JPS6382348A - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は外観検査技術に関し、例えば、ウェーハの外
観検査に利用して有効な技術に関する。

［従来の技術］ ウェーハ上の拡散層や配線層あるいは絶縁膜のパターン
は１年々、微細化、高密度化される傾向にある。微細パ
ターンをもつウェーハを低コストで歩留り良く生産する
ためには、できるだけ速い段階で、ウェーハの検査を行
ない、異物等が存在する場合は、これを除去することが
必要である。

ところで、本発明者は、ウェーハ表面に偏光光線を照射
することによって、ウェーハ表面に付着した異物等を検
出するウェー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ーハの
表面の所定の部位に、Ｐ偏光（Ｐａｒａｌｌｅｌ偏光）
およびＳ偏光（Ｓｅｎｋｒｅｃｈｔ偏光）を照射しつつ
走査し、ウェーハ表面に単層でしかも段差が小さいとい
うような理想的なパターンが形成されている場合におい
ては、パターンによるＰ偏光およびＳ偏光の反射光は、
Ｐ偏光およびＳ偏光のいずれの場合においてもＳ偏光の
みとなることを利用し、反射光に含まれるＰ偏光の光量
の変化を検出することでパターンに付着した異物を検出
するというものである。

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
、例えば、パターンが多層状に形成されて、ウェーハの
表面形状が複雑になっていたり、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くなる場合、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
比率が低下してしまう。そのため、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
するなどの欠点がある。

本発明者は上記方法によって得られるＰ偏光成分および
Ｓ偏光成分の光量を別個に検出し、Ｐ偏光成分の光量と
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
とによってウェーハに付着した異物を検出する技術を開
発し提案した（特願昭６１−６５６６７号明細書）。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分の比と所定のし
きい値を比較することによって異物を検査する方法は、
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という問題点を解決するもの
の、異物粒径の大きな異物を見逃すという不都合がある
。

本発明の目的は、ウェーハに付着した異物を高感度かつ
高信頼性で検出可能な異物検査装置を提供することにあ
る。

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては１本明細書の記述および添附図面から明らかに
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
を説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、被検査物表面にＳ偏光を照射して得られる反
射光中のＰ偏光成分と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によって微ｔＪｓな異物を高
感度で検査するモード、もしくはＰ偏光成分の光量と所
定のしきい値の比較によって比較的大きな異物を高感度
で検出するモードのいずれかによって異物ありと判定さ
れた場合は。

異物検出信号を出力して異物の存在を知らせるようにす
るものである。

［作用］ 上記した手段によれば、ウェーハ表面に存在する異物の
うち、比較的粒径の小さなものは、微小な異物を高感度
で検出可能なＰ偏光成分とＳ偏光成分の光量と所定のし
きい値とを比較する方法によって検出され、上記方法に
よっては見逃しやすい比較的大きな異物は、高感度で検
出するＰ偏光成分の光景と所定のしきい値とを比較する
方法によって検出されることにより、異物検査を高信頼
性のもとで高感度に行なえるようにするという上記目的
を達成することができる。

［実施例コ 第３図は、ウェーハ上の異物およびパターンからの反射
・散乱光の偏光特性を示す。

同図において、実線で示される曲線（ａ）は、ウェーハ
にＳ偏光を照射した際の異物からの散乱光におけるＰ偏
光成分とＳ偏光成分との比と、異物粒径の大きさとの関
係を示すものである。点線で示される曲線（ｂ）は、異
物からの散乱光におけるＰ偏光成分の光量と、異物粒径
の大きさとの関係を示すものである。

また、２点鎖点で示される直ａ　（Ｃ）は、パターンか
らの反射光におけるＰ偏光成分とＳ偏光成分の光量の比
を示すものである。

異物およびパターンからの反射・散乱光の特性を示す曲
線（ａ）〜（ｃ）において、異物粒径が例えば、Ｒ以上
になると、曲線（ａ）と曲線（ｃ）はほぼ一致する。す
なわち、異物の粒径がＲ以上になるとＰ偏光成分とＳ偏
光成分の光量の比を所定のしきい値と比較して、異物を
検出することは極めて困難である８しかしながら、曲線
（ｂ）と曲線（ｃ）に着目すれば粒径がＲ以上であって
もパターンと異物の判別のためのしきい値の設定が可能
となり、設定したしきい値との比較によってパターンと
異物の判別が可能になる。すなわち、異物の粒径がＲ以
上のものの検出は、Ｐ偏光成分の光量と所定のしきい値
と比較して行なうことができる。

