JPS6270738A - 異物検出方法 - 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−■二の利用分野］ この発明は、パターン付きウエノ１、ホトマスクなど、
パターンが形成された而の異物４２査に好適な異物検出
方式に関する。

［従来の技術］ ゛１６導体デバイスの製造に用いられるウニ／％、ホト
マスクなどは、異物の何首を極度に嫌うため、−■物検
香装置を用いて表面のｙシ物検査を１１２っている。

そのような＋ｆｉ−物検査装置として、ウニｚｓ＋ｒ＋
ｉ　（−般的には被検査面）にＳ偏光ビームを！！（１
射し、ウェハ而からの反射光のＰ偏光成分を電気信号に
変換し、この電気信号に基づきウェハ而におけるＶｄ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ボン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、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偏光成分の充電変換信号を
ある閾値とレベル比較し、その閾値を充電変換信号が１
・１回ったときに、人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コ しかし、このような従来の異物検査装置によりパターン
付きウェハなどの異物検査を行うと、−１１＜のパター
ンがン４物として誤検出される場合があった。

［発明の目的］ この発明の１−１的は、そのようなパターンの１八検出
を防止し、確実なＶｄ物検出が１丁能な異物検出方式を
提供することにある。

Ｅ問題点を解決するためのＬ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＋ｉＱ　ｍ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４５゜０；１後の角度
になった場合に多い。

これに着【］すれば、従来の異物検査装置において、そ
のような角度関係にならないように、Ｓ偏光ビームの照
射方向を調整することにより、誤検出を防止することが
考えられる。しかし、ウェハやマスクには、Ｘ、Ｙ方向
のパターン（これが大部分であるが）とは別に、斜め方
向のパターンや微小な孤立パターンが存在することが多
く、また、ウェハの異物検査装置の場合、検査時間や装
置構成などの関係から、ウェハを回転させながら検査す
ることが多い。そのため、Ｓ偏光ビームの照射方向を調
節しても、パターンの１誤検出を十分に防１［−できな
い。

そこで発明者は、パターンの１具検出に関連してさらに
詳細な研究を４ｒっだところ、次のことが判明した。

■パターンの法線方向がＳ偏光ビームの照射方向に対し
４５°前後の角度になると、そのパターンからの反射光
中のＳ、Ｐ偏光成分のレベル比（Ｓ／ＰまたはＰ／Ｓ）
）がほぼｌになり、しかも、そのときのＰ偏光成分のレ
ベルが、１μｍ径前後の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ｆｊ！！信シナと比較する閾値を、
１μｍ径程度以上の異物を検出するように選定した場合
、パターンと異物との弁別が不可能になる。

■それ以外の角度では、パターンからの反射光のＳ偏光
成分とＰ偏光成分のレベル比は１から大きく外れる。

■Ｗ物については、１−０記のような方向性は殆ど認め
られず、Ｓ／Ｐは常にほぼｌである。

■パターンでも異物でもない部分からの反射光は、Ｐ偏
光成分を殆ど含まないため、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分の
レベル比は１から大きく外れる。

このような点着１１シ、この出願における特定発明にあ
っては、被検査面の同一の点に対し２以１；の異なった
方向からＳ偏光ビームをｊ（（１射し、その各Ｓ偏光ビ
ームに対する前記点からの反射光のＳ偏光成分とＰ偏光
成分とを分離抽出し、そのＳ偏光成分とＰ偏光成分との
レベル比に基づき前記点における異物の有無を判定する
。

この出願における関係発明にあっては、被検査面の同一
・の点に対し２以上のン４なった方向からＳ偏光ビーム
を照射し、その各Ｓ偏光ビームに対する前記点からの反
射光のＳ偏光成分とＰ偏光成分とを分離抽出し、そのＳ
偏光成分とＰ偏光成分とのレベル比およびＰ偏光成分の
レベルに基づき前記点における異物の有無を判定する。

［作用］ 各Ｓ偏光ビームの１１（１射方向の相対角度を適切に選
べば、あるＳ偏光ビームの１１（１射方向とパターンの
法線方向との角度が４５°＋ｌｉｆ後になったとじても
、他のＳ偏光ビームの照射方向と、そのパターンの法線
方向との角度は４５°前後にならない。

