JPS6269151A - ウエハ異物検査装置 - 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】 ［産業上の利用分身コ この発明は、ウェハの表面における異物の有無なとの検
査を自動的に行うウェハ異物検査装置に関し、特に、光
ビームをウェハ面に斜め方向から照射し、ウェハ而から
の反射光を光電素ｒで受けて電気信号に変換し、この電
気信号に基づきウェハ面における異物のイｒ否などを判
定する型式のウェハ異物検査装置に関する。

［従来の技術］ このような型式のウェハ異物検査装置として、検査対象
のウェハの種類に応じて、光ビームの照射角度を切り換
えるようにしたものが知られている。より詳しく説明す
れば、そのような従来装置においては、パターンなしウ
ェハのような・１４滑表面のウェハを検査する場合には
、レーザ光源から発したレーザ光は、ミラーにより反射
され、約４５度の照射角度でウェハ面に照射される。ま
た、パターン付きウェハの場合には、レーザ光源から発
したレーザ光は別のミラーにより反射、され、次にシリ
ンドリカルレンズにより特定方向に絞られ１度ないし２
度の！１（１射角度でウェハ血に照射される。

［解決しようとする問題点］ ！（（１射角度が小さい場合、ウェハ而１・、の光ビー
ムのスポＩトが細長く延びてしまい、照射密度が低ドし
て検出感度がドがる。そこで、前述のように、照射角度
が小さい場合に、シリンドリカルレンズによって、スポ
ット形状を円形に近づける方向に光ビームを絞っている
。

しかし、そのようにしても、照射角度が１度ないし２度
と極端に小さいため、スポット形状がかなり延びてしま
い、ト分な照射密度が得られず、したがって検出感度が
低いという問題があった。

また、照射角度の大きい場合と小さい場合とで、照射密
度が異なるために検出感度がかなり人きく変動するとい
う問題があった。

［発明の１．１的］ この発明は、％１射角度が切り換え可能なウェハ異物検
査装置における前記問題点に鑑みなされたものであり、
その［１的は、光ビーム照射系を格別複雑高価にするこ
となく、照射角度が小さい場合の照射密度を従来より１
−げることかできるとともに、照射角度に拘わらず照射
密度をほぼ・定化できるウェハ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丁°段］ この目的を達成するために、この発明によれば、光ビー
ム！１（１射系によりウェハの表面に光ビームを斜め方
向から照射し、該ウェハ面上からの反射光を光電素ｒで
受けて電気信号・に変換し、該電気信号・のレベルに基
づき前記ウェハ面における異物の存否などを判定するウ
ェハ異物検査装置において、前記光ビーム照射系は、前
記ウェハ面への光ビームの照射角度を第１の照射角度、
または該第１の照射角度より大きい第２の照射角度に切
り換える丁２段と、光源からの光ビームのビーム径を拡
大する第１の光学手段と、前記第１の照射角度に切り換
えられた場合に前記ウェハ面ｌユの照射スポットの形状
がほぼ円形になるように、前記第１の光学手段によりビ
ーム径が拡大された光ビームの断面形状を補１１：、す
る第２の光学手段と、前記第２の照射角度に切り換えら
れた場合に、前記第２の光学手段により補１１：、され
た光ビームの断面形状を、前記ウェハ面の照射スポット
の形状がほぼ円形になるように補正する第３の光学手段
とを含み、前記第１の照射角度の場合に前記第２の光学
手段によって補ＩＦされた光ビームがそのまま前記ウェ
ハ面に照射され、前記第２の照射角度の場合に前記第２
の光学手段および前記第３の光学手段により順次補正さ
れた光ビームが前記ウニ／１面に照射されるように構成
される。

［作用コ 従来のように、光源からの光ビームを直接的にシリンド
リカルレンズで絞り、照射光ビームを得ようとした場合
、照射角度が非常に小さいと、シリンドリカルレンズの
配置１−の制約から、シリンドリカルレンズとスポット
との距離はかなり長くなってしまう。このような条件で
は、１″分な照射密度を得ようとすると、シリンドリカ
ルレンズの入射光ビームの径を１・公人きくしなければ
ならない。ところが、後述の実施例のように、光ビーム
としてレーザ光を−・般に用いるため、ビーム径の大き
な光源を得に＜＜、また高価である。

これに対し、この発明にあっては、光源からの光ビーム
を第１の光学手段により　・１（拡大してから、第２の
光学手段により特定方向に絞り、その光ビームを第１の
照射角度でウニ／１面に！！（（射させる。そのため、
第１のＱ（（射角度が１度ないし２度きいうように一１
１常に小さい場合でも、ビーム径の大きな尤６；１を用
いることなく、第２の光学手段として？ｆ通のシリンド
リカルレンズ用いることにより、光ビーｌ、を１・分に
絞って、ウェハ面上のスポット形状を円形に１・分近づ
け、高い照射密度を得ることができる。

また、第２の照射角度の場合、第２の光学手段によりビ
ー１１形状が補１］（された光ビームに、第３の光学手
段により逆方向のビーム形状補＋１１を施したものをウ
ェハ面に照射させるため、第１の照射角度の場合と同等
の照射密度を得ることができる。

したがって、尤ビームｊ１（１射系を格別複雑高価にす
ることなく、いずれの照射角度の場合にも、はぼ等しい
高いｊｊ（（耐密度および検出感度を得られる。

［実施例］ 以ド、図面を参照し、この発明の・実施例について詳細
に説明する。

第１図は、この発明によるウェハ用異物検査装置の光学
系部分なとの構成を簡略化して示す概要図である。第２
図は、同装置の信ジノ・系および処理制御系の概要図で
ある。

まず第１図において、１０はＸ方向に摺動１’＋１能に
ベース１２に支持されたＸステージである。このＸステ
ージ１０には、ステッピングモータ１４の回転軸に直結
されたスクリュー１６が螺合しており、ステッピングモ
ータ１４を作動させることにより、Ｘステージ１０をＸ
方向に進退させることができる。１８はＸステージ１０
のＸ方向位置Ｘに対応したコード信号を発生するリニア
エンコーダである。

