JPS62223650A - 検査方法および装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、検査技術、特に、半導体装置の製造における
ウェハの外観検査に適用して有効な技術に関する。

［従来の技術］ 半導体装置の製造におけるウェハの外観検査については
、株式会社工業調査会、昭和５８年１１月１５日発行、
「電子材料Ｊ　１９８３年１１月号別冊、Ｐ２Ｏ４〜Ｐ
２Ｏ９に記載されている。

ところで、本発明者は、偏光光線を照射することによっ
てウェハ表面に付着した異物などを検出するウェハの外
観検査について検討した。以下は、公知とされた技術で
はないが本発明者によって検討された技術であり、その
概要は次のとおりである。

すなわち、所定の平面内において回転されるウェハ平面
の所定の部位に、Ｐ偏光（プライマリＰｒｉｍａｒｙ偏
光）およびＳ偏光（セコンダリ５ｅｃｏｎ−ｄａｒｙ偏
光）を照射しつつ走査し、ウェハ表面に形成された規則
的な形状のパターンによってＰ偏光およびＳ偏光が反射
される場合には、Ｐ偏光およびＳ偏光のいずれの場合に
おいても反射光がＳ偏光となることを利用し、規則的な
形状のパターンに付着した乱雑な形状の異物からの反射
光にのみ含まれるＰ偏光の光量の変化などを検出するこ
とにより、ウェハの所定の部位に付着した異物などを検
出するものである。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記のように、単にＰ偏光の光量の変化
を検出することによって異物の存無を判別する検査にお
いては、たとえば、パターンが多層状に形成され、ウェ
ハの表面形状が複雑化されたり、段差寸法の変化が大き
くなるなどして異物の存在しない下地部分からの反射光
中に含まれるＰ偏光の光量が比較的多い場合、下地から
の反射光に含まれるＰ偏光と異物からのＰ偏光との対比
が低下され、検出可能な異物の最小寸法が比較的大きく
なり、検出感度や検出精度が低下されるなどの欠点があ
る。

このことは、半導体装置の小型化、高集積化などに伴っ
て、ウェハに形成されるパターンが微細化され、パター
ンに付着する異物の検出をより高感度および高精度で行
うことが要請されつつあることを考慮すれば、重要な問
題となることを発明者は見いだした。

本発明の目的は、被検査物に付着する異物などの検出感
度および検出精度を向上させることが可能な検査技術を
提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほか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。

［問題点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、次の通りである。

すなわち、被検査物の周囲に、互いに直交する２方向に
対向して配設された２徂の光源から、波長の異なるｓ（
１光を照射して得られる反射光を波長毎に分岐させ、分
岐させた反射光の各々に含まれるＰ偏光成分およびＳ偏
光成分の光量を個別に検出し、波長毎の該Ｐ偏光成分の
光量と該Ｓ偏光成分の光量との比を所定のしきい値と比
較することによって被検査物表面における所定の検査が
行われるようにしたものである。

［作　用］ 上記した手段によれば、たとえば、被検査物表面に付着
した乱雑な形状の異物などから反射され、Ｓ偏光成分お
よびＰ偏光成分をほぼ等借金む反射光と、被検査物の下
地部分から反射され、Ｓ偏光成分の光量がＰ偏光成分の
光量に対して比較的少ない反射光とが、大きな対比をも
って検出されるとともに、被検査物表面の段差部などに
よる死角を生じることなく、かつ充分な光量の反射光が
得られ、被検査物に付着する異物などの検出感度および
検出精度を向上させることが可能となる。

［実施例１］ 第１図は、本発明の一実施例である検査装置の要部を示
す模式図であり、第２図は、その作用を説明する説明図
である。

所定の平面内において移動自在なＸＹテーブル１の上に
は、たとえばウェハなどの被検査物２が着脱自在に位置
されている。

さらに、被検査物２が載置されるＸＹテーブル１の周辺
部には、波長の異なるＳ偏光（ＳＬ）（第１のＳ偏光）
およびＳ偏光（３２）（第２のＳ偏光）をそれぞれ放射
する一対の光源３ａ、光源３ｂ（第１の光源）および光
源４ａ、光ｉｆ！４ｂ＜第２の光源）が、被検査物２の
周囲に、直交する方向にそれぞれ対向して配設され、該
光−ａ３ａ。