したがって、すべての方向からの！！（１射Ｓ偏光ビー
ムに対する反射光のＳ、Ｐ偏光成分のレベル比が同時に
ほぼｌになるのは、照射点に異物が存在する場合だけに
限られる。しかして、ｓ、ｐ偏光成分のレベル比に基づ
き異物判定を行えば、被検前面１・、のあらゆる方向の
パターンと異物とを確実に弁別でき、パターンの１誤検
出を防市できる。

また、反射光中のＰ偏光成分は、質物の大きさと比例す
る関係にある。しかして、反射光のＳ。

Ｐ偏光成分のレベル比だけでなく、Ｐ偏光成分のレベル
をも参照して異物判定を行えば、パターンの誤検出を防
市できるとともに、ある大きさ以１〕の異物だけを検出
したり、異物のサイズを判別したりできる。

［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、この発明が適用された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／Ｊ＜す斜視図で
ある。この図において、１０はＸ方向に摺動１丁能にベ
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、Ｘステージ２０がＺ方向に移動可
能に取り付けられている。その駆動手段は図中省略され
ている。また、Ｘステージ２０には、被検査物としての
ウェハ３０が載置される同転ステージ２２が回転可能に
支持されている。

この回転ステージ２２は、直流モータ２４と連結されて
おり、これを作動させることにより回転させられるよう
になっている。この直流モータ２４には、同転ステージ
２２の回転方向位置０に対応したコード信号を出力する
ロータリエンフ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ｆ’ｌ圧吸７
ｔにより位置決め固定されるが、そのためのＬ段は図中
省かれている。

このウェハ用異物検査装置では、Ｓ偏光ピーｌ、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３２Ａ、３
２Ｂ、３４Ａ、３４Ｂが設けられている。

Ｓ偏光レーザ発振器３２Ａ、３２Ｂ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、本実施例では
波長が約８３００オングストロームの゛１′−導体レー
ザ発振器である′、Ｓ偏光レーザ発振器３４Ａ、３４Ｂ
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、ここでは波長が６３２８オングストロームの
Ｈｅ−Ｎｅレーザ発振器である。

波長λｌのＳ偏光レーザ光ビームは、Ｙ方向よりウェハ
３０の１−而に約２°の照射角度φて！！（ｌ　射され
る。このように１１（１射角度が小さいため、円形断面
のＳ偏光レーザ光のビームを照射した場合、ウェハ而に
おけるスポットが長く延びてしまい、１・分な照射密度
を得られない。そこでＳ偏光レーザ発振に＋３２Ａ、３
２Ｂの前方にシリンドリカルレンズ３６．３８を配置し
、そのＳ偏光レーザ光ビームをＺ方向につぶれた扁１１
・、な断面形状のビームに絞ってから、ウェハ而にｊ（
（１射するようにしている。

波長λ２のＳ偏光レーザ光ビームは、Ｙ方向に対して角
度ηの方向より、ウェハ而に対し約２゜の照射角度φで
照射される。角度ηは本実施例では約４５″に選ばれて
いる。一般的には、ηは９０″の整数倍以外の角度に選
ばれる。このＳ偏光レーザ光ビームも、シリンドリカル
レンズ４０゜４２によりＺ方向に絞られてから、ウェハ
而に照射される。

各Ｓ偏光レーザ光ビームに対するウェハ而からの２力向
への反射レーザ光は、対物レンズ４４とスリｙ　＋−４
６を経由し、波長分離用のダイクロイックミラー４８に
達する。波長がλＩの反射レーザ光は、ダイクロイック
ミラー４８により偏光ミシー５０側へ反射される。波長
がλ２の反射レーザ光は、ダイクロイックミラー４８を
透過して偏光ミラー５４に入射する。

偏光ミラー５０は、入射レーザ光のＰ偏光成分を透過し
てホトマルチプライヤ５２Ｐへ入射せしめ、そのＳ偏光
成分を反射してホトマルチプライヤ５２Ｓへ入射させる
。同様に、偏光ミラー５４は、入射レーザ光のＰ偏光成
分をホトマルチプライヤ５６Ｐに入射させ、Ｓ偏光成分
をホトマルチプライヤ５８Ｓに入射させる。各ホトマル
チプライヤは、その入射レーザ光の強さに応じた電気信
号（検出信号）を出力する。

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の回転移動に従い、Ｓ偏光レーザ光
のスポットはウェハ３０の１−而を外側より中心へ向か
って螺旋状に移動する。スリット４６の視野は、常にそ
のスポット内に含まれ、スポットに追従して移動する。

