JPH06242012A - 異物検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ウェハにレーザ光を照射した際生ずる散乱光
を複数方向から受光し、各受光信号を、シミュレーショ
ン等により求めた散乱光強度分布によるデータ値と相関
をとって、ウェハ表面に付着した微粒子を検出する。 【効果】 微粒子による微弱な散乱反射光をも、センサ
などのノイズの影響を受けることなく、好適に検出する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体ウェハ上
に存在する異物などをレーザ光で照射して得た散乱反射
光を用いて検出する異物検査装置に係り、特に散乱反射
光を受光して得た電気信号の処理方式を改良して検出感
度を向上させる異物検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェハ表面に存在する異物などは
製造不良の原因となるので、これらの表面検査は不可欠
である。かかる検査は、半導体ウェハにレーザなどの光
を照射し、ウェハ表面に付着した異物からの散乱反射光
を受光して、受光信号を所定の閾値と比較するなどの演
算処理によって行う方式が一般的である。ところが、付
着異物の粒径が微細化すると、散乱光に対する背景光や
信号上のノイズの影響が問題となる。因みに、このノイ
ズの要因としては、例えば、(1) ウェハの表面粗さ，
(2) 洗浄残渣付着粒子（汚染），(3) 空気粒子によるレ
ーリー散乱，(4)ビーム走査雑音等が挙げられる。

【０００３】このようなノイズの影響を解消して異物等
の検出感度を向上させる技術としては、例えば、特開昭
６３−２９６３４８号，特開昭６３−３０９８４１号，
特開平１−２６３５３９号等がある。上述の公報におい
ては、検査対象（ウェハ）に対して複数方向からレーザ
光を照射し、あるいは照射レーザ光の偏光を変えながら
反射光を受光し、検査対象の表面状態に応じて各照射条
件に対する散乱光強度分布の変化が異なることを利用し
て、付着微粒子のみを検出する技術について開示されて
いる。

【０００４】ところで、ウェハの表面状態には、例えば
図６(a) 乃至(d) に示す４つの状態がある。すなわち、
同図(a) は正常なウェハ表面上に 0.1μｍ以下の異物
（微粒子）が付着している状態，同図(b) は正常なウェ
ハ表面上に0.01μｍ程度の微粒子が何らかの原因で落下
したり、大気中の汚染物質や化学吸着し、あるいは洗浄
処理中に逆に化学物質が吸着反応を起こす等して汚染し
た状態，同図(c) はウェハ表面上に傷等の欠陥が存在す
る状態，同図(d) は傷程度ではないが通常よりもウェハ
表面が荒れている状態である。しかして、上記各状態の
ウェハ表面にレーザ光を斜め照射すると、夫々図７(a)
乃至(d) に示す強度分布を有する散乱反射光を生ずるこ
とになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図７(a) 乃至(d) で
は、説明の便宜上、散乱光の強度分布パターンの変化を
若干誇張させて描いた。しかし、レーザ光の照射角度や
偏光成分の変化によっては、散乱光強度分布パターンは
僅かしか変化しないのが実情である。したがって、上記
公開公報で開示される技術では、ウェハ表面が図６に示
す４つの状態のうちいずれであるかを特定することは困
難である。また、複数のレーザ光をスポット状に形成
し、かつウェハ上の同一箇所に照射させながら走査する
ことは、装置の構成上極めて困難である。

【０００６】また、照射レーザ光の偏光成分を用いて検
査した場合、使用する波長帯域によっては直線偏光光を
得るとは限らず、その上、偏光子等を通過する際に入射
パワーが２分の１程度に低下するため、検出感度がます
ます低くなってしまう。

【０００７】そこで本発明は、微粒子による微弱な散乱
反射光をも、背景光やセンサのショットノイズ等の影響
を受けることなく、好適に検出することができる異物検
査装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を参
酌してなされたものであり、検査対象を全面走査可能に
載置固定する載置手段と、前記検査対象を照射する投光
手段と、前記被検査対象からの散乱反射光を受光しかつ
受光強度に応じた受光信号を出力する複数の受光手段
と、前記各受光信号を加算して閾値と比較する閾値処理
手段と、前記受光信号のそれぞれを予め記憶された参照
信号と比較する相関演算手段とを具備することを特徴と
する異物検査装置である。

