JPS62223651A - 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Ｐｒｉ＋ｍａｒｙ
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偏光の光量を検出
することによって異物の有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ＨＥ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
問題となるものである。

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
を闇単に説明すれば、次の通りである。

すなわち、波長の異なる少なくとも二つのＳ偏光または
Ｐ偏光を被検査物表面に形成されたパターンなどに異な
る角度で照射して得られる反射光を、異なる波長毎に個
別に検出し、各波長毎の反射光の光量の変化などを比較
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、被検査物表面に形成
された規則的なパターンなどの下地から反射され、照射
角の差に起因する各波長の反射光量の差が大きい反射光
と、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、照射角の差に起因する各波長毎の反射光量の
差が僅かな反射光とが、大きな対比をもって検出され、
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できる。

［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
す斜視図であり、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平行移動または回転が自在な試料
金工の上には、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、試料台ｌの周辺部には、共にＳ偏光またはＰ偏
光からなり、互いに波長が異なる光３および光４を被検
査物２の所定の部位に向けてほぼ水平に照射する光−ａ
５および光源６が設けられている。

この光源５および６は、たとえば、Ｈｅ−Ｎｅレーザお
よび半導体レーザなどでそれぞれ構成されている。

この場合、前記光源５の光軸は、被検査物２の表面に規
則的に形成されたパターン２ａの方向に対して角度θを
なすように設定され、この角度θの値は、たとえば９０
度にされている。さらに、前記光源６の光軸は、光源５
の光軸に対して所定の角度φをなすように位置されてい
る。

そして、試料台１にｉ置される被検査物２を複数の光源
５および６に対して、たとえば相対的に平行移動させる
ことにより、該光源５および６から放射され、波長の異
なる光３および４によって、該被検査物２の表面の走査
が行われるものである。

また、試料台１の直上方には、被検査物２の前記光３お
よび４が照射される部位から発生され、互いに波長の異
なる該光３および４の反射光３ａおよび反射光４ａを収
束する対物レンズ７が光軸をほぼ垂直にして設けられて
いる。

前記対物レンズ７の上方には、該対物レンズ７と光軸を
同じ（するグイクロイックミラーなどの分岐部８が設け
られ、互いに波長の異なる反射光３ａおよび反射光４ａ
が分岐されて取り出されるように構成されている。

また、前記分岐部８において分岐された反射光３ａおよ
び反射光４ａの光路には、Ｓ偏光またはＰ偏光のみを透
過させる偏光板９ａおよび偏光板１０ａを介して、複数
の検出器９および検出器１０が設けられ、反射光３ａお
よび反射光４ａの光量が検出される構造とされている。

さらに、複数の検出器９およびＩＯは、／ｉｔ算部工部
１１続されており、該演（１部１１においては、たとえ
ば、検出器９から得られる反射光３ａの光量と検出器１
０から得られる反射光４ａの光量とが比較され、両者の
差りなどが算出されるように構成されている。

また、演算部１１には判定部１２が接続されており、該
演算部１１において得られた反射光３ａと反射光４ａと
の差りをしきい値Ｔとを比較することによって、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、１３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の方向と光ａ５の光軸との
なす角度θが、たとえばほぼ９０度となる姿勢で試料台
１の上に固定される。

次に、被検査物２の所定の部位に光源５および６から放
射され、互いに波長の異なる光３および４が照射される
とともに、試料台１は、互いに直交する方向にジグザグ
に平行移動され、該被検査物２に照射される光３および
４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の光３および４の照射部位から得ら
れ、互いに波長の異なる反射光３ａおよび４ａは、対物
レンズ７を経て分岐部８に入射され、波長毎に分岐され
た後、偏光板９ａおよび１０ａを経て、それぞれ検出器
９および１０に到達される。

さらに、検出器９および１０が接続される演算部１１に
おいては、たとえば、検出器９から得られる反射光３ａ
の光量と、検出器１０から得られる反射光４ａの光量の
差りが算出され、判定部１２において、前記の差りを所
定のしきい値Ｔと比較し、Ｄ＜Ｔの場合に被検査物の所
定の部位に異物（図示せず）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などの下地部では、
パターン２ａの方向と入射光とのなす角度θによって、
該被検査物２の直上方に反射され、対物レンズ７などを
介して捕捉される反射光の光量が大きく変化するもので
あり、光軸とパターン２ａの方向とのなす角度θがほぼ
９０度の光３の反射光３ａ光量が最大となり、咳光３に
対して角度φをなし、パターン２ａに対して垂直な方向
からずれて入射される光４の反射光４ａの光量は大きく
減少し、両者の差りは、第３図（ａｌに示されるように
比較的大きくなる。一方、外形が乱雑な形状を呈する異
物などにおいては、同図山）に示されるように、被検査
物２の直上方に反射され、対物レンズ７などを介して検
出される反射光３ａの光量および反射光４ａの光量は、
光３および光４の入射方向がパターン２ａの方向となす
角度θに殆ど依存せず、両者の差りは小さくなる。