Ｘステージ１０には、Ｚステージ２０がＺ方向に移動可
能に取り付けられている。その移動手段は図中省略され
ている。Ｚステージ２０には、被検査物としてのウェハ
３０が載置される回転ステージ２２が回転可能に支持さ
れている。ここで、ウェハ３０としては、ブランク膜付
きウエノ＼、鏡面ウェハ、またはパターン付きウエノ為
をセットして検査ｉｊＪ能である。

この回転ステージ２２は、直流モータ２４が連結されて
おり、これを作動させることにより回転されるようにな
っている。このモータ２４には、その回転角度位置０に
対応したコード信号・を出力するロークリエンコーダが
内蔵されている。

なお、ウェハ３０は、回転ステージ２２に負圧吸着によ
り位置決め固定されるが、そのための丁２段は図中省か
れている。

このウェハ用異物検査装置は、偏光レーザ光を利用して
ウェハ３０１のン４物を自動的に検査するものであり、
ウェハ３０の１−２而（被検前面）に、Ｙツノ向よりφ
ｌ　（例えば２度）またはφ２　（例えば３０度）の１
！（１射角度で、Ｓ偏光レーザ光が照射される。そのた
めに、１対の同様構成の光ビーム照射系３２が、回転ス
テー：／２２の中心に対して対照な位置に設けられてい
る。ただし、図には−・方の尤ビーム１１（１射系３２
だけが示されている。

この先ビーム照射系３２は、光源としてのＳ偏光レーザ
光振器３６、ビーム径拡大のためのビームエキスパンダ
３７、ビーｌ、形状補ＩＥのためのシリンドリカルレン
ズ４４　、固定ミラー３８．４０゜照射角度切り換え用
の１１動ミラー３９、それを移動させるためのソレノイ
ド４１．および、ビーム形状の逆線１［−のためのシリ
ンドリカルレンズ４６から構成されている。Ｓ偏光レー
ザ光振器３６は、ある波長のＳ偏光レーザ光を発生する
もので、例えば波長が８３００オングストロームの゛ト
導体レーザ発振器である。

Ｓ偏光レーザ発振器３６より送出されるＳ偏光レーザ光
は、ビームエキスパンダ３７に入射し、そこでビーム径
がシリンドリカルレンズ４４の瞳−・杯に拡大される。

このＳ偏光レーザ光のビームは、シリンドリカルレンズ
４４により特定の方向に絞られた後、固定ミラー３８に
入射する。

ウェハ３０が、パターン付きウェハの場合、またはホト
レジスト膜、アルミニウムＭ？を膜などのパターンのな
いブランク膜付きウエノ・の場合、照射角度はφｌに選
ばれる。この場合、ソレノイド４１が作動して、ＩＩＪ
動ミラー３９を図小の位置から退避させる。鏡面ウェハ
の場合、照射角度はφ２に選ばれ、１１動ミラー３９は
ソレノイド４１により図示の位置へ移動させられる。

さて、照射角度がφＩの場合、固定ミラー３８により反
射されたＳ偏光レーザ光は、固定ミラー４０により方向
が偏光され、照射角度φノにてウェハ面に照射される。

この場合におけるウェハ面のＳ偏光レーザ光のスポット
がほぼ円形となるような方向に、シリンドリカルレンズ
４４は、その入射Ｓ偏光レーザ光ビームの断面形状を絞
る。

この場合、シリンドリカルレンズ４４の前段で、Ｓ偏光
レーザ光ビームをビームエキスパンダ４４により拡大し
ているから、前述のように、Ｓ偏光レーザ発振器３６と
して一般的な１へ導体レーザ発振器などを用いても、照
射密度の高い円°形状スポットが得られる。

照射角度がφ２に切り換えられた場合、固定ミラー３８
により反射されたＳ偏光レーザ光ビームは可動ミラー３
９に入射され、ウェハ３０へ向ケられる。このＳ偏光レ
ーザ光ビームは、照射角度がφｌの場合にスポットがほ
ぼ円形になるようにビーム形状が補正されているから、
そのままウェハ面に照射すると、スポットがＹ方向につ
ぶれてしまい、照射角度がφｌの場合と同じ照射密度と
ならない。

そこで、可動ミラー４１により反射されたＳ偏光レーザ
光ビームは、シリンドリカルレンズ４６により、シリン
ドリカルレンズ４４とは逆方向の適度のビーム形状補正
が施されてから、ウェハ面に入射せしめられる。このよ
うにして、照射角度がφｌの場合と同様な照射密度のほ
ぼ円形のスポットが得られる。

ここで、パターンなしのブランク膜付きウェハまたは鏡
面ウェハの場合、Ｓ偏光レーザ光は、その照射スポット
内に異物が存在しなければ、はぼ正反射され、Ｚ方向に
は反射されないが、異物が存在すれば、それにより乱反
射されてＺ方向にも反射される。

なお、ブランク膜付きウェハの場合に！！（１射角度を
φ／　　（一般に１度ないし３度の範囲に選ぶのが適切
である）に設定するのは、ウェハの内部の状態による影
響を避けるためである。すなわち、従来は、ブランク膜
付きウエノ１の検査の際の照射角度を例えば３０度に設
定していた。この場合、発明者の研究によれば、照射レ
ーザ光がブランク膜内部に侵入し、ブランク膜のドのウ
エノ＼素地面で反射され、ブランク膜を経てウェハ表面
に出る現象が起こり、ウェハ面の反射特性がブランク内
部の状態に影響され、これが異物の、誤検出の原因とな
っている。

これに対し、照射角度を極めて小さいφｌにすれば、照
射レーザ光はウエノ１而で全反射され、ブランク膜内部
にはＳ偏光レーザ光は侵入しないため、従来の１一記問
題点を解決できる。