【０００９】また本発明は、上記異物検査装置のうち、
前記投光手段は偏光成分を有する光を照射し、かつ各受
光手段は前記検査光と略同一の偏光成分及び異なる偏光
成分の両方の光を検出できるようにしたことを特徴とす
る異物検査装置である。

【００１０】

【作用】センサのショットノイズなどノイズ信号は各受
光手段において時間的にランダムに発生する。一方、付
着微粒子やウェハの荒れ等の検査対象上の欠陥を照射し
た際には、散乱反射光が発生し、各方向に配設された夫
々の受光手段はこれを同時に検出する。各受光手段の出
力を同期的に加算すれば、付着微粒子等による信号は重
合わされて大きなピークを示す一方、ランダムに発生す
るセンサのショットノイズは小さなピークのまま現れ
る。したがって、加算された信号を、所定の閾値（上記
大きなピークと小さなピークとの中間的な値とする。）
と大小比較することにより、検査対象上の欠陥とノイズ
による信号とを明確に区別することができる。特に高速
検査を行う場合、通常はショットノイズが多数発生して
ＳＮ比が低下するが、この方法によればＳＮ比の低下を
防止することができる。

【００１１】また、微粒子（特に、照射レーザ光のスポ
ット径よりも小さい微粒子）による散乱反射光は、散乱
光強度の絶対値は微粒子の径に略比例して増大するが、
その散乱パターンは粒子径に拘らず特定の形状をなすも
のである。そして、各受光手段が微粒子による散乱反射
光を受光した場合、各々の出力信号の大小比は散乱パタ
ーンに応じた特定の値となる。したがって、上述の加算
された信号が大きなピークをなす場合における各信号値
の大小の相関を調べることによって、そのピークが付着
微粒子かウェハ表面自体の影響に因るものかを明確に区
別することができる。

【００１２】また、微粒子を特定の偏光成分の光で照射
した場合、その散乱反射光は、粒子径に拘らず、入射光
と同一の偏光成分，異なる偏光成分各々の散乱パターン
は夫々特定の形状をなすものである。したがって、入射
光と同一または異なる偏光成分の光を別個に受光する各
受光手段の出力信号の大小関係を調べることによって、
付着微粒子のみをより明確に区別することができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１４】図１(a) は、本発明の第１の実施例に係る
異物検査装置(100) の機械・光学系の構成を、同図(b)
は同装置(100) の電気回路系の構成を示す図である。同
装置(100) は、載置手段としての直動（Ｒ）ステージ(1
11) ，回転（θ）ステージ(112) ，吸着テーブル(113)
と、投光手段としてのレーザ発振器(121) ，集光レンズ
系(122) と、受光手段としての第１乃至第４のセンサ(1
31) ，(132) ，(133) ，(134) と、閾値処理手段及び相
関演算手段の機能を有する電気回路系(140)とを備えて
いる。以下、まず各部の構成について詳解する。

【００１５】Ｒステージ(111) は、連結されるモータ
（図示しない）の駆動によってリニアテーブルを直進
（Ｒ軸）方向に進退移動するようになっている。θステ
ージ(112) は、上記リニアテーブルと一体をなし、かつ
連結されるモータ（図示しない）の駆動により略鉛直軸
（θ軸）回りにその上部が回動するようになっている。
θステージ(112) の回動自在な上部は、吸着テーブル(1
13) としての機能をも有しており、検査対象たるウェハ
(10)を真空吸引などの方法によって載置固定するように
なっている。しかして、Ｒテーブル(111) とθテーブル
(112) とは、後述する演算制御回路(147) の指令によっ
て同期的に駆動して、ウェハ(10)をスパイラル状に全面
走査できるようになっている。また、各テーブル(111)
，(112) は、上記各モータの制御信号との同期をとる
か、または夫々に対向配設されるリニアエンコーダ，ロ
ータリーエンコーダなどの位置検出手段（図示しない）
によって現在位置を検出できるようになっている。

【００１６】レーザ発振器(121) は、載置手段の上方に
て、出射光の光軸がウェハ(10)と交差するように支持軸
（図示しない）等により固設されている。集光レンズ系
(122) は、単一のレンズまたは複数のレンズの組によっ
て構成され、かつ上記出射光の光路上に配設されてお
り、出射レーザ光を集光してウェハ(10)上の所定の１点
に焦点を結ばせるようになっている。なお、上記レーザ
光はウェハ(10)上の付着粒子を照射した際に散乱光を発
する程度のパワーを有するものであれば足り、その発振
器の種類や波長は問わない。

