JPH06194320A - Method and equipment for inspecting mirror face substrate in semiconductor manufacturing line and method for manufacturing - Google Patents

Method and equipment for inspecting mirror face substrate in semiconductor manufacturing line and method for manufacturing

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JPH06194320A
JPH06194320A JP34588992A JP34588992A JPH06194320A JP H06194320 A JPH06194320 A JP H06194320A JP 34588992 A JP34588992 A JP 34588992A JP 34588992 A JP34588992 A JP 34588992A JP H06194320 A JPH06194320 A JP H06194320A
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JP
Japan
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mirror
substrate
wafer
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semiconductor manufacturing
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Application number
JP34588992A
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Japanese (ja)
Inventor
Minoru Noguchi
稔 野口
Hiroshi Morioka
洋 森岡
Yukio Kenbo
行雄 見坊
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To allow to a mass production line of LSI to quickly rise, in early stage, with a yield by providing means for Performing photoelectric conversion with a pixel of specific mum or less, expressed in terms of the size on a mirror substrate, and detecting a signal corresponding to the number of scattering photons. CONSTITUTION:A mirror wafer 401 (provided with gentle irregularities having maximum height of 0.7nm or less at a pitch of 0.3mum or less) is mounted on a stage section 1560 and illuminated by an illumination optical system 1530. When a dust particle (microparticle of 0.05mum-0.109mum) is present at a detecting position 803 on the surface of the wafer, scattering light therefrom is detected by an objective lens 1541. Number of electrons arriving at a fluorescent surface 1523 varies depending on the number of photons being detected and thereby the intensity of a signal being detected by a linear sensor 1552, constituted of pixels having size of 1mum or less when expressed on the mirror surface wafer, varies. Consequently, a signal is detected by an appropriate threshold when the number of photons is large whereas a signal having a small value is detected when the number of photons is small.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体製造工程の量産立
上げおよび量産ラインにおいて発生する異物を検出し分
析して対策を施す半導体製造工程の量産立上げ及び量産
ラインの異物検査方法及びその装置並びに半導体製造方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mass production start-up in a semiconductor manufacturing process and a foreign matter inspection method for a mass production line in which a foreign matter generated in a semiconductor production process and a mass production line is detected and analyzed to take countermeasures. And a semiconductor manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSIの製造では、最小パターン寸法の
1/5〜1/10の異物が問題とされ、64MDRAM
では、ウエハ上の0.05μmの異物を検出し、対策す
る必要がある。LSIは露光、エッチ、洗浄、成膜等の
行程を繰り返して製造される。この如何なる工程でも微
粒子の混入は許されない。これらの異物は搬送装置の稼
動部から発生するものや、人体から発生するものや、プ
ロセスガスによる処理装置内で反応生成されたものや薬
品や材料等に混入されているものなどの種々の原因によ
り種々の状態で混入される。
2. Description of the Related Art In the manufacture of LSIs, foreign matter of 1/5 to 1/10 of the minimum pattern size is a problem, and 64M DRAM
Then, it is necessary to detect foreign matter of 0.05 μm on the wafer and take countermeasures. The LSI is manufactured by repeating processes such as exposure, etching, cleaning, and film formation. Fine particles are not allowed to be mixed in any process. These foreign substances have various causes such as those generated from the operating part of the transfer device, those generated from the human body, those generated by reaction in the processing device by the process gas, and those mixed with chemicals or materials. Are mixed in various states.

【0003】LSIの量産立上げでは、これらの異物の
発生原因を究明して対策を施す必要があり、ウエハ上の
異物検査はウエハ上に直接付着した異物を検査できるた
めLSI製造で広く用いられている。
In the mass production start-up of LSI, it is necessary to investigate the cause of these foreign particles and take countermeasures. Since the foreign particle inspection on the wafer can inspect the foreign particles directly attached on the wafer, it is widely used in the LSI manufacturing. ing.

【0004】このウエハ上の微粒子検出方法としては、
高速で非破壊の検出が可能な散乱光検出法が優れてい
る。従来からこの種のウェハ上の微小意物を検出し分析
する技術が開発されており、特開昭63−135848
号公報に開示されている。この技術はウェハ上にレーザ
を照射してウェハ上に異物が付着している場合に発生す
る異物からの散乱光を検出し、この検出した異物をレー
ザフォトルミネッセンスあるいは2次X線分析(XM
A)などの分析技術で分析するものである。
As a method of detecting particles on the wafer,
A scattered light detection method that enables high-speed nondestructive detection is excellent. A technique for detecting and analyzing minute objects on a wafer of this type has been developed in the past.
It is disclosed in the publication. This technique irradiates a laser on a wafer and detects scattered light generated when the foreign matter adheres to the wafer, and detects the detected foreign matter by laser photoluminescence or secondary X-ray analysis (XM).
It is analyzed by an analysis technique such as A).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】半導体素子の微細化が
進み上記の絶縁膜の厚さ程度の異物が問題になるにつれ
て、微細素子の量産立上げラインで発生する異物を検出
・分析して対策を立案する上で従来の検出分析装置では
不十分になりつつあり、より微細な異物の検出および分
析が必要となる問題がでてきた。従来の技術では、これ
ら絶縁膜の厚さ程度の微少な粒子を検出できないという
問題があった。
As the miniaturization of semiconductor elements progresses and foreign matter having a thickness of the above-mentioned insulating film becomes a problem, the foreign matter generated on the mass production start-up line of fine elements is detected and analyzed to take countermeasures. The conventional detection / analysis device is becoming insufficient in planning the above, and there has been a problem that it is necessary to detect and analyze finer foreign matter. The conventional technique has a problem in that minute particles having a thickness of the insulating film cannot be detected.

【0006】また上記微細な異物の検出および分析を実
施するためには検出および分析設備が極端に大きくなっ
て費用やスペースを要するものとなり、量産ラインの軽
減化に対しても障害となる。このことはより微小な異物
を検出するためには異物でより効果的に光を散乱させて
散乱光を集光する必要があるとともに、より微小な異物
の分析にはオージェ電子分光や2次イオン質量分析装置
(SIMS)などの高価で大型の装置が必要となるから
であり、この傾向は今後ますま進むものと考えられる。
またこのような微小な異物の検出および分析には多大な
時間がかかっているため、必要な装置をできる限り効率
よく使用して生産コストを低減する必要があるという課
題があった。また量産ラインを軽減するためには必要に
して十分な箇所に必要十分なモニタを設置する必要があ
るという課題があった。
Further, in order to carry out the detection and analysis of the above-mentioned fine foreign matters, the detection and analysis equipment becomes extremely large, which requires cost and space, which is an obstacle to the reduction of the mass production line. This means that in order to detect a smaller foreign substance, it is necessary to more effectively scatter light by the foreign substance and collect the scattered light, and for analyzing a smaller foreign substance, Auger electron spectroscopy or secondary ion This is because an expensive and large-scale device such as a mass spectrometer (SIMS) is required, and this trend is expected to continue to progress in the future.
Further, since it takes a lot of time to detect and analyze such a minute foreign substance, there is a problem that it is necessary to use a necessary device as efficiently as possible to reduce the production cost. In addition, in order to reduce the mass production line, it was necessary to install necessary and sufficient monitors at necessary and sufficient locations.

【0007】本発明の目的は、上記従来技術の課題を解
決すべく、0.5μm以下のピッチで、0.7nm以下
の高さの緩やかな微小凹凸を有する鏡面基板上に存在す
る0.05μm以下の微粒子からなる異物を検出できる
ようにしてLSIの量産ラインを早期に高い歩留りに立
ち上げること実現できるようにした半導体製造ラインに
おける鏡面基板の検査方法およびその装置を提供するこ
とにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art by providing a pitch of 0.5 μm or less and 0.05 μm existing on a mirror-like substrate having gradual fine irregularities with a height of 0.7 nm or less. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for inspecting a mirror-finished substrate in a semiconductor manufacturing line, which can detect a foreign substance formed of the following fine particles so that an LSI mass production line can be quickly started up with a high yield.

【0008】また本発明は、LSIの量産ラインに鏡面
ウエハを流し、該鏡面ウエハ上に付着した0.05μm
以下の微粒子からなる異物を検出できるようにしてLS
Iの量産ラインを早期に高い歩留りに立ち上げること実
現できるようにした半導体製造方法を提供することにあ
る。
Further, according to the present invention, a mirror-finished wafer is flown into an LSI mass production line, and 0.05 μm attached to the mirror-finished wafer.
It is possible to detect foreign matter consisting of the following fine particles
It is an object of the present invention to provide a semiconductor manufacturing method capable of realizing a high-yield high-speed mass production line of I.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、0.5μm以下のピッチで、0.7nm
以下の高さの緩やかな微小凹凸を有する鏡面基板に対し
て斜め方向からのレーザ光を照射し、前記鏡面基板から
の散乱光を集光レンズで集光して結像させ、光電変換手
段により鏡面基板上に換算して1μm以下の画素で光電
変換して散乱フォトン数に応じた信号を検出し、該信号
により0.05μm以下の微粒子を前記微小凹凸と弁別
して検出することを特徴とする鏡面基板の検査方法であ
る。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a pitch of 0.5 μm or less and a thickness of 0.7 nm.
Laser light from an oblique direction is radiated to a mirror-finished substrate having the following gradual fine irregularities, and scattered light from the mirror-finished substrate is condensed by a condenser lens to form an image, which is converted by a photoelectric conversion means. It is characterized in that a signal corresponding to the number of scattered photons is photoelectrically converted by a pixel having a size of 1 μm or less converted on a mirror-finished substrate, and fine particles of 0.05 μm or less are discriminated from the minute irregularities by the signal and detected. This is a method of inspecting a mirror substrate.

【0010】また、本発明は、0.5μm以下のピッチ
で、0.7nm以下の高さの緩やかな微小凹凸を有する
鏡面基板に対して斜め方向からのレーザ光を照射し、前
記鏡面基板からの散乱光を集光レンズで集光して結像さ
せ、光電変換手段により鏡面基板上に換算して1μm以
下の画素で光電変換して散乱フォトン数に応じた信号を
検出し、該信号により0.05μm以下の微粒子を前記
微小凹凸と弁別して検出し、前記鏡面基板に対する微粒
子の発生状態を検出することを特徴とする鏡面基板の検
査方法である。
Further, according to the present invention, laser light is obliquely irradiated to a mirror-finished substrate having a pitch of 0.5 .mu.m or less and fine undulations having a height of 0.7 nm or less, and the mirror-finished substrate is irradiated with the laser light. The scattered light of is condensed by a condensing lens to form an image, which is converted to a specular substrate by photoelectric conversion means and photoelectrically converted by pixels of 1 μm or less to detect a signal corresponding to the number of scattered photons. The method for inspecting a mirror-finished substrate is characterized in that fine particles of 0.05 μm or less are discriminated from the fine irregularities and detected to detect the generation state of the fine particles on the mirror-finished substrate.

【0011】また、本発明は、0.5μm以下のピッチ
で、0.7nm以下の高さの緩やかな微小凹凸を有する
鏡面基板を載置する載置手段と、該載置手段で載置され
た鏡面基板に対して斜方向から照明する照明手段と、前
記鏡面基板上から散乱する散乱光を検出光学系で集光し
て鏡面基板上に換算して1μm以下の画素により光電変
換手段で受光して検出する検出手段とを備え、該検出手
段の光検出器から検出される信号に基づいて鏡面基板上
の0.05μm以下の微粒子で形成された異物を前記微
小凹凸から弁別して検査するように構成したことを特徴
とする鏡面基板の検査装置である。
Further, according to the present invention, there is provided a mounting means for mounting a mirror-finished substrate having a pitch of 0.5 μm or less and a fine unevenness of 0.7 nm or less in height, and the mounting means. The illumination means for illuminating the mirror surface substrate in an oblique direction, and the scattered light scattered from the mirror surface substrate is condensed by the detection optical system and converted into light on the mirror surface substrate and received by the photoelectric conversion means by the pixel of 1 μm or less. To detect foreign matter formed by fine particles of 0.05 μm or less on the mirror-like substrate on the basis of a signal detected from the photodetector of the detecting means. An inspection apparatus for a mirror-like substrate, which is characterized in that

【0012】また、本発明は、半導体量産製造ライン
に、ポリッシングして0.5μm以下のピッチで、0.
7nm以下の高さの緩やかな微小凹凸を有する鏡面ウエ
ハを流す工程と、所定の製造装置から得られる鏡面ウエ
ハに対して斜め方向からのレーザ光を照射し、前記鏡面
基板からの散乱光を集光レンズで集光して結像させ、光
電変換手段により鏡面基板上に換算して1μm以下の画
素で光電変換して散乱フォトン数に応じた信号を検出
し、該信号により0.05μm以下の微粒子を前記微小
凹凸と弁別して検出し、該検出された微粒子の発生状況
を量産ラインにフィードバックする検査工程と、量産に
おいては前記検査工程で得られる微粒子の発生状況に基
づいて簡便なモニタリング装置だけでモニタリングする
モニタリング工程とを有することを特徴とする半導体製
造方法である。
Further, according to the present invention, a semiconductor mass production line is polished to a pitch of 0.5 .mu.m or less at a pitch of 0.5 .mu.m or less.
A step of flowing a mirror-finished wafer having gradual fine irregularities with a height of 7 nm or less, and irradiating a mirror-finished wafer obtained from a predetermined manufacturing apparatus with laser light from an oblique direction to collect scattered light from the mirror-finished substrate. A light lens collects the light to form an image, and the photoelectric conversion means converts it onto the mirror-finished substrate to perform photoelectric conversion at pixels of 1 μm or less to detect a signal corresponding to the number of scattered photons. Only a simple monitoring device based on the inspection step of detecting fine particles by discriminating them from the minute irregularities and feeding back the detected generation status of the fine particles to the mass production line, and in the mass production based on the generation status of the fine particles obtained in the inspection step. And a monitoring step of monitoring the semiconductor manufacturing method according to claim 1.

【0013】即ち、本発明は、集光照明光学系とイメー
ジインテンシファイヤーを用いた高感度検出光学系を用
いたものである。レーザ散乱光検出法による微粒子検出
では、表面凹凸からの散乱光ノイズおよび検出フォトン
数のゆらぎが問題になる。本発明ではこれを低減するた
めにArレーザを照射し、結像光学系とイメージインテ
ンシファイヤによりフォトンを検出する構成とし、検出
画素を1μm以下とし、波長500nm、100mWの
Arレーザを用いる。検出できるウエハ仕様としては、
0.3μmピッチ、最大高さ0.7nmである。
That is, the present invention uses a high-sensitivity detection optical system using a converging illumination optical system and an image intensifier. In the detection of fine particles by the laser scattered light detection method, scattered light noise from surface irregularities and fluctuations in the number of detected photons pose problems. In the present invention, in order to reduce this, Ar laser is irradiated, and photons are detected by the image forming optical system and the image intensifier. The detection pixel is 1 μm or less, and the wavelength of 500 nm is 100 mW. The wafer specifications that can be detected are:
The pitch is 0.3 μm and the maximum height is 0.7 nm.

【0014】さらに、上記目的を達成するために、本発
明の半導体製造工程の量産立上げ及び量産ラインの異物
検査方法及びその装置は、半導体製造工程の量産立上げ
時にサンプリングウェハを用いて材料、プロセス、装
置、環境等の異物管理状況を評価するに際し、また上記
量産立上げ時の異物の検出・分析・評価システムではサ
ンプリングウェハ上の異物を検出したのち異物の元素種
を走査形トンネル顕微鏡/分光装置(STM/STS)
により分析し、さらにSTM/STSによる分析データ
をデータべースとして予め格納しておいて分析対象のデ
ータと比較することにより分析対象の異物元素種を同定
するようにしたものである。
Further, in order to achieve the above object, the method for mass production startup of a semiconductor manufacturing process and the foreign matter inspection method for a mass production line of the present invention, and the apparatus therefor use a sampling wafer at the time of mass production startup of a semiconductor manufacturing process. When evaluating foreign matter management conditions such as process, equipment, environment, etc., and the foreign matter detection / analysis / evaluation system at the time of mass production startup, the foreign matter on the sampling wafer is detected, and then the elemental species of the foreign matter are detected by a scanning tunneling microscope / Spectrometer (STM / STS)
And the STM / STS analysis data are stored in advance as a database and compared with the analysis target data to identify the foreign elemental species to be analyzed.

【0015】LSIの製造では、最小パターン寸法の1
/5〜1/10の異物が問題とされ、64MDRAMで
は、ウエハ上の0.05μmの異物を検出し、対策する
必要がある。雰囲気中の異物の濃度も0.05μm付近
まで増加するというデータがある。従来の半導体製造工
程ではウェハ上に異物が存在すると配線の絶縁不良や短
絡などの不良原因になる。これら平面方向の欠陥に対
し、さらに半導体素子が微細化し、垂直方向の欠陥が問
題になる。ウェハ中に微小な異物、具体的にはキャパシ
タの絶縁膜やゲート酸化膜などの膜の厚さ程度の異物が
存在した場合、キャパシタの絶縁膜やゲート酸化膜など
の破壊の原因になる。このような新たな問題が指摘され
ており、微粒子検出のニーズはますます大きくなってい
る。(図18参照) 図19に示すように、LSIは露光、エッチ、洗浄、成
膜等の行程を繰り返して製造される。この如何なる工程
でも微粒子の混入は許されない。これらの異物は搬送装
置の稼動部から発生するものや、人体から発生するもの
や、プロセスガスによる処理装置内で反応生成されたも
のや薬品や材料等に混入されているものなどの種々の原
因により種々の状態で混入される。とくに、最近になっ
て重金属の微少な異物が問題視されている。LSIの量
産立上げの主要作業のうちの1つに、これらの異物の発
生原因を究明して対策を施す作業があり、それには発生
異物を検出して元素種などを分析することが発生原因探
求の大きな手がかりになる。つまり、これら製造工程の
装置内の発塵、ガス、水等のユーティリティの発塵ライ
ンの雰囲気の発塵を液中微粒子検出装置大気中微粒子検
出装置ウエハ異物検出装置を用いて検出管理している。
検出した異物はSIMS(Secondery Ion Mass Spectro
scopy)、XMA(X−ray Mass Analiz
er)等の分析装置で分析され、原因を究明しラインに
対策を施す。このシステムの中でウエハ上の異物検査は
ウエハ上に直接付着した異物を検査でき、またウエハ上
に異物をサンプリングしたことになるため分析装置と結
合しやすいという長所がありLSI製造で広く用いられ
ている。
In the manufacture of LSI, the minimum pattern size is 1
Foreign matter of / 5 to 1/10 is a problem, and it is necessary to detect foreign matter of 0.05 μm on the wafer and take countermeasures in 64M DRAM. There is data that the concentration of foreign matter in the atmosphere also increases to around 0.05 μm. In a conventional semiconductor manufacturing process, the presence of foreign matter on a wafer causes defects such as poor wiring insulation and short circuits. With respect to these defects in the plane direction, the semiconductor element is further miniaturized, and defects in the vertical direction become a problem. When a minute foreign substance, specifically, a foreign substance having a thickness of a film such as a capacitor insulating film or a gate oxide film is present in a wafer, it causes damage to the capacitor insulating film or the gate oxide film. These new problems have been pointed out, and the need for particle detection is ever increasing. (See FIG. 18) As shown in FIG. 19, an LSI is manufactured by repeating processes such as exposure, etching, cleaning, and film formation. Fine particles are not allowed to be mixed in any process. These foreign substances have various causes such as those generated from the operating part of the transfer device, those generated from the human body, those generated by reaction in the processing device by the process gas, and those mixed with chemicals or materials. Are mixed in various states. In particular, minute foreign substances of heavy metals have recently been regarded as a problem. One of the main operations for mass production of LSIs is to investigate the cause of these foreign substances and take countermeasures, which involves detecting the foreign substances and analyzing the elemental species. It will be a great clue to the quest. In other words, dust generation in the apparatus of these manufacturing processes, dust generation in the atmosphere of the dust generation line of utilities such as gas, water, etc. is detected and managed using the in-liquid particle detection apparatus atmospheric particle detection apparatus wafer foreign matter detection apparatus. .
The detected foreign matter is SIMS (Secondery Ion Mass Spectroscopy).
scopy), XMA (X-ray Mass Analysis)
er) to analyze the cause, investigate the cause, and take countermeasures on the line. In this system, the foreign matter inspection on the wafer is capable of inspecting the foreign matter directly attached on the wafer, and since the foreign matter is sampled on the wafer, it has an advantage that it can be easily coupled with an analysis device and is widely used in LSI manufacturing. ing.

【0016】[0016]

【作用】図20に示すように、この散乱光検出法で、微
小な異物を検出する場合、ノイズとなる散乱光を除去し
て、微弱散乱光を検出する必要がある。具体的には、検
出フォトン数のゆらぎの問題、空気分子による散乱(レ
ーリー散乱)の問題、またウエハ表面からの散乱光の問
題を解決する必要がある。今回、空気分子の散乱光の問
題はレーリー散乱の式により算出し、結像光学系により
検出体積を微細化することで対応できる。表面凹凸から
の散乱光については散乱現象をモデル化し、散乱メカニ
ズムを定量的に示すことができる。またゆらぎの問題に
ついては、レーザ光強度とサンプリング時間と検出時の
検出虚報率との問題を定量的に示すことができる。
As shown in FIG. 20, when a minute foreign substance is detected by this scattered light detection method, it is necessary to remove scattered light that becomes noise and detect weak scattered light. Specifically, it is necessary to solve the problem of fluctuations in the number of detected photons, the problem of scattering by air molecules (Rayleigh scattering), and the problem of scattered light from the wafer surface. This time, the problem of scattered light of air molecules can be solved by calculating by the Rayleigh scattering formula and miniaturizing the detection volume by the imaging optical system. For the scattered light from the surface irregularities, the scattering phenomenon can be modeled to quantitatively show the scattering mechanism. As for the problem of fluctuation, it is possible to quantitatively show the problems of the laser light intensity, the sampling time, and the false detection rate at the time of detection.

【0017】図21に示すように、ウエハを照明し、表
面の散乱光を検出する光学系では、照明光束と検出光束
の重なる部分に存在する空気分子も照明され、この空気
分子による散乱光が異物検出時のノイズになる。散乱光
強度は粒子系の6乗に比例するというレーリー散乱の式
を基に、空気分子からの散乱光強度を算出した。従来技
術では、約10の5乗立方μmの空気分子が照明され、
その散乱光強度は、0.05μm微粒子は検出できな
い。対物レンズによる結像光学系を用いることでこの体
積を10の2乗立方μm程度にでき、微粒子検出上問題
ないレベルにすることができる。
As shown in FIG. 21, in the optical system for illuminating the wafer and detecting the scattered light on the surface, the air molecules existing in the portion where the illumination light flux and the detection light flux overlap each other are also illuminated, and the light scattered by the air molecules is emitted. It becomes noise when detecting foreign matter. The scattered light intensity from the air molecules was calculated based on the Rayleigh scattering formula in which the scattered light intensity is proportional to the sixth power of the particle system. In the prior art, about 10 5 cubic m air molecules are illuminated,
The scattered light intensity cannot detect fine particles of 0.05 μm. By using an image forming optical system with an objective lens, this volume can be set to about 10.sup.2 cubic .mu.m, which is a level at which there is no problem in particle detection.

