JPH0491452A - 異物検査装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は例えばＬＳＩ製造工程においてパターン付き
ウェハ上などの微小異物を検出する異物検査装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

第６図は例えば特開昭６１−１０４２４３号公報に示さ
れた従来の異物検査装置の構成を示す図であり、図にお
いて、（１１は表面にパターンが形成されているウェハ
、（２）はウェハ（１）を保持するステージ、（３Ｌ）
は低角度入射用の第１の偏光レーザ光源、（３Ｈ）は高
角度入射用の第２の偏光レーザ光源、（４Ｌ）は低角度
入射用の第１のレーザ光、（４Ｈ）は高角度入射用の第
２のレーザ光、（５Ｌ）及び（５１１）はそれぞれ第１
及び第２のレーザ光（４Ｌ）及び（４Ｈ）を拡大する第
１及び第２のレンズ、（６）はウェハｉｌｌからの反射
光や散乱光を含む反射・散乱光、（７）はウェハｉｌｌ
の対物レンズ、（８）は色分解用分岐プリズム、（９Ｓ
）及び（９Ｐ）はそれぞれ偏光角度の異なる第１及び第
２の偏光板、（１０５）及び（ＩＯＰ）はそれぞれ第１
及び第２の偏光板（９Ｓ）及び（９Ｐ）を通った光を検
出する光検出器である第１及び第２の固体撮像アレイ、
αυは光信号を処理する信号処理部である。

次に動作について説明する。第１の偏光レーザ光源（３
Ｌ）からウェハｔｉｔにＳ偏光（レーザ光の電気ベクト
ルがウェハ表面に平行な場合）の第１のレーザ光（４Ｌ
）を、適当な入射角度で照射する。第１のレーザ光（４
Ｌ）はウェハ（１１上のパターンの側面や異物に当たっ
て反射、散乱し、反射・散乱光で６）は対物レンズ（７
）で集光された後、色分解用分岐プリズム（８）をＳ偏
光成分は通過し、Ｐ偏光成分は反射する。更に第１及び
第２の偏光板（９Ｓ）及び（９Ｐ）でＳ偏向成分をカッ
トして、Ｐ偏向成分を第１及び第２の固体撮像アレイ（
１０Ｓ）及び（ＩＯＰ）検出する。

さらに、第１のレーザ光（４Ｌ）より少し高い入射角度
でＳ偏向の第２のレーザ光（４Ｈ）をウェハ（１）に照
射し、第１のレーザ光（４Ｌ）の場合と同様にして、ウ
ェハ（１１からの反射・散乱光（６）のＰ偏向成分を検
出する。