３ｂおよび光ｉｌ［４ａ、４ｂから放射されるＳ偏光（
Ｓｌ）およびＳ偏光（Ｓ２）がｘｙテーブルｌの上に載
置される被検査物２の所定の部位に向けてほぼ水平に照
射される構造とされている。

そして、ＸＹテーブル１に＠ｌ置される被検査物２を、
光源３ａ、３ｂおよび光源４ａ、４ｂに対して相対的に
平行移動させることにより、Ｓ偏光（Ｓｌ）およびＳ偏
光（Ｓ２）による該被検査物２の表面の走査が行われる
ものである。

また、ＸＹテーブル１の直上方には、被検査物２の前記
Ｓ偏光（Ｓｌ）およびＳ偏光（Ｓ２）が照射される部位
から発生される反射光５を収束する対物レンズ６が光軸
をほぼ垂直にして設けられている。

この場合、前記対物レンズ６の上方には、該対物レンズ
６と光軸を同じくするグイクロイックミラーＤ（第１の
分岐部）が設けられ、反射光５が、波長の異なる反射光
５１および反射光５２に分岐されるように構成されてい
る。

さらに、分岐された反射光５１および５２の光路には、
それぞれ偏光ビームスプリンタ７ａおよび偏光ビームス
プリフタ７ｂ（第２の分岐部）が配設されている。

この偏光ビームスプリッタ７ａおよび７ｂは、対物レン
ズ６およびグイクロイックミラーＤを介して分岐された
反射光５１および５２にそれぞれ含まれるＰ偏光成分５
１Ｐ、Ｐ偏光成分５２ＰおよびＳ偏光成分５１５．Ｓ偏
光成分５２３のうち、Ｐ偏光成分５１Ｐ、５２Ｐを反射
光５１．５２と同じ方向に直進させるとともに、Ｓ偏光
成分５１Ｓ、５２３を反射光５１．５２の光路に交差す
る方向に反射することによって、波長の異なる反射光５
１および５２にそれぞれ含まれる、Ｐ偏光成分５１Ｐ、
５２ＰおよびＳ偏光成分５１３，５２８が分岐されて取
り出されるように構成されている。

また、偏光ビームスプリンタ１ａ、１ｂにおいてそれぞ
れ分岐されたＰ偏光成分５１Ｐ、５２ＰおよびＳ偏光成
分５１Ｓ、５２Ｓの光路には、複数の検出器８ａ、検出
器８ｂおよび検出器９ａ。

検出器９ｂがそれぞれ設けられており、Ｐ偏光成分５１
Ｐ、５２ＰおよびＳ偏光成分５１３，５２８の光量が、
それぞれの光量に応じた強度の電気信号に変換されて検
出される構造とされている。

さらに、複数の検出器８ａ、８ｂおよび検出器９ａ、９
ｂは、それぞれ演算部１０ａおよび演算部１０ｂに接続
されている。そして、該演算部１０ａ（ｌｏｂ）におい
ては、たとえば、検出器８ａ（９ａ）から得られるＰ偏
光成分５１Ｐ（５２Ｐ）の光量に応じた電気信号の値を
、検出器８ｂ（９ｂ）から得られるＳ偏光成分５１Ｓ（
５２３）の光量に応じた電気信号の値で除して得られる
、Ｐ偏光成分５１Ｐ（５２Ｐ）の光量とＳ偏光成分５１
５（５２３）の光量との比Ｒ１（Ｒ２）が、波長の異な
る反射光５１および反射光５２について個別に算出され
るように構成されている。

また、演算部１０ａおよび１０ｂには比較部１１ａおよ
び比較部１１ｂが接続されており、該演算部１０ａ（１
０ｂ）において得られたＰｉ１ｇ光成分５１Ｐ（５２Ｐ
）の光量とＳ偏光成分５１Ｓ（５２Ｓ）の光量との比Ｒ
１（Ｒ２）と、所定のしきい値Ｔｌ　　（７２）とが比
較されるように構成されている。

さらに、比較部１１ａおよび１１ｂ４；、判定部ｌ２に
接続されており、該判定部１２においては・比較部１１
ａおよび比較部１ｉｔ）における比較結果に基づいて、
被検査物２の所定の部位における異物の有無などが判別
される構造とされている。

