JP2898669B2 - Defect inspection equipment - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、欠陥検査装置、特に、半導体LSIウエハ、
ガラスマスク等の試料面上の微小異物を高感度で検出す
る技術に関し、例えば、半導体集積回路装置の製造方法
に利用して有効な技術に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a defect inspection apparatus, in particular, a semiconductor LSI wafer,
The present invention relates to a technique for detecting minute foreign matter on a sample surface such as a glass mask with high sensitivity, and for example, relates to a technique effective for use in a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device.

なお、本書において、単に「ウエハ」というときは、
原則として、半導体ウエハ、マスク、レチクルその他の
集積回路製造用板状物を広く含むものとする。In this document, when simply referring to "wafer",
As a general rule, semiconductor wafers, masks, reticles and other plate-like objects for manufacturing integrated circuits are widely included.

また、単に「欠陥」というときは、原則として、外来
異物、異物その他に起因するパターン自体の欠陥の両方
を含むものとする。In addition, the term “defect” simply includes, in principle, both foreign matter, foreign matter and other defects in the pattern itself.

更に、単に「集積回路装置」というときは、原則とし
て、半導体集積回路（モノリシックIC）、半導体ウエハ
上に形成する単体トランジスタ、サファイア又はガーネ
ット等の絶縁板上に形成する集積回路等を広く含むもの
とする。Further, when simply referred to as "integrated circuit device", in principle, the term broadly includes a semiconductor integrated circuit (monolithic IC), a single transistor formed on a semiconductor wafer, and an integrated circuit formed on an insulating plate such as sapphire or garnet. .

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般に、半導体デバイスの高集積化、パターンの微細
化が増々進み、回路パターンの線幅は１μｍ程度又はそ
れ以下になっている。このような半導体デバイスを高歩
留りで製造するためには、試料表面の付着異物を検査
し、各種プロセス装置の清浄度を定量的に把握し、的確
にプロセスを管理する必要がある。In general, the integration of semiconductor devices and the miniaturization of patterns are increasing, and the line width of circuit patterns is about 1 μm or less. In order to manufacture such a semiconductor device at a high yield, it is necessary to inspect foreign substances adhering to the sample surface, quantitatively grasp the cleanliness of various process devices, and accurately manage the process.

従来からの異物検査装置は、大別して２つのカテゴリ
ーにわけられる。第１は、あらかじめ記憶された標準パ
ターンとの比較を行う画像比較方式であり、精度は高い
がスループットが低く、高価である。第２は、偏光を利
用するもので、精度は中程度であるが、スループットが
高く価格も中程度である。Conventional foreign-matter inspection apparatuses are roughly classified into two categories. The first is an image comparison method for comparing with a pre-stored standard pattern, which has high accuracy but low throughput and is expensive. The second is the use of polarized light, which has medium accuracy but high throughput and medium price.

なお、従来のパターン付ウエハの異物検査装置は、例
えば、日本国出願公開公報特開昭54-101390号、同59-18
6324号、同59-65428号、同55-124008号、および、日本
国出願特願昭62-311904号に開示されている。Note that a conventional foreign matter inspection apparatus for a patterned wafer is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 54-101390 and 59-18.
Nos. 6324, 59-65428, 55-124008, and Japanese Patent Application No. 62-311904.

特開昭54-101390号公報には、レーザ光源と、該レー
ザ光を斜めから照射する手段と、レンズによるフーリエ
変換面に設置した空間フィルタおよび結像光学系とを備
えていることを特徴とする異物検査装置が開示されてい
る。この装置は、パターンからの反射光は一般的に視野
内で同一方向かあるいは２〜３方向の組合わせで構成さ
れていることに着目し、この方向による回折光をフーリ
エ変換面に設置した空間フィルタで遮光することによ
り、異物からの反射光だけを通過させて、異物を検出す
るように構成されている。Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-101390 is characterized by comprising a laser light source, means for irradiating the laser light obliquely, and a spatial filter and an imaging optical system installed on a Fourier transform surface by a lens. There is disclosed a foreign matter inspection device that performs the following. This apparatus focuses on the fact that the reflected light from the pattern is generally formed in the same direction or a combination of a few directions in the field of view, and the diffracted light in this direction is placed on a Fourier transform plane. By blocking light with a filter, only the reflected light from the foreign matter is passed, and the foreign matter is detected.

また、特開昭59-186324号公報には、レーザ光源と、
斜め上方からレーザ光を照射し走査する手段と、散乱光
を複数の方向から検出するための複数の検出手段とを備
えているホトマスクの異物検査装置が開示されている。
この異物検査装置においては、「パターンエッジ部で生
じる散乱光は、３つの受光素子のうち、確実に１つの素
子ではほとんど受光されない」のに対し、「異物からは
無指向に散乱光が発生するので、各受光素子の受光量は
ほぼ同程度になる」ことを利用して論理積を得て、パタ
ーンと異物とを弁別するように構成されている。Also, JP-A-59-186324 discloses a laser light source,
There is disclosed a foreign matter inspection device for a photomask including a means for irradiating a laser beam from obliquely above and scanning, and a plurality of detection means for detecting scattered light from a plurality of directions.
In this foreign matter inspection apparatus, while "the scattered light generated at the pattern edge portion is surely hardly received by one of the three light receiving elements", the scattered light is omnidirectionally generated from the foreign matter. Therefore, the light receiving amount of each light receiving element becomes substantially the same, and a logical product is obtained to discriminate the pattern from the foreign matter.

特開昭59-65428号公報には、直線偏光レーザ照射手段
と、特定の入射角度で該レーザ光を入射する手段と、偏
光板およびレンズを用いた結像光学系とを備えているこ
とを特徴とする異物検査装置が開示されている。この装
置では、直線偏光を照射した際、パターンと異物とでは
その散乱光の偏光方向が異なることを利用して異物だけ
を輝かせ、パターン上の異物を検出するように構成され
ている。JP-A-59-65428 discloses that a linearly polarized laser irradiating means, a means for irradiating the laser light at a specific incident angle, and an imaging optical system using a polarizing plate and a lens are provided. A featured foreign matter inspection apparatus is disclosed. In this apparatus, when linearly polarized light is applied, the pattern and the foreign substance are configured to shine only the foreign substance by utilizing the difference in the polarization direction of the scattered light, and to detect the foreign substance on the pattern.

特開昭55-124008号公報には、透過光又は反射光によ
り被検体の欠陥による情報光の空間周波数成分のうち、
その成分が被検査体による情報光の同じ空間周波数成分
の強度よりも大きい空間周波数帯域を通過させ、残りの
周波数成分の通過を阻止することを特徴とする欠陥検査
装置が開示されている。この装置においては、スペクト
ル分布の特性を利用して被検査体からの情報光のなかか
ら、欠陥に対応する情報光のみを分離抽出するように構
成されている。Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-124008 discloses that, among the spatial frequency components of information light due to a defect of a subject due to transmitted light or reflected light,
There is disclosed a defect inspection apparatus characterized by passing a spatial frequency band whose component is greater than the intensity of the same spatial frequency component of the information light by the inspection object and blocking the passage of the remaining frequency components. This apparatus is configured to separate and extract only information light corresponding to a defect from information light from an object to be inspected using characteristics of a spectrum distribution.

特願昭62-311904号公報には、直線偏光レーザを斜方
照射し、照明領域の垂直上方に設けた検出光学系内の空
間周波数領域において、所望の限られた部分に偏光板も
しくは当該部分を通過する光の偏光状態を変化させる光
学素子により、パターンのフーリエ変換像を成す特定の
偏光成分のを遮光して異物を検出するように構成されて
いる欠陥検査装置が開示されている。Japanese Patent Application No. 62-311904 discloses that a linearly polarized laser is irradiated obliquely, and a polarizing plate or a corresponding portion is limited to a desired limited portion in a spatial frequency region in a detection optical system provided vertically above an illumination region. There is disclosed a defect inspection apparatus configured to detect a foreign substance by blocking a specific polarization component forming a Fourier transform image of a pattern with an optical element that changes a polarization state of light passing therethrough.

更に、日本国出願公開公報特開昭55-99735号には、検
出した各偏光成分を加算処理するパターン付ウエハの異
物検査装置が開示されている。Further, Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 55-99735 discloses a foreign object inspection apparatus for a wafer with a pattern, which performs addition processing on each of the detected polarization components.

更に、日本国出願公開公報特開昭61-104243号、及び
米国特許第4740079号には、両方向からの波長の異なる
レーザからの２段の斜方入射による照明光によりウエハ
をジクザグにスキャンして、その反射光をラインセンサ
で受けることにより画素を微細化し、各偏光成分等を割
算処理するパターン付ウエハの異物検査装置が開示され
ている。Further, Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 61-104243 and U.S. Pat. No. 4740079 disclose a method in which a wafer is zigzag scanned by two-step oblique incident light from lasers having different wavelengths from both directions. There is disclosed an apparatus for inspecting foreign matter on a wafer with a pattern, in which pixels are miniaturized by receiving the reflected light by a line sensor and division processing of each polarization component and the like is performed.

なお、類似の技術を開示したものとして、日本国出願
公開公報特開昭62-223649号、特開昭62-223650号、特開
昭62-223651号、特開昭63-82348号、特開昭64-3545号、
及び、日本国出願特願昭63-41999号等がある。Incidentally, as disclosures of similar technologies, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-223649, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-223650, Japanese Patent Application No. 62-223651, Japanese Patent Application No. 63-82348, No. 64-3545,
And Japanese Patent Application No. 63-41999.

更に、類似の偏光を用いた技術については日本出願特
願昭62-272958号、同特願昭62-279238号、同特願昭63-3
23276号等がある。Further, for a technique using similar polarized light, Japanese Patent Application Nos. 62-272958, 62-279238, and 63-3
23276 and others.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

LSI製造工程においては、多数枚のマスクが用られ
て、フォトリソグラフィの手法によりシリコン基板上に
パターンが順次形成される。しかし、パターン形成中の
異物による欠陥、フォトプロセス中に混入する異物によ
る欠陥により電極、保護膜等にピンホールや断線などが
発生する。そして、電極間のショート等のパターン不良
発生の問題はLSIが高集積化され、配線パターンが微細
化に進むに従い、より小さな異物が問題となる。In the LSI manufacturing process, a large number of masks are used, and patterns are sequentially formed on a silicon substrate by a photolithography technique. However, a defect due to a foreign substance during pattern formation or a defect due to a foreign substance mixed during a photo process causes a pinhole or a disconnection in an electrode, a protective film, or the like. As for the problem of occurrence of pattern defects such as short-circuit between electrodes, as the LSI is highly integrated and the wiring pattern becomes finer, smaller foreign matter becomes a problem.

