JPS6211138A - 異物検査装置 - Google Patents

異物検査装置

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JPS6211138A
JPS6211138A JP14014785A JP14014785A JPS6211138A JP S6211138 A JPS6211138 A JP S6211138A JP 14014785 A JP14014785 A JP 14014785A JP 14014785 A JP14014785 A JP 14014785A JP S6211138 A JPS6211138 A JP S6211138A
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polarized
foreign matter
scanning
inspected
wafer
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JP14014785A
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JPH0514857B2 (ja
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Ryoji Nemoto
亮二 根本
Toshiaki Taniuchi
谷内 俊明
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Hitachi High Tech Corp
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Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/94Investigating contamination, e.g. dust

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】 [産業上の利用分野] この発明は、パターン付きウェハ、ホトマスクなど、パ
ターンが形成された面の異物検査に好適な異物検査装置
に関する。
[従来の技術] 半導体デバイスの製造に用いられるウエノ1などは、異
物の付着を極度に嫌うため、異物検査装置を用いて表面
の異物検査を行っている。
そのようなウェハの異物検査装置として、ウェハを回転
および移動させつつ、ウニ/”i而にS偏光ビームを照
射することにより、ウエノ)而をS偏光ビームにより螺
旋走査し、ウエノ\面からの反射光をレンズ系により集
光し、その反射光から偏光板によりP偏光成分を抽出し
て光電変換素子へ入射させ、その光電変換信号のレベル
に基づきウニ/%而における異物を検出する方式のもの
が知られている。
S偏光ビームの照射スポット内にパターンが存在しても
、そのパターンの面は微視的に下情であるため、反射光
は殆どS偏光成分だけである。これに対し、異物の表面
には一般に微小な凹凸があるため、照射スポット内に異
物が存在すると、照射されたS偏光ビームは散乱して偏
光面が乱れ、反射光には、P偏光成分がかなり含まれる
ことになる。したがって、P偏光成分の光電変換信号を
ある閾値とレベル比較し、その閾値を充電変換信号が1
−回ったときに、異物と判定するようにすれば、異物を
パターンから弁別して検出できる。
[解決しようとする問題点] しかし、このような従来の異物検査装置は、微小異物を
検出しようとすると、パターンを周期的に誤検出する場
合があった。
[発明のIJ的] この発明の目的は、そのようなパターンの誤検出の防1
ヒを図った異物検査装置を提供することにある。
[問題点を解決するためのf段コ 発明者の研究によれば、従来の異物検査装置においてパ
ターンが1誤検出されるのは、S偏光ビームの照射方向
がパターンの法線方向に対しある一定の角度になった場
合に多い。従来のような比検谷面を回転させる走査方式
の場合、そのような条件になるパターンがある角度置き
に周期的に現れる。
そして、あるパターンがそのような角度条件になった場
合、そのパターンからの反射光中のP偏光成分比のレベ
ルが、比較的微小な大きさの異物からの反射光に含まれ
