JPH10339702A - 半導体ウエハ等の欠陥観察装置 - Google Patents
半導体ウエハ等の欠陥観察装置Info
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- JPH10339702A JPH10339702A JP11414398A JP11414398A JPH10339702A JP H10339702 A JPH10339702 A JP H10339702A JP 11414398 A JP11414398 A JP 11414398A JP 11414398 A JP11414398 A JP 11414398A JP H10339702 A JPH10339702 A JP H10339702A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 試料の表面に存在する傷及び付着粒子と内部
の欠陥を正確に観察する。 【解決手段】 直線偏光又はランダム偏光を照射するレ
ーザ照射手段１０２と、前記レーザ照射手段１０２より
のレーザ光１０５を主にｐ偏光成分１１９のみまたは主
にｓ偏光成分１２１のみあるいは両成分を一定比率で混
合して試料１０１に照射するように調整可能とした照射
側偏光板１１７と、前記照射側偏光板１１７で偏光した
レーザ光１０５を集束し且つ半導体等の試料１０１に対
し斜めの入射角度θで照射する集光レンズ１０７と、前
記レーザ光１０５の正反射光１２９よりも垂直に近い位
置に配置された試料表面の欠陥の散乱光又は試料内部の
欠陥の散乱光を観察する観察レンズ１１１と、ウオラス
トンプリズム等の偏光プリズム７０１と、結像レンズ１
１３と、撮影素子１１５とからなる。
の欠陥を正確に観察する。 【解決手段】 直線偏光又はランダム偏光を照射するレ
ーザ照射手段１０２と、前記レーザ照射手段１０２より
のレーザ光１０５を主にｐ偏光成分１１９のみまたは主
にｓ偏光成分１２１のみあるいは両成分を一定比率で混
合して試料１０１に照射するように調整可能とした照射
側偏光板１１７と、前記照射側偏光板１１７で偏光した
レーザ光１０５を集束し且つ半導体等の試料１０１に対
し斜めの入射角度θで照射する集光レンズ１０７と、前
記レーザ光１０５の正反射光１２９よりも垂直に近い位
置に配置された試料表面の欠陥の散乱光又は試料内部の
欠陥の散乱光を観察する観察レンズ１１１と、ウオラス
トンプリズム等の偏光プリズム７０１と、結像レンズ１
１３と、撮影素子１１５とからなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハ等の欠陥
観察装置に関する。
観察装置に関する。
【０００２】
【従来技術】従来、公知の特開平３−２９１５５２号公
報（第１公知例）の第１図及び第６図には、ｐ偏光成分
とｓ偏光成分とを斜めの入射角度θで照射する装置と、
前記両偏光成分を所定の割合いにする偏光板と、前記両
偏光成分を集光して試料に照射する集光レンズと、前記
入射角度θと同じ角度θで反射した正反射光に含まれる
試料表面の欠陥の散乱光を観察する装置について記載さ
れている。また、従来、公知の特開昭６４−８８２４０
号公報（第２公知例）の第４図には、ｐ偏光成分を斜め
の入射角度θで照射する装置と、同じ角度θで反射した
正反射光よりも垂直に近い位置に配置された試料表面の
傷の散乱光を観察する撮影素子について記載されてい
る。また、従来、公知の特開平３−２６４９１２号公報
（第３公知例）の第１図及び第２図には、第１公知例と
同様に、ｐ偏光成分とｓ偏光成分とを斜めの入射角度θ
で照射する装置と、前記両偏光成分を所定の割合いに混
合する偏光板と、前記両偏光成分を集光して試料に照射
する集光レンズと、試料の入射角度θと同じ角度θで反
射した正反射光に含まれる試料表面の欠陥の散乱光を観
察する装置について記載されている。また、従来、公知
の特開昭６１−１８２５５３号公報（第４公知例）の第
３図には、試料内をレーザビームを透過させ、試料の内
部欠陥を観察する構成について記載されている。
報（第１公知例）の第１図及び第６図には、ｐ偏光成分
とｓ偏光成分とを斜めの入射角度θで照射する装置と、
前記両偏光成分を所定の割合いにする偏光板と、前記両
偏光成分を集光して試料に照射する集光レンズと、前記
入射角度θと同じ角度θで反射した正反射光に含まれる
試料表面の欠陥の散乱光を観察する装置について記載さ
れている。また、従来、公知の特開昭６４−８８２４０
号公報（第２公知例）の第４図には、ｐ偏光成分を斜め
の入射角度θで照射する装置と、同じ角度θで反射した
正反射光よりも垂直に近い位置に配置された試料表面の
傷の散乱光を観察する撮影素子について記載されてい
る。また、従来、公知の特開平３−２６４９１２号公報
（第３公知例）の第１図及び第２図には、第１公知例と
同様に、ｐ偏光成分とｓ偏光成分とを斜めの入射角度θ
で照射する装置と、前記両偏光成分を所定の割合いに混
合する偏光板と、前記両偏光成分を集光して試料に照射
する集光レンズと、試料の入射角度θと同じ角度θで反
射した正反射光に含まれる試料表面の欠陥の散乱光を観
察する装置について記載されている。また、従来、公知
の特開昭６１−１８２５５３号公報（第４公知例）の第
３図には、試料内をレーザビームを透過させ、試料の内
部欠陥を観察する構成について記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】半導体ウエハ等の欠陥
や粒子を評価する装置として、半導体内部に透過して屈
