571090 A7 B7 五、發明説明（1 [技術領域] 本發明係有關於檢查半導體晶圓等基板表面之細微異 物或結晶缺陷等細微之瑕疵之表面檢查裝置。 [習知背景] 表面檢查襞置係於基板表面照射雷射光線，檢出因異 物、瑕窥所產生之散射光以進行基板表面上之異物、瑕疵 之檢出。又，表面檢查裝置中，之前是使用氣體雷射（Η。、 Ar等）之機構作為發光源，最近則基於處理容易、安全、 使用壽命長等理由而使用雷射二極體（Ld)。 第27圖係顯示使用雷射二極體作為發光源之習知之照 射光學系。 從發光源1發出之雷射光線2藉準直透鏡3成為平行光 束，並藉成像鏡4集光於晶圓等基板5之表面（藉前述成像 鏡4形成之集光位置f之照射點18)。又，前述雷射光線2, 相對於前述基板5以Θ之角度射入。散射光檢出器（未圖示） 係於從前述雷射光線2之反射光軸錯開之位置，例如從相對 於紙面略垂直之方向檢出散射光。在前述照射點丨8之照射 光強度分布顯示於第28圖。 才双查則述基板5之全表面時，係一面使該基板5旋轉， 一面使前述照射點1 8從中心到外緣朝半徑方向以預定速度 移動。第28圖顯示在照射點18之雷射光線2之照射光強度分 布情形，以及顯示照射點18於前述基板5進行一旋轉後從掃 描位置u移動到掃描位置U+1之位置之狀態。這時的半徑方 向之照射點18之速度係前述基板5每一次旋轉而朝半徑方 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公楚） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、τ_ -4- 571090 A7 •I------—— B7__ 五、發明説明（2 ) 向p移動之速度。 因異物、瑕疵所產生之散射光之光量係依據照射之雷 . 射光線之照射光強度而改變，另外，異物、瑕疲之檢出精 ^ 度也受雷射光線之照射光強度之影響。因此，為了維持預 定之檢出精度’必須使照射光強度在預定之照射光強度工 以上。第28圖中所示之基板之每一旋轉之移動量p係設定成 I 維持在必要之照射光強度I。 又’檢出感度、檢出精度與照射於基板表面之雷射光 線2之波長有關。藉由縮短波長或提高照射光強度，可提高 檢出感度。因此，藉由在均質地保持照射光強度之狀態下 擴大照射範圍，即可在保持檢出感度之情況下提高檢出精 度。 為了製品之品質管理，基板5之表面檢查是必須的，例 如在半導體製造步驟中，將該基板5之表面檢查步驟納入製 造步驟中。 I 近年’伴隨著半導體元件之高密度化，表面檢查裝置 檢出感度及檢出精度必須更進一步提昇，且表面檢查裝置 必須進行晶圓表面更細微的異物、瑕疵之檢出。又，由於 表面檢查裝置所需的檢查時間會影響到製品的生產率，因 此迅速地進行表面檢查是必要的。 在上述習知例中，當增大雷射光線之照射光強度時， 照射光強度分布之最大值也會增大。檢出感度、檢出精度 藉由使照射光強度增大而提昇。當不要求檢出精度之增大 時，只要不改變必要之照射光強度，則基板之1次旋轉之移 本紙張尺度適用中國國家標準（0^) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) -訂· :線 -5- 571090 A7 -----------B7 五、發明説明（---- 動量、亦即掃描間距p變大，掃描前述基板5全面所需之基 板方疋轉數減少，因此可縮短表面檢查時間。 然而，以雷射二極體作為發光源時，雷射二極體雖具 有谷易處理、安全、壽命長等種種優點，但和氣體雷射等 相較之下，有發光光量較少之問題，且增大照射光強度時 有其限度。又，由於照射之雷射光線係波長愈短則檢出精 ^因此且使用發出波長較短之藍色雷射光線之雷射 極體然而藍色雷射二極體與紅色雷射二極體等相較， 發光光里更少，無法得到在表面檢查裝置中所需之充分光 曰 1。又，為了縮短檢查時間，基板表面上之照射範圍愈寬 廣愈好，但若擴大照射範圍，則由於照射光線之強度減少， 會產生檢出感度、檢出精度同時降低之問題。 又’如上所述，表面檢查裝置係依據散射光之檢出來 進行異物、瑕疵之檢出，不過散射光會因基板表面之性狀、 亦即膜種類、膜厚而產生微妙的變化。例如，若為形成於 矽晶圓表面之氧化矽膜（Si〇2)，則可知反射率會依據膜 厚而變化，且可知反射率之變化會因膜厚而週期地變動， 並且反射率之變化會隨著波長而有所不同。 第29圖係顯示針對3個相異之波長之雷射光線 (488nm、680nm、780nm )在基板表面形成有氧化矽膜 (Si02 )時之對應膜厚之反射率變動曲線。 異物、瑕疵之檢出感度與基板表面之反射率大略相 關，當反射率降低、散射光之光量減少時，檢出精度亦隨 之下降。因此，要安定地維持預定之檢出精度，必須對應 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