図中、１４は基準電圧発生器を示す。

以下、本実施例の作用について説明する・始めに、ウェ
ハなどの被検査物２が、該被検査物２の表面に形成され
たパターン２ａの方向が、たとえば対向して設けられた
光源３ａ、３ｂおよび光１ｆｌＸ４ａ、４ｂの光軸にほ
ぼ垂直となる姿勢でＸＹテーブル１の上に固定される。

次に、被検査物２の所定の部位に光１ｆｉ３ａ、３ｂお
よび光源４ａ、４ｂから放射される波長の異なるＳ偏光
（Ｓｌ）およびＳ偏光（Ｓｌ）が直交する４方向から照
射されるとともに、ＸＹテーブル１は、たとえば、互い
に直交する方向にジクザクに平行移動され、該被検査物
２に照射されるＳ偏光（Ｓｌ）およびＳ偏光（Ｓｌ）に
よって被検査物２の表面が走査される。

そして、被検査物２のＳ偏光（Ｓｌ）およびＳ偏光（Ｓ
ｌ）の照射部位から発生される反射光５は、対物レンズ
６を経てダイクロイックミラー〇に入射され、波長の異
なる反射光５１および５２に分岐される。その後、該反
射光５１（５２）は、それぞれ偏光ビームスプリンタ？
ａ（７ｂ）に入射され、該反射光５１（５２）に含まれ
るＰ偏光成分５１Ｐ（５２Ｐ）およびＳ偏光成分５１Ｓ
（５２Ｓ）は個別に分岐され、それぞれ検出器８ａ（９
ａ）および検出器８ｂ（９ｂ）に到達し、それぞれの光
量に応じた強度の電気信号に変換される。

さらに、検出器８ａ（９ａ）および検出器８ｂ（９ｂ）
が接続される演算部１０ａ（１０ｂ）においては、たと
えば、検出器８ａ（９ａ）から得られるＰ偏光成分５１
Ｐ（５２Ｐ）の光量に応じた電気信号の値を、検出器８
ｂ（９ｂ）から得られるＳ偏光成分５１３（５２Ｓ）の
光量に応じた電気信号の値で除して得られる、Ｐ偏光成
分５１Ｐ（５２Ｐ）の光量とＳ偏光成分５ＬＳ（５２Ｓ
）の光量との比Ｒ１（Ｒ２）が算出され、比較部１１ａ
（ｌｌｂ）において、前記比Ｒと所定のしきい値Ｔとが
比較される。

そして、判定部１２においては、比較部ｔｔａおよびＩ
ｌｂいずれか一方において、たとえば、Ｒ１（Ｒ２）＞
ＴＩ　　（Ｔ２）となった場合に被検査物の所定の部位
に異物１３が存在するものと判定し、その時の座標値な
どの情報とともに所定の図示しない記憶部や表示部など
に出力するものである。

すなわち、第２図に示されるように、被検査物２に形成
された規則的な形状のパターン２ａからの反射光５１（
５２）には、反射面の形状がほぼ規則的であるため、は
とんどがＳ偏光成分５１Ｓ（５２３）で構成され、Ｐ偏
光成分５１Ｐ（５２Ｐ）の量は僅かとなり、一方、外形
が乱雑な不規則形状を呈する異物１３からの反射光５に
おいては、含まれるＳ偏光成分５１３（５２３）の光量
とＰ偏光成分５１Ｐ（５２Ｐ）の光量とがほぼ等しくな
る。

このため、パターン２ａからの反射光５１　（５２）に
おけるＰ偏光成分５１Ｐ（５２Ｐ）の光量とＳ偏光成分
５１３（５２３）の光量との比Ｒ１（Ｒ２）と、異物１
３からの反射光５におけるＰ偏光成分５１Ｐ（５２Ｐ）
の光量とｓｌ光成分５Ｉｓ（５２Ｓ）の光量との比Ｒ１
（Ｒ２）との差が極めて大きくなり、両者の間に所定の
しきい値ＴＩ　　（Ｔ２）を設けることにより、異物１
３などからの反射光５と被検査物２に形成されたパター
ン２ａなどの下地部分からの反射光５１（５２）とが明
瞭に区別される。

゛さらに、被検査物２の所定の部位に、波長の異なるＳ
偏光（Ｓｌ）およびＳ偏光（Ｓｌ）が直交する４方向か
ら照射されるため、被検査物２に照射されるＳ偏光の光
量が増加されるとともにパターン２ａの段差などによる
死角が解消され、被検査物２に付着した異物１３などの
検出感度および精度が向上される。