折光になり易いｐ偏光成分と半導体表面で反射し易いｓ
偏光成分を用いるものは周知であるが、周知の装置は、
レーザ光の正反射光に含まれる欠陥の散乱光を観察する
ものが多く、それゆえ、強い反射光に影響されて、良好
な観察がなし得ない課題があった。半導体ウエハ等の内
部欠陥や表面の傷又は粒子を良好に観察する装置として
は、ｐ偏光成分とｓ偏光成分の両方を斜めに照射し、こ
れをレーザ光の正反射光より外れた位置で観察するよう
にして正反射光の影響より遠ざけ、且つ、得られた欠陥
の散乱光は、ｐ偏光成分とｓ偏光成分とを含むので、こ
れを差別化する観察側偏光子を用いて観察するとよい。
その意味で公知の第１公知例の第１図及び第６図を見る
と、第１公知例は試料に対する入射角度θと同じ角度θ
で反射した正反射光中に含まれる試料表面の欠陥の散乱
光を受光部により観察するようにしている。これでは、
強い正反射光に影響されて、内部や表面の欠陥を確実に
観察することはできない。また、第１公知例は、得られ
た欠陥の散乱光をｐ偏光成分とｓ偏光成分とに差別化す
る観察側偏光子は用いられていないので、試料の内部と
表面の欠陥が重合し、良好な観察はできない。また、公
知の第３公知例も、第１図及び第２図よりすると、第１
公知例と同様に、試料に対する入射角度θと同じ角度θ
で反射した正反射光中に含まれる試料表面の欠陥の散乱
光を、カメラにより観察するようにしているが、前記と
同様、反射光が強すぎて内部や表面の散乱光を確実に観
察することはできないし、第３公知例も、得られた欠陥
の散乱光をｐ偏光成分とｓ偏光成分とに差別化する観察
側偏光子は用いられていないので、試料の内部と表面の
欠陥が重合し、良好な観察はできない。また、公知の第
４公知例のものは、その第３図より明らかなごとく、試
料内をレーザビームを透過させて試料の内部欠陥を観察
する構成であるから、屈折光は生じないので屈折光によ
る観察はできないばかりでなく、試料表面の欠陥と試料
内部欠陥とが重合して見え、良好に観察できない。な
お、公知の第２公知例の第４図に記載されたものは、ｐ
偏光成分を斜めの角度θで照射する装置と、試料の入射
角度θと同じ角度θで反射した正反射光よりは外れた垂
直に近い位置に試料表面の傷の散乱光を観察する撮影素
子を配置したものであるから、第１公知例及び第３公知
例とは異なり、正反射光の影響は受けないで欠陥の観察
はできるが、該第２公知例は、観察側に、観察レンズで
集束された散乱光を、ｐ偏光成分とｓ偏光成分との夫々
に区別する観察側偏光子を有していないから、試料表面
の欠陥と試料内部の欠陥を区別して観察し、これを比較
することはできないので、充分な観察はできない。
や粒子を評価する装置として、半導体内部に透過して屈
折光になり易いｐ偏光成分と半導体表面で反射し易いｓ
偏光成分を用いるものは周知であるが、周知の装置は、
レーザ光の正反射光に含まれる欠陥の散乱光を観察する
ものが多く、それゆえ、強い反射光に影響されて、良好
な観察がなし得ない課題があった。半導体ウエハ等の内
部欠陥や表面の傷又は粒子を良好に観察する装置として
は、ｐ偏光成分とｓ偏光成分の両方を斜めに照射し、こ
れをレーザ光の正反射光より外れた位置で観察するよう
にして正反射光の影響より遠ざけ、且つ、得られた欠陥
の散乱光は、ｐ偏光成分とｓ偏光成分とを含むので、こ
れを差別化する観察側偏光子を用いて観察するとよい。
その意味で公知の第１公知例の第１図及び第６図を見る
と、第１公知例は試料に対する入射角度θと同じ角度θ
で反射した正反射光中に含まれる試料表面の欠陥の散乱
光を受光部により観察するようにしている。これでは、
強い正反射光に影響されて、内部や表面の欠陥を確実に
観察することはできない。また、第１公知例は、得られ
た欠陥の散乱光をｐ偏光成分とｓ偏光成分とに差別化す
る観察側偏光子は用いられていないので、試料の内部と
表面の欠陥が重合し、良好な観察はできない。また、公
知の第３公知例も、第１図及び第２図よりすると、第１
公知例と同様に、試料に対する入射角度θと同じ角度θ
で反射した正反射光中に含まれる試料表面の欠陥の散乱
光を、カメラにより観察するようにしているが、前記と
同様、反射光が強すぎて内部や表面の散乱光を確実に観
察することはできないし、第３公知例も、得られた欠陥
の散乱光をｐ偏光成分とｓ偏光成分とに差別化する観察
側偏光子は用いられていないので、試料の内部と表面の
欠陥が重合し、良好な観察はできない。また、公知の第
４公知例のものは、その第３図より明らかなごとく、試
料内をレーザビームを透過させて試料の内部欠陥を観察
する構成であるから、屈折光は生じないので屈折光によ
る観察はできないばかりでなく、試料表面の欠陥と試料
内部欠陥とが重合して見え、良好に観察できない。な
お、公知の第２公知例の第４図に記載されたものは、ｐ
偏光成分を斜めの角度θで照射する装置と、試料の入射
角度θと同じ角度θで反射した正反射光よりは外れた垂
直に近い位置に試料表面の傷の散乱光を観察する撮影素
子を配置したものであるから、第１公知例及び第３公知
例とは異なり、正反射光の影響は受けないで欠陥の観察
はできるが、該第２公知例は、観察側に、観察レンズで
集束された散乱光を、ｐ偏光成分とｓ偏光成分との夫々
に区別する観察側偏光子を有していないから、試料表面
の欠陥と試料内部の欠陥を区別して観察し、これを比較
することはできないので、充分な観察はできない。
【０００４】
【発明の目的】試料の表面に存在する欠陥と試料内部の
欠陥とを、それぞれ差別化し、両者を比較して観察する
ことにより、正確な欠陥の分布状態を知る。