次に、以上のように検出した第１及び第２のレーザ光（
４Ｌ）及び（４Ｈ）を照射した場合のＰ偏向成分を、信
号処理部ａＯで演算処理して比較し、ウェハ（１）表面
に付着した異物を検出する方法を、第７図により説明す
る。第７図は固体撮像アレイの出力例と信号処理方法の
説明図である。図において、（１２ａ）は小さい異物、
（１２ｂ）は大きい異物、（ロ）はパターンである。第
１あるいは第２のレーザ光（４Ｌ）あるいは（４日）が
適当な入射角度でウェハ（１１に照射されると、パター
ン側面側面と小さい異物（１２ａ）及び大きい異物（１
２ｂ）に当たって反射及び散乱する。レーザ光がパター
ン＋１）側面に当たる角度が直角の場合は、反射光は完
全に偏向板で遮光されるが、この角度が直角と異なる場
合は、完全には遮光されない。しかし、第１あるいは第
２のレーザ光（４Ｌ）あるいは（４Ｈ）が適当な入射角
度でウェハ（１１に照射されると、偏向板で遮光されな
かったパターン＋１１からの反射光は、小さい異物（１
２ａ）あるいは大きい異物（１２ｂ）からの散乱光に比
べて充分小さいので、実用上問題とならない。従って、
固体撮像アレイの出力は、パターン０３１のエツジから
と小さい異物（１２ａ）及び大きい異物（１２ｂ）から
の散乱光によるものになる。ウェハ（１）に対して入射
角度の小さい第１のレーザ光（４Ｌ）の場合は、異物か
らの散乱光が発生しやす−いので、固体撮像アレイの出
力は例えば第７図（ｂ）のようになる。この場合、小さ
い異物（１２ａ）からの散乱光の出力はパターン（至）
からの散乱光の出力と同程度であるので、これを２値化
処理すると第７図（Ｃ）となり、信号処理部Ｏυは大き
い異物（１２ｂ）のみを検出する。一方、ウェハ（１１
に対して入射角度の大きい第２のレーザ光（４Ｈ）の場
合は、パターン０１のエツジからの散乱光が発生しやす
いので、固体撮像アレイの出力は例えば第７図（ｅ）の
ようになる。従って、第７図ｆｂｌと第７図ｔｅｌの出
力信号■、と■□の被ＶＬ／Ｖ１１を信号処理部ＱＤで
演算すると第７図（ｆｌ及び２値化処理すると第７図ｆ
ｇ）となるので、大きい異物（１２ｂ）の他に小さい異
物（１２ａ）　　も検出でき、レーザ光を１回照射する
場合より異物の検出感度が向上する。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の異物検査装置において、パターン側面で反射され
たレーザ光のうち、偏向板で遮光されなかった光の強度
が異物からの散乱光に比べて充分小さくなるように、ウ
ェハを照射するレーザ光の入射角度を選んでいるので、
ウェハの表面にそりやうねりなどの幾何学的異常がある
と、レーザ光のウェハに対する入射角度が変化し、パタ
ーンからの反射光のうち偏向板で遮光されないものが異
物からの散乱光と同程度になって、ウェハ表面の幾何学
的異常と異物を判別できなくなり、異物の検出精度が低
下するという問題点があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされた
もので、異物をウェハ表面の幾何学的異常と判別して検
出できる異物検査装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る異物検査装置は、光軸が同じで波長が異
なる２種類のレーザ光をその上にパターンを有する被検
査物表面に別々に照射する光照射手段と、上記２種類の
レーザ光が照射された被検査物表面からの反射光強度を
検出する光検出手段と、上記検出された２種類のレーザ
光に対する反射光強度を、予め記憶されたそれぞれのレ
ーザ光に対応する基準値とそれぞれ比較して、その変化
分の相対的関係から被検査物表面に付着した異物及び被
検査物表面の幾何学的異常を検出する信号処理手段を備
えたものである。

〔作用〕

この発明における異物検査装置の信号処理手段は、波長
が異なる２種類のレーザ光に対する被検査物表面からの
散乱光強度と、予め記憶されたそれぞれのレーザ光に対
応する基準値の差を求め、両者の相対比を演算する。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、（１）はステージ（２）に保持されたウェ
ハ、（３ａ）は第１のレーザ光源で、波長λのレーザ光
（４ａ）を放出する。（３ｂ）は第２のレーザ光源で、
波長λ２のレーザ光（４ｂ）を放出する。Ｑｌｌはハー
フミラ−で、波長λ１のレーザ光（４ａ）と波長λ２の
レーザ光（４ｂ）の光軸を重ねるのに用いられる。Ｑ！
９はスキャナで、ここではガルバノメータミラーが用い
られており、スキャナコントローラαｅで波長λ１及び
波長λ２のレーザ光（４ａ）及び（４ｂ）のウェハ（１
）に対する照射位置及び入射角度が変えられる。θＤは
シャッターで、シャッターコントローラ（至）により開
閉してウェハ（１１に照射するレーザ光を選択する。α
のは光検出器＋ＩＩの駆動部で、駆動部コントローラＱ
＠によって光検出角度が変えられる。Ｑｌｌは光検出器
αφの出力を処理する信号処理部である。