なお、上記の説明では、主として被検査物２に形成され
たパターン２ａに付着した異物１３の検出について説明
したが、パターン２ａにおける比較的大きな寸法の不規
則な突出や欠損などの欠陥も通常前記の異物１３と同様
に不規則な表面形状を呈するものであり、これら欠陥の
検出に本実施例の検査装置が使用できることは言うまで
もない。

このように、本実施例によれば以下の効果を得ることが
できる。

（１）、被検査物２の所定の部位に、波長の異なるＳ偏
光（Ｓｌ）およびＳ偏光（Ｓ２）を直交する４方向から
照射する際に発生される反射光５をグイクロイックミラ
ーＤによって異なる波長毎の反射光５１および５２に分
岐させ、反射光５１（５２）に含まれるＰ偏光成分５１
Ｐ（５２Ｐ）とＳ偏光成分５１３（５２３）とを、偏光
ビームスプリッタ７ａ（７ｂ）および複数の検出器８ａ
（９ａ）および検出器８ｂ（９ｂ）によって個別に検出
し、さらに演算部１０ａ（１０ｂ）においてＰ偏光成分
５１Ｐ（５２Ｐ）の光量とＳ偏光成分５１Ｓ（５２３）
の光量との比Ｒ１（Ｒ２）を算出し、該比ＲＩ（Ｒ２）
を比較部１１ａ（ｌｌｂ）において所定のしきい値ＴＩ
　　（Ｔ２）と比較することによって、被検査物２に付
着した異物１３などからの波長の異なる反射光５１（５
２）と被検査物２に形成された規則的な形状のパターン
２ａなどの下地部分からの反射光５１（５２）とを判別
することにより、被検査物２の表面に付着した異物１３
などが検出される構造であるため、たとえば単一波長の
反射光に含まれるＰ偏光成分の光量の変化を検出する場
合などに比較して、異物１３などが下地から明瞭に区別
され、さらに被検査物２に照射されるＳ偏光の光量が増
加されるとともに被検査物２の表面に形成されたパター
ン２ａの段差部などによる死角が解消され、被検査物２
に付着した異物１３などの検出感度およ′び精度が向上
される。

（２）、被検査物２を複数の光源３ａ、３ｂおよび光源
４ａ、４ｂに対して相対的に平行移動させることにより
Ｓ偏光（Ｓｌ）（３２）による該被検査物２の表面の走
査が行われるため、被検査物２に規則的に形成されたパ
ターン２ａに対するＳ偏光５ｌ（３２）の照射角が一定
となり、パターン２３などの下地部分がらの反射光５１
（５２）に含まれるＰ偏光成分５１Ｐ（５２Ｐ）の光量
を比較的低い値に安定に維持することができ、反射光５
１（５２）に含まれるＰ偏光成分５１Ｐ（５２Ｐ）の光
量とＳ偏光成分５１Ｓ（５２Ｓ）の光量との比Ｒ１（Ｒ
２）に基づいて行われる異物１３の検出が安定な感度で
行われる。

（３）、前記（２）の結果、被検査物２の表面に、異物
１３の検出を行わない非検査領域などを容易に設定する
ことができ、検査工程の簡略化などが可能となる。

（４）、前記（１）〜（３）の結果、半導体装置の製造
におけるウェハの外観検査での生産性が向上される。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

たとえば被検査物を回転させることによって、異なる波
長のＳ偏光による該被検査物の表面の走査が行われるよ
うにしても良い。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるウェハの外観検査技
術に適用した場合について説明したが、それに限定され
るものではなく、たとえば、フォトマスク、回折格子な
ど、規則性のあるパターンの検査などに広く適用できる
。

