JPS6270739A

JPS6270739A - 異物検査装置

Info

Publication number: JPS6270739A
Application number: JP21164585A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Taniuchi; 谷内　俊明; Ryoji Nemoto; 亮二根本
Original assignee: Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 1985-09-25
Filing date: 1985-09-25
Publication date: 1987-04-01

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而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ェハ、ホトマスク
などは、異物の何首を極度に嫌うため、異物検査装置を
用いて表面の′）υ物検査を行っている。

そのような異物検査装置として、ウェハ而（一般的には
被検査面）にＳ偏光ビームを照射し、つエバ而からの反
射光のＰ偏光成分を７ｕ気信号に変換し、この電気信弓
−に基づきウェハ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
、そのパターンの而は微視的にｌ　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偏光成分の光電変換信号
をある閾値とレベル比較し、その閾値を光電変換信′−
）が−Ｌ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コしかし、このような従来の異物検査！Ａ置は、パターン
付きウェハなどの異物検査を行うと、ウェハ而の一部で
検査結果が異常となり、そのウェハの検査を正常に行い
得ない場合があった。

［発明の［１的コこの発明の目的は、そのような問題を解決し、多様なパ
ターンを有する被４ＱＡ而に適用「’＋ｆ能な異物検査
装置を提供することにある。

［問題点を解決するためのＰ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検
査が不可能になるのは、照射光ビームに対して、被検査
面」−のパターン列が回折格子として作用した場合であ
ることが判明した。ウェハなどでは、特定方向に微小パ
ターンが微小間隔で連続配列される場合が多いため、そ
のような回折現象が起こりやすい。

このような点に着目し、この発明は、被検査面に光ビー
ムを照射する照射系と、前記光ビームの反射光を受光し
、その反射光に基づき前記被検査面七の異物を検出する
検出系とを備える異物検査装置において、前記照射系は
２種以」−の異波長の光ビームを照射することができ、
前記検出系は前記２種以上の異波長の光ビームの中から
選択した特定波長の光ビームに対する反射光を質物検出
に利用するようにしてなるものである。

［作用コある波長で被検査面のパターン部分において回折現象が
起こっても、他の波長では回折現象が起こらなくなる。

したがって、＋ｌｆ述のように照射系と検出系を構成す
れば、パターン列の回折作用による影響を同道して、様
々なパターンを有する被検査面の異物検査がＩＩｆ能と
なる。

［実施例コ以ド、図面を参ｒ！（（Ｌ　、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ウェハ用異物検査装置
の機構部分や光学部分などの構成を簡略化して示す斜視
図である。この図において、ｌ。

はＸ方向に摺動可能にベース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１ｏをＸ方向に進退させることができる
。工ｉはＸステージｌＯのＸ方向位置Ｘに対応したコー
ド信シ」を発生ス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。その駆動手段は図中省略され
ている。また、２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ＩＩ工
能に支持されている。

この回転ステージ２２は、直流モー９２４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。このモータ２４には、回転ステージ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
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、そのための手段は図中省かれ
ている。

３１は照射系でありる。この実施例では、照射系３１は
、異波長のＳ偏光レーザ光ビームをウェハ而に同時に照
射する構成であり、Ｓ偏光レーザ発振Ｚ３２Ａ、３２Ｂ
とシリンドリカルレンズ３６．３８からなる。〜方のＳ
偏光レーザ発振器３２Ａ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８３００オ
ングストロームの゛１′、導体レーザ発振器である。他
方のＳ偏光レーザ発振器３４Ｂは、他の波長λ２のＳ偏
光レーザ光ビーｔ、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。

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でｊ；（１射される
。このように照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マイ、ヒ分な照射密度を得られな
い。そこでＳ偏光レーザ発振Ｚ３２Ａ、３２Ｂの前方に
シリンドリカルレンズ３６を配置し、そのＳ偏光レーザ
光ビームをＺ方向につぶれた扁平な断面形状のビームに
絞ってから、ウェハ而に照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、波長λｌのＳ偏光
レーザ光ビームと反対方向から、ウニノル面に対し約２
＠のに１射角度φで照射される。このＳ偏光レーザ光ビ
ームも、シリンドリカルレンズ３８によりＺ方向に絞ら
れてから、ウニ／％面に照射される。