更に、プロセス装置でのウエハの異物付着状況はパタ
ーンの有無により違うことがある。また、初期工程から
最終工程と工程を経るに従い異物がパターン欠陥にどの
ように影響し、LSIの不良に結びつくかなどを定量的に
解析するのにパターン付異物検査装置が使われる。しか
し、パターン付き異物検査の場合、製造工程を経るに従
って、パターンからの散乱光による検出信号レベルが高
くなり、異物の検出感度が低下する問題がある。Further, the foreign matter adhesion state of the wafer in the processing apparatus may differ depending on the presence or absence of a pattern. In addition, a patterned foreign matter inspection apparatus is used to quantitatively analyze how foreign matter affects a pattern defect from an initial process to a final process and leads to LSI failure. However, in the case of the inspection of a foreign substance with a pattern, there is a problem that the detection signal level due to the scattered light from the pattern increases as the manufacturing process proceeds, and the detection sensitivity of the foreign substance decreases.

試料がパターンを有する場合の異物検出技術におい
て、照明光によるパターンからの散乱光を遮光し、異物
散乱光のみを検出することがポイントになる。In the foreign matter detection technique in the case where the sample has a pattern, the point is to shield the scattered light from the pattern due to the illumination light and to detect only the foreign matter scattered light.

しかし、前記特開昭54-101390号公報に開示されてい
る技術では、微小異物からの散乱光が微弱となり、パタ
ーンと区別して検出することが困難である。However, according to the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-101390, the scattered light from the minute foreign matter is weak, and it is difficult to detect the scattered light separately from the pattern.

また、特開昭59-65428号公報に開示されている技術に
より、微小異物を検出することは可能であるが、遮光パ
ターンが限られるため、同一の空間フィルタで遮光する
と、複雑なパターンあるいは多種類の工程を経たパター
ンを遮光することができず、異物のみの検出を実行する
ことができない。In addition, it is possible to detect minute foreign matter by the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-65428, but since the light shielding pattern is limited, if light is shielded by the same spatial filter, complicated patterns or multiple A pattern that has undergone various types of processes cannot be shielded from light, and detection of only foreign matter cannot be performed.

前記の特開昭55-124008号公報においては、規則パタ
ーン（メッシュ）と不規則パターン（異物）とを分別す
るのに、フーリエ変換面の各成分の通過領域及び素子領
域が同心円状に形成されているため、パターン形状が複
雑になると、欠陥の情報光のみならず、パターンからの
情報光も検出され、その結果、微小欠陥のみの抽出が困
難となる。In the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-124008, in order to discriminate a regular pattern (mesh) and an irregular pattern (foreign matter), a pass area and an element area of each component of the Fourier transform surface are formed concentrically. Therefore, when the pattern shape becomes complicated, not only the information light of the defect but also the information light from the pattern is detected, and as a result, it becomes difficult to extract only the minute defect.

前記の特願昭62-311904号公報においては、パターン
形状に対応する空間フィルタが開示されているが、パタ
ーンのフーリエ変換像に対応する部分は、ある特定の偏
光成分を遮光するように配置した偏光板もしくは入射光
の偏光状態を変化させる光学材料で形成され、他の部分
は、入射光の偏光状態を保持したまま通過させる光学材
料で形成された空間フィルタにより構成されている。ま
た、あらかじめ記憶しておいた隣接チップの同一場所で
の記憶画像同士を比較し、その差画像をもって異物を検
出するように構成されている。この偏光板もしくは偏光
状態を変化させる空間フィルタにおいては、複雑なパタ
ーンになると、パターンからの散乱光も検出されるた
め、検出率が低下されてしまう。この検出率低下の問題
を克服するためには、画像比較を併用した構成が必要に
なり、非常に複雑になる。この画像比較が用いられた装
置は、インライン用としては高価となり、経済的に不利
になる。In the aforementioned Japanese Patent Application No. 62-311904, a spatial filter corresponding to the pattern shape is disclosed.However, a portion corresponding to the Fourier transform image of the pattern is arranged so as to shield a specific polarization component. The other portion is formed of a polarizing plate or an optical material that changes the polarization state of incident light, and the other portion is formed of a spatial filter formed of an optical material that transmits the incident light while maintaining the polarization state. Further, it is configured such that stored images at the same location of adjacent chips stored in advance are compared with each other, and a foreign substance is detected based on the difference image. In the case of a polarizing plate or a spatial filter that changes the polarization state, when a complicated pattern is formed, scattered light from the pattern is also detected, and the detection rate is reduced. In order to overcome the problem of the decrease in the detection rate, a configuration using image comparison is required, which is very complicated. An apparatus using this image comparison is expensive for in-line use and economically disadvantageous.

本発明の目的は、これらの課題を解決するため、半導
体ウエハ試料等に付着した微小異物のみを検出して、パ
ターンから弁別することができる欠陥検査技術を提供す
ることにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a defect inspection technique capable of detecting only minute foreign matter adhering to a semiconductor wafer sample or the like and discriminating it from a pattern in order to solve these problems.

本発明の一つの目的は、高速かつ高精度のパターン付
ウエハの欠陥検査装置及びそれを用いた集積回路技術を
提供することにある。An object of the present invention is to provide a high-speed and high-accuracy defect inspection apparatus for a patterned wafer and an integrated circuit technique using the same.

本発明の一つの目的は、比較的簡単な装置で微細異物
等を高速かつ高精度で検知するウエハ検査技術を提供す
ることにある。An object of the present invention is to provide a wafer inspection technique for detecting fine foreign matter and the like with high speed and high accuracy using a relatively simple device.

本発明の一つの目的は、偏光を利用したウエハ欠陥検
査技術を改良して、微小寸法のパターン付ウエハの欠陥
検査のスループットを向上することにある。It is an object of the present invention to improve a wafer defect inspection technique using polarized light to improve the throughput of defect inspection of a wafer having a minute dimensional pattern.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろ
う。The above and other objects and novel features of the present invention are as follows.
It will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

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、次の通りである。The outline of a representative invention among the inventions disclosed in the present application will be described as follows.

すなわち、パターンが形成された被検査物を保持する
ステージ手段と、前記被検査物に検査光を照射する照明
手段と、前記被検査物の像を結ばせる対物レンズと、前
記対物レンズのフーリエ変換面に設けられた空間フィル
タと、前記対物レンズの結像面に設けられ受けた光を電
気信号に変換して出力する検出器とを備えており、前記
空間フィルタを通過した前記被検査物からの散乱光の中
から欠陥に対応する情報を抽出して欠陥を検出する欠陥
検査装置において、 前記対物レンズの光路には前記被検査物からの散乱光
を第１の分岐光路と第２の分岐光路とに分岐させる分岐
光学手段が設けられており、 前記第１の分岐光路における前記対物レンズのフーリ
エ変換面には前記空間フィルタが複数枚、交換可能に挿
入されており、これら空間フィルタの前記散乱光を遮光
する特性は前記パターンの種類に対応して互いに異なる
ようにそれぞれ設定されており、 前記検出器は前記第１の分岐光路における前記対物レ
ンズの結像面と、前記第２の分岐光路における前記対物
レンズの結像面とにそれぞれ設けられており、 前記第１の検出器および前記第２の検出器には第１の
検出器の出力と第２の検出器の出力とに基づいて前記欠
陥を弁別する弁別手段が接続されていることを特徴とす
る。That is, stage means for holding a pattern-formed inspection object, illumination means for irradiating the inspection object with inspection light, an objective lens for forming an image of the inspection object, and Fourier transform of the objective lens A spatial filter provided on the surface, and a detector provided on the imaging surface of the objective lens for converting the received light into an electrical signal and outputting the signal, from the inspection object having passed through the spatial filter. A defect inspection apparatus that extracts information corresponding to a defect from the scattered light of the object and detects the defect. The scattered light from the object to be inspected is provided on the optical path of the objective lens by a first branch optical path and a second branch. A branching optical unit is provided for branching into the optical path, and a plurality of the spatial filters are exchangeably inserted on the Fourier transform surface of the objective lens in the first branching optical path. The characteristics of the filter for blocking the scattered light are set so as to be different from each other in accordance with the type of the pattern. The detector includes an image forming surface of the objective lens in the first branch optical path, And an output surface of the first detector and an output of the second detector. The first detector and the second detector are provided on an imaging plane of the objective lens in two branch optical paths, respectively. And discriminating means for discriminating the defect based on the above.

異物のみをより一層確実に検出する欠陥検査装置は、
以下の手段を備えている。A defect inspection device that more reliably detects only foreign matter
The following means are provided.

空間フィルタでの散乱光遮光による出力信号低下に対
応するため、照明光学系に挿入されている高NA比（Nume
rical Apeatwes）の集光レンズ。In order to cope with the output signal decrease due to the scattered light shielding by the spatial filter, the high NA ratio (Nume
rical Apeatwes).

検出領域（画素）を小さくすることにより、１画素内
のパターンからの散乱光検出レベルを低下させる複数の
検出光学系。A plurality of detection optical systems that reduce the detection level of scattered light from a pattern in one pixel by reducing the detection area (pixel).

検出光学系の各々に設置されている一次元又は二次元
固体撮像光電変換素子の出力信号を量子化処理する手
段。Means for quantizing an output signal of a one-dimensional or two-dimensional solid-state imaging photoelectric conversion element installed in each of the detection optical systems.

〔作用〕[Action]

前記した欠陥検査装置によれば、挿入する空間フィル
タを交換することにより、パターンの種類に対応して最
適の特性を発揮させることができるため、第１の分岐光
路の散乱光に対する第１の検出器の検出感度をパターン
の種類毎に調整することができる。According to the above-described defect inspection apparatus, by exchanging the spatial filter to be inserted, it is possible to exhibit optimum characteristics corresponding to the type of the pattern. Therefore, the first detection for the scattered light in the first branch optical path is performed. The sensitivity of the detector can be adjusted for each type of pattern.

空間フィルタを通過した第１の分岐光路の散乱光によ
る出力と、空間フィルタを通過しない第２の分岐光路の
散乱光による出力とを利用することにより、パターンと
欠陥とを明確に弁別することができる。By utilizing the output by the scattered light of the first branch light path that has passed through the spatial filter and the output by the scattered light of the second branch light path that does not pass through the spatial filter, it is possible to clearly distinguish the pattern from the defect. it can.

