JPH10510359A - 表面の異常を検査するための走査システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 表面の検査を高い感度で高い処理能力で行うシステムは焦点合わせさせられた光ビームを検査されるべき表面に全反射の角度で向ける。前記ビームと前記表面間に前記ビームが前記表面の全てを実質的にカバーし、通路で散乱させられた光が異常検出のために集められるような相対運動が惹起させられる。前記走査の通路はまっすぐな走査通路区分の複数のアレイから構成されている。前記焦点合わせされた光ビームは幅が５〜１５ミクロンの範囲で前記表面領域を照明し、このシステムは、１５０ｍｍ直径のウェーハ（６インチウェーハ）を毎時４０ウェーハ以上、２００ｍｍ直径のウェーハ（８インチウェーハ）を毎時２０ウェーハ以上、３００ｍｍ直径のウェーハ（１２インチウェーハ）を毎時１０ウェーハ以上の検査が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 表面の異常を検査するための走査システム 発明の背景 本発明は一般的に表面検査システムに関し、さらに詳しく言えば、半導体ウェ ーハ，フォトマスク，焦点板，セラミックタイル等の表面上の異常を検査するた めの高速走査システムに関する。 シリコンウェーハ上に製造される半導体装置はますます小型化してきている。 例えば、本発明の出願時には、半導体装置は０．５ミクロン以下の分解精度で製 造され、６４メガバイトＤＲＡＭは０．３５ミクロンの設計規定で製造されてい る。半導体装置がますます小型化していくことで、ウェーハ検査装置の感度に対 する要求がさらに高まっており、このウェーハ検査装置とは、半導体装置のサイ ズと比較すると小さいものである汚染粒子やパターン欠陥を検出するのに使用さ れるものである。一方、ウェーハ検査システムが生産工程での欠陥ウェーハの検 出用に使用できるように、これらのシステムには適切な処理能力を有することが 望まれる。 本発明の現在の譲受人に譲渡されたストーンストロム等の米国特許第４，８９ ８，４７１号では、走査ビームでのウェーハ表面の照明領域は走査方向に移動す る楕円である。ストーンストロム等の一例では、楕円の幅は２０ミクロンで長さ は１１５ミクロンである。そのような照明領域にある異常もしくはパターンによ り光が散乱され、８０°〜１００°幅の方位角に位置する光電検出器が前記光を 検出する。光電検出器により検出された信号はテンプレートを構成するのに使用 される。楕円スポットを走査方向に沿って近接した位置へと移動する際に、前記 スポット内の構造からの散乱光が再度検出され、その後、光電検出器の信号がテ ンプレートと比較され、通常のパターンとは異なる汚染粒子もしくはパターン欠 陥が存在するかを確認する。ストーンストロム等の特許では、走査方向のウェー ハ全体に延びるウェーハの細長い帯状部分を照明し検査するのに、走査ビームは ウェーハ全体を走査する。それから、機械ステージによりウェーハが近接する長 い帯状部分を走査するために、走査方向に対して垂直な方向に動かされる。その 後、この操作はウェーハ全体にいきわたるまで繰り返される。 ストーンストロム等のシステムは、粗い分解精度で製造された半導体装置をも つウェーハを検査するのに非常に優れているが、製造装置のサイズがますます小 型化されるにつれ、ストーンストロム等のシステムを使用しても検出するのが困 難な微小サイズの異常を検出するのに使用する、改良された検査器具を提供する ことが現在望まれている。 発明の要約 本発明は、微小サイズの異常は走査光ビームで照明する領域のサイズを小さく することで検出できるという認識に基づいている。前記スポットの構造から散乱 される光は、表面のパターンにより散乱される光や、汚染粒子，パターン欠陥， もしくは表面の欠陥等の異常により散乱される光のような背景光を含む。そのよ うな背景光は非常に大きいものである。このため、異常のサイズが照明領域のも のと比べて小さいものである場合、そのような異常から散乱された光は背景光に 圧倒され検出できなくなる。照明領域か照明スポットのサイズを小さくすること で、背景光の光強度に対して異常により散乱される光強度の割合が増加し、それ により検出感度が高まる。しかしながら、スポットのサイズがより小さくなると 、ウェーハ全体を通る長い直線の走査線に沿ってスポットの均一性を保つことは さらに困難になる。走査通路を短い区分に分けることで、前記通路に沿ってスポ ットの均一性を保ちながらも、スポットのサイズをより小さくすることが可能と なる。システムの観点から見ると、走査距離を縮めることで、散乱光を検出する ための光収集機器のサイズがさらに取扱いやすくなる。 したがって、本発明の一つの特徴は表面の異常を検出し、グレージング角で光 ビームを表面に向けるステップを含み、ビームが表面全体の全てにいきわたる走 査通路を走査するようにビームと表面との間に相対運動を惹起させ、そして、異 常を検出するために前記通路に沿って散乱する光を収集する方法に関する。前記 走査通路は複数の走査通路区分のアレイを含んでおり、ここにおいて、少なくと も前記各走査通路区分のいくつかは、表面の大きさよりも短いスパンをもつ。 本出願において、検査対象の表面にある照明領域もしくはスポットの「最小幅 」は、表面の方向に沿って領域もしくはスポットの周りにある境界の最小範囲と 定義され、ここにおいて境界とは表面上の位置と定義されており、ここでの照明 の光強度は領域もしくはスポットでの予め定められた最大照明強度の一部かある 割合である。例えば、好適な実施例の記載において、前記境界は光照明強度が領 域もしくはスポットの最大照明強度の１／ｅ²のところであり、ここでｅは自然 対数の底である。前記最小範囲は２本の平行な線の間の最短距離であり、この平 行線の間には領域もしくはスポットの境界がある。「最小幅」という表現は、以 下に詳細に記載される。 本発明では、欠陥を検出するのに適度な速度でデータを収集しながら、適切な 処理能力を提供することも考慮されているので、用いるデータ収集や処理システ ムは過度に複雑かつ高価なものである必要はない。 したがって、本発明の別の特徴は、半導体ウェーハの表面の異常を検出し、約 ５〜１５ミクロンの最小幅のサイズをもつスポットを規定する表面の領域を照明 するのに光ビームを表面に向けるステップを含み、ビームが表面全体の全てにい きわたる通路を走査するようにビームと表面との間に相対運動を惹起させ、そし て、異常を検出するために前記通路に沿って散乱する光を収集する方法に関する 。スポットのサイズや方向付けおよび惹起させるステップは、１５０ｍｍ直径ウ ェーハで毎時約４０ウェーハを超える処理能力で、２００ｍｍ直径ウェーハでは 毎時約２０ウェーハを超える処理能力で、そして３００ｍｍ直径ウェーハでは毎 時約１０ウェーハを超える処理能力で、ビーム走査はウェーハ表面の全体を検査 する。 