欠陥とを、それぞれ差別化し、両者を比較して観察する
ことにより、正確な欠陥の分布状態を知る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】よって、本発明は、直線
偏光又はランダム偏光を照射するレーザ照射手段１０２
と、前記レーザ照射手段１０２よりのレーザ光１０５を
主にｐ偏光成分１１９のみまたは主にｓ偏光成分１２１
のみあるいは両成分を一定比率で混合して試料１０１に
照射するように調整可能とした照射側偏光板１１７と、
前記照射側偏光板１１７で偏光したレーザ光１０５を集
束し且つ半導体等の試料１０１に対し斜めの入射角度θ
で照射する集光レンズ１０７と、前記レーザ光１０５の
正反射光１２９よりも垂直に近い位置に配置された試料
表面の欠陥１２７の散乱光又は試料内部の欠陥１２３の
散乱光を観察する観察レンズ１１１と、前記観察レンズ
１１１のつぎに設けた前記観察レンズ１１１により集束
された散乱光を前記ｐ偏光成分１１９と前記ｓ偏光成分
１２１とに分離するウオラストンプリズム等の偏光プリ
ズム７０１と、前記偏光プリズム７０１のつぎに設けた
前記偏光プリズム７０１により分離された前記ｐ偏光成
分１１９と前記ｓ偏光成分１２１とを同時に結像させる
結像レンズ１１３と、前記結像レンズ１１３のつぎに設
けた撮影素子１１５とからなる半導体ウエハ等の欠陥観
察装置としたものである。また、前記装置において、前
記照射側偏光板１１７は、偏光回転子とした半導体ウエ
ハ等の欠陥観察装置としたものである。
偏光又はランダム偏光を照射するレーザ照射手段１０２
と、前記レーザ照射手段１０２よりのレーザ光１０５を
主にｐ偏光成分１１９のみまたは主にｓ偏光成分１２１
のみあるいは両成分を一定比率で混合して試料１０１に
照射するように調整可能とした照射側偏光板１１７と、
前記照射側偏光板１１７で偏光したレーザ光１０５を集
束し且つ半導体等の試料１０１に対し斜めの入射角度θ
で照射する集光レンズ１０７と、前記レーザ光１０５の
正反射光１２９よりも垂直に近い位置に配置された試料
表面の欠陥１２７の散乱光又は試料内部の欠陥１２３の
散乱光を観察する観察レンズ１１１と、前記観察レンズ
１１１のつぎに設けた前記観察レンズ１１１により集束
された散乱光を前記ｐ偏光成分１１９と前記ｓ偏光成分
１２１とに分離するウオラストンプリズム等の偏光プリ
ズム７０１と、前記偏光プリズム７０１のつぎに設けた
前記偏光プリズム７０１により分離された前記ｐ偏光成
分１１９と前記ｓ偏光成分１２１とを同時に結像させる
結像レンズ１１３と、前記結像レンズ１１３のつぎに設
けた撮影素子１１５とからなる半導体ウエハ等の欠陥観
察装置としたものである。また、前記装置において、前
記照射側偏光板１１７は、偏光回転子とした半導体ウエ
ハ等の欠陥観察装置としたものである。
【０００６】
【実施例】本発明の半導体ウエハ等の内部欠陥又は表面
の欠陥の観察装置を図面により説明すると、図７は本発
明の実施例の構成を示す模式図であり、図１はその前提
となる全体の模式図である。まず、図１により、本発明
の前提となる全体の構成について説明すると、試料１０
１の観察表面１０３にレーザ光１０５を集光レンズ１０
７を介して斜めに照射するレーザ照射手段１０２と、レ
ーザ光１０５の試料内の屈折光１０９により試料内部の
欠陥や粒子から生じる散乱光を観察表面１０３を介して
観察するための観察レンズ１１１、結像レンズ１１３、
および撮像素子１１５、ならびにレーザ光１０５を集光
レンズ１０７の前において偏光させて主にｐ偏光成分１
１９のみまたは主にｓ偏光成分１２１のみあるいは両成
分を一定比率で混合した光が照射されるようにする照射
側偏光板１１７、観察レンズ１１１と結像レンズ１１３
との間の観察側偏光子１１８を備える。１２９はレーザ
光１０５の正反射光である。
の欠陥の観察装置を図面により説明すると、図７は本発
明の実施例の構成を示す模式図であり、図１はその前提
となる全体の模式図である。まず、図１により、本発明
の前提となる全体の構成について説明すると、試料１０
１の観察表面１０３にレーザ光１０５を集光レンズ１０
７を介して斜めに照射するレーザ照射手段１０２と、レ
ーザ光１０５の試料内の屈折光１０９により試料内部の
欠陥や粒子から生じる散乱光を観察表面１０３を介して
観察するための観察レンズ１１１、結像レンズ１１３、
および撮像素子１１５、ならびにレーザ光１０５を集光
レンズ１０７の前において偏光させて主にｐ偏光成分１
１９のみまたは主にｓ偏光成分１２１のみあるいは両成
分を一定比率で混合した光が照射されるようにする照射
側偏光板１１７、観察レンズ１１１と結像レンズ１１３
との間の観察側偏光子１１８を備える。１２９はレーザ
光１０５の正反射光である。
【０００７】前記装置において、照射側偏光板１１７
は、光軸の回りで回転角度が調整されることによって、
主にｐ偏光成分１１９のみまたは主にｓ偏光成分１２１
のみあるいは両成分を一定比率で混合した光が照射され
るように構成される。前記観察側偏光子１１８は、照射
された光が一定比率で混合した光のときは勿論である
が、主にｐ偏光成分１１９とした場合であっても若干の
ｓ偏光成分１２１を含み、または主にｓ偏光成分１２１
とした場合であっても若干のｐ偏光成分１１９を含むか
ら、これを差別して別々に観察するためのものである。
は、光軸の回りで回転角度が調整されることによって、
主にｐ偏光成分１１９のみまたは主にｓ偏光成分１２１
のみあるいは両成分を一定比率で混合した光が照射され
るように構成される。前記観察側偏光子１１８は、照射