他方、パターン付きウェハの場合、ウニ／”１面に照射
されたＳ偏光レーザ光の反射レーザ光は、その照射スポ
ット内にパターンが存在すれば、Ｚ方向にも反射される
が、そのパターンの面は微視的に平滑であるため、反射
レーザ光はほとんどＳ偏光成分だけである。これに対し
、ソ４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偏光レー
ザ光は散乱して偏光方向が変化し、反射レーザ光には、
Ｓ偏光成分の外に、Ｐ偏光成分をかなり含まれることに
なる。

このような現象に着「１し、このウェハ異物検査装置に
おいては、パターン付きウェハの場合には、ウェハ而か
らのＺ方向への反射レーザ光に含まれるＰ偏光成分のレ
ベルに基づき、異物の有無と異物のサイズを検出する。

他方、ブランク膜付きウェハと鏡面ウェハの場合には、
検出感度を増大させるために、Ｚ方向へのＳ偏光反射レ
ーザ光およびＰ偏光反射レーザ光のレベルに基づき、異
物の存吉およびサイズを検出する。ここで、前述のよう
にＳ偏光レーザ光のブランク膜内への侵入がなく、ブラ
ンク膜内部およびウェハ素地面の状態によってＳ偏光レ
ーザ光の反射が影響されないめ、ブランクＨ付きウェハ
の表面の大物を１１：、確に検出できる。

１唖び第１図を参照する。ウェハ而からの反射レーザ光
は、前記原理に従い異物を検出する検出系５０と、ウェ
ハの１１視観察のための顕微鏡５２とにノ（通の光学系
に入射する。すなわち、反射レーザ光は、対物レンズ５
４、ハーフミラ−５６、ブリズｌ、５８を経１１１シて
４５度プリズム６０に達スる。

また、１１視ＭＪＪ’Ｍのためにランプ７０が没けられ
ている。このランプ７０から出たＩＩＪ視光により、ハ
ーフミラ−５６および対物レンズ５４を介してウェハ而
が（ｉ（１明される。また、４５度プリズムＯと６０度
プリズム６２は光路途中に入れ替えられる構造になって
おり、検査時には４５度プリズム６０が、１１視時には
６０度プリズム６２が、それぞれ光路途中に入れられる
。

プリズム６０を経由して顕微鏡２側に入射した１’ｌＪ
視反射光は、６０度プリズム６２、フィールドレンズ６
４、リレーレンズ６６を順に通過して接眼レンズ６８に
入射する。したがって、接眼レンズ６８より、ウェハ３
０を１・分大きな倍率で１１視観察することができる。

この場合、視！！ＩＦの中心に、ウェハ面上のＳ偏光レ
ーザ光スポットの範囲か位置する。

また、プリズム５８を通してウェハ３０を低倍率で観察
することもできる。

プリズム６０を経由して検出系側に入射した反射レーザ
光は、スリ’７　）　７２に設けられた４つのアパーチ
ャア４を通過し、分離ミラー８８に入射する。

ここで、ウェハ３０がパターン付きウェハの場合には、
Ｓ偏光カットフィルタ８６（偏光板）が符号８６゛によ
り示す位置に移動せしめられるため、アパーチャア４を
通過した反射レーザ光のＰ偏光成分だけが抽出され、分
離ミラー８８に入射する。ウェハ３０がブランク膜付き
ウェハまたは鏡面ウェハの場合、Ｓ偏光カットフィルタ
８８は実線で示す位置に移動せしめられるため、反射レ
ーザ光のＳ偏光成分もＰ偏光成分も分離ミラー８８に入
射する。

８７はＳ偏光カントフィルタ８６を移動させるためのソ
レノイドである。

スリット７２の４つのアパーチャア４は丁・島状に配置
されており、分離ミラー８８は四角用、状の四面鏡であ
る。分離ミラー８８の入射面Ｉ−における各アパーチャ
ア４の視野７４Ａは、第３図に示すように、分離ミラー
８８の特定の鏡面８８Ａｌに入るような位置関係におか
れている。したがって、各アパーチャア４を通過した反
射レーザ光は、対応する鏡面８８Ａに入射し、Ｉｌ：い
にほぼ直交する方向に分離されて反射される。分離ミラ
ー８８の１−ド左右には、各アパーチャア４と対応した
ホトマルチプライヤ９０（光電素Ｙ）が設けられている
。各鏡面８８Ａにより反射されたレーザ光は、対応した
ホトマルチプライヤ９０にそれぞれ人射し、光電変換さ
れる。

このように、アパーチャア４をＴ・島状に配置したため
、曲中な分離ミラー８８（光分離手段）により、４つの
アパーチャア４の通過レーザ光を一度に分離して対応し
たホトマルチプライヤ９０に入射させることができる。

ここで、例えば、４つのアパーチャア４を第９図に小す
ように直線的に配置した場合、ミラーまたはプリズムな
どにより、−・度に分離することは困難である。何故な
らば、アパーチャア４とミラーまたはプリズムとの相対
位置の誤差を著しく小さく抑えない七、不適当な位置で
分離されてしまうし、また、その誤差条件を満足できる
と仮定しても、後述するように、各アパーチャア４を図
示のようにある方向（走査方向に対し直交する方向）に
部分的に屯ねる必殻があるため、分離境界が直線的でな
く、穴形のミラーまたはプリズムが必要となるからであ
る。

そこで、このような直線的配列の場合には、第９図にお
ける■の位置を境にして１１１Ｉｌ　ｌ　Ｉの光分離を
行い、さらに■の位置を境にして２１１１１　Ｉ　１の
光分離を行う必要がある。これでは、ミラーまたはプリ
ズムが３側辺１−必・災になるとともに、２回の反射ま
たはに１（折によるボケが生じやすい。また、各回の分
離に関して、　・度に分離する場合と同様に位置１τを
差によるＩＮを・受けやすいため、分離か不′完全にな
りやすい。

これに対して、Ｔ・鳥配列の場合、第３図から明らかな
ように、隣接した各アパーチャの間隔が直交する各方向
とも１・公人きくなるため、前記のような曲中な分離ミ
ラー８８により光分離を・度に行うことができる。また
、アパーチャア４と分離ミラー８８との相対位置、ｚｔ
差をそれほど厳密に制限しなくても、完全な分離が可能
である。