すなわち、ウェハ而は螺旋走査されながら検査される。

第２図は、この異物検査装置の４．？　’；処理部のプ
ロ、り図である。この図において、前記ホトマルチプラ
イヤ５２３．５２Ｐの検出信号は増幅器１ｏｏｓ、ｔｏ
ｏｐにより増幅されてレベル比回路１０２に入力される
。このレベル比回路１０２は、２つの人力信＞ニーのレ
ベル比に比例した（ｉ号を出力する。この出力信号は次
段の比較回路１０４に入力される。比較回路１０４は、
その人力信号のレベルを２つの閾値と比較し、ホトマル
チプライヤ５２Ｓ、５２Ｐの検出（；１号のレベル比が
ほぼｌであるか否かを判定し、レベル比がほぼ１の時に
論理“１”レベルの信号を出力する。

同様に、ホトマルチプライヤ５８Ｐ、５８８の検出信号
は増幅に４１０６Ｐ、１０６Ｓによって増幅されてレベ
ル比回路１０８に入力され、このレベル比回路１０８の
出力信号・は比較回路１１０に人力される。この比較回
路１１０より、ホトマルチプライヤ５６Ｐ、５６Ｓの検
出信号のレベル比がほぼ１の時に論理“１°ルベルの信
号・が出力される。

比較回路１０４，１１０の出力Ｔｏ’；”Ｊ’はアント
ゲ−１−１１２に入力される。このアントゲ−１−１１
２の出力信−〕は、異物検出結果を小すものであり、こ
れは図小しないデータ処理システムに入力される。なお
、＋ｌ＋記リユリニアエンコーダ１８びロータリエンコ
ーダの出力（ｉｊ号も、そのデータ処理システムに入力
される。

以１１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ドにおいて、前記螺
旋走査を行うようにモータ１４，２４が駆動され、検査
が始まる。

各時点の走査点からの反射レーザ光が、波長分離され、
またＳ偏光成分とＰ偏光成分とに分離されてホトマルチ
プライヤ５２Ｓ、５２Ｐ、５６Ｓ。

５８Ｐに入射する。

走査点に異物がイｒ在している場合、反射レーザ光中の
Ｓ、Ｐ偏光成分はほぼ同一レベルとなるため、比較回路
１０４，１１０から同時に論理°“１ルベルイ、、−）
・が出力され、アンドゲート１１２の出力４ｔ’；”Ｊ
は“ｌ”レベルとなる。データ処理システム側では、ア
ントゲ−１−１１２から“１゛信号を受けるき、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１１
￥ｉ′情報（ｘ　＊　　θ）を内部メモリウェハの異物
テーブルに格納する。

走査点に異物は存７！シないが、そこにイｒ在するパタ
ーンの法線に対して、ある波長のＳ偏光レーザ光ビーム
の照射方向とがほぼ４５°の角度になった場合を想定す
る。この場合、その波長の反射レーザ光に関連する比較
回路（１０４または１１０）からは“ｌ”レベル信号が
出る。しかし、他方の波長のＳ偏光レーザ光ビームの照
射方向と、同パターンの法線方向との角度は９０°前後
となり、４５６から人き（ずれているため′、その波長
の反射レーザ光に関連した比較回路（１１０または１０
４）の出力’ｌ＋”＋　”Ｊ’は“０゛レベルとなる。

その結果、アントゲ−）１１２の出カイ、１号は“０”
となり、その走査点に異物がイｒ在しないとデータ処理
７ステム側で判断する。

走査点に異物もパターンも存在しない場合、反射レーザ
光のＳ、Ｐ偏光成分のレベル比は１から大きく異なるた
め、比較回路１０４，１１０の出力は“０”レベルとな
る。当然、アンドゲート１１２の出力信−フも“０”レ
ベルとなる。

第３図に、異物検査装置の４ｒ’ｊ’　Ｓｊ’処理部の
変形例を、ドす。この図において、Ｐ偏光成分用のホト
マルチプライヤ５２Ｐ、５８Ｐの検出信号は、加算増幅
器１１４により加算および増幅され、比較回路１１６に
人力される。比較回路１１８は、入力信号レベルを特定
の閾値と比較し、入力信号レベルがその閾値を越えた時
に“１”レベル信号を出力する。この出力信号は、比較
回路１０４．１１０の出力信号とともにアンドゲート１
１８に入力される。

