JPH01176932A - 微小異物検査装置 - Google Patents

微小異物検査装置

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JPH01176932A
JPH01176932A JP63000453A JP45388A JPH01176932A JP H01176932 A JPH01176932 A JP H01176932A JP 63000453 A JP63000453 A JP 63000453A JP 45388 A JP45388 A JP 45388A JP H01176932 A JPH01176932 A JP H01176932A
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light
wafer
foreign matter
scattered
flat substrate
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Masahiko Arai
正彦 新井
Hiroyuki Matsushiro
松代 弘之
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    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/94Investigating contamination, e.g. dust

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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、平面基板、例えばウェハなどの表面上の微
小異物の有無などを自動的に検査する微小異物検査装置
に関する。
〔従来の技術〕
ウェハ表面上の微小異物検査装置として、ウェハ表面上
に1本ないし数本の光ビームを斜め方向・から照射し、
その照射内に存在した微小異物からの散乱光を光電素子
に入射させ、微小異物の有無、大きさなどをビームとウ
ェハとを相対的に移動させ、自動的に判定できる型式の
ものがある。また、パターンからの散乱光と微小異物か
らの散乱光を偏光を利用して識別可能とし、パターン付
ウェハにおける微小異物の検出を可能とした型式のもの
もある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ウェハ表面上の微小異物は、インプロセスにおいて存在
した場合、デバイスの性能に大きく影ツし、そのデバイ
スが不良品となる可能性が極めて高い。従来の微小異物
検査装置では、微小異物の存在の有無、大きさ、個数な
どは、検出可能であるが、その微小異物の正体までは、
判定できない。
そこで本発明は、微小異物の存否と有機物の存否とを検
出できる微小異物検査装置を得ることを目的とする。
(問題点を解決する為の手段) そこで、本発明は、平面基板に斜め方向からスポット光
を投射する第1照明手段(4,24)と、前記平面基板
にその表面に垂直な方向から前記スポット光の照射位置
に重なるように、励起光を投射する第2照明手段(8,
9,10,11,7)と、前記平面基板を載置して2次
元的に移動し、前記スポット光によって前記平面基板を
2次元的に走査させる走査手段(la、1.52.54
.58)と、前記スポット光による前記平面基板からの
散乱光と前記励起光による前記平面基板からの螢光とを
受光すると共に、前記散乱光と前記螢光とを波長分離し
て各々の光電変換信号を出力する受光手段(7,11,
12,13、A、18.19.20)と、前記散乱光の
光電変換信号から前記平面基板上の微小異物の存否を、
また、前記螢光の光電変換信号から前記平面基板上の有
機物の存否をそれぞれ判定し、表示する演算表示手段(
56,57,58,60)と、を有することを特徴とす
る微小異物検査装置、によって上記目的を達成した。
(作 用) 本発明によれば、第1照明手段のスポット光による散乱
光と、第2照明手段の励起光による螢光とを検出してい
るので、微小異物の存否と共に、有機物の存否も知るこ
とができる。従って、微小異物の無機物か有機物かを識
別できるばかりでなく、平面基板上のレジストの残りを
検出することもできる。さらに、パターン付ウェハにお
いては、散乱光を用いて微小異物を検出する構成の場合
には、パターンでの散乱光と微小異物での散乱光とを識
別できないため、微小異物の検出ができなかっだが、励
起光による螢光検出によれば、ウェハ上にパターンがあ
っても、ウェハ上の有機物(有機物のごみ、レジスト等
)を識別することができる。
(実施例) 第1図は本発明の第1実施例の光学系を示す図、第2図
は照射位置近傍の斜視図、第3図は原理説明図、第4図
は電気ブロック図である。
ステージ1の載物部材1aには平面基板としてのウェハ
2が載置されている。載物部材1aは、X方向、2方向
、φ方向(第2図参照)へ公知の機構により移動可能で
ある。
レーザ、レーザダイオード、LED等から構成される第
1照明光源4からの照明光は、集光レンズ24によって
集光され、スポット光としてウェハ2に斜め方向から投
射される。このスポット光の入射角と等しい反射角方向
には集光レンズ23があり、この集光レンズ23は、ウ
ェハ2がZ方向基準位置にあるときに、ウェハ2上の光
スポットを振動スリット6上に集光する。振動スリット
