JPH11201909A - 異物検査方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 異物検査においてブルーミングの発生を低減
して異物検出の信頼性を向上させる。 【解決手段】 半導体ウエハ１を支持するステージ７
と、半導体ウエハ１にレーザ光４を照射する光源５を備
えた光学系６と、半導体ウエハ１上のパタン３に対応さ
せて遮断膜が形成された回折光遮断フィルタ１３と、半
導体ウエハ１からの反射光８を２つに分割するビームス
プリッタ１１と、分割後の一方の反射光８のＴＤＩセン
サ９への進入光量を調節するＮＤフィルタ１２と、分割
後の２つの反射光８を検出する２つのＴＤＩセンサ９
と、２つのＴＤＩセンサ９によって検出された２つの反
射光８の信号を加算する加算回路１０と、加算回路１０
による加算信号を予め登録された基準信号と比較し、比
較結果が許容範囲を越えた際に反射光８が異物２による
ものと判定する差分回路１６および比較回路１７とから
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、異物検査技術に関
し、特に、半導体製造工程において、異物検査の際のブ
ルーミングおよび飽和の発生を低減する異物検査方法お
よび装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下に説明する技術は、本発明を研究、
完成するに際し、本発明者によって検討されたものであ
り、その概要は次のとおりである。

【０００３】半導体製造工程において、半導体ウエハ
（被検査物）に付着した異物の検出には、レーザ光を照
射して異物を検出する異物検査装置が用いられる。

【０００４】この異物検査装置による異物検査方法の概
略について説明する。

【０００５】まず、半導体ウエハにレーザ光を照射する
と、パタンもしくは異物によって入射光は回折、散乱す
る。

【０００６】この回折光または散乱光は、対物レンズを
通り、その後、パタンによる回折光のみ光路途中に設け
られた空間フィルタによって除去される。

【０００７】これに対し、除去されなかったパタンまた
は異物の散乱光は光検出手段であるＴＤＩ（タイム・デ
ィレイ・インディグレーション）センサに入り、その
後、メモリに記憶される。

【０００８】続いて、前記ＴＤＩセンサによって検出さ
れたこの信号と、予め登録（記憶）されていた隣接チッ
プの信号との差分を取り、この差信号を所定のしきい値
と比較して、しきい値以上となったものを異物として検
出する。

【０００９】ここで、異物検出装置については、例え
ば、特開平８−１４５８９９号公報に記載されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記した技
術においては、ＴＤＩセンサに用いられている固体素子
センサに、飽和光量の数倍の光が入射すると、信号電荷
がフォトダイオードからあふれ出し、周辺のフォトダイ
オードやＣＣＤ（Charge Coupled Device)転送路に流れ
込むブルーミングと呼ばれる現象が起こる。

【００１１】これにより、光易いパタンが誤検出の原因
になったり、異物信号がパタンによるブルーミングに隠
されてしまうといった問題が発生する。

【００１２】さらに、大きな異物が複数回カウントされ
たり、座標位置が正確に得られないという問題も発生す
る。

【００１３】なお、ブルーミングを防ぐためには、照射
光量を減らさなければならないが、照射光量を減らすと
異物検出感度が低下することが問題とされる。

【００１４】本発明の目的は、ブルーミングの発生を低
減して異物検出の信頼性を向上させる異物検査方法およ
び装置を提供することにある。

【００１５】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１７】すなわち、本発明の異物検査方法は、被検
査物に光を照射してその反射光を複数に分割する工程
と、前記分割された複数の反射光にそれぞれ対応させた
複数の光検出手段によってそれぞれの反射光を検出する
工程と、前記複数の光検出手段によって検出されたそれ
ぞれの反射光の信号を加算し、この加算された前記反射
光の加算信号を予め登録された基準信号と比較する工程
とを有し、前記比較による比較結果が許容範囲を越えた
際に前記反射光が異物によるものと判定して前記異物を
検出するものである。

【００１８】さらに、本発明の異物検査方法は、被検査
物に光を照射してその反射光の光量を検出する工程と、
検出された前記反射光の光量が所定光量を越えた際に、
液晶フィルタを制御して光検出手段の受光許容範囲内の
光量の前記反射光を前記光検出手段に進入させる工程
と、前記光検出手段に進入した前記反射光を検出し、検
出された前記反射光の検出信号を予め登録された基準信
号と比較する工程とを有し、前記比較による比較結果が
許容範囲を越えた際に前記反射光が異物によるものと判
定して前記異物を検出するものである。

【００１９】また、本発明の異物検査装置は、被検査物
に光を照射する光源を備えた光学系と、前記被検査物か
らの反射光を複数に分割する光分割手段と、分割された
複数の反射光に対応してそれぞれの反射光を検出する複
数の光検出手段と、前記複数の光検出手段によって検出
されたそれぞれの反射光の信号を加算する加算手段と、
前記加算手段によって加算された前記反射光の加算信号
を予め登録された基準信号と比較し、この比較結果が許
容範囲を越えた際に前記反射光が異物によるものと判定
する判定手段とを有するものである。

【００２０】さらに、本発明の異物検査装置は、被検査
物に光を照射する光源を備えた光学系と、前記被検査物
からの反射光を複数に分割する光分割手段と、分割され
た複数の反射光に対応してそれぞれの反射光を検出する
複数の光検出手段と、前記複数の光検出手段によって検
出されたそれぞれの反射光の信号を予め登録された基準
信号と比較し、かつこの比較結果を論理演算してこの演
算結果が許容範囲を越えた際に前記反射光が異物による
ものと判定する判定手段とを有するものである。

