JPH10221265A

JPH10221265A - 異物検出装置および異物観察分析装置

Info

Publication number: JPH10221265A
Application number: JP1878697A
Authority: JP
Inventors: Koichi Wada; 晃一和田; Eiji Kano; 英司狩野; Takenao Takojima; 武尚蛸島
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1997-01-31
Publication date: 1998-08-21

Abstract

(57)【要約】【課題】より高度な異物検出方法を用い、特にパター
ン付き半導体ウェーハ上の異物をパターンと区別して検
出可能な異物検出装置と異物観察分析装置とを提供す
る。【解決手段】第１の光検出器１５ａと第２の光検出器
１５ｂの２個が用意されており、受けた光量をそれに比
例した電圧に変換して出力する機構を有する。レーザ光
源１１からパターン付きウェーハ１６の１点に対してレ
ーザ光１２が入射すると、パターンの向き・間隔・模様
に応じて、特定方向に散乱光・回折光を発生する。これ
に対して、異物からのレーザー照射による散乱光は、方
向による光量差はあるものの全方向に放射される。この
ことによって、これらの複数の検出器から得られる各信
号に対して適切な信号処理を行うことにより、パターン
からの散乱光・回折光の影響を除き、微小異物がより高
感度に検出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は表面に凸凹を有する
試料、特にパターン付き半導体ウェーハに付着した微小
異物の検出方法および検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、半導体製造工程における不良発生
原因のうち最大のものは、ウェーハに付着する微小異物
である。微小異物は、すでに不良発生原因の大半を占め
ると考えられており、今後のデザインルールの微細化に
ともなって、さらに増加の一途をたどるものと予測され
ている。そこで、不良を抑制し、歩留まりを向上させる
ために、ウェーハ上の微小異物を検査する装置が開発さ
れている。

【０００３】従来、この種の異物検査装置においては、
ウェーハの一点をレーザ光で照射し、ウェーハ上方に備
えられた光検出器で異物からの散乱光を受光して観察
し、異物の存在を確認していた。この装置の典型的な例
を図１２に示す。

【０００４】図１２は従来例の異物検出装置を示す側面
図であり、図中符号１２１はレーザ光源、１２２は照射
レーザ光、１２３は異物、１２４は散乱光、１２５は光
検出器、１２６はウェーハ、１２７はステージ、１２８
は反射光である。照射レーザ光１２２を角度的に振る
か、もしくはステージ１２７を何らかの方法で動かすこ
とにより、ウェーハ１２６の全面を走査する。通常はウ
ェーハ１２６からは反射光１２８が発生するのみである
が、もしも照射レーザ光１２２が異物１２３に当たる
と、そこで散乱光１２４が発生する。これをウェーハの
真上に置かれた光検出器１２５で受光し、電気信号に変
換し、異物を検出する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記の方法で
は、工程初期の鏡面状ウェーハの検査は容易であるのに
対し、工程中のパターン付きウェーハを検査しようとす
ると困難に直面する。なぜなら、パターン付ウェーハに
レーザ光を照射するとウェーハパターンからの散乱光・
回折光が必然的に発生し、それが異物からの散乱光に対
して雑音として作用するからである。この散乱光・回折
光から、異物による散乱光を分離することが、当該分野
において現在大きな課題となっている。

【０００６】本発明の目的は、より高度な異物検出方法
を用い、特にパターン付き半導体ウェーハ上の異物をパ
ターンと区別して検出可能な異物検出装置と異物観察分
析装置とを提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の異物検出装置
は、ステージ上に載置された試料にレーザ光源からレー
ザビームを照射しながらステージとレーザ光源とを相対
的に移動させ、試料からの散乱光を光検出器で検出する
ことで試料の表面に付着している異物を検出する異物検
出装置において、光検出器を２個以上具備する。

【０００８】レーザビームが、特定方向の直線偏光成分
のみを有するレーザ光源からのレーザビームであり、試
料からの散乱光を検出する光検出器が、少なくとも２個
以上の、特定方向の直線偏光成分のみを遮断する手段を
具備した光検出器であってもよい。