【００１７】第１乃至第４のセンサ(131) ，(132) ，(1
33) ，(134) は、いずれも受光量の強弱に応じた大きさ
のアナログ電気信号を出力する受光素子を備えており、
レーザ光によりウェハ(10)が照射された際に生ずる散乱
反射光を受光すべく、ウェハ(10)の上方で正反射方向以
外の任意の位置に夫々配設されている。各センサ(131)
，(132) ，(133) ，(134) の好ましい配置の一例を図
２に示してある。同図において、レーザ光のスポット点
を中心とする上半球を仮想し、かつ当該半球の仰角を
ψ，散乱角をφとおいた場合、レーザ光の入射角が
（ψ，φ）＝（45°，０°）であるのに対して、各セン
サ(131) ，(132) ，(133) ，(134) は夫々（ψ，φ）＝
（５°，０°），（０°，90°），（５°， 180°），
（５°，90°）の各方向に進行する散乱反射光を受光す
るように支持軸（図示しない）等により固設されてい
る。なお、各センサ(131) …は、散乱反射光をウェハ(1
0)の上方にて直接観察するのではなく、光ファイバを介
して遠隔的に受光するようにしてもよい。

【００１８】電気回路系(140) は、４組の増幅回路(14
1) …と、加算回路(142) と、４組のアナログ／デジタ
ル（以下、Ａ／Ｄとする。）変換回路(143) …と、相関
演算回路(144) と、記憶回路(145) と、相関比較回路(1
46) と、演算制御回路(147)とを備えている。

【００１９】増幅回路(141) …は、通常のアンプ素子等
で構成され、各センサ(131) …に対応して設けられてお
り、夫々のセンサ(131) …からのアナログ電気信号を所
定の倍率で増幅するようになっている（以下、増幅され
た各アナログ電気信号を夫々SA₁ ，SA₂ ，SA₃ ，SA₄ と
おく）。

【００２０】加算回路(142) は、各増幅回路(141) …の
出力SA₁ …を各々の走査位置が一致するように重合わせ
た単一の電気信号Ｓ_add を求め、かつＳ_add を所定の閾
値Ｖ_T と比較して（閾値Ｖ_T は予め設定されているもの
とする。）、Ｖ_T を越える走査点を検出して、後述する
相関演算回路(144) に出力するようになっている。な
お、上記閾値Ｖ_T は、例えばヒューリステックな手法に
より求められた値が用いられる。

【００２１】Ａ／Ｄ変換回路(143) …は、各センサ(13
1) …に対応して設けられており、各々対応する増幅回
路(141) …のアナログ出力を、所定の階調で表現される
デジタル電気信号にＡ／Ｄ変換するようになっている
（以下、Ａ／Ｄ変換された各デジタル電気信号を夫々SD
₁ ，SD₂ ，SD₃ ，SD₄ とおく）。

【００２２】相関演算回路(144) は、多種の演算ができ
るように工夫された算術演算論理回路で構成されてい
る。そして、加算回路(142) より閾値Ｖ_T を越える走査
点に関する情報を入力して、Ａ／Ｄ変換回路(143) …の
出力SD₁ …のうち当該走査点における信号値を抽出し
（以下、各出力から抽出された信号値を夫々ｘ₁ ，
ｘ₂，ｘ₃ ，ｘ₄ とし、これらをまとめたデータ群をＸ
（ｘ₁ ，ｘ₂ ，ｘ₃ ，ｘ₄ ）と記述することとす
る。）、この抽出したデータ群Ｘと後述の記憶回路(14
5) から読み出された相関値との相関係数を求めるよう
になっている（以下、記憶回路(145) から読み出された
相関値を夫々ｒ₁ ，ｒ₂ ，ｒ₃ ，ｒ₄ とし、これらをま
とめたデータ群をＲef（ｒ₁ ，ｒ₂ ，ｒ₃ ，ｒ₄ ）と記
述することとする。なお、Ｘ，Ｒefの各要素ｘ_i ，ｒ_i
の添字ｉは互いに対応するものとする。）。なお、夫々
ｎ個のデータ要素からなるデータ群Ｘ（ｘ₁ ，…，
ｘ_n ），Ｙ（ｙ₁ ，…，ｙ_n ）の相関係数をＸ＊Ｙと記
述し、且つＸ＊Ｙを例えば下式(1) のように定義するこ
とにする。