.、可I -6- 571090 A7 ____B7_ 五、發明説明（4 ) 膜種類、膜厚來選擇照射之雷射光線之波長。 上述習知之表面檢查裝置中，必須設定對應膜種類、 獏厚之雷射光線之波長，因此作業性不良。更甚者，膜厚 在基板全面並非完全均勻，反射率有可能因基板表面之部 位而變動，隨著反射率之變動，檢出精度也可能隨之變動。 [發明之目的] 本發明之目的之一，係在表面檢查裝置中作成能得到 充分之照射光強度，以求提昇檢查精度之同時亦能提昇生 產率。又’本發明之其他目的，在於提供可做到不受基板 表面之膜種類、膜厚影響之安定之高精度檢查之表面檢查 裝置。 有關本發明之表面檢查裝置，係於基板表面照射雷射 光線，並檢出該雷射光線之散射光以檢出異物者，其特徵 在於該表面檢查裝置包含有：光源部，具有發射雷射光線 之多數發光源；及照射光學系，係將來自該各個發光源之 雷射光線照射於基板表面者。又，有關本發明之表面檢查 裝置，其中該照射光學系係使雷射光線成為光軸互相平行 之光束而照射於基板表面者。又，有關本發明之表面檢查 裝置，其中前述照射光學系具有：一成像鏡；及光學構件， 係對應各發光源而設置且使來自該發光源之雷射光線射入 則述成像鏡者。又，有關本發明之表面檢查裝置，係使由 前述發光源射入成像鏡之光線之光軸互相平行者。又，有 關本發明之表面檢查裝置，係使由前述發光源射入成像鏡 之光線之光軸平行於前述成像鏡之光軸者。又，有關本 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公楚） -----------------------裝------------------、可------------------線. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -7· 571090 A7 -— —__B7 五、發明説明（5 ) 明之表面檢查裝置’係於由前述發光源射入前述成像鏡之 光線之光軸上，設置有使至少丨個光軸傾斜之光軸傾斜機 構。又，有關本發明之表面檢查裝置，係使從至少1個發光 源射出之雷射光線，相對於前述成像鏡之光軸以預定角度 射入者。又’有關本發明之表面檢查裝置，其中前述照射 光學系係使來自前述各個多數發光源之雷射光線在基板表 面照射成照射位置錯開。又，有關本發明之表面檢查裝置， 其中前述照射光學系具有成像鏡，且在由前述發光源射入 刖述成像鏡之光線之光軸上，設有使至少1個光軸傾斜之光 軸傾斜機構。又，有關本發明之表面檢查裝置，其中前述 照射光學系具有一成像鏡，同時具有對應各發光源而設置 且使來自該發光源之雷射光線射入前述成像鏡之光學構 件’而從前述發光源射入前述成像鏡之光線之至少1個光軸 相對於前述成像鏡之光軸為傾斜。又，有關本發明之表面 檢查裝置’其中該照射位置係在相對於掃描方向於交叉之 方向錯開。又，有關本發明之表面檢查裝置，其係於基板 表面照射雷射光線，且檢出該雷射光線之散射光以檢出異 物者，其特徵在於該表面檢查裝置包含有：光源部，具有 發射雷射光線之多數發光源；及照射光學系，係將來自該 各個發光源之雷射光線在基板表面之反射特性相異之狀態 下照射於基板表面者。又，有關本發明之表面檢查裝置， 其中前述多數之發光源之至少1個係以不同波長發光。又， 有關本發明之表面檢查裝置，其中前述照射光學系具有偏 振構件’且藉該偏振構件變更前述多數發光源之至少1個之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公楚） ---------------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、可| 梦， -8- 可 571090 五、發明説明（6 ) 雷射光線之偏振狀態。又，有關本發明之表面檢查裝置， 其中刖述照射光學系更具有··一成像鏡；及光學構件，係 對應各發光源而設置且使發自該發光源之雷射光線射入前 述成像鏡者。又，有關本發明之表面檢查裝置，其中前述 發光源係設置成矩陣狀。又，有關本發明之表面檢查裝置， 其中前述多數發光源係可變更成獨立發光狀態。又，有關 本發明之表面檢查裝置，其中前述光軸傾斜機構係楔形稜 鏡又，有關本發明之表面檢查裝置，其中前述光車由傾斜 機構係反射鏡。又，有關本發明之表面檢查裝置，係於設 置成矩陣狀之發光源中，使來自屬於行或列之發光源之雷 射光線之光軸傾斜者。又，有關本發明之表面檢查裝置， -中4多數發光源具有各自之光冑，該光程上具有光程轉 換機構。X ’有關本發明之表面檢查裝置，其中該等多數 發光源係可調整排列、波長、偏振狀態、光強度之至少夏 個’以得到扁平反射率變動曲線。 [發明之實施形態] 以下，一面參照圖式一面說明本發明之實施例。 藉第1圖說明關於表面檢查裝置之概略。 ^圖中，5係晶圓等被檢查物之基板，表面檢查裝置主要 係由掃描驅動機構部6、照射光學系7、檢出系8所構成。 又，則述掃描驅動機構部6具有固持前述基板5之基板 固持部9,該基板固持部9受旋轉㈣㈣以可旋轉之方式 支持，㈣旋轉驅動部1G藉直線㈣機構部Μ構造成 在與前述基板5之旋轉面平行之半徑方向做直線移動。 本紙張尺度適用票帛機格⑵Ο·公釐7