前記した手段によれば、次のような作用が奏される。 According to the above-described means, the following operation is achieved.

（１）日本国公開公報特開昭54-101390号、59-186324号
に記載されているように、異物とパターンの違いは、パ
ターンの反射光は指向性があるのに対し、異物の反射光
は指向性がない点である。これは、パターンからの反射
は回折現象が支配的であり、異物からの反射は散乱現象
が支配的である理由による。パターンからの反射光は、
特定の方向に極めて高い指向性で回折する。(1) As described in JP-A-54-101390 and JP-A-59-186324, the difference between foreign matter and the pattern is that the reflected light of the pattern has directivity, Light has no directivity. This is because the reflection from the pattern is dominated by the diffraction phenomenon, and the reflection from the foreign material is dominated by the scattering phenomenon. The reflected light from the pattern is
Diffracts in a specific direction with extremely high directivity.

よって、レンズの高開口比と、照明レーザ光のスポッ
ト形状によって決まる遮光部を有する空間フィルタとに
より、特定のパターンからの反射光が遮光されるため、
異物検出感度が向上する。Therefore, the reflected light from the specific pattern is shielded by the high aperture ratio of the lens and the spatial filter having the light shielding portion determined by the spot shape of the illumination laser light.
The foreign object detection sensitivity is improved.

（２）固体撮像光電変換素子の検出領域（画素）を小さ
くすることにより、パターンの検出領域を分割すること
ができるため、１画素内へのパターンからの散乱光検出
信号が低下される。(2) Since the pattern detection area can be divided by reducing the detection area (pixel) of the solid-state imaging photoelectric conversion element, the scattered light detection signal from the pattern in one pixel is reduced.

（３）検出光学系の一次元又は二次元固体撮像素子の検
出出力信号を加算処理し、その処理された信号を量子化
処理回路で２値化することにより、パターンよりも微小
異物が強調されるため、微小異物が安定に検出される。(3) Addition processing is performed on the detection output signal of the one-dimensional or two-dimensional solid-state imaging device of the detection optical system, and the processed signal is binarized by a quantization processing circuit, thereby emphasizing a fine foreign substance rather than a pattern. Therefore, the minute foreign matter is stably detected.

（４）パターンからの散乱光による検出信号レベルを低
くするために、パターン形状に応じた複数の形状の異な
る空間フィルタを用いることにより、各工程に応じた最
適の異物検出感度を得ることができる。(4) By using a plurality of spatial filters having different shapes according to the pattern shape in order to lower the detection signal level due to the scattered light from the pattern, it is possible to obtain the optimum foreign object detection sensitivity according to each process. .

〔実施例〕〔Example〕

以下、便宜上、複数の実施例に分割して説明するが、
各実施例は、別々のものでなく、各々が各々の詳細又は
変形例であり、いずれか一方で説明したものは、原則と
して、くリかえしの説明は省略する。又、図面の参照番
号の下２桁が同一のものは、同一の又は同様の作用効果
（機能）をなすものとする。ただし、そうでない記載あ
るものは、この限りでない。Hereinafter, for convenience, the description will be made by dividing into a plurality of embodiments.
Each of the embodiments is not a separate one, but each is a detail or a modified example, and the description of any one of the embodiments is not repeated in principle. Further, those having the same last two digits of the reference numbers in the drawings are assumed to have the same or similar operation and effect (function). However, this does not apply to any statement that is not so.

実施例１ 第１図は本発明の一実施例である異物検査装置に使用
されている散乱光遮光用の光学系を示す模式図、第10図
はその異物検査装置である。Embodiment 1 FIG. 1 is a schematic view showing an optical system for shielding scattered light used in a foreign matter inspection apparatus according to one embodiment of the present invention, and FIG. 10 is the foreign matter inspection apparatus.

この実施例１の異物検査装置は第10図に示されている
ように、照明光学部20と、試料１を走査させるためのＸ
（Ｙ）ステージ13（14）と、θ方向に回転させるθステ
ージ16と、自動焦点合わせ機構（図示せず）を備えてい
るステージ駆動部22と、レーザ光源５をレンズ６（高NA
比のレンズ）により集光し、試料１に検査光としてのレ
ーザ光を照射する照射部21と、試料１表面より反射され
た散乱光を集光し、これを検出する検出部25と、検出部
25より検出された検出信号を処理する処理回路29とを備
えている。As shown in FIG. 10, the foreign matter inspection apparatus according to the first embodiment includes an illumination optical unit 20 and an X for scanning the sample 1.
(Y) The stage 13 (14), the θ stage 16 for rotating in the θ direction, the stage driving unit 22 having an automatic focusing mechanism (not shown), and the lens 6 (high NA)
An irradiation unit 21 for irradiating the sample 1 with laser light as inspection light, a detecting unit 25 for collecting scattered light reflected from the surface of the sample 1 and detecting the scattered light, Department
And a processing circuit 29 for processing the detection signal detected by the detection circuit 25.

次に各構成要素について説明する。 Next, each component will be described.

ステージ駆動部22は、試料１をθステージ16上面にセ
ットし位置決めピン19により位置決め後、真空で吸着す
ることにより試料１を固定するように構成されている。
Ｘステージ13のリニアモータ15に併設されたリニアスケ
ール（図示せず）と、Ｙステージ14のエンコーダ17とに
より、座標位置情報がCPU30へ逐次入力される。The stage driving section 22 is configured to set the sample 1 on the upper surface of the θ stage 16, position the sample 1 with the positioning pins 19, and then fix the sample 1 by vacuum suction.
Coordinate position information is sequentially input to the CPU 30 by a linear scale (not shown) provided along with the linear motor 15 of the X stage 13 and the encoder 17 of the Y stage 14.

照射部21は、レーザ光源５をレンズ６により集光して
試料１表面に照射するように構成されている。試料１の
表面全面を検査するために、Ｘ・Ｙ走査が実行される。
この時、試料１表面の高さが変動すると、レーザ光源５
による照明位置が変動することにより、異物検出性能が
低下されるため、自動焦点合わせ機構（ステージ駆動部
22内に具備）が必要である。これには、特開昭58-70540
号公報に開示されているような投影縞パターンコントラ
スト検出方式が使用されているが、説明はそれにゆず
る。The irradiating section 21 is configured to converge the laser light source 5 by the lens 6 and irradiate the surface of the sample 1. In order to inspect the entire surface of the sample 1, XY scanning is performed.
At this time, when the height of the surface of the sample 1 fluctuates, the laser light source 5
As the illumination position fluctuates due to the change in the foreign object detection performance, the automatic focusing mechanism (stage driving unit)
22) is required. This includes JP-A-58-70540.
Although a projection fringe pattern contrast detection system as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-260, is used, the description is limited thereto.

検出部25は、試料１表面より反射された散乱光を対物
レンズ２により集光し、分岐光学素子４で途中光路を分
岐させ、リレーレンズ３により検出器10A、10Bの受光面
に結像させるように構成されている。ここでは、固体撮
像光電変換素子10が用いられている。The detection unit 25 condenses the scattered light reflected from the surface of the sample 1 by the objective lens 2, branches the optical path on the way by the branch optical element 4, and forms an image on the light receiving surfaces of the detectors 10A and 10B by the relay lens 3. It is configured as follows. Here, a solid-state imaging photoelectric conversion element 10 is used.

また、検出部25の検出器10Aの光路途中（対物レンズ
２のフーリエ変換面Ｆ）には、パターン11からの散乱光
を遮光するために空間フィルタ7A、7B、7Cを有するホル
ダ23が具備されている。ホルダ23には、適光部８の幅が
異なる空間フィルタ7A、7Bと、遮光部８が無い空間フィ
ルタ7Cが具備されており、切換機構24により異物12とパ
ターン11との弁別及び充分なS/N比を有する検査条件が
選択し得るようになっている。A holder 23 having spatial filters 7A, 7B, and 7C is provided in the optical path of the detector 10A of the detection unit 25 (Fourier transform plane F of the objective lens 2) to shield scattered light from the pattern 11. ing. The holder 23 is provided with spatial filters 7A and 7B having different widths of the suitable light section 8 and a spatial filter 7C without the light shielding section 8. The switching mechanism 24 discriminates the foreign matter 12 from the pattern 11 and provides sufficient S Inspection conditions having a / N ratio can be selected.

第１図に示されている光学系において、レーザ光源５
からの検査光としてのレーザ光はレンズ６（高NA比のレ
ンズ）により集光されて試料１に照射される。試料１上
で反射された散乱光は対物レンズ２により集光される。
散乱光は途中、分岐光学素子４により分岐され、リレー
レンズ３により検出器10A、10B上に結像される。対物レ
ンズ２のフーリエ変換面Ｆ（検出光学系Ａ又は検出光学
系Ｂどちらか一方）には、空間フィルタ７が具備されて
おり、パターン11からの散乱光は空間フィルタ７の遮光
部８により遮光される。In the optical system shown in FIG.
The laser light as the inspection light from the laser beam is condensed by the lens 6 (lens having a high NA ratio) and irradiated to the sample 1. The scattered light reflected on the sample 1 is collected by the objective lens 2.
The scattered light is split by the splitting optical element 4 on the way, and is imaged on the detectors 10A and 10B by the relay lens 3. A spatial filter 7 is provided on the Fourier transform surface F (either the detection optical system A or the detection optical system B) of the objective lens 2, and the scattered light from the pattern 11 is shielded by the light shielding unit 8 of the spatial filter 7. Is done.

検出器10A、10Bはその検出信号V_A、V_Bが加算回路26で
加算処理されて信号V_A+Bが得られるようになっている。
信号V_A+Bは量子化回路27で２値化され、量子化信号V_Cが
得られる。In the detectors 10A and 10B, the detection signals V _A and V _B are subjected to addition processing by an addition circuit 26 to obtain a signal V _{A + B.}
Signal V _{A + B} is binarized by the quantization circuit 27, the quantized signal V _C is obtained.

量子化信号V_Cが発生すると、リニアモータ15に併設の
リニアスケールと、エンコーダ17との座標出力が異物座
標メモリ回路28に記憶され、検査が終了すると、表示回
路31に異物座標が送信され、異物マップが表示される。When quantized signal V _C is generated, the linear scale parallel in the linear motor 15, coordinates the output of the encoder 17 is stored in the foreign substance coordinate memory circuit 28, the inspection is completed, the foreign matter coordinates are sent to the display circuit 31, The foreign matter map is displayed.

この間の信号の流れを説明すると、第12図のとおりで
ある。The signal flow during this period is as shown in FIG.