【００２３】

【数１】

【００２４】記憶回路(145) は、通常は補助記憶装置と
呼ばれるもので構成されており、データ群Ｒefを格納す
るとともに適宜読み出せるようになっている。ここで、
レーザ光で微粒子を照射した場合の散乱反射光は、特定
の散乱パターンを有することが知られている。したがっ
て、微粒子に因る散乱反射光を受光した各センサ(131)
…の出力ｘ₁ ，ｘ₂ ，ｘ₃ ，ｘ₄ は、当該散乱パターン
に対応した大小比となる。そして、このような大小比ｘ
₁ ：ｘ₂ ：ｘ₃ ：ｘ₄ は、コンピュータ・シミュレーシ
ョンや標準粒子を用いたキャリブレーションによって容
易に求めることができる。この大小比と略一致するよう
にデータ群Ｒefの各データ要素ｒ₁ ，ｒ₂ ，ｒ₃ ，ｒ₄
を設定しておけば、各センサ(131) …が受光した散乱反
射光が微粒子に因る場合（すなわち、散乱反射光が当該
特定の散乱パターンを有する場合）は、前述の式(1) で
算出される相関係数Ｘ＊Ｒefは大きな値をとるようにな
っている。なお、データ群Ｒefは、検査仕様等の要求に
応じて複数種類格納しておいてもよい。但し、照射レー
ザ光のスポット径よりも極めて小さい微粒子（特に粒径
0.1μｍ以下の微粒子）の場合、その粒子径によって散
乱光強度の絶対値は変化するが、その散乱パターンの形
状は殆ど変化しないので、１種類だけ格納しておけば充
分である。

【００２５】相関比較回路(146) は、信号値同士を大小
比較する回路で構成されており、上記相関演算回路(14
4) で求めた相関係数を予め与えられた閾値Ｖ_S と大小
比較し、相関係数がＶ_S を越える場合は当該走査点にお
いて付着粒子が存在すると判断して検出信号を演算制御
回路(147) に出力するようになっている。なお、付着微
粒子の散乱光は、その粒子径によって散乱パターンは変
化しないが、その光量の絶対値は粒子径と略比例して敏
感に増減変化する。したがって、抽出された各データｘ
₁ …は、互いの大小比ｘ₁ ：ｘ₂ ：ｘ₃ ：ｘ₄ を略一定
にしつつ、照射された微粒子の粒子径に応じて増減変化
し、これに伴って、その相関係数Ｘ＊Ｒefも変化する。
そこで、検出した微粒子の粒子径をも推定したい場合
は、粒子径に応じて多段の閾値Ｖ_S1，Ｖ_S2…を設定して
やればよい。そして、このような閾値Ｖ_S は、例えばヒ
ューリステックな手法により求められた値が用いられ
る。

【００２６】演算制御回路(147) は、通常は中央処理装
置（Central Processing Unit:ＣＰＵ）と各種ハード
ウェア回路とから構成されている。そして、演算制御回
路(147) は、上記相関比較回路(146) から検出信号を入
力して、各種統計処理等を施すようになっている。ま
た、演算制御回路(147) は、装置(100) の各部と電気的
に接続されており、上記相関比較回路(146) の出力を処
理するとともに、装置全体の動作を統御するようになっ
ている。次に、上記異物検査装置(100) の動作とともに
第１の実施例の作用について説明する。

【００２７】検査対象となるウェハ(10)を吸着テーブル
(113) に載置固定し、Ｒ，θ各テーブル(111) ，(112)
を駆動させて上記ウェハ(10)を所定の走査開始位置に設
定する。次いで、投光手段，受光手段に対して適切な光
学的アライメントを施す。しかる後、レーザ発振器(12
1) を発振させ、異物検査を開始する。なお、検査中
は、Ｒ，θ各ステージ(111) ，(112) は演算制御回路(1
47) の指令によってウェハ(10)を所定速度でスパイラル
状に走査しており、また、各センサ(131) …は絶えず受
光量に応じた電気信号を所定のタイミングで出力してい
るものとする。