本発明のさらなる別の特徴は、表面の異常を検出し、約５〜１５ミクロンの最 小幅のサイズをもつスポットを規定する表面の領域を照明するのに光ビームを表 面に向けるステップを含み、ビームが表面全体の全てにいきわたる通路を走査す るようにビームと表面との間 に相対運動を惹起させ、そして、異常を検出するために前記通路に沿って散乱す る光を収集する方法に関する。スポットのサイズや前記方向付けおよび惹起させ るステップは、表面が少なくとも約１．５ｃｍ²／ｓの速度で検査されるもので ある。 本発明のさらなる別の特徴は、表面の異常を検出し、約５〜１５ミクロンの最 小幅のサイズをもつスポットを規定する表面の領域を照明するのに光ビームを前 記表面に向けるステップを含み、ビームが表面全体の全てにいきわたる通路を走 査するようにビームと表面との間に相対運動を惹起させ、そして、異常を検出す るために前記通路に沿って散乱する光を収集する方法に関する。前記表面は、表 面に沿った方向に少なくとも２００ｍｍの大きさをもつ。方向付けおよび惹起さ せるステップは、ビームが約５０〜９０秒で表面全体を全て走査するものである 。 本発明の別の特徴は表面の異常を検出し、グレージング角で光ビームを表面に 向ける手段と、ビームが表面全体の全てにいきわたる走査通路を走査するように ビームと表面との間に相対運動を惹起させる手段と、そして、異常を検出するた めに前記通路に沿って散乱する光を収集する手段を含むシステムに関する。前記 走査通路は複数の走査通路区分のアレイを含んでおり、ここにおいて、少なくと も前記各走査通路区分のいく つかは、表面の大きさよりも短いスパンをもつ。 本発明のさらなる特徴は、半導体ウェーハの表面の異常を検出し、約５〜１５ ミクロンの最小幅のサイズをもつスポットを規定する表面の領域を照明するのに 光ビームを前記表面に向ける手段と、ビームが表面全体の全てにいきわたる通路 を走査するようにビームとウェーハとの間に相対運動を惹起させる手段と、そし て、異常を検出するために前記通路に沿って散乱する光を収集する手段を含むシ ステムに関する。スポットのサイズや前記方向付けおよび惹起させる手段は、１ ５０ｍｍ直径ウェーハでは毎時約４０ウェーハを超える処理能力で、２００ｍｍ 直径ウェーハでは毎時約２０ウェーハを超える処理能力で、そして３００ｍｍ直 径ウェーハでは毎時約１０ウェーハを超える処理能力で、ビーム走査はウェーハ 表面の全体を検査する。 本発明のさらなる別の特徴は、表面の異常を検出し、約５〜１５ミクロンの最 小幅のサイズをもつスポットを規定する表面の領域を照明するのに光ビームを前 記表面に向ける手段と、ビームが表面全体の全てにいきわたる通路を走査するよ うにビームと表面との間に相対運動を惹起させる手段と、そして、異常を検出す るために前記通路に沿って散乱する光を収集する手段を含むシステムに関する。 スポットのサイズや前記方向付けおよび惹起させるステップは、表面が少なくと も 約１．５ｃｍ²／ｓの速度で検査されるものである。 本発明のさらなる別の特徴は、表面の異常を検出し、約５〜１５ミクロンの最 小幅のサイズをもつスポットを規定する表面の領域を照明するのに光ビームを前 記表面に向ける手段と、ビームが表面全体の全てにいきわたる通路を走査するよ うにビームと表面との間に相対運動を惹起させる手段と、そして、異常を検出す るために前記通路に沿って散乱する光を収集する手段を含むシステムに関する。 前記表面は、表面に沿った方向に少なくとも２００ｍｍの大きさをもつ。方向付 けおよび惹起させるステップは、ビームが約５０〜９０秒で表面全体を全て走査 するものである。 図面の簡単な説明 図１Ａは、本発明を説明するもので、検査対象の表面に照明される楕円形の領 域もしくはスポットの略図である。 図１Ｂは、本発明を説明するもので、スポットの境界を規定した図１Ａの楕円 スポットの幅もしくは短軸の照明強度を示したグラフである。 図２は、本発明の好適な実施例を説明するもので、半導体ウェーハ表面の異常 を検査するためのシステムの一部の斜視図および一部のブロック図である。 図３は、図２のシステムの照明および収集の特徴を 詳細に示した斜視図である。 図４は、本発明の好適な実施例を説明するもので、表面の照明スポットの走査 通路を示した半導体のウェーハ表面のある小さな部分の略図である。 図５は、図３のシステムの照明および収集角度を示した略図である。 図６は、本発明の走査およびデータ収集過程を説明するもので、３つの楕円の 照明領域もしくはスポットの略図である。 図７Ａ，７Ｂは、検査対象の表面を照明するもので、本発明の２つの異なる偏 光の方式を示した側面図である。 簡潔にするために、本発明の異なる図にある同一の構成部分には、同一の参照 番号が付されている。 好適な実施例の詳細な説明 図１Ａは本発明を説明するもので、本発明のシステムにより検査対象の表面に 照明される楕円形の領域（もしくはスポット）の略図である。以下に説明するよ うに、検査される表面を照明するレーザビームはグレージング角で表面に近づく ので、照明ビームの断面が環状であっても、照明される領域は図１Ａの領域１０ のように楕円形である。当業者に既知であるが、レーザビームのような光ビーム では、光強度は通常均一に 配分されず、そして図１Ａにあるスポット１０の境界１０ａのような照明された スポットの境界で光強度は突然０に落ちるわけではない。その代わり、光強度は ある一定の傾斜で照明されたスポットの外縁で落ちるので、図１Ａに示されてい る境界１０ａのようなはっきりとした境界ではなく、境界は通常ぼやけており、 照明領域の中心から離れるに従って強度が弱くなるバンドを形成する。 多くのレーザでは、発光されるレーザビームは図１Ｂに示されているようなガ ウス強度分布をもつ。図１Ｂは、レーザビームのＹ方向における照明強度の空間 分布を示したグラフであり、前記レーザビームは、好適な実施例において、図１ Ａに示されている検査対象の表面のスポット１０を照明するために使用されるも のであり、そして図１Ｂはまた、Ｙ方向のスポット１０の照明強度分布である。 図１Ｂに図示しているように、照明強度は頂点が１になるような基準に合わせて おり、また照明強度には、Ｙ方向そしてＸ方向のガウス分布も示されている。点 １２と１４は空間位置ｙ１とｙ５にあり、前記点で照明強度は頂点強度の１／ｅ² に落ち、ここでのｅは自然対数の底である。スポット１０の最小幅は、前記２ つの点の間の距離（ｙ１とｙ５との間の距離）であり、楕円の照明領域１０の短 軸の長さであって、図１Ａで幅ｗとして示されており、 好適な実施例を記載するのにここで用いられている。スポット１０は、照明がス ポットの中心の最大照明強度の１／ｅ²である境界１０ａの領域で規定されてい る。 広義には、楕円のスポット１０ａの「最小幅」を、領域もしくはスポットの境 界を囲む２本の平行線の間の最短距離と定義する。例えば、図１Ａのスポット１ ０を参照すると、線ｑ１やｑ２のような境界１０ａを囲む２本の平行線を引く場 合、線ｑ１とｑ２間の距離がｄであり、これは、ｑ１とｑ２の両方が境界１０ａ に接触するときに最小になる。