
装置を考案することがこの発明の目的である。
【００１１】設計において簡単でかつ製造するのに比較
的安価である精査装置を考案することはこの発明の別の
目的である。
【００１２】
【発明の概要】上の目的は、ウェーハのパターン化され
ていない領域における新規のテストパターンを使用して
パターン化されたウェーハ上の粒子を検出することがで
きる精査方法および装置によって達成された。方法は、
剥き出しのダイ領域およびスクライブライン領域のよう
な回路でない領域においてウェーハの表面上に回折格子
パターンを形成することを含む。回折パターンは特徴的
な光線回折方向を有するライン格子または他のパターン
であり得、かつウェーハ上の回路を作るために使用され
るものと同じプロセスを使用し形成される。その後、ウ
ェーハ表面はそれ自身に平行にテレセントリック態様で
レーザビームによって操作される。光検波器は回折格子
パターンによって引起こされる回折された光の強い回折
オーダが起こるであろう場所に置かれる。この態様で、
ビームが回折格子パターンを、回路領域に対立するもの
として走査するとき、周期が同定されるであろうしかつ
収集および検出手段によって集められたデータが同定さ
れている格子パターンに応答して分析されるであろう。 粒子検出の目的のために、格子でない領域からの分散さ
れた光は格子からの回析された光から空間的に分離され
、そのため格子領域における粒子または欠陥によって引
起こされた分散された光だけが収集手段に到達する。 それから収集された光は別の光検波器によって検出され
、そのため格子パターン領域内の粒子の数の正確な計算
が決定される。この計算から回路領域における粒子の数
の外挿による推定（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）が回路領域
と比較して格子領域に基づき決定されてもよい。剥き出
しの領域もまた与えられてもよく、それは低い光検波器
利得でのウェーハの第１の予走査において同定され、か
つより高い利得での第２のデータ走査において精査され
得るか、または、その代わりに、自動利得切換回路の助
けにより単一の走査で同定されかつ走査されるかのどち
らかである。これらの剥き出しの領域はパターン化の後
の汚染との比較のためにパターン化の前のウェーハ汚染
の概算を与える。
【００１３】装置は、たとえばラインアンドスペース格
子パターンのいくつかの周期にわたって及ぶことにより
、格子からの回折を引起こすのに十分大きい直径を有す
るビームを生ずるレーザビーム源および光学装置を含む
。レーザビームは好ましくはテレセントリック態様でウ
ェーハにわたって走査することを引起こされる。さらに
装置はウェーハ保持手段および走査の線に対して垂直な
方向にウェーハを移動するための手段とを含み、そのた
め全部のウェーハが走査され得る。
【００１４】ウェーハ上の回折格子パターンのサイズお
よび場所が知られているので、フーリエ面における指定
された場所の回折された光の強い回折オーダの存在をモ
ニタすることによってそれが同定され得る。こうして、
器具はビームがいつ格子パターン領域にあるかというこ
とを示すためのこれらの指定された場所に位置する光検
波器もまた含む。粒子検出のためには、収集システムは
正反射された光または回折された光でなく、分散された
光だけを収集するように有利に設計される。収集手段は
、レーザビームを入れるためにスリットを有する第１の
収集器として役立つ楕円円筒鏡の形状をとってもよい。 正反射されたかつ回折された光もまたスリットを通って
第１の収集システムをとる。収集レンズは、走査の線上
のビームの位置に関係なく回折された光を回折検出器に
向ける。光検波器に結合された光ファイバ束は収集手段
において第２の収集器として役立ち、かつ楕円鏡の１つ
の焦点に置かれてもよく、一方ビーム走査の線は他方の
焦点にあり、そのため鏡によって収集された分散された
光は測定される。粒子検出光検波器はビームが格子パタ
ーン領域にあるときのみ活性化されてもよく、かつパタ
ーン同定光検波器から誘導された信号によって活性化さ
れてもよい。空間的かつ時間的フィルタ動作は格子によ
って分散された迷光の効果をさらに減少するために適用
される。たとえば、収集手段は、パターン分散された光
に対する粒子分散された光の収集を高めるために、かつ