【００２８】各増幅回路(141) …は、夫々対応するセン
サ(131) …の出力を増幅する。そして、各Ａ／Ｄ変換回
路(143) …は、夫々対応する増幅回路(141) …の出力SA
₁乃至SA₄ をデジタル電気信号SD₁ 乃至SD₄ にＡ／Ｄ変
換する。ここで、ウェハ(10)上のある走査区間における
SD₁ 乃至SD₄ のチャートが図３に示す通りになるものと
する。しかして、散乱反射光はレーザ光の照射点に付着
粒子（異物）が存在した場合，化学的に汚染している場
合，ウェハ(10)表面が荒れている場合等に強くなるの
で、当該走査点での各信号のチャートは急峻なピークを
示す。それ以外にも、センサのショットノイズ等の電気
的な外乱要因のため、各信号のチャートには時間的にラ
ンダムに細かなピークを示す。

【００２９】一方、加算回路(142) は、まず、SA₁ 乃至
SA₄ を入力して、各々の走査位置が一致するように重合
わせた信号Ｓ_add として出力する。図３に示す各信号SD
₁，SD₂ ，SD₃ ，SD₄ を加算処理した場合のＳ_add のチ
ャートは同図最下段に示す通りになる。しかして、個々
の信号SD₁ …のチャートを見た場合、微粒子検出の際の
ピークよりもセンサのショットノイズによるピークの方
が高いという状況も起こり得る。しかしながら、微粒子
によるピークは各信号ともに時間的に一致する

【００３０】一方、センサのノイズはアットランダムに
生ずるものであり各信号で同期的に生ずることはあり得
ない。したがって、加算した信号Ｓ_add においては、セ
ンサのノイズは低いレベルで現れるのみである。次い
で、加算回路(142) は、上記信号Ｓ_add を閾値Ｖ_T と大
小比較して、Ｖ_T を越える走査点を検出する。図３で
は、走査点Ａ，Ｂが検出されて後続の相関演算回路(14
4) に出力される。但し、付着微粒子以外にも、化学的
汚染やウェハ(10)表面の荒れ等、ウェハ(10)表面に関す
る要因は各信号の同期的なピークとして現れるので、走
査点Ａ，Ｂがそのいずれによるものかは当該回路(142)
では判別不能である。

【００３１】次いで、相関演算回路(144) は、上記加算
回路(142) よりピークの走査点に関する情報を入力する
一方、増幅，Ａ／Ｄ変換された各センサ(131) …の出力
SD₁ …を入力して、上記各走査点における信号値を抽出
する。ここで、図３に示す信号SD₁ …のうち走査点Ａ，
Ｂにおける各信号値を抽出したものは図４に示す通りで
あり、夫々Ｘ_A （40，30，40，30），Ｘ_B （80，30，7
0，20）となるものとする。次いで、記憶回路(145) か
らは相関値Ｒef（ｒ₁ ，ｒ₂ ，ｒ₃ ，ｒ₄ ）が入力され
る。相関値Ｒefの各データ要素ｒ₁ …は、上述の通り予
め設定された値であり、検出すべき付着微粒子から発さ
れるであろう散乱光強度分布に対応するものである。図
４では、入力された各データ要素がＲef（100 ，20，8
0，20）なる値をとるものとする、Ｘ_A ，Ｘ_B の夫々と
Ｒefとの相関係数は、上式(1) に基づいて算出され、下
式(2) ，(3) に示す値となる。 Ｘ_A ＊Ｒef ＝ 45×30＋ (−35) × (−20) ＋25×20＋ (−35) × (−30) ＝ 700 ……(2) Ｘ_B ＊Ｒef ＝ 45×５＋ (−35) × (−５) ＋25×５＋ (−35) × (−５) ＝ 3600 ……(3)

【００３２】次いで、相関比較回路(146) は、上記相関
演算回路(144) から順次入力される相関係数Ｘ_A ＊Ｒe
f，Ｘ_B ＊Ｒef…を、予め設定された閾値Ｖ_S と大小比
較する。例えば、検出したい微粒子の粒子径により閾値
がＶ_S ＝2000である場合、走査点Ａはウェハ(10)表面自
体の影響（図６の(b) 乃至(d) ）によるピーク，Ｂは付
着微粒子によるピークと判断される。そして、走査点Ｂ
に関する情報が検出信号として演算制御回路(147) に出
力される。