また、ホトマルチプライヤ９０はかなり大型であるが、
分［ラー８８のＦ−ド左右に配置されるため、最少のス
ペースですむ。

さて、各ホトマルチプライヤ９０から、それぞれの入射
光ｊｉｌに比例した値の検出信号・が出力される。後述
のように、各ホトマルチプライヤ９０の出力信号は加算
され、その加算された信号のレベルに基づき、ウェハ而
（ｗｉ密には、各アパーチャア４の視野内の部分）にお
ける異物の有無が判定され、また異物が存在する場合は
、その信号のレベルから異物の粒径が判定される。

ここで、異物検査は、前述のようにウェハを回転させつ
つＸ方向（’ｌ’径方向）に送りながら行われる。その
ようなウェハ３０の移動に従い、第４図に示すように、
Ｓ偏光レーザ光のスポット３０Ａはウェハ３０の１ユ而
を外側より中心へ向かって螺旋状に移動する。検１１１
系５０と顕微鏡５２は静市しており、アパーチャア４の
視’１Ｆはスポット３０Ａ内に含まれ、またスポット３
０Ａの全体または中心部分は顕微鏡５２の視野内に入る
。すなわち、ウェハ而は螺旋走査される。

スリット７２の各アパーチャア４のウェハ面における視
野７４Ｂは、第５図に示すごとく丁・鳥装置となる。図
示のように、隣合うアパーチャの視野７４Ｂは、走査方
向（０方向）に対して東直な方向、すなわちＸ方向にα
だけ重なっている。そして、βはウェハのＸ方向（１へ
径方向）への送りピッチより大きい。したがって、ウェ
ハ而は−・部重複して走査されることになる。

さて、前記ホトマルチプライヤから出力される信号には
、異物に関係した信号成分の外に、被検査部の状態など
によって決まるバックグラウンドノイズも含まれている
。その信号のＳ／Ｎを１−げ、微小な異物の検出をＩｌ
ｌ能能するためには、スリットのアパーチャを小さくす
る必要がある。しかし、従来のウェハ異物検査装置のよ
うにアパーチャが１つの場合、アパーチャが小さいと、
走査線（アパーチャ視野の軌跡）のピンチを小さくしな
ければならず、ウェハ而全体を走査して検査するための
時間が増加する。

そこで、本実施例では、アパーチャを４つ設け、全アパ
ーチャの総合視野の走査方向と市直な方向の幅βを拡げ
ることにより、アパーチャを小さくした場合における走
査線ピッチを増加させ、以て検出能の向！−２と走査検
査時間の短縮を達成している。

なお、＋Ｊ４物の異方性による検出誤差をなくすため、
後述のように、児なる方向から照射した散乱光を検出し
ている各ホトマルチプライヤの出力信号・を加ｐするよ
うにしている。

次に、このウェハ異物検査装置の信号系および処理制御
系について、第２図を’ｉ−！！（（ｔ、て説明する。

まず５ＬｊＳＪ系について説明する。前記各ホトマルチ
プライヤ９０の出力信号は加算増幅器１００により加算
増幅され、レベル比較回路１０２に人力される。

ここで、ウニハト、の異物の粒径と、ホトマルチプライ
ヤ９０の出力化−Ｊ・レベルとの間には、第６図に示す
ような関係がある。この図において、Ｌ／、Ｌ２．ＬＪ
はレベル比較回路１０２．１０６の閾値である。

レベル比較回路１０２は、それぞれの人力信シｊのレベ
ルを各閾値と比較し、その比較結果に応じた論理レベル
の閾値対応の出力化−〕を送出する。

すなわち、閾値Ｌｔ　、Ｌ２．ＬＪに対応する出力化’
ｊ　Ｏ／　＋　０２　＋　ＯＪの論理レベルは、その閾
イ１へ以１＝のレベルの信号が人力した場合に°ｌ”と
なり、人力信号レベルが閾値未満のときに“０“°とな
る。したがって、例えば、人力信シ」レベルが閾値り、
未満ならば、出力化ジノ・はすべて“０”となり、入力
信号レベルが閾値Ｌ２以Ｉ−で閾値Ｌ３未満ならば、出
力信号は０．と０２がｉ”、ｏ３が“０”となる。

このように、出力信号ｏ、、ｏ２．ｏ３は、人力信号の
レベル比較結果を示す２進コードである。

レベル比較回路１０２の出カイ、１シ」・は、コードＬ
（Ｏ７を最ド位ビットとした２進コード）として、処理
制御系と信ｚノ″系とのインターフェイスをｔｉｊるイ
ンターフェイス回路１０８に人力される。

このインターフェイス回路１０８には、前記ロータリエ
ンコーダおよびリニアエンコーダから、各時点における
同転角度位置θおよびＸ方向（’ｌ′。

径方向）イ：（ｉ＋ｉ：　ｘの情報を示すイ＋ｊＳ）・
（２進コード）が、バ、ノフ７回路１１０，１１２を介
し入力される。これらの入力コードは、一定の周期でイ
ンターフェイス回路１０８内部のあるレジスタに取り込
まれ、そこに一時的に保持される。

また、インターフェイス回路１０８の内部には、処理制
御系よりモータ１４．２４およびソレノイド８７の制御
情報がセットされるレジスタもある。

このレジスタにセントされた制御情報に従い、モータコ
ントローラ１１６によりモータ１４．２４の駆動制御が
行われ、またソレノイドドライバ１１７によりソレノイ
ド４１．８７の駆動制御が１１・われる。

つぎに、処理制御系について説明する。この処理制御系
はマイクロブロセ、す１２０．ＲＯＭＩ２２、ＲＡＭ１
２４、フロッピーディスク装置１２６、Ｘ−Ｙプロッタ
１２７、ＣＲＴディスプレイ装置１２８、キーボード１
３０などからなる。