【０００９】具備した２個以上の光検出器の出力信号を
それぞれ独立して処理する処理手段と、処理結果を比較
検討することによって異物を検出する認識手段とを有す
ることが望ましく、認識手段が、さらに処理結果を比較
検討することによって、試料表面のパターンを含む凹凸
の上に付着した異物の有無と異物の大小の認識ができ、
特に、認識手段が、処理手段で処理された少なくとも２
個以上の光検出器の出力信号の大小を比較し、信号のう
ち最小の信号を判定に用いることにより、試料表面のパ
ターンを含む凹凸の上に付着した異物の有無と異物の大
小の認識ができることが好ましい。

【００１０】レーザ光が、試料表面に斜め方向から照射
されてもよく、試料表面に直角方向から照射されてもよ
く、具備した２個以上の光検出器が、ディテクタアレイ
型光検出器を含んでいてもよく、試料が、微細パターン
が作製されたガラス基板や半導体ウェーハを含む表面に
凹凸のある試料であってもよい。

【００１１】本発明の異物観察分析装置は、上記の異物
検出装置を組み込んだ異物観察分析装置である。

【００１２】異物検出装置を組み込む異物観察分析装置
が、反射電子・二次電子・オージェ電子・Ｘ線を検出・
分析する電子顕微鏡、イオン顕微鏡、飛行時間型二次イ
オン質量分析計、原子間力顕微鏡、レーザ・マイクロプ
ロープ質量分析装置ならびに各装置の組み合せであるこ
とが好ましく、異物検出装置と、検出した異物に電子ビ
ーム源から電子ビームを照射し、ステージと電子ビーム
源とを相対的に移動させながら異物から発生する二次電
子および反射電子のいずれかを検出することで、検出し
た異物の二次電子像および反射電子像のいずれかを観察
する電子顕微鏡との組み合せであってもよく、異物検出
装置と、検出した異物に電子ビーム源から電子ビームを
照射し、ステージと電子ビーム源とを相対的に移動させ
ながら異物から発生するＸ線およびオージェ電子のいず
れかを検出することで、検出した異物の成分分析を行う
電子顕微鏡との組み合せであってもよく、異物検出装置
と、検出した異物にイオンビーム源からイオンビームを
照射し、ステージとイオンビーム源とを相対的に移動さ
せながら異物から発生する二次イオンを検出し、検出し
た異物の二次イオン像を観察するイオン顕微鏡との組み
合せであってもよく、異物検出装置と、検出した異物に
イオンビーム源からイオンビームを照射し、ステージと
イオンビーム源とを相対的に移動させながら異物から発
生する二次イオンを検出し、二次イオンの飛行時間を分
析することで検出した異物の成分分析を行う、飛行時間
型二次イオン質量分析計との組み合せであってもよく、
異物検出装置と、検出した異物に、探針の先を試料に接
近させ、ステージと探針とを相対的に移動させながら、
探針と試料の間に働く原子間の相互作用を利用すること
で、検出した異物の形状観測を行う原子間力顕微鏡との
組み合せであってもよく、異物検出装置と、検出した異
物の二次イオンを質量分析器に導いて質量分析を行うこ
とで、元素を含む分子あるいは構造に関する情報を導出
するレーザ・マイクロプローブ質量分析装置との組み合
せであってもよい。

【００１３】パターン付きウェーハにレーザ光を照射す
ると、パターンの向き・間隔・模様に応じて、特定方向
に散乱光・回折光を発生する。これに対して、異物から
のレーザー照射による散乱光は、方向による光量差はあ
るものの全方向に放射される。

【００１４】これによって、複数方向の光検出器を設け
ることにより、パターンからの散乱光・回折光はそれぞ
れの光検出器で大きく異なる強度で検出されるが、異物
からの散乱光はほぼ一様な強度で検出される。このこと
によって、これらの複数の検出器から得られる各信号に
対して適切な信号処理を行うことにより、微小異物をよ
り高感度に検出し、かつ誤検出を少なくすることができ
る，