【0018】図22に、鏡面ウエハ表面にレーザ光を照
射した場合の検出像を示す。表面で光が散乱し、輝いて
見える。微粒子を検出する上では、この散乱光ノイズが
問題となる。鏡面ウエハ表面を原子間力顕微鏡(AF
M)で観察した図を示す。縦軸は100倍に強調してあ
る。この表面の凹凸によって散乱が生じている。ところ
が図23に示すように、この表面の凹凸はピッチが10
0〜1000nm程度で、最大高さが0.1〜5nm程
度という非常に緩やかな凹凸のため、反射を用いたモデ
ルでは対物レンズに光が入らず表面からの散乱光が検出
できる現象を説明できない。
FIG. 22 shows a detected image when the mirror-finished wafer surface is irradiated with laser light. Light is scattered on the surface and appears bright. This scattered light noise poses a problem in detecting fine particles. Atomic force microscope (AF
The figure observed by M) is shown. The vertical axis is emphasized 100 times. The unevenness on the surface causes scattering. However, as shown in FIG. 23, the unevenness on the surface has a pitch of 10
Since the unevenness is about 0 to 1000 nm and the maximum height is about 0.1 to 5 nm, it is not possible to explain the phenomenon that the model using reflection does not enter the objective lens and can detect scattered light from the surface. .

【0019】そこで、回折現象を導入した。図24に示
すように、位相差が微妙に異なる部分を有する透明物体
があった場合、光は回折する。この回折光の総強度Iは
以下の式で算出される。
Therefore, a diffraction phenomenon was introduced. As shown in FIG. 24, when there is a transparent object having a part where the phase difference is slightly different, the light is diffracted. The total intensity I of this diffracted light is calculated by the following formula.

【0020】 I=|exp(-i(ωt+δ))+exp(-i(ωt+π))**2 =2(1−cosδ) =δ**2 (数1) このウエハ表面での反射に適用するとこの凹凸による反
射光の位相差により光が回折し、レンズに光が届くこと
が説明できる。定量的にこの回折光を算出するために図
25に示したフーリエ変換を基にしたシュミレータを用
いることができる。ウエハ表面にピッチp、最大高さh
の凹凸が形成されているとし、入射角θで波長λの光で
照明する場合を考える。この場合に検出できる光強度は
各面の状態を示すデータを基にフーリエ変換(F)と逆
フーリエ変換(F−1)を用いて次式で示される。
I = | exp (-i (ωt + δ)) + exp (-i (ωt + π)) ** 2 = 2 (1-cosδ) = δ ** 2 (Equation 1) On this wafer surface It can be explained that when applied to the reflection of the light, the light is diffracted by the phase difference of the reflected light due to the unevenness and the light reaches the lens. In order to quantitatively calculate this diffracted light, the simulator based on the Fourier transform shown in FIG. 25 can be used. Pitch p, maximum height h on wafer surface
Assume that the unevenness is formed, and the case of illuminating with the light of wavelength λ at the incident angle θ is considered. The light intensity that can be detected in this case is expressed by the following equation using Fourier transform (F) and inverse Fourier transform (F-1) based on the data indicating the state of each surface.

【0021】 i(x,y)=F-1[F[F-1[l(u,v)]*p(x,y)]*a(u,v)] F[f(x,y)]=f(x,y)exp{-2πi(ux+vy)}dxdy F-1[g(u,v)]=g(u,v)exp{2πi(ux+vy)}dudv (数2) 図26に、凹凸ピッチpと散乱光強度との関係を示す。
凹凸ピッチpを変えた場合、何れの入射角の場合も波長
λ程度のピッチの凹凸から散乱する光の強度が最大にな
る。これは、波長程度のピッチが強調されて検出される
現象を定性的に説明する。図27に照明の入射角θと散
乱光強度との関係を示す。入射角θを変えた場合、0.
5μmピッチのもので散乱光強度はcosθの2乗に比
例する。他のピッチの場合も2・p/λ乗に比例する。
図28に凹凸の最大高さhと散乱光強度との関係を示
す。最大高さhを変えると散乱光強度は何れの入射角の
場合もhの2乗に比例する。図29に、様々な波長λに
ついて、凹凸ピッチpを変えてシュミレーションした結
果を示す。他の波長の場合も確かに波長程度のピッチの
とき散乱光強度が極大になっている。
I (x, y) = F-1 [F [F-1 [l (u, v)] * p (x, y)] * a (u, v)] F [f (x, y) )] = F (x, y) exp {-2πi (ux + vy)} dxdy F-1 [g (u, v)] = g (u, v) exp {2πi (ux + vy)} dudv (number 2) FIG. 26 shows the relationship between the uneven pitch p and the scattered light intensity.
When the unevenness pitch p is changed, the intensity of the light scattered from the unevenness having the pitch of the wavelength λ is maximized at any incident angle. This qualitatively explains the phenomenon in which a pitch of about the wavelength is emphasized and detected. FIG. 27 shows the relationship between the incident angle θ of illumination and the scattered light intensity. When the incident angle θ is changed, 0.
With a pitch of 5 μm, the scattered light intensity is proportional to the square of cos θ. In the case of other pitches, it is proportional to 2 · p / λ.
FIG. 28 shows the relationship between the maximum height h of the unevenness and the scattered light intensity. When the maximum height h is changed, the scattered light intensity is proportional to the square of h at any incident angle. FIG. 29 shows the results of simulation for various wavelengths λ while changing the uneven pitch p. For other wavelengths, the scattered light intensity is certainly maximized when the pitch is about the wavelength.

【0022】このシュミレーション結果を検証するため
に、幾つかのウエハについて入射角を変えながら散乱光
を測定し、AFMにより測定したピッチpと最大高さh
を基にシュミレーションで算出した散乱光強度と比較す
る。ウエハA,B,C,Dの4種のウエハについて図3
0に示す。結果は概ねシュミレーション結果と合ってい
る。また、鏡面ウエハでは、散乱光の強度から逆に凹凸
の状態を定量的に測定することができることになる。
In order to verify this simulation result, scattered light was measured for several wafers while changing the incident angle, and the pitch p and the maximum height h measured by the AFM were measured.
The intensity is compared with the scattered light intensity calculated by simulation. Three types of wafers A, B, C and D are shown in FIG.
It shows in 0. The results are in good agreement with the simulation results. On the other hand, in the case of a mirror-finished wafer, it is possible to quantitatively measure the state of irregularities based on the intensity of scattered light.

【0023】次に0.05μm微粒子からの散乱光を8
インチウエハ当り20分程度1μm画素、100mWの
Arレーザという検出条件で鏡面ウエハ上の微粒子の散
乱光レベルと表面凹凸の実験結果を比較して示す。図3
1は、入射角を変えて散乱光強度を示している。ウエハ
からの散乱光は1μm角の画素からの散乱光を測定した
ものである。このように画素を1μmまで小さくすると
ウエハ凹凸と0.05μm微粒子は弁別比5で弁別する
ことができる。
Next, the scattered light from the 0.05 μm fine particles is
The experimental results of the scattered light level of fine particles on the mirror-finished wafer and the surface unevenness are shown under the detection condition of Ar laser of 100 mW and 1 μm pixel for about 20 minutes per inch wafer. Figure 3
1 shows the scattered light intensity by changing the incident angle. The scattered light from the wafer is a measurement of scattered light from a 1 μm square pixel. When the pixels are reduced to 1 μm in this way, the unevenness of the wafer and the 0.05 μm fine particles can be discriminated with a discrimination ratio of 5.

【0024】ところがこの条件では、0.05μmの異
物からの散乱光は約40フォトンになる。この40フォ
トンの検出では、図32に示す新たな問題が生じる。特
定の照明強度で特定のサンプリング時間Δtに下地ノイ
ズが平均N個、異物信号が2N個のフォトンを検出した
とする。即ち弁別比が2の場合を考える。この場合、フ
ォトンはポアソン分布に従って確率的に検出される。例
えば、平均10個の場合、1、2個から30個程度の分
布を持つ。この結果、照明が十分強い場合はノイズと信
号を十分弁別できるのに対し、照明が弱く検出できるフ
ォトン数が小さい場合はこのゆらぎが大きくなり、同じ
弁別比2であっても信号とノイズを弁別できなくなる。
However, under this condition, the scattered light from the foreign matter of 0.05 μm is about 40 photons. The detection of 40 photons causes a new problem shown in FIG. It is assumed that an average of N background noises and 2N foreign object photons are detected at a specific illumination intensity and a specific sampling time Δt. That is, consider the case where the discrimination ratio is 2. In this case, photons are stochastically detected according to the Poisson distribution. For example, in the case of an average of 10, the distribution has about 1 to 2 to 30. As a result, the noise and the signal can be sufficiently discriminated when the illumination is sufficiently strong, while the fluctuation becomes large when the illumination is weak and the number of photons that can be detected is small, and the signal and the noise can be discriminated even with the same discrimination ratio 2. become unable.

【0025】次に照明光量と検出率との関係について定
量的に図33に示す。横軸に8インチウエハ全面への照
射光量Pをとり、縦軸に微粒子からの照明フォトン数N
p をとると、0.069μm、0.05μmの微粒子か
らの散乱光は図の点線で示され、照射光量の増加と共に
増加する。一方、表面凹凸からの散乱光ノイズも光量の
増加と共に増加し、図の横軸に対応づけられる。ここ
で、任意のノイズフォトンNn に対して、特定のしきい
値を設定し、検出率99%で検出できる平均フォトン数
Np を考えてプロットしたのが図の曲線である。同様に
ノイズフォトンNn に対して検出率50%で検出できる
平均フォトン数Np も示してある。この図から、例えば
8インチウエハに100mWレーザを20分照射した場
合、ピッチが100〜1000nm程度で、最大高さが
0.1〜0.7nm程度という非常に緩やかな凹凸を有
する鏡面ウエハ表面上の1μm角の領域から約10個の
フォトンが検出され、0.05μmの微粒子(異物)か
らは50フォトンが検出される。この場合の検出率は9
9%以上になることがわかる。
Next, FIG. 33 quantitatively shows the relationship between the illumination light quantity and the detection rate. The horizontal axis represents the amount of light P irradiated onto the entire surface of the 8-inch wafer, and the vertical axis represents the number N of illumination photons from the fine particles.
When p is taken, the scattered light from the fine particles of 0.069 μm and 0.05 μm is shown by the dotted line in the figure, and increases as the irradiation light amount increases. On the other hand, the scattered light noise from the surface irregularities also increases with an increase in the amount of light and is associated with the horizontal axis of the figure. Here, a curve is plotted in consideration of the average number of photons Np that can be detected at a detection rate of 99% by setting a specific threshold value for an arbitrary noise photon Nn. Similarly, the average number of photons Np that can be detected at a detection rate of 50% for noise photons Nn is also shown. From this figure, for example, when an 8-inch wafer is irradiated with a 100 mW laser for 20 minutes, a pitch is about 100 to 1000 nm and a maximum height is about 0.1 to 0.7 nm on a mirror-finished wafer surface having very gentle unevenness. 10 photons are detected from the 1 μm square region, and 50 photons are detected from the 0.05 μm fine particles (foreign matter). The detection rate in this case is 9
It turns out that it becomes 9% or more.

【0026】以上の検討の結果、画素サイズ1μm角、
光強度100mW、光照射時間20分という条件で、8
インチウエハ上の0.05μm微粒子を95%の検出率
で検出できる。つまり、ある表面凹凸があった場合、大
きさが図に示された値以上の微粒子だけが検出できるこ
とを意味する。ウエハ上の微粒子検出ではウエハの表面
凹凸が検出性能に大きく影響することを意味する。
As a result of the above examination, the pixel size is 1 μm square,
Light intensity of 100 mW and light irradiation time of 20 minutes
0.05 μm fine particles on an inch wafer can be detected with a detection rate of 95%. That is, when there is a certain surface irregularity, it means that only fine particles having a size equal to or larger than the value shown in the figure can be detected. In the detection of fine particles on a wafer, it means that the unevenness of the surface of the wafer greatly affects the detection performance.

【0027】装置仕様の一例を図34に示す。レーザ散
乱光検出法による微粒子を緩やかな凹凸と弁別して検出
するには、表面凹凸からの散乱光ノイズおよび検出フォ
トン数のゆらぎが問題となる。本発明では、これを低減
するために、図30に示すように、Arレーザ光を照射
し、結像光学系とイメージインテンシファイヤによるフ
ォトンを検出する構成とし、検出画素を1μm以下と
し、波長500nm、100mWのArレーザを用いる
ことによって微粒子を緩やかな凹凸と弁別して検出する
ことができる。このように微粒子(異物)を緩やかな凹
凸と弁別して検出できる鏡面ウエハ仕様としては、ピッ
チp=0.3μm程度以下(100〜1000nm程
度)、最大高さh=約0.7nm以下(0.1〜0.7
nm程度)の緩やかな凹凸である。
FIG. 34 shows an example of device specifications. In detecting fine particles by the laser scattered light detection method by discriminating them from gentle unevenness, scattered light noise from the surface unevenness and fluctuations in the number of detected photons pose problems. In order to reduce this, in the present invention, as shown in FIG. 30, Ar laser light is irradiated to detect photons by the imaging optical system and the image intensifier, the detection pixel is 1 μm or less, and the wavelength is By using an Ar laser of 500 nm and 100 mW, fine particles can be discriminated from gentle unevenness and detected. As described above, the specular wafer specification that can detect fine particles (foreign matter) by discriminating them from gentle unevenness has a pitch p of about 0.3 μm or less (about 100 to 1000 nm) and a maximum height h of about 0.7 nm or less (0. 1 to 0.7
It is a gentle unevenness of about (nm).

【0028】但し、鏡面ウエハにおいて、緩やかな凹凸
のみを検出する場合には、図30に示すようにウエハ
A、B、C、D(ピッチp=0.2μm〜0.7μm程
度、最大高さh=0.5nm〜5nm程度)について入
射角θを変えて散乱フォトン数を検出することによって
ある程度定量的に検出することができる。
However, in the case of detecting only gentle unevenness on a mirror-finished wafer, as shown in FIG. 30, wafers A, B, C and D (pitch p = about 0.2 μm to 0.7 μm, maximum height). It can be quantitatively detected to some extent by changing the incident angle θ for h = 0.5 nm to about 5 nm) and detecting the number of scattered photons.

【0029】[0029]

【実施例】以下に本発明を半導体製造ラインで実際に使
用する場合の実施例を図1乃至図15により説明する。
図1は、本発明による半導体製造工程の量産立上げ及び
量産ラインの異物検査方法及びその装置の一実施例を示
す構成プロック図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the present invention is actually used in a semiconductor manufacturing line will be described below with reference to FIGS.
FIG. 1 is a configuration block diagram showing an embodiment of a method and apparatus for inspecting foreign matter in a mass production line and a mass production line in a semiconductor manufacturing process according to the present invention.

【0030】図1において、この半導体製造工程の量産
立上げ及び量産ラインの異物検査装置は、露光装置10
1とエッチング装置102と洗浄装置103とイオン打
込装置104とスパッタ装置105とCVD装置106
等から成る半導体製造装置群100と、温度センサ20
1と発塵もにた202と圧力センサ203と真空内発塵
モニタ304等から成るセンシング部200およびその
センシング部コントロールシステム205と、ガス供給
部301と水供給部302からなるユーティリティ群3
00と、水質サンプリングウェハ401とガスサンプリ
ングウェハ402と装置内サンプリングウェハ403と
デバイスウェハ404と雰囲気サンプリングウェハ40
5から成るサンプリング部400と、ウェハ異物検出部
501とパターン欠陥検出部502から成る検出部50
0と、走査形電子顕微鏡(SEM)と2次イオン質量分
析装置(SIMS)602と走査形トンネル顕微鏡/分
光装置(STM/STS)603と赤外分光分析装置6
04等から成る分析部600と、異物致命性判定システ
ム701と微小異物原因究明システム702と汚染源対
策システム703とから成る対応システム700とより
構成される。またこれらの構成要素はライン対応のオン
ライン異物検査システム1001と量産立上げライン対
応のオフライン異物検査システム1002とに分けら
れ、これらをあわせて半導体製造工程の量産立上げおよ
び量産ライン異物検査システム1000を成す。
In FIG. 1, the exposure apparatus 10 is a foreign matter inspection apparatus for mass production startup and mass production line in the semiconductor manufacturing process.
1, an etching device 102, a cleaning device 103, an ion implantation device 104, a sputtering device 105, and a CVD device 106.
Semiconductor manufacturing apparatus group 100 including
1, a sensing unit 200 including a dust generating unit 202, a pressure sensor 203, a vacuum dust generating monitor 304 and the like, a sensing unit control system 205 thereof, and a utility group 3 including a gas supply unit 301 and a water supply unit 302.
00, a water quality sampling wafer 401, a gas sampling wafer 402, an in-apparatus sampling wafer 403, a device wafer 404, and an atmosphere sampling wafer 40.
5, a sampling unit 400 including a wafer foreign matter detecting unit 501 and a detecting unit 50 including a pattern defect detecting unit 502.
0, a scanning electron microscope (SEM), a secondary ion mass spectrometer (SIMS) 602, a scanning tunneling microscope / spectrometer (STM / STS) 603, and an infrared spectrometer 6
04, etc., a foreign matter fatality determination system 701, a minute foreign matter cause investigation system 702, and a pollution source countermeasure system 703. Further, these components are divided into an online foreign matter inspection system 1001 corresponding to a line and an offline foreign matter inspection system 1002 corresponding to a mass production start-up line. Make up.

【0031】図2(a)〜(d)は、図1のサンプリン
グ部400の一実施例を示す構成斜視図である。図2
(a)〜(d)において、図2(a)の水質サンプリン
グウェハ401は純粋配管406とサンプリング用蛇口
407とバッファ室408と排水手段から成るユニット
の中のバッファ室408内に載置され、図1の水供給部
302の純粋中の異物がサンプリングされる。図2
(b)のガスサンプリングウェハ402は同様にガス配
管410とサンプリング用バルブ411とバッファ室4
12とロータリポンプ413と排気手段414から成る
ユニットの中のバッファ室412内に載置され、図1の
ガス供給部301のガス中の異物がサンプリングされ
る。図2(c)の断面図の装置内サンプリングウェハ4
03は処理装置415(図1のエッチング装置102
等)中のローダー室403と処理室417とアンローダ
ー室418を通過し、処理装置415内で発生した異物
がサンプリングされるが、このサンプリングでは処理室
417で実際に処理する場合と処理しない場合のいずれ
も考えられる。またデバイスウェハ404は処理装置4
15(エッチング装置102等)で実際に処理されるウ
ェハである。図2(d)の雰囲気サンプリングウェハ4
05は処理環境419中のサンプリング台420上に載
置され、処理環境419の異物がサンプリングされる。
FIGS. 2A to 2D are perspective views showing the construction of an embodiment of the sampling unit 400 shown in FIG. Figure 2
2 (a) to (d), the water quality sampling wafer 401 of FIG. 2 (a) is placed in the buffer chamber 408 in the unit including the pure pipe 406, the sampling faucet 407, the buffer chamber 408, and the drainage means. Foreign matter in the water supply unit 302 of FIG. 1 is sampled. Figure 2
Similarly, the gas sampling wafer 402 in (b) includes a gas pipe 410, a sampling valve 411, and a buffer chamber 4.
12, the rotary pump 413, and the exhaust means 414 are placed in the buffer chamber 412 in the unit, and the foreign substances in the gas of the gas supply unit 301 of FIG. 1 are sampled. In-apparatus sampling wafer 4 of the cross-sectional view of FIG.
03 is a processing device 415 (the etching device 102 of FIG. 1).
Etc.), the foreign matter generated in the processing device 415 is sampled by passing through the loader chamber 403, the processing chamber 417, and the unloader chamber 418. Either of these is possible. Further, the device wafer 404 is the processing device 4
15 is a wafer that is actually processed by the etching device 102 or the like. Atmosphere sampling wafer 4 of FIG.
05 is placed on the sampling table 420 in the processing environment 419, and the foreign matter in the processing environment 419 is sampled.

【0032】図3は、図1の検出部500の一実施例を
示す構成ブロック図である。図3において、この検出部
500は真空チャンバ511とイオンポンプあるいはタ
ーボ分子ポンプ等の高真空ポンプ512とバルブ513
とロータリーポンプ等のあら引ポンプ514と窓51
5、516、517とゲートバルブ518とゲートバル
ブ520と真空ポンプ521とハバルブ522とガス吹
付ノズル523から成る真空室系510と、半導体レー
ザ531、532と集光レンズ540、541とミラー
533、534と集光対物レンズ535、536と、検
出対物レンズ537と検出器538と冷却器539から
成る検出光学系530と、XZYステージ561から成
るステージ部560と、2値化回路571とステージコ
ントローラ572と信号処理部573と座標データ作成
部574から成る信号処理系570と、インターフェイ
ス室571とロードロック582とウェハ載置手段58
3とウェハ搬送手段584とガス吹付ノズル585とバ
ルブ586と真空ポンプ587と台車588から成るイ
ンターフェイス部580とから構成される。
FIG. 3 is a configuration block diagram showing an embodiment of the detecting section 500 of FIG. In FIG. 3, the detection unit 500 includes a vacuum chamber 511, a high vacuum pump 512 such as an ion pump or a turbo molecular pump, and a valve 513.
And rough pump 514 such as rotary pump and window 51
5, 516, 517, a gate valve 518, a gate valve 520, a vacuum pump 521, a ha valve 522, a vacuum chamber system 510 including a gas spray nozzle 523, semiconductor lasers 531 and 532, condenser lenses 540 and 541, and mirrors 533 and 534. And a focusing objective lens 535, 536, a detection objective lens 537, a detection optical system 530 including a detector 538, and a cooler 539, a stage unit 560 including an XZY stage 561, a binarizing circuit 571, and a stage controller 572. A signal processing system 570 including a signal processing unit 573 and a coordinate data creating unit 574, an interface chamber 571, a load lock 582, and a wafer mounting unit 58.
3, a wafer transfer unit 584, a gas spray nozzle 585, a valve 586, a vacuum pump 587, and an interface unit 580 including a carriage 588.