距離ｄは、線ｑ１とｑ２が格子線ｙ１とｙ５に一 致するときに全ての方向に対して最小になるので、スポット１０の最小幅はｗで ある。１０ａが楕円ではなく、別の形、例えば、長方形，正方形，もしくは不規 則な形である場合でも、同じ幅の定義が当てはまる。 図１Ｂは、レーザーか光ビームのメインローブのみを示している。メインロー ブはまたサイドローブもともなうことが知られているので、領域もしくはスポッ ト１０の外側の表面領域も照明され、サイドローブの表面構造によって散乱され る光そして検出器によって収集されたものは雑音の原因となる。 上述された記載において、検査対象の表面サイズに比べ相対的に小さいスポッ トでは、ウェーハの長さも しくは幅全てにいきわたる走査線を通るようにスポットの均一性を維持すること は困難になる。図１Ａ，１Ｂを参照すると、焦点面強度分布のメインローブにお ける最小幅（すでに定義された）ｗが変動することと、サイドローブのレベルは 、ビームが表面を走査するときのスポット１０の均一性の基準となるものである 。最小幅とサイドローブのレベルが走査線上でほとんど変動しない場合、スポッ トは均一の状態である。すなわち、スポットのサイズが検査対象の表面のサイズ に比べて相対的に小さい場合、ウェーハの全幅にわたる長い走査線の全長にいき わたる焦点面の強度分布のメインローブに均一な幅を維持しそしてサイドローブ に均一なレベルを維持することは困難となる。これら２つのパラメータ（メイン ローブの幅とサイドローブのレベル）のどちらか一つが変動すると、走査方向に 望ましくない検出感度の変動が生じる。 以上の問題点を考慮して、本出願人は、図２および図４の好適な実施例に図示 されているように、走査する表面の大きさよりも小さな空間的スパンをもつ短い 走査通路区分を光ビームが走査することで均一な検出感度を維持しながらも、走 査線ビームで照明される領域のサイズを小さくした表面検査システムを発明し、 ここにおいて、これらの短い走査通路区分は互いに接続はされていないが、以下 により詳細に説明するよう に走査通路区分のアレイを形成するように設けられている。 本発明の表面検査システムを図２および図３を参照して記述する。図２に示さ れているように、システム２０はレーザビーム２４を発光するレーザ２２を含む 。ビーム２４はビーム拡張器２６で拡張され、拡張ビーム２８は音響光学偏向板 （ＡＯＤ）３０で偏向ビーム３２に偏向される。偏向ビーム３２は、ＡＯＤ後の 偏光選択光学器３４を通過し、そこから生じたビームは、半導体ウェーハ，フォ トマスク，もしくはセラミックタイルのようなパターン化されたものやされてい ないものの検査対象となる表面４０のスポット上にあるテレセントリック走査レ ンズ３６で焦点が合わされる。 表面全体を走査するために表面４０に焦点を合わせた照明領域を移動させるに は、ＡＯＤ３０で偏光ビーム３２を方向転換し、表面４０の照明スポット１０を 走査線５０に沿って走査する。図２に示されているように、走査線５０は、走査 線と同じ方向に沿って表面４０の大きさよりも短い長さをもつ直線が好ましい。 線５０が曲がっている場合でも、その全長はほぼ同じ方向に沿って表面４０の大 きさよりも短いものである。照明スポットが走査線５０に沿って表面４０の走査 を終了した後、ウェーハの表面４０はＸ軸方向に移動するので、表面の照明領域 は矢印５２に沿って移動し、 そして、ＡＯＤ３０は走査線５０に平行でＸ軸の負の方向に沿って走査線５０か ら離れた近接した位置にある走査線に沿い、照明スポットを走査をする。照明ス ポットがそのような走査線に行き渡った後、表面４０は少しの距離だけ移動する ので、照明される表面の領域は、異なるＸ位置にある近接した走査線を走査する ために、方向５２に沿って移動する。以下に記載するように、この少しの距離と は、スポット１０の高さの約４分の１と同じ距離のものが好ましい。この手順は 照明スポットが帯状部分５４にいきわたるまで繰り返され、ちょうどこの時点で 照明領域は縁５４ａにあるかその付近に位置する。そのような点で、表面４０は 走査線５０の長さ分Ｙ方向に沿って移動されるので、縁５６ａかその付近の位置 から開始され、近接する帯状部分５６を走査してその部分をカバーする。それか ら、帯状部分５６の表面は同じ方法で５０のような短い走査線でカバーされ、そ の後、帯状部分５６の他端もしくは縁５６ｂは、点表面５０が帯状部分５８を走 査するようにＹ方向に沿って再度移動される場所へ達する。この手順は、帯状部 分５４，５６，５８が走査される前に繰り返され、そして前記帯状部分が走査さ れた後、表面全体４０が走査されるまで続く。したがって、表面４０は複数の短 い通路区分のアレイを走査することで走査され、それら全てで表面４０の全体を カバーすることになる。 図４は、２つの帯状部分５４，５６の一部の分解図と２つの他の近接する帯状 部分の一部を示したもので、上述した走査手順を詳細に説明するためのものであ る。図４に示されているような好適な実施例において、光ビーム３８は、走査通 路区分５０，５０’，５０''，５０''' の矢印で示されている一方向にのみ走査 する。走査通路５０には事実上の開始位置７２があり、スポット１０は帯状部分 ５４と５６との間の境線５５に達するまでそこから右側へ移動する。境線５５に 達すると、ステージ（図３参照）は表面４０を走査方向Ｙに垂直なＸ方向に移動 し、スポットは新しい開始位置７４に達し、走査線５０に平行な走査線５０’に 沿って移動する。以下に説明するように、走査線５０，５０’，５０''，５０'' ' 等に沿ってスポット１０を移動するのはＡＯＤ３０である。 ＡＯＤ３０によるビーム３２の偏光は、チャープ信号を発生するチャープ発生 器８０により制御される。チャープ信号は増幅器８２により増幅され、当業者に は既知の方法で、ビーム３２の偏光を生じさせる音波を発生させるものであるＡ ＯＤ３０の変換部に送られる。ＡＯＤの動作の詳細な記載に関しては、光学走査 のミルトン ゴットリーブによる「音響光学走査および変調器」（ジェラルド Ｆ．マーシャル編集，デッ カー１９９１年，６１５〜６８５ページ）を参照されたい。簡潔に述べると、Ａ ＯＤ３０の変換部により発生した音波は、周期的に音響光学結晶の光屈折率を変 換することで、ビーム３２が偏光する。チャープ発生器８０が適切な信号を発生 するので、レンズ３６で焦点を合わせた後、ビーム３２の偏光により焦点合わせ されたビームが、記述した方法で、ライン５０のような走査線に沿って走査する 。 チャープ発生器８０は、好適な実施例においてマイクロプロセッサを含むタイ ミング電子回路８４で制御される。マイクロプロセッサはチャープ発生器８０に 開始および終わり周波数ｆ１，ｆ２を供給し、前記発生器は、周波数ｆ１，ｆ２ で決定された予め定められた範囲の偏光角でビーム３２の偏光を生じさせる適切 なチャープ信号を発生する。自動位置決めセンサ（ＡＰＳ）光学器９０およびＡ ＰＳ電子装置９２は表面４０の高度もしくは高さを検出するのに使用され、関連 出願の一部となるものである。