------------------------裝—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 線， -9- 571090 A7 ________B7 I五、發明説明（7 ) "~- '~"" .......... (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 料照射光學系7係構成有··光源部12，係發射檢查光 之雷射光線2者；偏向光學部材13、14，係使來自該光源部 12之雷射光線2朝向前述基板5上之鏡子等；透鏡群15，係 使前述雷射光線2集光於前述基板5之表面者。前述檢出系8 具備有受光檢出器16、17 ,該受光檢出器16、17具有與照 射於前述基板5表面之雷射光線2之光軸交叉之檢出光軸。 前述基板5之表面檢查係在前述基板5藉前述旋轉驅動 部10旋轉之狀態下，從前述照射光學系7照射雷射光線2於 基板5表面，更藉前述直線驅動機構部丨丨使前述旋轉驅動部 I 朝半徑方向移動。 然後，藉由依則述基板5之每一旋轉所需間距進行周期 進給，或以預定速度連續進給前述旋轉驅動部i 〇，前述雷 射光線2之照射點1 8即一面描出同心圓或螺旋圓之軌跡，一 面從前述基板5之中心移動到外緣，而使得前述雷射光線2 掃描該基板5之全面。 在该雷射光線2掃描前述基板5表面之過程中，只要表 面有異物、瑕疵，前述雷射光線2就會散射。該散射光藉由 女裂於預定位置之前述檢出系8之受光檢出器16、17檢出， | °亥文光檢出器16、17發出信號，再藉由未圖示出之演算處 理部進行信號處理，如此而檢出異物或瑕疵。 第2圖係顯示本發明之表面檢查裝置之照射光學系7之 概略，第2圖中，省略偏向光學構件13、14。 前述光源部12具有2組發光源ia、lb，從該發光源ia、 11)射出之雷射光線2a、2b各自藉準直透鏡3a、3b形成平行 ^ 家標準（CNS) A4規格（2】0X297公釐) ^" 571090 A7 -— _ B7 _ 五、發明説明（8 ) 光束，並藉1個成像鏡4集光於前述基板5之表面。又，前述 準直透鏡3a、3b與成像鏡4之光軸在基本構成上係形成各自 平行，而由前述發光源la及發光源ib發出之雷射光線2a、 2b藉由前述成像鏡4集光於同一照射點18。 又，前述發光源1 a、lb係可獨立控制，且可變更從該 發光源1 a、1 b發出之雷射光線2a、2b之照射光強度。又， 該雷射光線2a、2b可以是相同波長，亦可使其波長不同。 若是透過透過膜等之情況，則由於表面之反射率隨著波長 而變化，因此檢出感度會受到該變化之影響。藉由使波長 不同，可減少在前述基板5表面之反射狀態對波長之影響。 又，同一照射點18係位於前述成像鏡4之焦點面上或附近。 前述發光源la及發光源lb發出之雷射光線2&、2b藉前 述成像鏡4集光於同一照射點18，藉此而使在該照射點“ 之雷射光線2之光量分布形成如第3圖中以實線所示者，亦 即在別述照射點1 8之光量增大。又，第3圖中以虛線所示者 為雷射光線2a、2b以單體照射時之光量分布。 如此，即使在發光源單體之發光光量減少時，仍可得 到所希望之照射光強度。 在上述實施例中，發光源係做成2組，當然亦可使用3 組以上之多數發光源。 第4圖係顯示第2實施例，顯示出使用多數發光源丨心·· In時之情形。 本實施例之表面檢查裝置，設置有準直透鏡“…“以 各自對應各發光源la…In ,而雷射光線2a".2n經由該準直 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -----------------------裝------------------、可------------------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -11- 571090 A7 五、發明説明（9 , 透鏡3a…3n射入1個成像鏡4,且，前述準直透鏡3心"311之 光軸平行於前述成像鏡4之光軸。 —------------— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本貫施例中，所有雷射光線2a…2n集光於照射點1 §之 一點，而如第5圖所示，在照射點18得到單一發光源工之略n 倍之照射光強度。又，第5圖中，縱軸表示光強度，橫軸表 示空間。 第4圖中，多數發光源1係排列成1列，不過亦可設置成 多數列矩陣狀。 又，藉由使光源部12具有多數發光源1，而可調整在前 述照射點18之光量分布。 -訂丨 第6圖係顯示第3實施例，該第3實施例中係發光源u、 lb設置於分離之位置時之情況。 發光源la及對應該發光源la而設置之準直透鏡3a，係 5又置於相對於前述成像鏡4之光軸交叉之位置，例如設置於 與成像鏡4之光軸垂直之光軸上，前述發光源丨a所發出之雷 射光線2a藉由反射鏡21a反射成與前述成像鏡4之光軸平 行’進而導入該成像鏡4。 發光源1 b、準直透鏡3 b之設置亦相同，由前述發光源 lb發出之雷射光線孔藉反射鏡21b反射而平行於前述成像 鏡4之光軸並射入該成像鏡4。 由前述發光源la、lb發出之雷射光線2a、2b藉由該成 像鏡4而集光於照射點1 8。 上述第3實施例中，當發光源1為3以上時，只要在以成 像鏡4之光軸為中心之放射線上設置發光源1、準直透鏡3
-12- 571090 A7 —---」7 —__ 五、發明説明（10 ) 即可。 接者，第7圖顯不第4貫施例，顯示當使準直透鏡3之光 軸相對於成像鏡4之光軸為傾斜時之情形。 s使準直透鏡3之光軸相對於成像鏡4之光軸為傾斜 時，則前述照射點18會移動。因此，若如第8圖使準直透鏡 3a、3b各自之光軸傾斜，則發自各發光源u、化之光線之 照射點18a、18b即錯開。 在第8圖所示之光學條件下，照射點18上之照射光強度 分布，形成第9圖中雷射光線2a、2b之合成照射光強度分 布，變成如圖中之貫線所示呈略梯形之形狀。這種情況下， 若以I作為必須照射光強度來求掃描間距，則變成第9圖中 之P。又，照射單一雷射光線時之掃描間距以圖中p表示作 為參考。 又，合成雷射光線之方向為相對於掃描方向於交叉之 方向，尤以直角方向為佳，亦即第9圖中之橫軸成為基板5 之半徑方向。 如此，由於在前述照射點18上之具有預定照射光強度 之範圍（幅度）變寬，因此可使掃描時之每一旋轉之半徑 方向之照射點1 8之移動量變大，減少全面掃描時前述基板5 之旋轉次數，故可在檢出感度安定之狀態下縮短表面檢查 時間。 關於使則述準直透鏡3之光軸相對於前述成像鏡4之光 轴為傾斜之方法，可使前述準直透鏡3之光軸構成相對於前 述成像鏡4之光軸為傾斜，亦可針對前述準直透鏡3，設置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNs) A4規格（2】〇χ297公楚）
(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂----- :線丨 -13- 571090 A7 B7 五、發明説明（11 ) 光軸傾斜機構，藉該光軸傾斜機構使前述準直透鏡3之光軸 相對於前述成像鏡4之光軸為傾斜。 使前述準直透鏡3之光軸傾斜之光軸傾斜機構，係如第 10圖所示，於前述準直透鏡3之光軸上插入楔形稜鏡19,並 可適宜地旋轉該楔形稜鏡19等。更可使用鏡子等偏向機構 將由前述發光源1發出之雷射光線2導入前述成像鏡4,使如 此之偏向機構發揮作為光軸傾斜機構之機能。 第11圖顯示第5實施例，該表面檢查裝置係構造成：在 以成像鏡4之光軸為中心之放射線上設置多數發光源la、lb 及準直透鏡3a、3b，藉反射鏡21a、21b使雷射光線2a、2b 偏向成射入前述成像鏡4者。依據第11圖所示照射光學系之 構成，即可藉由使前述反射鏡21 a、2lb傾斜，而使前述雷 射光線2a、2b之光軸相對於前述成像鏡4之光軸為傾斜。 第12圖顯示第6實施例，該表面檢查裝置係構造成：於 一直線上安裝多數發光源la…In，並對應各個發光源la… In分別安裝準直透鏡3a…3n，使雷射光線2a…2n分別經由 準直透鏡3a…3n射入1個成像鏡4者，其係使前述準直透鏡 3a…3n之光軸平行於前述成像鏡4之光軸作為基本構造，每 個光軸安裝有第10圖中所示之楔形稜鏡19,唯第12圖中並 未圖示出。 若使前述準直透鏡3a…3n之光轴隨著遠離前述成像鏡 4之光軸而逐漸傾斜，則在照射點1 §上，來自前述各發光源 la…ln之雷射光線2a…2n之照射點18a··· 18η會在基板5之 半徑方向（垂直掃描方向之方向）錯開而合成，而得到如 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· -#- -14- 571090 A7 ______B7___ 五、發明説明（12 ) 第13圖中所示之扁平梯形狀之照射光強度分布。因此，可 更擴大掃描間距而進一步減少全面掃描所需之前述基板5 之旋轉次數。 上述實施例係使雷射光線2a、2b射入同一個成像鏡4， 而在第14圖中所示第7實施例，係使從發光源ia、lb發出之 雷射光線2a、2b藉準直透鏡3a、3b形成平行光束，再藉反 射鏡21a、21b使前述雷射光線2a、2b各自偏向，並分別經 由成像鏡4a、4b使其集光於同一放射點18者。 這種照射光學系，一樣可藉前述反射鏡21 a、2 1 b使前 述雷射光線2a、2b之集光位置18a、18b在基板5之半徑方向 錯開，得到第9圖中所示之照射光強度分布。 接著，在第2圖之照射光學系之構成中，當使雷射光線 2a、2b之光束平行於成像鏡4之光軸時，則會如第丨5圖所 示，雷射光線2a、2b會集光於同一照射點18上，照射光強 度分布則如第1 5圖中之實線所示，照射光強度會變成略2 倍。又，在第12圖之照射光學系之構成中，若使雷射光線 2a…2n之光軸全部平行於成像鏡4之光軸，則所有雷射光線 2a…2n會集光於同一照射點1 § ,該照射點1 $上之照射光強 度分布會如第16圖所示’成為加上雷射光線2^··2η之照射 光強度者。 更進一步，第圖係說明於一直線上安裝發光源