すなわち、ライン・センサ10A及び10Bで検知された特
異信号、すなわちピーク信号は、それぞれ第12図（ｂ）
に示されているウエハ１上の各異物12a〜12dに対応して
いる。That is, the peculiar signals detected by the line sensors 10A and 10B, that is, the peak signals are respectively shown in FIG.
Correspond to the respective foreign substances 12a to 12d on the wafer 1 shown in FIG.

第12図（ｃ）には、空間フィルタ処理が施されたＰ波
からなる光信号に基づく電気信号V_Aが示されており、異
物に関するピーク信号が特に強調されている。FIG. 12 (c) shows an electric signal _VA based on an optical signal composed of a P-wave that has been subjected to the spatial filter processing, and the peak signal relating to the foreign matter is particularly emphasized.

一方、第12図（ｄ）には、偏光ビーム・スプリッタ４
により反射されたＳ波からなる光信号に基づく電気信号
V_Bが示されており、V_Aと比較して、パターンの特異点が
やや強調されている。この信号V_Bの場合は、異物による
反射と、パターンの特異点により反射とが両方とも、ピ
ーク信号として出力される。On the other hand, FIG. 12 (d) shows the polarization beam splitter 4
Signal based on the optical signal consisting of the S wave reflected by the
V _B is shown, as compared to V _A, singularities pattern is somewhat emphasized. For this signal V _B, and reflection by the foreign matter, both reflected and is the singularity of the pattern, is output as a peak signal.

第12図（ｅ）には、前記電気信号V_AとV_Bとの和、すな
わち、V_A＋V_B、が示されている。このような和では、バ
ックグランドと異物に対応するピーク信号の差が、ほぼ
２倍になるので、バックグランドと、しきい値V_thと微
小ピーク間の差が比較的大きくなるので、微小異物も比
較的余裕をもって検出することができる。すなわち、第
12図（ｅ）の４個のピークはV_thより大きいので、“1"
となり、それ以外のバックグランドは、“0"となり、２
値量子化が行われる。The Fig. 12 (e), the sum of said electrical signal V _A and V _B, i.e., V _A + V _B, is shown. In such a sum, the difference between the background and the peak signal corresponding to the foreign matter is almost doubled, and the difference between the background and the threshold _Vth and the minute peak becomes relatively large. Can be detected with a relatively large margin. That is,
Since the four peaks in FIG. 12 (e) are larger than V _th , "1"
And the other background is “0” and 2
Value quantization is performed.

次に作用を説明する。 Next, the operation will be described.

第11図は本発明の一実施例に適用する半導体デバイス
の製造工程の概略を示したフロー図である。FIG. 11 is a flowchart schematically showing a manufacturing process of a semiconductor device applied to one embodiment of the present invention.

この製造工程においては、各工程（素子分離工程、素
子形成工程、配線工程）において、各製造装置Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄ・・・が用いられて、拡散→イオン打ち込み→デ
ポジション→ホトレジ→エッチング→レジスト剥離等の
プロセスが繰り返されることにより、シリコンウエハ１
上に順次パターンが形成されて行く。In this manufacturing process, in each of the steps (element separation step, element formation step, wiring step), each of the manufacturing apparatuses A, B,
The process of diffusion → ion implantation → deposition → photography → etching → resist stripping is repeated using C, D.
Patterns are sequentially formed on the top.

この製造工程おいて、異物検査工程は各パターン形成
後に異常ウエハの除去をメインに適用される。又、プロ
セス中の発塵の多い製造装置を摘出するのにも利用され
る。これにより、歩留りを確保して量産体制を整える期
間の短縮と併せて、量産時での大量不良発生を未然に防
止することができる。さらに、工程間の異物推移、ある
いは、工程を経るに従い異物がパターン欠陥等にどのよ
うに影響しているかなどを定量的に解析し、問題の摘出
を行う等のにも利用される。In this manufacturing process, the foreign matter inspection process is mainly applied to removing an abnormal wafer after each pattern is formed. It is also used to extract manufacturing equipment that generates a lot of dust during the process. As a result, it is possible to prevent the occurrence of a large number of defective products during mass production, in addition to shortening the period for securing the yield and preparing the mass production system. Further, it is also used to quantitatively analyze the transition of foreign matter between processes or how foreign matter affects a pattern defect or the like as the process proceeds, and to extract a problem.

第２図はパターンと異物からの散乱光分布を示す説明
図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a pattern and distribution of scattered light from a foreign substance.

本実施例において、パターン11からの散乱光を遮光す
る空間フィルタ７は、遮光部８、透過部９より形成され
ている。第２図（ａ）〜（ｃ）はパターン直線部11aに
レーザ光を照射させた時の対物レンズ２のフーリエ変換
面Ｆの回折光分布を示したもので、フーリエ変換面Ｆの
中央に狭い回折光が生じる。この回折光の幅Ｗは試料上
へのレーザ光スポットのＸ方向（Ｘ方向は前記第２図
（ｃ）に表示されている。）の幅により決まる。In the present embodiment, the spatial filter 7 that shields the scattered light from the pattern 11 is formed by the light shielding part 8 and the transmission part 9. 2 (a) to 2 (c) show the diffraction light distribution on the Fourier transform surface F of the objective lens 2 when the pattern linear portion 11a is irradiated with laser light, and is narrow at the center of the Fourier transform surface F. Diffracted light is produced. The width W of the diffracted light is determined by the width of the laser beam spot on the sample in the X direction (the X direction is indicated in FIG. 2C).

第２図（ｄ）〜（ｆ）はパターンコーナ部11bにレー
ザ光を照射させた時のフーリエ変換面Ｆの回折光の状態
で、パターン直線部11aよりも回折光の幅W₂が広くな
る。これは、パターンコーナ11bによりレーザ光の回折
光が指向性を失うためである。In the state of the diffracted light of the Fourier transform plane F when the laser beam was irradiated to the second view (d) ~ (f) the pattern corner portion 11b, the width W ₂ of the diffracted light is wider than the pattern straight portion 11a . This is because the diffraction light of the laser beam loses directivity due to the pattern corner 11b.

第２図（ｇ）〜（ｉ）はパターン11cにレーザを照射
させた時であるが、対物レンズ２には入らないので、こ
の場合、同折光は検出されない。FIGS. 2 (g) to 2 (i) show the case where the pattern 11c is irradiated with a laser beam. However, since the laser beam does not enter the objective lens 2, the folded light is not detected in this case.

第２図（ｊ）〜（ｌ）は異物12にレーザを照射した時
で、フーリエ変換面Ｆの全面に渉り回折光が広がる。こ
れは、異物12からの散乱光は指向性がないためである。2 (j) to 2 (l) show a case where a laser beam is applied to the foreign substance 12, and the diffracted light spreads over the entire surface of the Fourier transform plane F. This is because the scattered light from the foreign material 12 has no directivity.

以上より、遮光部８が幅Ｗを有する空間フィルタ７に
よりパターンコーナ11bからの散乱光は遮光される。
又、パターン11cは対物レンズ２に入らないので、フー
リエ変換面Ｆに回折光が出ない。このため、パターン11
cは検出されない。よって、異物12の検出に影響のある
パターンコーナ11bのみを考慮すればよい。As described above, the scattered light from the pattern corner 11b is shielded by the spatial filter 7 in which the light shielding portion 8 has the width W.
Further, since the pattern 11c does not enter the objective lens 2, no diffracted light is emitted on the Fourier transform plane F. Therefore, pattern 11
c is not detected. Therefore, only the pattern corners 11b that affect the detection of the foreign matter 12 need to be considered.

ウエハの製造工程によりパターン11は種類（材料）と
形状が異なるために、散乱光分布は異なってくる。その
ために、各パターン工程及びパターン形状に最適な遮光
用の空間フィルタ7A、7B、7Cと、複数必要になる。The pattern (material) and shape of the pattern 11 are different depending on the wafer manufacturing process, so that the scattered light distribution is different. Therefore, a plurality of spatial filters 7A, 7B, and 7C for light shielding that are optimal for each pattern process and pattern shape are required.

第３図は、パターン形状による散乱光分布と遮光用の
空間フィルタ７の遮光部８の形状の相違を示す説明図で
ある。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the difference between the scattered light distribution due to the pattern shape and the shape of the light shielding portion 8 of the spatial filter 7 for shielding light.

第３図（ａ）〜（ｄ）は、、第３図（ｄ）に示すよう
にパターンコーナ11bの角部の丸みＲが小さい時の回折
光分布を示すものであり、その回折分布が第３図（ｂ）
に示されている。第３図（ｂ）において、フーリエ変換
面Ｆの回折光の幅W₁は狭いため、遮光部８は第３図
（ａ）に示すようにW₁で完全に遮光される。FIGS. 3 (a) to 3 (d) show the diffracted light distribution when the roundness R of the corner of the pattern corner 11b is small as shown in FIG. 3 (d). Fig. 3 (b)
Is shown in In FIG. 3B, since the width W ₁ of the diffracted light on the Fourier transform surface F is narrow, the light shielding portion 8 is completely shielded by W ₁ as shown in FIG. 3A.

しかし、第３図（ｈ）、（１）に示されているように
パターンコーナ11bが、第３図（ｄ）に示されている場
合に比べて大きいと、フーリエ変換面Ｆの回折光は第３
図（ｆ）、（ｊ）に示されているように広がる。このた
め、第３図（ｅ）、（ｉ）に示されているように、遮光
部８の幅を広くしないと、第３図（ｈ）、（ｌ）に示さ
れているようなパターンコーナ11bは遮光することがで
きない。However, as shown in FIGS. 3 (h) and (1), when the pattern corner 11b is larger than the case shown in FIG. 3 (d), the diffracted light on the Fourier transform plane F becomes Third
It spreads as shown in FIGS. For this reason, as shown in FIGS. 3 (e) and 3 (i), unless the width of the light-shielding portion 8 is increased, the pattern corners as shown in FIGS. 11b cannot be shaded.

そこで、第３図（ｈ）、（ｌ）に示されているような
パターン形状では、空間フィルタ７の遮光部８の幅Ｗを
広くする必要がある。Therefore, in the pattern shape as shown in FIGS. 3 (h) and (l), it is necessary to increase the width W of the light shielding portion 8 of the spatial filter 7.

第４図は、本実施例による異物検査をウエハ製造工程
へ適用した場合におけるパターン工程の相違による検出
出力を示した線図である。FIG. 4 is a diagram showing a detection output due to a difference in a pattern process when the foreign substance inspection according to the present embodiment is applied to a wafer manufacturing process.