［発明の効果］ 本願におい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、下記の通りである
。

すなわち、被検査物の周囲に対向して配設され、該被検
査物表面に第１のＳ偏光を照射する一対の第１の光源と
、該第１の光源の配設方向に直交して対向され、前記第
１のＳ偏光と波長の異なる第２のＳ偏光を被検査物表面
に照射する一対の第２の光源と、該被検査物からの反射
光を異なる波長毎に分岐させる第１の分岐部と、異なる
波長毎に分岐された該反射光のそれぞれに含まれるＰ偏
光成分およびＳ偏光成分を分岐させる複数の第２の分岐
部と、該第２の分岐部において分岐されたＰ偏光成分お
よびＳ偏光成分の各々の光量を検出する複数の検出部と
、該複数の検出部において検出される前記Ｐ偏光成分の
光量と前記Ｓ偏光成分の光量との比を、異なる波長毎に
算出する複数の演算部と、該複数の演算部において得ら
れる異なる波長毎の前記比をそれぞれ所定のしきい値と
比較する複数の比較部とを存する構造であるため、被検
査物の下地部分からの反射光に含まれるＰ偏光成分の光
量が比較的多い場合でも、下地部分からの反射光と異物
などからの反射光とを明瞭に区別することができるとと
もに、被検査物表面の段差部などによる死角が解消され
、さらに被検査物に照射されるＳ偏光の光量を増加させ
ることが可能となり、たとえば、単に反射光に含まれる
Ｐ偏光成分の光量の変化のみに基づいて異物を検出する
場合などに比較して、被検査物に付着する異物などの検
出感度および検出精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例である検査装置の要部を示
す模式図、 第２図は、その作用を説明する説明図である。 １・・・ＸＹテーブル、２・・・被検査物、２ａ”−パ
ターン、３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ−−・光源、５，５１
．５２・・・反射光、５１Ｐ。 ５２Ｐ・・・Ｐ偏光成分、５１３，５２３・・・Ｓ偏光
成分、６・・・対物レンズ、７ａ、７ｂ・・・偏光ビー
ムスプリフタ（第２の分岐部）、８゜８ａ、９．９ａ・
・−検出器、１０ａ、１０ｂ・・・演算部、１１２．１
１ｂ・・・比較部、１２・・・判定部、１３・・・異物
、ＳＬ、３２・・・Ｓ偏光、Ｒ１，Ｒ２・・・反射光中
のＰ偏光成分の光量とＳ偏光成分の光量との比、Ｔ、Ｔ
２・・・しきい値、Ｄ・・・グイクロイックミラー（第
１の分岐部）。 第　　　１　　図 第　　２　　図 ２−十巧夜（物 ア７．γＺ−ｔ、、ご・・イ遭

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被検査物表面の周囲に、互いに直交する２方向に対
   向して配設された２組の光源から、波長の異なるＳ偏光
   を照射して得られる反射光を波長毎に分岐させ、分岐さ
   せた反射光の各々に含まれるＰ偏光成分およびＳ偏光成
   分の光量を個別に検出し、波長毎の該Ｐ偏光成分の光量
   と該Ｓ偏光成分の光量との比を所定のしきい値と比較す
   ることによって、前記被検査物表面における所定の検査
   を行うことを特徴とする検査方法。 ２、前記被検査物を相対的に平行移動させることにより
   、該被検査物表面が波長の異なるＳ偏光によって走査さ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の検査
   方法。 ３、前記被検査物がウェハであり、該ウェハ表面におけ
   る異物の有無などの検査を行うことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の検査方法。 ４、被検査物の周囲に対向して配設され、該被検査物表
   面に第１のＳ偏光を照射する一対の第１の光源と、該第
   １の光源の配設方向に直交して対向され、前記第１のＳ
   偏光と波長の異なる第２のＳ偏光を被検査物表面に照射
   する一対の第２の光源と、該被検査物からの反射光を異
   なる波長毎に分岐させる第１の分岐部と、異なる波長毎
   に分岐された該反射光のそれぞれに含まれるＰ偏光成分
   およびＳ偏光成分を分岐させる複数の第２の分岐部と、
   該第２の分岐部において分岐されたＰ偏光成分およびＳ
   偏光成分の各々の光量を検出する複数の検出部と、該複
   数の検出部において検出される前記Ｐ偏光成分の光量と
   前記Ｓ偏光成分の光量との比を、異なる波長毎に算出す
   る複数の演算部と、該複数の演算部において得られる異
   なる波長毎の前記比をそれぞれ所定のしきい値と比較す
   る複数の比較部とを有することを特徴とする検査装置。 ５、前記被検査物が前記第１および第２の光源に対して
   相対的に平行移動されることにより、該第１および第２
   の光源から該被検査物表面に照射されるＳ偏光の該被検
   査物に対する走査が行われることを特徴とする特許請求
   の範囲第４項記載の検査装置。 ６、前記被検査物がウェハであり、該ウェハ表面におけ
   る異物の有無などの検査を行うことを特徴とする特許請
   求の範囲第４項記載の検査装置。