In時之情況，不過更可安裝所需列，將發光源丨之設置做成 矩陣狀。 將發光源1之設置做成矩陣狀之情況，並未特別圖示 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4规格（210X297公釐） 、一吓 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -15- 571090 A7 ----------B7_______ 五、發明説明（I3 ) 出’不過可如下述來調整照射點丨8之照射光強度。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 亦即，針對各列使準直透鏡3a〜3n之光軸逐漸傾斜， 再針對各行使準直透鏡3b…3m之光軸平行，如此一來，由 於各列可得到第13圖所示之扁平梯形狀之照射光強度分 布，且所有列之光量集光於同一位置，故照射光強度分布 只有行數份重合，能得到第17圖所示之照射光強度分布， 如此即可得到具有所希望之照射光強度且照射範圍寬廣之 雷射光線2。 由於照射光強度之增大可提昇檢查精度，故本實施例 之情況，不但可提昇檢查精度，更可同時達到提昇生產率。 又，藉由使用多數發光源1，以光軸傾斜機構使雷射光 線2之光軸偏振，可得到任意之照射光強度分布、或在照射 點上之光束之形狀。 如此’即可得到因應表面檢查狀況，例如要以生產量 為優先、或以提昇精度為優先等之照射條件。 如上所述’本發明之表面檢查裝置，係於基板表面照 射雷射光線，並檢出該雷射光線之散射光以檢出異物者， 其特徵在於該表面檢查裝置包含有··光源部，具有發射雷 射光線之多數發光源；及照射光學系，係將來自該各個發 光源之雷射光線照射於基板表面者，因此，在保持預定照 射光強度之狀態下，具有預定之光強度之照射範圍變大， 故可擴大掃描幅度距離，縮短表面檢查時間。 又，本發明表面檢查裝置，由於係於由前述發光源射 入前述成像鏡之光線之光軸上，設置有使至少1個光軸傾斜 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（2WX297公釐） -16- 571090 A7 B7 五、發明説明（14 之光軸傾斜機構，或由於前述照射光學系具有一成像鏡， 同時具有對應各發光源而設置且使來自該發光源之雷射光 線射入前述成像鏡之光學構件，而從前述發光源射入前述 成像鏡之光線之至少1個光軸相對於前述成像鏡之光軸為 傾斜’故可將受多數發光源照射之照射點上之照射光強度 分布調整成因應檢查狀態之光強度分布。 第1 8圖係顯示本發明第8實施例中表面檢查裝置之照 射光學糸7之概略’圖中省略了偏向光學構件13、14等。 前述光源部12具有2組發光源la、lb，該發光源ia、ib 可個別控制發光狀態，且可發射不同波長λ 1、λ 2之雷射 光線2a、2b。 來自前述發光源la、lb之雷射光線2a、2b各自藉準直 透鏡3a、3b變成平行光束，再藉丨個成像鏡4集光於前述基 板5之表面。又，前述準直透鏡3a、3b與成像鏡4之光軸係 各自形成平行，故由前述發光源la及發光源11}發出之雷射 光線2a、2b可藉前述成像鏡4而集光於同一照射點1 8。 來自别述發光源1 a及發光源1 b之波長相異之雷射光線 2a、2b藉前述成像鏡4而集光照射於同一照射點18上。 當前述發光源la、發光源lb單獨之雷射光線照射於前 述照射點18,例如波長；^ !之雷射光線2a單獨從前述發光源 la照射到前述照射點18，且膜種類如上述為氧化矽膜 (si〇2)之情況時，則散射光之反射率如第29圖中預定之ι 波長，相對於膜厚之變化周期性地變動。又，當來自前述 發光源1 b之波長久2之雷射光線2b單獨照射到前述照射點 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（2】0X297公釐） (請先閱讀背面之注意事项再塡寫本頁} 袭丨 .、一叮| :線 -17- 571090 A7 "~-----_£___ 五、發明説明（15 ) 18時’則如第29圖中之波長相異之曲線，以與前述發光源 la之情況不同之相位對應膜厚之變化而周期性地變動。