試料ウエハの表面が鏡面あるいは全面酸化膜等の場合
は、パターンの凹凸がないので、量子化レベルはｎ＋Δ
Ｖで検出される。ΔＶはｎに対する余裕値である。この
場合、空間フィルタ7Cが用いられる。When the surface of the sample wafer is a mirror surface or an entire surface oxide film, the quantization level is n + Δ because there is no pattern unevenness.
V. ΔV is a margin value for n. In this case, a spatial filter 7C is used.

試料ウエハが拡散工程、のパターンの場合は、適
光部８の幅がW₂の空間フィルタ7Aが用いられる。この場
合、パターン11からの検出出力が量子化レベルV₁以下に
あり、第４図（ａ）に示されているように、パターン11
と微小異物（0.5〜１μｍ）の弁別は可能である。Sample wafer diffusion process, if the pattern width of Tekihikaribu 8 the spatial filter 7A of W ₂ is used. In this case, the detection output from the pattern 11 is located below the quantization level V _1, as shown in 4 (a), the pattern 11
It is possible to discriminate fine particles (0.5-1 μm) from fine particles.

しかし、試料ウエハが配線工程の場合は、空間フィル
タ7Aを用いると、パターン11からの検出出力が量子化レ
ベルよりも大きくなるため、パターン11と微小異物（0.
5〜１μｍ）との弁別は不可能である。However, when the sample wafer is in the wiring process, when the spatial filter 7A is used, the detection output from the pattern 11 becomes larger than the quantization level, so that the pattern 11 and the minute foreign matter (0.
(5-1 μm) is impossible.

そこで、第４図（ｂ）に示されているように、遮光部
８の幅がW₃の空間フィルタ7Bを用いられる。これによ
り、配線工程からのパターン検出出力は量子化レベルV₂
より小さくなるため、パターン11と微小異物（0.5〜１
μｍ）との弁別が可能になる。この場合、全体の検出出
力が低下する。Therefore, as shown in FIG. 4 (b), the width of the light shielding portion 8 is used a spatial filter 7B of W _3. As a result, the pattern detection output from the wiring process becomes the quantization level V ₂
Since it becomes smaller, the pattern 11 and the minute foreign matter (0.5 to 1
μm). In this case, the overall detection output decreases.

この結果、空間フィルタ7Aが使用される第４図（ａ）
の場合と同一の検査速度で量子化レベルをV₂に下げる
と、第４図（ｂ）に示されているように、微小異物（0.
5〜１μｍ）のS/N比が低下する。これは、遮光部８の幅
がW₂からW₃へ広くなることにより、微小異物からの散乱
光の遮光される割合が多くなるためである。As a result, FIG. 4 (a) in which the spatial filter 7A is used.
The quantization level is lowered to V ₂ at the same inspection speed in the case of, as shown in FIG. 4 (b), the fine foreign matter (0.
(5 to 1 μm). This is because the width of the light shielding portion 8 is widened from W ₂ to W _3, because the ratio of the light shielding of scattered light from foreign particles increases.

そこで、検査速度を第４図（ａ）の場合に比べて低下
させることにより、検出器10（ここでは、固体撮像光電
変換素子）への蓄積光量が上げられ、S/N比が向上され
る。あるいは、レーザ光源５を含む照射部のレンズ６を
高NA比のレンズが用いられることにより、照射される全
体光量が上げられ、異物12からの散乱光遮光割合が下げ
られ（透過部９を通過する光量を維持する。）、もっ
て、S/N比を向上させることもできる。Therefore, by reducing the inspection speed as compared with the case of FIG. 4A, the amount of light accumulated in the detector 10 (here, the solid-state imaging photoelectric conversion element) is increased, and the S / N ratio is improved. . Alternatively, by using a lens with a high NA ratio for the lens 6 of the irradiation unit including the laser light source 5, the total amount of light to be irradiated is increased, and the scattered light shielding ratio from the foreign matter 12 is reduced (the light passes through the transmission unit 9). The S / N ratio can be improved.

次に、検出器の検出画素の大きさと、パターン寸法と
の関係について、第５図、第６図を用いて説明する。Next, the relationship between the size of the detection pixel of the detector and the pattern size will be described with reference to FIGS.

第５図（ｂ）に示されているような多層パターンは、
パターン11の段差が大きく、パターン11が多層になるた
め、第５図（ａ）に示されているように、検出器の画素
Ｄが15μｍ□の場合、複数のパターンコーナ11bからの
出力が得られるので、面素Ｄにおける検出出力は大きく
なる。そこで、画素Ｅのように、検出画素寸法を５μｍ
□と小さくすることにより、パターンコーナ11bは１ケ
になるため、画素Ｄに比べて検出出力を小さく縮小する
ことができる。The multilayer pattern as shown in FIG.
Since the step of the pattern 11 is large and the pattern 11 has a multilayer structure, as shown in FIG. 5 (a), when the pixel D of the detector is 15 μm square, outputs from a plurality of pattern corners 11b are obtained. Therefore, the detection output of the surface element D increases. Therefore, like pixel E, the detection pixel size is 5 μm
Since the number of pattern corners 11b becomes one by reducing the size to □, the detection output can be reduced and reduced as compared with the pixel D.

第６図（ａ）には、画素Ｅが５μｍ□の場合が示され
ており、１画素には１ケのパターンコーナ11bからの散
乱光のみが検出されるので、第６図（ｃ）に示されてい
るように、パターンコーナ11bの検出出力は微小異物12
の検出出力より小さくなる。この場合、１画素を５μｍ
□としたため、１画素内のパターンコーナ11bの数が少
なくなるので、微小異物12とパターン11との弁別が可能
になる。FIG. 6A shows a case where the pixel E is 5 μm square. Since only one scattered light from one pattern corner 11b is detected in one pixel, FIG. As shown, the detection output of the pattern corner 11b is
Is smaller than the detection output. In this case, one pixel is 5 μm
Since the number of pattern corners 11b in one pixel is reduced due to □, discrimination between the minute foreign matter 12 and the pattern 11 becomes possible.

しかし、第６図（ｂ）に示されているように、画素Ｄ
を15μｍ□と大きくすると、１画素には複数のパターン
コーナ11bが入るため、第６図（ｄ）に示されているよ
うに、パターンコーナ11bからの検出出力は微小異物12
の検出出力より大きくなる。However, as shown in FIG.
Is increased to 15 μm square, since a plurality of pattern corners 11b enter one pixel, the detection output from the pattern corner 11b is small as shown in FIG.
Is larger than the detection output.

このように、画素を大きくしてウエハ試料表面を走査
すると、複数のパターンコーナ11bからの散乱光を検出
するため、異物検出出力がその中に埋もれてしまい、異
物12とパターン11との弁別を実行することができない。As described above, when scanning the wafer sample surface with a large pixel, the scattered light from the plurality of pattern corners 11b is detected, so that the foreign matter detection output is buried therein, and the foreign matter 12 and the pattern 11 are discriminated. Can't run.

次に、本実施例１による異物とパターンとの検出出力
相関を、第７図、第８図、第９図について説明する。Next, the detection output correlation between the foreign matter and the pattern according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 7, 8, and 9. FIG.

第７図には、第１図に示されている光学系より空間フ
ィルタ７を除いた場合（空間フィルタ無の状態）の異物
とパターンとの検出出力相関が示されており、中形およ
び大形の異物12b、12cと、パターン11a、11bとの弁別は
可能であるが、微小異物12aとパターン11a、11bとの弁
別は不可能である。FIG. 7 shows the detection output correlation between the foreign matter and the pattern when the spatial filter 7 is removed from the optical system shown in FIG. 1 (without the spatial filter). It is possible to discriminate between the foreign matter 12b, 12c having a shape and the patterns 11a, 11b, but it is not possible to discriminate the fine foreign matter 12a from the patterns 11a, 11b.

第８図には、検出光学系Ａの方（検出出力V_A側）に空
間フィルタ７が挿入された場合が示されており、パター
ン11a、11bからの散乱光が空間フィルタ７の遮光部８に
より遮光されるため、微小異物12a並びに中形および大
形の異物12b、12cについてもパターン11a、11bと弁別す
ることができる。FIG. 8 shows a case where the spatial filter 7 is inserted into the detection optical system A (the detection output _VA side), and the scattered light from the patterns 11a and 11b is Therefore, the minute foreign matter 12a and the medium and large foreign matters 12b and 12c can be distinguished from the patterns 11a and 11b.

一方、検出光学系Ｂ側に空間フィルタ７が挿入された
場合は、検出出力V_A、V_Bの処理が逆に実行されることに
より、検出光学系Ａ側に空間フィルタ７が挿入された場
合と同じように異物12とパターン11との弁別が可能にな
る。On the other hand, if the spatial filter 7 in the detection optical system B side is inserted, the detection output V _A, by treatment of V _B is executed Conversely, if the spatial filter 7 is inserted into the detection optical system A side In the same manner as described above, the foreign matter 12 and the pattern 11 can be discriminated.

第９図には、検出光学系Ａ、Ｂ（検出出力V_A、V_B側両
方）共に空間フィルタ７が挿入された場合、V_B側のパタ
ーン11a、11bからの検出出力が空間フィルタ７の遮光部
８により遮光されるため、異物12a、12bの検出出力と逆
転してしまい、その結果、異物とパターンと弁別を実行
することができなくなる。FIG. 9 shows that when the spatial filter 7 is inserted into both the detection optical systems A and B (both the detection outputs V _A and V _B ), the detection outputs from the patterns 11 a and 11 b on the V _B side are output from the spatial filter 7. Since the light is shielded by the light shielding unit 8, the detection output of the foreign matter 12a, 12b is reversed, and as a result, it becomes impossible to discriminate the foreign matter from the pattern.

よって、検出光学系Ａ又はＢのどちらか一方に空間フ
ィルタ７を具備することにより、微小異物12とパターン
11との弁別が可能である。Therefore, by providing the spatial filter 7 in one of the detection optical systems A and B, the minute foreign matter 12 and the pattern
Discrimination from 11 is possible.

前記実施例によれば次の効果が得られる。 According to the above embodiment, the following effects can be obtained.

（１）レンズの開口比と、照明レーザ光スポット形状に
よって決まる遮光部を有する空間フィルタとにより、特
定のパターンからの反射光が遮光されるため、異物検出
感度を向上させることができる。(1) Reflection light from a specific pattern is shielded by the aperture ratio of the lens and the spatial filter having the light shielding portion determined by the shape of the illumination laser light spot, so that the sensitivity of foreign matter detection can be improved.