された光が一定比率で混合した光のときは勿論である
が、主にｐ偏光成分１１９とした場合であっても若干の
ｓ偏光成分１２１を含み、または主にｓ偏光成分１２１
とした場合であっても若干のｐ偏光成分１１９を含むか
ら、これを差別して別々に観察するためのものである。
【０００８】また、散乱光は観察表面１０３全体に拡散
するが、前記観察レンズ１１１は、レーザ光１０５の正
反射光１２９よりも垂直に近い位置に配置されて、正反
射光１２９の影響のないところで観察するように構成す
る。
するが、前記観察レンズ１１１は、レーザ光１０５の正
反射光１２９よりも垂直に近い位置に配置されて、正反
射光１２９の影響のないところで観察するように構成す
る。
【０００９】以上が本発明の前提となる観察装置である
が、以上の装置は、あくまでもｐ偏光成分とｓ偏光成分
とを差別化して観察するから、別々に観察するものであ
って、同時に観察するものではない。同時に観察すれば
一層良好に観察できるばかりでなく、観察時間も短縮で
きる。同時に観察しうる装置を図７に示す。
が、以上の装置は、あくまでもｐ偏光成分とｓ偏光成分
とを差別化して観察するから、別々に観察するものであ
って、同時に観察するものではない。同時に観察すれば
一層良好に観察できるばかりでなく、観察時間も短縮で
きる。同時に観察しうる装置を図７に示す。
【００１０】図７は、図１の観察側偏光板１１８の代り
に、ウオラストンプリズム等の偏光プリズム７０１を配
置したものである。図７の場合は、試料に入射されるレ
ーザ光はｓ偏光成分とｐ偏光成分を一定比率で含むと好
都合である。偏光プリズム７０１は、観察レンズ１１１
と結像レンズ１１３との間に配置される。この場合、試
料１０１に入射されるレーザ光１０５は、ｓ偏光成分１
２１とｐ偏光成分１１９を一定比率で含むから、それに
よって生じる内部の欠陥１２３や表面の欠陥１２７等か
らの散乱光は、ｐ偏光成分１１９とｓ偏光成分１２１と
を含んでおり、これが偏光プリズム７０１によって分離
され、撮像素子１１５上に、図８に示すように、同時に
ｐ偏光成分による画像５２１とｓ偏光成分による画像５
２２を形成する。
に、ウオラストンプリズム等の偏光プリズム７０１を配
置したものである。図７の場合は、試料に入射されるレ
ーザ光はｓ偏光成分とｐ偏光成分を一定比率で含むと好
都合である。偏光プリズム７０１は、観察レンズ１１１
と結像レンズ１１３との間に配置される。この場合、試
料１０１に入射されるレーザ光１０５は、ｓ偏光成分１
２１とｐ偏光成分１１９を一定比率で含むから、それに
よって生じる内部の欠陥１２３や表面の欠陥１２７等か
らの散乱光は、ｐ偏光成分１１９とｓ偏光成分１２１と
を含んでおり、これが偏光プリズム７０１によって分離
され、撮像素子１１５上に、図８に示すように、同時に
ｐ偏光成分による画像５２１とｓ偏光成分による画像５
２２を形成する。
【００１１】
【実施例の作用】図７の本願装置の説明の前に図１につ
いて述べる。図１のもので、ｐ偏光成分光で観察する場
合は、照射側偏光板１１７を、種々の偏光方向成分を含
むレーザ光１０５のうち、主にｐ偏光成分１１９が通る
ように光軸の回りで回転角度を調整すると、偏光板１１
７によりレーザ光１０５は主にｐ偏光成分１１９のみが
通るように偏光され、集光レンズ１０７を介して集光さ
れて試料１０１の観察表面１０３にθ角度の入射角度で
照射される。照射されたｐ偏光成分１１９よりなるレー
ザ光１０５は、図２に拡大して示すように、主にｐ偏光
成分１１９であるからその多くは観察表面１０３を通過
し、屈折光１０９となって試料１０１内を透過する。特
に、図１に図示した入射角θが、ブリュースター角（図
４の７４°付近）の場合は、図４のｐ偏光曲線４１で示
したように透過率が１００％であるから、殆どすべてが
透過する。透過した屈折光１０９は試料内部の欠陥１２
３や粒子に当ると図２のように散乱光を生じ、その散乱
光が観察表面１０３を介して若干の正反射光１２９に邪
魔されない垂直に近い位置の矢印１２５で示す方向に設
けた観察レンズ１１１で集束され、ついで、観察側偏光
子１１８で差別化され、結像レンズ１１３で結像され、
撮像素子１１５で観察される。このとき、観察表面１０
３に欠陥１２７があるときは若干のｓ偏光成分によって
散乱光を発生させるが、主にｐ偏光成分１１９による観
察だからｓ偏光成分は弱いことと、観察側偏光子１１８
で差別化されることが相俟って、観察表面上の傷等１２
７よりも内部の欠陥や粒子１２３の方が顕著に観察され
る。
いて述べる。図１のもので、ｐ偏光成分光で観察する場
合は、照射側偏光板１１７を、種々の偏光方向成分を含
むレーザ光１０５のうち、主にｐ偏光成分１１９が通る
ように光軸の回りで回転角度を調整すると、偏光板１１
７によりレーザ光１０５は主にｐ偏光成分１１９のみが
通るように偏光され、集光レンズ１０７を介して集光さ
れて試料１０１の観察表面１０３にθ角度の入射角度で
照射される。照射されたｐ偏光成分１１９よりなるレー
ザ光１０５は、図２に拡大して示すように、主にｐ偏光
成分１１９であるからその多くは観察表面１０３を通過
し、屈折光１０９となって試料１０１内を透過する。特
に、図１に図示した入射角θが、ブリュースター角（図
４の７４°付近）の場合は、図４のｐ偏光曲線４１で示
したように透過率が１００％であるから、殆どすべてが
透過する。透過した屈折光１０９は試料内部の欠陥１２
３や粒子に当ると図２のように散乱光を生じ、その散乱
光が観察表面１０３を介して若干の正反射光１２９に邪