それによってほとんどのパターン分散された光を除去す
るように位置決めされてもよい。
【００１５】この発明の利点は、光収集システムが、回
折格子パターンによって引起こされた分散を、その光分
散パターンが知られているので、物理的に除くように設
計され得ることである。結果として、器具の感度を著し
く増加することが可能であり、なぜなら収集システムの
光収集特性は明らかに高められ得るからである。さらに
、これらのパターンの特殊な性質はそれらの自動検出を
許容し、それは、器具がパターンの無限の多様性よりむ
しろ知られた回折パターンに対して設計されているので
、器具の複雑さを大いに減少する。
【００１６】この発明はまたウェーハのパターン化され
た回路領域における粒子の数の正確な予測も与え、なぜ
なら回路パターンを形成するために使用される同じプロ
セスが回折格子パターンを形成するためにも使用される
からである。知られた回折格子パターン領域における粒
子だけが計算される必要があるので、ウェーハは非常に
素早く精査され得る。これはオンライン精査のために重
要である。
【００１７】
【この発明を実施するための最良のモード】図１を参照
すると、ストリート１４によって範囲を定められたダイ
領域１２を有するパターン化されたウェーハ１０が示さ
れている。ウェーハ１０は回折格子パターン１６および
１８を選択された場所において含む。格子パターン１６
はダイ領域に位置し、一方格子パターン１８はストリー
トに位置する。格子パターンのどちらかがまたは両方と
もがウェーハ上で使用されてもよい。最も一般的には、
格子パターンは光による照明が４００ないし７００ｎｍ
の波長を有すると仮定して、数ミクロンの周期を有する
一連の非常に細かい平行な線になるであろう。格子パタ
ーン１６を典型的に含むために使用されるダイ領域は回
路パターンを作るために通常使用されない領域である。 この態様では、ウェーハ上で製造される回路の数におけ
る損失はないであろう。回路パターンも格子パターンも
含まず、しかし代わりに剥き出しであるダイ領域１７も
また格子パターン領域１６との比較のために含まれても
よい。同様に、いくつかのストリートもまた剥き出しで
あってもよい。
【００１８】回折格子パターン１６および１８は典型的
にはラインアンドスペースで構成される。これらのライ
ンアンドスペースの周期性は、できるならば、どの回路
パターンとも異なるように選ばれる。格子パターンはウ
ェーハストリート１４に一致するよう配向され、それは
ストリートに対して垂直かまたは平行かのどちらかであ
る。ラインアンドスペース以外の、分散された光と違っ
た方向に収集され得る特徴的な回折パターンを有する格
子パターンもまた使用されてもよい。
【００１９】今、図２ないし図４に移ると、ウェーハ１
０が走査されながら示されている。レーザビーム源２２
は矢印Ｃによって示されている方向にスピンドル２４上
を回動する鏡２６にレーザビーム２０を向ける。鏡２６
は走査運動２５におけるウェーハ１０の表面の方へレー
ザビーム２０を向ける。走査ビーム２３はビーム２３が
鏡２６を去る点に焦点を有するレンズ２７を通過する。 ｆ−φレンズに対してビーム２３はテレセントリック態
様で、すなわちそれ自身に平行にウェーハ１０を走査す
る。他のテレセントリック走査装置もまた使用されても
よい。
【００２０】レーザビーム２３は、照明経路がウェーハ
ストリート１４と整列するようにウェーハ１０にわたり
走査する。走査の前に、ウェーハ１０はストリート１４
が走査に対して整列するように整列される。図１、２お
よび図４における鎖線Ａは走査の線を表わす。
【００２１】ウェーハ１０は図１および図３における矢
印Ｂによって示されている、走査の線Ａに対して垂直な
方向に機械的に移動する。レーザビーム２３は検出の目
的のために好ましくはできる限り小さい直径を有し、し
かし格子のラインアンドスペースパターンのいくつかの
周期を含むほど十分大きくなければならない。これはレ
ーザビーム２３が格子パターン１６および１８に到着す
るとき明白な回折がおきることを可能にする。現在、２
０ないし４０μｍの範囲内のビーム直径が好ましい。し
かしながら、ウェーハ表面上の含まれる特徴寸法および
粒子の臨界寸法に依存するより大きいまたより小さいビ
ームサイズは、望ましいかも知れない。
【００２２】レーザビーム２３がウェーハ１０にわたり
