JPS596554A - 欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明に、被検査物の表面に何着またに形成した異物や
傷等のような欠陥全検査する欠陥検査装置に係り、特に
、半導体基板、ホトリソグラフィー（写真処理）用ガラ
スマスク等のように表面に微細な凹凸群を有する被検査
物における表面上の欠陥全検査するのに好適な欠陥検査
装置に関する。

一般に、半導体装置の製造工程においてに、鏡面仕上げ
されたシリコン基板上に薄膜全形成し、ホトリソグラフ
ィーによりパターン？形成することをｎシ返しながら、
半導体装置が完成されて込〈。このとき、シリコン基板
（以下、ウェハとｂう。）や、リソグラフィーに使用ざ
ｎるホトマスク（以下、マスクという。）の表面に欠陥
（表向に付着または形成した異物や傷等）があると、半
導体装置の不良要因になる。特に、パターンが憾細化さ
ｎた最近の半導体装置におりでは、極微細な欠陥も半導
体装置の良否に重大な影響を及ぼす。

そこで、半導体装置の製造工程でに、ウェハまたにマス
クの表面における欠陥の有無を検査することか行なわｎ
ておシ、人間の目視に工らない欠陥検査装置も開発さｎ
てｂる。

従来、この種の欠陥検査装置として、例えば第１図に示
すようなものが提案さｎている。この装置は、ｘＹ方向
に移動可能なＸＹテーブル２上の上方にホトセル３を設
け、テーブル２上に俵検査物としてのウェハ１を七の検
査対象面（以下、表面という。）全上向きにして載置し
、テーブル２全ホトセル３がウェハ表面に第１図に想像
線で示す軌跡を＠対的に描くようにＸＸ両方方向送り、
同時に、ウェハＩＶＣ表面に欠陥検量光４を投射し、こ
の元、４・が欠陥５によって乱反射した光６をホトセル
３で拾って検出するように、構成さｎている。

そして、ウェハｌ上における欠陥５０位ＭＵテーブル２
のＸＹ両方向への送ｐｔと検出時期との関係にニジＸＹ
座標で求めるようになって込る。

ところで、ウェハ１の表面には、第２図に示すように、
パターン群７が形成さｎた部分と、パターン群か形成さ
几ない部分（以下、スペースという。）８とがめり、か
つ、パターン群７が形成さｎた部分にも単位パターンが
密に形成さｎｆｃ部分（便亘上、誦さを高くして図示し
た。以下、密集部という。）７ａと、単位パターンが粗
に形成さｎた品分（＋Ｉｉさｔ低くして図示した。以下
、粗部という。）７ｂとがある。

したがって、前記欠陥検査装置でウエノ・ｌの欠陥検査
を実施して得られる検出信号の波形は第３図に示すよう
な波形１０となる。第３図において、１１は前記パター
ン密集部７ａｔ？検出した１ｇ号部分、１２は前記パタ
ーン粗部７ｂｔ−検出した信号部分、１３に前記スペー
ス８を検出した信号部分、１４ａ　、　１４ｋ）は欠陥
５を検出した信号、である。

そして、このＬうな信号波形１０から欠陥検出１６号１
４ａ　、　１４ｂのみを抽出するためには、闇値（スレ
シエホールドレベル）全適当に設定し、欠陥検出信号以
外の信号部分１１．１２．１３に一除去する必要がある
。

しかしながら、第３図に示すような信号波形１０におい
て、例えば、一点鎖線で示すような閾１ｉ１５を設定し
大鳩合には、密集部検出信号部分１１上の欠陥検出信号
１４ａは捕捉できるが、粗部検出信号部分１２上の欠陥
検出信号１４ｂｆｌ捕捉できない。

また、二点鎖線で示すＬうな閾値１６を設定した場合に
は、粗部の欠陥検出信号１４ｂは捕捉できるが、密集部
検出信号部分１１までも埴シ込んでしまうため、密集部
の欠陥検出信号口ａｔｉ実質的に捕捉できない。このよ
うに、前記欠陥検査装置にあっては、閾値を設定するこ
とが極めて困難で６９、闇値の連室の適不適に検査精度
ないし検査についての信頼性が依存する七すう欠点がめ
った。

本発明の目的は、前記欠点ｔ−ｍ次し、高精度の欠陥検
査を行なうことができる欠陥検査装置を提供するにある
。

この目的を達成するため、本発明ＶＣＬる欠陥検査装置
は、一対の検出器で互に近似する２ａ［の信号を得、一
方の信号を他方の信号の闇値として使用することに工り
閾＠が欠陥判別のための信号波形に追随して変動するよ
うにしたものである。

以下、本発明を図面に示す実施例にしたがって説明する
。

第４図に本発明による欠陥検査装置の一実施例を示す概
略的な拡大部分１ｒｌ１図で６９、第１図および第２図
におけると向−の構成ＪＪ！素には同一の符号か付しで
ある。