魔されない垂直に近い位置の矢印１２５で示す方向に設
けた観察レンズ１１１で集束され、ついで、観察側偏光
子１１８で差別化され、結像レンズ１１３で結像され、
撮像素子１１５で観察される。このとき、観察表面１０
３に欠陥１２７があるときは若干のｓ偏光成分によって
散乱光を発生させるが、主にｐ偏光成分１１９による観
察だからｓ偏光成分は弱いことと、観察側偏光子１１８
で差別化されることが相俟って、観察表面上の傷等１２
７よりも内部の欠陥や粒子１２３の方が顕著に観察され
る。
【００１２】逆に、図１の装置で、ｓ偏光成分１２１で
観察する場合は、照射側偏光板１１７を、種々の偏光方
向成分を含むレーザ光１０５のうち、主にｓ偏光成分１
２１が通るように光軸の回りの回転角度を調整すると、
照射側偏光板１１７によりレーザ光１０５は偏光され
て、主にｓ偏光成分１２１のみが集光レンズ１０７で集
光されて試料１０１の観察表面１０３にθ角度の入射角
度で照射される。照射されたレーザ光１０５は、図３に
拡大して示すように、主にｓ偏光成分１２１であるから
その多くは観察表面１０３で反射して正反射光１２９と
なり、屈折光１０９となって試料１０１内を透過するｐ
偏光成分は極く僅かであるから、観察表面１０３上の傷
等の欠陥１２７から生じる散乱光の方が試料内部の欠陥
１２３や粒子からの散乱光よりも強く、観察表面上の欠
陥１２７の方が内部の欠陥１２３よりも顕著に観察され
る。
観察する場合は、照射側偏光板１１７を、種々の偏光方
向成分を含むレーザ光１０５のうち、主にｓ偏光成分１
２１が通るように光軸の回りの回転角度を調整すると、
照射側偏光板１１７によりレーザ光１０５は偏光され
て、主にｓ偏光成分１２１のみが集光レンズ１０７で集
光されて試料１０１の観察表面１０３にθ角度の入射角
度で照射される。照射されたレーザ光１０５は、図３に
拡大して示すように、主にｓ偏光成分１２１であるから
その多くは観察表面１０３で反射して正反射光１２９と
なり、屈折光１０９となって試料１０１内を透過するｐ
偏光成分は極く僅かであるから、観察表面１０３上の傷
等の欠陥１２７から生じる散乱光の方が試料内部の欠陥
１２３や粒子からの散乱光よりも強く、観察表面上の欠
陥１２７の方が内部の欠陥１２３よりも顕著に観察され
る。
【００１３】図５はこのようにして観察される画像の様
子を示す模式図であり、同図において、上半分は側面図
であり下半分は俯瞰図である。しかして、ｐ偏光成分１
１９で観察する場合は、図５（ａ）に示すように、観察
方向の矢印１２５に対し試料１０１の表面に照射される
レーザ光の領域５１においては、殆どが試料内に透過す
るから、内部の欠陥１２３や粒子の像５２３が表面の傷
等の欠陥１２７の像５２７より大きく観察される。ま
た、前記表面の領域５１より外れた領域５３において
は、内部の欠陥１２３や粒子の像５２３のみが強く観察
される。
子を示す模式図であり、同図において、上半分は側面図
であり下半分は俯瞰図である。しかして、ｐ偏光成分１
１９で観察する場合は、図５（ａ）に示すように、観察
方向の矢印１２５に対し試料１０１の表面に照射される
レーザ光の領域５１においては、殆どが試料内に透過す
るから、内部の欠陥１２３や粒子の像５２３が表面の傷
等の欠陥１２７の像５２７より大きく観察される。ま
た、前記表面の領域５１より外れた領域５３において
は、内部の欠陥１２３や粒子の像５２３のみが強く観察
される。
【００１４】これに対し、ｓ偏光成分１２１で観察する
場合は、図５（ｂ）に示すように、観察方向の矢印１２
５に対し試料１０１の表面に照射されるレーザ光の領域
５１においては、強く反射するから、内部の欠陥１２３
や粒子の像５２３よりも表面の傷等の欠陥１２７の像５
２７が大きく観察される。また、前記表面の領域５１よ
り外れた領域５３においては、内部の欠陥１２３や粒子
の像５２３が弱く観察される。図６（ａ）は図５（ａ）
の画像から内部欠陥や粒子の像５２３のみ抽出した画像
を示す。図６（ｂ）は図５（ｂ）の画像から傷等の像５
２７のみを抽出した画像を示す。このような抽出は、公
知の画像処理手段等を用いて行なうことができる。例え
ば、図５（ａ）と図５（ｂ）の各画素の強度Ｉa とＩb
に対し、内部欠陥や粒子の像５２３の強度と傷等の像５
２７の強度とを区別できるような閾値（しきいち）ｋを
設定し、Ｉa ＞ｋＩb であるような強度Ｉa の各画素の
画像データはそのまま残し、Ｉa ＜ｋＩb なる強度Ｉa
の画像データを０とすることにより内部欠陥の抽出を行
なうことができる。また、逆の操作により、表面欠陥を
抽出することができる。また、入射レーザ光が直線偏光
の場合は、図１の照射側偏光板１１７に代えて、偏光回
転子を用いる。
場合は、図５（ｂ）に示すように、観察方向の矢印１２
５に対し試料１０１の表面に照射されるレーザ光の領域
５１においては、強く反射するから、内部の欠陥１２３
や粒子の像５２３よりも表面の傷等の欠陥１２７の像５
２７が大きく観察される。また、前記表面の領域５１よ
り外れた領域５３においては、内部の欠陥１２３や粒子
の像５２３が弱く観察される。図６（ａ）は図５（ａ）
の画像から内部欠陥や粒子の像５２３のみ抽出した画像
を示す。図６（ｂ）は図５（ｂ）の画像から傷等の像５
２７のみを抽出した画像を示す。このような抽出は、公
知の画像処理手段等を用いて行なうことができる。例え
ば、図５（ａ）と図５（ｂ）の各画素の強度Ｉa とＩb
に対し、内部欠陥や粒子の像５２３の強度と傷等の像５
２７の強度とを区別できるような閾値（しきいち）ｋを
設定し、Ｉa ＞ｋＩb であるような強度Ｉa の各画素の