１３２はシステムバスであり、マイクロプロセッサ！２
０．ＲＯＭ１２２、ＲＡＭ１２４、前記インターフェイ
ス回路１０８が直接的に接続されている。

キーボード１３０は、オペレータが各種指令やデータを
人力するためのもので、インターフェイス回路１３４を
介してシステムバス１３２にｆＪＥ続されている。フロ
ッピーディスク装置１２６は、オペレーティングシステ
ムや各種処理プログラム、検査結果データなどを格納す
るものであり、フロッピーディスクコントローラ１３Ｂ
を介しシステムバス１３２に接続されている。

この異物検査装置が起動されると、オペレーティングシ
ステムがフロッピーディスク装置１２６からＲＡＭ１２
４のシステム領域１２４Ａヘロ−ドされる。その後、フ
ロッピーディスク装置１２６に格納されている各種処理
プログラムのうち、必・堤な１つ以１・、の処理プログ
ラムがＲＡＭ１２４のプロゲラｌ、領域１２４Ｂヘロー
ドされ、マイクロプロセッサ１２０により実行される。

処理途中のデータなどはＲＡＭ１２４の作業領域に・時
的に記憶される。処理結果データは、最終的にフロ、ピ
ーディスク装置１２６へ転送され格納される。

ＲＯＭ１２２には、文字、数字、記号・などのドツトパ
ターンが格納されている。

ＣＲＴディスプレイ装置１２８は、オペレータとの対話
のための各種メンセージの表示、顕物マツプやその他の
データの人事などに利用されるものであり、その表示デ
ータはビデオＲＡＭ　１３８にビットマツプ展開される
。１４０はビデオコントローラであり、ビデオＲＡＭ１
３８の＋１Ｆ込み、読出しなどの制御の外に、ドア）パ
ターンに応じたビデオイ、１−Ｊの発生、カーソルパタ
ーンの発生なとを行う。このビデオコントローラ１４０
はインターフェイス回路１４２を介してシステムバス１
３２に接続されている。カーソルのアドレスヲ制御する
ためのカーソルアドレスポインタ１４０Ａがビデオコン
トローラ１４０に設けられているが、このポインタはキ
ーボード１３０からのカーソル制御信号に従いインクリ
メントまたはデクリメントされ、またマイクロプロセッ
サ１２０によりアクセス可能である。

Ｘ−Ｙプロッタ１２７は異物マツプなどの印刷出力に使
用されるものであり、プロッタコントローラ１３７を介
してシステムバス１３２に接続されている。

次に、ｚｔ物ｍ査処理について、第８図のフローチャー
トを参照しながら説明する。ここでは、異物の自動検査
、ＩＩ視観察、印刷なとのジョブをオペレータが指定す
る型式としているが、これは飽くまで一例である。

回転ステージ２２の所定位置にウェハ３０をセットした
状態で、オペレータがキーボード１３０より検査開始を
指令すると、検査処理プログラムがフロッピーディスク
装置１２６からＲＡＭ　１２４のプログラム領域１２４
Ｂヘロードされ、走り始める。

マス、マイクロプロセッサ１２０は、初期化処理行う。

具体的には、ＸステージｌＯおよび回転ステージ２２を
初期位置に位置決めさせるためのモータ制ａ　情報、ウ
ェハ３０がパターン付きウェハの場合にはＳ偏光カット
フィルタ８６を符号８６′の位置に移動させ、ウェハ３
０がブランク膜付きウェハまたは鏡面ウェハの場合には
Ｓ偏光力、トフィルタ８６を実線位置へ移動させるため
のソレノイド８７の制御情報、および、パターン付きウ
ェハまたはブランク膜付きウェハの場合にｉ１ｆ動ミラ
ー３９を退避させ、鏡面ウェハの°場合に＋１工動ミラ
ー３９を第１図に示す位置へ占位させるためのソレノイ
ド４１の制御情報が、インターフェイス回路１０８の内
部レジスタにセットされる。

このモータ制御情報に従い、モータコントローラ１１６
がモータ１４，２４を制御し、各ステージを初期位置に
移動させる。同様に、ソレノイドドライバ１１７は、ソ
レノイド制御情報に従い、ソレノイド４１．８７を付勢
または消勢する。また、マイクロプロセンサ１２０は、
後述のテーブル、カウンタ、検査データのバッファなど
のための記憶領域（第２図参照）をＲＡＭ１２０１ｔに
確保する（それらの記憶領域はクリアされる）。

１・、記テーブル（テーブル領域１２４１）に作成され
る）の概念図を第７図に示す。このテーブル１５０の各
エントリは、異物の番号（検出された順計）、異物の位
置（検出された走査位置ｘ　＋　０　）、その種類ない
し性質（目視観察によって調べられる）、および粒径か
ら構成されている。

前記初期化の後に、ジョブメニューがＣＲＴディス゛プ
レイ装置１２８に表示され、オペレータからのジョブ指
定を待つ状態になる。

「自動検査」のジョブが指定された場合の処理の流れを
、第８図（Ａ）のフローチャートを参照して説明する。

自動検査のコードがキーボード１３０を通じてマイクロ
プロセッサ１２０に人力されると、マイクロプロセンサ
１２０は、自動検査処理を開始する。ます、マイクロプ
ロセッサ１２０は、インターフェイス回路ｌＯ８を通じ
、モータコントローラ１１６に対し走査開始を指示する
（ステ、ンプ２１０）。この指示を受けたモータコント
ローラ１１６は、前述のような螺旋走査を一定速度で行
わせるように、モータ１４，２４を駆動する。

マイクロプロセッサ１２０は、インターフェイス回路１
０８の特定の内部レジスタの内容、すなわち、ウェハ３
０の走査位置Ｘ＋０のコードと、レベル比較回路１０２
によるレベル比較結果であるコードＬとからなる人力デ
ータを取り込み、ＲＡＭ１２４１−の人力バッファ１２
４Ｃにｒ’Ｆき込む（ステップ２１５）。

マイクロプロセッサ１２０は、取り込んだ走査位置情報
を走査路１泣置の位置情報と比較することにより、走査
の終ｒ判定を行う（ステ、ツブ２２０）。

この判定の結果がＮＯ（走査途中）ならば、マイクロプ
ロセッサ１２０は、取り込んだコードＬのゼロ判定を行
う（ステップ２２５）。Ｌ＝０００ならば、その走査位
置にはｗ物が存在しない。