【００２１】これにより、１つの光検出手段に進入する
光量を抑えることができるため、ブルーミングの発生頻
度を減らすことができる。

【００２２】その結果、異物の座標位置の検出精度を向
上できるとともに、照射光量を滅らさなくても済むた
め、異物検出感度の低下も防止できる。

【００２３】したがって、ブルーミングが原因による誤
検出を低減することができ、その結果、異物検査の信頼
性を向上できる。

【００２４】また、本発明の異物検査装置は、前記被検
査物に光を照射する光源を備えた光学系と、前記被検査
物からの反射光を検出する光検出手段と、前記反射光の
光量を検出する光量検出手段と、前記反射光の前記光検
出手段への進入光量を調節可能な液晶フィルタと、前記
光量検出手段によって検出された前記反射光の光量が所
定光量を越えた際に、前記液晶フィルタを制御して前記
光検出手段の受光許容範囲内の光量の前記反射光を前記
光検出手段に進入させる制御部と、前記光検出手段によ
って検出された前記反射光の検出信号を予め登録された
基準信号と比較し、この比較結果が許容範囲を越えた際
に前記反射光が異物によるものと判定する判定手段とを
有するものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００２６】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１による異物検査装置の構造の一例を示す構成概念
図、図２は図１に示す異物検査装置に設けられた光検出
手段（ＴＤＩセンサ）の異物検出原理を示す図であり、
（ａ）は斜視図、（ｂ）はタイムチャートである。

【００２７】本実施の形態１の異物検査装置は、半導体
製造工程において、配線などのパタン３が形成された半
導体ウエハ１（被検査物）に付着した異物２を検出する
ものであり、レーザ光４（光）を照射し、その反射光８
を利用して異物２を検出するものである。なお、前記異
物検査装置は、半導体ウエハ１などの前記被検査物の外
観を検査できるものでもある。

【００２８】図１に示す異物検査装置の構成は、半導体
ウエハ１を支持しかつＸＹＺθ方向に移動可能なステー
ジ７と、半導体ウエハ１にレーザ光４を照射する光源５
を備えた光学系６と、半導体ウエハ１からの反射光８を
複数に分割する光分割手段であるビームスプリッタ１１
と、分割された複数の反射光８に対応してそれぞれの反
射光８を検出する複数の光検出手段であるＴＤＩセンサ
９と、複数のＴＤＩセンサ９によって検出されたそれぞ
れの反射光８の信号を加算する加算手段である加算回路
１０と、加算回路１０によって加算された反射光８の加
算信号を予め登録された基準信号と比較し、この比較結
果が許容範囲を越えた際に反射光８が異物２によるもの
と判定する判定手段とからなる。

【００２９】なお、本実施の形態１においては、半導体
ウエハ１からの反射光８をビームスプリッタ１１内に設
けられたハーフミラー１１ａによって２つに分割する場
合について説明する。

【００３０】したがって、前記異物検査装置において
は、２つのＴＤＩセンサ９が設置されており、分割され
た２つの反射光８のそれぞれの光路上に１つずつＴＤＩ
センサ９が設置されている。

【００３１】これにより、前記異物検査装置は、半導体
ウエハ１からの反射光８を２つに分割し、分割後の反射
光８をそれぞれに対応したＴＤＩセンサ９によって検出
するとともに、それぞれのＴＤＩセンサ９からの検出信
号を加算回路１０によって加算し、この加算信号を予め
準備された基準信号と比較して、異物２を検出するもの
である。

【００３２】つまり、各々のＴＤＩセンサ９に進入する
反射光８の光量を低減してそれぞれのＴＤＩセンサ９に
おけるブルーミング、飽和の発生を防ぐものであり、か
つ、加算回路１０によってそれぞれのＴＤＩセンサ９か
らの検出信号を加算するため、全光量に対する光検出手
段としてのダイナミックレンジは広く設定できるため、
異物検出感度を低下させることなく異物２の検出を行う
ことを可能にするものである。

【００３３】さらに、本実施の形態１の異物検査装置に
は、２つに分割された反射光８のうち一方の反射光８の
光路上にＴＤＩセンサ９への進入光量を調節可能なフィ
ルタであるＮＤフィルタ１２が設けられ、このＮＤフィ
ルタ１２によって、分割後の２つの反射光８の光量が異
なるようにしている。

【００３４】これにより、異物２の検出系を大信号検出
用の検出系と小信号検出用の検出系とに分けることがで
きる。

【００３５】また、光学系６には、対物レンズ６ａや偏
光板６ｂが設けられ、さらに、偏光板６ｂとビームスプ
リッタ１１との間には、半導体ウエハ１上のパタン３に
対応して遮断膜が形成された回折光遮断フィルタ（空間
フィルタともいう）１３が設置されている。

【００３６】すなわち、この回折光遮断フィルタ１３に
よって、反射光８がパタン３によるものの場合には、こ
の反射光８の通過を阻止し、パタン３以外のものによる
場合には、その反射光８を通過させることができる。

【００３７】また、前記異物検査装置においては、加算
回路１０によって加算された信号を第１メモリ１４に記
憶する。

【００３８】さらに、前記異物検査装置における判定手
段は、第１メモリ１４に記憶された前記信号と予め第２
メモリ１５に登録（記憶）された隣接チップの信号との
差を取る差分回路１６と、前記差と所定のしきい値とを
比較する比較回路１７とからなる。

【００３９】これにより、前記判定手段は、前記差が前
記しきい値以上となった信号のみを異物２による信号と
して出力する。

【００４０】その際、異物２の検出結果は、モニタなど
の出力部１８によって出力される。また、本実施の形態
１において使用するレーザ光４は、例えば、Ｈｅ−Ｎｅ
レーザなどである。

【００４１】ここで、本実施の形態１の異物検査装置に
おける異物検出原理（図２参照）について説明する。

【００４２】前記異物検査装置には、光検出手段として
ＴＤＩセンサ９が設けられている。なお、異物２の検出
を行う際には、ステージ７（図１参照）を移動させなが
ら、半導体ウエハ１に付着した異物２からの反射光８を
検出レンズ１９を介して取り込み、これをＴＤＩセンサ
９によって検知する。

【００４３】その際、図２（ａ）に示すように、ステー
ジ７の移動とともに半導体ウエハ１を移動させて異物２
をＡ地点からＢ地点に移動させる。これを図２（ｂ）に
示すように、ＴＤＩセンサ９により１回〜Ｎ回に渡って
検知し続けその検知信号を蓄積する。