検出器１１１ｂのような検出器は、走査線５０に 沿って、異常の他に表面や他の構造により散乱された光を収集し、異常の特徴を 検出し分析するために、処理装置に出力信号を送る。 図３は収集もしくは検出チャンネルの配置を詳細に示す図２のシステム２０の 斜視図で、好適な実施例を説明するものである。図３に示されているように、４ つの収集チャンネルが使用されており、２つのチャンネル１１０ａ，１１０ｂは 散乱光を収集するためのもので、それぞれ方位角−（７５−１０５）°と（７５ −１０５）°の範囲のものである。また、さらなる２つの収集チャンネル１１１ ａ，１１１ｂは前方の散乱された光を検出するためのもので、それぞれ方位角− （３０−６０）°と（３０−６０）°の範囲のものである。任意に、収集の他の 固定角をもつ４つの独立した収集チャンネルを設けることも当然可能であり、前 記収集チャンネルのうちの２つは前方方向で±４５°の方位角に集中した光を収 集するのに前方方向に設けられ、そして前記チャンネルの２つは±９０°の方位 角に集中した光を収集するのに設けられる。 図５は４つの検出器の収集角度を示した平面図である。図５に示されているよ うに、チャンネル１１０ａ，１１０ｂの収集固定角にはΦ₁が、そしてチャンネ ル１１１ａ，１１１ｂにはΦ₂が付されている。図を簡潔にするために、レーザ ２２と焦点ビーム３８の間にある構成部分は図５には示していない。図３を参照 すると、システム２０は画像チャンネル１２１と位置合わせ／登録チャンネル１ ２２も含む。 表面４０は滑らかな部分（１１８）かパターン化された部分（１１９）である 。入射焦点ビーム３８は表面４０に垂直な方向１５０に対して約１０〜８５°の 範囲にあるのが好ましく、垂直方向から５０〜８０°の範囲にあるのがさらに好 ましく、図３では、この角度にΘを付している。４つの収集チャンネルは、表面 ４０の平面から３〜３０°の散乱光を収集する仰角αに位置することが好ましい 。改良された検出感度 検出感度の観点からは、照明スポット１０の最小幅ｗが最小限度にされるよう にシステム２０の照明光学部分が設計されることが望ましい。最小幅ｗはレンズ ３６の焦点距離に比例し、ビーム２８および３２のビーム直径に反比例する。そ れ故に、最小幅ｗは、レンズ３６の焦点距離を減少させるかビーム２８の直径を 増加させるか、または両者により減少させることができる。しかしながら、もし レンズ３６の焦点距離が増大させられれば、これは走査線５０の長さを増大させ られることになり、好ましくない。ビーム２８の直径がＡＯＤ３０の結晶の透明 窓と比較することができれる程度になればこれは高いレベルのサイドローブを生 成することになり好ましくない。前述したように、サイドローブの増大させられ たレベルは背景信号のレベルを増大させる。出願人はＡＯＤ３０での透明窓のビ ーム２８および３２の直径に対する比率ｋが、１．２を超えることが好ましいこ とを発見した。 長いＡＯＤの結晶を用いることによって、ビーム２８および３２の直径を増加 することができ、一方ｋを１．２以上に保つことができる。しかしながら、コス トを考慮すると、より大きいＡＯＤの結晶はより大きい損失を引き起こし、それ により前記ＡＯＤ装置の回折効率を低下させることになる。この理由により、同 時に感度および処理能力の要求を満たして、できる限り小さいＡＯＤの結晶を用 いることが望ましい。ＡＯＤ３０に入射するビーム２８が、ガウス分布の強度プ ロファイルを持つとし、前記ＡＯＤの透明な開孔Ｄが次の式を満足するとすると ： Ｄ＝４ｋ１ｖ／Πw Δｆ， (1) ここにおいてΠは円周率である。 ここにおいて１は走査通路区分５０の走査線であり、ＶはＡＯＤ結晶３０中の 音響速度であり、ｗは表面の４０上の楕円のスポットの短径（また楕円でないと きはスポットの最小の幅）の長さであり、Δｆまたは（ｆ₂−ｆ₁） はＡＯＤ３ ０の帯域幅である。定数ｋは１．２から５の範囲にあることが好ましい。ある実 施例ではｋは１．７であり１は２〜１０ｍｍの範囲内である。処理能力についての配慮 実際の製造現場でウェーハの全体的な表面を詳しく 検査する半導体ウェーハ検査装置において、その装置の処理能力は絶対的なもの である。それ故に、前述の感度の可能性に加えて、本発明のウェーハ検査システ ムは、高い処理能力をもつことを要求される。半導体ウェーハを検査するために 必要な時間はまず、前記ウェーハの全表面を走査するための光ビームの照明のた めに必要な時間を含む。前述した短い走査通路区分の走査を実行するために、全 体的な表面を走査するために必要な時間は多数の要因に依存する。明白な要因は 、前記照明ビームの照明角度が図３に示されている検査対象の表面に垂直な線１ ５０と前記照明ビームとの角度Θである。Θの値が大きくなればなるほど（つま り入射のグレイジング角度がより小さくなる程）図１Ａにおけるスポット１０の 形がより長くなり、検査されるべき領域もより大きくなる。処理能力に影響する さらに他の要素は、照明ビームの強度分布が典型的には平坦ではなく変化し，例 えばガスウ分布の形をとる，という事実である。したがって、表面の上のある位 置からの散乱の強度はその位置における照明光の強度に依存する。そのような強 度の変動を補償するために、後述されるように図６に図解されているようにスポ ットが表面を移動させられる際、特定の位置からの散乱から多数のデータ点が得 られる。 図６は、システム２０の走査とデータ収集方法を説 明するために、検査されるべき表面上の３つの位置を略図的に示したものである 。図６に示されているように、ある瞬間にビーム３８は表面４０の領域１０を照 明している。領域あるいはスポット１０は格子線ｘ１〜ｘ５，ｙ１〜ｙ５によっ て１６個のピクセルに分けられる。この明細書で用語「ピクセル」は図１Ｂのよ うな強度分布からデータサンプルを取得し、引き続き処理されることに関連して 用いられ、他の技術分野、例えばビデオ技術、のデータサンプリングや処理を転 用したものである。格子線ｘ２，ｘ３とｙ２，ｙ３によって囲まれたピクセルは ピクセルＰであり、図６に斜線を施して示されている。このピクセルＰに異常が あり、前記ピクセルＰを照明する光が図１Ｂに示されているように格子線ｙ２と ｙ３間の強度分布を持つとすると、前記異常散乱された光も同様に高い強度をも つであろう。しかしながら、ビームがＹ軸に沿って移動して、領域１０’が替わ りに照明されたとすると、ピクセルＰは図１Ｂを参照すると格子線ｙ１とｙ２の 間のより低い強度レベル、すなわち図１Ｂの格子線ｙ１とｙ２の間の照明強度で ある。したがって、もし収集または収集チャンネル１１０ａ，１１０ｂ，１１１ ａ，１１１ｂにより検出された光を処理するための図３の処理装置２００による サンプリングのレートは、前記照明ビームが位置１０にあるときと、前記照明ビ ーム が位置１０’にあるとき、サンプルが取得されるものである場合、２つのデータ 点が記録されることになる。