るP偏光成分と同程度のレベルとなる。このため、P偏
光成分の光電変換信号と比較する閾値を、比較的微小な
径の異物を検出するように選定した場合、パターンと異
物とを弁別できず、パターンの誤検出が起こる。
このような点に着目し、この発明による異物検査装置は
、S偏光ビームにより被検査面をXY定走査る手段と、
前記被検査面からの前記S偏光ビームの反射光のP偏光
成分を光電変模索r・に入射させるP段と、前記光電変
換素子の出力信号・に基づき前記被検査面1−の異物の
有無を判定する手段とを備える構成とされる。
[作用コ ウェハのパターンは、オリフラを基準とした直交軸方向
のものが圧倒的に多い。当然、ホトマスクやレチクルも
同様である。
したがって、そのような]:、要なパターンと照射ビー
ムとが前述のような好ましくない角度関係とならないよ
うに、XY定走査主、副走査方向を選べば、従来のよう
なパターンの誤検出は殆ど起こらなくなり、異物をパタ
ーンから確実に弁別して検出できる。
[実施例] 以下、図面を参照し、この発明の一実施例について詳細
に説明する。
第1図は、この発明が適用された異物検査装置の構成を
簡略化して示す斜視図であり、第2図はその一部を拡大
して示す概略断面図である。
第1図において、IOは少なくともY方向に移動HJ能
な移動テーブル機構であり、その駆動手段や位置検出用
のエンコーダなどは図中省略されている。この移動テー
ブル機構10には、ウェハ12などを例えばr〔空吸着
などの方法により保持するチャック14が取り付けられ
ている。
この異物検査装置では、S偏光ビームとして、S偏光レ
ーザ光ビームが使用されている。それを発生するために
、S偏光レーザ発振器16.18が設けられている。、
S偏光レーザ発振″!S16は、ある波長λlのS偏光
レーザ光ビームを発生するもので、例えば波長が約83
00オングストロームの半導体レーザ発振器である。S
偏光レーザ発振器18は、他の波長λ2のS偏光レーザ
光ビームを発生するものであり、例えば波長が6328
オングストロームのHe−Neレーザ発振器である。こ
のように異波長のS偏光レーザ光ビームを発生するのは
、被検査面におけるS偏光レーザ光の照射密度を上げる
ため、および、被検査面上のパターン列が回折格子とし
て作用した場合の影響を回避して異物検出を可能にする
ためである。
tJJIPeλlのS偏光レーザ光ビームは、ビームエ
キスパンダ20を通過した後、ハーフミラ−22により
反射されて主走査用のガルバノミラ−24に入射する。
波長λ2のS偏光レーザ光ビームは、ビームエキスパン
ダ26とハーフミラ−22を通過してガルバノミラ−2
4に入射する。
各ビームはガルバノミラ−24により反射され、f−O
レンズ30を通過して、ウェハ12の表面(被検査面)
に約2°の照射角φ(第2図番に4)で照射される。こ
こで、ガルバノミラ−30は、図示しない駆動手段によ
り矢線28に示すように高速で往復回転せしられるため
、各波長のS偏光レーザ光ビームはX方向(主走査方向
)へある角度振られてf−0レンズ30に入射せしめら
れる。
しかして、ウェハ而(被検査面)」二のS偏光レーザ光
ビームのスポットは、ガルバノミラ−24の回動に従い
X方向に直線的に高速移動する。つまり、主走査がなさ
れる。
この主走査と同期して、移動テーブル機構10によりチ
ャック14がY方向にピッチ送りにて移動せしめられる
。このY方向移動によって、S偏光レーザ光ビームによ
る副走査がなされる。かくして、ウェハ而(被検査面)
はXY定走査れる。
ウェハ而(被検査面)からのほぼZ方向への反射光を集
光するために、楕円ミラー(かまぼこ状レンズ)34が
設けられている。この楕円ミラー34の)°而には、ウ
ェハ而(被検査面) −にのS偏光レーザ光ビームによ
る主走査線に対応する位置に臨ませて、透光窓上しての
X方向に延在する細長い開口36が形成されている。こ
の開口には、S偏光カットフィルタ手段としての偏光板
38が配設されている。しかして、ウェハ而からのほぼ
Z方向への反射光のP偏光成分だけが、偏光板38を通
過して楕円ミラー34に入射する。
楕円ミラー34の片側に、積分球40が設けられている
。この積分球40と楕円ミラー34の結合部にX方向に
延在する細長い開口42が形成されており、この開口4
2を介して両者は光学的に結合されている。しかして、