走査を開始するとき、分散は様々なあり得る方向で起こ
る。格子パターン１６および１８の存在は、フーリエ面
における指定された場所の強い回折オーダの存在をモニ
タすることによって検出される。これはパターンの周期
が知られているので可能である。格子パターンの場所を
検出するために図３および図４において示されている光
検波器２８が設けられる。ビームが格子パターン１６ま
たは１８の一方に達したとき、光は知られたパターンで
回折する。光線３０はこの回折パターンの第１のオーダ
を表わし、かつ光線３２は回折パターンの第２のオーダ
を表わす。光検波器２８は回折パターンの第１および第
２のオーダが検出されるようにレーザビーム２３に対し
て位置する。その代わりに、検出器アレイが予期された
または目標の回折パターン場所からのずれをモニタする
ために個々の検出器２８の代わりに使用されてもよい。 この手段によって、格子ラインの幅、ライン対スペース
幅比率、格子の滑らかさまたは粗さおよび格子パターン
の他のプロセス依存の変型が測定でき、それによって集
積回路パターンの質の付随的な予測を与える。
【００２３】走査の経路Ａにおける走査ビーム２３の位
置、かつまた回折された光３０および３２のウェーハ１
０上の原点にかかわらず、回折された光３０および３２
が検出器２８に到達するために、レンズ２９はウェーハ
１０と検出器２８との間の回折された光の経路に置かれ
てもよい。ウェーハ１０はレンズ２９の第１の焦平面に
あり、一方検出器２８は特徴的な回折オーダ場所におけ
るレンズ２９の第２の焦点表面にある。レンズ２９は少
なくとも第１のオーダの回折された光を、かつ好ましく
はウェーハ１０上のすべての走査位置からの第２のオー
ダの回折された光をもまた受入れるために十分に広くあ
るべきである。
【００２４】いずれの場合でも、走査ビーム２３が走査
されるべき格子領域にいつ達したかを明瞭に示す信号が
誘導される。ビーム２３がこれらの領域１６または１８
を走査するとき、図５において示されているような収集
および検出手段によって集められた粒子分散情報が分析
のため保たれる。情報はビーム２３が格子領域１６およ
び１８を去りビームが精査されるべき次の領域１６また
は１８に達するまで通常無視される。たとえば、収集お
よび検出手段の光検出器４４は、上記のように回折オー
ダ検出器２８から、または下記のように剥き出しの領域
を同定する予走査から、発生された外部の制御信号によ
ってオン／オフにゲートされてもよい。その代わりに、
光検出器は図８に対して以下に記述されているように検
出システムに対して内部にある制御回路によってオン／
オフにゲートされてもよい。光検出は連続的でさえあっ
てもよく、この場合は分析されるべきデータの選択は検
出に後続して起きてもよい。
【００２５】格子パターンが前もってよく知られている
ので、したがって、それからの光がどの方向に通常回折
するかを予測することは可能である。たとえば、どのラ
イン格子パターンに対しても、格子ラインの面に対して
垂直であるラインでは回折はほとんど起こるべきではな
い。他方では、回折パターンに対する場所は観察されか
つ特定の格子として記録されてもよい。したがって、回
折された光の知られたパターンを除去し、なお、粒子に
よって異なって分散された光を収集することにおいて非
常に効果的である収集システムを提供することが可能で
ある。空間的なフィルタ動作は格子によって分散された
光を減少するのに適用され得る。この原理はラインパタ
ーン以外の格子パターンに拡大され得る。
【００２６】図５および図６は収集および検出手段の１
つのこのような実施例を示す。装置はウェーハ搬送手段
３４を含み、それは知られたウェーハ搬送装置のいずれ
によっても達成されてもよい。収集および検出手段自身
は、そこに規定された第１のスリット４０を有する楕円
形状の反射表面を有する光収集器３６を含む。スリット
４０は走査レーザビーム２３の入場を許容し、そのため
ウェーハ１０が光収集器３６の下に位置決めされたとき
レーザビーム２３はウェーハの表面にわたるラインに沿
って走査されてもよい。ビーム２３がウェーハ表面にわ
たって走査するとき、それは格子パターン１６および１
８に出くわすであろう。これらは回折された光線３０を
生じ、それは第２のスリット４７を通って出る。この理
由は、ライン格子が走査の線に対して垂直であるとき回