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 接著，當從前述發光源丨a、發光源lb同時照射前述雷 射光線2a、2b時，該反射率如第29圖所示相位錯開，因此 對膜厚之纟炎化之合成反射率變成合成該各雷射光線h、2b 之反射率者。亦即，藉由合成該雷射光線2a、2b之反射率， 反射率之最大值部分變成略平坦，反射率變動曲線變成梯 形狀。 藉由同時照射這2種波長；（1、又2之雷射光線2a、2b 於同一照射點1 8 ’可減少例如第29圖中之預定2波長中反射 率之塌陷部分，故即使膜厚變動了，因異物、瑕疵而生之 散射光仍很安定，因此檢出精度安定且無變化。 又’亦可混合3種以上之相異波長之雷射光線照射於同 一照射點上。這種情況下，反射率之變動曲線變成合成各 雷射光線之反射率者’故只要選擇各雷射光線之反射率變 動曲線之相位以固定適宜量錯開之波長，來調整照射光強 度’則反射率變動曲線之最大值之平坦部分會變得更大， 相對於膜厚之變動更安定。 混合3種以上之相異波長之雷射光線之照射光學系之 一例顯示於第21圖。 第21圖顯示第9實施例，該第9實施例係顯示使用多數 發光源la…In時之情況。該發光源丨心·· :^發出各自不同波 長之雷射光線2a…2n。 本實施例之表面檢查裝置係構造成：於一直線上安裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 571090 A7 • ____________B7____ 五、發明説明（16 ) 前述各發光源la…ln，並對應各個發光源la〜ln*別設置 準直透鏡3a…3n，而雷射光線2a…2n經由準直透鏡3a…3n 射入1個成像鏡4者，且使前述準直透鏡3a〜3n之光軸平行 於前述成像鏡4之光軸者。 本實施例係使波長相異之所有雷射光線2a…2n集光於 照射點18之一點上，並合成各雷射光線2^··2η之反射率， φ 故得到呈扁平梯形狀之反射率變動曲線。 上述實施例中，說明了因波長相異故相對於膜厚而反 射率變動，不過可知的是，如第丨8圖所示，若雷射光線2 射入基板5之角度0變大，則前述雷射光線之偏振狀態會影 響到反射率。 第22圖中說明關於第1 〇實施例。 第22圖係顯示第10實施例之照射光學系之概略，圖 中，同等於第1 8圖中所示者則賦予相同標號，省略詳細說 明。 儀| 發光源la、lb係可分別獨立控制發光狀態，從該發光 源la、lb射出之雷射光線2a、儿各自藉準直透鏡3a '孙形 成平行光束，並藉1個成像鏡4集光於基板5之表面。又，前 述準直透鏡3a、3b與成像鏡4之光軸係形成各自平行，而由 前述發光源1&及發光源b發出之雷射光線2a、2b藉由前述 成像鏡4集光於同一照射點is上。 偏振構件19a、偏振構件19b相對於前述雷射光線2a、 2b之各自光軸設置成可插脫。又，發自前述發光源ia、化 之雷射光線2a、2b之波長為相同或相異皆可，以下視為相 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 袭— 訂----- :線丨 -19- 571090 A7 ____B7 五、發明説明（17 ) 同說明之。又，對前述基板5之雷射光線2之入射角0係前 述雷射光線2之偏振狀態反映於反射率之角度。 又，偏振構件可舉偏振板、1/2 λ板、1/4 λ板、消偏 振板（使偏振為隨機抽樣偏振）等。 第22圖中’例如只對前述雷射光線2&之光軸插入前述 偏振構件19a，即改變前述雷射光線2a與雷射光線2b之偏振 狀態。因此’雖如第19圖所示，因該雷射光線2&與雷射光 線2b對膜厚之變動之反射率變動曲線產生差距，不過該雷 射光線2a、2b之合成反射率變動曲線如第2〇圖所示，在膜 厚0.6//m〜0.7 之間，最大值變得很平坦。 如此’在第10實施例中，即使膜厚變動，因異物、瑕 疵而生之散射光仍很安定，因此檢出精度安定且無變化。 又，藉由選擇偏振板、1/2 λ板、1/4 λ板、消偏振板 等，可變更雷射光線之偏振狀態，反射率變動曲線也會變 化。因此，藉由適宜地選擇插入前述雷射光線2a之光軸、 雷射光線2b之光軸之偏振構件i9a、19b，可調整前述雷射 光線2a、2b之反射率變動曲線。 更，因改變該雷射光線2a、2b之波長，該雷射光線2a、 2b之射率變動曲線也產生變化，這是不需贅言的，藉由適 宜地選擇使反射率變動曲線變化之要因之雷射光線之波 長、偏振狀態，可擴大反射率變動曲線之調整範圍，更進 一步實現最適宜之反射率變動曲線。 第23圖係顯示第11實施例，該第11實施例係發光源 1 a、lb設置於分離位置時之情況，混交雷射線之情況。