画像データはそのまま残し、Ｉa ＜ｋＩb なる強度Ｉa
の画像データを０とすることにより内部欠陥の抽出を行
なうことができる。また、逆の操作により、表面欠陥を
抽出することができる。また、入射レーザ光が直線偏光
の場合は、図１の照射側偏光板１１７に代えて、偏光回
転子を用いる。
【００１５】しかして、上記に説明した図１のものは、
上記のように観察側偏光子１１８によって、ｐ偏光成分
１１９とｓ偏光成分１２１とを差別して、別々に観察す
るものであるが、図７の本願は、ｐ偏光成分１１９の像
とｓ偏光成分１２１の像とを同時に観察するものであ
る。この装置は、ｐ偏光成分１１９とｓ偏光成分１２１
とをウオラストンプリズム等の偏光プリズム７０１を用
いて観察する。前記偏光プリズム７０１は観察レンズ１
１１と結像レンズ１１３との間に配置されているから、
試料１０１に入射されるレーザ光１０５がｓ偏光成分１
２１とｐ偏光成分１１９を一定比率で含んでいても、偏
光プリズム７０１によって分離され、撮像素子１１５上
に、図８に示すように、同時にｐ偏光成分１１９による
画像５２１とｓ偏光成分１２１による画像５２２が形成
される。なお、画像５２１の領域には内部欠陥１２３や
粒子からの散乱像５２３が強く、画像５２２の領域には
表面の傷等の欠陥１２７からの散乱像５２７が強く観察
される。これによれば、偏光子１１８を回転したりする
ことによってレーザ光のビーム位置が変化したりするこ
とがないため、正確な計測が行なえるという利点もあ
る。また、偏光子１１８等の回転位置を調整する等の必
要がないため、計測時間が短かいという利点も有する。
上記のように観察側偏光子１１８によって、ｐ偏光成分
１１９とｓ偏光成分１２１とを差別して、別々に観察す
るものであるが、図７の本願は、ｐ偏光成分１１９の像
とｓ偏光成分１２１の像とを同時に観察するものであ
る。この装置は、ｐ偏光成分１１９とｓ偏光成分１２１
とをウオラストンプリズム等の偏光プリズム７０１を用
いて観察する。前記偏光プリズム７０１は観察レンズ１
１１と結像レンズ１１３との間に配置されているから、
試料１０１に入射されるレーザ光１０５がｓ偏光成分１
２１とｐ偏光成分１１９を一定比率で含んでいても、偏
光プリズム７０１によって分離され、撮像素子１１５上
に、図８に示すように、同時にｐ偏光成分１１９による
画像５２１とｓ偏光成分１２１による画像５２２が形成
される。なお、画像５２１の領域には内部欠陥１２３や
粒子からの散乱像５２３が強く、画像５２２の領域には
表面の傷等の欠陥１２７からの散乱像５２７が強く観察
される。これによれば、偏光子１１８を回転したりする
ことによってレーザ光のビーム位置が変化したりするこ
とがないため、正確な計測が行なえるという利点もあ
る。また、偏光子１１８等の回転位置を調整する等の必
要がないため、計測時間が短かいという利点も有する。
【００１６】
【発明の効果】本発明は、直線偏光又はランダム偏光を
照射するレーザ照射手段１０２と、前記レーザ照射手段
１０２よりのレーザ光１０５を主にｐ偏光成分１１９の
みまたは主にｓ偏光成分１２１のみあるいは両成分を一
定比率で混合して試料１０１に照射するように調整可能
とした照射側偏光板１１７と、前記照射側偏光板１１７
で偏光したレーザ光１０５を集束し且つ半導体等の試料
１０１に対し斜めの入射角度θで照射する集光レンズ１
０７と、前記レーザ光１０５の正反射光１２９よりも垂
直に近い位置に配置された試料表面の欠陥１２７の散乱
光又は試料内部の欠陥１２３の散乱光を観察する観察レ
ンズ１１１と、前記観察レンズ１１１のつぎに設けた前
記観察レンズ１１１により集束された散乱光を前記ｐ偏
光成分１１９と前記ｓ偏光成分１２１とに分離するウオ
ラストンプリズム等の偏光プリズム７０１と、前記偏光
プリズム７０１のつぎに設けた前記偏光プリズム７０１
により分離された前記ｐ偏光成分１１９と前記ｓ偏光成
分１２１とを同時に結像させる結像レンズ１１３と、前
記結像レンズ１１３のつぎに設けた撮影素子１１５とか
らなる半導体ウエハ等の欠陥観察装置としたから、 （イ）照射側に、レーザ照射手段よりのレーザ光１０５
を主にｐ偏光成分１１９のみまたは主にｓ偏光成分１２
１のみあるいは両成分を一定比率で混合して試料１０１
に照射するように調整可能とした照射側偏光板１１７を
設けたから、該照射側偏光板１１７を調整することによ
り、レーザ光１０５を主にｐ偏光成分１１９にして試料
１０１の内部を主に観察したり、または主にｓ偏光成分
１２１のみにして試料１０１の表面を主に観察したり、
あるいは両成分を一定比率に混合して内部と表面とを同
時に観察することができる。 （ロ）また、前記観察レンズ１１１の位置は、レーザ光
１０５の正反射光１２９よりも垂直に近い位置に配置さ
れたから、試料表面の欠陥１２７の散乱光又は試料内部
の欠陥１２３の散乱光を、強い正反射光１２９に影響さ
れることなく、観察できる。 （ハ）また、前記観察レンズ１１１で集束された散乱光
をｐ偏光成分１１９とｓ偏光成分１２１とに差別するウ
オラストンプリズム等の偏光プリズム７０１を設けたか
ら、該偏光プリズム７０１により、主としてｐ偏光成分
１１９による観察のときでも僅かに含まれるｓ偏光成分
１２１を別像にして観察でき、逆に主としてｓ偏光成分
１２１による観察のときでも僅かに含まれるｐ偏光成分
１１９を別像にして観察でき、また、ｐ偏光成分１１９
とｓ偏光成分１２１を一定割合で混合させたときはｐ偏
光成分１１９による画像５２１とｓ偏光成分１２１によ
る画像５２２を同時に撮影素子１１５に結像させるか