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施
の形態の異物検出装置の模式的斜視図であり、図２は異
物をレーザ光が照射したときの第１の実施の形態の異物
検出装置の模式的上面図であり、図３はパターンをレー
ザ光が照射したときの第１の実施の形態の異物検出装置
の模式的上面図であり、図４は図３と異なる方向のパタ
ーンをレーザ光が照射したときの第１の実施の形態の異
物検出装置の模式的上面図である。

【００１６】図中符号１１はレーザ光源、１２はレーザ
光、１５ａは第１の光検出器、１５ｂは第２の光検出
器、１６はウェーハ、１７はステージ、１８は正反射
光、２３は異物、２４は散乱光、３３、４３はパター
ン、３４、４４は散乱光・回折光である。

【００１７】本実施の形態においては、光検出器は第１
の光検出器１５ａと第２の光検出器１５ｂの２個が用意
されており、受けた光量をそれに比例した電圧に変換し
て出力する機構を有する。レーザ光源１１からパターン
付きウェーハ１６の１点に対してレーザ光１２が入射す
る。レーザ光源１１には連続発振レーザ、またはパルス
変調されたレーザが用いられる。また、ウェーハ１６の
全面走査はレーザ光１２を角度的に振るか、またはステ
ージ１７を駆動することにより行う。このとき、正反射
光１８が発生するが、ほかにウェーハ上の微小異物から
の散乱光、およびウェーハパターンからの散乱光・回折
光が発生する。

【００１８】図２から図４において、レーザ光源１１の
レーザ光１２の照射方向と、第１の光検出器１５ａおよ
び第２の光検出器１５ｂの受光方向とのウェーハ１６の
上面への投影線のなす角度は９０度であり、各方向のウ
ェーハ１６の上面に対する仰角は同一となっている。

【００１９】図３に示すようにレーザ光１２による照射
点に異物２３が存在する場合には、異物２３からの散乱
光２４が各方向に発生する。この散乱光２４の強度は、
異物２３の大きさに依存する。そして、散乱光２４の一
部を第１の光検出器１５ａおよび第２の光検出器１５ｂ
が受光する。

【００２０】しかし、異物２３が存在しない場合でも、
パターン付きウェーハ１６からはパターンによる散乱光
・回折光が第１の検出器１５ａもしくは第２の検出器１
５ｂの方向に発生し得る。その散乱光・回折光の発生の
様子を表したのが図３および図４である。図３における
ように、レーザ光１２のウェーハ１６上の照射位置に、
照射方向に対して４５度前後の角度をなすパターン３３
が存在した場合、パターン３３からの散乱光・回折光３
４が発生する。ここで、パターンによる散乱光・回折光
３４は第１の光検出器１５ａでは捕らえられるが、もう
１つの第２の光検出器１５ｂでは捕らえられない。

【００２１】しかし、図４におけるように、レーザ光１
２のウェーハ１６上の照射位置に、照射方向に対して図
３におけるのと逆方向に４５度前後の角度をなすパター
ン４３が存在した場合には、パターン４３からは図３に
おけるのと反対方向に散乱光・回折光４４が発生する。
図３におけるのとは逆に、パターンによる散乱光・回折
光４４は第１の光検出器１５ａでは捕らえられないが、
第２の光検出器１５ｂでは捕らえられる。

【００２２】本実施の形態においては、光検出器の数は
２つとしたが、３つ以上の光検出器を使用してもよく、
むしろ光検出器の数が多いほど異物以外を誤検出する頻
度は小さくなる。さらに、複数の光検出器の一部もしく
は全部にディテクタアレイを用いることもできる。

【００２３】また、本実施の形態においては、１つのレ
ーザ光源で斜方から照射する方法を採用したが、レーザ
光源の個数や波長、照射角度は様々な組み合わせが考え
得る。

【００２４】次に異物とウェーハパターンとの判別方法
について具体的に説明する。複数の光検出器を用いた異
物検出装置における異物とウェーハパターンとの判別
は、複数の光検出器からの信号をそれぞれ独立して処理
し、処理結果を比較検討することにより行われる。この
比較検討方法の一例として、複数の信号のうち最小の信
号のみを取り出す方法を図面に基づいて説明する。