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 、可| -20- 571090 A7 B7 五、發明説明（18 ) 發光源1 a及對應該發光源1 a而設之準直透鏡3a係設置 在相對於成像鏡4之光軸於交叉之位置，例如相對於成像鏡 4之光軸於垂直之光軸上，前述發光源la發出之雷射光線2a 藉反射鏡21a而反射成與成像鏡4之光軸平行，並導入前述 成像鏡4。 發光源lb、準直透鏡3b也安裝成同樣形式，從前述發 光源lb發出之雷射光線2b藉反射鏡21b反射，再與前述成像 鏡4之光軸平行地射入該成像鏡4。 從前述發光源la、lb發出之雷射光線2a、2b藉該成像 鏡而集光於照射點18。 在上述第11實施例中，若發光源1在3以上時，只要在 以前述成像鏡4之光軸為中心之放射線上設置準直透鏡3即 可。 該第11實施例中，藉由改變前述發光源la、lb所發出 之雷射光線之波長，或於該雷射光線2a、2b之光軸上插脫 偏振構件19a、19b，即可產生與上述實施例同樣之反射率 變動曲線，實現最適宜之反射率變動曲線。 第24圖係顯示第12實施例，該第12實施例與第η實施 例相同，係發光源la、lb設置於分離位置時之情況，混交 雷射線之情況。 光源部12具有相離而設之2組發光源ia、lb，該發光源 la、lb可個別控制發光狀態，且可發射不同波長λ !、入2 之雷射光線2a、2b。 前述發光源la、lb發出之雷射光線2a、2b各自藉準直 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂丨 •線 -21- 571090 A7 五、發明説明（19 ) 透4¾ 3a、3b形成平行光束。前述雷射光線2&之光軸上設置 有反射鏡22，在該反射鏡22之反射光軸與前述準直透鏡3b 之光軸之交叉點上，設置有半透明反射鏡23。 前述雷射光線2a藉前述反射鏡22及半透明反射鏡23反 射，與透過該半透明反射鏡23之雷射光線21)形成一致，而 集光照射於成像鏡4之光軸上之基板5之照射點丨8。 同樣的，在上述第12實施例中，藉由改變前述發光源 la、lb所發出之雷射光線之波長，或於該雷射光線2a、加 之光轴上插脫偏振構件19 a、19 b，即可產生與上述實施例 同樣之反射率變動曲線，實現最適宜之反射率變動曲線。 又’在第12實施例中，亦可省略前述反射鏡22、半透 明反射鏡23，而藉偏振光學構件14'、成像鏡4、直接集光照 射於照射點1 8，在該照射點1 8進行雷射光線2a、2b之混合。 這種情況下，該雷射光線2a及雷射光線2b相對於前述基板5 入射角相異，反射特性亦受入射角影響，因此藉由轉換前 述雷射光線2a、2b之光程，可得到不同之反射特性。 第25圖係顯示光程轉換機構之一例。 於前述雷射光線2a之光軸上，使反射鏡24a、25a做成 一體地可插脫，又在前述雷射光線2b之光軸上，使反射鏡 24b、25b做成一體地可插脫，在插入反射鏡24a、25a及反 射鏡24b、25b之狀態下，雷射光線2a被反射鏡24a、25b反 射，而光程變更至雷射光線2b變更前之光軸。又，雷射光 線2b受反射鏡24b、25a反射，而光程變更至雷射光線2a變 更前之光軸。 -22- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（⑽）A4規格（210X297公楚） 571090 發明説明（2〇 , 第26 ( A )圖、第26 ( B )圖係顯示光程轉換機構之其 他例子。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 該其他光程轉換機構中，係使發光源la、11}成為可整 體地旋轉，藉由將該發光源la、lb旋轉18〇。，可進行光程 轉換。 第21圖所示實施例中，多數發光源1係設置於一直線 上，不過更可安裝所需列，將多數發光源丨之設置做成矩陣 *狀。 將多數發光源1之設置做成矩陣狀之情況，並未特別圖 示出，不過可如下述來調整照射點之照射光強度。在此參 照第2 1圖說明之。 亦即，有關於各列，針對發光源i改變波長，更插脫適 宜之偏振構件19,針對第丨列合成各雷射光線之反射率，使 之成為可得到呈扁平梯形狀之反射率變動曲線之狀態。接 著使第2列以下成為可得到與第1列同樣之反射率變動曲線 之狀悲。更使對應各發光源而設置之準直透鏡3之光軸平行 於成像鏡4之光轴。 在這種狀態下’所有的雷射光線2集光照射於照射點 1 8，故關於各列可得到呈扁平梯形狀之反射率變動曲線， 甚且光強度方面，各列之光強度只加算列數分，故得到之 散射光量增大。 由於檢出精度藉由增大照射光強度而提昇，故將多數 發光源1設置成矩陣狀時，表面檢查裝置之檢查精度對膜厚 變動之安定性提昇，同時亦可使檢出精度提昇。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公楚〉 -23- 571090 A7 B7 五、發明説明（21 又’面對雷射光線2如藍色雷射二極體般，在單體時無 法得到充分光量之情況時也很有效。 