折オーダは走査の線に対して平行な線に沿って向けられ
るからである。したがって、スリット４７はほとんどす
べての回折された光が囲いを去るように設計されてもよ
い。しかしながら、光線４２は、それらは粒子によって
引起こされた分散された光線であるが、光収集器３６の
表面に突当たりかつ光検波器４４上に向けられる。収集
器３６は走査の線４５が楕円円筒の一方の焦線（ｆｏｃ
ａｌ　　ｌｉｎｅ）にあり、かつ光検波器４４が他方の
焦線にある状態で断面において楕円の円筒である。光検
波器４４はそれに達する分散された光に応答して電気信
号を発生し、かつ粒子は電気信号が予め定められたしき
い値を越えるときはいつでも示され得る。この態様では
、格子パターン１６および１８における粒子は検出され
かつ計算され得る。上ですでに述べられたように、光検
波器４４はビームが格子領域１６または１８を走査する
ときに能動であるにすぎない。
【００２７】格子パターンが回路パターンを作るのに使
用されるのとの同じプロセスを使用して作られるので、
回路ユニット領域における汚染物質粒子の数の近い近似
が格子パターンのユニット領域における粒子の計算から
なされてもよい。全体のウェーハ粒子計算は格子領域１
６および１８における粒子計算から外挿される。上記の
態様でのパターン化されたウェーハの精査は製造プロセ
スの間オンラインでなされてもよい。実に、格子パター
ンおよび回路パターンは同時に形成されてもよい。これ
は、回路が実現または検査される前の製造問題の即時の
検出の結果をもたらすであろう。これはまた問題の源の
隔離を許容する。
【００２８】図１および図５を考慮して、ウェーハ精査
は２つの走査プロセスにおいてもまた起こってもよい。 第１の予走査では格子領域１６および１８は上記のよう
に検出されかつ精査される。光検波器４４はいつも活性
であり、しかし格子でない領域では低利得である。格子
でない領域は粒子に対して精査されず、しかし分散の量
はウェーハ１０上の剥き出しのストリートおよび剥き出
しのダイ領域１７を同定するために観察される。回路パ
ターン領域が走査されているとき光電子増倍管または他
の検出器４４の飽和を防ぐために低検出利得は必要であ
る。剥き出しの領域１７の場所はメモリにおいてストア
される。第２のデータ走査では、検出器利得が増加する
同定された剥き出しの領域１７を除いて光検波器４４は
低利得である。剥き出しの領域はそれから高感度で粒子
に対して走査され得る。結果はそれから格子パターン領
域１６および１８における検出計算および粒度分布と比
較され得る。
【００２９】その代わりに、走査自身の間に光電子増倍
管（ＰＭＴ）４４が不能化されるべきかまたは再能動化
されるべきかを決定することによって、第１の予走査を
除去しかつ結果として後続のデータ走査上の正確な再ト
レースを補償する必要を除去し、剥き出しのウェーハ領
域１７は単一の走査で同定さかつ走査されてもよい。図
８を参照すると、これは、ＰＭＴ４４の電気出力８８を
モニタし、かつ出力信号８８の振幅によってＰＭＴ４４
を高または低利得状態に切換えることによってなされて
もよい。これらのモニタおよび切換機能を提供するため
に実施例は２つの状態（２進）自動利得スイッチング回
路を利用する。ＰＭＴ４４および前置増幅器９０は入来
する光の信号４２の明るさに比例する信号ＤＡＴＡを発
生する。比例常数または「利得」は２つの値、高利得Ｇ
１または低利得Ｇ２、の一方に、速い高圧スイッチング
回路９２によって設定される。２つの利得Ｇ１／Ｇ２の
比率は約１０００になるであろう。この速いスイッチン
グ回路９２は、ここでは交差結合されるＮＯＲゲート９
６および９７の対によって表わされるＳ−Ｒ型フリップ
フロップ９４によって、出力９５がスイッチング回路９
２の制御入力に接続された状態で制御される。フリップ
フロップ９４はまたそれぞれの比較器１０１および１０
３の出力に接続されている入力の対９８および９９を有
する。各比較器は一方の入力として前置増幅器９０から
のデータ信号ＤＡＴＡを受信する。各比較器１０１およ
び１０３はまた、他方の入力として基準信号ＲＥＦ２　
またはＲＥＦ１　を受信する。Ｓ−Ｒフリップフロップ
９４は２つの状態のうちの１つの下で条件を変化するよ
うに比較器１０１および１０３によって強制される。も
しＰＭＴ４４が高利得Ｇ１で動作しかつ出力信号ＤＡＴ