ら、両画像を比較しながら同時に観察できるので、一層
正確に観察できる。 （ニ）また、前記偏光プリズム７０１のつぎに前記偏光
プリズム７０１により分離された前記ｐ偏光成分１１９
と前記ｓ偏光成分１２１とを同時に結像させる結像レン
ズ１１３を設けたから、試料１０１内部の欠陥１２３と
試料１０１表面の欠陥１２７を結像レンズ１１３により
分離して結像することができる。 （ホ）また、前記結像レンズ１１３のつぎに撮影素子１
１５を設けたから、撮像素子１１５に、図８に示すよう
に、同時にｐ偏光成分１１９による画像５２１とｓ偏光
成分１２１による画像５２２が形成され、両画像を比較
しながら同時に観察できるので、一層正確に観察でき
る。 （ヘ）また、前記装置において、前記照射側偏光板１１
７は、偏光回転子とした半導体ウエハ等の欠陥観察装置
としたものであるから、操作容易である。
照射するレーザ照射手段１０２と、前記レーザ照射手段
１０２よりのレーザ光１０５を主にｐ偏光成分１１９の
みまたは主にｓ偏光成分１２１のみあるいは両成分を一
定比率で混合して試料１０１に照射するように調整可能
とした照射側偏光板１１７と、前記照射側偏光板１１７
で偏光したレーザ光１０５を集束し且つ半導体等の試料
１０１に対し斜めの入射角度θで照射する集光レンズ１
０７と、前記レーザ光１０５の正反射光１２９よりも垂
直に近い位置に配置された試料表面の欠陥１２７の散乱
光又は試料内部の欠陥１２３の散乱光を観察する観察レ
ンズ１１１と、前記観察レンズ１１１のつぎに設けた前
記観察レンズ１１１により集束された散乱光を前記ｐ偏
光成分１１９と前記ｓ偏光成分１２１とに分離するウオ
ラストンプリズム等の偏光プリズム７０１と、前記偏光
プリズム７０１のつぎに設けた前記偏光プリズム７０１
により分離された前記ｐ偏光成分１１９と前記ｓ偏光成
分１２１とを同時に結像させる結像レンズ１１３と、前
記結像レンズ１１３のつぎに設けた撮影素子１１５とか
らなる半導体ウエハ等の欠陥観察装置としたから、 （イ）照射側に、レーザ照射手段よりのレーザ光１０５
を主にｐ偏光成分１１９のみまたは主にｓ偏光成分１２
１のみあるいは両成分を一定比率で混合して試料１０１
に照射するように調整可能とした照射側偏光板１１７を
設けたから、該照射側偏光板１１７を調整することによ
り、レーザ光１０５を主にｐ偏光成分１１９にして試料
１０１の内部を主に観察したり、または主にｓ偏光成分
１２１のみにして試料１０１の表面を主に観察したり、
あるいは両成分を一定比率に混合して内部と表面とを同
時に観察することができる。 （ロ）また、前記観察レンズ１１１の位置は、レーザ光
１０５の正反射光１２９よりも垂直に近い位置に配置さ
れたから、試料表面の欠陥１２７の散乱光又は試料内部
の欠陥１２３の散乱光を、強い正反射光１２９に影響さ
れることなく、観察できる。 （ハ）また、前記観察レンズ１１１で集束された散乱光
をｐ偏光成分１１９とｓ偏光成分１２１とに差別するウ
オラストンプリズム等の偏光プリズム７０１を設けたか
ら、該偏光プリズム７０１により、主としてｐ偏光成分
１１９による観察のときでも僅かに含まれるｓ偏光成分
１２１を別像にして観察でき、逆に主としてｓ偏光成分
１２１による観察のときでも僅かに含まれるｐ偏光成分
１１９を別像にして観察でき、また、ｐ偏光成分１１９
とｓ偏光成分１２１を一定割合で混合させたときはｐ偏
光成分１１９による画像５２１とｓ偏光成分１２１によ
る画像５２２を同時に撮影素子１１５に結像させるか
ら、両画像を比較しながら同時に観察できるので、一層
正確に観察できる。 （ニ）また、前記偏光プリズム７０１のつぎに前記偏光
プリズム７０１により分離された前記ｐ偏光成分１１９
と前記ｓ偏光成分１２１とを同時に結像させる結像レン
ズ１１３を設けたから、試料１０１内部の欠陥１２３と
試料１０１表面の欠陥１２７を結像レンズ１１３により
分離して結像することができる。 （ホ）また、前記結像レンズ１１３のつぎに撮影素子１
１５を設けたから、撮像素子１１５に、図８に示すよう
に、同時にｐ偏光成分１１９による画像５２１とｓ偏光
成分１２１による画像５２２が形成され、両画像を比較
しながら同時に観察できるので、一層正確に観察でき
る。 （ヘ）また、前記装置において、前記照射側偏光板１１
７は、偏光回転子とした半導体ウエハ等の欠陥観察装置
としたものであるから、操作容易である。
【図１】 本発明の前提となる欠陥観察装置の模式図。
【図２】 図１の装置において主にｐ偏光成分を用いて
観察したときの様子を拡大して示す説明図。
観察したときの様子を拡大して示す説明図。
【図３】 図１の装置において主にｓ偏光成分を用いて
観察したときの様子を拡大して示す説明図。
観察したときの様子を拡大して示す説明図。
【図４】 ｐ偏光成分およびｓ偏光成分について入射角
θに対する透過率の変化を夫々示すグラフ図。
θに対する透過率の変化を夫々示すグラフ図。
【図５】 観察状態の側断面と俯瞰図の模式図。
【図６】 図５の画像から欠陥内部や粒子の像のみを抽
出した画像を示す模式図。
出した画像を示す模式図。
【図７】 本発明の装置の側面図。
【図８】 本発明の装置で観察される状態図。
１０１…試料、１０２…レーザ照射手段、１０３…観察
表面、１０５…レーザ光、１０７…集光レンズ、１０９
…屈折光、１１１…観察レンズ、１１３…結像レンズ、
１１５…撮像素子、１１７…照射側偏光板、１１８…観
察側偏光子、１１９…ｐ偏光成分、１２１…ｓ偏光成
分、１２３…粒子、１２５…矢印、１２７…傷、１２９
…正反射光、５２１…ｐ偏光成分による画像、５２２…