又，多數發光源之設置不限矩陣狀，亦可做成圓形或 其他設置。要點在於各發光源係可調整波長、偏振狀態、 光強度以得到扁平反射率變動曲線即可。 [發明之效果] 本發明係一種表面檢查裝置，其係於基板表面照射雷 射光線，且檢出該雷射光線之散射光以檢出異物者，其特 徵在於該表面檢查裝置包含有：光源部，具有發射雷射光 線之多數發光源；及照射光學系，係將來自該各個發光源 之雷射光線在基板表面之反射特性相異之狀態下照射於基 板表面者，因此，散射光不易受到基板表面之膜種類、膜 厚之影響，而可進行安定之高精度檢查。 [圖式之簡單說明] 第1圖係顯示有關本發明之實施例之表面檢查裝置之 基本結構之概要圖。 第2圖係該表面檢查裝置之照射光學系之說明圖。 第3圖係顯示在該照射光學系之照射點上之光量分布 之線圖。 第4圖係關於本發明之第2實施例之照射光學系之說明 圖。 第5圖係顯示該第2實施例中之照射光學系之照射點上 之光量分布之線圖。 第6圖係關於本發明之第3實施例之照射光學系之說明 本紙張尺度適用中國國家標準（⑶幻A4規格（210X297公釐） -24- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂— -#- 571090
、發明説明 圖。 第7圖係關於本發明之第4實施例之照射光學系使光軸 傾斜之情況之說明圖。 第8圖係關於本發明之第4實施例之照射光學系使光轴 傾斜之情況之說明圖。 苐9圖係顯示在該照射光學系之照射點上之照射光強 度分布之線圖。 第10圖係於該照射光學系中之光軸傾斜機構之說明 圖。 第11圖係本發明之第5實施例之照射光學系之說明圖。 第12圖係本發明之第6實施例之照射光學系之說明圖。 第13圖係顯示在該第6實施例之照射光學系之照射點 上之照射光強度分布之線圖。 第14圖係本發明之第7實施例之照射光學系之說明圖。 第15圖係關於第2圖中所示照射光學系，顯示在使光軸 平行時於照射點上之照射光強度分布之線圖。 第16圖關於第12圖中所示照射光學系，顯示在使光軸 平行時於照射點上之照射光強度分布之線圖。 第17圖係顯示將發光源設置成矩陣狀所得到之照射點 上之照射光強度分布之線圖。 第1 8圖係本發明之第8實施例之表面檢查裝置之照射 光學系之說明圖。 第19圖係顯示照射單一波長之雷射光線於基板表面 時，膜厚之變化與反射率之關係之線圖。 -25- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •訂— :線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 571090 A7 ____B7 _ 五、發明説明（23 ) 第20圖係顯示照射偏振相異之單一波長之雷射光線於 基板表面時，膜厚之變化與反射率之關係之線圖。 第21圖係本發明之第9實施例之表面檢查裝置之照射 光學系之說明圖。 第22圖係本發明之第10實施例之表面檢查裝置之照射 光學系之說明圖。 第23圖係本發明之第1丨實施例之表面檢查裝置之照射 光學系之說明圖。 第24圖係本發明之第12實施例之表面檢查裝置之照射 光學系之說明圖。 第25圖係顯示該第12實施例中光程轉換機構之一例之 說明圖。 第26 ( A)圖、第26 ( B)圖係顯示在第12實施例中光 程轉換機構之其他例子之說明圖。 第27圖係顯示習知之表面檢查裝置之照射光學系之說 明圖。 第2 8圖係顯示在習知例子之表面檢查裝置中，照射光 強度與掃描最大值之關係圖。 第2 9圖係顯示形成於基板表面之膜厚之變化，與波長 相異之雷射光線之反射率間之關係之線圖。 [圖中標號說明] 1、 la、lb···發光源 2、 2a、2b···雷射光線 3、 3a、3b、3n···準直透鏡 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） -26- (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) ,0, 、vu 571090 A7 B7 五、發明説明（24 Φ 4、4a、4b···成像鏡 5…基板 6…掃描驅動機構部 7···照射光學系 8…檢出系 9···基板保持部 10…旋轉驅動部 11…直線驅動機構部 12…光源部 13、14、14'…偏振光學構件 1 5…透鏡群 16、17···受光檢出器18、 18a、18b、18η·"照射點 19、 19a、19b…楔形稜鏡（偏振構件） 21a、21b…反射鏡 22…反射鏡 23…半透明反射鏡24a、24b、25a、25b···反射鏡 -----------------------裝------------------、可------------------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -27-