異物による反射レーザ光のＰ偏光成分のレベルは、その
異物のサイズに比例する。そこで、比較回路１１６の閾
値を、検出すべき最小異物のサイズに対応させて設定す
れば、最小サイズ以」−の異物が走査点に存在するとき
のみ比較回路ｌ１６の出力信号が“１゛レベルとなる。

他方、比較回路１０４．１１０の出力信号が“１”レベ
ルになるのは、走査点に異物がある場合に限られる。し
たがって、この変形例によれば、設定された最小サイズ
以上の異物たけを検出できる。

なお、同様な回路構成で、異物のサイズ毎に人物検出を
行うこともできる。その場合、例えば、比較回路１０４
．１１０の出力４５号だけをアンドゲート１１８に入力
させ、また、比較回路１１Ｂにおいて、複数の閾値によ
り入力信号の比較を行わせ、閾値別の比較結果信号を出
力させる。このようにすれば、出処理システム側で、ア
ンドゲート１１８の出力信号、および比較回路１１６の
出力信号から、異物の有無と、その異物のサイズとを認
識できる。

第４図ないし第６図により、この発明の他の実施例を説
明する。なお、第４図および第５図において、第１図お
よび第２図と同様部分には同−符Ｓンが付されるいる。

この実施例においては、第４図に示すように、反射レー
ザ光は、波長分離されることなく、偏光ミラー５４に入
射し、ｐ、ｓ偏光成分に分離されてホトマルチプライヤ
５８Ｐ、５８８に入射せしめられる。その代わり、λｌ
波長のＳ偏光レーザ光ビームと、λ２彼長のＳ偏光レー
ザ光ビームは、走査速度に比較して十分高速で断続され
、交！ｆに照射される。このＳ偏光レーザ光ビームの交
ｔｆ照射は、そのレーザ光発振器３２Ａ、３２Ｂ、３４
Ａ、３４Ｂが高速スイッチング【Ｉ■能であれば、スイ
ッチング制御により、高速スイッチングが不可能ならば
、図示しないが、Ｓ偏光レーザ光ビームの１１（１射経
路中に、同転スリットなどの選択遮光手段を設けるなど
の方法で行われる。

信号処理部について説明すれば、第５図に示すように、
ホトマルチプライヤ５６８．５ＢＰの検出信号は、増幅
器１０８Ｐ、１０Ｅ３Ｓによって増幅された後、レベル
比回路１０８に入力される。

このレベル比回路１０８の出力信号は比較回路１１０に
入力され、その出力４ｉ’ｊ’　ＷＪは１ビツトのラッ
チ回路１２２に入力される。このラッチ回路１２２の出
力４ｊ’　”Ｊ’　、比較回路１１６の出カイ、４号、
およびゲート信シナＧは、アンドゲート１２４に人力さ
れる。

λｌとλ２のＳ偏光レーザ光ビームは、第６図の（ａ）
に小すようなタイミングで交１−１．に照射せしめられ
るが、ゲート信号は同図の（ｂ）に示すようなタイミン
グの信号である。　。

第６図のタイミング図から容易に理解できるように、波
長λｌのＳ偏光レーザ光ビームの照射期間のゲート信号
の“１”時刻に、比較回路１１０の出力信号と、ラッチ
回路１２２の出力信号（ｉｉｌ’前の波長λ２の照射期
間での比較回路１１０の出力信号）との論理積信号がア
ンドゲート１２４より出力される。同様に、波長λ２の
照射期間のゲート信号の“ｌ　１１時刻に、比較回路１
１０の出力化りと、その直前の波長λｌのＳ偏光レーザ
光ビームの照射・期間での、比較回路１１０の出力信号
との論理積信号がアンドゲート１２４より出力される。

各波長のＳ偏光レーザ光ビームは高速に切替照射せしめ
られるから、前記実施例と同様に、アンドゲート１２４
の出力信号は、走査点の異物の有無を表示する。

この実施例では、光電変換系と信ジノ・処理部の物１（
を前記実施例の約゛ｌ′：分に減らすことができる。

なお、この実施例において、Ｓ偏光レーザ発振器３２Ａ
、３２Ｂ、３４Ａ、３４Ｂの波長を、すべて同＝・にし
てもよいことは当然である。また、同一のＳ偏光レーザ
発振器から発したＳ偏光レーザ光ビームの照射方向を、
例えば回転ミラーなどを用いて切り替えるようにし、同
様の兇方向からの切り替え照射を実現してもよい。