一方、異物の粒径がＲより小さいものの検出は第３図に
図示したように１曲ｍ（ａ）と（ｃ）が著しく異なるた
め、しきい値を設定して、これとＰ偏光成分とＳ偏光成
分の比と比較して行なうことができる。

第２図に本発明の一実施例である異物検査ｉ置の概略構
成図を示す。

同図において、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１例えばウェーハなどの被検査物２が
着脱自在に固定されている。

さらに、ＸＹテーブル１の周辺部には、Ｓ偏光（Ｓ）の
みを放射する光源３および光源４がＸＹテーブル１を挟
んで対向配設され、光源３および、　　４から放射され
るＳ偏光（Ｓ）がＸＹテーブル１の上に載置された被検
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に載置される被検査物２を光源
３および４に対して相対的に平行移動させることにより
、Ｓ偏光（Ｓ）による被検査物２の表面の走査が行なわ
れるものである６また、ＸＹテーブル１の上方には、被
検査物２の前記Ｓ偏光（Ｓ）が照射される部位からの反
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、対物レンズ６
と光軸が同一にされた偏光ビームスプリッタ（分岐部）
７が配設されている。

この偏光ビームスプリッタ７は、対物レンズ６を介して
入射される反射光５に含まれるＰ偏光成分５ＰおよびＳ
偏光成分５Ｓのうち、Ｐ偏光成分５Ｐを入射光５と同じ
方向に直進させると共に、Ｓ偏光成分５Ｓを入射光５の
光路に交差する方向に反射することによって、Ｐ偏光成
分５ＰおよびＳ偏光成分５Ｓが分岐されて取り出される
ように構成されている。

また、偏光ビームスプリッタ７において分岐されたＰ偏
光成分５ＰおよびＳ偏光成分５ｓの光路には、Ｐ偏光成
分検出器８およびＳ偏光成分検出器９が設けられており
、Ｐ偏光成分５ＰおよびＳ偏光成分５Ｓの光量が、それ
ぞれ光景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。

上記構成の異物検査装置に設けられた検出器８および９
は第１図に示すような判定回路に出方される。すなわち
、Ｐ偏光成分検出器８は、比較回路１０に接続され、Ｓ
偏光成分検出器９は、除算器１２に接続されている。

比較回路１０には、電気処理系のノイズやレーザ迷光の
ような成分が誤って異物と判定されないようにするため
にしきい値Ｐ０が設定されている。

そして、比較回路１０は、これに供給されたＰ偏光成分
の光景に基づいた電気信号がしきい値Ｐ０を越えた場合
にのみ、すなわち、電気処理系のノイズ等が除去された
電気信号を比較回路１１および除算器１２に送出するよ
うにされる。比較回路１１には、粒径の大きな異物とパ
ターンを区別するためのしきい値Ｐ１が設定されており
、比較回路１１は、比較回路１０より供給されたＰ偏光
成分の光量に基づいた電気信号がＰｌを越えた場合（異
物が検出された場合）にのみハイレベルの検出信号をＯ
ＲゲートＧ１の一方の六方端子に送出する。しきい値Ｐ
工の算出は、特に制限されないがＰ偏光成分の光量に基
づく異物の検査と、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分の光量の比
に基づ（異物の検査を実験的に行ない、各々の検査結果
を比較し。

上記比に基づく異物の検査によって検出可能な異物粒径
の上限を求めて、これに基づいて行なう。

その結果、ＯＲゲートＧ１の出力端子がら、異物の存在
を知らせるハイレベルの異物検出信号が送出される。

除算器１２には、比較回路１０より送出されるＰ偏光成
分の光量に基づいた電気信号Ｐ（ただしＰは閾値Ｐ０よ
り大きい）およびＳ偏光成分検出器９より送出されるＳ
偏光成分の光量に基づいた電気信号Ｓが供給され、除算
器１２はこれに基づいた信号Ｐ／Ｓを比較回路１３に送
出する。

比較回路１３は、これに供給された信号Ｐ／Ｓがしきい
値Ｍ（第４図における直線Ａの傾き）を越えた場合（異
物が検出された場合）にのみハイレベルの検出信号をＯ
ＲゲートＧ１の一方の入力端子に送出する。その結果、
ＯＲゲートＧ１の出力端子から異物の存在を知らせるハ
イレベルの異物検出信号が出力される。