次に動作について説明する。第１のレーザ光源（３ａ）
と第２のレーザ光源（３ｂ）からそれぞれ放出された波
長λ、のレーザ光（４ａ）と波長λ２のレーザ光（４ｂ
）の光軸をハーフミラ−（財）により重ねる。シャッタ
ーコントロールＯ１ａでシャッター０ηを開閉させて選
択したレーザ光、例えば波長λ、のレーザ光（４ａ）が
、次に波長λ２のレーザ光（４ｂ）が、スキャナ０！９
を介して基準ウェハ（図示せず）表面に順次照射される
。このウェハはそりやうねりなど幾何学的異常及び異物
のないことが、顕微鏡などによって予め確認されたもの
を用いる。基準ウェハ上には規則的に並んだパターンが
存在するので、パターン側面からの反射光を光検出器Ｑ
ｌで検出する。駆動部α瞬で光検出器ｍの角度を変えて
検出した基準ウェハ上の同一点の反射光強度は第２図の
ようになる。図中実線が波長λ１及び点線が波長λ２に
対するものである。パターン側面からの反射光には回折
現象が生じ、照射レーザ光の波長によって反射光の検出
角度分布は第２図のようにずれる。波長λ１のレーザ光
（４ａ）を照射した場合の反射光強度が最も弱くなる光
検出角度θ１　（図中矢印部相当の角度）の方向に光検
出器０ωが位置するように駆動部α埠で調節する。波長
λ８及びλ２のレーザ光（４ａ）及び（４ｂ）を照射し
た時の光検出器０ωの光検出角度θ、における基準ウェ
ハからの散乱光強度を、それぞれ基準値として信号処理
部０１１に記憶する。次に基準ウェハを被検査物である
ウェハｉｆ）に代えて、基準ウェハ場合と同様にして光
検出器００の光検出角度θ１におけるウェハｆｌ＋表面
からの散乱光強度を検出する。光検出器００）の出力を
信号処理部Ｏ１ｌに送り、予め記憶した基準値と比較演
算して、ウェハ（１１表面の幾何学的異常と異物を判別
する。

次に第３図〜第５図を用いて、ウェハ（１）表面の幾何
学的異常と異物を判別する方法を説明する。

図中実線が波長λ、及び点線が波長λ２に対するもので
ある。第３図〜第５図はいずれも光検出角度θ１付近の
ウェハ（１）からの散乱光強度分布を示す図であり、第
３図はウェハ（１）表面に異物がある場合、第４図及び
第５図はウェハ［１１表面にそりやうねりがある場合の
判別方法を説明するための図である。図において、波長
λ１のレーザ光（４ａ）に対する散乱光強度をＩ、波長
λ２のレーザ光（４ｂ）に対する散乱光強度を工２とす
る。異物がウェハ１）表面のレーザ光照射点にある場合
、散乱光強度は第３図のようにそれぞれ上の方へ変化す
る。波長λ、のレーザ光（４ａ）に対する散乱光強度変
化量をΔ■１、波長λ２のレーザ光（４ｂ）に対する散
乱光強度変化量をΔ■２とする。Δ■Ｉ／ΔＩｔは異物
の大きさによって余り変化せず、一定の範囲内にある。