【００２５】図５は本発明の第１の実施の形態の光検出
信号の処理系を示すブロック図であり、図６は図５の処
理系でレーザ光がウェーハパターンを照射したときの信
号の状態を示すブロック図、図７は図５の処理系でレー
ザ光がウェーハパターンと異物を照射したときの信号の
状態を示すブロック図である。図中符号１５ａは第１の
光検出器、１５ｂは第２の光検出器、５１ａ、５１ｂ、
５２は信号線、５３は信号処理部、６１ａ、６１ｂ、６
２、７１ａ、７１ｂ、７２は信号である。

【００２６】光検出器１５ａからは信号線５１ａを，光
検出器１５ｂからは信号線５１ｂを通じて、信号処理部
５３に各信号が伝達される。ただし、光検出器１５ａ，
１５ｂは同量の光に対して、同じ大きさの信号を出力す
るものとする。信号処理部５３においては信号線５１
ａ、５１ｂからの信号の大小を比較して、小さい方の信
号を信号線５２に出力する。信号処理部５３における比
較には電子回路を用いてもよいし、数値計算で処理して
もよい。

【００２７】図６は、レーザ光が図３で示されるウェー
ハパターン３３のみを照射した場合の信号処理である。
第１の光検出器１５ａはウェーハパターンからの散乱光
・回折光３４を受光するため、信号６１ａを出力する。
これに対して、第２の光検出器１５ｂは何も受光しない
ため、ゼロ信号６１ｂを出力する。信号６１ａ、６１ｂ
が信号処理部５３に入力されるが、小さい方の信号を出
力する処理のため、信号線５２にはゼロ信号６２が出力
される。

【００２８】図６に対して図７は、図３で示されるウェ
ーハパターン３３の上に存在する微小異物にレーザ光が
照射された場合の信号処理である。第１の光検出器１５
ａはウェーハパターン３３からの散乱光・回折光３４に
加えて異物からの散乱光も受光するため、信号６１ａよ
り大きい信号７１ａを出力する。これに対して、第２の
光検出器１５ｂは異物からの散乱光のみを受光するた
め、信号７１ａより小さい信号７１ｂを出力する。信号
７１ａ、７１ｂが信号処理部５３に入力されるが、小さ
い方の信号を出力する処理のため、信号７１ｂと同じ波
形の信号７２が信号線５２へ出力される。

【００２９】また、図４で示されるウェーハパターン４
３に対しても、信号処理部５３からは、小さい方の信号
が選択されるので、異物が存在しない場合は図６と同
じ、異物が存在する場合は図７と同じ信号出力が得られ
る。よって、信号処理部５３の出力部からの信号線５２
においては、異物が存在しない場合には、信号が発生し
ないが、異物が存在する場合には、異物による散乱光の
強度に対応した信号が発生する。異物の大きさとその異
物からの散乱光の強度は、ほぼ単調増加の関係にあるた
め、上記機構を用いることによって、散乱光・回折光の
影響を受けることなく異物の大きさを判定することがで
きる。

【００３０】本実施の形態は、２個の光検出器を有する
異物検出装置に関して説明したが、３個以上の光検出器
を有する異物検出装置に対しても容易に拡張し得ること
は明らかである。

【００３１】次に本発明の第２の実施の形態について図
面を参照して説明する。図８は本発明の第２の実施の形
態の異物検出装置の模式的斜視図であり、図中符号８１
はレーザ光源、８２はレーザ光、８２ａは偏光成分、８
５ａは第１の光検出器、８５ｂは第２の光検出器、８６
はウェーハ、８７はステージ、８８は正反射光、８９
ａ、８９ｂは偏光板である。

【００３２】複数の光検出器を備えた異物検出装置にお
いて、異物ヘの照射光をある特定方向の直線偏光のみと
し、光検出器も方向の異なる特定方向の直線偏光のみを
検知することにより、さらに効率よく異物からの散乱光
をウェーハパターンから分離する方法が考えられる。