かくして、もしピクセルＰが異常を包含すれば、２ つのデータ点が取られ、一つは図１Ｂのデータ点Ｄ２により図解される高いレベ ルの照明時であり、他の一つは、図１Ｂのデータ点Ｄ１により図解されるより低 いレベルの照明時である。もし位置１０が図３と図４に図示された短い走査通路 区分５０の出発点でないときには、２つの先行するサンプルが照明ビームが表面 ４０の位置１０を照明するときよりも前に取り入れられ、前記処理装置はさらに ２つのデータ点Ｄ３，Ｄ４を格子線ｙ３，ｙ４と格子線ｙ４，ｙ５の強度値の光 がそれぞれピクセルＰを照明するときに前記照明ビームの先の位置に対応して取 得するであろう。換言すれば、ピクセルＰの異常により散乱された光による４つ の分離されたデータ点Ｄ１〜Ｄ４が、Ｙ方向への走査の際に前記照明ビームがピ クセルＰを照明する際に獲得されたであろう。 多くのレーザビームにおいて、ビーム強度はＹ方向だけではなくＸ方向にもガ ウス分布を持つ。この理由により、照明ビームが図４に示されているように区分 ５０のような短い走査通路区分を走査するための走査動作を終了したあとで、か つ、隣接する短い走査通路区分５０’を走査するための位置７４に帰るときに、 通路５０’に沿った照明領域が走査通路５０に重なり、多数のサンプルまたはデ ータ点がＹ方向と同様にＸ方向にも取得されるようにすることが好ましい。図４ においてスポット１０は隣接する走査区分との間の重なりを示すために実際の比 率に合わせて示されていない。それ故に、図４に示されているように開始位置７ ４から走査線５０’に沿って前記照明ビームが走査しているときに、照明されて いる領域はスポット１０に重なるものであり、この重なりのスポットは図６に１ ０''で示されており、ここにおいてスポット１０''はＸ軸の負の方向に楕円１０ と１０''の長径の1/４だけずれている。 上述したように、スポット１０，１０’，１０''の最小の幅（すなわち短軸の 長さ）はｗである。もし、図３に示されているように検査されるべき表面４０に 垂直な線１５０と前記照明光ビームの角度がΘであれば、楕円１０，１０’，１ ０''の長軸の大きさはｗ／ｃｏｓΘとなる。したがって、各短い走査通路区分に おいて照明光ビームによって次々に照明される領域は（ｗ／ｃｏｓΘ）＊１とな り、ここにおいて１は走査通路区分、例えば５０の長さである。かくして、もし 表面４０の半径がＲで前記短い走査通路区分で走査するために必要な時間をＴと すると、前記照明光ビームが全ウェーハを走査するに要する時間はＮΠＲ²Ｔｃ ｏｓΘ／１ｗ（ここでは、デューティファクタと照明光学系が前記ビームを帯状 部分間、例えば帯状部分５４，５６を動かすための時間は計算に入れていない） 。この表現においてＮは各スポット例えば１０，１０’，１０''のＸ軸に沿った ピクセルの数であり、表面の各ピクセルは前述したように、ｘ方向に照明の強度 の変化を計数するために走査の過程でＮ回照明される。図６に図解されている好 適な実施例では、４個のデータ点はＸおよびＹ方向の両方に取り入れられ、Ｎは 値Ｔをもつ。 図２〜４に関して上述された走査方法で、照明光学系において照明スポットを 帯状部分間例えば帯状部分５４と５６間で移動する時間が必要になる。もしＴが 帯状部分間の照明スポットの移動に必要な時間であるとすると、この付加的な時 間は全体のウェーハを走査するために必要な総時間に加算されるべきである。上 に記述された好適な実施例でステージ１２４はモータを含み、そのモータは図２ および３に示されているように、照明用のスポットが前記表面の一つの帯状部分 から隣の帯状部分に移動させるのに用いられる。半径Ｒの円形のウェーハにとっ て、全体のウェーハの帯状部分の全てを通るように隣接する帯状部分間でスポッ トを移動させるには２Ｒ／η１回必要となるから、２Ｒτ／η１時間が必要とな り、ここにおいてηはデュ ーティファクタ（後述する）である。 当業者に知られているように、ＡＯＤ３０が短い走査通路区分、例えば５０に 沿ってビーム３８が走査させるために用いられると、前記走査の始めに、ＡＯＤ の変換部分で発生させられた音波がビームの偏向を開始させるために前記ＡＯＤ の遠端に到達するまでの時間が必要になる。これは、下記の式２で表される方程 式により与えられるデューティファクタという量として説明され、それ故に、シ ステム２０が半径Ｒのウェーハの全表面を走査するための全時間は、下記の(3) 式で与えられるｔ_sとなる。 η＝１−（４ｋ１／Π_wＴΔｆ） (2) ｔ_s＝（ＮΠＲ² ＴｃｏｓΘ＋２Ｒτ_w）／η１_w (3) 上記方程式３から、走査通路区分，例えば５０に沿って走査するための時間Ｔ が短ければ短いほど、全体のウェーハを走査する時間が短くなり、その結果処理 能力が大きくなる。前記時間Ｔはチャープ時間と言われるものであり、これもま たデータ速度を決定する。データを処理するための電子回路の速度が、最終的に 前記チャープ時間の低いほうの限界を決定する。 上記方程式１から、与えられたスポットサイズにつ いて、前記走査通路区分とｋの値については、帯域幅Δｆまたはｆ₂−ｆ₁が大き ければ大きい程、前記ＡＯＤに必要な透明な開孔はより小さくなる。最大帯域幅 をＡＯＤから得るために、前記ＡＯＤは可能な限り高い周波数で動作させられる べきであり、そして前記変換器の中心の回りに１オクターブの帯域幅を期待して いる。しかしながら、ＡＯＤ結晶の前記音響的な損失は、作動の中心周波数とと もに増大する。大きな音響的な損失は２つの主要な問題を惹起する。それは、散 乱効率の減少と結晶中に惹起される熱誤差である。回折効率の減少は微粒子に対 するシステムの感度を減少させる。前記ＡＯＤ変換器が高周波数で動作させられ ると、音響エネルギーがより多く熱に変換されそれが前記ＡＯＤ結晶中に熱の勾 配を形成する。そのような熱の勾配は焦点スポットの品質低下の原因となり、そ れは異常の検出の感度の減少につながる。それ故に、音響損失を少なくするため に、前記変換器の中心周波数を低くとることが有利である。受入可能な検出感度 と受入可能な処理能力との妥協点を見いだす必要がある。出願人は５０〜３００ メガヘルツの範囲の中心周波数および好ましくは５０〜２５０メガヘルツの範囲 内での帯域幅を受容できることを見い出した。前記ＡＯＤ３０は好ましくは、図 ２の発生器８０からの直線周波数変調（ＦＭ）によるチャープ信号により駆動さ れる。前記量η１は、走査通路区分の実行長であり、好適な実例態では前記実行 長は、２から１０mmの範囲であり、より好ましくは５．４７ｍｍの値が好ましく 、ここにおいて１の値は６．２ｍｍである。 上記の方程式３からは、角度Θが大きければ大きい程処理能力が大きくなり、 その理由は照明されるスポットが前記表面のより大きい領域をカバーするからで ある。しかし前述したように、前記スポットのサイズが大きければ大きいだけ、 検出の感度はより低くなる。好適な実施例においては、Θは１０から８５°の範 囲であり、より好ましくは、５０から８０°の範囲である。 