6は紙面に垂直な方向へスリットが形成され、光軸に垂
直な矢印P方向へ振動する。この振動中心位置は、ウェ
ハ2が基準位置にあるときに、集光レンズ23により光
スポットが生じる位置である。
振動スリット6の透過光は検出器5に入射し、光電変換
される。この光電変換信号は、適当に処理された後、演
算装置に入力され、載物部材1aのZ方向位置制御に用
いられる。すなわち、第1照明光源4、集光レンズ24
.23、振動スリット6、検出器5によって、周知の合
焦検出系が構成される。
水銀ランプ、レーザ等から構成される第2照明光源8か
らの射出光は、集光レンズ9、励起フィルタ10、グイ
クロイックミラー11によって、励起波長の光が選択さ
れ、対物レンズ7の後側焦点位置に集光する。従って、
対物レンズ7によって、励起光が平行光束となり、その
光束が対物レンズにより集光されてウェハ2に入射する
。そして、対物レンズ7の光軸は、基準位置にあるウェ
ハ2の表面で交差する集光レンズ23.24の交差点を
通るように設定される。
ウェハ2の表面にごみ等の微小異物3があると、第1照
明光源4によるスポット光の散乱光が生じ、この散乱光
は対物レンズ7、ダイクロイックミラー11、吸収フィ
ルタ12を通って測光絞り13上に集光する。測光絞り
13は、ウェハ2が基準位置にあると、ウェハ2表面と
対物レンズ7によって共役になっている。従って、測光
絞り13の孔と共役なウェハ2上の領域からの散乱光の
みが測光絞り13を通過し、不図示のリレーレンズを介
して分光器Aの入射スリット14に入る。入射スリット
からの入射光は全反射鏡21、凹面鏡15で反射した後
、回折格子16で0次光が反射され、この反射光がさら
に凹面鏡15、全反射鏡22で反射して出射スリット1
7から射出される。
出射スリット17を射出した散乱光は、ダイクロイック
ミラー18を透過して、光電変換素子20に入り、光電
変換される。
一方、微小異物3が螢光を発生する物質であると、励起
光の照射によ゛り螢光が発生し、この螢光は、対物レン
ズ7、グイクロイックミラー11吸収フイルタ12を通
って測光絞り13上に集光する。ウェハ2が基準位置に
あれば、測光絞り13の孔と共役なウェハ2上の領域か
らの螢光のみが測光絞り13を通過し、分光器Aを通っ
てダイクロイックミラー18で反射し、光電変換素子1
9に入り、光電変換される。光電変換素子19.20の
出力信号は、演算表示装置20に入力され、演算処理、
表示が行なわれる。
第3図は上述した第1照明光源4からの照明光、その異
物による散乱光、励起光、励起光により異物から生ずる
螢光を、それぞれの波長に着目して表わしたもので第1
照明光源4からの照明光の波長をλ1、異物による散乱
光は同一波長であるので同じくλ1、励起光の波長をλ
2、螢光の波長をλ、として示しである。なお、第3図
においては、第1図で示した部材を簡略化のために一部
省略しである。第3図からもわかるように、ダイクロイ
ックミラー11は励起光の波長λ2を反射し、散乱光の
波長λ1、螢光の波長λ、を透過する特性を有し、また
、ダイクロイックミラー18は散乱光の波長λ1を透過
し、螢光の波長λ、を反射する特性を有している。
第4図は第1図の光学系と共に用いられる電気ブロック
図であり、検出器5を有する2方向位置検出器50から
の位置検出信号によって、演算装置58はステージ1の
2方向駆動装置51を制御し、ウェハ2を2方向基準位
置に設定する。その後、演算装置58は、ステージ1の
X方向駆動装置53、回転駆動装置55を制御し、スポ
ット光がウェハ2上をスパイラル状に走査するようにな
す。その際、X方向位置検出器52、回転位置検出器5
4からの位置信号が演算装置58に入力されているので
、演算装置は、スポット光が照射されているウェハ2上
の座標位置を演算できる。この座標位置は、曲座標によ
ってもまた、X−Y座標によっても良いことは当然のこ
とである。
スポット光がウェハ2上をスパイラル状に走査していく
間で、スポット光がウェハ2上の異物3で散乱されると
、この散乱光は対物レンズ7、ダイクロイックミラー1
1、吸収フィルタ12、測光絞り13、入射スリット1
4、分光器A、ダイクロイックミラー18を通って光電
変換素子20へ入射する。その結果、光電変換素子20
を含む異物検出器56から異物検出信号が演算装置5日
に入る。演算装置58は、異物検出器58から異物検出
信号が入力されたときのX方向位置検出器52、一回転
位置検出器54からの位置信号を異物存在座標値として
メモリに記憶する。
上記異物3が有機物であるときには、異物3で生じた螢
光が、対物レンズ7、ダイクロイックミラー11、吸収
フィルタ12、測光絞り13、分光器A1ダイクロイッ
クミラー18によって光電変換素子19に入る。その結
果、光電変換素子19を含む有機物検出器57から有機
物検出信号が演算装置58に入る。演算装置58は、有
機物検出器57から有機物検出信号が入力されると、異
物検出器58からの異物検出信号によって認知された異
物が、有機物質である旨ラベリングを行う。
なお、レジストの残りがある場合のように、有機動検出
器57から有機物検出信号が出力されても、異物検出器
58から異物検出信号が出力されない場合もある。
載物部材1aの移動によって、スポット光2によるウェ
ハ2の走査が終了すると、演算装置5Bは、X方向位置
検出器52、回転位置検出器54からの位置信号に応じ
て(演算装置58は、X方向最大移動位置及び最大回転
数になるまで、X方向駆動装置53、回転駆動装置55