第４図に本発明の装置によって得られる異物に基づいた
信号とパターンに基づいた信号の領域の関係を示す説明
図を示す。

しきい値ｐ、、ｐ□２Ｍは、上記したのと同様のもので
ある。しきい値Ｍは、直線Ａの傾き（Ｐ／Ｓ）である。

同図において、しきい値がＰ。より小さい領域において
は、第２図に示した装置における電気処理系のノイズや
レーザ迷光のような成分が誤って異物と検出される可能
性が大きくしかも、しきい値Ｐ０以下の領域では、異物
の存在量や異物の大きさが無視できる程度であると推測
されるので。

しきい値Ｐ０以下は異物検査を行なわない領域である。

しきい値がＰ。より大きくてＰ□より小さい領域（異物
の粒径が比較的小さい領域）における検査は、しきい値
Ｍ（直線Ａの傾き）を基準にして行なう。すなわち、上
記信号Ｐ／Ｓが直線Ａの傾きより小さくされた斜線で示
された領域が異物からの信号領域とされる。

一方、しきい値がＰｉを超える領域（異物の粒径が比較
的大きい領域）における検査はしきい値Ｐ１を基準にし
て行なう、すなわち、上記Ｐ偏光成分の光量に基づいた
電気信号Ｐがしきい値Ｐ□を超える領域が異物からの信
号領域とされる。

上記した実施例では、被検査物表面にＳ偏光を照射して
得られる反射光中のＰ偏光成分とＳ偏光成分の光量との
比と所定のしきい値との比較によって微小な異物を高感
度で検査するモードもしくはＰ偏光成分の光量と所定の
しきい値の比較によって比較的大きな異物を高感度で検
出するモードのいずれかによって異物ありと判定された
場合は、異物検出信号によって異物の存在を知らせるよ
うにしたので、異物の判定が異物の粒径に応じたしきい
値で行なわれるという作用により、小さな粒径の異物は
もちろん大きな粒径の異物も高感度かつ高い信頼性で検
出できるという効果が得られる。

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、本発明は上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。

例えば、上記実施例では、被検査物を光源にたいして相
対的に平行移動させることによりＳ偏光の走査を行なっ
ているが、被検査物を回転させることによって異なる波
長のＳ偏光による被検査物の表面の走査が行なわれるよ
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ーハの外観検査
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、例えば、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とおりである
。

すなわち、微小な異物を高感度で検査するモードと比較
的大きな異物を高感度で検出するモードを併用して検査
を行なえるようにしたので、被検査物に存在する大きい
異物も小さい異物も高感度かつ高い信頼性で検出できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は異物判定回路の一実施例を示すブロック図。 第２図は、本発明の一実施例である異物検査装置の図解
的斜視図、 第３図はウェーハ上の異物およびパターンからの反射・
散乱光の偏光特性を示すグラフ図。 第４図は異物に基づいた信号領域とパターンに基づいた
信号領域の関係を示すグラフである。 １・・・・ＸＹテーブル、２・・・・被検査物、３，４
・・・・光源、６・・・・対物レンズ、７・・・・偏光
ビームスプリッタ、８・・・・Ｐ偏光成分検出器、９・
・・・Ｓ偏光成分検出器、１０，１１，１３・・・・比
較回路、１２・・・・除算器、Ｇ１・・・・ゲート。 第　　１　　図 第　　２　　区 ／グＰ’Ａび分を誘 第　　３　　図 フぐく？そ　　天

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被検査物表面にＳ偏光を照射する光源と、上記被検
   査物からの反射光中に含まれるＰ偏光成分およびＳ偏光
   成分を分岐させる分岐部と、上記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
   る検出部と、上記検出部によって検出されるＰ偏光成分
   の光量とＳ偏光成分の光量との比を算出する演算部と、
   上記演算部で得られた演算値を所定のしきい値と比較す
   る第１の比較部と、Ｐ偏光成分の光量を所定のしきい値
   と比較する第２の比較部とを備え、上記２つの比較部か
   らの出力が異物検出信号として出力されるようにされて
   なることを特徴とする異物検査装置。 ２、上記演算部の前段には電気処理系のノイズを除去す
   るノイズ除去手段が設けられ、Ｐ偏光成分の光量に基づ
   いた電気信号は、上記ノイズ除去手段を通して上記演算
   部に供給されるようにされてな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。