（２）固体撮像光電変換素子の検出領域（画素）を小さ
くすることにより、パターンの検出領域を分割すること
ができるため、１画素内へのパターンからの散乱光検出
信号を低下させることができる。(2) Since the pattern detection area can be divided by reducing the detection area (pixel) of the solid-state imaging photoelectric conversion element, the scattered light detection signal from the pattern in one pixel can be reduced. .

（３）検出光学系Ａ、Ｂの一次元又は二次元固体撮像素
子の検出出力信号を加算処理し、その処理された信号を
量子化処理回路で２値化することにより、パターンより
も微小異物を強調させることができるため、微小異物を
安定に検出することができる。(3) The detection output signals of the one-dimensional or two-dimensional solid-state imaging device of the detection optical systems A and B are added, and the processed signals are binarized by a quantization processing circuit, so that a foreign matter smaller than the pattern is obtained. Can be emphasized, so that a minute foreign substance can be stably detected.

（４）パターンからの散乱光による検出信号レベルを低
くするために、パターン形状に応じた複数の形状の異な
る空間フィルタを用いることにより、各工程に応じた最
適の異物検出感度を得ることができる。(4) By using a plurality of spatial filters having different shapes according to the pattern shape in order to lower the detection signal level due to the scattered light from the pattern, it is possible to obtain the optimum foreign object detection sensitivity according to each process. .

実施例２ 第13図〜第21図に基づいて、本発明の実施例２である
異物検査装置を説明する。Second Embodiment A foreign matter inspection apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

第19図は、本発明の実施例２であるパターン付ウエハ
の異物又は欠陥の検査装置の光学処理部を示す構成図で
ある。FIG. 19 is a configuration diagram showing an optical processing unit of the inspection apparatus for foreign substances or defects on a patterned wafer according to Embodiment 2 of the present invention.

第19図において、201は被検査ウエハ、202aは複数の
対物レンズ及びリレーレンズなどからなる対物レンズ群
（NA0.45、倍率80）、215はウエハの移動及びスキャン
を行うための３種のステージからなるウエハステージ
群、216はウエハを吸着しθ方向の回転を行うθステー
ジ、213はＸ方向のスキャンのためのＸステージ、214は
Ｙ方向のスキャンを行うためのＹステージ、である。20
8a及び209aは、ウエハ面とのなす角５°の低角度で入射
する830nm（40mw）の半導体レーザよりなる照射光源で
あり、Ｓ波のみを放射する。208b及び209bは、ウエハ面
とのなす角33°の高角度で入射する780nm（30mw）の半
導体レーザよりなる照射光源であり、Ｓ波のみを放射す
る。これは、低角度で異物を強調し、高角度でパターン
を強調することによって、二者のコントラストをつける
ためである。204は偏光ビームスプリッタであり、紙面
を反射面としたときのＰ波を透過し、Ｓ波を直角方向に
反射して分離させる。210bはＳ波を受けて検知する約50
個の画素よりなる１次元イメージセンサ、203はフーリ
エ変換面、すなわち、前記対物レンズ群の後焦点面（焦
平面）、207a〜ｃは、フーリエ変換面に挿入される空間
周波数フィルタ、210aはＰ波をその上に結像させて検知
するための約50個の画素よりなる１次元イメージセンサ
である。In FIG. 19, 201 is a wafer to be inspected, 202a is an objective lens group (NA 0.45, magnification 80) including a plurality of objective lenses and relay lenses, and 215 are three types of stages for moving and scanning the wafer. 216, a θ stage for adsorbing a wafer and rotating in the θ direction, 213, an X stage for scanning in the X direction, and 214, a Y stage for scanning in the Y direction. 20
Reference numerals 8a and 209a denote irradiation light sources composed of 830 nm (40 mw) semiconductor lasers, which are incident at a low angle of 5 ° with the wafer surface, and emit only S waves. Reference numerals 208b and 209b denote irradiation light sources composed of 780 nm (30 mw) semiconductor lasers, which are incident at a high angle of 33 ° with the wafer surface, and emit only S waves. This is to enhance the contrast between the two by emphasizing the foreign matter at a low angle and the pattern at a high angle. Reference numeral 204 denotes a polarization beam splitter that transmits a P wave when the paper surface is a reflection surface and reflects and separates an S wave in a right angle direction. 210b receives S wave and detects about 50
A one-dimensional image sensor composed of a plurality of pixels; 203, a Fourier transform plane, that is, a back focal plane (focal plane) of the objective lens group; 207a to 207c, spatial frequency filters inserted into the Fourier transform plane; It is a one-dimensional image sensor consisting of about 50 pixels for imaging a wave thereon and detecting it.

第13図は前記ウエハ周辺の要部を示す上面図である。 FIG. 13 is a top view showing a main part around the wafer.

第13図において、201は被検査ウエハであり、パター
ン面が上向きになっている。215は前記ウエハ、ステー
ジ群である。208及び209は、それぞれ低角度及び高角度
からなり、レーザ照射点236を対称中心として、180°回
転対称に設けられた各レーザ照射光源である。光源を両
側に設けるのは検出信号のパターン配向依存性を低減さ
せるためである。In FIG. 13, reference numeral 201 denotes a wafer to be inspected, with a pattern surface facing upward. 215 is the wafer and stage group. Reference numerals 208 and 209 denote laser irradiation light sources, each having a low angle and a high angle, and provided with 180 ° rotational symmetry about the laser irradiation point 236 as the center of symmetry. The light sources are provided on both sides in order to reduce the pattern orientation dependence of the detection signal.

第14図は前記レーザー光源208及び209の詳細を示す垂
直断面図である。FIG. 14 is a vertical sectional view showing details of the laser light sources 208 and 209.

第14図において、205は半導体レーザ、202bは高NAの
集光レンズ群でレーザ発光をもらさず集光し得るように
開口数を大きくとってある。218bはＳ波（紙面に直角方
向に電気ベクトルが振動する光波）のみを透過する偏光
器、231はリレーレンズである。In FIG. 14, reference numeral 205 denotes a semiconductor laser, and reference numeral 202b denotes a high NA focusing lens group, which has a large numerical aperture so as to collect light without emitting laser light. Reference numeral 218b denotes a polarizer that transmits only an S-wave (a light wave whose electric vector vibrates in a direction perpendicular to the paper surface), and 231 denotes a relay lens.

第15図はウエハ全面を検査するためにレーザで全面を
ジグザグにスキャンする様子を示すウエハ上面図であ
る。FIG. 15 is a top view of the wafer showing a state in which the entire surface is scanned in a zigzag manner by a laser in order to inspect the entire surface of the wafer.

第15図において、201は被検査ウエハで、その上側主
面には多数（10〜1000個）の集積回路が形成されてい
る。232はスキャンの始点、233はスキャンの終点、234a
はレーザ照射光である。In FIG. 15, reference numeral 201 denotes a wafer to be inspected, on which a large number (10 to 1000) of integrated circuits are formed. 232 is the start point of the scan, 233 is the end point of the scan, 234a
Is laser irradiation light.

第16図はウエハ上のレーザ照射領域を示すウエハ上面
拡大図である。FIG. 16 is an enlarged top view of the wafer showing a laser irradiation area on the wafer.

第16図において、201は被検査ウエハ上面、236はレー
ザ照射領域で、レーザは２次元ガウス強度分布をもつの
で半値幅で示すと、Ｗは10〜20μｍ、Ｌは250μｍであ
る。210はラインセンサ210a又は210bを説明のためにウ
エハ面に逆投射したものである。234a及び234bは照射レ
ーザ光、235はスキャン方向である。スキャンはウエハ
全面をカバーするように、２割ほどオーバ・ラップされ
て移動される。In FIG. 16, reference numeral 201 denotes an upper surface of a wafer to be inspected, 236 denotes a laser irradiation area, and the laser has a two-dimensional Gaussian intensity distribution. Reference numeral 210 denotes a line sensor 210a or 210b which is reversely projected on the wafer surface for explanation. 234a and 234b are irradiation laser beams, and 235 is a scanning direction. The scan is overlapped and moved by about 20% so as to cover the entire surface of the wafer.

第17図は説明のために、ラインセンサ210a及び210bの
１画素領域を逆投射したウエハ上面を示す拡大図であ
る。FIG. 17 is an enlarged view showing the upper surface of the wafer on which one pixel area of the line sensors 210a and 210b is reversely projected for the sake of explanation.

ここでは、標準的な異物及びパターンの特異部（欠陥
ではない）の分布が示されている。本実施例では、237
の如く１画素内にパターン特異部と異物の両方がはいら
ないように５μｍ×５μｍ（Lp＝５μｍ）の正方形ピク
セル（画素）を用いている。一方、238のような広い画
素を用いると、両カテゴリーの特異点を１画素に含むた
め、１μｍ程度の異物とパターンを高速で弁別すること
ができない。Here, the distribution of a standard foreign matter and the unique portion (not a defect) of the pattern is shown. In this embodiment, 237
A square pixel (pixel) of 5 .mu.m.times.5 .mu.m (Lp = 5 .mu.m) is used so that neither a pattern peculiar part nor a foreign substance is included in one pixel. On the other hand, when a wide pixel such as 238 is used, the singularity of both categories is included in one pixel, so that it is not possible to discriminate a pattern with a foreign matter of about 1 μm at high speed.

第18図は特異点からの光信号のうち、パターン信号と
異物信号とを弁別する原理を説明するための特異信号分
布相関図である。FIG. 18 is a singular signal distribution correlation diagram for explaining the principle of discriminating a pattern signal and a foreign substance signal from optical signals from singular points.