第４図にお込て、ＸＹテーブル２上に載置さｎたウェハ
１の上方には、第１検出器としての第１ホトセル２５と
第２検出器としての第２ホトセル３５とがウェハｌの表
面で乱反射した元６ｔ−そｎぞｎ受光し祷るように、各
対物レンズ２６．３６をＩび各接眼レンズ２７．３７を
弁して設けらｎている。第２ホトセル３５の前方位置Ｋ
ｔｚｍ向板３８が配されており、この纒同板３８は欠陥
５＃′ｃおいて乱反射した光のみについて披動方向會飼
同させるようＫ１１Ｉ成さｎている。第１ｊＰよび第２
ホトセル２５．３５の出力１１１には、例えばスレシエ
ホールド回路等からなる判別器４０が接続されている。

前記構成にかかる欠陥検査装置において、図示しない照
射手段から所定の波動方向を有する検査九番が被検査物
としてのウェハ１の表面上の一点に適当な入射角ｔもっ
て投射さｎるとともに、ＸＹテーブル２か所定の送り方
向（例えは実−矢印で示す方向）に移動する。Ｘ、Ｙテ
ーブル２の送り動作に、伴なって、検量光４の照射スポ
ットおよび両ホトセル２５．３５等が相対する方間（破
線矢印方向）に走査する。

検育光４にウェハｌの表面に形成さｎたパターン群７お
よび欠陥５に照射したとき乱反射する。

これらの乱反射光６は第１および第２ホトセル２５゜３
５に随時受元烙れ、電気信号に変換さｎて判別器４０に
そｒｔ、（’ｎ印加括れる。

第１ホトセル２５による検出信号の波形は第５図に示す
ような波形２０となる。第５図において、２１はパター
ン密集部７ａＫ対応する検出信号部分、２２はパターン
＋ｌ′１ＩＮ５７ｂに対応する検出１ぎ号部分、２３は
スペース８に対応する検出信号部分、２４ａ　、２４ｂ
ｔＤ欠陥５に対応する検出信号である。

この信号波形２０に、欠陥検出信号２４ａ　、　２４ｂ
が特徴的でないが、パターンの密集郡７ａ、粗部７ｂお
よびスペース８にそｎ−ｙ’ｎ対応する部分２１゜２２
．２３かその特徴を明確に示しておｐｌかつ信号レベル
も全体的に高くなっている。

第２ホトセル３５による検出１６号波形は第６図に示す
工うな波形３０となる。第６図にお−て、３１はパター
ン密集部検出信号部分、３２はパターン粗部検出信号部
分、３３はスペース検出信号部分、３４ａ　＋　３４ｂ
は欠陥検出信号である。この信号波形３０は、第２ホト
セル３５が偏向板３８ｔ−儂えているため、信号レベル
が前記第１信号波形２０よシも全体的に若干減衰してい
るが、欠陥５の乱反射光のみ′（ｆ−ｒｌＴｈ同板で開
開さｎることにエヤ、欠陥検出信号３４ａ　、　３４に
＋が極めて強調さｎている。

前・配植１イ１号波形２０お工び第２信号波形３０Ｋｌ
−ｔ−Ａぞれ受けた判別器４０は、例えば第７図に示す
ように、第１信号波形２ｏと第２信号波形３゜とを仮想
的に重ね合せる。前述したように、第１信号波形２０の
出力レベルは第２伯号彼形３ｏのそｆ′Ｌエクも若干高
く、シかも、第１信号波形２゜はパターン、スベーシ會
明示し、第２信号波形３゜は欠陥検出信号に強調してｂ
るので、第２信号波形３０中、第２信号波形２０の出力
レベルよりも高くなる部分は欠陥検出信号３４ａ　、３
４ｂのみとなる。すなわち、第１信号波形２０は第２信
号彼形３０に討し高レベル側においてほぼ追随し、欠陥
検出信号２４ａ　、２４ｂにおｈてのみ低レベル側とな
る。

ナこで、判別器２８は第１信号波形２０を第２信号波形
３０の閾１直として使用し、欠陥検出信号３４ａ　、３
Ｔｏｋ他の信号部分３１．３２．３３と判別する。

このようにして、本実施例によれば、第１信号波形を第
２１６号波形の聞直と使用することにより、第３図にお
いて説明した場合のように一定レベルの閾１直で欠陥検
出信号の判別を行なうのではなく、開面が第２（１号波
形の変動に追随して変動する工うにしたので、開直選定
の困難性は解消し、聞直辿定の不適当による検査精度な
いし！ｉ！１１性の低下は未然に回避でき、高り検査梢
度、信頼性１ｆｃ確祷することができる。

また、本実施例においては、第２ホトセル３５に偏向板
３８會設備することにエフ欠陥検出信号３４ａ　、３４
ｂｋ強調させるとともに、第２信号波形３０の出力レベ
ル上第１４Ｍ号波形２０のそ１１ニジも減衰させたので
、欠陥抽出に用いる判別用信号波形３０全体から欠陥検
出信号３４ａ　、　３４ｂ　’ｚ判別するためのＩ＆ｌ
＠用の信号波形が第１傷号波形２０からそのまま得らｎ
る。