【0033】図4は、図1の分析部600の一実施例を
示す構成ブロック図である。図4において、この分析部
600は真空チャンバ611とイオンポンプあるいはタ
ーボ分子ポンプ等の高真空ポンプ612とロータリポン
プ等のあら引ポンプ614とゲートバルブ618と予備
真空室619とゲートバルブ620と真空ポンプ621
とバルブ622とガス吹付ノズル623から成る真空室
部610と、原子間力顕微鏡(AFM:tomic Force Mi
croscope)用チップ(AFM用チップ)631と微弱力
反応レバー632とレバー固定部634とSTMチップ
633とSTMXYZ微動ユニット635とAFMバイ
アス電源638とSTMバイアス電源637と電流計測
手段639、640と試料載置台641とSTMユニッ
トアーム636と試料STM粗駆動ユニット642から
成るSTMユニット630と、STM XYZ微動ユニ
ットコントローラ671と試料STM粗駆動ユニットコ
ントローラ672と分析データ作成部674と分析デー
タ格納部675と分析データ判断部676と情報管理部
637から成る信号処理部670と、第3図の検出部5
00のものと同じもののインターフェイス部580とか
ら構成される。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the analysis unit 600 shown in FIG. In FIG. 4, the analysis unit 600 includes a vacuum chamber 611, a high vacuum pump 612 such as an ion pump or a turbo molecular pump, a roughing pump 614 such as a rotary pump, a gate valve 618, a preliminary vacuum chamber 619, a gate valve 620, and a vacuum pump. 621
And a vacuum chamber 610 including a valve 622 and a gas spray nozzle 623, and an atomic force microscope (AFM).
croscope) tip (AFM tip) 631, weak force reaction lever 632, lever fixing part 634, STM tip 633, STMXYZ fine movement unit 635, AFM bias power source 638, STM bias power source 637, current measuring means 639, 640, and sample mounting. STM unit 630 consisting of table 641, STM unit arm 636 and sample STM rough drive unit 642, STM XYZ fine movement unit controller 671, sample STM rough drive unit controller 672, analysis data creation unit 674, analysis data storage unit 675 and analysis data A signal processing unit 670 including a determination unit 676 and an information management unit 637, and the detection unit 5 in FIG.
No. 00 interface unit 580.

【0034】つぎに図1のオフライン異物検査システム
1002の中核をなす図2と図3と図4のサンプリング
部400と検出部500と分析部600の機能および動
作について説明する。
Next, the functions and operations of the sampling unit 400, the detection unit 500, and the analysis unit 600 of FIGS. 2, 3, and 4 which are the core of the offline foreign matter inspection system 1002 of FIG.

【0035】図2(a)〜(d)のサンプリング部40
0では、例えば図2(a)のユニットで図1の水供給部
302の種々の製造工程で使用する純水の評価として、
使用する純水をサンプリングウェハ401に注水しなが
ら純水中の異物をサンプリングウェハ401上に付着さ
せる。あるいは図2(b)の真空処理室等を有する処理
装置415(例えばエッチング装置102)内にサンプ
リングウェハ403を通過させて、処理装置415内で
発生する異物を付着させる。また図2(d)の処理環境
419のクリーンルーム中の任意の箇所にサンプリング
ウェハ405を放置して、ウェハ405上に雰囲気中の
異物を付着させる。ここで使用するサンプリングウェハ
401〜405の詳細について次に図5から図8により
説明する。
The sampling unit 40 shown in FIGS. 2 (a) to 2 (d).
0, for example, as an evaluation of pure water used in various manufacturing steps of the water supply unit 302 of FIG. 1 in the unit of FIG.
While pouring the pure water to be used on the sampling wafer 401, the foreign matter in the pure water is attached to the sampling wafer 401. Alternatively, the sampling wafer 403 is passed through a processing apparatus 415 (for example, the etching apparatus 102) having a vacuum processing chamber or the like of FIG. 2B to attach foreign matters generated in the processing apparatus 415. Further, the sampling wafer 405 is left at an arbitrary position in the clean room of the processing environment 419 of FIG. 2D, and foreign matter in the atmosphere is attached to the wafer 405. Details of the sampling wafers 401 to 405 used here will be described below with reference to FIGS.

【0036】図5は図1および図2(a)〜(d)のサ
ンプリングウェハ401〜405の鏡面ウェハを示す斜
視図である。図5の鏡面ウェハはウェハ表面が鏡面に研
磨されたものであり、異物の検出および分析にあたって
ウェハ表面の影響を最も受けにくいという利点を有す
る。
FIG. 5 is a perspective view showing a mirror surface wafer of the sampling wafers 401 to 405 of FIGS. 1 and 2A to 2D. The mirror-finished wafer of FIG. 5 has a mirror-polished wafer surface, and has the advantage that it is most unlikely to be affected by the wafer surface when detecting and analyzing foreign matter.

【0037】図6(a)、(b)、(c)は図1および
図2(a)〜(d)のサンプリングウェハ401〜40
5のそれぞれSi3N4,Poly-Si,Al膜が形成され
たウェハを示す斜視図である。図6(a)、(b)、
(c)のウェハは例えば洗浄槽(洗浄装置103等)を
洗浄するにあたって洗浄対象ウェハと材質が等しいた
め、洗浄時の異物の付着状態が等しくなるのでより高い
精度の洗浄槽の評価ができる。またこれらのウェハをそ
れぞれの形成膜の次工程の成膜装置等に通過させて、こ
の成膜装置等での異物発生状況を評価することができ
る。
FIGS. 6A, 6B and 6C show the sampling wafers 401 to 40 of FIGS. 1 and 2A to 2D.
6 is a perspective view showing a wafer on which Si3N4, Poly-Si, and Al films of No. 5 are formed, respectively. 6 (a), (b),
The wafer of (c) has the same material as that of the wafer to be cleaned when cleaning the cleaning tank (cleaning apparatus 103, etc.), for example, so that the adhered state of foreign matters at the time of cleaning is the same, so that the cleaning tank can be evaluated with higher accuracy. Further, these wafers can be passed through a film forming apparatus or the like in the next step of forming the respective formed films to evaluate the state of foreign matter generation in the film forming apparatus or the like.

【0038】図7(a)、(b)、(c)、(d)は、
図1および図2(a)〜(d)のサンプリングウェハ4
01〜405のパターンが形成されたウェハを示す斜視
図で、図7(a)、(b)のウェハはそれぞれ図7
(c)、(d)の部分拡大図に示したパターンを形成し
たもので、これらのウェハのパターン形状はいずれも実
デバイスのパターンをモデル化したものである。図7
(a)〜(d)のウェハは異物の付着にパターン形状の
依存性があることを考慮したものであり、これらのウェ
ハにより実デバイス上での異物の付着状況を正確に再現
することができる。さらに異物検出にあたって、これら
のウェハのように規則正しく形成されたパターンの場合
にはウェハ空間フィルタ等により、パターンからの回折
光を高精度で遮光できるので高精度の異物検出ができ
る。具体的に図7(a)、(c)のウェハのパターンの
場合には、パターンの長手方向を図3の検出部500の
XYZステージ561の図示するy方向に向けてウェハ
401を掲載すればパターンからの回折光は検出光学系
の検出対物レンズ537に入射しない。また図7
(b)、(d)のウェハのパータンの場合には、パータ
ンの方向を第3図の検出部500のXYZステージ56
1の図示するy方向に対して45°回転した方向に向け
て載置すればよく、この場合には図7(d)のパターン
の交差点406からの散乱光があるため図7(c)のパ
ータンほど高精度の異物検出ができない反面、図7
(c)のパターンより実デバイスをより忠実にモデル化
しているため洗浄槽等の評価をするさいにはより高いサ
ンプリンング精度を達成することができる。
FIGS. 7 (a), (b), (c) and (d) are
The sampling wafer 4 shown in FIGS. 1 and 2A to 2D.
FIG. 7A is a perspective view showing a wafer on which patterns 01 to 405 are formed, and the wafers in FIGS.
The patterns shown in the partially enlarged views of (c) and (d) are formed, and the pattern shapes of these wafers are models of patterns of actual devices. Figure 7
The wafers of (a) to (d) take into consideration that the attachment of foreign matter depends on the pattern shape, and these wafers can accurately reproduce the state of foreign matter attachment on an actual device. . Further, in the case of foreign matter detection, in the case of regularly formed patterns such as these wafers, the diffracted light from the pattern can be blocked with high precision by a wafer spatial filter or the like, so that highly precise foreign matter detection can be performed. Specifically, in the case of the wafer patterns of FIGS. 7A and 7C, if the wafer 401 is placed with the longitudinal direction of the pattern facing the illustrated y direction of the XYZ stage 561 of the detection unit 500 of FIG. Diffracted light from the pattern does not enter the detection objective lens 537 of the detection optical system. See also FIG.
In the case of the wafer patterns of (b) and (d), the direction of the pattern is set to the XYZ stage 56 of the detection unit 500 of FIG.
1 may be placed in a direction rotated by 45 ° with respect to the y direction shown in FIG. 1. In this case, since there is scattered light from the intersection 406 of the pattern of FIG. While it is not possible to detect foreign objects with a higher degree of accuracy than with patterns, Fig. 7
Since the actual device is modeled more faithfully than the pattern of (c), higher sampling accuracy can be achieved when evaluating the cleaning tank or the like.

【0039】図8(a)、(b)、(c)、(d)は図
1および図2(a)〜(d)のサンプリングウェハ40
1〜405の製作時のラッピング方向と検査時の走査方
向を示す斜視図である。通常にはウェハを製作するさい
に最終的な仕上げとしてしウェハ表面を鏡面を磨き上げ
るが、この時の研磨方向は図8(a)に矢印で示すよう
にウェハの中心軸回りの回転方向の場合と、図8(b)
に矢印で示すようにウェハのy方向の場合と、これらの
図8(a)、(b)の合成の場合とが考えられる。従っ
て、図8(a)、(b)のウェハの研磨方向に平行な微
小のきずがウェハ表面に多数形成されており、図8
(a)、(b)の研磨方向の合成のウェハにもこれらの
合成により主に形成される方向のきずが存在するが、こ
れらのきずはウェハの異物の微小な粒子を検出するさい
に障害となる。そこで図8(c)、(d)に矢印で示す
ようにそれぞれrおよびθ方向、xy方向に走査してウ
ェハ表面の異物検査を実施することにより、検査時の光
の照射方向801と検出方向802に対してきずの方向
を一定に保つことができ、このきずの方向により主に回
折する光をカットすることができる。
FIGS. 8A, 8B, 8C and 8D show the sampling wafer 40 shown in FIGS. 1 and 2A to 2D.
It is a perspective view which shows the lapping direction at the time of manufacture of 1-405, and the scanning direction at the time of inspection. Normally, when the wafer is manufactured, the mirror surface is polished as the final finish, and the polishing direction at this time is the rotation direction around the central axis of the wafer as shown by the arrow in FIG. Case and FIG. 8 (b)
It is considered that there are a case in the y direction of the wafer as indicated by an arrow in FIG. 8 and a case of combining these FIGS. 8A and 8B. Therefore, a large number of minute flaws parallel to the polishing direction of the wafer of FIGS. 8A and 8B are formed on the wafer surface.
The wafers of (a) and (b) having the polishing direction combined also have flaws in the direction mainly formed by these synthesis, but these flaws hinder the detection of minute particles of foreign matter on the wafer. Becomes Therefore, as shown by the arrows in FIGS. 8C and 8D, the foreign matter inspection of the wafer surface is performed by scanning in the r and θ directions and the xy direction, respectively. The direction of the flaw can be kept constant with respect to 802, and the light mainly diffracted can be cut by this direction of the flaw.

【0040】上記の図1及び図2(a)〜(d)のサン
プリング部400で異物を付着させたサンプリングウェ
ハ401〜405は検出部500に送られる。このさい
真空処理装置等でウェハを大気中に出したくない場合に
は、図3のインターフェース部580を用いてサンプリ
ングウェハ401〜405を真空チャンバ511に搬入
することができる。更に上記サンプリングウェハ401
〜405には検出部500と分析部600の間を結合す
るさいの座標規準としてアライメントマークをつけてお
くことが、このアライメントマークは十字マークや#マ
ーク等いずれであってもよく、また座標合せにはx、
y、θが必要であるため最低限2個所以上に付ける必要
がある。
The sampling wafers 401 to 405 to which the foreign matter is attached by the sampling unit 400 shown in FIGS. 1 and 2A to 2D are sent to the detection unit 500. If it is not desired to expose the wafer to the atmosphere with the vacuum processing apparatus or the like at this time, the sampling wafers 401 to 405 can be loaded into the vacuum chamber 511 by using the interface unit 580 of FIG. Further, the sampling wafer 401
An alignment mark may be attached to the reference marks 405 to 405 as a coordinate standard when connecting the detection unit 500 and the analysis unit 600. The alignment mark may be a cross mark, a # mark, or the like. For x,
Since y and θ are required, it is necessary to attach them at least at two or more places.

【0041】図3の検出部500では、ウェハ異物検出
部501で搬入されたサンプリングウェハ401をXY
Zステージ561上に載置し、半導体レーザ531、5
32からの光を照射光学系の集光対物レンズ535、5
36でウェハ401上の測定点803上を照明する。測
定点803上の異物からの散乱光は検出光学系の検出対
物レンズ537により検出器538上に結像される。検
出器538で光電変換された信号は2値化回路571で
2値化されて信号処理部573に送られる。一方のXY
Zステージ561は検査中にZステージを駆動して検出
光学系の検出対物レンズ537の焦点位置に測定点80
3が来るように制御され、同時にXYステージでXY方
向に走査されてウェハ401の全面が検査される。ここ
で異物が存在した場合には信号処理部573はステージ
コントローラ572からXYステージの座標をとりこ
み、座標データ作成部574で座標データを作成して分
析部600へ送る。
In the detection unit 500 of FIG. 3, the sampling wafer 401 carried in by the wafer foreign matter detection unit 501 is moved to XY.
The semiconductor lasers 531 and 5 are mounted on the Z stage 561.
Converging objective lenses 535 and 5 of an optical system for irradiating light from 32
At 36, the measurement point 803 on the wafer 401 is illuminated. The scattered light from the foreign matter on the measurement point 803 is imaged on the detector 538 by the detection objective lens 537 of the detection optical system. The signal photoelectrically converted by the detector 538 is binarized by the binarization circuit 571 and sent to the signal processing unit 573. One XY
The Z stage 561 drives the Z stage during the inspection to move the measurement point 80 to the focus position of the detection objective lens 537 of the detection optical system.
3 is controlled so that at the same time, the entire surface of the wafer 401 is inspected by scanning in the XY directions by the XY stage. If there is a foreign substance, the signal processing unit 573 takes in the coordinates of the XY stage from the stage controller 572, creates coordinate data in the coordinate data creation unit 574, and sends it to the analysis unit 600.

【0042】図4の検出部600では、STM/STS
603を用いた分析について次に説明する。STM(Sc
anning Tonneling Microscope)を用いた分析(ST
S:Scanning Tonneling Spectroscopy)は{表面」Vo
l.26No.6(1988)PP.384-391「走査型トンネル顕微
鏡/分光法(STM/STS)触媒表面研究への応用」
等に詳細に論じられている。この文献の中でSTM/S
TSでは高い空間分解能で測定できる反面、元素種の同
定ができない欠点を有することが記載されている。この
文献によればSTMで収集できる情報はバイアス電圧V
とトンネル電流iと針先と試料との間隔の変化分ΔZの
みであり、これらの情報からdi/dzを算出すること
により試料表面の仕事関数φを算出することができる。
上記文献では元素種の同定ができない理由は明確にされ
ていないが、元素種の同定ができないのは次の理由によ
ると考えられている。すなわち仕事関数φは元素種と元
素の結合状態の関数であるため、1つの仕事関数φをも
つ元素種および元素の結合状態は数多く考えられ、した
がって仕事関数φを決定できても元素種と元素の結合状
態は決定できない。ところが本発明者らは半導体の製造
ラインで混入される可能性のある元素には限りあること
に着眼し、STM/STSで求めた仕事関数φをもとに
して測定対象がどの元素なのか限りのある元素の中から
選び出すことは次のようにして可能であることに着目し
た。
In the detector 600 of FIG. 4, the STM / STS is used.
The analysis using 603 will be described below. STM (Sc
Analysis using anning Tonneling Microscope (ST
S: Scanning Tonneling Spectroscopy) is {surface] Vo
l. 26 No. 6 (1988) PP. 384-391 “Scanning Tunneling Microscope / Spectroscopy (STM / STS) Application to Catalyst Surface Research”
Etc. in detail. In this document STM / S
It is described that TS can measure with high spatial resolution, but has a drawback that elemental species cannot be identified. According to this document, the information that can be collected by STM is bias voltage V
And the tunnel current i and the change ΔZ in the distance between the needle tip and the sample, and the work function φ of the sample surface can be calculated by calculating di / dz from these information.
The above-mentioned document does not clarify the reason why the elemental species cannot be identified, but it is considered that the elemental species cannot be identified for the following reason. That is, since the work function φ is a function of the bond state between the element species and the element, many element species and bond states with one work function φ are conceivable. Therefore, even if the work function φ can be determined, the element species and the element The binding state of cannot be determined. However, the present inventors have focused on the fact that there is a limit to the elements that may be mixed in the semiconductor manufacturing line, and based on the work function φ obtained by STM / STS, it is limited as to which element is to be measured. We paid attention to the fact that it is possible to select from the elements with the following.

【0043】図4の分析部600の電流計640で検出
できるトンネル電流iTは、例えば「応用物理」第56
巻第9号PP.1126-1137「走査型トンネル顕微鏡」によ
れば次式(数3)で算出される。
The tunnel current iT that can be detected by the ammeter 640 of the analysis unit 600 shown in FIG.
Volume 9 PP. According to 1126-1137 “scanning tunnel microscope”, it is calculated by the following equation (Equation 3).

【0044】 iT=k・JT=(e2/h)・VT・(1/(2π))・(2π√2mφ/h) ×(1/Z)・exp(−2Z(2π√2mφ/h)) …(数3) ここでJTfトンネル電流密度、eは電子の重荷、hは
プランク定数、mは電子の質量、φは仕事関数である。
この式(数3)ではVTはバイアス電源638のバイア
ス電圧であり、トンネル電流CTは測定できるので、Z
及びφのみが未知数であるから、したがって針先と試料
との間隔がZ及びZ+ΔZでトンネル電流CTを測定す
れば仕事関数φが算出できる。
IT = k · JT = (e2 / h) · VT · (1 / (2π)) · (2π√2mφ / h) × (1 / Z) · exp (−2Z (2π√2mφ / h) ) (Equation 3) where JTf tunnel current density, e is electron burden, h is Planck's constant, m is electron mass, and φ is work function.
In this formula (Equation 3), VT is the bias voltage of the bias power supply 638, and the tunnel current CT can be measured.
Since only .phi. And .phi. Are unknowns, the work function .phi. Can be calculated by measuring the tunnel current CT with the distance between the needle tip and the sample being Z and Z + .DELTA.Z.

【0045】図9は、図4の分析部600の子のょう4
01の仕事関数のxy分布図である。図4の分析部60
0で試料401のトンネル電流iTを測定して式(数
3)より仕事関数φを算出し、図9に示すようにxy平
面上に仕事関数φの分布をとると、試料401の材料の
分布が原子オーダーでわかる。
FIG. 9 is a block diagram of the analysis unit 600 of FIG.
It is an xy distribution diagram of the work function of 01. Analysis unit 60 of FIG.
When the tunnel current iT of the sample 401 is measured at 0, the work function φ is calculated from the equation (Equation 3), and the work function φ is distributed on the xy plane as shown in FIG. Can be understood in atomic order.

【0046】図10は、図4の分析部600の試料40
1の断面図である。図4の分析部600の試料401の
仕事関数φの値は図10に示すような試料401の薄膜
821と異物822が作る系全3本の仕事関数になるた
め、図9に示す試料401の仕事関数φのxy分布のデ
ータベースは下地の材料によって異なるものであるか
ら、さまざまな下地の試料について測定しておく必要が
ある。また逆にさまざまな下地の場合にこれらのデータ
をとっておけば試料401の材料は類推できる。
FIG. 10 shows the sample 40 of the analysis unit 600 of FIG.
2 is a sectional view of FIG. Since the value of the work function φ of the sample 401 of the analysis unit 600 of FIG. 4 is the work function of all three systems formed by the thin film 821 and the foreign matter 822 of the sample 401 as shown in FIG. Since the database of the xy distribution of the work function φ differs depending on the material of the base, it is necessary to measure various samples of the base. On the contrary, if these data are obtained for various substrates, the material of the sample 401 can be estimated.

【0047】図11は、図4の分析部600の試料40
1とAFMチップ631の間の距離Zと原子間力fの関
係である。図4の分析部600で電流iAを一定に保ち
ながらSTMちっぷ633のZ方向を制御すると、AF
Mチップ631により試料401ちAFMチップ631
の間の力はの分布が計測できて、図11に示すような試
料401とAFMチップ631の間の原子間力fと、試
料401とAFMチップ631の間の間隔Zとの関係が
得られる。このf−Z波形は例えばキッテル著「第4報
固体物理学入門上巻」丸善株式会社発行PP.114-122に
よればクーロン力と斥力エネルギーの総和であり、した
がって2つのパラメータを持ち、この2つのパラメータ
が図11のf−Z波形を決める。この2つのパラメータ
をα,βとすると、試料401とAFMチップ631の
間の力fと試料401とAFMチップ631の間の距離
Zとの間には次式の関係が成り立つ。
FIG. 11 shows the sample 40 of the analysis unit 600 of FIG.
1 is the relationship between the distance Z between 1 and the AFM tip 631 and the atomic force f. When the Z direction of the STM chip 633 is controlled while keeping the current iA constant in the analysis unit 600 of FIG.
Sample 401 and AFM tip 631 by M tip 631
The distribution of the force between can be measured, and the relationship between the atomic force f between the sample 401 and the AFM tip 631 and the distance Z between the sample 401 and the AFM tip 631 can be obtained as shown in FIG. . This fZ waveform is described in, for example, Kittel, "4th Report: Introduction to Solid State Physics, Vol. According to 114-122, it is the sum of Coulomb force and repulsive force energy, and therefore has two parameters, and these two parameters determine the fZ waveform of FIG. If these two parameters are α and β, the following equation holds between the force f between the sample 401 and the AFM tip 631 and the distance Z between the sample 401 and the AFM tip 631.

【0048】 f=k・exp(−(Z/α))−(β/Z) …(数4) また式(数4)より2個所の距離Zでの力fすなわちチ
ップ駆動ユニット635のZ座標を測定すればパラメー
タα,βは算出できる。
F = k · exp (− (Z / α)) − (β / Z) (Equation 4) Further, from the equation (Equation 4), the force f at the distance Z of two places, that is, the Z of the chip drive unit 635. The parameters α and β can be calculated by measuring the coordinates.