ＡがＲＥＦ１　によって設定されるしきい値を越えるな
らば、ＰＭＴは強制して低利得モードにされる。もしＰ
ＭＴ４４が低利得Ｇ２で動作しておりかつ信号ＤＡＴＡ
がＲＥＦ２　によって設定されたしきい値より下に降下
すれば、ＰＭＴは強制して高利得モードにされる。この
態様で、光の信号がＰＭＴに対する安全動作レベル越え
るときＰＭＴ４４は自動的に低利得Ｇ２に切換わり、か
つ光の信号が戻るのに安全であるレベルに戻るとき、す
なわちウェーハ上の剥き出しの領域が走査されていると
き、それ自身を高利得Ｇ１にリセットする。
【００３０】格子パターンの形状構造が知られており、
かつ従って光収集システムはこれらのパターンの分散を
排除するよう設計され得るという事実を提案された技術
および装置は利用する。結果として、システムの感度は
著しく増加し得、なぜなら収集システムの光収集特性は
明らかに高められ得るからである。さらに、これらのパ
ターンの特殊な性質はそれらの自動検出を許容し、それ
は器具の複雑さを大いに減少する。
【００３１】図５および図６において示されているもの
とは他の収集機構が可能である。たとえば、パターンに
よる不所望の分散を空間的にフィルタ動作で取除く、分
散された光収集システムを構築することが可能である。 この発明と関連して使用され、これは格子によって分散
されたいかなる迷光の収集をも減少するであろう。こう
して、図７においてこのような装置が示されている。そ
れはレーザのような光源５０を有し、偏光フィルタ５４
を通過するビーム５２を放出する。その代わりに、レー
ザ光源５０は偏光されたレーザビームを生じてもよい。 どちらの場合でも、結果として生じた偏光されたビーム
５６は実質的にウェーハ６６の表面と平行である偏光を
有する。ビーム５６は、１００μｍもの大きさの、しか
し典型的には約２０ないし４０μｍの直径を達成するた
めにビーム伸長器５８を通過してもよい。偏向鏡６０は
矢印Ｄによって示されているようにスピンドル６１上で
回動し、ビーム６４を方向Ｅにおいてウェーハ６６にわ
たり走査することを引起こす。鏡６０に焦点を有したレ
ンズ６２はテレセントリックにビームが走査することを
引起こす。ビーム６４は浅い角度θｉ　で、ウェーハ表
面に対して典型的には約５ないし２０゜で入射する。
【００３２】前の実施例におけるように、ウェーハ６６
はストリート６８の格子によって分離されたダイを有し
、かつウェーハ６６は走査の前に整列され、そのため走
査経路Ｅはストリート６８の１つの方向に平行に整列さ
れる。ウェーハ６６はまた使用されないダイ領域および
ウェーハストリートに位置する格子パターン７０を有し
、それは走査方向Ｅに対して垂直に配向されるラインア
ンドスペースパターンであってもよい。格子パターン７
０によって回折される光７４は、テレセントリック態様
で使用されるレンズ７２によって回折された光の少なく
とも第１のオーダおよび好ましくは付加的なオーダを受
入れるために位置決めされた１組の検出器７６に向けら
れる。レンズ７２は検出器７６の上へ走査の線の像を描
き、そのため回折された光は走査におけるビーム６４の
位置にかかわらず同じ場所で受取られる。回折検出光学
装置は、ライン型格子パターンに対する入射角θｉ　に
実質的に等しくあるべきである浅い角度でウェーハ表面
上に配向される。レンズ７２の光学軸は入射ビーム方向
に対して０゜の方位角にて位置決めされ、一方検出器７
６は予期された回折場所に位置決めされる。
【００３３】粒子および他の表面の傷によってウェーハ
６６から分散された光７８はコリメートおよび合焦光学
装置８０、ウェーハ表面に対して平行な収集された光を
偏光させる偏光フィルタ８２、および光電子増倍管のよ
うな検出器８４を含む収集システムによって収集される
。検出器８４は収集システムによって収集された分散さ
れた光の強度に対応する電気信号を発生し、その信号は
プロセッサ８６に分析のために向けられる。光収集シス
テムの位置は、パターンによって分散された光の最小を
受取りかつそれによってパターン信号に対する粒子信号
の比率を最大にするようにする。したがって、収集シス
テムは、ウェーハ表面上で１５゜より少ない仰角θｖ　
でかつ約８０゜から１００゜の範囲の入射ビーム方向に
対する方位角で光７８を受取るように配向される。好ま
しくは光収集はウェーハ上のすべての点に対して光学装
