JPH0795040B2 - 微小異物検査装置 - Google Patents

微小異物検査装置

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JPH0795040B2
JPH0795040B2 JP45388A JP45388A JPH0795040B2 JP H0795040 B2 JPH0795040 B2 JP H0795040B2 JP 45388 A JP45388 A JP 45388A JP 45388 A JP45388 A JP 45388A JP H0795040 B2 JPH0795040 B2 JP H0795040B2
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正彦 新井
弘之 松代
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/94Investigating contamination, e.g. dust

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、平面基板、例えばウェハなどの表面上の微
小異物の有無などを自動的に検査する微小異物検査装置
に関する。
〔従来の技術〕
ウェハ表面上の微小異物検査装置として、ウェハ表面上
に1本ないし数本の光ビームを斜め方向から照射し、そ
の照射内に存在した微小異物からの散乱光を光電素子に
入射させ、微小異物を有無、大きさなどをビームとウェ
ハとを相対的に移動させ、自動的に判定できる型式のも
のがある。また、パターンからの散乱光と微小異物から
の散乱光を偏光を利用して識別可能とし、パターン付ウ
ェハにおける微小異物の検出を可能とした型式のものも
ある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ウェハ表面上の微小異物は、インプロセスにおいて存在
した場合、デバイスの性能に大きく影響し、そのデバイ
スが不良品となる可能性が極めて高い。従来の微小異物
検査装置では、微小異物の存在の有無、大きさ、個数な
どは、検出可能であるが、その微小異物の正体までは、
判定できない。
そこで本発明は、微小異物の存否と有機物の存否とを検
出できる微小異物検査装置を得ることを目的とする。
(問題点を解決する為の手段) そこで、本発明は、平面基板に斜め方向からスポット光
を投射する第1照明手段(4、24)と、前記平面基板に
その表面に垂直な方向から前記スポット光の照射位置に
重なるように、励起光を投射する第2照明手段(8、
9、10、11、7)と、前記平面基板を載置して2次元的
に移動し、前記スポット光によって前記平面基板を2次
元的に走査させる走査手段(1a、1、52、54、58)と、
前記スポット光による前記平面基板からの散乱光と前記
励起光による前記平面基板からの螢光とを受光すると共
に、前記散乱光と前記螢光とを波長分離して各々の光電
変換信号を出力する受光手段(7、11、12、13、A、1
8、19、20)と、前記散乱光の光電変換信号から前記平
面基板上の微小異物の存否を、また、前記螢光の光電変
換信号から前記平面基板上の有機物の存否をそれぞれ判
定し、表示する演算表示手段(56、57、58、60)と、を
有することを特徴とする微小異物検査装置、によって上
記目的を達成した。
(作 用) 本発明によれば、第1照明手段のスポット光による散乱
光と、第2照明手段の励起光による螢光とを検出してい
るので、微小異物の存否と共に、有機物の存否も知るこ
とができる。従って、微小異物の無機物か有機物から識
別できるばかりでなく、平面基板上のレジストの残りを
検出することもできる。さらに、パターン付ウェハにお
いては、散乱光を用いて微小異物を検出する構成の場合
には、パターンでの散乱光と微小異物での散乱光とを識
別できないため、微小異物の検出ができなかったが、励
起光による螢光検出によれば、ウェハ上にパターンがあ
っても、ウェハ上の有機物(有機物のごみ、レジスト
等)を識別することができる。
(実施例) 第1図は本発明の第1実施例の光学系を示す図、第2図
は照射位置近傍の斜視図、第3図は原理説明図、第4図
は電気ブロック図である。
ステージ1の載物部材1aには平面基板としてのウェハ2
が載置されている。載物部材1aは、X方向、Z方向、φ
方向(第2図参照)へ公知の機構により移動可能であ
る。
レーザ、レーザダイオード、LED等から構成される第1
照明光源4からの照明光は、集光レンズ24によって集光
され、スポット光としてウェハ2に斜め方向から放射さ
れる。このスポット光の入射角と等しい反射角方向には
集光レンズ23があり、この集光レンズ23は、ウェハ2が
Z方向基準位置にあるときに、ウェハ2上の光スポット
を振動スリット6上に集光する。振動スリット6は紙面