楕円ミラー34に集光されたP偏光レーザ光は、開11
42より積分球40に入射し、その内部で散乱せしめら
れる。
積分球40の1ユ部に、光電素子としてのホトマルチプ
ライヤ44.48が設けられている。゛第2図に示すよ
うに、各ホトマルチプライヤ44,46の受光端は積分
球40の内部に臨んでおり、その受光端の前にはダイク
ロイックフィルタ48゜50が取り付けられている。
積分球40への入射光の内、波7長λlのP偏光レーザ
光だけがダイクロイックフィルタ48を通過してホトマ
ルチプライヤ44に入射し、波長λ2のP偏光レーザ光
だけがダイクロイックフィルタ46を通過してホトマル
チプライヤ46に入射する。
このように、楕円ミラー34と積分球40を用いて反射
光のP偏光成分をホトマルチプライヤ44.46へ導く
ため、比較的広い範囲にわたって主走査することができ
る。レンズ系では焦点ボケなどの問題があり、主走査の
範囲を相当に狭く制限せざるを得ず、実用的でないし、
また高価になりやすい。
ここで、S偏光レーザ光ビームの照射スポット内にパタ
ーンが存在しても、そのパターンの面は微視的に平滑で
あるため、反射光は殆どS偏光成分だけである。これに
対し、異物の表面には一般に微小な凹凸があるため、+
i(1射スポツト内に異物が存在すると、照射されたS
偏光ビームは散乱して偏光面が乱れ、反射光には、P偏
光成分がかなり含まれることになる。そのP偏光成分の
レベルは、異物の大きさとほぼ比例する。ホトマルチプ
ライヤ44.48の出力信号のレベルは、それぞれの入
射光量に比例する。したがって、ホトマルチプライヤ4
4.48の出力信号レベルに、走査点における異物の有
無と異物の大きさが反映される。
第3図は、この異物検査装置の信号処理部のブロック図
である。この図において、前記ホトマルチプライヤ44
.48の出力信号は加算増幅器54により加算増幅され
て比較回路56に入力される。この比較回路56は、そ
の入力信号のレベルを、データ処理システム(図示せず
)より設定される閾値と比較し、その閾値以−にのレベ
ルの信号が人力した時に論理“1゛レベルの信号を出力
する。この出力信号は、データ処理システムに人力され
る。なお、移動テーブル機構14の位置エンコーダの出
力信号もデータ処理システムに人力される。そして、移
動テーブル機構14、ガルバノミラ−24およびS偏光
レーザ発振器16.18の駆動は、データ処理システム
によって制御される。
以上の構成の異物検査装置の異物検査動作を説明する。
まず、データ処理システムの制御下において、前記ウェ
ハ面(被検査面)のXY定走査始まる。通常、S偏光レ
ーザ発振W16.18は両方とも動作させられ、その条
件に応じた閾値が比較回路56に設定される。
各時点の走査点からの反射レーザ光のP偏光成分が、偏
光板38を介して楕円ミラー34に入射し、さらに積分
球40に入射する。そして、そのP偏光レーザ光の波長
λノ成分に比例した信号がホトマルチプライヤ44より
出力され、波長λ2構成に比例した信号がホトマルチプ
ライヤ46より出力される。名器>7の加算増幅器>7
は比較回路56に人力し、閾値と比較される。
走査点にある大きさ以l−の異物があると、その加算増
幅信号のレベルが閾値以1−となり、論理“。
1′′信号が比較回路56より出力される。データ処理
システム側では、その“1”信号を受けると、その走査
点に異物が検出されたと判断し、その時の走査位置情報
(移動テーブル機構のエンコーダ出力と、ガルバノミラ
−24の角度から分かる)、内部メモリ上の異物テーブ
ルに格納する。
ここで、ウェハ面の主要なパターンの方向とX。
Y方向とが一致するような向きでウェハ30をセットす
れば、S偏光レーザ光ビームの照射方向と前述のような
角度関係になるパターンは極めてわずかであるため、従
来のようなパターンの誤検出は殆ど起こらない。
さて、通常は、以上のように両方のS偏光レーザ光ビー
ムを照射し、照射密度を」−げるが、ウェハ面やホトマ
スクなどでは、微小パターンが微小間隔で配列されるた
め、いずれか=一方の波長でパターン列が回折格子とし
て作用し、正常な人物検査ができな(なることがある。
例えば、主として波長λIにより検査を行い、波長λ2
を回折パターンの判定に使用する。すなわち、回折をお
こしていない場合にはλlとλ2の検出出力比は一定の