【００３３】一般に、ある特定方向に直線偏光したレー
ザ光を照射した場合、ウェーハパターンによる散乱・回
折においては偏光状態が保存されるが、異物による散乱
においては一部偏光状態が解消される現象が知られてい
る。パターン付ウェーハ上の異物検査装置において、こ
の現象を利用することにより、異物からの散乱光のみを
選択的に受光し、パターンからの散乱・回折光による雑
音を除去して、検出信号のＳ／Ｎ比を向上させる方法が
ある。この方法を、検出器が複数の場合にも拡張して適
用することができる。

【００３４】図８においては、レーザ光源８１から照射
されるレーザ光８２は、ウェーハ面に平行な偏光成分８
２ａを有する（このような偏光状態を、一般にＳ偏光と
呼ぶ．）。このとき、発生する正反射光８８もＳ偏光で
ある，さらに、第１の光検出器８５ａ、第２の光検出器
８５ｂの直前に、それぞれ偏光板８９ａ、８９ｂが設置
されている。

【００３５】ここでウェーハ上方から見た場合、第１の
光検出器８５ａ、第２の光検出器８５ｂは、レーザ光源
８１に対して、照射点から見て９０度の方向にある。よ
って、光検出器８５ａ、８５ｂの方向に、レーザ光８２
が偏光状態を保ったまま散乱された場合、散乱光はＳ偏
光に対して垂直な直線偏光となる（このような偏光状態
を、一般にＰ偏光と呼ぶ）。

【００３６】そこで、第１の光検出器８５ａ、第２の光
検出器８５ｂの直前の偏光板８９ａ、８９ｂを、Ｓ偏光
のみを通すように設置することにより、偏光状態が解消
された散乱光のみが第１の光検出器８５ａ、第２の光検
出器８５ｂに検出される，すなわち、ウェーハパターン
からの散乱・回折光は遮断され、異物からの散乱光のみ
を検出するため、異物からの反射光がパターンからの反
射光と分離される比率をさらに向上させることができ
る。

【００３７】本実施の形態で示される構成の異物検出装
置に、第１の実施の形態で説明した複数の光検出器から
の信号に対する比較検討手段を組み合わせることによ
り、パターン付ウェーハ上の異物の検出が実現される。

【００３８】本実施の形態では、レーザ光８２をＳ偏光
としたが、Ｐ偏光を用いても良い。Ｐ偏光を用いる場合
には、偏光板８０ａ、８０ｂはＰ偏光のみを通すように
設置する。さらに、レーザ光８２には、他の偏光状態を
用いることもできる。

【００３９】次に第３の実施の形態について図面を参照
して説明する。図９は本発明の第３の実施の形態の異物
検出装置の模式的斜視図であり、図１０はパターンをレ
ーザ光が照射したときの第３の実施の形態の異物検出装
置の模式的上面図であり、図１１は図１０と異なる方向
のパターンをレーザ光が照射したときの第３の実施の形
態の異物検出装置の模式的上面図である。

【００４０】図中符号９１はレーザ光源、９２はレーザ
光、９５ａは第１の光検出器、９５ｂは第２の光検出
器、９５ｃは第３の光検出器、９５ｄは第４の光検出
器、９６はウェーハ、９７はステージ、９９ａ、９９
ｂ、９９ｃ、９９ｄは偏光板、１０３、１１３はパター
ン、１０４ａ、１０４ｂ、１１４ａ、１１４ｂは散乱光
・回折光である。

【００４１】複数の光検出器を備えた異物検出装置とし
て、第１の実施の形態とは異なり、レーザによる照射を
ウェーハ上方から行った例を図９に示す。図９におい
て、レーザ光源９１からウェーハ９６に対して直角にレ
ーザ光９２が照射される。この場合も、レーザ光源９１
には連続発振レーザ、パルス変調が掛かったレーザの両
方を用いることができ、ウェーハ９６の全面走査はレー
ザ光９２を振るか、またはステージ９７を駆動すること
により行う。

【００４２】本実施の形態においては、光検出器は９５
ａ、９５ｂ、９５ｃ、および９５ｄの４つが用意されて
おり、隣合う光検出器の設置方向のウェーハ９６の上面
への投影線は、照射点から見てそれぞれ９０度をなし、
仰角は同一である。