に垂直な方向ヘスリットが形成され、光軸に垂直な矢印
P方向へ振動する。この振動中心位置は、ウェハ2が基
準位置にあるときに、集光レンズ23により光スポットが
生じる位置である。振動スリット6の透過光は検出器5
に入射し、光電変換される。この光電変換信号は、適当
に処理された後、演算装置に入力され、載物部材1aのZ
方向位置制御に用いられる。すなわち、第1照明光源
4、集光レンズ24、23、振動スリット6、検出器5によ
って、周知の合焦検出系が構成される。
水銀ランプ、レーザ等から構成される第2照明光源8か
らの射出光は、集光レンズ9、励起フィルタ10、ダイク
ロイックミラー11によって、励起波長の光が選択され、
対物レンズ7の後側焦点位置に集光する。従って、対物
レンズ7によって、励起光が平行光束となり、その光束
が対物レンズにより集光されてウェハ2に入射する。そ
して、対物レンズ7の光軸は、基準位置にあるウェハ2
の表面で交差する集光レンズ23、24の交差点を通るよう
に設定される。
ウェハ2の表面にごみ等の微小異物3があると、第1証
明光源4によるスポット光の散乱光が生じ、この散乱光
は対物レンズ7、ダイクロイックミラー11、吸収フィル
タ12を通って測光絞り13上に集光する。測光絞り13は、
ウェハ2が基準位置にあると、ウェハ2表面と対物レン
ズ7によって共役になっている。従って、測光絞り13の
孔と共役なウェハ2上の領域からの散乱光のみが側光絞
り13を通過し、不図示のリレーレンズを介して分光器A
の入射スリット14に入る。入射スリットからの入射光は
全反射鏡21、凹面鏡15で反射した後、回折格子16で0次
光が反射され、この反射光がさらに凹面鏡15、全反射鏡
22で反射して出社スリット17から射出される。出射スリ
ット17を射出した散乱光は、ダイクロイックミラー18を
透過して、光電変換素子20に入り、光電変換される。
一方、微小異物3が螢光を発生する物質であると、励起
光の照射により螢光が発生し、この螢光は、対物レンズ
7、ダイクロイックミラー11、吸収フィルタ12を通って
測光絞り13上に集光する。ウェハ2が基準位置にあれ
ば、測光絞り13の孔と共役なウェハ2上の領域からの螢
光のみが測光絞り13を通過し、分光器Aを通ってダイク
ロイックミラー18で反射し、光電変換素子19に入り、光
電変換される。光電変換素子19、20の出力信号は、演算
表示装置20に入力され、演算処理、表示が行なわれる。
第3図は上述した第1照明光源4からの照明光、その異
物による散乱光、励起光、励起光により異物から生ずる
螢光を、それぞれの波長に着目して表わしたもので第1
照明光源4からの照明光の波長をλ、異物による散乱
光は同一波長であるので同じくλ、励起光の波長をλ
、螢光の波長をλとして示してある。なお、第3図
においては、第1図で示した部材を簡略化のために一部
省略してある。第3図からもわかるように、ダイクロイ
ックミラー11は励起光の波長λを反射し、散乱光の波
長λ、螢光の波長λを透過する特性を有し、また、
ダイクロイックミラー18は散乱光の波長λを透過し、
螢光の波長λを反射する特性を有している。
第4図に第1図の光学系と共に用いられる電気ブロック
図であり、検出器5を有するZ方向位置検出器50からの
位置検出信号によって、演算装置58はステージ1のZ方
向駆動装置51を制御し、ウェハ2をZ方向基準位置に設
定する。その後、演算装置58は、ステージ1のX方向駆
動装置53、回転駆動装置55を制御し、スポット光がウェ
ハ2上をスパイラル状に走査するようになす。その際、
X方向位置検出器52、回転位置検出器54からの位置信号
が演算装置58に入力されているので、演算装置は、スポ
ット光が照射されているウェハ2上の座標位置を演算で
きる。この座標位置は、曲座標によってもまた、X−Y
座標によっても良いことは当然のことである。
スポット光がウェハ2上をスパイラル状に走査していく
間で、スポット光がウェハ2上の異物3で散乱される
と、この散乱光は対物レンズ7、ダイクロイックミラー
11、吸収フィルタ12、測光絞り13、入射スリット14、分
光器A、ダイクロイックミラー18を通って光電変換素子
20へ入射する。その結果、光電変換素子20を含む異物検
出器56から異物検出信号が演算装置58に入る。演算装置
58は、異物検出器58から異物検出信号が入力されたとき
のX方向位置検出器52、回転位置検出器54からの位置信
号を異物存在座標値としてメモリに記憶する。
上記異物3が有機物であるときには、異物3で生じた螢
光が、対物レンズ7、ダイクロイックミラー11、吸収フ
ィルタ12、測光絞り13、分光器A、ダイクロイックミラ
ー18によって光電変換素子19に入る。その結果、光電変
換素子19を含む有機物検出器57から有機物検出信号が演
算装置58に入る。演算装置58は、有機物検出器57から有
機物検出信号が入力されると、異物検出器58からの異物