【００３３】演算制御回路(147) は、検出信号を逐次入
力して、その都度あるいは一旦ウェハ(10)全面走査して
全ての情報を蓄積した後、所定の処理を施し、必要に応
じてその結果を外部に出力する。

【００３４】載置したウェハ(10)を全面走査すると、当
該ウェハ(10)の検査は完了して、Ｒ，θ各ステージ(11
1) ，(112) の駆動やレーザ発振器(121) の発振等が停
止する。さらに別のウェハ(10)を検査したい場合は、同
様の動作を繰り返す。

【００３５】図５は、本発明の第２の実施例に係る異物
検査装置(200) の構成を示す図である。同装置(200)
は、投光手段と受光手段の構成が上記第１の実施例に係
る異物検査装置(100) とは相違し、これに付随して受光
して得た電気信号を処理する電気回路系各部の構成や演
算プログラムなども異なっている。以下、異物検査装置
(200) の各部の構成について詳解する。但し、上記異物
検査装置(100) と略同一構成の箇所については敢えて言
及しない。

【００３６】投光手段としてのレーザ発振器(221) は、
特定偏光のあるレーザ光を発振するもの、あるいは出射
口付近に偏光板(223) が配設されて、既知の偏光成分の
レーザ光を供給できるようになっている。そして、当該
レーザ光は集光レンズ系(222) で集光され、吸着テーブ
ル(213) に載置されたウェハ(10)を斜方向からスポット
照射するようになっている。

【００３７】受光手段は、上記異物検査装置(100) と同
様に、４組備えており、かつ各々がウェハ(10)上のレー
ザ光照射点を所定角度から見下ろすように配設されてい
る（例えば図２と同様）。但し、各受光手段は、夫々２
つのセンサ(231と231') ，(232と232') ，(233と233')
，(234と234') が隣設され、かつ各センサ(231) …の
受光面前には夫々偏光子(231-a) ，(231-b) ，(232-a)
，(232-b) ，(233-a),(233-b) ，(234-a) ，(234-b)
が配設されている。そして、偏光子(231-a) ，(232-a)
，(233-a) ，(234-a) は照射レーザ光と略同一の偏光
成分の光のみを通過させ、また、偏光子(231-b) ，(232
-b) ，(233-b) ，(234-b) は照射レーザ光とは異なる偏
光成分の光のみを通過させるようになっており、番をな
すセンサ(231) と(231')…は各々に対応する偏光成分の
散乱反射光のみを選択的に検出してその受光量に応じた
電気信号を出力するようになっている。

【００３８】電気回路系は、夫々上記第１の実施例と略
同一の構成・作用を有する増幅回路(241) …，加算回路
(242) ，Ａ／Ｄ変換回路(243) …，相関演算回路(244)
，比較回路(245) ，相関比較回路(246) ，演算制御回
路(247) を備えている。

【００３９】増幅回路(241) …，Ａ／Ｄ変換回路(243)
…は上記受光手段の出力数に対応して夫々８組ずつ配設
されている。ここで、各増幅回路(241) …の出力をS
A₁ ，SA_1'…とし、各Ａ／Ｄ変換回路(243) …の出力をS
D₁ ，SD_1'…とする。

【００４０】加算回路(242) は、８つの信号SA₁ ，SA_1'
…を各走査位置が一致するように重合わせてＳ_add と
し、かつこのＳ_add を予め設定されている閾値Ｖ_T と大
小比較し、Ｖ_T を越える走査点を検出して相関演算回路
(244) に出力するようになっている。

【００４１】相関演算回路(244) は、入力した各SD₁ ，
SD_1'…のうちＶ_T を越える走査点における信号値ｘ₁ ，
ｘ_1'，…ｘ₄ ，ｘ_4'を抽出して（これらをまとめてデー
タ群Ｘとする。）、記憶回路(245) から読み出されたデ
ータ群Ｒefとの相関係数を前述の式(1) により算出する
ようになっている。