を制御する)、X方向駆動装置53によって、載物部材
1aを初期位置に戻す、また、演算装置58は、メモリ
に記憶された異物の存在する座標値を表示器60に表示
せしめる。その際、有機物のラベリングのあるものは、
異物が有機物であることを併せて表示する。
また、不図示のキーボード等からのオペレータの指示に
より、演算装置58は有機物の分析を行なうよう動作す
る。すなわち、演算装置58は、有機物のラベリングの
ある座標位置に載物部材1aがくるように(この位置は
、微小異物3がほぼ対物レンズ7の光軸に一致する位置
である)、メモリの内容に応じてX方向駆動装置53、
回転駆動装置55を順次制御する。具体的には、演算装
置58はまず初期座標位置から順次有機物のラベリング
のある座標位置をメモリにて検索し、有機物のラベリン
グの座標位置に載物部材1aを移動し、分光器Aの格子
駆動装置59に制御信号を出力して回折格子16を波長
スキャンさせる。その結果、光電変換素子19の出力と
格子駆動装置59の制御信号との同期を取ることで、演
算装置58は測定座標位置の有機物の波長スペクトルを
得ることができる。このデータはメモリに記憶される。
このように、全ての有機物の波長スペクトルが得られる
と、演算装置58はあらかじめメモリに記憶されていた
各種の有機物の波長スペクトルとの比較対応を測定した
波長スペクトルの各々に対して行い、物質の同定を行っ
て、座標値と共に、物質名を表示器60に表示する。
第5図は本発明の第2実−例であり、第1図と同機能の
ものには同符号を付して説明を省略する。
全反射鏡21より反射された光は、凹面回折格子27に
より分光され、リニアイメージセンサアレイ2日上に螢
光スペクトルが結像する。凹面回折格子27は、回折格
子を回転させず、広範囲の波長の光を一度に分光できる
特徴をもっている。28上に結像された螢光スペクトル
は、28により一度に光電変換され、データ処理部30
に送られるので、第1図の例に比べて高速化が可能とな
る。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、光ビームの斜め入射によ
る散乱光と垂直入射による螢光を同位置、同範囲の照野
からの微小異物のものとして、該散乱光、該螢光の波長
の差に基づいて、同時に測光することが可能となり、該
微小異物の無機、有機の判定をウェハまたはそれ以外の
検査対象物の全領域を高速で行なうことができる。
また、有機物からの前記螢光を分光器を用いて、高速で
定性分析を行なうことで物質の同定ができさらに、散乱
光、前記螢光をリニアイメージセンサ−アレイを用いた
マルチチャンネル型の分光器を用いて測光することによ
り、前記無機物、前記有機物の判定、及び前記有機物の
定性分析が同時に検出可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例の光学系を示す図、第2図
は照射位置近傍の斜視図、第3図は原理説明図、第4図
は第1実施例の電気ブロック図、第5図は本発明の第2
実施例の光学系を示す図、である。 (主要部分の符号の説明) 1・・・ステージ、 4・・・第1照明光源、8・・・
第2照明光源、 11.1日・・・グイクロイックミラー19.20・・
・光電変換素子。 出願人  日本光学工業株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  平面基板に斜め方向からスポット光を投射する第1照
    明手段と、 前記平面基板にその表面に垂直な方向から前記スポット
    光の照射位置に重なるように、励起光を投射する第2照
    明手段と、 前記平面基板を載置して2次元的に移動し、前記スポッ
    ト光によって前記平面基板を2次元的に走査させる走査
    手段と、 前記スポット光による前記平面基板からの散乱光と前記
    励起光による前記平面基板からのケイ螢光とを受光する
    と共に、前記散乱光と前記螢光とを波長分離して各々の
    光電変換信号を出力する受光手段と、 前記散乱光の光電変換信号から前記平面基板上の微小異
    物の存否を、また、前記螢光の光電変換信号から前記平
    面基板上の有機物の存否をそれぞれ判定し、表示する演
    算表示手段と、 を有することを特徴とする微小異物検査装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04165641A (ja) * 1990-10-30 1992-06-11 Nec Corp ウェーハ外観検査装置
EP0838850A2 (en) * 1996-10-24 1998-04-29 Hamamatsu Photonics K.K. Method for placing flourescent single molecules on surface of substrate and method for visualizing structural defect of surface of substrate
KR100783309B1 (ko) * 2006-02-15 2007-12-10 주식회사 동진쎄미켐 평판 표시 장치의 검사 시스템
JP2017203781A (ja) * 2012-05-15 2017-11-16 ザ・ボーイング・カンパニーThe Boeing Company 汚染特定システム

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