検出信号によって認知された異物が、有機物質である旨
ラベリングを行う。
なお、レジストの残りがある場合のように、有機物検出
器57から有機物検出信号が出力されても、異物検出器58
から異物検出信号が出力されない場合もある。
載物部材1aの移動によって、スポット光2によるウェハ
2の走査が終了すると、演算装置58は、X方向位置検出
器52、回転位置検出器54からの位置信号に応じて(演算
装置58は、X方向最大移動位置及び最大回転数になるま
で、X方向駆動装置53、回転駆動装置55を制御する)、
X方向駆動装置53によって、載物部材1aを初期位置に戻
す。また、演算装置58は、メモリに記憶された異物の存
在する座標値を表示器60に表示せしめる。その際、有機
物のラベリングのあるものは、異物が有機物であること
を併せて表示する。
また、不図示のキーボード等からのオペレータの指示に
より、演算装置58は有機物の分析を行なうよう動作す
る。すなわち、演算装置58は、有機物のラベリングのあ
る座標位置に載物部材1aがくるように(この位置は、微
小異物3がほぼ対物レンズ7の光軸に一致する位置であ
る)、メモリの内容に応じてX方向駆動装置53、回転駆
動装置55を順次制御する。具体的には、演算装置58はま
ず初期座標位置から順次有機物のラベリングのある座標
位置をメモリにて検索し、有機物のラベリングの座標位
置に載物部材1aを移動し、分光器Aの格子駆動装置59に
制御信号を出力して回折格子16を波長スキャンさせる。
その結果、光電変換素子19の出力と格子駆動装置59の制
御信号との同期を取ることで、演算装置58は測定座標位
置の有機物の波長スペクトルを得ることができる。この
データはメモリに記憶される。
このように、全ての有機物の波長スペクトルが得られる
と、演算装置58はあらかじめメモリに記憶されていた各
種の有機物の波長スペクトルとの比較対応を測定した波
長スペクトルの各々に対して行い、物質の固定を行っ
て、座標値と共に、物質名を表示器60に表示する。
第5図は本発明の第2実施例であり、第1図と同機能の
ものには同符号を付して説明を省略する。全反射鏡21よ
り反射された光は、凹面回折格子27により分光され、リ
ニアイメージセンサアレイ28上に螢光スペクトルが結像
する。凹面回折格子27は、回折格子を回転させず、広範
囲の波長の光を一度に分光できる特徴をもっている。28
上に結蔵された螢光スペクトルは、28により一度に光電
変換され、データ処理部30に送られるので、第1図の例
に比べて高速化が可能となる。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、光ビームの斜め入射によ
る散乱光と垂直入射による螢光を同位置、同範囲の照野
からの微小異物のものとして、該散乱光、該螢光の波長
の差に基づいて、同時に測光することが可能となり、該
微小異物の無機、有機の判定をウェハまたはそれ以外の
検査対象物の全領域を高速で行なうことができる。
また、有機物からの前記螢光を分光器を用いて、高速で
定性分析を行なうことで物質の同定ができる。
さらに、散乱光、前記螢光をリニアイメージセンサーア
レイを用いたマルチチャンネル型の分光器を用いて測光
することにより、前記無機物、前記有機物の判定、及び
前記有機物の定性分析が同時に検出可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例の光学系を示す図、第2図
は照射位置近傍の斜視図、第3図は原理説明図、第4図
は第1実施例の電気ブロック図、第5図は本発明の第2
実施例の光学系を示す図、である。 (主要部分の符号の説明) 1……ステージ、4……第1照明光源、 8……第2照明光源、 11、18……ダイクロイックミラー 19、20……光電変換素子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】平面基板に斜め方向からスポット光を投射
    する第1照明手段と、 前記平面基板にその表面に垂直な方向から前記スポット
    光の照射位置に重なるように、励起光を投射する第2照
    明手段と、 前記平面基板を載置して2次元的に移動し、前記スポッ
    ト光によって前記平面基板を2次元的に走査させる走査
    手段と、 前記スポット光による前記平面基板からの散乱光と前記
    励起光による前記平面基板からの螢光とを受光すると共
    に、前記散乱光と前記螢光とを波長分離して各々の光電
    変換信号を出力する受光手段と、 前記散乱光の光電変換信号から前記平面基板上の微小異
    物の存否を、また、前記螢光の光電変換信号から前記平
    面基板上の有機物の存否をそれぞれ判定し、表示する演
    算表示手段と、 を有することを特徴とする微小異物検査装置。
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