Ｌ≠０００ならば、異物が存在する。

ステップ２２５の判定結果がＹＥＳならばステップ２１
５に戻る。ステップ２２５の判定結果がＮＯならば、マ
イクロプロセッサ１２０は、取り込んだ位置情報（ｘｖ
（：’）と、テーブル１５０に記憶されている既検出の
他の異物の位置情＋％Ｊ　（ｘ　＋０）とを比較する（
ステップ２３０）。

位置情報の−・致がとれた場合、現在の異物は他の異物
と同一・とみなせるので、ステップ２１５に戻る。

位置情報の比較が不・致の場合、新しい異物が検出され
たとみなせる。そこで、マイクロプロセッサ１２０は、
ＲＡＭ１２４＋−に確保された領域１２４Ｅであるカウ
ンタＮを１だけインクリメントする（ステップ２３５）
。そして、テーブル１５０のＮ番［１のエントリに、当
該異物の位置情報（ｘ、（７）およびコードＬ（粒径情
報として）をｌＩＦき込む（ステップ２４０）。

ウェハ３０の走査が終ｒするまで、同様の処理か繰り返
し実行される。

ステ、プ２２０で走査線ｒと判定されると、マスク１２
０は、インターフェイス回路１０８を通シテ、モータコ
ントローラ１１６に対し走査停山指、ｊ＜を送る（ステ
ップ２５０）。この指示に応答して、モータコントロー
ラ１１６はモータ１４゜２４の型動を停止１・、する。

次にマイクロプロセッサ１２０は、テーブル１５０を参
照し、コードＬが１２の異物の合計ＦｔＴＬ／１コード
Ｌが３２の異物の合、１１数Ｔ　Ｌ　２　、コードＬが
７２の異物の合計数ＴＬ３を計算し、その異物合計数デ
ータを、ＲＡＭ１２４１−の特定領域１２４Ｆ、１２４
Ｇ、１２４Ｈに占き込む（ステップ２５１）。そして、
テーブル１５０の記憶内容および異物合計データを、ウ
ェハ番号・を付加してフロッピーディスク装置１２６へ
転送し、格納させる（ステップ２５２）。

これで、自動検査のジョブが終Ｊ’Ｌ、、ＣＲＴディス
プレイ装置１２８の１＋１４１ＴＩ’！にジョブメニュ
ーか表示される。

”つぎに「「−１視観察」の処理の流れを、第８図（Ｂ
）ないし第８図（Ｅ）のフローチ酬−トにより説明する
。１１視検査としては、順次モード、番Ｓｊ指定モード
、およびカーソル指定モードがあり、キーボード１３０
より指定できる。

１−１視観察のジョブおよびモードが指定されると、マ
イクロプロセンサ１２０は、ウェハの輪郭１ｍ　像のド
ツトパターンデータをフロンビーディスク装置１２８よ
りビデオＲＡＭ１３８へＩ）ＭＡ転送させる（ステップ
２８５）。この転送の起動制御はマイクロプロセッサ１
２０により行われるが、その後の転送制御はビデオコン
トローラ１４０およびフロッピーディスクコントローラ
１３６によって行われる。ビデオＲＡＭ１３８のドツト
パターンデータは、ビデオコントローラ１４０により順
次読み出されビデオ信号に変換されてＣＲＴディスプレ
イ装置１２８に送られ、表示される。

つぎにマイクロプロセッサ１２０は、観察対象のウェハ
の番号（ジョブ選択時にキーボード１３０より人力され
る）が付加されてフロッピーディスク装置１２６に格納
されているテーブル１５０の記憶内容とＶｄ物会合計数
データ読み込み、ＲＡＭ１２４の対応する領域に＋’Ｆ
き込む（ステップ２９０）。

マイクロプロセンサ１２０は、ＲＡＭ１２４１−のテー
ブル１５０から、各異物の位置情報とサイズ情ｍ（Ｌコ
ード）を順次読み出し、Ｌコードに対応したトンドパタ
ーンデータをＲＯＭ１２２から読み出し、位置情報に対
応したビデオＲＡＭｌ３８のアドレス情報とともにビデ
オコントローラ１４０へ転送し、ビデオＲＡＭ　１３８
に１普Ｔき込ませる（ステップ２９５）。この処理によ
り、テーブル１５０に記憶されている異物のマツプがＣ
ＲＴディスプレイ装置１２８の画面に表示される。

つぎにマイクロプロセッサ１２０は、インターフェイス
回路１０８を介して、モータコントローラ１１６に走査
位置の初期位置への位置決めを指事する（ステップ３０
０）。以ド、指定モードにより処理がＶ４なる。

順次モードが指定された場合、マイクロプロセッサ１２
０は、カウンタＭ（ＲＡＭ１２４の領域１２４Ｊ）に１
をセットしくステップ３２０）、テーブル１５０のＭ番
１１のエントリに格納されている異物（Ｍ番Ｅｌに検出
された異物）のデータを読み出す（ステップ３２５）。

そして、その位置情＋Ｖ（ｘ、／７）に対応した位置に
走査位置を移動させるための制御情報を、インターフェ
イス回路１０８を介してモータコントローラｔｔｅへり
える（ステップ３３０）。モータコントローラ１１６に
よりモータ１４．２４が制御され、走査位置の位置決め
がなされれば、当然、その光学顕微鏡５２の視！ｌＩｆ
の中心に、ｉ目１している一Ｍ洛１１の異物が位置する
。