ｓ偏光成分による画像、５２３…内部欠陥の散乱像、５
２７…表面の欠陥の散乱像、４１…ｐ偏光曲線、４２…
ｓ偏光曲線、５１…表面に照射されるレーザ光の領域、
５３…領域５１から外れたレーザ光の領域。
表面、１０５…レーザ光、１０７…集光レンズ、１０９
…屈折光、１１１…観察レンズ、１１３…結像レンズ、
１１５…撮像素子、１１７…照射側偏光板、１１８…観
察側偏光子、１１９…ｐ偏光成分、１２１…ｓ偏光成
分、１２３…粒子、１２５…矢印、１２７…傷、１２９
…正反射光、５２１…ｐ偏光成分による画像、５２２…
ｓ偏光成分による画像、５２３…内部欠陥の散乱像、５
２７…表面の欠陥の散乱像、４１…ｐ偏光曲線、４２…
ｓ偏光曲線、５１…表面に照射されるレーザ光の領域、
５３…領域５１から外れたレーザ光の領域。
Claims (2)
- 【請求項１】 直線偏光又はランダム偏光を照射するレ
ーザ照射手段１０２と、前記レーザ照射手段１０２より
のレーザ光１０５を主にｐ偏光成分１１９のみまたは主
にｓ偏光成分１２１のみあるいは両成分を一定比率で混
合して試料１０１に照射するように調整可能とした照射
側偏光板１１７と、前記照射側偏光板１１７で偏光した
レーザ光１０５を集束し且つ半導体等の試料１０１に対
し斜めの入射角度θで照射する集光レンズ１０７と、前
記レーザ光１０５の正反射光１２９よりも垂直に近い位
置に配置された試料表面の欠陥１２７の散乱光又は試料
内部の欠陥１２３の散乱光を観察する観察レンズ１１１
と、前記観察レンズ１１１のつぎに設けた前記観察レン
ズ１１１により集束された散乱光を前記ｐ偏光成分１１
９と前記ｓ偏光成分１２１とに分離するウオラストンプ
リズム等の偏光プリズム７０１と、前記偏光プリズム７
０１のつぎに設けた前記偏光プリズム７０１により分離
された前記ｐ偏光成分１１９と前記ｓ偏光成分１２１と
を同時に結像させる結像レンズ１１３と、前記結像レン
ズ１１３のつぎに設けた撮影素子１１５とからなる半導
体ウエハ等の欠陥観察装置。 - 【請求項２】 請求項１において、前記照射側偏光板１
１７は、偏光回転子とした半導体ウエハ等の欠陥観察装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11414398A JPH10339702A (ja) | 1998-04-09 | 1998-04-09 | 半導体ウエハ等の欠陥観察装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11414398A JPH10339702A (ja) | 1998-04-09 | 1998-04-09 | 半導体ウエハ等の欠陥観察装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5090594A Division JP2847458B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 欠陥評価装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10339702A true JPH10339702A (ja) | 1998-12-22 |
Family
ID=14630230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11414398A Pending JPH10339702A (ja) | 1998-04-09 | 1998-04-09 | 半導体ウエハ等の欠陥観察装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10339702A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008008740A (ja) * | 2006-06-29 | 2008-01-17 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 欠陥を検出する方法及びそのための装置 |
| CN109856155A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-06-07 | 北京兆维电子(集团)有限责任公司 | 一种基于偏振光的液晶显示屏表面检测装置及方法 |
-
1998
- 1998-04-09 JP JP11414398A patent/JPH10339702A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008008740A (ja) * | 2006-06-29 | 2008-01-17 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 欠陥を検出する方法及びそのための装置 |
| JP4631002B2 (ja) * | 2006-06-29 | 2011-02-16 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 欠陥を検出する方法及びそのための装置 |
| CN109856155A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-06-07 | 北京兆维电子(集团)有限责任公司 | 一种基于偏振光的液晶显示屏表面检测装置及方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000912 |