このため、パターン２ａにおける反射光３ａと反射光４
ａの光量の差りと、異物などにおける反射光３ａと反射
光４ａの光量の差りとの対比が大きくなり、両者の間に
所定のしきい値Ｔを設けることにより、異物などと被検
査物２に形成されたパターン２ａなどの下地部分とが明
瞭に区別され、被検査物２に付着した異物などの検出感
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に付着した異物など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などと同様
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）、波長の異なる二つの光３および４を、被検査物
に形成されたパターン２ａの方向に対して異なる角度で
照射する際に発生される反射光３ａおよび反射光４ａを
分岐部８および複数の検出器９゜１０によって波長毎に
個別に検出し、さらに演算部１１において反射光３ａの
光量と反射光４ａの光量との差りなどを算出し、該差り
などを判定部１２において所定のしきい値Ｔと比較する
ことによって、被検査物２に付着した異物などからの反
射光３ａおよび４ａ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３ａお
よび４ａとを判別することにより、被検査物２の表面に
付着した異物などが検出される構造であるため、たとえ
ば単に反射光に含まれるＰ偏光の光量の変化を検出する
場合などに比較して、被検査物２に付着した異物などの
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５および６に対して相
対的に平行移動させることにより、該光源５および６か
ら照射される光３および４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に対する光３および４の照射角が一定とな
り、パターン２３などの下地部分からの反射光３ａの光
量と反射光４ａの光量との差りを比較的大きな値で安定
に維持することができ、反射光３ａと４ａの光量の差り
の変化などに基づいて行われる異物などの検出が安定な
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
など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１１１〜（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、波長の
異なる複数の光による該被検査物表面の走査が行われる
ようにしても良い。

また、演算部においては、波長の異なる二つの反射光の
光量の比を算出し、核化の変化などに基づいて所定の検
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、被検査物の周囲に配設され、波長の異なるＳ
偏光またはＰ偏光を該被検査物に異なる角度で照射する
複数の光源と、該被検査物からの反射光を波長に応じて
分岐させる分岐部と、該分岐部において分岐された反射
光の光路にそれぞれ設けられ、各々の反射光のＳ偏光成
分またはＰ偏光成分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波長毎の光量を比較
する演算部と、該演算部における比較結果に基づいて所
定の判定を行う判定部とを有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悪魔および検出精
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、パターンに対する照射角度の変化による反射
光の光量の変化を説明する説明図、第３図（ａｌおよび
−）は、それぞれ照射角度θの変化による反射光の光量
の変化を、被検査物の下地および異物などについて示す
線図である。 １・・・試料台、２・・−被検査物、２ａ・・・パター
ン、３．４・・・光、３ａ、４ａ・・・反射光、５．６
・・・光源、７・・・対物レンズ、８・・・分岐部、９
．１０・・・検出部、９ａ。 １０ａ・・・偏光板、１１・・・演算部、１２・・・判
定部、Ｄ・・・反射光３ａと反射光４ａの差、Ｔ・・・
しきい値、θ・・・パターン２ａの方向と光３とのなす
角度、φ・・・光３と光４とのなす角度。 第　　３　　図 こｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、波長の異なる少なくとも二つのＳ偏光またはＰ偏光
   を被検査物表面に異なる角度で照射して得られる反射光
   を、波長毎に個別に検出し、各波長毎の反射光の光量を
   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。 ３、被検査物の周囲に配設され、波長の異なるＳ偏光ま
   たはＰ偏光を該被検査物に異なる角度で照射する複数の
   光源と、該被検査物からの反射光を波長に応じて分岐さ
   せる分岐部と、該分岐部において分岐された反射光の光
   路にそれぞれ設けられ、各々の反射光のＳ偏光成分また
   はＰ偏光成分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波長毎の光量を比較する演
   算部と、該演算部における比較結果に基づいて所定の判
   定を行う判定部とを有することを特徴とする検査装置。 ４、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３項記載の検査装置。