上記の方程式３から、前記照明されたスポットの直径を横切って獲得されるサ ンプルの数が大きければ大きい程、前記ウェーハを走査するのにより多くの時間 がかかることは明白である。好適な実施例で、照明されたスポットの直径に沿っ た直交する軸（ｘ，ｙ）上の両方のサンプルの数は２〜１０の範囲である。ここ において、前記Ｘ軸に沿って少なくとも４つのサンプルが獲得され、式３におい てＮは４である。 感度を考慮すると、照明された領域の最小の幅ｗは５〜１５ミクロンの範囲内 にあることが好ましい。もし、Θが５０〜８０°の範囲内にあれば、走査通路区 分５０が、前記表面が２．５ｃｍ²／ｓより遅くない 速度で、さらに好ましくは約２．５〜３．８ｃｍ²／ｓの速度で検査されるよう に照明ビームで照明される。 上記の式３から、もし前記ウェーハまたは照明ビームの移動に必要な時間に照 明されたスポットが隣接する帯状部分、例えば帯状部分５４，５６間を移動する ための時間を勘案すると、前記全体の表面４０を走査するための平均の速度は区 分５０のような短い走査通路区分を走査するために時間と比較して減少させられ る。そのうえ、全ウェーハを検査するための速度は、図６を参照して説明したよ うに全ウェーハ上の各ピクセルが、多数回走査されるので、ウェーハ全体を検査 するための速度はさらに減少させられる。もしτの値がおよそ０．３秒で、各走 査通路区分に沿っての走査の速度が２．５ｃｍ²／ｓであれば、前記全体の表面 を照明ビームにより走査する平均の速度は１．５ｃｍ²／ｓより少なくない。好 適な実施例で、前記平均の速度は好ましくは約１．５から５ｃｍ²／ｓである。 走査された表面４０が表面に沿って任意の方向に２００ミリメートルより少なく ない大きさをもっていれば、照明ビームはおよそ５０〜９０秒で全体の表面を走 査する。前述したように、区分５０のような前記走査通路区分の長さは検査され るべき前記表面４０の大きさに比較して小さいことが好ましい。好適な実施例に おいて、これらの区分は実質的に２〜１０ミリメートルの範囲 内にある。 好適な実施例において発生器８０は、直線ＦＭチャープ信号を前記ＡＯＤを駆 動するために発生し、前記チャープ期間は好ましくは２０〜２００μ秒で、さら に好ましくは、およそ８０〜１２０μ秒の範囲である。前記ＡＯＤ３０による偏 向の前にビーム２８は、少なくとも一つの横断面寸法（例えばもっと長い寸法） およそ４〜１２ミリメートルの範囲内を持っている。好ましくは前記走査レンズ ３６は前記ＡＯＤ３０から実質的にある焦点距離だけ離れて配置され、前記ビー ム３８は前記表面４０をテレセントリックに走査する。 前述したように、高い感度でかつ高い処理能力を持つ表面検査システムを提供 する本発明の目的は、データサンプリングと処理電子回路を穏当なコストで作成 し、適当なデータ転送速度（例えば２２ＭＨｚ）で達成できる。このシステムは ０．３５ミクロンの設計規定で設計されたパターン化されたウェーハ、例えば６ ４および２５６メガビットのＤＲＡＭ技術のもの、の検査が可能である。このシ ステムはメモリまたは論理装置の汚染粒子とパターン欠陥を検出することができ る。ステージ１２４上のウェーハ４０を取り外し置き換えるための現在のロボッ ト技術をシステム２０で利用できそして固有の遅れ（約２５秒／ウェーハ）をも つものであり、前述したシステム２０は、１５０ｍｍ 直径のウェーハ（６インチウェーハ）を毎時４０ウェーハ以上、２００ｍｍ直径 のウェーハ（８インチウェーハ）を毎時２０ウェーハ以上、３００ｍｍ直径のウ ェーハ（１２インチウェーハ）を毎時１０ウェーハ以上の検査が可能である。 図７Ａ，図７Ｂは、本発明によって用いられる偏光の方式を示す側面図である 。ある偏光の方式を採用することにより，システムの信号対背景光の比率が実質 的に改善されることが知られている。前記採用された偏光の方式は表面依存性で あり、異常の構成（例えば誘電体材料に対する金属）を決定するために使用可能 である。パターン欠陥に対して、図２の前記ＡＯＤ通過後の偏光選択光学系３４ に含まれる偏光素子はＰかＳの偏光のどちらかの状態での照明のビームに向かう 。図７Ａは、照明用のビーム２１４が、Ｓ偏光の状態にあることを示しており、 電界Ｅは入射平面に対して直角であり、前記入射平面は前記入射ビーム２１４と 前記鏡面反射されたビーム２１４ａにより定義され、この入射平面はこの紙の平 面に平行である。前記ビームのベクトル表現は伝搬方向を示すｋベクトルで示さ れる。磁界はＨベクトルとして示される。前記入射平面に対して直角である電界 のベクトルは点で示されＥが付されている。図７Ｂにおいて、前記ビーム２１４ はＰ偏光を示しており、前記電界Ｅは入射平面でこの紙 の平面にある。図７Ｂにおいて、前記ビーム２１４は伝搬ベクトルｋの形で示さ れ、磁界のベクトルは点で示されＨが付されており、電界ベクトルＥは伝播ベク トルｋに対して直角である。ＰかＳの分極の状態のかわりに、照明ビームは左の 、または右円偏光であり得る。ここにおいて、前記照明ビームの偏光状態は信号 対雑音背景光を最適にするために選ばれそして検出のためのコレクタまたはコレ クタチャンネルは検出能力とＳＮ比を増大するために予め定められた偏光状態の 光を通過させる偏光フィルタを含んでいる。 上に記述された本発明で、前記走査通路区分はまっすぐな行として記述され、 説明されているが、例えば前述したＸおよびＹの方向でのまっすぐな行に沿って 移動させられる替わりに、ウェーハが軸の回りに回転させられるようにすること もできる。上に記述された好適な実施例で、短い走査通路区分はアレイを作り各 アレイが実質的に前記ウェーハの矩形帯状部分をカバーする例を示したが、全体 の表面４０をカバーするために他の異なる配列も可能であり、それらおよび他の 変形は本発明の範囲に属するものと理解されたい。前記スポット１０が前記表面 ４０の端に近接するにつれて、前記走査通路区分の長さは前記スポットが表面４ ０の外に落ちないように減少させられるであろう。もし、ある区分が前記表面の 大きさに対して小さいスパ ンをもち、前記区分の長さが異なっても前述した全ての特徴を得ることができる 。また前記ＡＯＤ３０は多角ミラーまたはガルバノメータにおき変えることがで きる。本発明は好適な実施例を参照して説明されたが、変更および変化は添付の 請求の範囲によって定義される本発明の範囲を逸脱することなくなされるもので あると理解されたい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ０８／４９９，９９５ (32)優先日 1995年７月10日 (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ０８／５３６，８６２ (32)優先日 1995年９月29日 (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＫＲ，ＵＳ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．