置８０による受入れのおよそ一定（約１５％以内）の立
体角と同型である。レーザビームが一定のビーム速度で
走査されるとき、光検波器に達する格子の迷光は周期的
な信号を生じるであろう。これゆえ、信号の時間的なフ
ィルタ動作は格子によって引起こされた迷光の効果をさ
らに減少することができる。
【００３４】これらの方策の変形は格子周期を十分小さ
くすることであり、そのため回析されたオーダが９０゜
を越え、それは物理的に不可能である。入射および分散
された光はこの方程式によって関係付けられ、それはｓ
ｉｎθｓ　＝ｓｉｎθｉ　＋ｎλ／ｄここにおいてｎ＝
０は回折されない光に対応し、ｎ＝１は第１のオーダ、
などである。格子周期はｄでありかつλは光の波長であ
る。ここでθｉ　およびθｓ　はライン型格子パターン
のための表面に対する垂直線に対しての入射および分散
角である。θｉ　＝０゜に対しては、λ＝ｄにおいてθ
ｓ　＝９０゜である。より短い格子周期では、分散され
た光は、領域が低反射率を有するような状態で表面モー
ドに入る。したがって回折されたビームについて心配す
ることはもはや必要でなく、かつしたがって、格子は低
反射率の剥き出しの領域として表われるであろう。これ
ゆえ、これらの状態下では、剥き出しのウェーハ領域に
適用される上のすべての機構もまたこれらの格子の適用
される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に従ったパターン化された半導体ウェ
ーハの平面図である。
【図２】この発明の実施例の部分的な前面、側面および
背面図である。
【図３】この発明の実施例の部分的な前面、側面および
背面図である。
【図４】この発明の実施例の部分的な前面、側面および
背面図である。
【図５】図２ないし図４において示されている実施例の
詳細な側面図である。
【図６】図５の線５−５に沿ってとられた前面図である
。
【図７】この発明に従った代替の実施例の斜視図である
。
【図８】この発明で使用される光検波器のための利得制
御回路の概略回路図である。
【符号の説明】
１０　　ウェーハ １２　　ダイ領域 ２２　　レーザビーム源 ２８　　光検波器 ３６　　光収集器

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　回路パターン領域を有するウェーハ表
    面上に前記回路パターン領域以外の少なくとも１つの領
    域において回折格子パターンを設けるステップと、前記
    回折格子パターンは前記回路パターン領域から分散され
    た光と区別できる特徴的な回折を有し、さらに表面を光
    線で走査するステップと、回折格子パターンによる回折
    された光を分散された光から分離するステップと、分散
    された光を収集しかつ検出するステップと、前記光線が
    前記回折格子パターンを含む領域にあるときはいつでも
    前記分散された光を検出することから誘導されたデータ
    信号を分析するステップと、回折格子パターンを含む領
    域に対する粒子計算を分散された光の検出から確立する
    ステップと、回路パターン領域上の粒子の数を回折格子
    パターン領域に対する確立された粒子計算から外挿する
    ステップとを含む、ウェーハ表面のパターン化された領
    域上の粒子の数を概算する方法。
  2. 【請求項２】　　前記表面上に複数個の回折格子パター
    ンを設けるステップをさらに含む、請求項１に記載の方
    法。
  3. 【請求項３】　　前記回折格子パターンは２ミクロンよ
    り少ない幅を有する一連の平行なラインである、請求項
    ２に記載の方法。
  4. 【請求項４】　　前記回折格子パターンは前記ウェーハ
    上のストリートに設けられる、請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】　　前記光線は前記表面をテレセントリッ
    クに走査する、請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】　　回折格子パターンを設ける前記ステッ
    プは前記表面上に回路パターンを作るのと同時に起こる
    、請求項１に記載の方法。
  7. 【請求項７】　　前記分散された光は前記光線が回折格