４０は検出系である。各Ｓ偏光レーザ光ビームに対する
ウェハ而からのＺ方向への反射レーザ光は、対物レンズ
４４を介して検出系４０に入射する。この入射光はスリ
ット４６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λｌの反射レーザ光は、ダイクロ
イックミラー４８によりＳ偏光カットフィルタ（偏光板
）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Ｓ偏光カットフィ
ルタ５４に入射する。

Ｓ偏光カットフィルタ５０は、入射レーザ光のＰ偏光成
分だけを透過してホトマルチプライヤ５２へ入射せしめ
る。同様に、Ｓ偏光カットフィルタ５４は１、入射レー
ザ光のＰ偏光成分だけをホトマルチプライヤ５６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。この信
号は、検出系４０の信−ノ・処理部（第２図）に人力さ
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（゛１′径方向）に送りながら行われる。・そ
のようなウェハ３０の同転移動に従い、Ｓ偏光レーザ光
のスポットはウェハ３０の［−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、検出系４０に含まれる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５
２．５８の出力信号は、増幅器１００．１０２により増
幅されて、スイッチ回路１０４に人力される。このスイ
ッチ回路１０４は、２つの入力信号の中から、図示しな
いデータ処理システムにより制御される選択信号ＳＥＬ
に従って・方の大カイハ号・を選択し、それを比較回路
１０６に送る。つまり、このスイッチ回路１０４により
、一方の波長のＳ偏光レーザ光ビームに対する反射光が
、異物検査のために選択利用されることになる。比較回
路１０６は、人力信−」・のレベルを特定の閾値と比較
し、その閾値以ｌ−のレベルの人力信号を！ｊ、えられ
た時に論理“１”レベルの信−３・を出力する。この信
シｌは、データ処理システムに人力される。

なお、前記リニアエンコーダ１８およびロータリエンコ
ーダの出力信号も、そのデータ処理システムに人力され
る。

以ｌ−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。

走査点からの反射光が、波長分離され、各波長の反射光
のＰ偏光成分が抽出されてホトマルチプライヤ５２．５
８により光電変換される。ホトマルチプライヤ５２．５
６の出力信号のうち、選択信号ＳＥＬで指定された一方
の信げがスイッチ回路１０４を介して比較回路１０６に
入力される。

ある大きさ以上の異物が走査点に異物が存在している場
合、選択されて比較回路１０６に人力された信弓・のレ
ベルが閾値以１・、となり、比較回路１０６の出力信号
が“１”レベルになる。データ処理システム側では、比
較回路１０６から“１″信＞、−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
（ｘ　＋　０）を内部メモリド、の異物テーブルに格納
する。

このようにしてウェハ而の検査が終了した後、または検
査の途中で、データ処理システム側で検出した異物の個
数などを調べ、その個数が異常に多い場合など、現在選
択している波長で回折現象が起こっている可能性があれ
ば、あるいは、オペレータによりデータ処理システムに
波長の切替が指示されると、データ処理システム側で選
択信号・ＳＥＬにより他方の波長の選択をスイッチ回路
１０４に指示するとともに、走査点を初期位置へ移動さ
せる制御を１テい、同ウェハに対する異物検査を改めて
実行させる。

このように、−・方の波長でパターン列が同折格ｒとし
て作用し、検査が不１’ｌＪ能な場合、波長を切り替え
て検査を１１うことができる。パターン列が回折を起こ
すか否かは、波長に関係するから、波長切り替えにより
、回折現象の影響を回避し、屯営な異物検出がＩ１４能
となる。