【0049】図12は、図4の分析部600の試料40
1とAFMチップ631の間の距離Zと原子力間力fの
関係式(数4)のパラメータα,βおよび試料401の
仕事関数φの関係図である。上記式(数4)より2個所
のZ位置でのf測定値からα,βを算出した結果および
上記式(数3)よりiTの測定値から算出した仕事関数
φの値を図12に示すように3次元でプロットすると、
試料401の材料及び異物の種類によって3次元でのプ
ロット位置811あるいは位置812が決まる。すなわ
ちこのα,β,φのデータを既知の微粒子(異物)につ
いて測定しておくと、測定対象のα,β,φの3次元で
のプロット位置から微粒子(異物)の種類が同定でき
る。
FIG. 12 shows the sample 40 of the analysis unit 600 of FIG.
3 is a relationship diagram of parameters α and β of the relational expression (Equation 4) between the distance Z between the No. 1 and the AFM tip 631 and the atomic force f and the work function φ of the sample 401. FIG. 12 shows the result of calculating α and β from the f measured values at two Z positions by the above formula (Formula 4) and the value of the work function φ calculated from the measured value of iT by the above formula (Formula 3). When it is plotted in three dimensions like
The three-dimensional plot position 811 or position 812 is determined depending on the material of the sample 401 and the type of foreign matter. That is, if the data of α, β, and φ are measured for known fine particles (foreign matter), the type of fine particles (foreign matter) can be identified from the three-dimensional plot position of α, β, and φ of the measurement target.

【0050】図13は、図4の分析部600の試料40
1のトンネル電流iと原子間力fの関係図で、図4のバ
イアス電圧Vを一定にして距離Zの変化分ΔZを変えな
がらトンネル電流iTと上記式(数4)の原子間力fを
測定したものであってデータベースとすることができ
る。現在のSTM関連の研究レベルではトンネル電流i
と原子間力fの正確な相関および元素種との関係につい
て十分にわかっていないが、しかしこのトンネル電流i
−原子間力fスペクトルを試料401の材料と微粒子
(異物)に係わる多くの物質について測定しておくこと
により測定対象の同定に使うことができる。また仕事関
数φの空間分布も元素同定の有力な手がかりとなる。
FIG. 13 shows the sample 40 of the analysis unit 600 of FIG.
In the relationship diagram of the tunnel current i and the atomic force f of FIG. 1, the tunnel current iT and the atomic force f of the above formula (Equation 4) are changed while the bias voltage V of FIG. It is a measurement and can be a database. At the current STM-related research level, the tunnel current i
Is not fully understood about the exact correlation between the atomic force f and the atomic species, but the tunneling current i
-Atomic force f spectrum can be used for identifying the measurement target by measuring the material of the sample 401 and many substances related to fine particles (foreign matter). The spatial distribution of the work function φ is also a powerful clue for element identification.

【0051】図1の半導体製造工程の量産立上げ対応の
オフライン検査システム1002のサンプリング部40
0と検出部500と分析部600により、混入の可能性
のある異物の元素の測定を予め求めてデータベースとし
て蓄積しておくことによって、測定対象の測定結果と比
較することにより異物の元素種の分類が可能となる。こ
の概念は仕事関数の正確な意味付けやそのほか現象の発
生理由を無視したものであり、正確さには欠けるのが異
物の元素を同定して発生源を「推定」するという目的に
は十分に役立つ。
The sampling unit 40 of the off-line inspection system 1002 for mass production start-up in the semiconductor manufacturing process of FIG.
0, the detection unit 500, and the analysis unit 600 obtain the measurement of the element of the foreign matter that may be mixed in advance and accumulate it as a database, and by comparing with the measurement result of the measurement target, Classification is possible. This concept ignores the precise meaning of the work function and other reasons why the phenomenon occurs, and its lack of accuracy is sufficient for the purpose of "estimating" the source by identifying the element of the foreign substance. Be useful.

【0052】また検査システムのサンプリング部400
と検出部500と分析部600の各ユニットを座標管理
で結ぶことにより各ユニットを常時に稼動させることが
できるので、従来の特開昭60−218845号公報に
開示された各ユニットを機構として連結して使用する技
術よりも各々ユニットの稼動率を上げることができる。
さらに各ユニット単体の性能も容易に向上することがで
きるが、これは従来の各ユニットを機構的に結合するこ
とによつて振動のバランスがくずれ系全体の振動が増加
したり、系全体の電磁界のバランスがくずれて電気的ノ
イズが増加したりするのを除去できるためである。
The sampling unit 400 of the inspection system
By connecting each unit of the detection unit 500 and the analysis unit 600 by coordinate management, each unit can be operated at all times. Therefore, each unit disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-218845 is connected as a mechanism. The operating rate of each unit can be increased more than the technology used.
Furthermore, the performance of each unit alone can be easily improved, but this is because the mechanical coupling of the conventional units causes the balance of the vibrations to be lost and the vibration of the entire system to increase, or the electromagnetic waves of the entire system to increase. This is because it is possible to eliminate a situation where the field is out of balance and electrical noise increases.

【0053】図1の半導体製造工程の量産立上げ対応の
オフライン検査システム1002の対応システム700
では、上記サンプリング部400と検出部500と分析
部600によって検出し分析された試料上の異物の情報
をもとに異物発生源が推定され、1つに発生源と思われ
る量産ラインの対象物に発塵をなくす対策が施され、こ
の対策は対策実施前後での異物の発生数を比較すること
により評価される。またもう1つには異物発生の発塵源
であることが判明した量産ライン対応のオンライン異物
検査システム1001のプロセスと装置と材料あるいは
雰囲気を簡便に実時間の管理ができるセンシング部20
0のモニタを設置することで、この作業がLSIの量産
立上げ時に実施される。またこのセンシング部200は
サンプリングウェハにも対応するが、通常は製品ウェハ
406をモニタする。量産時にはオンライン異物検査シ
ステム1001に設置されたセンシング部200のモニ
タにより設置及びプロセスその他が常時に監視され、異
常時には上記オフライン検査システム1002により原
因究明される。
Corresponding system 700 of off-line inspection system 1002 for mass production start-up in the semiconductor manufacturing process of FIG.
Then, the foreign matter generation source is estimated based on the information of the foreign matter on the sample detected and analyzed by the sampling unit 400, the detection unit 500, and the analysis unit 600, and one of the objects in the mass production line which is considered to be the generation source is considered. Measures are taken to eliminate dust generation, and this measure is evaluated by comparing the number of foreign particles generated before and after implementing the measures. On the other hand, the sensing unit 20 which can easily manage the process, the apparatus, the material, and the atmosphere of the online foreign matter inspection system 1001 corresponding to the mass production line which has been found to be a dust source for foreign matter generation in real time.
By installing a monitor of 0, this work is performed at the time of mass production startup of LSI. The sensing unit 200 also corresponds to a sampling wafer, but normally monitors the product wafer 406. During mass production, the installation, process, etc. are constantly monitored by the monitor of the sensing unit 200 installed in the online foreign matter inspection system 1001, and when there is an abnormality, the cause is investigated by the offline inspection system 1002.

【0054】図1の半導体製造工程の量産立上げ対応の
オンライン検査システム1001のセンシング部200
のセンサの実施例として真空内発塵モニタ204ににつ
いて次に説明する。真空内には塵埃を搬送する媒体がこ
ないためエアダストモニタは使用できないが、本発明の
実施例ではこの真空内では塵埃を搬送する媒体がないと
いうことを逆に利用している。すなわち真空内の塵埃を
搬送する媒体がない場合に、塵埃は重力によって落下す
るか、あるいは静電気力によって引かれるかブラウン運
動によりランダムに動くかであるが、真空中であるので
前2者の力が変則的にこの2つの力を利用して真空内の
塵埃の個数をカウントする技術を考案している。
The sensing section 200 of the online inspection system 1001 for mass production startup of the semiconductor manufacturing process of FIG.
Next, the in-vacuum dust generation monitor 204 will be described as an example of the above sensor. The air dust monitor cannot be used because there is no medium for carrying dust in the vacuum. However, the embodiment of the present invention uses the fact that there is no medium for carrying dust in the vacuum. That is, if there is no medium for carrying dust in a vacuum, the dust will fall by gravity, be attracted by electrostatic force, or randomly move by Brownian motion. Irregularly devises a technology that uses these two forces to count the number of dust particles in a vacuum.

【0055】図14は、図1のセンシング部200の真
空内発塵モニタ204の一実施例を示す構成プロック図
である。図14において、この真空内発塵モニタ204
は真空処理装置107内の異物発生源となりうる場所1
08に設置されるものであり、ポート221と陰グリッ
ト電極223と陽グリット電極223と陽プレート22
5と陰プレート電極224と印加電源229と電流計2
26、227と電流カウンタ228とから成り、陰グリ
ッド電極222と陽プレート電極225間および陽グリ
ッド電極223と陰プレート電極224間にはそれぞれ
印加電源229により直流電圧が印加され、また電流計
226、227はそれぞれ電荷1個でも計測できる高感
度なもので構成される。
FIG. 14 is a block diagram showing an embodiment of the in-vacuum dust generation monitor 204 of the sensing section 200 of FIG. In FIG. 14, this in-vacuum dust generation monitor 204
Is a place 1 that can be a foreign matter generation source in the vacuum processing apparatus 107.
08, the port 221, the negative grit electrode 223, the positive grit electrode 223, and the positive plate 22.
5, negative plate electrode 224, applied power supply 229, and ammeter 2
26 and 227 and a current counter 228, a DC voltage is applied between the negative grid electrode 222 and the positive plate electrode 225 and between the positive grid electrode 223 and the negative plate electrode 224 by an application power source 229, and an ammeter 226, Each 227 is made of a highly sensitive material that can measure even one electric charge.

【0056】上記構成で、異物811あるいは異物81
2が発生して陽グリッド電極223あるいは陰グリッド
電極222に飛来した場合を例にして動作を説明する。
いま異物811が陽グリッド電極223を通過するさい
に、異物811に励起した電子が存在する場合には陽グ
リッド電極223は電子を受け、このとき異物811は
プラスに帯電して陰プレート電極224に達する。この
結果で印が電源229から陰プレート電極224と陽グ
リッド電極223間に電流が流れ、この電流を電流計2
26により検出することができ、この電流が流れた回数
を電流カウンタ228でカウントすることにより飛来し
た異物811の数をカウントできる。また異物812が
陰グリッド電極222を通過するさいに、電子を放出し
やすい状態にある場合には異物812は陰グリッド電極
222から電子を受け、マイナスに帯電して陽プレート
電極225に達する。このとき電流が流れて電流計22
7で検出され、この電流が流れた回数を電流カウンタ2
28でカウントすることによっり飛来した異物812の
数をカウントできる。
With the above structure, the foreign matter 811 or the foreign matter 81
The operation will be described by taking as an example the case where 2 occurs and jumps to the positive grid electrode 223 or the negative grid electrode 222.
Now, when the foreign matter 811 passes through the positive grid electrode 223, if the foreign matter 811 has electrons excited, the positive grid electrode 223 receives the electron, and at this time, the foreign matter 811 is positively charged to the negative plate electrode 224. Reach As a result, a current flows from the power source 229 between the negative plate electrode 224 and the positive grid electrode 223, and this current is measured by the ammeter 2
26, and the current counter 228 can count the number of times this current has flowed, so that the number of foreign particles 811 that have come in can be counted. When the foreign matter 812 passes through the negative grid electrode 222 and easily emits electrons, the foreign matter 812 receives electrons from the negative grid electrode 222 and is negatively charged and reaches the positive plate electrode 225. At this time, current flows and the ammeter 22
The current counter 2 detects the number of times this current has flown as detected by 7.
By counting with 28, it is possible to count the number of foreign objects 812 that have come in.

【0057】図14の真空内発塵モニタ204では陰グ
リッド電極タイプと陽グリッド電極タイプの両方を有す
るものを示したが、用途によってはこのいずれか一方の
みを有するものでも十分に有用である。また異物81
1、812は説明の都合上から電子を受けやすいものや
電子を放しやすいものを例にしているが、本実施例では
必ずしもこの限りではなく、強制的に電圧を印加してい
るため何れの粒子であってもカウントすることができ
る。ただし上記説明の異物の方が飛来する際に、それぞ
れの電圧で邪魔されることがないため確実にカウントで
きると考えられる。
Although the in-vacuum dust generation monitor 204 shown in FIG. 14 has both the negative grid electrode type and the positive grid electrode type, the one having only one of them is sufficiently useful depending on the application. In addition, foreign matter 81
For convenience of explanation, 1 and 812 exemplify those that easily receive electrons and those that easily release electrons, but this embodiment is not necessarily limited to this, and any particles are forcibly applied with a voltage. Even you can count. However, when the foreign matter described above comes in, it is considered that it is possible to count reliably because it is not disturbed by each voltage.

【0058】図15は、図1のセンシング部200の真
空内発塵モニタ204の他の実施例を示す構成斜視図で
ある。図15において、この真空内発塵モニタ204は
図14の真空処理装置107内の代りに真空処理装置の
配管系に設置される。この真空内発塵埃モニタ204で
は配管107内に配置した陰グリッド電極222と陽グ
リッド電極225間に流れる電流を電流計227で検出
することにより、配管109内を流れるガスに乗って移
動する異物の数を電流カウンタ228でカウントでき
る。
FIG. 15 is a structural perspective view showing another embodiment of the in-vacuum dust generation monitor 204 of the sensing section 200 of FIG. 15, the in-vacuum dust generation monitor 204 is installed in the piping system of the vacuum processing apparatus instead of the inside of the vacuum processing apparatus 107 of FIG. In the in-vacuum dust monitor 204, the ammeter 227 detects the current flowing between the negative grid electrode 222 and the positive grid electrode 225 arranged in the pipe 107 to detect the foreign matter moving on the gas flowing in the pipe 109. The number can be counted by the current counter 228.

【0059】以下ウエハ異物検出部501の第2の具体
的実施例について図16および図17を用いて説明す
る。即ち、第2の実施例は、XYステージ1561、ス
テージコントローラ1562、zステージ1563、自
動焦点検出系1564、zステージコントローラ156
5より構成されるステージ部1560と、Arレーザ1
531、ビームエキスパンダ1532、シリンドリカル
レンズ1533、偏光フィルター1534より構成され
る照明光学系1530と、該照明光学系1530を回動
させて照射角度θを変えられるように構成された照明光
学系回動機構1535と、対物レンズ1541より構成
される検出光学系1540と、光電変換面1521、マ
ルチチャネルプレート1522、蛍光版1523、印加
電圧コントローラ1524より構成される光子増倍部1
520と、結像レンズ1551、リニアセンサー155
2より構成される検出部1550と、2値化回路157
1、マイクロコンピュータ1572より構成される信号
処理部1570とにより構成される。
A second specific example of the wafer foreign matter detecting section 501 will be described below with reference to FIGS. 16 and 17. That is, in the second embodiment, the XY stage 1561, the stage controller 1562, the z stage 1563, the automatic focus detection system 1564, and the z stage controller 156.
5, a stage unit 1560 composed of 5 and an Ar laser 1
531, a beam expander 1532, a cylindrical lens 1533, a polarization filter 1534, and an illumination optical system 1530 that is configured to rotate the illumination optical system 1530 to change the irradiation angle θ. The photon multiplication section 1 including a mechanism 1535, a detection optical system 1540 including an objective lens 1541, a photoelectric conversion surface 1521, a multi-channel plate 1522, a fluorescent plate 1523, and an applied voltage controller 1524.
520, imaging lens 1551, linear sensor 155
Detection unit 1550 composed of 2 and binarization circuit 157
1 and a signal processing unit 1570 including a microcomputer 1572.

【0060】ステージ部1560では、鏡面ウエハ(ミ
ラーウエハ、サンプリングウエハ)401(402、4
03、404、405)が載置され、マイクロコンピュ
ータ1572の指令通りにステージコントローラ156
2を介してxyステージ1561が駆動される。同時
に、自動焦点検出系1564により焦点位置が検出さ
れ、Zステージコントローラ1565を介してZステー
ジ1563がコントロールされる。ここで、自動焦点検
出系1564は当該業者にとって明かなように縞パター
ンを検出するものでも、レーザ光の反射位置の変化を検
出するものであっても特に問題ない。
In the stage section 1560, a mirror surface wafer (mirror wafer, sampling wafer) 401 (402, 4)
03, 404, 405), and the stage controller 156 according to the instruction of the microcomputer 1572.
The xy stage 1561 is driven via 2. At the same time, the focus position is detected by the automatic focus detection system 1564, and the Z stage 1563 is controlled via the Z stage controller 1565. Here, the automatic focus detection system 1564 may be a system that detects a fringe pattern as is obvious to those skilled in the art or a system that detects a change in the reflection position of laser light without any problem.

【0061】照明光学系1530では、Arレーザ15
31から射出した光がビームエキスパンダ1531によ
り広げられ、シリンドリカルレンズ1533及び偏光フ
ィルター1534を通して鏡面ウエハ401上の検出位
置803を入射角度θで照明する。ここで、検出部15
50のリニアセンサの形状に合わせて直線状にするため
にシリンドリカルレンズ1533を用いて図16の紙面
に垂直方向に集束するように構成している。また、入射
角度θで照明する際にビームの先端(紙面の右側)、ビ
ームの手前側(紙面の左側)の焦点を補正すためにシリ
ンドリカルレンズ1533は、ビームの照射光軸に垂直
な面に対して角度αだけ傾けてある。
In the illumination optical system 1530, the Ar laser 15
The light emitted from 31 is expanded by the beam expander 1531, and the detection position 803 on the mirror-finished wafer 401 is illuminated at the incident angle θ through the cylindrical lens 1533 and the polarization filter 1534. Here, the detection unit 15
A cylindrical lens 1533 is used to focus the light in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 16 in order to make it linear in conformity with the shape of the linear sensor 50. Further, in order to correct the focal point of the front end of the beam (right side of the paper surface) and the front side of the beam (left side of the paper surface) when illuminating at the incident angle θ, the cylindrical lens 1533 is formed on a surface vertical to the irradiation optical axis of the beam. On the other hand, it is inclined by an angle α.

【0062】Arレーザ1531を用いているのは、A
rレーザが簡便に500nmの短波長の高出力レーザ
(20mW以上である100mW)を発振可能であるか
らである。したがって、あくまでもArレーザである必
要はなく比較的短波長の他のレーザ例えば窒素レーザ、
YAGレーザの第2高調波、ヘリウムカドミウムレーザ
等であってよい。
The Ar laser 1531 is used for A
This is because the r laser can easily oscillate a high-power laser with a short wavelength of 500 nm (100 mW that is 20 mW or more). Therefore, it does not have to be an Ar laser, but other lasers having a relatively short wavelength, such as a nitrogen laser,
It may be the second harmonic of a YAG laser, a helium cadmium laser, or the like.

【0063】また、照明光学系1530はシリンドリカ
ルレンズ1533を検出位置801の照明領域の形状が
円形になるように設定してもよい。この場合は、リニア
センサー1552にかえて2次元タイプの検出器(2次
元リニアセンサ)を用いる必要がある。また、ここで説
明した様な照明領域の形状をシリンドリカルレンズある
いはアナモルフィックプリズム等で作成するのは当業者
にとって明かである。検出光学系1540では、鏡面ウ
エハ401(402、403、404、405)から散
乱する光を対物レンズ1541で集光し、光子増倍部1
520内の光電変換面1521上に結像する。
Further, the illumination optical system 1530 may set the cylindrical lens 1533 so that the shape of the illumination area at the detection position 801 is circular. In this case, it is necessary to use a two-dimensional type detector (two-dimensional linear sensor) instead of the linear sensor 1552. Further, it is obvious to those skilled in the art that the shape of the illumination area as described here is formed by a cylindrical lens or an anamorphic prism. In the detection optical system 1540, the light scattered from the mirror surface wafer 401 (402, 403, 404, 405) is condensed by the objective lens 1541, and the photon multiplication unit 1
An image is formed on the photoelectric conversion surface 1521 in 520.

【0064】光子増倍部1520では、光電変換面15
21で入射光子により電子が放出しその電子が、マルチ
チャネルプレート1522により増倍され、蛍光面15
23に到達し、蛍光面1523から光が射出する。ま
た、マルチチャネルプレート1522に印荷する直流高
電圧は印加電圧コントローラ1524によりコントロー
ルされる。印加電圧を下げることにより、異物検出感度
を落とすことができる。ここで、光電変換材料として、
300nmから650nmの帯域に感度のあるバイアル
カリが適している。このバイアルカリは、長波長側(赤
色)の感度をカットすることにより、熱雑音を大幅に低
減したものである。熱雑音は、概ね数個/秒・平方cm
である。これに対し、通常のイメージインテンシファイ
アで用いている光電変換材料はマルチアルカリと呼ばれ
るもので、熱雑音が1000から20000個/秒・平
方cm程あり、検査時間中に熱雑音だけで数千から数万
個の虚報を作ることになり、本発明の異物検査装置では
使用できない。また、入射フォトン数に対する射出電子
数の比(量子効率)は、概ね10から15%である。し
たがって、検出される電子数は入射フォトン数にこの量
子効率を掛け合わせた値になる。今後、検出フォトン数
といえばこの射出電子数のことをいうこととする。
In the photon multiplication section 1520, the photoelectric conversion surface 15
At 21, the incident photons emit electrons, which are multiplied by the multi-channel plate 1522 and
23, and light is emitted from the fluorescent screen 1523. The DC high voltage applied to the multi-channel plate 1522 is controlled by the applied voltage controller 1524. By lowering the applied voltage, the foreign matter detection sensitivity can be lowered. Here, as the photoelectric conversion material,
A bialkali having a sensitivity in the band from 300 nm to 650 nm is suitable. This bi-alkali significantly reduces thermal noise by cutting the sensitivity on the long wavelength side (red). Thermal noise is approximately several pieces / second / square cm
Is. On the other hand, the photoelectric conversion material used in ordinary image intensifiers is called multi-alkali, which has a thermal noise of about 1000 to 20,000 pieces / sec · cm 2, and a thermal noise of several thousand during the inspection time. Therefore, tens of thousands of false alarms are produced, which cannot be used in the foreign matter inspection apparatus of the present invention. The ratio of the number of emitted electrons to the number of incident photons (quantum efficiency) is approximately 10 to 15%. Therefore, the number of detected electrons is a value obtained by multiplying the number of incident photons by this quantum efficiency. From now on, the number of detected photons will be referred to as the number of emitted electrons.