それをＴＬ〈Δｉ＋／Δ１２＜Ｔ８と表わす。ここでＴ
ＬとＴ、はある定数である。

方、ウェハのそりやうねりなどで観察面が傾いた場合、
光検出角度がずれる。光検出角度がθ１より減少する方
向にずれθ２になった場合を第４図及びθ、より増加す
る方向にずれθ、になった場合を第５−で説明する。θ
２における光強度は金基準値より、波長λ１のレーザ光
に対してΔＬＩ変化し、波長λ２のレーザ光に対してΔ
Ｌ■２変化する。また、θ３における光強度は基準値よ
り、波長λ、のレーザ光に対してΔＲＴ、変化し、波長
θ２のレーザ光に対してΔＲＩ２変化する。ΔＬＩ＋　
／ΔＬＩｇ及びΔＲ１１／ＲＩ２は光検出角度θの変化
に対してΔＩ＋／ΔＩ２よりはるかに大きく変化するの
で、ΔＬｌ＋／ΔＬＩ２くＴＬ及びΔＲ１１／ΔＲ１，
＜Ｔ、となって異物の場合と明確判別するようにＴＬ及
びＴ）ｌを選ぶことができる。以上のようにＴＬとＴＨ
を適当な値に設定することにより、従来異物からの散乱
光と判別できなかったウェハのそりやうねりなどの幾何
学的異常による光信号を明確に判別して、正確な異物検
査ができることがわかる。

なお、上記一実施例ではそれぞれ波長の異なるレーザ光
を出す２種類のレーザ光源を用いたが、同一のレーザ光
源で波長の異なる複数のレーザ光を出すものを用いても
よい。

また、従来の異物検査装置は照射角度の異なる２種類の
レーザ光をウェハの同一点に正確に照射する機構を備え
ることが必要であるが、この発明による異物検査装置は
、予め光軸を合わせた複数のレーザ光をウェハに照射す
るようにしたので、高度な位置あわせなしにウェハの同
一点に複数の波長のレーザ光を照射することができる。

なお、上記一実施例では波長の異なるレーザ光を選択す
るためにシャッターを用いたが、レーザ光のウェハに対
する入射光路上または光検出器の検出面の前にλ、の波
長のレーザ光を通過させ、λ２の波長のレーザ光を通過
させない干渉フィルタと、λ２の波長のレーザ光を通過
させ、ノ、の波長のレーザ光を通過させない干渉フィル
タを交互に挿入してもよい。

また、上記両方法を同時に行ってもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発〜明によれば異物検査装置を、光
軸が同じで波長が異なる２種類のレーザ光をその上にパ
ターンを有する被検査物表面に別々に照射する光照射手
段と、上記２種類のレーザ光が照射された被検査物表面
からの反射光強度を検出する光検出手段と、上記検出さ
れた２種類のレーザ光に対する反射光強度を、予め記憶
されたそれぞれのレーザ光に対応する基準値とそれぞれ
比較して、その変化分の相対的関係から被検査物表面に
付着した異物及び被検査表面の幾何学的異常を検出する
信号処理手段を備えるように構成したので、被検査物表
面の幾何学的異常と異物の判別が可能となり、異物の検
出精度を向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による異物検査装置の構成
図、第２図は光検出器の光検出角度を変えて検出したウ
ェハ上の同一点の反射光強度を示す図、第３図〜第５図
はウェハ表面の幾何学的異常と異物を判別する方法の説
明図で、第３図はウェハ表面に異物がある場合の光強度
変化を示す図、第４図及び第５図はウェハ表面に幾何学
的異常がある場合の光強度変化を示す異物検出方法の説
明図である。第６図は従来の異物検査装置の構成図、第
７図は従来装置の異物検出方法の説明図である。 図において、（１１は被検査物であるウェハ、（３ａ）
及び（３ｂ）は第１及び第２のレーザ光源、（４ａ）及
び（４ｂ）はそれぞれ波長λ１及びλ２のレーザ光、ａ
［Ｉｌは光検出器、Ｑυは信号処理部である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光軸が同じで波長が異なる２種類のレーザ光をその上に
   パターンを有する被検査物表面に別々に照射する光照射
   手段と、上記２種類のレーザ光が照射された被検査物表
   面からの反射光強度を検出する光検出手段と、上記検出
   された２種類のレーザ光に対する反射光強度を、予め記
   憶されたそれぞれのレーザ光に対応する基準値とそれぞ
   れ比較して、その変化分の相対的関係から被検査物表面
   に付着した異物及び被検査物表面の幾何学的異常を検出
   する信号処理手段を備えたことを特徴とする異物検査装
   置。