第18図において、V_Aは一つの特異点から得られたセン
サ210aによる検知信号（信号の処理上、一定の増幅がな
されている。）の強度、V_Bは前記同一の特異点から得ら
れたセンサ210bによる検知信号（信号の処理上、一定の
増幅がなされている。）の強度、L₁、L₂、L₃はノイズ、
小異物、中異動、大異物間の弁別しきい値強度である。
パターン・ルールが１μｍ前後で、１μｍ前後までの異
物を検出する場合、L₁、L₂、L₃はそれぞれ１μｍ、２μ
ｍ、３〜５μｍの異物サイズに対応している。ノイズ領
域は一般的なバックグランド・ノイズを示す。パターン
領域は回路・デバイス・パターンのエッジやコーナ部か
らの反射に対応している。異物信号領域はウエハ上の欠
陥や異物による信号に対応している。M⁺、Ｍ、及びM^-は
パターンと異物を最適に区分するために実験的に可変と
した弁別直線の傾きの例を示す。これらは、被検査製品
の品種工程の状態などによって最適に異物の弁別が可能
なように実験的に設定変更される。In FIG. 18, V _A is one of the detection signals produced resulting sensor 210a from the singular point (signal processing on,. A constant amplification have been made) strength, the V _B obtained from the same singularity intensity sensor 210b by the detection signal (on the processing of the signal, a constant amplification have been _{made.), L 1, L 2} , L 3 are noise,
This is the threshold strength for discrimination between small foreign matter, medium transfer, and large foreign matter.
When the pattern rule is around 1 μm and a foreign substance up to around 1 μm is detected, L ₁ , L ₂ and L ₃ are 1 μm and 2 μm, respectively.
m, 3 to 5 μm. The noise region indicates general background noise. The pattern area corresponds to the reflection from the edges and corners of the circuit / device / pattern. The foreign matter signal area corresponds to a signal due to a defect or foreign matter on the wafer. M ^+, M, and M ^- is an example of a slope of the discrimination line was experimentally variable in order to optimally distinguish pattern and foreign matter. These settings are changed experimentally so that foreign substances can be optimally discriminated according to the state of the kind process of the product to be inspected.

第20図は、第18図の信号処理に対応する異物検査装置
の信号処理回路であり、第10図の26及び27に対応する。FIG. 20 is a signal processing circuit of a foreign substance inspection device corresponding to the signal processing of FIG. 18, and corresponds to 26 and 27 in FIG.

第20図において、V_A、V_B、L₁〜L₃は第18図と同じであ
り、1/Mは第18図の傾きＭの逆数である。252〜253、255
〜257はコンパレータ、258は乗算器、254はリニア加算
器、259〜261はAND回路又はゲートである。O_S、O_M及びO
_Lはそれぞれ小異物出力、中異物出力、及び大異物出力
で第10図の異物座標メモリ28に供給される。ここで、小
異物出力に対する演算は特異点信号が直線ＭとL₁、L₂と
Ｘ軸で囲まれた領域にはいるときは、出力“1"を出すよ
うになっている。すなわち、 L₁＜V_A＜L₂ で、かつ、 の図上領域にある場合は、出力“1"が出される。その
地のサイズの異物に対しては、単に直線L₂とL₃の間か、
L₃より大きいかのみで、その間ならば、O_MがO_Lに出力
“1"を出すようになっている。In FIG. _{20, V A, V B, L} 1 ~L 3 is the same as FIG. 18, 1 / M is the inverse of the slope M of Figure 18. 252-253, 255
257 is a comparator, 258 is a multiplier, 254 is a linear adder, and 259 to 261 are AND circuits or gates. O _S , O _M and O
_L is a small foreign matter output, a medium foreign matter output, and a large foreign matter output, respectively, and is supplied to the foreign matter coordinate memory 28 in FIG. Here, the calculation for the small foreign matter output is such that when the singular point signal enters an area surrounded by the straight lines M and L ₁ , L ₂ and the X axis, the output is “1”. That is, L ₁ <V _A <L ₂ and In this case, an output "1" is output. For the land size of the foreign matter, just during or straight L ₂ and L _3,
L ₃ greater than or only, if the meantime, O _M is adapted to produce an output "1" to O _L.

第21図は、本実施例の検知信号の処理状況を説明する
ための信号処理説明図である。FIG. 21 is an explanatory diagram of signal processing for describing a processing state of a detection signal according to the present embodiment.

第21図において、前記各ゲートのV_thはしきい値、210
a及び210bは、リニア・センサ、201はウエハ、212W〜Ｚ
は前記ウエハ主面上の回路、又はデバイス・パターンの
エッジ等、212a及び212bは小異物を示す。In FIG. 21, _Vth of each gate is a threshold value, 210
a and 210b are linear sensors, 201 is a wafer, 212W to Z
Denotes the edge of the circuit or device pattern on the main surface of the wafer, and 212a and 212b denote small foreign matters.

特異信号の弁別は２種の検知信号V_A及びV_Bを実効的に
割算操作することにより、第21図（ｅ）に示されている
ように、異物信号のみを（小異物）特に強調するように
して行われる。電気的には、第20図における加算器の出
力が、 （V_thはゲート260のしきい値）で、かつ、 L₁＜V_A＜L₂ のときにのみ、ゲート260が“1"を出力する。このデ
ジタル出力を第21図（ｆ）に示す。このように、空間周
波数フィルタ等により、特に異物反射を強調した出力V_A
とパターンの特異点による反射を強調した検出出力V_Bの
実効的な比又は商を算出することによって、バックグラ
ンドその他異物以外と、異物による信号の差異を明確に
した後に２値化を行うので、確実かつ高速で小異物の検
出が可能になる。By discrimination effectively divide manipulate two detection signals V _A and V _B of a specific signal, as shown in FIG. 21 (e), only the foreign object signal (small foreign matter) emphasized It is done in such a way. Electrically, the output of the adder in FIG. (V _th is the threshold value of the gate 260), and the gate 260 outputs “1” only when L ₁ <V _A <L ₂ . This digital output is shown in FIG. As described above, the output V _A in which the reflection of foreign matter is particularly emphasized by the spatial frequency filter or the like.
And by calculating the effective ratio or quotient of the emphasized detection output V _B reflected by singular point of the pattern, and other background other foreign matter, since the binarization after clarifying the difference in signal due to foreign matter Thus, small foreign matter can be detected reliably and at high speed.

このような装置によって、６インチで0.8〜1.3μｍル
ールのウエハを約５分で全面の検査が実効可能となっ
た。With such an apparatus, it is possible to inspect the entire surface of a 6-inch wafer with a 0.8 to 1.3 μm rule in about 5 minutes.

本発明の装置を適用する半導体集積回路、特に、２層
Al2層ポリSi（又はポリサイド）Bipolar ＆ CMOS混成SR
AMのウエハ工程及びその縦構造については、日本国出願
特願昭63-136096（1988年６月２日出願）に記載されて
いるので、本願第11図とこれをもって本実施例の記述に
かえる。Semiconductor integrated circuit to which the device of the present invention is applied, in particular, two layers
Al2 layer poly-Si (or polycide) Bipolar & CMOS hybrid SR
Since the AM wafer process and its vertical structure are described in Japanese Patent Application No. 63-136096 (filed on Jun. 2, 1988), the description of FIG. .

本発明の検査は、第１層ポリシリコンのパターニング
完了後、第２層のポリSiのパターニング完了後、コンタ
クト・ホール完了後、スルーホール（第１層及び第２層
Al配線間の接続孔）形成完了後等において有効に実施さ
れる。この場合、例えば200個／ウエハ以上の異物密度
のウエハは工程から除去することにより、生産効率を大
幅にアップすることができる。The inspection according to the present invention is performed after the completion of the patterning of the first-layer polysilicon, the completion of the patterning of the second-layer poly-Si, the completion of the contact holes, and the through-holes (the first and second layers).
Effectively performed after completion of formation of connection holes between Al wirings). In this case, for example, by removing wafers having a foreign substance density of 200 / wafer or more from the process, the production efficiency can be greatly increased.

以上本発明をベスト・モードについて説明したが、本
発明はパターン付ウエハ等の円型板状物に限定されるこ
となく、マスク又はレチクルその他の板状物及びパター
ンのないウエハ等にも適用可能なことはいうまでもな
い。Although the present invention has been described in terms of the best mode, the present invention is not limited to a circular plate-like object such as a patterned wafer, but can be applied to a mask or a reticle or other plate-like objects and a wafer without a pattern. Needless to say.

なお、前記実施例においては、V_A−V_B相関図上での地
域分類を行う例を示したが、直接V_A／V_Bの信号を算出し
て、異物とパターンの弁別を実行するようにしてもよ
い。In the above embodiment, an example of performing area classification on the diagram V _A -V _B correlation, to calculate the signal of the direct V _A / V _B, to perform the discrimination of foreign material and the pattern It may be.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

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、次の通りであ
る。The effect obtained by the representative one of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