【００４２】記憶回路(245) は、上述のデータ群Ｘ（ｘ
₁ ，ｘ_1'，…）との相関を算出するためのデータ群Ｒef
（ｒ₁ ，ｒ_1'，…，ｒ₄ ，ｒ_4'）を格納し適宜読み出せ
るようになっている。ここで、特定の偏光成分からなる
レーザ光で微粒子を照射した場合の散乱反射光は、入射
レーザ光と同一の偏光成分，及び異なる偏光成分の夫々
について特定の散乱パターンを有することが知られてい
る。したがって、微粒子に因る散乱反射光のうち、当該
同一の偏光成分のみを受光する各センサ(231) …の出力
ｘ₁ ，ｘ₂ ，ｘ₃ ，ｘ₄ ，及び当該異なる偏光成分のみ
を受光する各センサ(231')…の出力ｘ_1'，ｘ_2'，ｘ_3'，
ｘ_4'は、各々の散乱パターンに応じた大小比となる。そ
して、このような比ｘ₁ ：ｘ₂ ：ｘ₃ ：ｘ₄ やｘ_1'：ｘ
_2'：ｘ_3'：ｘ_4'は、コンピュータ・シミュレーションや
標準粒子を用いたキャリブレーションによって容易に求
めることができる。このようにして求めた結果に基づい
て各データ要素ｒ₁ ，ｒ₂ ，ｒ₃ ，ｒ₄ 及びｒ_1'，
ｒ_2'，ｒ_3'，ｒ_4'を設定しておけば、受光した散乱反射
光が微粒子に因る場合（すなわち、各偏光成分が当該特
定の散乱パターンを有する場合）は、前述の式(1) で算
出される相関係数Ｘ＊Ｒefは大きな値をとるようになっ
ている。

【００４３】相関比較回路(246) は、信号値同士を大小
比較する回路で構成されており、上記相関演算回路(24
4) で求めた相関係数を予め与えられた閾値Ｖ_S と大小
比較し、相関係数がＶ_S を越える場合は当該走査点にお
いて付着粒子が存在すると判断して検出信号を演算制御
回路(247) に出力するようになっている。次に、上記異
物検査装置(200) の動作とともに第２の実施例の作用に
ついて説明する。

【００４４】検査対象となるウェハ(10)を装着し、所定
のアライメント作業の後、レーザ発振器(221) を発振さ
せるとともに、Ｒ，θ各テーブル(211) ，(212) を同期
的に駆動させて検査を開始する。

【００４５】各増幅回路(241) …は各センサ(231) …の
出力を増幅し、次いでＡ／Ｄ変換回路(243) …は夫々を
Ａ／Ｄ変換する。しかして、散乱反射光はレーザ光の照
射点に付着粒子が存在した場合，汚染している場合，ウ
ェハ(10)表面が荒れている場合等は当該走査点での各セ
ンサ(231) …の出力は急峻なピークを示す。また、セン
サのショットノイズ等の外乱によって、各出力には時間
的にランダムに細かなピークが現れる。

【００４６】一方、加算回路(242) は、まず、各増幅回
路(241) …の出力を同期的に重ね合わせた信号Ｓ_add を
求める。次いで、Ｓ_add を所定の閾値Ｖ_T と大小比較し
て、Ｖ_T を越える走査点を後続の相関演算回路(244) に
出力する。しかして、付着粒子や化学的汚染，ウェハ(1
0)表面の荒れ等に係る走査点がＶ_T を越えるものとして
検出される。

【００４７】次いで、相関演算回路(244) は、上記走査
点の情報を入力する一方、増幅，Ａ／Ｄ変換された各セ
ンサ(231) …の出力を入力して、当該走査点における信
号値ｘ₁ ，ｘ_1'，…，ｘ₄ ，ｘ_4'を抽出する。そして、
記憶回路(245) からは相関値Ｒef（ｒ₁ ，ｒ_1'，…，ｒ
₄ ，ｒ_4'）を入力して、前述の式(1) に基づいて相関係
数Ｘ＊Ｒefを算出する。

【００４８】相関比較回路(246) は、上記相関演算回路
(244) から順次入力される相関係数Ｘ＊Ｒef…を、予め
設定された閾値Ｖ_S と大小比較する。そして、Ｘ＊Ｒef
がＶ_S を越える場合は、当該走査点に付着粒子が存在す
ると判断して、検出信号を後続の演算制御回路(247) に
出力する。