【0065】図16に、本発明で用いたイメージインテ
ンシファイヤの断面を示す。イメージインテンシファイ
ヤは光を電子に変換する光電子発生部1521、電子を
電界中で加速し、2次電子発生面に衝突させて発生した
複数の2次電子を更に衝突させることにより電子を増倍
する光電子倍増部1522、電子の衝突により蛍光を発
生させる螢光面1523、光電子増倍部1522の両端
に電圧を印加する電源およびコントローラ部1524よ
り構成される。ここで、光電子倍増部1524は、2次
電子発生面を内部に持つ細い管状のものをはちの巣状に
配列したマルチチャンネルプレートと呼ばれるものが多
く使われている。本発明で用いたイメージインテンシフ
ァイヤは、ダイナミックレンジが100程度である。通
常このダイナミックレンジを広くするためには、光電子
を増倍する部分、即ち電子を加速する際の印加電圧をコ
ントロールする。この印加電圧を100V〜1000V
程度の範囲でコントロールすることでトータルのダイナ
ミックレンジを106程度に変えることができる。これ
を利用することにより、検出異物サイズのダイナミック
レンジを大きくすることができる。即ち、1回の検査で
大きな異物から小さな異物まで検査することができる。
具体的には、例えば、図16の対物レンズ1541と第
1のイメージインテンシファイヤ1520との間にハー
フミラー1554等の光分岐手段を設けて、2系統ある
いは複数系統のイメージインテンシファイヤ1520を
用い、各イメージインテンシファイヤ1520の光電子
増倍部1522に印加する電子加速電圧を電源およびコ
ントローラ1524により段階的に設定しておき、各々
のイメージインテンシファイヤ1520で段階的に異な
る大きさの異物を検出するように構成する。このような
構成により、大きな異物から小さな異物まで、具体的に
は0.3μm程度から0.01μm程度までの異物の大
きさを測定しながら検出することができる。異物の大き
さの測定は、散乱光強度が異物の大きさの6乗に比例す
るというMie理論を用いる。
FIG. 16 shows a cross section of the image intensifier used in the present invention. The image intensifier is a photoelectron generating unit 1521 that converts light into electrons. The electrons are multiplied by accelerating the electrons in an electric field and colliding with a plurality of secondary electrons generated by colliding with the secondary electron generating surface. The photoelectron multiplying section 1522, a fluorescent surface 1523 that produces fluorescence by collision of electrons, and a power source and a controller section 1524 for applying a voltage across the photoelectron multiplying section 1522. Here, as the photoelectron multiplication section 1524, what is called a multi-channel plate in which thin tubular members having a secondary electron generation surface inside are arranged in a honeycomb shape is often used. The image intensifier used in the present invention has a dynamic range of about 100. Usually, in order to widen this dynamic range, the applied voltage at the time of accelerating the electron multiplying portion, that is, the electron is controlled. This applied voltage is 100V to 1000V
The total dynamic range can be changed to about 10 6 by controlling within a range of about 10 6 . By utilizing this, the dynamic range of the size of the detected foreign matter can be increased. That is, a large foreign substance to a small foreign substance can be inspected in one inspection.
Specifically, for example, an optical branching means such as a half mirror 1554 is provided between the objective lens 1541 and the first image intensifier 1520 shown in FIG. By using the electron acceleration voltage applied to the photoelectron multiplying section 1522 of each image intensifier 1520 in a stepwise manner by the power supply and the controller 1524, each image intensifier 1520 has a stepwise different size of foreign matter. Is configured to detect. With such a configuration, it is possible to detect from a large foreign matter to a small foreign matter, specifically, while measuring the size of the foreign matter from about 0.3 μm to about 0.01 μm. The size of the foreign matter is measured by the Mie theory that the scattered light intensity is proportional to the sixth power of the size of the foreign matter.

【0066】ここで、螢光板1523に入射する電子数
は1点を検出する時間の中で、数個から数十個であり、
それらの個数の電子が、不規則な時間間隔で螢光板15
23に入射することになる。ところが、この1点の検出
時間の間に、各電子の作用により蛍光板1523から蛍
光がある一定時間(電子の入射の時間間隔より長い間)
発生し続ける。従って、蛍光板1523から発生する蛍
光は、電子の入射によるパルス状のものにはならず、入
射する電子数に比例した光強度を有する蛍光が、連続し
て発生する。即ち電子の個数が蛍光の強度として検出さ
れることになる。
Here, the number of electrons incident on the fluorescent plate 1523 is several to several tens in the time for detecting one point.
These number of electrons are emitted from the fluorescent plate 15 at irregular time intervals.
It will be incident on 23. However, during the detection time of this one point, fluorescence is emitted from the fluorescent plate 1523 by the action of each electron for a certain period (longer than the time interval of electron incidence).
It continues to occur. Therefore, the fluorescence generated from the fluorescent plate 1523 does not have a pulsed shape due to the incidence of electrons, and fluorescence having a light intensity proportional to the number of incident electrons is continuously generated. That is, the number of electrons is detected as the intensity of fluorescence.

【0067】検出部1550では、蛍光面1523より
射出した光を結像レンズ1551によりリニアセンサー
1552上に結像する。信号処理部1570では、リニ
アセンサー1552からの信号を、2値化回路1571
により2値化信号に変換して検出された異物信号を、ス
テージコントローラ1562からの鏡面ウエハの位置座
標信号に基づいて異物メモリー1573に格納する。こ
のデータは、マイクロコンピューター1572により鏡
面ウエハの位置に対応させて表示され確認できることは
いうまでもない。
In the detector 1550, the light emitted from the fluorescent screen 1523 is imaged on the linear sensor 1552 by the imaging lens 1551. The signal processing unit 1570 converts the signal from the linear sensor 1552 into a binarization circuit 1571.
The foreign matter signal converted into a binary signal and detected by is stored in the foreign matter memory 1573 based on the position coordinate signal of the mirror-finished wafer from the stage controller 1562. It goes without saying that this data can be displayed and confirmed by the microcomputer 1572 in correspondence with the position of the mirror-finished wafer.

【0068】つぎに、該検査装置の動作について説明す
る。図1に示す半導体量産製造ラインの所定のプロセ
ス、または製造装置に流す前、あるいは流した後の鏡面
ウエハ(ミラーウエハ、サンプリングウエハ)401
(402〜405)(ピッチpが0.3μm以下で、最
大高さhが0.7nm以下の緩やかな凹凸を有する。)
がステージ部1560上に載置され、照明光学系153
0により照明される。ウエハ表面上の検出位置803に
異物(0.05μm〜0.109μmの微粒子)のがあ
る場合、この異物からの散乱光が、対物レンズ1541
により検出される。異物が微細なためその散乱光は非常
に微弱でフォトン数10個のレベルである。
Next, the operation of the inspection apparatus will be described. A specular wafer (mirror wafer, sampling wafer) 401 shown in FIG. 1 before or after flowing through a predetermined process of the semiconductor mass production line or a manufacturing apparatus.
(402 to 405) (the pitch p is 0.3 μm or less, and the maximum height h is 0.7 nm or less, and there are gentle irregularities).
Is mounted on the stage unit 1560, and the illumination optical system 153
Illuminated by 0. When a foreign matter (fine particles of 0.05 μm to 0.109 μm) is present at the detection position 803 on the wafer surface, the scattered light from the foreign matter is used as the objective lens 1541.
Detected by. Since the foreign matter is minute, the scattered light is very weak and is at the level of 10 photons.

【0069】検出するフォトンの数(10〜104)に
応じて蛍光面1523に到達する電子の数が変わり、蛍
光面1523の明るさが変わり、鏡面ウエハ上換算で、
1μm以下の画素サイズで配列して構成されたリニアセ
ンサー1552により検出される信号の強度が変わる。
この結果、フォトンが多い場合は図17に示す如く、信
号851のように大きな値を持ち、適当なしきい値によ
って信号として検出され、フォトンが小さい場合は信号
852のように小さな値を持つ信号として検出される。
The number of electrons reaching the fluorescent screen 1523 changes according to the number of photons to be detected (10 to 10 4 ), and the brightness of the fluorescent screen 1523 changes.
The intensity of the signal detected by the linear sensor 1552 configured by arranging with a pixel size of 1 μm or less changes.
As a result, when the number of photons is large, as shown in FIG. 17, the signal has a large value like a signal 851 and is detected as a signal by an appropriate threshold value. To be detected.

【0070】ここでは、フォトンの検出個数を蛍光面1
523の蛍光強度として検出する手法を用いているが、
フォトン個数を計数する手法によっても良いことはいう
までもない。
Here, the number of detected photons is set to the fluorescent screen 1.
Although the method of detecting the fluorescence intensity of 523 is used,
It goes without saying that a method of counting the number of photons may be used.

【0071】検出した結果は、マイクロコンピュータ1
572によって、異物メモリー1573に格納され、異
物座標、異物個数等と同時にディスプレイ表示される。
The detected result is the microcomputer 1
It is stored in the foreign substance memory 1573 by 572 and is displayed on the display at the same time as the foreign substance coordinates, the number of foreign substances, and the like.

【0072】画素サイズの設定に当たっては、検査対象
鏡面ウエハの表面凹凸、検出すべき微粒子のサイズ、鏡
面ウエハの表面凹凸、必要な検出率、許容可能な虚報率
等を考慮する必要がある。画素サイズ、ステージ走査速
度を可変にしておくとよい。すなわち画素サイズの設定
が、検出可能なき微粒子のサイズ、検出できる鏡面ウエ
ハの表面凹凸、必要な検出率、許容可能な虚報率等に大
きく影響するからである。
In setting the pixel size, it is necessary to consider the surface irregularities of the mirror wafer to be inspected, the size of fine particles to be detected, the surface irregularities of the mirror wafer, the required detection rate, the permissible false alarm rate, and the like. It is preferable to make the pixel size and the stage scanning speed variable. That is, the setting of the pixel size has a great influence on the size of the fine particles that can be detected, the surface unevenness of the mirror wafer that can be detected, the required detection rate, the permissible false alarm rate, and the like.

【0073】例えば鏡面ウエハ表面の0.05μmの異
物(微粒子)を95%の検出率、鏡面ウエハ全面で虚報
の数を100個程度にする場合を考える。図33の横軸
に8インチウエハ全面への照射光量Pをとり、縦軸に微
粒子からの照明フォトン数Npをとると、0.069μ
mおよび0.05μmの微粒子からの散乱光は図の点線
で示され、照射光量の増加と共に増加する。一方、表面
凹凸からの散乱光ノイズも光量の増加と共に増加し図の
横軸に対応づけられる。ここで、任意のノイズフォトン
Nnに対して、特定のしきい値を設定し検出率99%で
検出できる平均フォトン数Npを考えプロットしたのが
図の曲線である。ここで、しきい値を越えるノイズフォ
トン数は虚報として検出される。そこで、このしきい値
は、検出率が十分大きくなるような小さい値に設定され
ると同時に、虚報が許容範囲以下になる様な十分大きい
値に設定される必要がある。具体的には、鏡面ウエハ全
面での許容虚報数をNkとし、鏡面ウエハ全面での画素
数Naとし、ポアソン分布でしきい値を越える確率pの
とき、Nk<Na・pを満たすようなしきい値を設定す
る必要がある。ここでは、Na=3.1E10,Nk=
100を満たすようなpになるようしきい値を設定し
た。同様にノイズフォトンNnに対して検出率50%で
検出できる平均フォトン数Npも示してある。この図か
ら、例えば8インチ鏡面ウエハに100mWレーザを2
0分照射した場合、1μm角の範囲から表面凹凸(ピッ
チpが0.3μmで、最大高さhが0.7nmの緩やか
な微小凹凸)によって約10個のフォトンが検出され、
0.05μmの異物(微粒子)からは50フォトンが検
出される。この場合の検出率は約95%であることが示
される。光パワーを2倍にあげた場合検出率は99%以
上になることがわかる。鏡面ウエハ上の微粒子検出で
は、鏡面ウエハの表面凹凸が検出性能に大きく影響する
ことを意味する。以上の検討から、「虚報率を上げても
良いときは、検出率を上げることができる。検出異物寸
法を大きく設定すると、検出率および虚報を小さくでき
る。検査時間を大きく設定すると検出率および虚報を小
さくすることができいる。」等の結果が生まれる。ま
た、これにより検出異物寸法、検査時間等の異物検査装
置の仕様やコンセプトを決定した後、画素サイズ、照明
光強度等の装置構成を定量的、理論的に決定する。
Consider, for example, a case where the detection rate of foreign matters (fine particles) of 0.05 μm on the mirror-finished wafer surface is 95% and the number of false alarms on the entire mirror-finished wafer is about 100. When the amount of irradiation light P on the entire surface of the 8-inch wafer is plotted on the horizontal axis of FIG. 33 and the number of illumination photons Np from fine particles is plotted on the vertical axis, it is 0.069 μ.
The scattered light from the m and 0.05 μm fine particles is shown by the dotted line in the figure, and increases with an increase in the irradiation light amount. On the other hand, the scattered light noise from the surface irregularities also increases with an increase in the amount of light and is associated with the horizontal axis of the figure. Here, the curve in the figure is plotted by considering the average number of photons Np that can be detected with a detection rate of 99% by setting a specific threshold value for an arbitrary noise photon Nn. Here, the number of noise photons exceeding the threshold value is detected as a false alarm. Therefore, this threshold value must be set to a small value such that the detection rate becomes sufficiently large, and at the same time, set to a sufficiently large value so that the false alarm falls below the allowable range. Specifically, let Nk be the number of permissible false alarms on the entire surface of the specular wafer, Na be the number of pixels on the entire surface of the specular wafer, and if the probability p exceeds the threshold value by the Poisson distribution, the threshold value that satisfies Nk <Na · p. You need to set the value. Here, Na = 3.1E10, Nk =
The threshold value was set so that p would satisfy 100. Similarly, the average number of photons Np that can be detected with a detection rate of 50% for noise photons Nn is also shown. From this figure, for example, 2 lasers of 100 mW on an 8-inch mirror surface wafer
When irradiated for 0 minutes, about 10 photons are detected from the 1 μm square area due to surface irregularities (gradient minute irregularities with a pitch p of 0.3 μm and a maximum height h of 0.7 nm).
50 photons are detected from the foreign matter (fine particles) of 0.05 μm. The detection rate in this case is shown to be about 95%. It can be seen that the detection rate becomes 99% or more when the optical power is doubled. In the detection of fine particles on a mirror-finished wafer, it means that the surface irregularities of the mirror-finished wafer have a great influence on the detection performance. From the above examination, "when the false detection rate can be increased, the detection rate can be increased. When the detected foreign matter size is set large, the detection rate and the false detection can be reduced. When the inspection time is set large, the detection rate and the false detection are set. Can be made smaller. ”And other results are produced. Further, the specifications and concept of the foreign substance inspection device such as the detected foreign substance size and inspection time are determined, and then the device configuration such as the pixel size and the illumination light intensity is quantitatively and theoretically determined.

【0074】図35に画素の微細化、および高入射角に
よる光ノイズ低減効果を示す。光ノイズを低減するため
に検出器が一度に取り込むウエハ上の面積、すなわち画
素サイズを小さくすると図35(a)のように光ノイズ
を低減できる。しかし、これだけでは30nmの微粒子
をノイズから区別して検出することはできず、図35
(b)に示したように、入射角度を大きくすることによ
り光ノイズを低減させ、光ノイズに対して38nmの微
粒子からの信号の検出を可能にした。このように入射角
度を例えば20度から80度にすることにより、光ノイ
ズが低減し、画素が1μmの時、61nm微粒子が検出
され、さらに、画素を1μmから0.3μmにすること
により38nm微粒子がノイズの影響なく検出される。
FIG. 35 shows the effect of miniaturizing pixels and reducing optical noise due to a high incident angle. In order to reduce the optical noise, if the area on the wafer taken in by the detector at one time, that is, the pixel size is reduced, the optical noise can be reduced as shown in FIG. However, with this alone, it is not possible to detect fine particles of 30 nm separately from noise.
As shown in (b), by increasing the incident angle, the optical noise was reduced, and it was possible to detect the signal from the fine particles of 38 nm with respect to the optical noise. By thus setting the incident angle to, for example, 20 degrees to 80 degrees, optical noise is reduced, 61 nm fine particles are detected when the pixel is 1 μm, and further 38 nm fine particles are obtained by changing the pixel from 1 μm to 0.3 μm. Is detected without the influence of noise.

【0075】図36に、照明の入射角度80度、画素サ
イズ0.3μmの条件で各大きさの標準粒子を検出した
出力結果を示す。38nm標準粒子が光ノイズに対し、
弁別比3から4で検出されることが確認された。この実
験では、p偏光を用いている。また、検量直線は、Mi
eの理論の微粒子直径の6乗に比例する。また、この結
果から、画素をさらに微細化する事によって、あるい
は、表面状態の良いウエハでサンプリングする事によっ
て、38nm以下の粒子についても検出可能である事が
示される。
FIG. 36 shows an output result obtained by detecting standard particles of each size under the conditions of an incident angle of illumination of 80 degrees and a pixel size of 0.3 μm. 38nm standard particles against optical noise,
It was confirmed that the discrimination ratios of 3 to 4 were detected. In this experiment, p-polarized light is used. Also, the calibration line is Mi
It is proportional to the sixth power of the particle diameter in the theory of e. The results also show that particles of 38 nm or less can be detected by further downsizing the pixels or by sampling on a wafer having a good surface condition.

【0076】つぎに、検出率について示す。以上のよう
に本発明により、光ノイズを低減し微小粒子の検出を可
能にした。以下、検査装置として実現する際の課題であ
る検出フォトン数のゆらぎの影響の対策について説明す
る。図37に光量子ゆらぎによる検出率の低下の様子を
示す。図37のように、検出光の強度が十分大きい場
合、ある一つの異物を考えた場合、その信号は安定して
検出され、光ノイズに対してS/Nが2程度あれば、こ
こにしきい値を設定し、十分な検出率で微粒子を検出で
きる。ところが、検出光が微弱になり検出フォトン数が
数十個になると、あるひとつの微粒子から検出されるフ
ォトン数がゆらぎを持つようになる。この結果、ノイズ
から信号を十分に区別してしきい値を設定すると、この
ように検出率が低下してしまう。
Next, the detection rate will be shown. As described above, according to the present invention, it is possible to reduce optical noise and detect fine particles. Hereinafter, measures against the influence of fluctuations in the number of detected photons, which is a problem when implemented as an inspection device, will be described. FIG. 37 shows how the detection rate decreases due to the fluctuation of photons. As shown in FIG. 37, when the intensity of the detected light is sufficiently high, when a certain foreign matter is considered, the signal is detected stably, and if the S / N is about 2 with respect to the optical noise, the threshold value is set here. By setting a value, fine particles can be detected with a sufficient detection rate. However, when the detection light becomes weak and the number of detected photons becomes several tens, the number of photons detected from one fine particle has a fluctuation. As a result, if the threshold value is set by sufficiently distinguishing the signal from the noise, the detection rate is lowered in this way.

【0077】この検出光子数の分布はポアソン分布にな
る事が知られている。微粒子信号と光ノイズの比、弁別
比=4のときを例にして、微粒子信号の平均検出フォト
ン数が微弱になったときの、200個の時と20個の時
の検出率を比較してみる。検出信号と光ノイズの間にお
しきい値を設定致すると、このしきい値より大きい微粒
子信号が特定の検出率で検出される。一方でこのしきい
値より大きい光ノイズも検出されてしまいう。このノイ
ズの検出率(虚報率)は十分小さくする必要がある。
It is known that the distribution of the number of detected photons becomes a Poisson distribution. Taking the case where the ratio of the particle signal to the optical noise and the discrimination ratio = 4 as an example, the detection rates of 200 and 20 when the average number of detected photons of the particle signal becomes weak are compared. View. When a threshold value is set between the detection signal and the optical noise, a particle signal larger than this threshold value is detected at a specific detection rate. On the other hand, optical noise larger than this threshold is also detected. The noise detection rate (false alarm rate) must be sufficiently small.

【0078】図38に、任意の平均検出フォトン数に対
して、検出率が95%になるしきい値の位置を算出して
示す。同時に、虚報数が8インチウエハ全体で数個にな
る虚報率、10pptになるようなしきい値を算出して
示す。ここで弁別比が4の場合、しきい値を120程度
にすると、平均検出信号200個程度の微粒子信号は検
出率95%で検出されるのが分かりる。ところが、この
1/10、つまり20個程度の微弱光の検出では、ここ
に示すように微粒子信号のゆらぎが大きくなり、弁別比
4の場合は、検出率は10%まで低下する。図38よ
り、微弱光の検出では検出率が急激に低下してしまうこ
とがわかる。
FIG. 38 shows the position of the threshold value at which the detection rate becomes 95% with respect to an arbitrary average number of detected photons. At the same time, a threshold value is calculated and shown so that the false alarm rate becomes 10 ppt and the false alarm number becomes several in the entire 8-inch wafer. Here, when the discrimination ratio is 4, it can be seen that when the threshold value is set to about 120, the particle signal of about 200 average detection signals is detected at the detection rate of 95%. However, in the detection of 1/10, that is, about 20 weak lights, the fluctuation of the particle signal becomes large as shown here, and in the case of the discrimination ratio 4, the detection rate decreases to 10%. It can be seen from FIG. 38 that the detection rate sharply decreases in the detection of weak light.

【0079】図39に装置仕様と検出率を示す図を示
す。図38の検出率の図に、検出器の速さと検査時間の
関係を示す図、検査時間とレーザパワーを示す図、照射
光強度と検出信号強度の関係を示す図を関連づけて示し
たのが図39である。例えば、60秒で8インチウエハ
を検査仕様とした場合、1μmの画素を用いるには、6
4MHz8チャンネルの検出器が必要で、1Wのレーザ
を用いてウエハ光ノイズに対して十分小さい虚報数で5
0nm微粒子を検出できることを示している。
FIG. 39 is a diagram showing the device specifications and the detection rate. 38 is a diagram showing the relationship between the detector speed and the inspection time, the diagram showing the inspection time and the laser power, and the diagram showing the relationship between the irradiation light intensity and the detection signal intensity in association with the detection rate diagram of FIG. FIG. 39. For example, if an inspection specification is made for an 8-inch wafer in 60 seconds, 6 pixels are required to use 1 μm pixels.
4MHz 8-channel detector is required, and 1W laser is used.
It shows that 0 nm fine particles can be detected.