【００４４】すなわち、ＴＤＩセンサ９は、Ｎ回の検知
において、その検知信号を蓄積できるものであるため、
微小な信号であっても検知信号の蓄積によって大きな信
号として捕らえることが可能になり、これにより、前記
異物検査装置としては、微小な異物２も検出することが
できる。

【００４５】なお、光検出手段としては、ＴＤＩセンサ
９だけでなく、ＣＣＤセンサなどを用いてもよい。

【００４６】次に、本実施の形態１による異物検査方法
について説明する。

【００４７】前記異物検査方法は、図１に示す異物検査
装置を用いるものであり、本実施の形態１では、パタン
３が形成された半導体ウエハ１の主面１ａに付着した異
物２を検出するものである。

【００４８】まず、光源５からレーザ光４（例えば、Ｈ
ｅ−Ｎｅレーザなど）を被検査物でありかつパタン３が
形成された半導体ウエハ１の主面１ａに照射する。さら
に、その反射光８を対物レンズ６ａや偏光板６ｂを介し
て内部に取り込む。

【００４９】その後、取り込まれた反射光８は、回折光
遮断フィルタ１３によって遮断されるものと通過するも
のとに分けられる。

【００５０】すなわち、回折光遮断フィルタ１３は、パ
タン３に対応した遮断膜を有しているため、パタン３に
よる反射光８（回折光）は、前記遮断膜によって遮断さ
れ、この回折光遮断フィルタ１３を通過しない。

【００５１】これに対し、パタン３以外からの反射光８
は、前記遮断膜によって遮断されないため、回折光遮断
フィルタ１３を通過する。

【００５２】その後、回折光遮断フィルタ１３を通過し
た反射光８をビームスプリッタ１１によって２つの反射
光８に分割する。

【００５３】なお、本実施の形態１においては、分割後
の２つの反射光８の光量が相互に異なるように、分割後
の一方の反射光８の光路上にＮＤフィルタ１２が設けら
れており、このＮＤフィルタ１２によって、前記一方の
反射光８を検出するＴＤＩセンサ９への進入光１を調整
する。

【００５４】つまり、分割後の２つの反射光８のうち、
ＮＤフィルタ１２を通過した反射光８の光量と直接ＴＤ
Ｉセンサ９に進入する反射光８の光量とは異なり、本実
施の形態１では、ＮＤフィルタ１２を通過した反射光８
の光量の方が少ない。

【００５５】その後、分割後の２つの反射光８にそれぞ
れ対応させた２つのＴＤＩセンサ９に入射させ、２つの
ＴＤＩセンサ９によってそれぞれの反射光８を検出す
る。

【００５６】２つのＴＤＩセンサ９に入射したそれぞれ
の反射光８は、ＴＤＩセンサ９によって光電変換された
後、それぞれの信号が加算回路１０によって加算され
る。

【００５７】すなわち、２つのＴＤＩセンサ９によって
検出した２つの反射光８のそれぞれの信号を光電変換
後、加算回１路１０によって加算し、この加算した加算
信号を第１メモリ１４に記憶する。

【００５８】続いて、第１メモリ１４に記憶した２つの
反射光８の前記加算信号を予め登録（記憶）された基準
信号と比較する。

【００５９】ここでは、前記基準信号として、隣接チッ
プの信号を、予め、第２メモリ１５に記憶させておき、
２つの反射光８の前記加算信号と前記基準信号とを比較
する。

【００６０】さらに、前記比較を行う際には、差分回路
１６と比較回路１７とからなる判定手段を用いて行う。

【００６１】ここでは、まず、差分回路１６によって、
前記加算信号と前記基準信号との差を取り、その後、比
較回路１７によって、前記差と予め設定された所定のし
きい値との比較を行う。

【００６２】これにより、前記比較による比較結果が許
容範囲を越えた際に、半導体ウエハ１からの反射光８が
異物２によるものと判定して異物２を検出する。

【００６３】例えば、比較回路１７によって、前記差と
前記しきい値との比較を行った際に、前記差が前記しき
い値以上であった場合に限って、その信号が異物２によ
るものとして出力部１８に出力する。

【００６４】その後、ステージ７を移動させることによ
り、半導体ウエハ１の全面に対してこの異物２を検出す
る処理を行う。

【００６５】本実施の形態１の異物検査方法および装置
によれば、以下のような作用効果が得られる。

【００６６】すなわち、異物検査装置が、半導体ウエハ
１からの反射光８を２つに分割するビームスプリッタ１
１（光分割手段）と、分割された２つの反射光８に対応
した２つのＴＤＩセンサ９とを有することにより、それ
ぞれのＴＤＩセンサ９に進入する光量を抑えることがで
きるため、ブルーミングおよび飽和の発生頻度を減らす
ことができる。

【００６７】また、ブルーミングの発生を低減できるた
め、大きな異物２が複数回カウントされることを低減で
きる。

【００６８】さらに、異物２の座標位置の検出精度を向
上できる。

【００６９】また、ブルーミングを低減できることによ
り、光源５からの照射光量を増やせるため、異物検出感
度は向上する。

【００７０】その結果、ブルーミングが原因による誤検
出を低減することができ、これにより、異物検査（異物
検出）の信頼性を向上できる。

【００７１】また、反射光８を分割する際に、ＮＤフィ
ルタ１２を設置して分割後のそれぞれの反射光８の光１
が相互に異なるように分割することにより、異物２の検
出系を大信号検出用と小信号検出用とに分けることがで
きる。

【００７２】これにより、大きな異物２と小さな異物２
とを分けて検出することが可能になる。

【００７３】その結果、異物検査の信頼性を向上でき
る。また、光検出手段としてＴＤＩセンサ９を用いるこ
とにより、検出データを蓄積できるため、小さな信号で
あっても検出することが可能になる。

【００７４】これにより、異物２の検出精度を向上で
き、その結果、異物検査の信頼性を向上できる。

【００７５】（実施の形態２）図３は本発明の実施の形
態２による異物検査装置の構造の一例を示す構成概念図
である。

【００７６】本実施の形態２の異物検査装置は、半導体
製造工程において、配線などのパタン３が形成された半
導体ウエハ１（被検査物）に付着した異物２を検出する
ものであり、レーザ光４（光）を照射し、その反射光８
を利用して異物２を検出するものである。