マイクロプロセッサ１２０は、ＭＭｌ、Ｉの異物のしコ
ードに対応する異物パターンと、Ｐ番ｔｌ（ＰはＲＡＭ
１２４の領域１２４にカウンタＰの値）の異物のしコー
ドに対応する異物パターンをＲＯＭ１２２から読み出し
、２番１１の異物のパターンはそのまま、Ｍ番１１の異
物のパターンは反転して、アドレス情報とともにビデオ
コントローラ１４０へ順次転送し、それらのパターンを
ビデオＲＡＭの、亥当アドレスに−Ｆき込ませる（ステ
ップ３３５）。これで、ＣＲＴディスプレイ装置１２８
の画面に表ｔＪ＜されている異物マツプ１−のＭＭＩ＋
の異物だけは、反転パターンとして表示されることにな
り、他の異物と視覚的に区別される。

マイクロプロセッサ１２０は、インターフェイス回路１
０８を介して位置情報を順次取り込み、ＭＭＩ＋の異物
の位置情報と比較し、位置決めの完ｒを判定する（ステ
ップ３４０）。位置決めが完ｒすると、マイクロプロセ
・ノサ１２０は、観察＋＋Ｊ能の旨のメツセージをビデ
オＲＡＭ１３８に転送し、ＣＲＴディスプレイ装置１２
８の画面に表示させる（ステップ３４５）。そして、キ
ー人力を待つ（ステップ３５０）。

オペレータは、異物の１１視観察を行い、その異物の性
質ないし種類を識別し、その性質ないし種類のコードを
キーボード１３０より入力する。実際的には、１１視観
察ジヨブを指定するこことにより、ＣＲＴディスプレイ
装置１２８の画面に、異物の性質ないし種類と番−ノの
表が人事されており、その表の該当する番υ・を入力す
る。

マイクロプロセッサ１２０は、入力コードが異物の性質
ないし種類のコードならば（ステップ３５２）、そのコ
ードをテーブル１５０のＭ番１１のエントリにＭき込む
（ステップ３５５）。たた“し、人力コードがタブなど
の他のコードの場合は、ステップ３５５はスキップされ
る。

つぎに、マイクロプロセッサ１２０は、カウンタＭ、Ｐ
を１だけインクリメントしくステップ３６０）、カウン
タＭとカウンタＮ（この値は検出された異物の総合計数
になっている）との比較判定を行う（ステップ３６５）
。そして、ＭＡＮならばステップ３２５へ戻る。

また、Ｍ≧Ｎならば、ＲＡＭ　１３８．　Ｉ；のテーブ
ル１５０の記憶内容と異物合計数データを、ウェハ番号
とともにフロッピーディスク装置１２　（３へ転送しく
ステップ３７０）、ジョブメニュー１１１ｒ＋ｉ状態に
戻る。

一方、番号指定モードが指定された場合、マイクロプロ
センサ１２０はオペレータからの異物番号・の人力を待
つ（ステップ４１０）。キー人力がなされると、その人
力コードがソ４物番号であるか判定する（ステップ４１
５）。Ｗ物爵″−３・でなければ、キー人力を待つ。

異物番ジノ・がキー人力されると、マイクロプロセッサ
１２０は、その異物爵ジノ・をカウンタＭにセットしく
ステップ４２０）　、ステップ３２５へ進む。

その後、ステップ３５７でカウンタＭの値がカウンタＰ
にセットされ、次のステップ４００において、現在のモ
ードが番号指定モードかカーソル指定モードであるかの
判定が行われる。ここでは、番５フ指定モードであるか
ら、ステップ４１０へ戻る。

以ド同様にして、異物番号・をキー人力することにより
、指定した異物が顕微鏡５２の視野のほぼ中心に自動的
に位置決めされ、１１視観察がなされ、Ｉｉ視観察の結
果がテーブル１５０の該当のエントリに８き込まれる。

なお、フローチャートには示されていないが、任意の時
点でキーボード１３０の終ｒキーを人力すれば、番号指
定モードが終了し、ステップ３７０の処理の後、ジョブ
メニュー画面の状態に戻る。

カーソル指定モードについて説明する。カーソル指定モ
ードにおいては、オペレータは、キーボード１３０に設
けられているカーソル操作キーを操作することにより、
カーソル制御信シタを通じてカーソルアドレスポインタ
１４０ＡをＥＭし、ＣＲＴディスプレイ装置１２８の両
面に表示されているカーソルを、同じく画面に表１Ｊ＜
されている目的の異物の位置に移動させ、キーボード１
３０のカーソル読込みキーを押ドすることにより、観察
すべき異物を指定する。

このモードになると、マイクロプロセンサ１２０はキー
人力を待ち（ステップ４３０）　、キー人力がなされる
と、カーソル読込みキーのコードであるか判定する（ス
テップ４３５）。判定結果がＮＯならば、キー人力待ち
になる。

判定結果かＹＥＳであると、マイクロプロセ。

す１２０は、カーソルアドレスポインタ１４０Ａの内容
（カーソルアドレス）を読み取る（ステップ４４０）。

そして、そのカーソルアドレスヲ対応する走合イＹ装置
、つまり異物位置に変換する（ステ、ブ４４５）。

次に、テーブル１５０をサーチし、求めた安物位置とテ
ーブル１５０に格納されている各異物の位置と比較を１
１い、最も近い異物を検索しくステップ４５０）、その
異物の詮−シをカウンタＭにセットする（ステップ４５
５）。そして、ステップ３２５へ進む。

このようにして、カーソルで指定された異物が自動的に
顕＠鏡の視更ｆに位置決めされ、その観察結束がテーブ
ル１５０の該当するエントリに、：）き込まれる。

なお、図示されていないが、キーボード１３０の終ｒキ
ーを押トすれば、ステップ３７０に分岐し、その終ｒ後
にジｄブ選択１＋１４　＋ｒ＋ｉの状態になる。

前記１１視観察によって、１１視観察の結果と自動検り
の結束とが統合されたテーブルが得られる。

なお、１１視観察において、観察中の異物がＣＲＴディ
スプレイ装置１２８に画面人生されている５′！物マン
プ１−に、反転パターンとして人事されるため、オペレ
ータ（ｉｉｌＪ察者）は、観察中の異物を異物マツプ１
−で容易に確認できる。