【0080】この図39を基に、検出画素サイズと検出
率の関係を算出して示したのが図40(a)、(b)である。
縦軸に8インチウエハを、95%の検出率で検出できる
異物サイズを示し、その時の必要な照射エネルギー、つ
まり検査時間と照明強度の積をよく軸に示す。以上示し
た計算及び検討により、大きな照射エネルギーを用いて
はじめて、画素サイズを小さくして光ノイズを低減する
ことにより微粒子の検出感度を向上することができると
いう事がわかった。逆に、レーザのパワーが小さい場合
には、画素を微細化するだけでは検出率の向上の効果は
顕著に現れないこともわかった。すなわち、微粒子の検
出で、検出率を維持するためには、弁別比を向上するた
めの画素の微細化、照明入射角を大きくするだけでな
く、照明のエネルギーを大きくする事が必要である事が
わかった。さらに、図39、図40により、その値を定
量的に示した。
Based on FIG. 39, the relationship between the detected pixel size and the detection rate is calculated and shown in FIGS. 40 (a) and 40 (b).
The vertical axis indicates the size of a foreign substance that can detect an 8-inch wafer at a detection rate of 95%, and the necessary irradiation energy at that time, that is, the product of the inspection time and the illumination intensity is well indicated on the axis. From the calculations and examinations shown above, it was found that the detection sensitivity of fine particles can be improved only by using a large irradiation energy and by reducing the pixel size to reduce optical noise. On the contrary, when the laser power is small, it was also found that the effect of improving the detection rate does not appear conspicuously only by miniaturizing the pixels. That is, in order to maintain the detection rate in the detection of fine particles, it is necessary not only to make the pixels finer to improve the discrimination ratio and to increase the illumination incident angle, but also to increase the illumination energy. I understood. Furthermore, the values are quantitatively shown in FIGS. 39 and 40.

【0081】図40(b)は、10%の検出率で検出で
きる異物サイズを示している。この図により、低検出率
でよい場合、レーザパワーを小さくしても0.1μm以
下の微粒子を検出できることがわかる。この現象を利用
すると、図40(b)のような検出率の小さい条件で異
物を検出し、図39、図40より予め検出率を算出して
おき、検出した異物数を検出率で除算し、実際の異物数
を予測する事ができる。もちろんこのような方法は、統
計的な方法であるため、検出精度には問題があるが、検
出された異物数が十分多い場合や、検出数について高い
精度を要求されないような検査では十分に機能を発揮す
る。すなわち、数μmの検出画素で20mW程度のレー
ザを用いた0.07μmレベルの安価判検査装置と、
0.3μm画素で1Wのレーザを用いた高感度検査装置
の複数系統の検査装置で製造ラインのクリーン度管理を
実現することができる。このような装置の役割分担によ
って製造ラインの設備投資を大幅に削減し、かつ検査性
能を十分なレベルに維持する事が可能となる。
FIG. 40B shows the size of foreign matter that can be detected with a detection rate of 10%. From this figure, it can be seen that fine particles of 0.1 μm or less can be detected even if the laser power is reduced when the detection rate is low. If this phenomenon is used, foreign matter is detected under the condition that the detection rate is small as shown in FIG. 40B, the detection rate is calculated in advance from FIGS. 39 and 40, and the detected number of foreign matter is divided by the detection rate. It is possible to predict the actual number of foreign substances. Of course, such a method is a statistical method, so there is a problem in detection accuracy, but it works well in the case where the number of detected foreign particles is sufficiently large or inspection that does not require high accuracy in the number of detections. Exert. That is, an inexpensive size inspection device of 0.07 μm level using a laser of about 20 mW with a detection pixel of several μm,
It is possible to realize the cleanliness control of the manufacturing line by a plurality of inspection systems of a high-sensitivity inspection apparatus using a 1 W laser with 0.3 μm pixels. By sharing the roles of these devices, it is possible to significantly reduce the capital investment in the manufacturing line and maintain the inspection performance at a sufficient level.

【0082】以上説明したように、本発明は、LSI生
産時のクリーン度管理を目的にした鏡面ウエハ上の38
nm異物検査技術に関するものである。本発明により、
ウエハの表面粗さに起因する光ノイズを回折モデルによ
り解析できたので、光ノイズの測定で表面凹凸を概ね知
ることができる。また、画素の微細化および側法散乱光
検出法により光ノイズを低減できたので、38nm微粒
子の検出を可能にした。さらに、38nm微粒子を検出
していることをSEMにより検証する事ができる。ま
た、微弱光検出時の検出フォトン数のゆらぎによる検出
率の低下について検討し検出率向上の条件を定量的に示
す事により、低価格の検査装置でも十分な性能で検査で
きる条件を見いだした。また、見いだす方法を示した。
As described above, according to the present invention, 38 on a mirror-finished wafer is used for the purpose of cleanliness control during LSI production.
nm foreign matter inspection technology. According to the invention,
Since the optical noise caused by the surface roughness of the wafer can be analyzed by the diffraction model, the surface unevenness can be generally known by measuring the optical noise. Further, since the optical noise can be reduced by making the pixels finer and by the side scattered light detection method, it is possible to detect fine particles of 38 nm. Further, it can be verified by SEM that 38 nm fine particles are detected. In addition, we examined the decrease in the detection rate due to fluctuations in the number of detected photons when detecting weak light, and quantitatively showed the conditions for improving the detection rate, and found conditions under which even low-cost inspection equipment can perform inspection with sufficient performance. He also showed how to find out.

【0083】また、上記説明したように、ウエハ上の超
微粒子の検出の検出率を向上するためには、大きな光エ
ネルギーをウエハに照射する必要なある。この結果、ウ
エハ結晶に結晶欠陥、不純物の移動、溶融による再結晶
化等のダメージを与える可能性がある。そこで、高い検
出率が必要な場合は、サンプリングウエハを用い、高い
エネルギーの光を用いて検査し、ダメージが問題になる
場合は、ウエハにダメージを与えない程度のエネルギー
を用いて検査する必要がある。この場合検出率が下がる
ため、半導体の量産ラインのモニタとしての使用等が望
ましい。
Further, as described above, in order to improve the detection rate of detecting ultrafine particles on the wafer, it is necessary to irradiate the wafer with a large amount of light energy. As a result, the wafer crystal may be damaged by crystal defects, movement of impurities, recrystallization due to melting, and the like. Therefore, when a high detection rate is required, it is necessary to use a sampling wafer and perform inspection using light of high energy, and when damage is a problem, it is necessary to perform inspection using energy that does not damage the wafer. is there. In this case, the detection rate decreases, so it is desirable to use it as a monitor in a semiconductor mass production line.

【0084】以上説明したように、図16に示す照明光
学系1530として、照射レーザ光のエネルギーも制御
できることが望ましい。
As described above, it is desirable that the illumination optical system 1530 shown in FIG. 16 can also control the energy of the irradiation laser beam.

【0085】以下、本発明の別の実施例について説明す
る。前記実施例では、鏡面ウエハ上に付着した微粒子に
ついて検出する技術について説明したが、本発明は、ウ
エハ上の微粒子の検出のみならず、水中の微粒子の検出
にも利用できる。図41に、水中の異物を検出する装置
の実施例を示す。本実施例は、Xθステージ2101、
ステージコントローラ1562、zステージ2102、
自動焦点検出系1564、zステージコントローラ15
65より構成されるステージ部2100と、Arレーザ
1531、ビームエキスパンダ1532、シリンドリカ
ルレンズ1533、偏光フィルター1534より構成さ
れる照明光学系2200と、ホ物レンズ2301、23
06、対物レンズ交換手段2306、リレーレンズ23
03、結像レンズ1551、倍率可変機構2304より
構成される検出光学系2300と、u電変換面156
1、マルチチャネルプレート1562、蛍光版156
3、光ファイバー2305、印可電圧コントローラ15
64、リニアセンサ1552より構成される光子増倍検
出部2350と、2値化回路1571、マイクロコンピ
ュータ1572、出力手段1573より構成される信号
処理部2400とより構成される。
Another embodiment of the present invention will be described below. In the above-described embodiment, the technique for detecting the particles adhering to the mirror-finished wafer has been described, but the present invention can be used not only for detecting the particles on the wafer but also for detecting the particles in water. FIG. 41 shows an embodiment of an apparatus for detecting foreign matter in water. In this embodiment, the Xθ stage 2101,
A stage controller 1562, a z stage 2102,
Automatic focus detection system 1564, z stage controller 15
A stage unit 2100 composed of 65, an Ar laser 1531, a beam expander 1532, a cylindrical lens 1533, an illumination optical system 2200 composed of a polarizing filter 1534, and objective lenses 2301 and 2303.
06, objective lens exchange means 2306, relay lens 23
03, an imaging lens 1551, and a variable magnification mechanism 2304, a detection optical system 2300 and a u-electric conversion surface 156.
1, multi-channel plate 1562, fluorescent plate 156
3, optical fiber 2305, applied voltage controller 15
64, a photon multiplication detection unit 2350 including a linear sensor 1552, a signal processing unit 2400 including a binarization circuit 1571, a microcomputer 1572, and an output unit 1573.

【0086】ステージ部2100では、鏡面ウエハ80
3が載置され、マイクロコンピュータ1572の指令通
りにステージコントローラ1562を介してxyステー
ジが駆動される。同時に、自動焦点検出系1564によ
り焦点位置が検出され、Zステージコントローラ156
5を介してZステージ2102がコントロールされる。
ここで、自動焦点検出系1564は当業者にとって明か
なように縞パターンを検出するものでも、レーザ光の反
射位置の変化を検出するものであっても特に問題ない。
In the stage section 2100, the mirror surface wafer 80
3 is mounted, and the xy stage is driven via the stage controller 1562 according to a command from the microcomputer 1572. At the same time, the focus position is detected by the automatic focus detection system 1564, and the Z stage controller 156
The Z stage 2102 is controlled via 5.
Here, the automatic focus detection system 1564 may be a system that detects a fringe pattern or a system that detects a change in the reflection position of laser light, as will be apparent to those skilled in the art.

【0087】照明光学系2200は、図16に示した照
明光学系1530と同等であり、図35に示した入射角
度θになるように設定される。検出光学系2300で
は、鏡面ウエハ803上の微粒子の像が対物レンズ23
01、リレーレンズ2303、結像レンズ1551を通
して光子像倍検出部の光電変換面に結像される。ここ
で、本発明では、対物レンズ交換手段2306及び倍率
可変機構2304により、トータルの結像倍率を変える
ことにより、検出器の試料上の画素サイズを変えること
ができる。画素サイズを大きくすると高速の検査を実現
できるが、検出感度は良くならない。逆に、画素サイズ
を小さくすると検査速度を速くできないが、検出感度を
向上できる。従って、ズームレンズを用いた検出光学系
とその検出光学系の視野サイズに合わせた大きさの領域
を照明するようなズームレンズを備えた照明光学系が望
ましい。
The illumination optical system 2200 is equivalent to the illumination optical system 1530 shown in FIG. 16, and is set to have the incident angle θ shown in FIG. In the detection optical system 2300, the image of the fine particles on the mirror surface wafer 803 is converted into the objective lens 23.
An image is formed on the photoelectric conversion surface of the photon image magnification detector through 01, the relay lens 2303, and the imaging lens 1551. Here, in the present invention, the pixel size on the sample of the detector can be changed by changing the total image forming magnification by the objective lens exchanging means 2306 and the magnification changing mechanism 2304. If the pixel size is increased, high-speed inspection can be realized, but the detection sensitivity does not improve. On the contrary, if the pixel size is reduced, the inspection speed cannot be increased, but the detection sensitivity can be improved. Therefore, it is desirable to use a detection optical system including a zoom lens and an illumination optical system including a zoom lens that illuminates an area having a size corresponding to the field size of the detection optical system.

【0088】光子増倍検出部2350では、ここで、光
子像倍検出部では、光電変換面、マルチチャネルプレー
ト、蛍光面を用いた物を使用しているが、本発明の目的
を満たす上では必ずしもこの限りではなく、蛍光面を用
いず、直接、電流を検出する物であっても、固体素子を
冷却して用いた物で合っても良い。ただし、高速の検査
を実現する上では、図41に示したタイプが最も適して
いる。ここで、図16に示した実施例では、リニアセン
サー1552として、電荷転送型の固体撮像素子を用い
ているが、本実施例では、ピンシリコンフォトダイオー
ドなどの高速の固体素子を1次元に配列し、並列して信
号を検出できるようにしている。電荷転送型の固体撮像
素子は、検出感度は稼げるが高速の応答速度を実現する
のが難しいのに対し、ピンシリコンフォトダイオードを
並列に用いる場合、十分な光強度を得られれば高速の応
答速度を実現できる。本実施例の構成では、光電変換後
に電子像倍機能を有するマルチチャネルプレートにより
十分な光強度を実現しているのでピンシリコンフォトダ
イオードを用いることができる。
In the photon multiplication detection section 2350, the photon image multiplication detection section uses a photoelectric conversion surface, a multi-channel plate, and a fluorescent surface. However, in order to satisfy the object of the present invention, The present invention is not limited to this, and a substance that directly detects an electric current without using a fluorescent screen or a substance that is used by cooling a solid state element may be used. However, the type shown in FIG. 41 is most suitable for realizing high-speed inspection. Here, in the embodiment shown in FIG. 16, a charge transfer type solid-state imaging device is used as the linear sensor 1552, but in the present embodiment, high-speed solid-state devices such as pin silicon photodiodes are arranged one-dimensionally. However, the signals can be detected in parallel. The charge transfer type solid-state imaging device can gain detection sensitivity but it is difficult to realize a high response speed.However, when pin silicon photodiodes are used in parallel, a high response speed is obtained if sufficient light intensity is obtained. Can be realized. In the structure of this embodiment, the pin silicon photodiode can be used because sufficient light intensity is realized by the multi-channel plate having an electron image multiplying function after photoelectric conversion.

【0089】信号処理部2400では、リニアセンサー
1552からの信号を、2値化回路1571により2値
化し、検出された異物信号を、ステージコントローラ1
562からの位置座標信号と共に異物メモリー1573
に格納する。このデータは、マイクロコンピューター1
572により表示され確認できることはいうまでもな
い。
In the signal processing unit 2400, the signal from the linear sensor 1552 is binarized by the binarizing circuit 1571, and the detected foreign matter signal is converted into the stage controller 1
Foreign object memory 1573 together with the position coordinate signal from 562
To store. This data is for microcomputer 1
It goes without saying that it can be displayed and confirmed by 572.

【0090】図42に水中の異物を検査する為のステー
ジ部2100を示す。ステージ部2100は、Xθステ
ージ2101、zステージ2101、真空チャンバー2
103、サンプリング基板2501、基板交換手段21
02より構成される。
FIG. 42 shows a stage section 2100 for inspecting foreign matter in water. The stage unit 2100 includes an Xθ stage 2101, a z stage 2101, a vacuum chamber 2
103, sampling board 2501, board replacement means 21
02.

【0091】サンプリング基板2501は、照明時の光
ノイズを小さくするために、サファイヤなどのポリッシ
ングのしやすい物を用いると良い。しかしながら必ずし
もこの必要はなく、ウエハをそのまま用いても良い。サ
ファイヤなどを用いる場合、基板自体が透明なため、基
板を透過した光が迷光となり検出の障害になる。そこで
本実施例では、基板の裏面での光ノイズが問題にならな
いように裏面もポリッシングしたものを用い、あるい
は、基板の裏面での光ノイズの発生位置が検出光学系2
300の真下にならないように基板の厚さを十分な厚さ
にする。さらに、Xθステージ2101は、基板251
0の裏面から射出した光が反射しないように、検出位置
をくり貫いた構造にしてある。
As the sampling substrate 2501, it is preferable to use a material such as sapphire which is easy to polish in order to reduce optical noise during illumination. However, this is not always necessary, and the wafer may be used as it is. When using sapphire or the like, since the substrate itself is transparent, the light transmitted through the substrate becomes stray light, which is an obstacle to detection. Therefore, in this embodiment, the back surface of the substrate is polished so that the light noise on the back surface does not become a problem, or the position where the light noise occurs on the back surface of the substrate is detected by the detection optical system 2.
The thickness of the substrate is set to a sufficient thickness so as not to be directly below 300. Further, the Xθ stage 2101 is provided on the substrate 251.
The structure is such that the detection position is hollowed out so that the light emitted from the back surface of 0 is not reflected.

【0092】異物検出する水を所定の量、サンプリング
基板2501に滴下し、基板交換手段2102により、
真空チャンバー2103ないに載置する。この後、真空
チャンバー2103ないを真空にし、水を蒸発させる。
この後、真空チャンバー2103を移動し、前述したよ
うに基板上の異物を検査する。ここで真空チャンバーを
ガラスや石英などの材料を用いれば移動せずに検査でき
る。ここでの真空は、基板上の水を蒸発させるための物
であり、高精度の物は必要ない。また、水を蒸発させる
だけであるため、図42(b)に示すようにガス導入手
段2105によりドライ窒素等のガスをノズル2104
を通してサンプリング基板2501に吹き付ける手段で
あっても良い。この実施例では水を滴下させる前と後で
検査し、検査結果の差を異物数とすると良い。
A predetermined amount of water for detecting foreign matter is dropped on the sampling substrate 2501 and the substrate exchange means 2102 is used.
It is placed in the vacuum chamber 2103. After this, the vacuum chamber 2103 is evacuated to evaporate the water.
After that, the vacuum chamber 2103 is moved to inspect foreign matters on the substrate as described above. If the vacuum chamber is made of a material such as glass or quartz, the vacuum chamber can be inspected without moving. The vacuum here is for evaporating the water on the substrate and does not require a highly accurate object. Further, since only water is evaporated, as shown in FIG. 42B, gas such as dry nitrogen is supplied to the nozzle 2104 by the gas introducing means 2105.
It may be a means for spraying onto the sampling substrate 2501 through. In this embodiment, it is advisable to conduct an inspection before and after dropping water and use the difference between the inspection results as the number of foreign matters.

【0093】本発明によれば、従来の検査装置と異なり
検出画素サイズが十分に小さいため異物の付着密度が高
い場合にも各異物を区別して検出できるため、このよう
な高密度のサンプリングであっても高い精度で異物の検
出を実現できる。本発明では、検出率を向上させるため
には、照明のパワーを大きくするか検査時間を長くする
かしてウエハ全面に照射する光のエネルギーを十分な大
ききさにする必要がある。具体的には、8インチウエハ
上の38nm微粒子を95%の検出率で検出するには、
180Jのエネルギーが必要になる。すなわち1Wのレ
ーザを3分間照射する必要がある。この値は実現上容易
な値ではない。以下、照射エネルギーを低い状態で検出
率を向上する方法を説明する。
According to the present invention, unlike the conventional inspection apparatus, since the detection pixel size is sufficiently small, it is possible to distinguish and detect each foreign matter even when the foreign matter adhesion density is high. However, it is possible to detect the foreign matter with high accuracy. In the present invention, in order to improve the detection rate, it is necessary to increase the power of illumination or increase the inspection time so that the energy of light radiated on the entire surface of the wafer is sufficiently large. Specifically, to detect 38 nm particles on an 8-inch wafer with a detection rate of 95%,
180J of energy is needed. That is, it is necessary to irradiate a 1 W laser for 3 minutes. This value is not easy to implement. Hereinafter, a method for improving the detection rate with a low irradiation energy will be described.

【0094】図43(a)及び(b)に、検出率を維持
したまま照射エネルギーを小さくできる照明系の実施例
を示す。図44(a)に示すように例えば球形の十分大
きいな粒子に光を照射した場合、粒子に当たった光束2
502は、そのほとんどが粒子で反射するか、粒子に吸
収される。ここで、粒子に照射された光束のパワーに対
する反射(散乱)する光束のパワーの比に粒子の断面積
を乗じた値を散乱断面積という。大きな粒子の散乱断面
積は、実際の粒子の大きさと同等である。これは、粒子
に照射された光束のほとんどが散乱によって使用されて
しまうことを意味する。図44(b)に粒子が小さい場
合の例を示す。粒子が小さい場合、散乱断面積は粒子の
直径の6乗に比例して小さくなることが知られている。
この結果、散乱する光束2503は小さくなり、粒子に
照射される光束はほとんど粒子に消費されることなく直
進することを意味する。すなわち、本発明の目的である
超微粒子の検出では、光はほとんど消費されないことに
なる。そこで、この光束を何度も用いることで、実行的
に、使用する照射エネルギーを小さくすることができる
ことに着目した。
FIGS. 43 (a) and 43 (b) show an embodiment of an illumination system capable of reducing the irradiation energy while maintaining the detection rate. As shown in FIG. 44 (a), when light is applied to a sufficiently large spherical particle, for example, the luminous flux 2 that strikes the particle
Most of 502 is reflected by particles or absorbed by particles. Here, a value obtained by multiplying the cross-sectional area of the particle by the ratio of the power of the light flux that is reflected (scattered) to the power of the light flux with which the particle is irradiated is called the scattering cross-sectional area. The scattering cross section of large particles is comparable to the actual particle size. This means that most of the light flux illuminating the particles is consumed by scattering. FIG. 44B shows an example when the particles are small. It is known that when the particles are small, the scattering cross section decreases in proportion to the sixth power of the particle diameter.
As a result, the scattered light beam 2503 becomes smaller, which means that the light beam irradiated on the particles travels straight without being consumed by the particles. That is, in the detection of ultrafine particles, which is the object of the present invention, almost no light is consumed. Therefore, we paid attention to the fact that the irradiation energy to be used can be reduced practically by repeatedly using this light flux.

【0095】具体的には、図43(a)に照明系の側面
図を、(b)に平面図を示す。ウエハ803を平行なビ
ーム2203で照明する。このビーム2203は、平面
的には図43(b)の如く配置されたミラー2201、
2202により鏡面状の表面を有するウエハ803の面
もミラー面として利用して、結果的に、大きな面積を有
する領域2504を照明する。ここで、光束2203を
やや大きな断面積を有する形状にすることにより、領域
2504を均一に照明することができる。しかしなが
ら、ウエハあるいはミラー面での反射を繰り返すことに
より、光強度は減衰するため、光検出時に補正する必要
がある。また、このような照明を使用するときは、検出
器として、リニアセンサー1552を用いるのではな
く、2次元の検出器を用いると良い。さらに、領域25
04での均一性を良くするために、検出器の光蓄積時間
に、光束2203をウエハの平面方向に1度から2度程
度走査すれば良い。
Specifically, FIG. 43A shows a side view of the illumination system, and FIG. 43B shows a plan view. The wafer 803 is illuminated with a parallel beam 2203. This beam 2203 has a mirror 2201 arranged in a plane as shown in FIG.
The surface of the wafer 803 having a mirror-like surface is also used by 2202 as a mirror surface, and as a result, the region 2504 having a large area is illuminated. Here, by forming the light beam 2203 into a shape having a slightly large cross-sectional area, the region 2504 can be uniformly illuminated. However, since the light intensity is attenuated by repeating the reflection on the wafer or the mirror surface, it is necessary to correct it at the time of light detection. Further, when using such illumination, it is preferable to use a two-dimensional detector as the detector instead of using the linear sensor 1552. Further, the area 25
In order to improve the uniformity in 04, the light beam 2203 may be scanned about 1 to 2 degrees in the plane direction of the wafer during the light accumulation time of the detector.