【００７７】なお、前記異物検査装置は、半導体ウエハ
１などの前記被検査物の外観を検査できるものでもあ
る。

【００７８】図３に示す異物検査装置の構成は、半導体
ウエハ１を支持しかつＸＹＺθ方向に移動可能なステー
ジ７と、半導体ウエハ１にレーザ光４を照射する光源５
を備えた光学系６と、半導体ウエハ１からの反射光８を
複数に分割する光分割手段であるビームスプリッタ１１
と、分割された複数の反射光８に対応してそれぞれの反
射光８を検出する複数の光検出手段であるＴＤＩセンサ
９と、反射光８の信号を予め登録された基準信号と比較
し、この比較結果が許容範囲を越えた際に反射光８が異
物２によるものと判定する判定手段とからなる。

【００７９】なお、本実施の形態２においては、半導体
ウエハ１からの反射光８を光検出手段でありかつ検出感
度の異なるＴＤＩセンサ９ａ，９ｂによってそれぞれ検
出し、その信号を予め記憶されていた信号と比較および
判定し、さらに論理演算を行って異物２の検出を行う方
法について説明する。

【００８０】前記異物検査装置においては、２つの検出
感度の異なるＴＤＩセンサ９ａ，９ｂが設置されてお
り、分割された２つの反射光８のそれぞれの光路上に１
つずつ検出感度の異なるＴＤＩセンサ９ａ，９ｂが設置
されている。

【００８１】これにより、前記異物検査装置は、半導体
ウエハ１からの反射光８を２つに分割し、分割後の反射
光８をそれぞれに対応したＴＤＩセンサ９ａ，９ｂによ
って検出するとともに、それぞれのＴＤＩセンサ９ａ，
９ｂからの検出信号を予め準備された基準信号と比較し
て、異物２を検出するものである。

【００８２】つまり、各々の検出感度の異なるＴＤＩセ
ンサ９ａ，９ｂを用いることにより、進入する反射光８
の光量を低減してそれぞれのＴＤＩセンサ９ａ，９ｂに
おけるブルーミングの発生を防ぐものであり、異物検出
感度を低下させることなく異物２の検出を行うことを可
能にするものである。

【００８３】さらに、光学系６には、対物レンズ６ａや
偏光板６ｂが設けられ、さらに、偏光板６ｂとビームス
プリッタ１１との間には、半導体ウエハ１上のパタン３
に対応して遮断膜が形成された回折光遮断フィルタ（空
間フィルタともいう）１３が設置されている。すなわ
ち、この回折光遮断フィルタ１３によって、反射光８が
パタン３によるものの場合には、この反射光８の通過を
阻止し、パタン３以外のものによる場合には、その反射
光８を通過させることができる。

【００８４】また、前記異物検査装置における判定手段
は、ＴＤＩセンサ９ａ，９ｂに対応するそれぞれの第１
メモリ１４ａ，１４ｂに記憶された前記信号と予め第２
メモリ１５ａ，１５ｂに登録（記憶）された隣接チップ
の信号との差を取る差分回路１６ａ，１６ｂと、前記差
とブルーミング判定を行うしきい値および異物判定を行
うしきい値とを比較する比較回路１７ａ，１７ｂからな
り、これら２つの比較結果を論理演算する論理演算回路
２３とからなる。

【００８５】この時、比較回路１７ａ，１７ｂでの比較
結果を論理演算回路２３において論理演算することによ
り、異物２が前記異物判定しきい値以上となった信号の
みを異物２による信号として出力する。

【００８６】その際、異物２の検出結果は、モニタなど
の出力部１８に出力される。

【００８７】また、本実施の形態２において使用するレ
ーザ光４は、例えば、Ｈｅ−Ｎｅレーザなどである。

【００８８】さらに、本実施の形態２におけるＴＤＩセ
ンサ９（ＴＤＩセンサ９ａ，９ｂ）は、実施の形態１に
おける異物検査装置と同様であるため、その重複説明は
省略する。

【００８９】また、本実施の形態２における異物検査方
法は実施の形態１と同様であるため、その重複説明は省
略する。

【００９０】なお、本実施の形態２においては、検出感
度の異なるＴＤＩセンサ９を用いて、分割された一方の
反射光８を検出するＴＤＩセンサ９ａもしくはＴＤＩセ
ンサ９ｂの検出感度を調整する。

【００９１】その後、分割後の２つの反射光８にそれぞ
れ対応させた２つのＴＤＩセンサ９ａ，９ｂに入射さ
せ、２つのＴＤＩセンサ９ａ，９ｂによってそれぞれの
反射光８を検出する。

【００９２】２つのＴＤＩセンサ９ａ，９ｂに入射した
それぞれの反射光８は、ＴＤＩセンサ９ａ，９ｂによっ
て光電変換された後、それぞれの信号が第１メモリ１４
ａ，１４ｂによって記憶される。

【００９３】続いて、第１メモリ１４ａ，１４ｂによっ
て記憶された信号を予め登録（記憶）された基準信号と
比較する。

【００９４】ここでは、前記基準信号として、隣接チッ
プの信号を、予め、第２メモリ１５ａ，１５ｂに記憶さ
せておき、反射光８の前記信号と前記基準信号とを比較
する。

【００９５】さらに、前記比較を行う際には、差分回路
１６ａ，１６ｂと、比較回路１７ａ，１７ｂと、論理演
算回路２３とからなる判定手段を用いて行う。

【００９６】ここでは、まず、差分回路１６ａ，１６ｂ
によって、前記信号と前記基準信号との差を取り、その
後、比較回路１７ａ，１７ｂによって、ブルーミング判
定しきい値および前記差と予め設定された異物判定しき
い値との比較を行う。