ここで、この発明は前記実施例だ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、信シノー処理部のレベル比回路、比較回路、ア
ンドゲートの機能は、ソフトウェアによって実現しても
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。

検査のための走査は螺旋走査に限らず、直線走査として
もよい。但し、直線走査は走査端で停止［−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
円形などの被検前面を走査する場合、走査端の位置制御
が複雑になる傾向がある。

したがって、ウェハなどの異物検査の場合、螺旋走査が
・般に有利である。

また、偏光レーザ光以外の光ビームを利用する同様なウ
ェハ用異物検査装置にも、この発明は適用■Ｊ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］ 以上詳述したように、この出願における特定発明によれ
ば、被検前面の同一の点に対し２以」二の異なった方向
からＳ偏光ビームを照射し、その各Ｓ偏光ビームに対す
る前記点からの反射光のＳ偏光成分とＰ偏光成分とを分
離抽出し、そのＳ偏光成分とＰ偏光成分とのレベル比に
基づき前記点における異物の有無を判定するから、被検
前面１−のあらゆる方向のパターンと異物とを確実に弁
別でき、パターンの誤検出を防１１・、できる。

さらに、この出願における関係発明にあっては、各照射
方向のＳ偏光ビームに対する反射光のＳ偏光成分とＰ偏
光成分上を分離抽出し、そのＳ偏光成分とＰ偏光成分と
のレベル比およびＰ偏光成分のレベルに基づき異物の有
無を判定するから、パターンの誤検出を防！１・、でき
、特定の大きさ以にの異物だけを確実に検出できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の−・実施例の光学系部分などを示す
概略斜視図、第２図は同実施例の信号処理部のブロック
図、第３図は同実施例の信号処理部の変形例を示すブロ
ック図、第４図はこの発明の他の実施例の光学系部分な
どを示す概略斜視図、第５図は同地の実施例の信号処理
部のブロック図、第６図は同地の実施例の動作説明用の
タイミング図である。 ｌＯ・・・Ｘステージ、１４．２４・・・モータ、２２
・・・回転ステージ、３０・・・ウェハ、３２Ａ、３２
Ｂ。 ３４Ａ、３４Ｂ・・・Ｓ偏光レーザ発振器、４４・・・
対物レンズ、４６・・・スリット、４８・・・グイクロ
イックミラー、５０．５４・・・偏光ミラー、５２８，
５２Ｐ、５８Ｓ、５８Ｐ・・・ホトマルチプライヤ、１
０２．１０８・・・レベル比回路、１０４，１１０゜１
１６・・・比較回路、１１４・・・加算増幅器、１２２
・・・ラッチ回路。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検査面の同一の点に対し２以上の異なった方向
   からＳ偏光ビームを照射し、その各Ｓ偏光ビームに対す
   る前記点からの反射光のＳ偏光成分とＰ偏光成分とを分
   離抽出し、そのＳ偏光成分とＰ偏光成分とのレベル比に
   基づき前記点における異物の有無を判定することを特徴
   とする異物検出方式。
2. （２）２以上の方向から同一の点に照射されたＳ偏光ビ
   ームの反射光のＳ偏光成分とＰ偏光成分とのレベル比が
   同時にほぼ１のときに、前記点に異物が存在すると判定
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の異物
   検出方式。
3. （３）被検査面の同一の点に対し２以上の異なった方向
   からＳ偏光ビームを照射し、その各Ｓ偏光ビームに対す
   る前記点からの反射光のＳ偏光成分とＰ偏光成分とを分
   離抽出し、そのＳ偏光成分とＰ偏光成分とのレベル比お
   よびＰ偏光成分のレベルに基づき前記点における異物の
   有無を判定することを特徴とする異物検出方式。
4. （４）２以上の方向から同一の点に照射されたＳ偏光ビ
   ームの反射光のＳ偏光成分とＰ偏光成分のレベル比が同
   時にほぼ１であり、かつそのＰ偏光成分のレベルが所定
   レベル以上であるときに、前記点に異物が存在すると判
   定することを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の異
   物検出方式。