表面の異常を検出するための方法において、 グレージング角で前記表面の方向に光の焦点ビームを向けるステップと； ビームと表面との間に相対運動を惹起させることで、ビームが表面全体を実質 的にカバーする走査通路を走査し、前記通路は走査通路区分の複数のアレイを含 み、ここにおいて、少なくともいくつかの前記走査通路区分の各々は表面の面積 よりも短いスパンをもつ、相対運動を惹起させるステップと；および 前記通路に沿って異常を検出するために散乱された光を収集するステップとを 含む表面の異常を検出するための方法。 ２．請求項１記載の方法において、前記方向付けステップはスポットを規定 する表面の領域を照明するように前記ビームを向け、前記スポットはそのサイズ の最小限の幅が約５〜１５ミクロン範囲内である表面の異常を検出するための方 法。 ３．請求項２記載の方法において、前記表面は半導体ウェーハであり、ここ において、スポットのサイズおよび前記方向付けや惹起ステップは、１５０ｍｍ 直径ウェーハで毎時約４０ウェーハを超える処理能力で、２００ｍｍ直径ウェー ハで毎時約２０ウェーハを超える処理能力で，そして３００ｍｍ直径ウェーハで 毎時約１０ウェーハを超える処理能力で、ビームがウェーハの表面全体を実質的 に検査するものである表面の異常を検出するための方法。 ４．請求項２記載の方法において、走査通路区分は複数の直線の走査通路区 分を含み、ここにおいて、前記方向付けおよび惹起ステップは、表面が少なくと も約２．５ｃｍ²／ｓの速度で前記走査通路区分に沿って検査される速度で前記 走査通路区分に沿ってビームは前記表面を実質的に検査するものである表面の異 常を検出するための方法。 ５．請求項４記載の方法において、スポットのサイズおよび前記方向付けや 惹起ステップは、表面が約２．５〜３．８ｃｍ²／ｓの範囲内の速度で前記走査 通路区分に沿って検査される速度で前記走査通路区分に沿ってビームは前記表面 を実質的に検査するものである表面の異常を検出するための方法。 ６．請求項２記載の方法において、スポットのサイズおよび前記方向付けや 惹起ステップは、表面が少 なくとも約１．５ｃｍ²／ｓの速度，さらに好ましくは１．５〜５ｃｍ²／ｓの範 囲内の速度で表面が検査される速度でビームが前記表面を実質的に検査するもの である表面の異常を検出するための方法。 ７．請求項２記載の方法において、前記表面は表面に沿ったあらゆる方向に 対して少なくとも２００ｍｍの大きさをもち、ここにおいて、スポットのサイズ および前記方向付けや惹起ステップは、ビームが約５０〜９０秒で表面全体を実 質的に走査するものである表面の異常を検出するための方法。 ８．請求項２記載の方法において、前記方法は前記表面を走査するために光 ビームを偏光するための音響光学偏光器を用いており、前記方法はさらに、偏光 器により偏光される前に光ビームを拡張する手段を含み、その結果、偏光前のビ ームは約４〜１２ｍｍの範囲内にある少なくとも一つの断面積をもつ表面の異常 を検出するための方法。 ９．請求項１記載の方法において、走査通路区分は実質的に平行かつ直線の 走査通路区分の複数のアレイを含み、ここにおいて、前記区分は実質的に約２〜 １０ｍｍ範囲内の長さである表面の異常を検出するた めの方法。 １０．請求項１記載の方法において、前記方向付けステップは、スポットを 規定する表面の領域を照明するように前記ビームを向けるものであり、前記ビー ムはスポットの２つの軸に関する強度分布を含んでおり、前記方法はさらに、異 常があれば、前記各２つの軸に沿ってスポット内にあるあらゆる異常から散乱さ れる光の多数のサンプルをとり、前記数は２〜１０の範囲内である表面の異常を 検出するための方法。 １１．請求項１記載の方法において、前記方法は前記表面を走査するために 光ビームを偏光するための音響光学偏光器を用いるものであり、前記方向付けお よび惹起ステップは、５０〜３００ＭＨｚの範囲内の中心周波数と５０〜２５０ ＭＨｚの範囲内の帯域幅をもつ直線ＦＭチャープ信号で偏光器を駆動するステッ プを含む表面の異常を検出するための方法。 １２．請求項１５記載の方法において、さらに音響光学偏光器を駆動するた めに直線ＦＭチャープ信号を供給する手段を含んでおり、チャープ持続時間は２ ０〜２００マイクロ秒の範囲内であり、好ましくは８０〜１２０マイクロ秒の範 囲内である表面の異常を検 出するための方法。 １３．請求項１記載の方法において、前記方法は、前記表面を走査するため に光ビームを偏光するための音響光学偏光器もしくは多角形走査器を用いており 、前記方法はさらに、ビームが表面をテレセントリックに走査するように、実質 的に走査レンズは偏光器からある焦点長さだけ離れそして偏光器と表面との間に 設けられている方法を含むものである表面の異常を検出するための方法。 １４．請求項１記載の方法において、前記収集ステップは、方位角的に前方 方向に前記走査通路に沿って散乱された光を収集するものである表面の異常を検 出するための方法。 １５．請求項１４記載の方法において、前記収集ステップは４つの独立した 収集チャンネルを使用した前記走査通路に沿って散乱された光を収集し、前記収 集チャンネルのうちの２つは方位角で±４５°で実質的に前方方向で光を収集す る前方方向に位置しており、前記チャンネルのうちの２つは方位角で±９０°で 実質的に光を収集する位置にある表面の異常を検出するための方法。 １６．請求項１５記載の方法において、前記収集チャンネルの各々は仰角方 向で３〜３０°の範囲内で光を収集し、前記チャンネルは、それぞれ−（７５〜 １０５）°，（７５〜１０５）°，−（３０〜６０）°，そして（３０〜６０） °の方位角の範囲内で光を収集する表面の異常を検出するための方法。 １７．請求項１記載の方法において、前記方法はさらに、Ｓ状態，Ｐ状態， もしくは円偏光状態から方向付けステップで向けられる光ビームの望ましい偏光 状態を選択することを含む表面の異常を検出するための方法。 １８．表面の異常を検出するための方法において、 スポットサイズの最小幅が約５〜１５ミクロンの範囲内であるサイズをもつス ポットを規定する表面領域を照明するために前記表面に焦点合わせされた光ビー ムを向けるステップと； ビームが表面全体を実質的にカバーする通路を走査するように、ビームと表面 との間に相対運動を惹起させる手段と；および 異常を検出するための前記通路に沿って散乱された光を収集するステップであ り； ここにおいて、スポットのサイズと前記方向付けや 惹起ステップは、表面が少なくとも１．５ｃｍ²／ｓの速度で検査されるもので ある表面の異常を検出するための方法。 １９．請求項１８記載の方法において、スポットのサイズおよび前記方向付 けや惹起ステップは、１５０ｍｍ直径ウェーハで毎時約４０ウェーハを超える処 理能力で，２００ｍｍ直径ウェーハで毎時約２０ウェーハを超える処理能力で， そして３００ｍｍ直径ウェーハで毎時約１０ウェーハを超える処理能力で、ビー ムがウェーハの表面全体を実質的に検査するものである表面の異常を検出するた めの方法。 ２０．請求項１８記載の方法において、前記表面は表面に沿ったあらゆる方 向に対して少なくとも２００ｍｍの大きさをもち、ここにおいて、前記方向付け や惹起ステップは、ビームが約５０〜９０秒で表面全体を実質的に走査するもの である表面の異常を検出するための方法。 ２１．表面の異常を検出するためのシステムにおいて、 グレージング角で前記表面の方へ焦点合わせされた光ビームを向けるための手 段と； ビームが表面全体を実質的にカバーする走査通路を走査するようにビームと表 面との間に相対運動を惹起させるための手段であり、前記通路は走査通路区分の 複数のアレイを含んでおり、ここにおいて前記走査通路区分の少なくとも幾つか の各々は表面の大きさよりも短いスパンをもつ惹起手段と；および 異常を検出するための前記通路に沿って散乱された光を収集するための手段を 含む表面の異常を検出するためのシステム。 ２２．請求項２１記載のシステムにおいて、前記方向付け手段は、スポット サイズの最小幅が約５〜１５ミクロンの範囲内であるサイズをもつスポットを規 定する表面領域を照明するように前記ビームを向ける手段である表面の異常を検 出するためのシステム。 ２３．請求項２２記載のシステムにおいて、前記表面は半導体ウェーハであ り、ここにおいて、スポットのサイズおよび前記方向付けや惹起ステップは、１ ５０ｍｍ直径ウェーハで毎時約４０ウェーハを超える処理能力で，２００ｍｍ直 径ウェーハで毎時約２０ウェーハを超える処理能力で，そして３００ｍｍ直径ウ ェーハで毎時約１０ウェーハを超える処理能力で、ビームがウェーハの表面全体 を実質的に検査するもので ある表面の異常を検出するためのシステム。 ２４．請求項２２記載のシステムにおいて、走査通路区分は複数の直線の走 査通路区分を含んでおり、ここにおいて、スポットのサイズおよび前記方向づけ や惹起手段は、表面が少なくとも約２，５ｃｍ²／ｓの速度で前記走査通路区分 に沿って検査される速度で、ビームが前記走査通路区分に沿って前記表面を実質 的に検査するものである表面の異常を検出するためのシステム。 ２５．請求項２２記載のシステムにおいて、スポットのサイズおよび前記方 向付けや惹起手段は、表面が少なくとも約１．５ｃｍ²／ｓの速度で，さらに好 ましくは少なくとも約１．５〜５ｃｍ²／ｓの範囲内で検査される速度でビーム が実質的に前記表面を検査するものである表面の異常を検出するためのシステム 。 ２６．請求項２２記載のシステムにおいて、前記表面は表面に沿ったあらゆ る方向に対して少なくとも２００ｍｍの大きさをもつものであり、ここにおいて 、スポットのサイズと前記方向付けや惹起手段は、ビームが約５０〜９０秒で表 面全体を実質的に走査するものである表面の異常を検出するためのシステム。 ２７．請求項２２記載のシステムにおいて、前記システムは前記表面を走査 するために光ビームを偏光するための音響光学偏光器を用いており、前記システ ムはさらに偏光器により偏光される前に、光ビームを拡張することを含むので、 偏光前にビームは約４〜１２ｍｍの範囲内の少なくとも一つの断面積をもつ表面 の異常を検出するためのシステム。 ２８．請求項２１記載のシステムにおいて、走査通路区分は実質的に平行で 直線の走査通路区分の複数のアレイを含んでおり、ここにおいて、前記区分は実 質的に約２〜１０ｍｍ範囲内の長さである表面の異常を検出するためのシステム 。 ２９．請求項２１記載のシステムにおいて、前記方向付け手段は、スポット を規定する表面の領域を照明するように前記ビームを向けるものであり、前記ビ ームはスポットでの２つの軸に関する強度分布を含んでおり、前記方法はさらに 、異常があれば、前記各２つの軸に沿ってスポット内にあるあらゆる異常から散 乱される光の多数のサンプルをとり、前記数は２〜１０の範囲内である表面の異 常を検出するためのシステム。 ３０．請求項２１記載のシステムにおいて、前記システムは前記表面を走査 するために光ビームを偏光するための音響光学偏光器を用いるものであり、前記 方向付けおよび惹起手段は、５０〜３００ＭＨｚの範囲内の中心周波数と５０〜 ２５０ＭＨｚの範囲内の帯域幅をもつ直線ＦＭチャープ信号で偏光器を駆動する 手段を含む表面の異常を検出するためのシステム。 ３１．請求項３０記載のシステムにおいて、さらに音響光学偏光器を駆動す るために直線ＦＭチャープ信号を供給する手段を含んでおり、チャープ持続時間 は２０〜２００マイクロ秒の範囲内であり、好ましくは８０〜１２０マイクロ秒 の範囲内である表面の異常を検出するためのシステム。 ３２．請求項２１記載のシステムにおいて、前記システムは、前記表面を走 査するために光ビームを偏光するための音響光学偏光器もしくは多角形走査器を 用いており、前記システムはさらに、ビームが表面をテレセントリックに走査す るように、走査レンズが実質的にある焦点長さだけ偏光器から離れそして偏光器 と表面との間に設けられているシステムを含むものである表面の異常を検出する ためのシステム。 ３３．請求項２１記載のシステムにおいて、前記収集手段は方位角的に前方 方向で前記走査通路に沿って散乱された光を収集する手段である表面の異常を検 出するためのシステム。 ３４．請求項３３記載のシステムにおいて、前記収集手段は前記走査通路に 沿って散乱された光を収集する４つの独立した収集チャンネルを含み、前記収集 チャンネルのうちの２つは方位角で±４５°で実質的に前方方向で光を収集する 前方方向に位置しており、前記チャンネルのうちの２つは方位角で±９０°で実 質的に光を収集する位置にある表面の異常を検出するためのシステム。 ３５．表面の異常を検出するためのシステムにおいて、 スポットサイズの最小幅が約５〜１５ミクロンの範囲内であるサイズをもつス ポットを規定する表面領域を照明するために前記表面に焦点合わせされた光ビー ムを向ける手段と； ビームが表面全体を実質的にカバーする通路を走査するように、ビームと表面 との間に相対運動を惹起させる手段と；および 異常を検出するための前記通路に沿って散乱された 光を収集する手段であり、 ここにおいて、スポットのサイズと前記方向付けや惹起手段は、表面が少なく とも１．５ｃｍ²／ｓの速度で検査されるものである表面の異常を検出するため のシステム。 ３６．請求項３５記載のシステムにおいて、スポットのサイズおよび前記方 向付けや惹起手段は、１５０ｍｍ直径ウェーハで毎時約４０ウェーハを超える処 理能力で、２００ｍｍ直径ウェーハで毎時約２０ウェーハを超える処理能力で， そして３００ｍｍ直径ウェーハで毎時約１０ウェーハを超える処理能力で、ビー ムがウェーハの表面全体を実質的に検査するものである表面の異常を検出するた めのシステム。 ３７．請求項３５記載のシステムにおいて、前記表面は表面に沿ったあらゆ る方向に対して少なくとも２００ｍｍの大きさをもち、ここにおいて、スポット のサイズおよび前記方向付けや惹起手段は、ビームが約５０〜９０秒で表面全体 を実質的に走査するものである表面の異常を検出するためのシステム。