【００９７】この比較結果を論理演算回路２３によって
演算することにより、半導体ウエハ１からの反射光８が
異物２によるものと判定して異物２を検出する。

【００９８】例えば、比較回路１７ａ，１７ｂによっ
て、前記差とブルーミング判定しきい値との比較を行っ
た際、高感度側のセンサがブルーミング判定しきい値を
越えた場合には低感度側のセンサで異物２の判定を行
い、ブルーミング判定しきい値を越えていない場合には
高感度側のセンサによって判定を行う。

【００９９】この結果と前記異物判定しきい値との比較
を行った際に、前記結果が前記異物判定しきい値以上で
あった場合に限って、その信号が異物２によるものとし
て出力部１８に出力する。

【０１００】その後、ステージ７を移動させることによ
り、半導体ウエハ１の全面に対してこの異物２を検出す
る処理を行う。

【０１０１】本実施の形態２の異物検査方法および装置
によれば、以下のような作用効果が得られる。

【０１０２】すなわち、異物検査装置が、半導体ウエハ
１からの反射光８を２つに分割するビームスプリッタ１
１（光分割手段）と、分割された２つの反射光８に対応
した２つの検出感度の異なるＴＤＩセンサ９ａ，９ｂと
を有することにより、それぞれのＴＤＩセンサ９ａ，９
ｂによってダイナミックレンジが広くなるため、ブルー
ミングの発生頻度を減らすことができる。

【０１０３】また、ブルーミングの発生を低減できるた
め、大きな異物２が複数回カウントされることを低減で
きる。

【０１０４】さらに、異物２の座標位置の検出精度を向
上できる。

【０１０５】また、ブルーミングを低減できることによ
り、光源５からの照射光量を増やせるため、異物検出感
度は向上する。

【０１０６】その結果、ブルーミングが原因による誤検
出を低減することができ、これにより、異物検査（異物
検出）の信頼性を向上できる。

【０１０７】また、反射光８を分割する際に、ＮＤフィ
ルタを設置して分割後のそれぞれの反射光８の光が相互
に異なるように分割することにより、異物２の検出系を
高感度用、低感度用とに分けることができる。

【０１０８】これにより、大きな異物２と小さな異物２
とを分けて検出することが可能になる。

【０１０９】その結果、異物検査の信頼性を向上でき
る。また、光検出手段としてＴＤＩセンサ９ａ，９ｂを
用いることにより、検出データを蓄積できるため、小さ
な信号であっても検出することが可能になる。

【０１１０】これにより、異物２の検出精度を向上で
き、その結果、異物検査の信頼性を向上できる。

【０１１１】（実施の形態３）図４は本発明の実施の形
態３による異物検査装置の構造の一例を示す構成概念
図、図５（ａ),（ｂ）は図４に示す異物検査装置に設け
られた液晶フィルタの構造の一例を示す斜視図である。

【０１１２】本実施の形態３の異物検査装置は、実施の
形態１，２で説明した異物検査装置と同様に、半導体製
造工程において、配線などのパタン３が形成された半導
体ウエハ１（被検査物）に付着した異物２を検出するも
のであり、レーザ光４（光）を照射し、その反射光８を
利用して異物２を検出するものである。

【０１１３】なお、前記異物検査装置は、半導体ウエハ
１などの前記被検査物の外観を検査できるものでもあ
る。

【０１１４】図４に示す異物検査装置の構成は、半導体
ウエハ１を支持しかつＸＹＺθ方向に移動可能なステー
ジ７と、半導体ウエハ１にレーザ光４を照射する光源５
を備えた光学系６と、半導体ウエハ１からの反射光８を
検出するＴＤＩセンサ９（光検出手段）と、反射光８の
光量を検出する光量モニタ用検出器２０（光量検出手
段）と、反射光８のＴＤＩセンサ９への進入光量を調節
可能な液晶フィルタ２１と、光量モニタ用検出器２０に
よって検出された反射光８の光量が所定光量を越えた際
に、液晶フィルタ２１を制御してＴＤＩセンサ９の受光
許容範囲内の光量の反射光８をＴＤＩセンサ９に進入さ
せる制御部２２と、ＴＤＩセンサ９によって検出された
反射光８の検出信号を予め登録された基準信号と比較
し、この比較結果が許容範囲を越えた際に反射光８が異
物２によるものと判定する判定手段とからなる。

【０１１５】本実施の形態３の異物検査装置において
は、半導体ウエハ１からの反射光８の光路上に１つのＴ
ＤＩセンサ９が設置され、また、前記異物検査装置の光
学系６には、前記実施の形態１，２の異物検査装置と同
様に、対物レンズ６ａや偏光板６ｂが設けられ、さら
に、偏光板６ｂと液晶フィルタ２１との問には、半導体
ウエハ１上のパタン３に対応させて遮断膜が形成された
回折光遮断フィルタ（空間フィルタともいう）１３が設
置されている。

【０１１６】これにより、本実施の形態３の異物検査装
置は、回折光遮断フィルタ１３を通過した反射光８を、
まず、光量モニタ用検出器２０に取り込み、その際の反
射光８の光量が所定光量を越えた際に、制御部２２によ
って液晶フィルタ２１を制御してＴＤＩセンサ９の受光
許容範囲内の光量の反射光８をＴＤＩセンサ９に進入さ
せるものである。

【０１１７】すなわち、反射光８がＴＤＩセンサ９に入
射する前に、ブルーミング光量以上の光をカットし、ブ
ルーミングを引き起こさない程度の光量の反射光８をＴ
ＤＩセンサ９に入射させるものである。

【０１１８】その結果、ＴＤＩセンサ９におけるブルー
ミングを防ぐことができる。

【０１１９】なお、本実施の形態３の異物検査装置にお
いては、ＴＤＩセンサ９によって検出した信号を第１メ
モリ１４に記憶する。

【０１２０】また、前記異物検査装置における判定手段
は、実施の形態１，２の異物検査装置と同様に、第１メ
モリ１４に記憶された前記信号と予め第２メモリ１５に
登録（記憶）された隣接チップの信号との差を取る差分
回路１６と、前記差と所定のしきい値とを比較する比較
回路１７とからなる。