【００４９】演算制御回路(247) は、検出信号を逐次入
力して、その都度あるいは一旦ウェハ(10)全面を走査し
て全ての情報を収集した後、当該情報に所定の処理を施
し必要に応じてその結果を外部に出力する。ウェハ(10)
の検査工程が完了すると、装置各部の動作を停止させ
る。さらに別のウェハ(10)を検査したい場合は、装置に
投入して同様の作業を繰り返す。なお、本発明の構成
は、上記の実施例に限定されるものではなく、本発明の
要旨を変更しない範囲で変形可能である。

【００５０】例えば、レーザ光の走査機構は、ウェハと
レーザスポットとが相対的に移動するものであれば足
り、Ｒ−θステージによるスパイラル状走査でなく、Ｘ
−Ｙステージによるライン状走査でもよい。

【００５１】また、受光手段の配置や個数は、図２に限
定されるものではなく、自由な組合わせでよい。但し、
相関パターンを演算処理するときに、光強度分布の正規
化を行う関係上、キャリブレーションまたはシミュレー
ションで各受光手段が同じ強度分布を示す配置は避ける
べきである。また、加算回路は、アナログ回路で構成し
ても、Ａ／Ｄ変換後のデジタル回路で構成してもよい。
相関演算回路も同様である。

【００５２】

【発明の効果】以上詳記したように本発明に係る異物検
査装置によれば、異物の検査を正確かつ確実に行うこと
ができる。この結果、ＬＳＩ製造工程において製造歩留
は著しく向上し、ひいては大きな工業的効果を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る異物検査装置(10
0) の構成を示す図であり、具体的には、同図(a) は同
装置(100) の機械・光学系の構成を，同図(b) は同装置
(100) の電気回路系の構成を示す図である。

【図２】同異物検査装置(100) の光学系の上面の概観構
成を示す図である。

【図３】本発明の第１の実施例の作用、具体的には各Ａ
／Ｄ変換回路(143) …の出力SD₁ ，SD₂ ，SD₃ ，SD₄ 、
及び加算回路(142) の出力Ｓ_add の走査方向のチャート
を示す図である。

【図４】本発明の第１の実施例の作用、具体的には図３
の走査点Ａ，Ｂにおける相関係数の算出方法を示す図で
ある。

【図５】本発明の第２の実施例に係る異物検査装置(20
0) の構成を示す図である。

【図６】ウェハの表面状態を示す図であり、具体的に
は、同図(a) は正常なウェハ表面上に 0.1μｍ以下の微
粒子が付着している状態，同図(b) は正常なウェハ表面
上に0.01μｍ程度の微粒子が何らかの原因で落下した
り、大気中の汚染物質や化学吸着し、あるいは洗浄処理
中に逆に化学物質が吸着反応を起こす等して汚染した状
態，同図(c) はウェハ表面上に傷等の欠陥が存在する状
態，同図(d) は傷程度ではないが通常よりもウェハ表面
が荒れている状態を示す図である。

【図７】図６(a) 乃至(b) のウェハの各状態においてレ
ーザ光照射時に生ずる散乱反射光の強度分布を示す図で
ある。

【符号の説明】

111 …直動ステージ、112 …回転ステージ、113 …吸着
テーブル、121 …レーザ発振器、122 …集光レンズ系、
131 …第１のセンサ、132 …第２のセンサ、133 …第３
のセンサ、134 …第４のセンサ、141 …増幅回路、142
…Ａ／Ｄ変換回路、143 …加算回路、144 …相関演算回
路、145 …相関閾値回路、146 …外部メモリ、147 …演
算制御回路、222 …偏向板、231-a …偏光子。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検査対象を全面走査可能に載置固定する
   載置手段と、前記検査対象を照射する投光手段と、前記
   被検査対象からの散乱反射光を受光しかつ受光強度に応
   じた受光信号を出力する複数の受光手段と、前記各受光
   信号を加算して閾値と比較する閾値処理手段と、前記受
   光信号のそれぞれを予め記憶された参照信号と比較する
   相関演算手段とを具備することを特徴とする異物検査装
   置。
2. 【請求項２】 前記投光手段は偏光成分を有する光を照
   射し、かつ各受光手段は前記検査光と略同一の偏光成分
   及び異なる偏光成分の両方の光を検出できるようにした
   ことを特徴とする請求項１に記載の異物検査装置。