    子パターンを含むもの以外の領域にあるとき低利得で検
    出され、前記表面の少なくともいくつかの領域は剥き出
    しであり、前記剥き出しの領域の場所は前記低利得検出
    によって同定されかつメモリにおいてストアされる請求
    項１に記載の方法であって、前記ウェーハの走査ならび
    に分散された光の収集および検出を繰返すステップをさ
    らに含み、分散された光の検出は前記繰返される走査の
    間前記光線が同定されかつストアされている剥き出しの
    領域の場所にあるとき高利得であり、それによって比較
    粒子計算が前記剥き出しの領域に対して確立される方法
    。
  8. 【請求項８】　　前記分散された光は２つの利得レベル
    の選択された方で検出され、利得レベルは、検出された
    光の信号が第１の基準値を越えればいつでも高利得レベ
    ルから低利得レベルへ切換えられ、検出された光の信号
    が第２の基準値より下に下がるときはいつでも、利得レ
    ベルは低利得レベルから高利得レベルへ切換えられる、
    請求項１に記載の方法。
  9. 【請求項９】　　光線源と、光線源に対して走査関係に
    おいて表面を保持するための手段と、表面にわたり光線
    を走査するための手段と、表面上の格子テストパターン
    から特徴的な回折を認識するための手段と、表面から分
    散された光から、格子テストパターンによって引起こさ
    れた回折された光を分離するための手段と、分散された
    光を収集するための手段と、収集された光を検出するた
    めの手段とを含む、周期的なパターンおよび周期的なパ
    ターンの中に格子テストパターンを有する表面のための
    表面精査器具。
  10. 【請求項１０】　　前記光線源はレーザである、請求項
    ９に記載の器具。
  11. 【請求項１１】　　前記特徴的回折を認識するための前
    記手段は前記光線に対して予め定められた場所に位置す
    る光検波器を含み、その場所は格子パターンによって引
    起こされた回折された光の第１および第２の回折オーダ
    を含む、請求項９に記載の器具。
  12. 【請求項１２】　　収集された光を検出するための前記
    手段から誘導されたデータ信号を分析するための手段を
    さらに含む、請求項９に記載の器具。
  13. 【請求項１３】　　収集するための前記手段は円筒の楕
    円の鏡を含み、回折された光を分離するための前記手段
    は特徴的な回折場所に前記鏡において開口を含む、請求
    項９に記載の器具。
  14. 【請求項１４】　　前記収集するための手段は前記楕円
    の鏡の焦点に光学束をさらに含む、請求項１３に記載の
    器具。
  15. 【請求項１５】　　前記保持するための手段は表面に対
    する平面運動を与えるための手段に相関する、請求項９
    に記載の器具。
  16. 【請求項１６】　　前記光線は前記表面に対して平行に
    偏光され、かつ浅い仰角で前記表面上に入射し、前記収
    集するための手段は収集およびコリメート光学装置と、
    浅い仰角で、および前記入射光線に対して約８０゜から
    約１００゜の範囲にある方位角で、偏光が前記表面に対
    して平行である状態で、分散された光を受入れるように
    位置決めされた偏光子とを含み、前記受入れられた光は
    前記検出するための手段に向けられる、請求項９に記載
    の器具。
  17. 【請求項１７】　　前記検出する手段から誘導されたデ
    ータ信号に応答し、基準信号レベルの対と前記データ信
    号を比較するための手段と、前記比較する手段に応答し
    、利得レベルの対のどちらかに前記検出手段の利得を切
    換えるための手段とを含み、前記利得レベルは前記デー
    タ信号が第１の基準信号レベルを越えたときはいつでも
    高利得から低利得へ切換えられ、前記利得レベルは前記
    データ信号が第２の基準信号レベルより下に下がったと
    きはいつでも低利得から高利得へ切換えられる、請求項
    ９に記載の器具。
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