【００４３】上記構成において、第２の実施の形態と同
様に、レーザ光９２を光検出器９５ａ，９５ｃの方向に
直線偏光させた場合を考える。このとき、偏光状態が保
存された散乱・回折光は、光検出器９５ａ，９５ｃの方
向ではＰ偏光成分のみを、光検出器９５ｂ，９５ｄの方
向ではＳ偏光成分のみを有する。これに対して、偏光解
消された散乱光は、同時に、光検出器９５ａ，９５ｃの
方向ではＳ偏光成分を、光検出器９５ｂ，９５ｄの方向
ではＰ偏光成分を含んでいる。そこで、光検出器９５
ａ，９５ｃの前に、Ｓ偏光成分のみを通過させる偏光板
９９ａ、９９ｃを投置し、また光検出器９５ｂ，９５ｄ
の前に、Ｐ偏光成分のみを通過させる偏光板９９ｂ、９
９ｄを設置する。これにより、偏光状態が解消された異
物からの散乱光のみが光検出器９５ａから９５ｄに検出
され、ウェーハパターンからの散乱・回折光は遮断され
るため、Ｓ／Ｎ比が向上する。

【００４４】本実施の形態の装置におけるパターンから
の散乱・回折光の発生例を図１０、および図１１に示
す。図１０のように、光検出器９５ｂから９５ｄの方向
に走るウェーハパターン１１３がレーザ照射位置に存在
するとき、光検出器９５ａ、９５ｃの方向に散乱・回折
光１０４ａ、１０４ｂが発生する。これに対して図１１
のように、光検出器９５ａから９５ｃの方向に走るウェ
ーハパターン１２３がレーザ照射位置に存在するとき、
光検出器９５ｂ、９５ｄの方向に散乱・回折光１１４
ａ、１１４ｂが発生する。２つの図のように、ウェーハ
パターンからの散乱・回折光は第１の実施の形態と同様
に異方的に発生するため、等方的に発生する異物からの
散乱光と区別することが可能である。

【００４５】本実施の形態で示される構成の異物検出装
置に、複数の光検出器からの信号に対する比較検討手段
を組み合わせることにより、パターン付ウェーハ上の異
物の検出が実現される。例えば第１の実施の形態で説明
した比較検討手段を拡張して、４個の光検出器からの信
号のうちで最小の信号を選択する機構を用いれば、異物
の大小まで判定することが可能となる。

【００４６】本実施例では、レーザ光９２において、光
検出器９５ａ，９５ｃの方向の直線偏光を用いたが、光
検出器９５ｂ，９５ｄの方向の直線偏光を用いてもよい
し、他の偏光状態を用いる手段もある。また、第１の実
施の形態のように、偏光板９０ａから９０ｄを設置しな
くとも良い。

【００４７】また、光検出器９５ａから９５ｄのうちの
一部が欠けていても良いし、さらに任意個の光検出器を
任意方向に設置することができる。

【００４８】次に第４の実施の形態として、以上の第１
から第３の実施の形態の異物検出装置を組み込んだ異物
観察分析装置について説明する。半導体ウェーハの検査
分析のための異物観測分析装置においては的確な異物の
検出が前提となり、異物検出装置を組み込むことによっ
て検出から観測分析を一連の作業として行なうことがで
きる。

【００４９】本発明の異物検出装置の組み込まれる異物
観察分析装置としては、反射電子・二次電子・オージェ
電子・Ｘ線を検出・分析する電子顕微鏡、イオン顕微
鏡、飛行時間型二次イオン質量分析計、原子間力顕微
鏡、レーザ・マイクロプロープ質量分析装置などとこれ
らの異物観察分析装置の複数の組み合せがある。

【００５０】異物検出装置と異物観察装置と異物分析装
置とを組み合わせることによって、ウェーハ上の微小異
物をレーザ光で検出した後、観察手段を用いて微小異物
の形状を観察し、さらに分析手段を用いて微小異物の組
成を分析することができる。