【０１２１】ここで、本実施の形態３の異物検査装置に
設けられた液晶フィルタ２１（図５参照）は、液晶の画
素を電気的にＯＮ／ＯＦＦすることにより、この液晶フ
ィルタ２１を通過する光の透過率を瞬時に切り換えるこ
とが可能なフィルタであり、例えば、図５（ａ）に示す
状態が光を１００％透過させる状態であり、また、図５
（ｂ）に示す状態が光を５０％透過させる状態である。

【０１２２】ただし、図５（ａ),（ｂ）に示した透過率
１００％と５０％の状態は、一例であり、液晶フィルタ
２１はその透過率を瞬時に０〜１００％の間で切り換え
ることが可能なものである。

【０１２３】また、本実施の形態３の異物検査装置にお
いては、ＴＤＩセンサ９の両側に光量モニタ用検出器２
０が設置されており、反射光８を検出する際には、ＴＤ
Ｉセンサ９とその両側の光量モニタ用検出器２０とが一
体となって検出する。

【０１２４】その結果、まず、反射光８をＴＤＩセンサ
９の端部に設置された光量モニタ用検出器２０に取り込
む。

【０１２５】さらに、反射光８の光１を光１モニタ用検
出器２０によって割り出し、その際の反射光８の光量が
所定光量を越えた際には、制御部２２によって液晶フィ
ルタ２１を制御してＴＤＩセンサ９の受光許容範囲内の
光量の反射光８をＴＤＩセンサ９に進入させることがで
きる。

【０１２６】また、本実施の形態３におけるＴＤＩセン
サ９は、実施の形態１，２で説明したＴＤＩセンサ９と
同じものである。

【０１２７】なお、本実施の形態３の異物検査装置にお
けるその他の構造は、実施の形態１，２における異物検
査装置と同様であるため、その重複説明は省略する。本
実施の形態３による異物検査方法について説明する。

【０１２８】まず、液晶フィルタ２１の透過率を所定の
透過率に設定しておく。

【０１２９】さらに、光源５からレーザ光４（例えば、
Ｈｅ−Ｎｅレーザなど）を被検査物でありかつパタン３
が形成された半導体ウエハ１の主面１ａに照射する。

【０１３０】さらに、その反射光８を対物レンズ６ａや
偏光板６ｂを介して内部に取り込む。

【０１３１】なお、取り込まれた反射光８は、回折光遮
断フィルタ１３によって遮断されるものと通過するもの
とに分けられる。

【０１３２】すなわち、回折光遮断フィルタ１３は、パ
タン３に対応した遮断膜を有しているため、パタン３に
よる反射光８（回折光）は、前記遮断膜によって遮断さ
れ、この回折光遮断フィルタ１３を通過しない。

【０１３３】これに対し、パタン３以外からの反射光８
は、前記遮断膜によって遮断されないため、回折光遮断
フィルタ１３を通過する。

【０１３４】その後、ステージ７が移動することによ
り、ＴＤＩセンサ９とその両側に配置された光量モニタ
用検出器２０とを一体として検出させる。

【０１３５】これにより、回折光遮断フィルタ１３を通
過した反射光８を、まず、光量モニタ用検出器２０に取
り込み、その際の反射光８の光量を検出する。

【０１３６】さらに、光量モニタ用検出器２０が検出し
た光量が所定光量を越えた際には、制御部２２によって
液晶フィルタ２１を制御してその透過率を切り換える。

【０１３７】つまり、ＴＤＩセンサ９の受光許容範囲内
の光量の反射光８がＴＤＩセンサ９に進入するように液
晶フィルタ２１の透過率を変える。

【０１３８】これにより、反射光８がＴＤＩセンサ９に
入射する前に、ブルーミング光量以上の光をカットする
ことができる。

【０１３９】なお、光量モニタ用検出器２０に取り込ん
だ反射光８の光量が所定光量を越えていない時には、液
晶フィルタ２１の透過率を切り換えずにそのままＴＤＩ
センサ９にその反射光８を入射させる。

【０１４０】その後、ＴＤＩセンサ９に入射した反射光
８を、ＴＤＩセンサ９によって光電変換し、このＴＤＩ
センサ９による検出信号を第１メモリ１４に記憶する。

【０１４１】続いて、第１メモリ１４に記憶した反射光
８の前記検出信号を予め登録（記憶）された基準信号と
比較する。

【０１４２】ここでは、前記基準信号として、隣接チッ
プの信号を、予め、第２メモリ１５に記憶させておき、
２つの反射光８の前記検出信号と前記基準信号とを比較
する。

【０１４３】さらに、前記比較を行う際には、差分回路
１６と比較回路１７とからなる判定手段を用いて行う。

【０１４４】その際、まず、差分回路１６によって、前
記加算信号と前記基準信号との差を取り、その後、比較
回路１７によって、前記差と予め設定された所定のしき
い値との比較を行う。

【０１４５】これにより、前記比較による比較結果が許
容範囲を越えた際に、半導体ウエハ１からの反射光８が
異物２によるものと判定して異物２を検出する。

【０１４６】例えば、比較回路１７によって、前記差と
前記しきい値との比較を行った際に、前記差が前記しき
い値以上であった場合に限って、その信号が異物２によ
るものとして出力部１８に出力する。

【０１４７】その後、ステージ７を移動させることによ
り、半導体ウエハ１の全面に対してこの異物２を検出す
る処理を行う。

【０１４８】本実施の形態３の異物検査方法および装置
によれば、以下のような作用効果が得られる。

【０１４９】すなわち、異物検査装置が、光量モニタ用
検出器２０（光量検出手段）によって検出された反射光
８の光量が所定光量を越えた際に液晶フィルタ２１を制
御してＴＤＩセンサ９の受光許容範囲内の光量の反射光
８をＴＤＩセンサ９に進入させる制御部２２を有するこ
とにより、ＴＤＩセンサ９に反射光８が進入する前にブ
ルーミングを引き起こすような光を低減できるため、ブ
ルーミングを防止できる。