第３図および第４図により、この発明の他の実施例を説
明する。なお、第３図および第４図において、第１図お
よび第２図と同様部分には同一符号が付されるいる。

この実施例においては、第３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、Ｓ偏光カットフィル
タ５４に入射し、そのＰ偏光成分が抽出されてホトマル
チプライヤ５６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波長のＳ偏光レー
ザ光ビームは、−・方だけが選択的に照射される。この
ようなＳ偏光レーザ光ビームの選択照射は、Ｓ偏光レー
ザ発振器３２Ａ、３２Ｂを選択的に動作させることによ
り行われるが、各Ｓ偏光レーザ光ビームの照射経路中に
、遮光板などを介在させるなどの方法により行うことも
できる。

信づ・処理部について説明すれば、第４図に示すように
、ホトマルチプライヤ５６の出力信号は、増幅器１０２
によって増幅された後、レベル比回路１０６に人力され
る。この実施例では、照射系３１側で・方の波長のＳ偏
光レーザ光ビームを選択して照射するので、検出系４０
の信ぢ・処理部側では、自動的に利用波長が決まるため
、前記実施例におけるスイッチ回路１０４のような選択
手段は設けられていない。

なお、この発明は前記各実施例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、３種以」二の波長に切り替え得るようにしても
よく、その波長選択の方式も適宜変更してよい。

ホトマルチプライヤは、他の光電変模索ｒにより置き換
えることもできる。

光電変換信Ｓｊのレベル比較をデータ処理システム側で
ソフトウェアにより実行してもよい。

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車するため、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
などの被検査面を走査する場合、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
一般に有利である。

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ｉＩＩ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−１−詳述したように、この発明によれば、照射系は
２種以上の異波長の光ビームを照射することができ、検
出系は前記２種以−１１の異波長の光ビームの中から選
択した特定波長の光ビームに対する反射光を異物検出に
利用するように構成されるため、ある波長が選択された
時に被検査面のパターン部分において回折現象が起こっ
ても、他の波長が選択された時には回折現象が起こらな
くなるから、パターンの回折作用による影響を回避し１
常な〃Ｓ物検りを？Ｉ’うことができ、しかして様々な
パターンを有する被検前曲の異物検査に適用ＩＩＪ能な
異物検杏装置を実現できる。

４、図面の曲中な、ｉＱ　ＩＩＪＩ第１図はこの発明の・実施例の１：、要部の構成を示す
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図はこの発明の他の実施例のＬ’、’ａ部の構
成を示す概略斜視図、第４図は同地の実施例の信号処理
部のブロック図である。

１０・・・Ｘステージ、１４．２４・・・モータ、２２
・・・回転ステージ、３０・・・ウェハ、３１・・・照
射系、３２Ａ、３２Ｂ・・・Ｓ偏光レーザ発振器、４０
・・・検出系、４４・・・対物レンズ、４６・・・スリ
ット、５０゜５４・・・Ｓ偏光カーｙ　トフィルタ、５
２．５６・・・ホトマルチブラフイヤ、１０４・・・ス
イッチ回路、１０６・・・比較回路。

第１図＋００第　３　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被検査面に光ビームを照射する照射系と、前記光
ビームの反射光を受光し、その反射光に基づき前記被検
査面上の異物を検出する検出系とを備え、前記照射系は
２種以上の異波長の光ビームを照射することができ、前
記検出系は前記２種以上の異波長の光ビームの中から選
択した特定波長の光ビームに対する反射光を異物検出に
利用することを特徴とする異物検査装置。
（２）前記照射系は異波長の２つ以上の光ビームを同時
に被検査面の同一の点に照射し、前記検出系は前記点か
らの反射光を波長毎に分離して受光することを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の異物検査装置。
（３）前記照射系は各波長の光ビームを選択的に照射し
、前記検出系は前記照射系により選択的に照射された光
ビームの反射光を異物検出に利用することを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の異物検査装置。
（４）前記光ビームはＳ偏光ビームであり、前記検出系
は反射光のＰ偏光成分を抽出して光電素子に入射させる
手段と、前記光電素子の出力信号のレベルによって異物
の有無を判定する出力とを備えてなることを特徴とする
特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項に記
載の異物検査装置。