【００５１】例えば、異物検出装置で異物を検出した
後、反射電子・二次電子によって微小異物像を観察する
と同時に、オージェ電子・Ｘ線によって微小異物の分析
を行うことができる。また、イオン顕微鏡によって微小
異物像を観察すると同時に、飛行時間型二次イオン質量
分析計によって微小異物の分析を行うこともできる。さ
らに、原子間力顕微鏡その他で像の観測のみを行うこと
もでき、レーザ・マイクロプローブ質量分析装置その他
で組成分析のみを行うこともできる。

【００５２】

【発明の効果】従来、パターン付ウェーハ上の異物検出
は、一般的な要求に比ベて感度がかなり低かった。その
主たる原因は、ウェーハパターンによる散乱光・回折光
が異物からの散乱光に対して雑音として影響することに
にあった。しかし、本発明に従えばウェーハパターンか
らの散乱光および回折光の影響を除去することができ、
パターン付ウェーハに対する異物検出装置の感度を向上
させることができ、さらに異物観察分析装置に組み込む
ことによって異物観察分析装置の能率を向上させること
ができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第１の実施の形態の異物検出装
置の模式的斜視図である。

【図２】異物をレーザ光が照射したときの第１の実施の
形態の異物検出装置の模式的上面図である。

【図３】パターンをレーザ光が照射したときの第１の実
施の形態の異物検出装置の模式的上面図である。

【図４】図３と異なる方向のパターンをレーザ光が照射
したときの第１の実施の形態の異物検出装置の模式的上
面図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態の光検出信号の処理
系を示すブロック図である。