第８図は本発明の他の実施例ケ示すものであり、前記実
施例と異なる点は、第１ホトセル２５か検査九番の入射
角側に位置し、第２ホトセル３５が偏向板を有せずに検
査九番の照射スポットの直上に位置した点、にある。

本実施例において、第１ホトセル２５でｎら几る検出信
号の波形はパターン、スペースを明示した第９図に示す
ような波形２０となり、また、第２ホトセル３５で得ら
ｎる検出信号の波形は欠陥検出１６号３４ａ　、　３４
ｂ　ｔ−強調し次第１０図に示すような波形３０となる
。

このよりな２檎類の所要の波形２０．３０が得られる理
由ｔ−第１２１および第１３図について説明する。

まず、第１２図ａ　パターン群の単位パターンにつｈて
の拡大＃ｒ而面であり、検査光４は人射角θ１？もって
単位パターン９に照射している。入射角側の反射光１ｔ
ｅ−１照射スポツトの真上方向に比べ、第１２図に示す
ように、単位パターン９の入射角側側面での反射光６ａ
があるため、多くなる。し゛たがって、ＷＪ８図にお匹
て、第１ホトセル２５で祷らｎる波形２０はパターン密
度に比例した情報全明示したものになる。

第１３図に単位パターン上に付着した欠陥の拡大断面図
であり、欠陥５の乱反射光６は全方向に散乱する。した
がって、第８図において、第２ホトセル３５で得られる
波形３０は欠陥検出信号３４ａ　、３４ｂが強調さｎｌ
また、前記第１信号波形２０ニジも出力レベルか若干減
衰したものとなる。

そして、このような１１４０６号波形２０および第２信
号波形３０會それぞｎ受けた判別器４０は、例えば第１
１図に示すように、第１ｇＩ号波形２０と第２信号波形
３０とを仮想的に息ね合せ、第１信号波形２０を第２１
！号波形のｍ呟として使用し、欠陥検出信号３４ａ　、
　３４ｂ　ｔ−他の信号部分３１゜本実施例によれば、
２つのホトセルを適当に配置するだけで、ＦＩｒ要の２
種類の信号が得らｎ％構造簡単である。

なお、前記実施例では、２つのホトセル會用いた場合に
つき説明したが、２以上のホトセルを用いて複数の開直
用信号、欠陥検出信号會得てもよｈ０反射元を検出する
検出器はホトセルに限定されなりし、所定の２樵類の信
号を得るための構成は°前記実施例に限定されず、例え
ば、開直用と欠陥判別用とで照射光や検出器の特性等を
そｎぞれ異らした構成等であってもよｈ０ウェハ表面の
欠陥に限らず、マスク表面等の欠陥を検査する場合にも
本発明に適用できる。

以上説明した！５に、本発明に！ｆｌは、欠陥検査の精
度、信頼性を同上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来例を示す斜視図および拡大部
分断面図、 第３図はホトセルで得らｎた信号の波形図、第４図に本
発明の一実施例を示す拡大部分ｌｌｒ面図、 第５図は＠１ホトセルで得られた信号の波形図、第６図
は第２ホトセルで得らｎた信号の波形図、第７図に２つ
の信号全型ねた状態の波形図、第８図は本発明の他の実
施例を示す拡大部分断面図、 第９図に第１ホトセルで得らｎた信号の波形図、第１θ
図は第２ホトセルで得らｎた信号の波形図、 第１１図は２つの信号を重ねた状態の波形図、第１２図
に単位パターンの拡大断面図、第１３図に欠陥の拡大断
面図である。 １・・・ウェハ、２・・・ＸＹテーブル、４・・・検査
光、５・・・欠陥、６・・・反射光、７・・・パターン
群、７ａ・・・パターン輩果部、７ｂ・・・パターン粗
部、９・・・単位パターン、２０・・・第１１ｉｉ号波
形、２５・・・第１ホトセル、３０・・・第２信号波形
、３５・・・第２ホトセル、第　　１　　図 第　　２　図 第　　３　図 第　　４　図 第　　５　図 第　　９　図 第１０図 第１１図 第１２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　　Ｗ検査物の表面に光を照射する照射手段と、被
   検査物の表面で反射した光音各別に検出する少なくとも
   ２つの検出器と、第１の検出器で傅らｎた１８号で変動
   する聞直ｔ−得、この１直を第２の検出器で俸ら几た信
   号に適用して欠陥検出信号をも１別する判別器と、全備
   えてなる欠陥検査装置。 ２、第２検出器が、被検査物の表面の欠陥において反射
   した光のみ全偏向させる偏向板全有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の欠陥検査装置。 ３、第１検出器および第２検出器か照射光の入射角に対
   して異なった角度に位置することを特徴とする特許請求
   の範囲第１塊肥載の欠陥検査装置。