関係を保ち、回折をおこしている場合は両省の比が大き
く変わる。
なお、S偏光レーザ発振器を選択的に作動させる代わり
に、ホトマルチプライヤ44.48と加算増幅器54の
間にスイッチ回路を挿入し、利用すべき波長に対応する
一方のホトマルチプライヤだけを加算増幅器56に接続
することにより、一方の波長だけを利用して異物検査を
11:うようにしてもよい。
以−11、この発明の一実施例について詳細に説明した
が、この発明は種々変形して実施し得るものである。
例えば、ホトマルチプライヤの出力信号をデジタル化し
てデータ処理システムへ人力し、ソフトウェア処理によ
ってレベル比較などを行ってもよい。
ホトマルチプライヤは、他の光電変換素子により置き換
えることもできる。
また、レーザ光以外の光ビームを利用する同様な異物検
査装置にも、この発明は適用可能である。
さらに、この発明は、ウェハ以外の被検査物、例えばマ
スク、レチクル、ペリクル膜などの表面における異物を
検査する装置にも適用できるものである。
「発明の効果コ 以」二詳述したように、この発明によれば、異物検査装
置は、S偏光ビームにより被検査面をXY定走査る手段
と、前記被検査面からの前記S偏光ビームの反射光のP
偏光成分を光電変換素子に入射させる手段と、前記充電
変換素子の出力信号に基づき前記被検査面」−の異物の
有無を判定する手段とを備える構成とされるから、S偏
光ビームの照射方向とパターンとの角度関係による1誤
検出を防+[、、確実なW物検査がi1f能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による異物検査装置の−ffi<を破
断して示す概略斜視図、第2図は同異物検査装置の一部
を拡大して示す概略断面図、第3図は信号処理部のプロ
・lり図である。 10・・・移動テーブル、14・・・チャンク、12・
・・ウェハ、16.18・・・・・・S偏光レーザ発振
器、22・・・ハーフミラ−124・・・ガルバノミラ
−130・・・f−0レンズ、34・・・楕円ミラー、
36・・・開口(透光窓)、38・・・偏光板(S偏光
カットフィルタ手段)、40・・・積分球、42・・・
開口、44,46・・・ホトマルチプライヤ、48.5
0・・・ダイクロイックフィルタ、54・・・加算増幅
器、56・・・比較回路。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)S偏光ビームにより被検査面をXY走査する手段
    と、前記被検査面からの前記S偏光ビームの反射光のP
    偏光成分を光電変換素子に入射させる手段と、前記光電
    変換素子の出力信号に基づき前記被検査面上の異物の有
    無を判定する手段とを備えることを特徴とする異物検査
    装置。
  2. (2)前記反射光のP偏光成分を前記光電変換素子へ入
    射させる手段は、前記被検査面に臨む透光窓を有する楕
    円ミラーと、前記透光窓に、またはそれに臨ませて設け
    られたS偏光カットフィルタ手段と、前記楕円ミラーか
    ら受光する積分球とからなり、前記光電変換素子は前記
    積分球の内部と光学的に結合されていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の異物検査装置。
  3. (3)前記XY走査を行う手段は、前記被検査面を副走
    査方向に直線的に移動させる手段と、S偏光ビームを主
    走査方向に直線的に振る手段とからなり、前記楕円ミラ
    ーの透光窓は前記主走査方向に延在することを特徴とす
    る特許請求の範囲第2項記載の異物検査装置。
JP14014785A 1985-06-28 1985-06-28 異物検査装置 Granted JPS6211138A (ja)

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Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011137789A (ja) * 2010-01-04 2011-07-14 Hioki Ee Corp 測光装置

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