【図６】図５の処理系でレーザ光がウェーハパターンを
照射したときの信号の状態を示すブロック図である。

【図７】図５の処理系でレーザ光がウェーハパターンと
異物を照射したときの信号の状態を示すブロック図であ
る。

【図８】本発明の第２の実施の形態の異物検出装置の模
式的斜視図である。

【図９】本発明の第３の実施の形態の異物検出装置の模
式的斜視図である。

【図１０】パターンをレーザ光が照射したときの第３の
実施の形態の異物検出装置の模式的上面図である。

【図１１】図１０と異なる方向のパターンをレーザ光が
照射したときの第３の実施の形態の異物検出装置の模式
的上面図である。

【図１２】従来例の異物検出装置を示す側面図である。

【符号の説明】

１１、８１、９１、１２１レーザ光源１２、８２、９２、１２２レーザ光１５ａ、８５ａ、９５ａ第１の光検出器１５ｂ、８５ｂ、９５ｂ第２の光検出器１６、８６、９６、１２６ウェーハ１７、８７、９７、１２７ステージ１８、８８正反射光２３、１２３異物２４、１２４散乱光３３、４３、１０３、１１３パターン３４、４４、１０４ａ、１０４ｂ、１１４ａ、１１４ｂ
散乱光・回折光５１ａ、５１ｂ、５２信号線５３信号処理部６１ａ、６１ｂ、６２、７１ａ、７１ｂ、７２信号８２ａ偏光成分８９ａ、８９ｂ偏光板９５ｃ第３の光検出器９５ｄ第４の光検出器９９ａ、９９ｂ、９９ｃ、９９ｄ偏光板１２５光検出器１２８は反射光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステージ上に載置された試料にレーザ光
源からレーザビームを照射しながら前記ステージと前記
レーザ光源とを相対的に移動させ、前記試料からの散乱
光を光検出器で検出することで前記試料の表面に付着し
ている異物を検出する異物検出装置において、前記光検出器を２個以上具備したことを特徴とする異物
検出装置。
【請求項２】前記レーザビームが、特定方向の直線偏
光成分のみを有するレーザ光源からのレーザビームであ
り、前記試料からの散乱光を検出する光検出器が、少な
くとも２個以上の、前記特定方向の直線偏光成分のみを
遮断する手段を具備した光検出器である、請求項１に記
載の異物検出装置。
【請求項３】具備した２個以上の前記光検出器の出力
信号をそれぞれ独立して処理する処理手段と、処理結果
を比較検討することによって異物を検出する認識手段と
を有する、請求項１または請求項２に記載の異物検出装
置。
【請求項４】前記認識手段が、さらに処理結果を比較
検討することによって、前記試料表面のパターンを含む
凹凸の上に付着した異物の有無と異物の大小の認識がで
きる、請求項１または請求項２に記載の異物検出装置。
【請求項５】前記認識手段が、前記処理手段で処理さ
れた少なくとも２個以上の前記光検出器の出力信号の大
小を比較し、前記信号のうち最小の信号を判定に用いる
ことにより、前記試料表面のパターンを含む凹凸の上に
付着した異物の有無と異物の大小の認識ができる、請求
項１または請求項２に記載の異物検出装置。
【請求項６】前記レーザ光が、前記試料表面に斜め方
向から照射される、請求項１または請求項２に記載の異
物検出装置。
【請求項７】前記レーザ光が、前記試料表面に直角方
向から照射される、請求項１または請求項２に記載の異
物検出装置。
【請求項８】具備した２個以上の前記光検出器が、デ
ィテクタアレイ型光検出器を含む、請求項１または請求
項２に記載の異物検出装置。
【請求項９】前記試料が、微細パターンが作製された
ガラス基板や半導体ウェーハを含む表面に凹凸のある試
料である、請求項１または請求項２に記載の異物検出装
置。
【請求項１０】請求項１および請求項３から請求項９
のいずれか１項に記載の異物検出装置を組み込んだ異物
観察分析装置。
【請求項１１】請求項２から請求項９のいずれか１項
に記載の異物検出装置を組み込んだ異物観察分析装置。
【請求項１２】前記異物検出装置を組み込む前記異物
観察分析装置が、反射電子・二次電子・オージェ電子・
Ｘ線を検出・分析する電子顕微鏡、イオン顕微鏡、飛行
時間型二次イオン質量分析計、原子間力顕微鏡、レーザ
・マイクロプロープ質量分析装置ならびに各装置の組み
合せである、請求項１０または請求項１１に記載の異物
観察分析装置。
【請求項１３】前記異物検出装置と、検出した異物に
電子ビーム源から電子ビームを照射し、前記ステージと
前記電子ビーム源とを相対的に移動させながら前記異物
から発生する二次電子および反射電子のいずれかを検出
することで、検出した異物の二次電子像および反射電子
像のいずれかを観察する電子顕微鏡とを組み合せた、請
求項１２に記載の異物観察分析装置。
【請求項１４】前記異物検出装置と、検出した異物に
電子ビーム源から電子ビームを照射し、前記ステージと
前記電子ビーム源とを相対的に移動させながら前記異物
から発生するＸ線およびオージェ電子のいずれかを検出
することで、検出した異物の成分分析を行う電子顕微鏡
とを組み合せた、請求項１２に記載の異物観察分析装
置。
【請求項１５】前記異物検出装置と、検出した異物に
イオンビーム源からイオンビームを照射し、前記ステー
ジと前記イオンビーム源とを相対的に移動させながら前
記異物から発生する二次イオンを検出し、検出した異物
の二次イオン像を観察するイオン顕微鏡とを組み合せ
た、請求項１２に記載の異物観察分析装置。
【請求項１６】前記異物検出装置と、検出した異物に
イオンビーム源からイオンビームを照射し、前記ステー
ジと前記イオンビーム源とを相対的に移動させながら前
記異物から発生する二次イオンを検出し、二次イオンの
飛行時間を分析することで検出した異物の成分分析を行
う、飛行時間型二次イオン質量分析計とを組み合せた、
請求項１２に記載の異物観察分析装置。
【請求項１７】前記異物検出装置と、検出した異物
に、探針の先を試料に接近させ、前記ステージと前記探
針とを相対的に移動させながら、前記探針と前記試料の
間に働く原子間の相互作用を利用することで、検出した
異物の形状観測を行う原子間力顕微鏡とを組み合せた、
請求項１２に記載の異物観察分析装置。
【請求項１８】前記異物検出装置と、検出した異物の
二次イオンを質量分析器に導いて質量分析を行うこと
で、元素を含む分子あるいは構造に関する情報を導出す
るレーザ・マイクロプローブ質量分析装置とを組み合せ
た、請求項１２に記載の異物観察分析装置。