以上説明したように、本発明によれば、LSIウエハ等
の微小凹凸パターン表面上における微小異物の安定検出
が可能になり、異物検査装置の信頼性を向上させること
ができる。As described above, according to the present invention, it is possible to stably detect minute foreign matter on the surface of a fine uneven pattern on an LSI wafer or the like, and it is possible to improve the reliability of a foreign matter inspection device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第１図は本発明の一実施例である異物検査装置における
散乱光遮光用光学系を示す模式図、 第２図はそのパターンと異物からの散乱光分布を示す説
明図、 第３図はそのパターン形状による散乱光分布と遮光用の
空間フィルタの遮光部の形状相違を示す説明図、 第４図はその実施例による異物検査をウエハ製造工程へ
適用した場合におけるパターン工程の相違による検出出
力を示す線図、 第５図及び第６図はその検出画素におけるパターンと異
物との関係を示す各説明図、 第７図、第８図及び第９図はその異物とパターンの検出
出力の関係を示す各線図、 第10図はその異物検査装置の概要を示す模式図、 第11図は半導体デバイスの製造工程を示す概略フロー
図、 第12図は信号処理の概要を示すデータ処理説明図であ
る。 第13図は異物検査装置のウエハ・ステージ部を示す上面
図、 第14図はその照射光源の詳細構造を示す断面模式図、 第15図はそのレーザ光照射経路を示すウエハ上面図、 第16図はウエハ上におけるレーザ光照射領域及びそのス
キャン方向等を示すウエハ上面図、 第17図はライン・センサの１画素に対応するウエハ上の
領域及びウエハ上のパターン並びに異物又は欠陥の分布
状況を示すウエハ上面図、 第18図は本発明の実施例２である欠陥の検査装置の信号
処理原理を示す信号分布図、 第19図はその装置の光学処理部を示す全体構成図、 第20図はその電気信号処理部を示す全体図、 第21図はその信号処理の状況を示すデータ処理説明図で
ある。 １……試料ウエハ（被検査物）、２……対物レンズ、３
……リレーレンズ、４……分岐光学素子、５……レーザ
光線、６……レンズ、7A、7B、7C……空間フィルタ、８
……遮光部、９……透過部、10……固体撮像光電変換素
子、10A、10B……検出器、11……パターン、11a……パ
ターン直線部、11b……パターンコーナ、11c……パター
ン、12a、12b、12c、12d……異物、13……Ｘステージ、
14……Ｙステージ、15……リニアモータ、16……θステ
ージ、17……エンコーダ、19……位置決めピン、20……
照明光学部、21……照射部、22……ステージ駆動部、23
……ホルダ、24……切換機構、25……検出部、26……加
算回路、27……量子化回路、28……異物座標メモリ回
路、29……処理回路、30……CPU、31……表示回路、201
……ウエハ（被検査物）、202a、202b……対物レンズ
群、203……フーリエ変換面、204……偏光ビームスプリ
ッタ、205……半導体レーザ、207a、207b、207c……空
間周波数フィルタ、208a、209a……レーザ照射光源（Ｓ
波）、208b、209b……レーザ照射光源、210……ライン
センサ、210a、210b……１次元イメージセンサ、212a、
212b……小異物、212W〜212Z……ウエハ主面上の回路又
はデバイス・パターンのエッジ、213……Ｘステージ、2
14……Ｙステージ、215……ウエハステージ群、216……
θステージ、218b……偏光器（Ｓ波）、231……リレー
レンズ、232……スキャンの始点、233……スキャンの終
点、234a、234b……レーザ照射光、235……スキャン方
向、236……レーザ照射点、237……狭い画素、238……
広い画素、252、253、255、257……コンパレータ、25
9、260、261……AND回路又はゲート、O_S……小異物出
力、O_M……中異物出力、O_L……大異物出力。FIG. 1 is a schematic view showing a scattered light shielding optical system in a foreign matter inspection apparatus according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory view showing the pattern and the scattered light distribution from the foreign matter, and FIG. FIG. 4 is an explanatory view showing a scattered light distribution due to a pattern shape and a shape difference of a light shielding portion of a light shielding spatial filter. FIG. 4 shows a detection output due to a difference in a pattern process when a foreign matter inspection according to the embodiment is applied to a wafer manufacturing process. FIGS. 5 and 6 are explanatory diagrams showing the relationship between the pattern and the foreign matter in the detection pixel, and FIGS. 7, 8, and 9 are diagrams showing the relationship between the foreign matter and the detection output of the pattern. FIG. 10 is a schematic diagram showing an outline of the foreign matter inspection apparatus, FIG. 11 is a schematic flowchart showing a semiconductor device manufacturing process, and FIG. 12 is a data processing explanatory diagram showing an outline of signal processing. . FIG. 13 is a top view showing a wafer stage unit of the foreign matter inspection apparatus, FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a detailed structure of the irradiation light source, FIG. 15 is a wafer top view showing a laser light irradiation path, FIG. Fig. 17 is a top view of the wafer showing the laser beam irradiation area on the wafer and its scanning direction. Fig. 17 shows the area on the wafer corresponding to one pixel of the line sensor, the pattern on the wafer, and the distribution of foreign matter or defects. FIG. 18 is a top view of a wafer, FIG. 18 is a signal distribution diagram showing a signal processing principle of a defect inspection apparatus according to a second embodiment of the present invention, FIG. 19 is an overall configuration diagram showing an optical processing unit of the apparatus, FIG. FIG. 21 is an overall view showing the electric signal processing unit, and FIG. 21 is an explanatory diagram of data processing showing the state of the signal processing. 1 ... sample wafer (inspection object) 2 ... objective lens 3
…… Relay lens, 4… Branch optical element, 5… Laser beam, 6… Lens, 7A, 7B, 7C …… Spatial filter, 8
…… Light-shielding part, 9… Transmissive part, 10… Solid-state imaging photoelectric conversion element, 10A, 10B …… Detector, 11 …… Pattern, 11a …… Pattern linear part, 11b …… Pattern corner, 11c …… Pattern , 12a, 12b, 12c, 12d ... foreign matter, 13 ... X stage,
14: Y stage, 15: Linear motor, 16: θ stage, 17: Encoder, 19: Positioning pin, 20:
Illumination optics section, 21 Irradiation section, 22 Stage drive section, 23
… Holder, 24… Switching mechanism, 25 Detector, 26… Addition circuit, 27 Quantizer circuit, 28… Foreign object coordinate memory circuit, 29… Processing circuit, 30… CPU, 31… ... Display circuits, 201
…… Wafer (inspected object), 202a, 202b …… Objective lens group, 203… Fourier transform plane, 204 …… Polarization beam splitter, 205 …… Semiconductor laser, 207a, 207b, 207c …… Spatial frequency filter, 208a , 209a... Laser irradiation light source (S
Waves), 208b, 209b ... laser irradiation light source, 210 ... line sensor, 210a, 210b ... one-dimensional image sensor, 212a,
212b: small foreign matter, 212W to 212Z: circuit or device pattern edge on wafer main surface, 213: X stage, 2
14 Y stage, 215 Wafer stage group, 216
Theta stage, 218b Polarizer (S wave), 231 Relay lens, 232 Scan start point, 233 Scan end point, 234a, 234b Laser irradiation light, 235 Scan direction, 236 … Laser irradiation point, 237 …… Narrow pixel, 238 ……
Wide pixels, 252, 253, 255, 257 …… Comparator, 25
9,260,261 ...... AND circuit or gate, O _S ...... small foreign matter output, O _M ...... in foreign matter output, O _L ...... large foreign matter output.

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01N 21/88 Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. ⁶ , DB name) G01N 21/88

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】パターンが形成された被検査物を保持する
ステージ手段と、前記被検査物に検査光を照射する照明
手段と、前記被検査物の像を結ばせる対物レンズと、前
記対物レンズのフーリエ変換面に設けられた空間フィル
タと、前記対物レンズの結像面に設けられ受けた光を電
気信号に変換して出力する検出器とを備えており、 前記空間フィルタを通過した前記被検査物からの散乱光
の中から欠陥に対応する情報を抽出して欠陥を検出する
欠陥検査装置において、 前記対物レンズの光路には前記被検査物からの散乱光を
第１の分岐光路と第２の分岐光路とに分岐させる分岐光
学手段が設けられており、 前記第１の分岐光路における前記対物レンズのフーリエ
変換面には前記空間フィルタが複数枚、交換可能に挿入
されており、これら空間フィルタの前記散乱光を遮光す
る特性は前記パターンの種類に対応して互いに異なるよ
うにそれぞれ設定されており、 前記検出器は前記第１の分岐光路における前記対物レン
ズの結像面と、前記第２の分岐光路における前記対物レ
ンズの結像面とにそれぞれ設けられており、 前記第１の検出器および前記第２の検出器には第１の検
出器の出力と第２の検出器の出力とに基づいて前記欠陥
を弁別する弁別手段が接続されていることを特徴とする
欠陥検査装置。1. A stage means for holding an object on which a pattern is formed, an illumination means for irradiating the object with inspection light, an objective lens for forming an image of the object, and the objective lens A spatial filter provided on a Fourier transform plane of the objective lens, and a detector provided on the imaging plane of the objective lens for converting light received into an electric signal and outputting the electric signal. In a defect inspection apparatus that extracts information corresponding to a defect from scattered light from an inspection object and detects the defect, the scattered light from the object to be inspected is provided on the optical path of the objective lens by a first branch optical path and a second optical path. Branch optical means for branching into two branch optical paths; a plurality of spatial filters are exchangeably inserted on the Fourier transform surface of the objective lens in the first branch optical path; The characteristic of the filter for blocking the scattered light is set so as to be different from each other in accordance with the type of the pattern. The detector includes an image forming surface of the objective lens in the first branch optical path, And an output surface of the first detector and an output of the second detector. The first detector and the second detector are provided on an imaging plane of the objective lens in two branch optical paths, respectively. And a discriminating means for discriminating the defect based on the above is connected. 【請求項２】前記照明手段は前記被検査物の前記パター
ン面に対して斜方から前記検査光を入射させるように構
成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の欠陥検査装置。2. The defect according to claim 1, wherein said illuminating means is configured to make said inspection light incident obliquely on said pattern surface of said inspection object. Inspection equipment. 【請求項３】前記空間フィルタは前記パターンからの散
乱光の回折光を遮蔽するように構成されていることを特
徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の欠陥
検査装置。3. The defect inspection apparatus according to claim 1, wherein the spatial filter is configured to block diffracted light of scattered light from the pattern. 【請求項４】前記空間フィルタは前記フーリエ変換面内
において、前記検査光の入射面に光学的に対応する面に
平行で、前記フーリエ変換面におけるフィールドを横断
する所定の幅を有する帯状遮蔽部によって構成されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の欠陥検
査装置。4. A band-shaped shielding portion having a predetermined width in the Fourier transform plane, which is parallel to a plane optically corresponding to the plane of incidence of the inspection light and traverses a field in the Fourier transform plane. 4. The defect inspection apparatus according to claim 3, wherein the defect inspection apparatus comprises: 【請求項５】前記照明手段の検査光はＰ波成分よりもＳ
波成分の強度が大きくなるように構成されていることを
特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第３項また
は第４項記載の欠陥検査装置。5. The inspection light of said illuminating means is more S-wave than P-wave component.
5. The defect inspection apparatus according to claim 1, wherein the intensity of the wave component is increased. 【請求項６】前記検査光は実質的にＳ波成分のみから構
成されていることを特徴とする特許請求の範囲第５項記
載の欠陥検査装置。6. The defect inspection apparatus according to claim 5, wherein said inspection light is substantially composed of only an S-wave component. 【請求項７】前記分岐光学手段は実質的にＰ波成分を第
１の分岐光とし、実質的にＳ波成分のみを第２の分岐光
とするように分岐させることを特徴とする特許請求の範
囲第５項または第６項記載の欠陥検査装置。7. The optical system according to claim 1, wherein said branching optical means branches the P-wave component into a first branched light and the S-wave component into a second branched light. 7. The defect inspection apparatus according to claim 5 or 6. 【請求項８】前記弁別手段は前記第１の検出器の出力が
その強度に応じて複数の帯域に分割された後に前記弁別
するように構成されていることを特徴とする特許請求の
範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５項、第６項
または第７項記載の欠陥検査装置。8. The apparatus according to claim 1, wherein said discriminating means is configured to perform the discrimination after an output of the first detector is divided into a plurality of bands according to the intensity. 8. The defect inspection apparatus according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 5, 6, or 7. 【請求項９】前記検出器の複数個の画素を備えており、
これら画素の検出領域が小さく設定されていることを特
徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４
項、第５項、第６項、第７項または第８項記載の欠陥検
査装置。9. A method comprising: a plurality of pixels of the detector;
4. The method according to claim 1, wherein the detection areas of these pixels are set to be small.
Item 9. The defect inspection device according to item 5, item 5, item 6, item 7, or item 8.