ジョブ選択画面の状態において、「印刷」を指定すれば
、検査結果をＸ−Ｙブロック１２７より印刷出力させる
ことができる。

印刷が指定されると、第８図（Ｆ）に示されるように、
マイクロプロセッサ１２０は、ウェハ輪郭画像データを
フロッピーディスク装置１２Ｂより読み出し、それをプ
ロッタコントローラへ転送する（ステップ４６５）。

つぎにマイクロプロセッサ１２０は、印刷対象のウェハ
の番号（ジョブ選択時にキーボード１３０より人力され
る）が付加されてフロ、ピーディスク装置１２６に格納
されているテーブル１５０の記憶内容と異物合計数デー
タを順次読み出し、プロッタコントローラ１３７へ転送
する（ステップ４７０）。

かくして、異物マツプ、テーブルの内容（表）、Ｖｄ物
会合１；故データ、ウェハ洛−じがＸ−Ｙプロッタ１２
７により印刷される。

印刷が終ｒすると、ノ、イブ選択ｐＨｒ＋ｉの状態に戻
る。

以１・１、この発明の・実施例について説明したが、こ
の発明はそれたけに限定されるものではなく、適宜変形
して実施し得るものである。

例えば、検査系５０の走り位置が常に顕微鏡５２の視升
内に入るようになっている７認は必ずしもなく、走査位
置と視’！ｆとが・定の位置関係を維持できればよい。

但し、前記実施例のようにすれば、１１視観察中のＶ４
物の識別などの処理が容易である。

前記ホトマルチプライヤの代わりに、他の適当な光電素
ｒを用い得る。

走査は螺旋走査に限らず、例えば直線走査としてもよい
。但し、直線走査は走査端で停市するため、走査時間が
増加する傾向があり、また、ウェハのような円形なとの
被検点曲を走査する場合、走査端の位置制御が複雑にな
る傾向がある。したかって、ウェハなどの異物検査の場
合、螺旋走査が一般に右利である。

また、この発明は、ウェハ以外の被検点曲の兇物検森装
置にも同様に適用し得ることは勿論である。また、偏光
レーザ光以外の尤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＋＋Ｊ能である。

［発明の効果］ この発明は以１−説明した通りであるから、照射角度が
大きい場合と小さい場合のいずれでも同等な１−分高い
照射密度と検出感度を得ることができ、また、ビーム径
の大きな高価な尤諒も不“Ｕであり、ビーム形状補１１
′、のための光学手段も汀通のシリンドリカルレンズな
どで間に合うため、尤ビーム照射ト段も部局安価に実現
できる、などの効果を達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるウェハ異物検査装置の光学系な
どの概要図、第２図は同つェハ穴物検査装置の信号系お
よび処理制御系を示す概略プロソり図、第３図はスリツ
トのアパーチャの配置と分離ミラーの鏡面との対応関係
の説明図、第４図はウェハ而走査の説明図、第５図はス
リ、トのアパーチャのウェハ面上における視野に関する
説明図、第６図は児物の粒径とホトマルチプライヤの出
力４ｒ’Ｊ−との関係、およびレベル比較の閾値との関
係を示すグラフ、第７図は検査処理に関連するテーブル
の概念図、第８図（Ａ）ないしくＦ）は検査処理に関す
る処理のフローチャート、第９図はスリットのアパーチ
ャを直線的に配列した場合の光分離に関する説明図であ
る。 １０・・・Ｘステージ、１４．２４−・・モータ、２２
・・・回転ステージ、３０・・・ウェハ、３２・・・光
ビーム照射径、３６・・・Ｓ偏光レーザ発振器、３７・
・・ビームエキスパンダ、３８．４０・・・固定ミラー
３９・・・ｌ１動ミラー、４１．８７・・・ソレノイド
、５０・・・検出系、５２・・・顕微鏡、７２・・・ス
リット、７４・・・アパーチャ、８６・・・Ｓ偏光カッ
トフィルタ、８７・・・ソレノイド、８８・・・分離ミ
ラー、９０・・・ホトマルチプライヤ、１００・・・加
算増幅器、１０２・・・レベル比較回路、１０８・・・
インターフェイス回路、１１６・・・モータコントロー
ラ、１１６・・・ソレノイドドライバ、１２０・・・マ
イクロプロセッサ１２２・・・ＲＯＭ１１２４・・・Ｒ
ＡＭ、１２６・・・フロッピーディスク装置、１２７・
・・Ｘ−Ｙプロッタ、１２８・・・ＣＲＴディスプレイ
装置、１３０・・・キーボード、１３８・・・ビデオＲ
ＡＭ、１５０・・・テーブル。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ビーム照射系によりウェハの表面に光ビームを
   斜め方向から照射し、該ウェハ面上からの反射光を光電
   素子で受けて電気信号に変換し、該電気信号のレベルに
   基づき前記ウェハ面における異物の存否などを判定する
   ウェハ異物検査装置において、前記光ビーム照射系は、
   前記ウェハ面への光ビームの照射角度を第１の照射角度
   、または該第１の照射角度より大きい第２の照射角度に
   切り換える手段と、光源からの光ビームのビーム径を拡
   大する第１の光学手段と、前記第１の照射角度に切り換
   えられた場合に前記ウェハ面上の照射スポットの形状が
   ほぼ円形になるように、前記第１の光学手段によりビー
   ム径が拡大された光ビームの断面形状を補正する第２の
   光学手段と、前記第２の照射角度に切り換えられた場合
   に、前記第２の光学手段により補正された光ビームの断
   面形状を、前記ウェハ面の照射スポットの形状がほぼ円
   形になるように補正する第３の光学手段とを含み、前記
   第１の照射角度の場合に前記第２の光学手段によって補
   正された光ビームがそのまま前記ウェハ面に照射され、
   前記第２の照射角度の場合に前記第２の光学手段および
   前記第３の光学手段により順次補正された光ビームが前
   記ウェハ面に照射されるようにしてなることを特徴とす
   るウェハ異物検査装置。
2. （２）前記第１の照射角度は、ブランク膜付きウェハの
   表面で光ビームが実質的に全反射されるような小さな角
   度であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   ウェハ異物検査装置。