【０１５０】これにより、ブルーミングが原因による誤
検出を低減することができ、その結果、異物検査（異物
検出）の信頼性を向上できる。

【０１５１】また、ＴＤＩセンサ９に反射光８が進入す
る前にブルーミングを引き起こすような光を低減できる
ため、照射する光の光量を大きくすることができる。

【０１５２】その結果、異物検出感度を大きくすること
ができ、これにより、異物２の座標位置の検出精度を向
上できるとともに、異物検査の信頼性を向上できる。

【０１５３】なお、本実施の形態３の異物検査方法およ
び装置によって得られるその他の作用効果については、
実施の形態１、２で説明したものと同様であるため、そ
の重複説明は省略する。

【０１５４】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言う
までもない。

【０１５５】例えば、前記実施の形態１，２において
は、異物２の検出系を大信号検出用の検出系と小信号検
出用の検出系とに分けた場合を説明したが、前記検出系
の検出範囲を広くする手段としては、複数の種類の感度
のＴＤＩセンサ９（光検出手段）、すなわち、高感度光
検出手段と低感度光検出手段とを設けてもよい。

【０１５６】これにより、前記検出系の検出範囲を広く
することが可能になる。

【０１５７】つまり、反射光８の光量に対してダイナミ
ックレンジを広くとることができる。

【０１５８】その結果、大異物と小異物とを分けて検出
することができ、これにより、異物検査の信頼性を向上
できる。

【０１５９】また、前記実施の形態１，２の異物検査装
置において、ビームスプリッタ１１によって反射光８を
分割する際に、その分割量は、等分であっても、異なっ
ていてもよい。

【０１６０】なお、前記実施の形態１，２においては、
ビームスプリッタ１１によって分割した反射光８をＮＤ
フィルタ１２によって相互の光量を変える場合について
説明したが、ビームスプリッタ１１内に設けられている
ハーフミラー１１ａにおける光の透過率を相互に変える
ことにより、これを通過する光の光１を相互に変えるこ
とも可能である。

【０１６１】さらに、ハーフミラー１１ａによる方法
と、ＮＤフィルタ１２による方法とを組み合わせてもよ
い。

【０１６２】また、複数（実施の形態１，２では２つ）
のＴＤＩセンサ９は、同一のものであってもよいし、ま
た、感度やブルーミング光量のレベルが異なるものであ
ってもよい。

【０１６３】さらに、前記実施の形態１，２および３の
異物検査装置においては、被検査物が半導体ウエハ１の
場合について説明したが、前記被検査物は、半導体ウエ
ハ１に限らず、液晶基板、レチクルまたは記憶媒体（例
えば、フロッピィディスクなどのディスク基板）などで
あってもよく、前記異物検査装置によって前記被検査物
に付着した異物２を検出したり、前記被検査物の外観を
検査することができる。

【０１６４】

【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【０１６５】（１）．異物検査装置が、被検査物からの
反射光を複数に分割する光分割手段と、分割された複数
の反射光に対応した複数の光検出手段とを有することに
より、１つの光検出手段に進入する光量を抑えることが
できる。その結果、ブルーミングの発生頻度を減らすこ
とができる。

【０１６６】（２）．前記（１）により、ブルーミング
の発生を低減できるため、大きな異物が複数回カウント
されることを低減できる。さらに、異物の座標位置の検
出精度を向上できる。また、ブルーミングを低減できる
ことにより、照射光量を減らさなくても済むため、異物
検出感度の低下も防止できる。その結果、ブルーミング
が原因による誤検出を低減することができ、これによ
り、異物検査の信頼性を向上できる。

【０１６７】（３）．異物検査装置が、光量検出手段に
よって検出された反射光の光量が所定光量を越えた際に
液晶フィルタを制御して光検出手段の受光許容範囲内の
光量の反射光を光検出手段に進入させる制御部を有する
ことにより、光検出手段に反射光が進入する前にブルー
ミングを引き起こすような光を遮断できる。したがっ
て、ブルーミングを防止できる。これにより、ブルーミ
ングが原因による誤検出を低減することができ、その結
果、異物検査の信頼性を向上できる。

【０１６８】（４）．光検出手段に反射光が進入する前
にブルーミングを引き起こすような光を低減できるた
め、照射する光の光量を大きくすることができる。その
結果、異物検出感度を大きくすることができ、これによ
り、異物の座標位置の検出精度を向上できるとともに、
異物検査の信頼性を向上できる。

【０１６９】（５）．反射光を分割する際に、分割後の
それぞれの反射光の光量が異なるように分割することに
より、検出系を大信号検出用と小信号検出用とに分ける
ことができる。これにより、大異物と小異物とを分けて
検出することができる。その結果、異物検査の信頼性を
向上できる。

【０１７０】（６）．複数の光検出手段として高感度光
検出手段と低感度光検出手段とが設けられていることに
より、大異物と小異物とを分けて検出することができ
る。これにより、異物検査の信頼性を向上できる。

【０１７１】（７）．光検出手段としてＴＤＩセンサを
用いることにより、検出データを蓄積できるため、小さ
な信号であっても検出することが可能になる。これによ
り、異物の検出精度を向上でき、その結果、異物検査の
信頼性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による異物検査装置の構
造の一例を示す構成概念図である。

【図２】（ａ),（ｂ）は図１に示す異物検査装置に設け
られた光検出手段（ＴＤＩセンサ）の異物検出原理を示
す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はタイムチャート
である。