【0096】図45に、やはり照射エネルギーを小さく
することを目的にした照明光学系の実施例を示す。この
実施例は、図45(a)に示した照明系で、図45
(c)のように照明することで、上方からの照明方、図
45(b)より照明範囲が大きくなる。このような構成
で、照明範囲は、W2/W1だけ大きくなる。したがっ
て、照明光のエネルギーもW1/W2だけ小さくてす
む。以上説明した実施例では、照明の光束の焦点深度を
十分に大きくする必要がある。しかしながら、焦点深度
を大きくするには、照明のN.A.(NumericalApertur
e)を小さくする必要がある。以下具体的な数値を式
(数5)(数6)を用いて算出して示す。
FIG. 45 shows an embodiment of the illumination optical system for the purpose of reducing the irradiation energy. This embodiment is the illumination system shown in FIG.
By illuminating as in (c), the illuminating range from above, the illuminating range becomes larger than in FIG. 45 (b). With such a configuration, the illumination range is increased by W2 / W1. Therefore, the energy of the illumination light can be reduced by W1 / W2. In the embodiment described above, it is necessary to make the depth of focus of the luminous flux of illumination sufficiently large. However, in order to increase the depth of focus, the N.V. A. (Numerical Apertur
e) needs to be small. Specific numerical values are shown below by calculating using the equations (5) and (6).

【0097】 W = λ/N.A. (数5) W2 < λ/(N.A.)^2 (数6) 一例として50画素並列のピンシリコンフォトダイオー
ドアレイを用いた場合、0.3μmの検出画素にする
と、試料上の検出領域の長さW2は15μmになる。従
って、焦点深度はほぼ15μm以上必要になる。このよ
うな照明光学系は、N.A.が0.15で、ビーム幅W
は約4μmまでしか絞れない。検出画素1μmの時、ビ
ーム幅Wが8μm、焦点深度W2が50μm、検出画素
10μmの時、ビーム幅Wが20μm、焦点深度W2が
500μm、検出画素100μmの時、ビーム幅Wが5
0μm、焦点深度W2が5000μmになる。図46に
N.A.に対する焦点深度と分解能を示す図を示す。し
たがって、画素サイズを大きくできる時ほど効率のよい
照明光学系を実現できる。また、この図より、照明の分
解能に近い画素サイズを用い、その時の焦点深度に当た
る長さに当たる分だけの画素数を並べるのが効率よい。
たとえば、3μmの画素サイズを用いる場合、N.A.
が0.2程度になり、15μmすなわち5画素並列にで
きる。これ以上の画素数を並列にする場合は、他の方
法、例えば、シリンドリカルレンズを用いビームを楕円
形にし、さらにこのレンズを傾けてウエハ表面で照明が
最も絞られるようにする等の対処により焦点深度を大き
くする必要がある。
W = λ / N. A. (Equation 5) W2 <λ / (NA) ^ 2 (Equation 6) As an example, when a pin-silicon photodiode array with 50 pixels in parallel is used, the detection area on the sample is 0.3 μm when the detection pixel is 0.3 μm. Has a length W2 of 15 μm. Therefore, the depth of focus needs to be approximately 15 μm or more. Such an illumination optical system is described in N. A. Is 0.15 and the beam width is W
Can only be squeezed to about 4 μm. When the detection pixel is 1 μm, the beam width W is 8 μm and the focal depth W2 is 50 μm. When the detection pixel is 10 μm, the beam width W is 20 μm, the focal depth W2 is 500 μm, and the beam width W is 5 when the detection pixel is 100 μm.
0 μm and the depth of focus W2 becomes 5000 μm. In FIG. A. Figure 6 shows a diagram showing depth of focus and resolution for. Therefore, an illumination optical system with higher efficiency can be realized as the pixel size can be increased. Further, from this figure, it is efficient to use a pixel size close to the resolution of the illumination and arrange the number of pixels corresponding to the length corresponding to the depth of focus at that time.
For example, when using a pixel size of 3 μm, N. A.
Is about 0.2, and 15 μm, that is, 5 pixels can be arranged in parallel. If more pixels are to be arranged in parallel, focus should be taken by another method, for example, by using a cylindrical lens to make the beam elliptical and tilting this lens so that the illumination is most focused on the wafer surface. It is necessary to increase the depth.

【0098】また、ここで、異物を検査したウエハを観
察したいというニーズがある。この場合、検査し異物の
位置が予めわかった上でその近辺を含む小片にウエハを
切断し、切断したウエハを、xθステージ2101上に
載置し、さらに検査する。本実施例は、ステージの座標
を測定できる機構を有しているため、該小片のエッジ部
の座標を測定し、この座標から異物までの座標を測定で
きる。この情報を用いて、異物検査後に、小片を高精度
の電子顕微鏡等に持ち込んで観察することができる。も
ちろん、この際、異物が検出された位置を高精度に座標
を認識したままカットできれば、このカットした小片を
そのまま持ち込んでも良い。また、ウエハをカットせず
に載置できるような電子顕微鏡(SEM)を用いるので
あれば、上記の切断は必要ないのはいうまでもないが、
この場合でも、検出した異物の座標がわかることは必要
である。また、本発明で、再現できる座標の精度は1μ
mからせいぜい0.3μmの程度である。したがって、
高倍率のモードでSEM観察はできない。そこで、低倍
率で異物が確認できなくても、本発明の装置により異物
の座標位置を検出できるため、検出した座標の位置をS
EMにより写真撮影し、写真内に異物を観察した上で倍
率を上げ、高倍率で観察することができる。
There is also a need to observe a wafer inspected for foreign matter. In this case, the position of the foreign matter is inspected in advance, the wafer is cut into small pieces including the vicinity thereof, and the cut wafer is placed on the xθ stage 2101 and further inspected. Since this embodiment has a mechanism capable of measuring the coordinates of the stage, it is possible to measure the coordinates of the edge portion of the small piece and measure the coordinates from this coordinate to the foreign matter. This information can be used to bring the small piece into a high-precision electron microscope or the like for observation after the foreign matter inspection. Of course, at this time, if the position where the foreign matter is detected can be cut while recognizing the coordinates with high accuracy, the cut small piece may be brought in as it is. Needless to say, the above cutting is not necessary if an electron microscope (SEM) that can be placed without cutting the wafer is used.
Even in this case, it is necessary to know the coordinates of the detected foreign matter. Further, in the present invention, the accuracy of the coordinates that can be reproduced is 1 μm.
m to at most 0.3 μm. Therefore,
SEM observation is not possible in high magnification mode. Therefore, even if the foreign matter cannot be confirmed at a low magnification, the coordinate position of the foreign matter can be detected by the device of the present invention.
It is possible to take a photograph by EM, observe foreign matter in the photograph, increase the magnification, and observe at a high magnification.

【0099】この際、リニアセンサー1552に変えて
2次元の撮像素子を用いるのがよい。もちろん、2次元
の撮像素子の方が手動の検査の場合、扱い安いという理
由による物であって、本質的な物ではないから、リニア
センサー1552を用いても何等問題はない。また、本
発明によれば、微粒子のみならず、表面に形成された微
粒子と同程度の傷、欠陥を検出しこれらの分布を知るこ
とができる。この傷としては、ウエハポリッシング時の
直線状の傷、或いは結晶引上げ時に混入した異物等によ
る結晶欠陥等が含まれる。これらの傷や欠陥を、ウエハ
への処理前に検査し、傷や欠陥が十分少ない状態にして
デバイスの製造に用いることによりゲート耐圧等が高く
なり、デバイスの信頼性を高くできるのみならず、より
薄いゲート酸化膜を実現でき、より高速、高集積化を達
成したデバイスを実現できることになる。
At this time, it is preferable to use a two-dimensional image pickup device instead of the linear sensor 1552. Of course, in the case of a manual inspection, a two-dimensional image pickup device is cheap and is not an essential one. Therefore, there is no problem even if the linear sensor 1552 is used. Further, according to the present invention, not only fine particles but also scratches and defects to the same extent as fine particles formed on the surface can be detected and their distribution can be known. The scratches include linear scratches during wafer polishing, crystal defects due to foreign substances mixed in during crystal pulling, and the like. These scratches and defects are inspected before processing to the wafer, and the gate breakdown voltage and the like are increased by using the device in the state where there are sufficiently few scratches and defects to manufacture the device, and not only can the reliability of the device be improved, A thinner gate oxide film can be realized, and a device with higher speed and higher integration can be realized.

【0100】また、本発明の別の利用方法について説明
する。本発明では、さきに説明したように、検出した散
乱光強度はウエハ表面の凹凸と関係がある。そこで、散
乱光強度を検出することで、ウエハの表面凹凸のピッチ
p最大高さhを知ることができる。これによりうえはの
凹凸欠陥、ウエハポリッシングの検査をすることができ
る。図27によれば、照明の入射角度を変えながら表面
凹凸からの散乱光を測定した場合、散乱光強度は、(c
osθ)**(2・p/λ)に比例する。従って、入射
角度を変えながら散乱光強度を測定し曲線の傾きの変化
率を算出すれば、表面凹凸のピッチpを知ることができ
る。また、散乱光強度は、最大高さhの2乗に比例す
る。従って、散乱光強度から最大高さhを知ることがで
きる。
Another method of using the present invention will be described. In the present invention, as described above, the detected scattered light intensity is related to the unevenness of the wafer surface. Therefore, by detecting the scattered light intensity, the pitch p of the surface irregularities of the wafer and the maximum height h can be known. As a result, it is possible to inspect the uneven defects and the wafer polishing. According to FIG. 27, when the scattered light from the surface unevenness is measured while changing the incident angle of illumination, the scattered light intensity is (c
osθ) ** (2 · p / λ). Therefore, the pitch p of the surface irregularities can be known by measuring the scattered light intensity while changing the incident angle and calculating the rate of change of the slope of the curve. The scattered light intensity is proportional to the square of the maximum height h. Therefore, the maximum height h can be known from the scattered light intensity.

【0101】以上の目的を達成する構成としては、図1
6の実施例の照明光学系に入射角度設定手段1535を
付加する必要がある。使用方法としては、測定位置80
3に固定して、照明角度にたいする散乱光強度を測定す
る方法がある。この方法は、ピッチpおよび最大高さh
を同時に測定できるが、測定時間が長いという短所を有
する。また、特定の測定位置1点のみ上記の測定方法を
用い、その他の点は入射角度を固定しステージを走査す
る方法がある。この方法では、1点の測定でピッチpお
よび最大高さhを同時に測定した後、pおよびhの変化
を高速に測定でき、ウエハの表面凹凸の検査としては十
分なものと考えられる。
FIG. 1 shows a configuration for achieving the above object.
It is necessary to add incident angle setting means 1535 to the illumination optical system of the sixth embodiment. As a usage method, the measurement position 80
There is a method of fixing the value to 3 and measuring the scattered light intensity with respect to the illumination angle. This method has a pitch p and a maximum height h.
Can be measured at the same time, but has the disadvantage that the measurement time is long. Further, there is a method in which the above-mentioned measuring method is used only at one specific measuring position and the incident angle is fixed at other points to scan the stage. According to this method, the pitch p and the maximum height h can be measured simultaneously at one point, and then the changes in p and h can be measured at high speed, which is considered sufficient for inspecting the surface unevenness of the wafer.

【0102】また、この場合は、ウエハ表面から反射す
る光を積極的に検出したいわけであるから、反射率の大
きなS偏光を用いた方が良い。S偏光を用いると照明の
入射角θを変えた際も、ブリウスター角の存在等の現象
が生じないため安定した検出信号を得ることができるこ
とがわかっている。
Further, in this case, since it is desired to positively detect the light reflected from the wafer surface, it is better to use S-polarized light having a large reflectance. It has been known that when S-polarized light is used, a stable detection signal can be obtained even when the incident angle θ of the illumination is changed, since a phenomenon such as the existence of a Blister angle does not occur.

【0103】また、微小異物の検出では、微小異物から
の散乱がMie理論に従うことがわかっているため、検
出方向により多くの光が散乱するように、P偏光を用い
るのが望ましい。Mie理論によれば、微粒子に光を照
射した場合、光の偏光方向に平行な面内では均一に散乱
し、偏光方向に垂直な面内では、入射方向に垂直な方向
に光が少なくなるような分布を持って散乱する。従っ
て、本発明の装置では、P偏光を用いた場合に、異物か
らの散乱光がより多く検出されることになる。勿論S偏
光を照射して、入射面に垂直な射出面内で射出角の大き
な位置に検出器を置いても良い。この場合は、結像光学
系を組む都合上、入射面とウエハとの交わる直線上に光
ビームを細長く形成すると良い。
Further, in the detection of minute foreign matter, it is known that the scattering from the minute foreign matter follows the Mie theory, so it is desirable to use P-polarized light so that more light is scattered in the detection direction. According to the Mie theory, when light is irradiated to fine particles, the light is scattered uniformly in the plane parallel to the polarization direction of the light, and the light decreases in the direction perpendicular to the incident direction in the plane perpendicular to the polarization direction. Scatter with a wide distribution. Therefore, in the device of the present invention, when P-polarized light is used, more scattered light from the foreign matter is detected. Of course, it is also possible to irradiate S-polarized light and place the detector at a position where the emission angle is large within the emission surface perpendicular to the incident surface. In this case, for the convenience of assembling the imaging optical system, it is preferable to form the light beam in an elongated shape on the straight line where the incident surface and the wafer intersect.

【0104】また偏光を上方(入射角θ=0°)から入
射し、照明光の偏光面に平行で、且つ射出角の大きな方
向から散乱光を検出しても同様な効果が得られる。即ち
Mie理論により異物からの散乱光をより多く検出でき
るのに対し、ウエハ表面からの散乱光は、各方向に等方
的に射出するため、異物からの散乱光をより選択的に、
即ち高い弁別比で検出できる。
Similar effects can be obtained by detecting polarized light which is incident from above (incident angle θ = 0 °), is parallel to the polarization plane of the illumination light, and has a large emission angle. That is, more scattered light from foreign matter can be detected by the Mie theory, while scattered light from the wafer surface isotropically emitted in each direction, so scattered light from foreign matter can be selected more selectively.
That is, it can be detected with a high discrimination ratio.

【0105】以上、照明の入射角は大きいほど、表面凹
凸からの散乱光は小さくできる。上記のように圧縮され
たデータが、例えばウエハ上の凹凸分布として表示され
る。この際、凹凸を幾つかの階調に分けて数段階に色分
けして表示した方が良い場合もある。また、閾値を越え
て微小異物として判断された場所(位置座標)もマップ
のように表示することにより、表面凹凸の欠陥や微小異
物の分布も同様にわかる。これら微小異物或いは表面凹
凸のデータは、同時でなく、別々に表示される方が良い
場合も有る。
As described above, the larger the incident angle of illumination, the smaller the scattered light from the surface irregularities. The data compressed as described above is displayed, for example, as the uneven distribution on the wafer. At this time, in some cases, it is better to divide the unevenness into several gradations and display the colors in several stages. Also, by displaying the locations (positional coordinates) determined as minute foreign matter exceeding the threshold value like a map, the defects of surface irregularities and the distribution of minute foreign matter can be similarly understood. In some cases, it is better to display the data of the minute foreign matter or the surface unevenness separately, not simultaneously.

【0106】照明の入射角度θは、図31より、60度
から70度程度が弁別比が最大になり、異物検査を実施
する上で最適といえる。また、球形でない異物の場合こ
の限りでなく、入射角度は図31より大きい方がよい。
また、照明光をp偏光(光の磁界ベクトルが入射面に対
して平行な光)としブリウスター角(反射率が0となる
角度)で照明することによって、表面凹凸からの散乱光
を最小にすることができる。
According to FIG. 31, the incident angle θ of the illumination is about 60 to 70 degrees, and the discrimination ratio becomes maximum, and it can be said that it is optimum for carrying out the foreign matter inspection. Further, in the case of a foreign substance that is not spherical, this is not the only case, and the incident angle is preferably larger than that in FIG.
Further, by illuminating the illumination light with p-polarized light (light whose magnetic field vector is parallel to the incident surface) and illuminating it with a Blewster angle (angle at which the reflectance is 0), scattered light from the surface irregularities is minimized. be able to.

【0107】「表面凹凸および微粒子によって反射光の
位相が変化する。ここで、表面凹凸に対し、微粒子の高
さは10倍以上大きいのが通常である。従って、散乱光
フォトンの位相を測定することによって、検出したフォ
トンがウエハ表面から散乱したものか微粒子から散乱し
たものかを知ることができる。これは、フォトン数とい
う確率的なものではなく、位相変化という確実なものと
して捕らえられるものである。このため、先に説明した
散乱光フォトン数を検出する方法では、検出率を上げる
ために検出フォトン数として概ね10個以上のフォトン
が必要になるのに対し、位相変化を捕らえる方法では、
フォトン1個であっても微粒子からの散乱光か表面凹凸
からの散乱光かを弁別できる。」という考えは、量子力
学に基礎を置く不確定性原理より否定される。不確定性
原理によれば、「微粒子の運動量と位置を同時に正確に
測定することはできない。どうように、光のフォトン数
と位相を同時に正確に測定することはできない。(山
本;量子光学と新技術[I];電子情報通信学会誌、7
2巻、6号、pp.669−675)」 従って、本発
明の異物検査装置で説明した、検出には特定個以上のフ
ォトン数が必要である。
"The phase of the reflected light changes depending on the surface irregularities and the fine particles. Here, the height of the fine particles is usually 10 times larger than the surface irregularities. Therefore, the phase of the scattered light photon is measured. By doing so, it is possible to know whether the detected photons are scattered from the surface of the wafer or scattered from fine particles.This is not a stochastic number of photons but a certain phase change. Therefore, in the method of detecting the number of scattered light photons described above, about 10 or more photons are required as the number of detected photons in order to increase the detection rate, whereas in the method of detecting the phase change,
Even with one photon, it is possible to discriminate between scattered light from fine particles and scattered light from surface irregularities. Is rejected by the uncertainty principle based on quantum mechanics. According to the uncertainty principle, "It is impossible to measure the momentum and position of fine particles accurately at the same time. How can we not accurately measure the photon number and phase of light at the same time? (Yamamoto; Quantum Optics and New Technology [I]; The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 7
Volume 2, Issue 6, pp. 669-675) ”Therefore, the number of photons of a specific number or more is required for the detection described in the foreign matter inspection apparatus of the present invention.

【0108】上記半導体工程の量産立上げ及び量産ライ
ンの異物検査方法及びその装置は、量産立上げ時には材
料、プロセス、装置、設計等の評価、改良(デバック)
を行なうために高価で高性能な評価設備により各プロセ
ス、設備等を評価し、量産時には生産ラインの設備をで
きる限り軽減し特に検査、評価の項目を減らして設備の
費用および検査、評価に要する時間を短縮するようにす
る。それには量産立上げ時の評価が円滑、迅速に進むよ
うに表面を高精度にポリッシングするなどサンプリング
ウェハを工夫した異物検出分析システムを用いて異物の
発生原因を究明して材料入手時の検査仕様を変更したり
設備の発塵源の対策を立て、その結果がそれぞれの材
料、プロセス、装置等にフィードバックされて発塵しや
すいプロセスの仕様を発塵に対して強い素子の設計仕様
としたりすると同時に、量産ラインの検査、評価の仕様
作りに利用され異物の発生しやすい箇所に必要に応じて
異物(発塵)モニタを設置したり、特定箇所の特定の異
物の増減のみをモニタする仕様としたりする。
The above-mentioned method for mass production startup of a semiconductor process and a foreign matter inspection method for a mass production line and its apparatus are evaluated and improved (debugging) in materials, processes, devices, designs, etc. at the time of mass production startup.
To evaluate each process, equipment, etc. with expensive and high-performance evaluation equipment, reduce the production line equipment as much as possible during mass production, especially reduce the items of inspection and evaluation, and require equipment cost and inspection and evaluation Try to save time. For that purpose, the foreign matter detection analysis system that devised the sampling wafer such as polishing the surface with high accuracy so that the evaluation at the time of mass production startup can proceed smoothly and quickly can be used to investigate the cause of the foreign matter generation and inspect it at the time of material acquisition. Or changing the dust source of the equipment and feeding back the result to each material, process, equipment, etc. to make the dust-prone process specifications the design specifications of the element that is strong against dust generation. At the same time, it is used to make specifications for mass production line inspections and evaluations, and if necessary, install a foreign matter (dust) monitor at the location where foreign matter is likely to occur, or monitor the increase or decrease of specific foreign matter at a specific location. Or

【0109】上記のように量産立上げ時と量産ラインを
分けることにより、量産立上げ時の異物の検出、分析、
評価装置を効率よく稼動させることができて量産立上げ
を迅速にできるとともに、量産ラインで用いられる異物
(発塵)の検査、評価設備を必要最小限の簡便なモニタ
リング装置にして量産ラインの軽量化が図られる。また
量産立上げ時のサンプリングウェハを工夫することによ
りサンプリング間隔を短くしサンプリング時間を短くし
てより多くの精度の高い異物発生データを収集すること
ができるため、問題個所を早く発見して更に立上げ期間
を短くすることができる。
By separating the mass production line from the mass production start-up as described above, foreign matter detection, analysis, and
The evaluation device can be operated efficiently, mass production can be started up quickly, and foreign materials (dust generation) used in the mass production line can be inspected, and the evaluation equipment can be used as a simple monitoring device with the minimum necessary to make the mass production line lightweight. Be promoted. In addition, by devising the sampling wafer at the time of mass production startup, the sampling interval can be shortened and the sampling time can be shortened to collect more accurate foreign particle generation data. The raising period can be shortened.

【0110】また上記量産立上げの時の異物元素種の分
析に用いるSTM/STSの技術は従来から存在した
が、この技術は試料の元素種を断定することができない
とされてLSIの製造では使用されていなかったが、本
発明者らはLSI製造で発生する異物には限りがあるこ
とに着眼するとSTM/STSの従来技術でも適用可能
であることに着目し、生産ラインで発塵の可能性のある
元素STM/STSスペクトルをデータベースに蓄積し
ておき、検査対象のデータと比較することにより塵埃の
分析を可能とするシステムとしており、これにより異物
の元素種を同定して発生源等の評価、対策を施すことに
利用できる。
Further, the STM / STS technique used for the analysis of the foreign elemental species at the time of starting up the mass production has existed in the past, but it is said that this technique cannot determine the elemental species of the sample, and in the manufacture of the LSI. Although not used, the present inventors focused on the fact that foreign substances generated in LSI manufacturing are limited, and noticed that they can also be applied to the conventional technology of STM / STS, and dust can be generated on the production line. A system that accumulates STM / STS spectra of active elements in a database and enables analysis of dust by comparing with the data of the inspection target. It can be used for evaluation and countermeasures.