【図３】本発明の実施の形態２による異物検査装置の構
造の一例を示す構成概念図である。

【図４】本発明の実施の形態３による異物検査装置の構
造の一例を示す構成概念図である。

【図５】（ａ),（ｂ）は図４に示す異物検査装置に設け
られた液晶フィルタの構造の一例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 半導体ウエハ（被検査物） １ａ 主面 ２ 異物 ３ パタン ４ レーザ光（光） ５ 光源 ６ 光学系 ６ａ 対物レンズ ６ｂ 偏光板 ７ ステージ ８ 反射光 ９，９ａ，９ｂ ＴＤＩセンサ（光検出手段） １０ 加算回路（加算手段） １１ ビームスプリッタ（光分割手段） １１ａ ハーフミラー １２ ＮＤフィルタ（フィルタ） １３ 回折光遮断フィルタ １４，１４ａ，１４ｂ 第１メモリ １５，１５ａ，１５ｂ 第２メモリ １６ 差分回路 １７ 比較回路 １８ 出力部 １９ 検出レンズ ２０ 光量モニタ用検出器（光量検出手段） ２１ 液晶フィルタ ２２ 制御部 ２３ 論理演算回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大鋸谷 薫 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 田口 順一 東京都渋谷区東３丁目16番３号 日立電子 エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 杉本 有俊 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査物に付着した異物を検出する異物
   検査方法であって、 前記被検査物に光を照射してその反射光を複数に分割す
   る工程と、 前記分割された複数の反射光にそれぞれ対応させた複数
   の光検出手段によってそれぞれの反射光を検出する工程
   と、 前記複数の光検出手段によって検出されたそれぞれの反
   射光の信号を加算し、この加算された前記反射光の加算
   信号を予め登録された基準信号と比較する工程とを有
   し、 前記比較による比較結果が許容範囲を越えた際に前記反
   射光が前記異物によるものと判定して前記異物を検出す
   ることを特徴とする異物検査方法。
2. 【請求項２】 被検査物に付着した異物を検出する異物
   検査方法であって、 前記被検査物に光を照射してその反射光を複数に分割す
   る工程と、 前記分割された複数の反射光にそれぞれ対応させた複数
   の光検出手段によってそれぞれの反射光を検出する工程
   と、 前記複数の光検出手段によって検出されたそれぞれの反
   射光の信号を予め登録された基準信号と比較する工程
   と、 前記比較による比較結果が許容範囲を越えた際に前記反
   射光が前記異物によるものと判定する工程と、 前記判定結果を論理演算する工程とを有することにより
   異物を検出することを特徴とする異物検査方法。
3. 【請求項３】 被検査物に付着した異物を検出する異物
   検査方法であって、 前記被検査物に光を照射してその反射光の光量を検出す
   る工程と、 検出された前記反射光の光量が所定光量を越えた際に、
   液晶フィルタを制御して光検出手段の受光許容範囲内の
   光量の前記反射光を前記光検出手段に進入させる工程
   と、 前記光検出手段に進入した前記反射光を検出し、検出さ
   れた前記反射光の検出信号を予め登録された基準信号と
   比較する工程とを有し、 前記比較による比較結果が許容範囲を越えた際に前記反
   射光が前記異物によるものと判定して前記異物を検出す
   ることを特徴とする異物検査方法。
4. 【請求項４】 請求項１または２記載の異物検査方法で
   あって、前記反射光を分割する際に、分割後のそれぞれ
   の反射光の光量が異なるように分割することを特徴とす
   る異物検査方法。
5. 【請求項５】 請求項１，２，３または４記載の異物検
   査方法であって、前記光検出手段として少なくともＣＣ
   ＤセンサもしくはＴＤＩセンサの何れか一方を用いるこ
   とを特徴とする異物検査方法。
6. 【請求項６】 被検査物に付着した異物を検出する異物
   検査装置であって、 前記被検査物に光を照射する光源を備えた光学系と、 前記被検査物からの反射光を複数に分割する光分割手段
   と、 分割された複数の反射光に対応してそれぞれの反射光を
   検出する複数の光検出手段と、 前記複数の光検出手段によって検出されたそれぞれの反
   射光の信号を加算する加算手段と、 前記加算手段によって加算された前記反射光の加算信号
   を予め登録された基準信号と比較し、この比較結果が許
   容範囲を越えた際に前記反射光が前記異物によるものと
   判定する判定手段とを有することを特徴とする異物検査
   装置。
7. 【請求項７】 被検査物に付着した異物を検出する異物
   検査装置であって、 前記被検査物に光を照射する光源を備えた光学系と、 前記被検査物からの反射光を複数に分割する光分割手段
   と、 分割された複数の反射光に対応してそれぞれの反射光を
   検出する複数の光検出手段と、 前記複数の光検出手段によって検出されたそれぞれの反
   射光の信号を予め登録された基準信号と比較し、かつこ
   の比較結果を論理演算してこの演算結果が許容範囲を越
   えた際に前記反射光が前記異物によるものと判定する判
   定手段とを有することを特徴とする異物検査装置。
8. 【請求項８】 被検査物に付着した異物を検出する異物
   検査装置であって、 前記被検査物に光を照射する光源を備えた光学系と、 前記被検査物からの反射光を検出する光検出手段と、 前記反射光の光量を検出する光量検出手段と、 前記反射光の前記光検出手段への進入光量を調節可能な
   液晶フィルタと、 前記光量検出手段によって検出された前記反射光の光量
   が所定光量を越えた際に、前記液晶フィルタを制御して
   前記光検出手段の受光許容範囲内の光量の前記反射光を
   前記光検出手段に進入させる制御部と、 前記光検出手段によって検出された前記反射光の検出信
   号を予め登録された基準信号と比較し、この比較結果が
   許容範囲を越えた際に前記反射光が前記異物によるもの
   と判定する判定手段とを有することを特徴とする異物検
   査装置。
9. 【請求項９】 請求項６または７記載の異物検査装置で
   あって、分割された複数の反射光のうち少なくとも１つ
   の反射光の前記光検出手段への進入光量を調節可能なフ
   ィルタが設けられ、分割後のそれぞれの反射光の光量が
   異なるように分割されていることを特徴とする異物検査
   装置。
10. 【請求項１０】 請求項６，７または９記載の異物検査
    装置であって、前記複数の光検出手段として、高感度光
    検出手段と低感度光検出手段とが設けられていることを
    特徴とする異物検査装置。
11. 【請求項１１】 請求項６，７，８，９または１０記載
    の異物検査装置であって、前記光検出手段が少なくとも
    ＣＣＤセンサもしくはＴＤＩセンサの何れか一方である
    ことを特徴とする異物検査装置。