【0111】[0111]

【発明の効果】本発明によれば、半導体量産ラインに
0.7nm以下の高さの緩やかな微小凹凸を有する鏡面
基板(鏡面ウエハ)を流し、該鏡面基板上に存在する
0.05μm以下の微粒子からなる異物を検出できるよ
うにして量産立上げ時に必要な異物の検出・分析・評価
の機能を最大限に可能として、量産ラインへのフィード
バックを円滑に進めることができ、LSIの量産ライン
を早期に高い歩留りに立ち上げること実現できる効果を
奏する。
According to the present invention, a mirror-finished substrate (mirror-finished wafer) having a minute unevenness with a height of 0.7 nm or less is flown in a semiconductor mass-production line, and 0.05 μm or less existing on the mirror-finished substrate. By enabling the detection of foreign matter consisting of fine particles and maximizing the functions of detecting, analyzing, and evaluating foreign matter necessary at the time of mass production startup, the feedback to the mass production line can be smoothly advanced, and the LSI mass production line This has the effect of enabling a high yield to be achieved early.

【0112】また本発明によれば、半導体量産ラインに
流す鏡面基板の微小凹凸を評価することもできる効果を
奏する。
Further, according to the present invention, it is possible to evaluate the minute unevenness of the mirror-finished substrate which flows in the semiconductor mass production line.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による半導体製造工程の量産立上げ及び
量産ラインの異物検査方法及びその装置の一実施例示す
構成ブロック図である。
FIG. 1 is a configuration block diagram showing an embodiment of a method for initiating mass production in a semiconductor manufacturing process and a foreign matter inspection method for a mass production line and an apparatus therefor according to the present invention.

【図2】図1のサンプリング部の一実施例を示す構成斜
視図である。
FIG. 2 is a configuration perspective view showing an embodiment of the sampling unit of FIG.

【図3】図1の検出部の一実施例を示す構成ブロック図
である。
FIG. 3 is a configuration block diagram showing an embodiment of a detection unit in FIG.

【図4】図1の分析部り一実施例を示す構成ブロック図
である。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the analysis unit of FIG.

【図5】図1のサンプリングウェハの鏡面ウェハを示す
斜視図である。
5 is a perspective view showing a mirror surface wafer of the sampling wafer of FIG. 1. FIG.

【図6】図1のサンプリングウェハのSi3N4,Pol
y-Si,Al膜形成ウェハを示す斜視図である。
6] Si3N4, Pol of the sampling wafer of FIG.
It is a perspective view which shows a y-Si and Al film formation wafer.

【図7】図1のサンプリングウェハのパターン形成ウェ
ハを示す斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing a patterned wafer of the sampling wafer of FIG.

【図8】図1のサンプリングウェハのラッピング方向と
走査方向とを示す斜視図である。
8 is a perspective view showing a lapping direction and a scanning direction of the sampling wafer of FIG.

【図9】図4の試料の仕事関数のxy分布図である。9 is an xy distribution diagram of the work function of the sample of FIG.

【図10】図4の試料の断面図である。10 is a cross-sectional view of the sample of FIG.

【図11】図4のAFMチップ試料間距離と原紙間力の
関係図である。
11 is a diagram showing the relationship between the distance between AFM tip samples and the force between base papers in FIG.

【図12】図4のα,β,φの関係図である。12 is a relationship diagram of α, β, and φ in FIG.

【図13】図4のトンネル電流と原紙間力の関係図であ
る。
FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the tunnel current and the force between base papers in FIG.

【図14】図1のセンシング部の真空内発塵モニタの一
実施例を示す構成ブロック図である。
FIG. 14 is a configuration block diagram showing an embodiment of an in-vacuum dust generation monitor of the sensing unit of FIG.

【図15】図1のセンシング部の真空内発塵モニタの他
の実施例を示す構成斜視図である。
15 is a configuration perspective view showing another embodiment of the in-vacuum dust generation monitor of the sensing unit of FIG. 1. FIG.

【図16】本発明の第一実施例を示す側面図である。FIG. 16 is a side view showing the first embodiment of the present invention.

【図17】本発明に係る検出信号の例を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing an example of a detection signal according to the present invention.

【図18】本発明に係る微粒子検出の必要性を示す図で
ある。
FIG. 18 is a diagram showing the necessity of fine particle detection according to the present invention.

【図19】本発明に係る鏡面ウエハ上異物検査の位置付
けを示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing the positioning of a foreign matter inspection on a mirror surface wafer according to the present invention.

【図20】本発明に係る超微粒子検出の技術課題を示す
図である。
FIG. 20 is a diagram showing a technical problem of ultrafine particle detection according to the present invention.

【図21】本発明に係る空気分子からの散乱光の算出結
果を示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing calculation results of scattered light from air molecules according to the present invention.

【図22】本発明に係るウエハ表面凹凸からの散乱光ノ
イズを示す図である。
FIG. 22 is a diagram showing scattered light noise from the unevenness of the wafer surface according to the present invention.

【図23】本発明に係る反射を用いた表面散乱モデルを
示す図である。
FIG. 23 is a diagram showing a surface scattering model using reflection according to the present invention.

【図24】本発明に係る表面凹凸殻の光回折モデルを示
す図である。
FIG. 24 is a diagram showing a light diffraction model of a surface uneven shell according to the present invention.

【図25】本発明に係る回折モデルを基にしたシミュレ
ータを示す図である。
FIG. 25 is a diagram showing a simulator based on a diffraction model according to the present invention.

【図26】本発明に係る凹凸ピッチと散乱光強度の関係
を示す図である。
FIG. 26 is a diagram showing the relationship between the uneven pitch and the scattered light intensity according to the present invention.

【図27】本発明に係る入射角度と散乱光強度の関係を
示す図である。
FIG. 27 is a diagram showing a relationship between an incident angle and scattered light intensity according to the present invention.

【図28】本発明に係る最大高さと散乱光強度の関係を
示す図である。
FIG. 28 is a diagram showing the relationship between the maximum height and the scattered light intensity according to the present invention.

【図29】本発明に係る照射光波長と散乱光強度の関係
を示す図である。
FIG. 29 is a diagram showing a relationship between irradiation light wavelength and scattered light intensity according to the present invention.

【図30】本発明に係るウエハ表面からの散乱光レベル
を示す図である。
FIG. 30 is a diagram showing a scattered light level from the wafer surface according to the present invention.

【図31】本発明に係る標準微粒子との弁別比を示す図
である。
FIG. 31 is a diagram showing a discrimination ratio with standard fine particles according to the present invention.

【図32】本発明に係る微弱光検出時のゆらぎの問題を
示す図である。
FIG. 32 is a diagram showing a problem of fluctuation at the time of detecting weak light according to the present invention.

【図33】本発明に係る検出率と必要な照射光量を示す
図である。
FIG. 33 is a diagram showing a detection rate and a necessary irradiation light amount according to the present invention.

【図34】本発明に係る装置の概略構成を示す図であ
る。
FIG. 34 is a diagram showing a schematic configuration of an apparatus according to the present invention.

【図35】本発明に係る画素の微細化、および高入射角
による光ノイズ低減効果を示す図
FIG. 35 is a diagram showing a pixel miniaturization and an optical noise reduction effect by a high incident angle according to the present invention.

【図36】本発明に係る微粒子の検出出力を示す図であ
る。
FIG. 36 is a diagram showing detection output of fine particles according to the present invention.

【図37】本発明に係る光量子のゆらぎによる検出率の
低下を示す図である。
FIG. 37 is a diagram showing a decrease in detection rate due to fluctuations in photons according to the present invention.

【図38】本発明に係る検出率の算出結果を示す図であ
る。
FIG. 38 is a diagram showing calculation results of detection rates according to the present invention.

【図39】本発明に係る装置仕様と検出率を示す図であ
る。
FIG. 39 is a diagram showing device specifications and detection rates according to the present invention.

【図40】本発明に係る画素サイズと検出率の関係を示
す図
FIG. 40 is a diagram showing a relationship between a pixel size and a detection rate according to the present invention.

【図41】本発明の他の一実施例を示すブロック図であ
る。
FIG. 41 is a block diagram showing another embodiment of the present invention.

【図42】本発明に係るサンプリング方法を実施するた
めの実施例を示すブロック図である。
FIG. 42 is a block diagram showing an embodiment for implementing the sampling method according to the present invention.

【図43】本発明に係る照明方法を実施するための実施
例を示す側面図および平面図である。
43A and 43B are a side view and a plan view showing an embodiment for carrying out an illumination method according to the present invention.

【図44】本発明に係る微粒子と光の相互作用を説明す
るための図である。
FIG. 44 is a diagram for explaining the interaction between fine particles and light according to the present invention.

【図45】本発明に係る照明方法を示す図である。FIG. 45 is a diagram showing an illumination method according to the present invention.

【図46】本発明に係る結像光学系のN.A.に対する
焦点深度と解像度を示す図である。
46 is an N.V. of the imaging optical system according to the present invention. A. 3 is a diagram showing the depth of focus and the resolution for FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100…半導体製造装置群、 200…センシング部 204…真空内発塵モニタ、 300…ユーティリティ群、
400…サンプリング部 401〜405…サンプリングウェハ、 500…検出部、 600
…分析部 603…STM/STS、 700…対応システム 1000…半導体製造工程の量産立上げおよび量産ライン異
物検査システム 1001…オンライン異物検査装置システム、1002…オフラ
イン異物検査システム 531,532…半導体レーザ、 535,536…集光対物レンズ 537…検出対物レンズ、 538…検出器、 571…2値化
回路 572…ステージコントローラ、 581…インターフェイス
室 631…AFM用チップ、 633…STMチップ、 635…STMXYZ
微動ユニット 642…試料STM粗駆動ユニット、 1530…照明光学系、
1531…Arレーザ 1532…ビームエキスパンダ、 1533…シリンドリカルレ
ンズ 1534…偏光フィルタ、 1540…検出光学系、 1520…光
子増倍管 1521…光電変換面、 1522…マルチチャンネルプレー
ト、 1523…螢光板 1550…検出部、 1551…結像レンズ、 1552…リニアセ
ンサー 1560…ステージ部、 1570…信号処理部、 1524…印加
電圧コントローラ 1573…異物メモリー
100 ... Semiconductor manufacturing equipment group, 200 ... Sensing unit 204 ... Vacuum dust monitor, 300 ... Utility group,
400 ... Sampling unit 401-405 ... Sampling wafer, 500 ... Detection unit, 600
… Analysis unit 603… STM / STS, 700… Compatible system 1000… Mass production start-up and mass production line particle inspection system for semiconductor manufacturing process 1001… Online particle inspection system, 1002… Offline particle inspection system 531,532… Semiconductor laser, 535 , 536… Focusing objective lens 537… Detection objective lens, 538… Detector, 571… Binarization circuit 572… Stage controller, 581… Interface room 631… AFM chip, 633… STM chip, 635… STMXYZ
Fine movement unit 642… Sample STM coarse drive unit, 1530… Illumination optical system,
1531 ... Ar laser 1532 ... Beam expander, 1533 ... Cylindrical lens 1534 ... Polarization filter, 1540 ... Detection optical system, 1520 ... Photon multiplier tube 1521 ... Photoelectric conversion surface, 1522 ... Multi-channel plate, 1523 ... Fluorescent plate 1550 ... Detection Section, 1551 ... Imaging lens, 1552 ... Linear sensor 1560 ... Stage section, 1570 ... Signal processing section, 1524 ... Applied voltage controller 1573 ... Foreign matter memory

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体の製造ラインの所定個所に、0.5
μm以下のピッチで、0.7nm以下の高さの緩やかな
微小凹凸を有する鏡面基板を流し、該鏡面基板に対して
斜め方向からのレーザ光を照射して、前記鏡面基板から
の散乱光を集光レンズで集光して結像させて、光電変換
手段により鏡面基板上に換算して1μm以下の画素で光
電変換して散乱フォトン数に応じた信号を検出し、該信
号により前記鏡面基板上に付着した0.05μm以下の
微粒子を前記鏡面基板上の微小凹凸と弁別して検出する
ことを特徴とする半導体製造ラインにおける鏡面基板の
検査方法。
1. 0.5 is provided at a predetermined position of a semiconductor manufacturing line.
A mirror substrate having gradual fine irregularities having a height of 0.7 nm or less at a pitch of μm or less is flown, laser light is obliquely irradiated to the mirror substrate, and scattered light from the mirror substrate is irradiated. The light is condensed by a condenser lens to form an image, and the photoelectric conversion means converts it to a specular substrate and photoelectrically converts it in pixels of 1 μm or less to detect a signal corresponding to the number of scattered photons. A method for inspecting a mirror-like substrate in a semiconductor manufacturing line, which comprises detecting fine particles of 0.05 μm or less attached to the top by discriminating them from minute irregularities on the mirror-like substrate.
【請求項2】前記レーザ光のパワーが20mW以上であ
ることを特徴とする請求項1記載の半導体製造ラインに
おける鏡面基板の検査方法。
2. A method for inspecting a mirror surface substrate in a semiconductor manufacturing line according to claim 1, wherein the power of the laser light is 20 mW or more.
【請求項3】前記光電変換手段として光電子倍増管で構
成したことを特徴とする請求項1記載の半導体製造ライ
ンにおける鏡面基板の検査方法。
3. The method for inspecting a mirror-finished substrate in a semiconductor manufacturing line according to claim 1, wherein the photoelectric conversion means comprises a photomultiplier tube.
【請求項4】前記斜め方向を垂直方向に対して40°以
上であることを特徴とする請求項1記載の半導体製造ラ
インにおける鏡面基板の検査方法。
4. The method for inspecting a mirror-finished substrate in a semiconductor manufacturing line according to claim 1, wherein the oblique direction is 40 ° or more with respect to the vertical direction.
【請求項5】半導体の製造ラインの所定個所に、0.5
μm以下のピッチで、0.7nm以下の高さの緩やかな
微小凹凸を有する鏡面基板を流し、該鏡面基板に対して
斜め方向からのレーザ光を照射して、前記鏡面基板から
の散乱光を集光レンズで集光して結像させて、光電変換
手段により鏡面基板上に換算して1μm以下の画素で光
電変換して散乱フォトン数に応じた信号を検出し、該信
号により前記鏡面基板上に付着した0.05μm以下の
微粒子を前記鏡面基板上の微小凹凸と弁別して検出し、
前記鏡面基板に対する微粒子の発生状態を検出すること
を特徴とする半導体製造ラインにおける鏡面基板の検査
方法。
5. 0.5 is provided at a predetermined position of a semiconductor manufacturing line.
A mirror substrate having gradual fine irregularities having a height of 0.7 nm or less at a pitch of μm or less is flown, laser light is obliquely irradiated to the mirror substrate, and scattered light from the mirror substrate is irradiated. The light is condensed by a condenser lens to form an image, and the photoelectric conversion means converts it to a specular substrate and photoelectrically converts it in pixels of 1 μm or less to detect a signal corresponding to the number of scattered photons. The fine particles of 0.05 μm or less attached on the top are discriminated from the fine irregularities on the mirror substrate to be detected,
A method for inspecting a mirror surface substrate in a semiconductor manufacturing line, characterized in that a generation state of fine particles on the mirror surface substrate is detected.
【請求項6】前記検出された鏡面基板の位置に対する微
粒子の発生状態を表示することを特徴とする請求項5記
載の半導体製造ラインにおける鏡面基板の検査方法。
6. The method for inspecting a mirror-like substrate in a semiconductor manufacturing line according to claim 5, wherein the generation state of fine particles with respect to the detected position of the mirror-like substrate is displayed.
【請求項7】0.7μm以下のピッチで、5nm以下の
高さの緩やかな微小凹凸を有する鏡面基板に対して斜め
方向から照射角度を変化させてレーザ光を照射して、前
記鏡面基板からの散乱光を集光レンズで集光して結像さ
せて、光電変換手段により鏡面基板上に換算して1μm
以下の画素で光電変換して散乱フォトン数に応じた信号
を検出し、該信号により前記微小凹凸の状態を検出して
鏡面基板を評価し、該評価された鏡面基板を半導体の製
造ラインに流すことを特徴とする半導体製造ラインにお
ける鏡面基板の検査方法。
7. A laser beam is emitted from a mirror substrate with a pitch of 0.7 μm or less and having a minute unevenness with a height of 5 nm or less, and the laser beam is emitted obliquely from the mirror substrate. The scattered light is condensed by a condenser lens to form an image, which is converted to 1 μm on the mirror substrate by the photoelectric conversion means.
The following pixels are photoelectrically converted to detect a signal corresponding to the number of scattered photons, the state of the fine irregularities is detected by the signal to evaluate the mirror surface substrate, and the evaluated mirror surface substrate is flowed to the semiconductor manufacturing line. A method for inspecting a mirror substrate in a semiconductor manufacturing line, which is characterized by the above.
【請求項8】前記レーザ光のパワーが20mW以上であ
ることを特徴とする請求項7記載の半導体製造ラインに
おける鏡面基板の検査方法。
8. The method of inspecting a mirror-finished substrate in a semiconductor manufacturing line according to claim 7, wherein the laser light has a power of 20 mW or more.
【請求項9】前記光電変換手段として光電子倍増管で構
成したことを特徴とする請求項7記載の半導体製造ライ
ンにおける鏡面基板の検査方法。
9. The method for inspecting a mirror-finished substrate in a semiconductor manufacturing line according to claim 7, wherein the photoelectric conversion means comprises a photomultiplier tube.
【請求項10】前記斜め方向を垂直方向に対して40°
以上であることを特徴とする請求項7記載の半導体製造
ラインにおける鏡面基板の検査方法。
10. The oblique direction is 40 ° with respect to the vertical direction.
The above is the method for inspecting a mirror-finished substrate in a semiconductor manufacturing line according to claim 7.
【請求項11】前記検出された鏡面基板の位置に対する
微小凹凸の発生状態を表示することを特徴とする請求項
7記載の半導体製造ラインにおける鏡面基板の検査方
法。
11. The method of inspecting a mirror-finished substrate in a semiconductor manufacturing line according to claim 7, wherein the state of occurrence of minute irregularities with respect to the detected position of the mirror-finished substrate is displayed.
【請求項12】半導体の製造ラインの所定個所に流され
た0.5μm以下のピッチで、0.7nm以下の高さの
緩やかな微小凹凸を有する鏡面基板を載置する載置手段
と、該載置手段で載置された鏡面基板に対して斜方向か
ら照明する照明手段と、前記鏡面基板上から散乱する散
乱光を検出光学系で集光して鏡面基板上に換算して1μ
m以下の画素により光電変換手段で受光して検出する検
出手段とを備え、該検出手段の光検出器から検出される
信号に基づいて鏡面基板上の0.05μm以下の微粒子
で形成された異物を前記微小凹凸から弁別して検査する
ように構成したことを特徴とする半導体製造ラインにお
ける鏡面基板の検査装置。
12. A mounting means for mounting a mirror-finished substrate having gentle minute unevenness of 0.7 nm or less at a pitch of 0.5 μm or less, which is flown to a predetermined portion of a semiconductor manufacturing line, and Illuminating means for illuminating the mirror surface substrate mounted by the mounting means from an oblique direction, and scattered light scattered from the mirror surface substrate is condensed by the detection optical system and converted into 1 μm on the mirror surface substrate.
foreign matter formed by fine particles of 0.05 μm or less on a mirror substrate based on a signal detected by a photodetector of the detecting means. The inspection device for a mirror surface substrate in a semiconductor manufacturing line, wherein the inspection is performed by discriminating from the minute irregularities.
【請求項13】前記検出手段の光電変換手段を、光電変
換面と、光電変換された電子を増倍するマルチチャネル
プレートと、増倍された電子により蛍光を発する蛍光板
と、発生した蛍光を検出する固体の撮増素子により構成
したことを特徴とする請求項12記載の半導体製造ライ
ンにおける鏡面基板の検査装置。
13. A photoelectric conversion means of the detection means, a photoelectric conversion surface, a multi-channel plate that multiplies photoelectrically converted electrons, a fluorescent plate that emits fluorescence by the multiplied electrons, and detects the generated fluorescence. 13. The inspection device for a mirror-like substrate in a semiconductor manufacturing line according to claim 12, wherein the inspection device is a solid-state image pickup element.
【請求項14】半導体量産製造ラインに、ポリッシング
して0.5μm以下のピッチで、0.7nm以下の高さ
の緩やかな微小凹凸を有する鏡面ウエハを流す工程と、
所定の製造装置から得られる鏡面ウエハに対して斜め方
向からのレーザ光を照射し、前記鏡面基板からの散乱光
を集光レンズで集光して結像させ、光電変換手段により
鏡面基板上に換算して1μm以下の画素で光電変換して
散乱フォトン数に応じた信号を検出し、該信号により
0.05μm以下の微粒子を前記微小凹凸と弁別して検
出し、該検出された微粒子の発生状況を量産ラインにフ
ィードバックする検査工程と、量産においては前記検査
工程で得られる微粒子の発生状況に基づいて簡便なモニ
タリング装置だけでモニタリングするモニタリング工程
とを有することを特徴とする半導体製造方法。
14. A step of polishing and polishing, and flowing a mirror-finished wafer having gradual fine irregularities with a height of 0.7 nm or less at a pitch of 0.5 μm or less on a semiconductor mass production line.
Laser light from an oblique direction is irradiated to a mirror surface wafer obtained from a predetermined manufacturing apparatus, the scattered light from the mirror surface substrate is condensed by a condenser lens to form an image, and the light is converted onto the mirror surface substrate by photoelectric conversion means. A signal corresponding to the number of scattered photons is photoelectrically converted by a pixel having a size of 1 μm or less, fine particles having a size of 0.05 μm or less are discriminated from the fine irregularities by the signal, and the detected fine particles are generated. And a monitoring step of performing feedback with a simple monitoring device based on the generation state of the fine particles obtained in the inspection step in mass production.
【請求項15】前記検査工程において、微粒子の元素種
をSTM/STSにより分析して微粒子の発生要因を究
明することを特徴とする請求項14記載の半導体製造方
法。
15. The semiconductor manufacturing method according to claim 14, wherein in the inspection step, the element species of the fine particles are analyzed by STM / STS to determine the cause of the fine particle generation.
【請求項16】前記検査工程において、微粒子の元素種
をSTM/STSにより分析して材料、プロセス、装
置、環境等による微粒子の発生要因を究明することを特
徴とする請求項14記載の半導体製造方法。
16. The semiconductor manufacturing according to claim 14, wherein in the inspection step, the elemental species of the fine particles are analyzed by STM / STS to determine the factors causing the fine particles due to the material, process, apparatus, environment and the like. Method.
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