JPH04318447A

JPH04318447A - 異物検出方法

Info

Publication number: JPH04318447A
Application number: JP11236691A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Nemoto; 亮二根本; Ryoji Matsunaga; 松永　良治
Original assignee: Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 1991-04-17
Filing date: 1991-04-17
Publication date: 1992-11-10

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体ＩＣの製造用
のウエハに対する異物検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ＩＣの製造用のウエハは、素材の
鏡面ウエハに対してパターン配線が形成され、その表面
に異物が付着すると品質が劣化するので異物検査装置に
より検査される。異物の検出には光学式が専ら使用され
、ウエハの表面に対してレーザビームを照射し、異物が
散乱する散乱光を受光して異物を検出し、この検出信号
を適当な処理回路により処理してえられる異物データを
ディスプレイ装置にマップ表示するものである。

【０００３】さて、パターン配線が形成されたウエハ（
パターン付きウエハという）においては、照射されたレ
ーザビームは、異物とともにパターンによっても反射さ
れるので、両者を区別して異物のみを検出することが極
めて重要である。これに対して、両者を区別して異物の
みを検出する方法およびその装置が開発され、例えば「
特開昭６１−１０４２４３　号、異物検出方法およびそ
の装置」が公開されている。

【０００４】上記の特許公開にかかる異物検出方法およ
びその装置は、偏光特性を考慮して異物とパターンの反
射光の理論解析と、これに対する実験を行った結果に基
づいてなされたもので、図４と図５によりその概略を説
明する。図４は上記公開された異物検査装置の構成の一
例を示し、被検査のパターン付きウエハ１に対して照射
系２によりレーザビームを照射する。照射系２は互いに
異なる波長λ１　とλ２　で、Ｓ偏光のレーザビームを
出力するそれぞれ２個１組の光源２１ａ，２１ｂ　、お
よび２３ａ，２３ｂ　を有し、これらに対してそれぞれ
投光レンズ２２ａ，２２ｂ　および２４ａ，２４ｂが配
置されている。各光源よりのレーザビームの方向と照射
角度は、光源２１ａ　と２１ｂ　、および２３ａ　と　
２３ｂがそれぞれ互いに対向し、ウエハ１に対してそれ
ぞれ低角度θ１　（１〜５°）および高角度θ２（例え
ば３０°）　とされる。次に受光系３は、対物レンズ３
１、波長分離プリズム３２、２個の検光子３３，３５　
、２個の光電変換器３４，３６　により構成される。各
レーザビームによるウエハ１のパターンまたは異物の反
射光（または散乱光）は対物レンズ３１により集光され
、波長分離プリズム（またはダイクロイックミラー）３
２により、波長λ１　とλ２　の成分に分離される。各
成分は検光子３３，３５　によりそれぞれ最適な検出感
度がえられる方向の偏光波が抽出されて光電変換器３４
，３６　に受光され、電圧ＶＬ，ＶＨ　が出力される。信号処理系４においては除算器４１により両出力電圧の
比ＶＬ　／ＶＨ　が計算され、閾値をｍとするコンパレ
ータ４２より異物パルスｐａ　が出力される。

【０００５】次に、図５は図４に対する作用説明図で、
これにより低角度照射と高角度照射によるパターンおよ
び異物の反射光の特徴と異物検出原理を説明する。図５
の（ａ），（ｃ）　において、（イ）　はパターン、（
ロ）　は比較的小さい異物、（ハ）　は比較的大きい異
物を例とし、それぞれの断面を示す。（ａ），（ｂ）　
は波長λ１　を低角度で照射した場合と、その出力電圧
ＶＬ　を示す。パターン（イ）　と異物（ロ）　の出力
電圧ＶＬ　はほぼ等しいので両者はこのままでは区別で
きない。しかし異物（ハ）　の出力電圧ＶＬ　はより大
きいので前２者と区別できる。これに対して、（ｃ），
（ｄ）　は波長λ２　のビームを高角度で照射した場合
とその出力電圧ＶＨ　を示し、（ｂ）と（ｄ）　を比較
すると、パターン（イ）　のＶＨ　はＶＬ　よりかなり
大きく、異物（ロ）　はほぼ等しく、異物（ハ）　はや
や小さい。すなわちパターンの反射光が強調されている
。いま、両出力電圧の比ＶＬ　／ＶＨ　を計算すると、
（ｅ）　に示すように、（イ）　は小さい値となり、（
ロ）　と（ハ）　はかなり大きい値となる。そこで、実
験により適当な閾値ｍを定め、これにより各受光信号を
検出すると、（ｆ）　に示す異物パルスｐａ　がえられ
る。以上によりパターン（イ）　は検出されないが異物
（ハ）　は勿論、電圧ＶＬのみでは区別できなかった異
物（ロ）　が区別され、従って比較的小さいものを含め
て異物のみの検出が可能となるわけである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上の異物検査装置の
構成はかなり複雑なものであるが、実用上これを簡略化
することが望ましい。まず上記の照射系２についてみる
と、２個１組とする光源２１ａ，２１ｂ　および２３ａ
，２３ｂ　がそれぞれ対向して設けられているが、その
理由はパターンには方向性があり、また図５では異物を
球形と仮定したが現実には種々の異形をなし、やはり方
向性があるので、これらに対してなるべく均等にレーザ
ビームを照射するためのものである。さらに言えば、照
射方向は多方向であるほど均等に照射できるが、構成上
対向する２方向にとどめたものである。いま、高角度照
射の波長λ２のレーザビームをウエハに対して垂直方向
に照射することを考えると、パターンは台形断面である
からその方向に拘らず均等照射され、光源の個数を減ら
すことができる。ただし、低角度照射は従来のまま２方向よりの対向照射
とする。しかしながら、垂直照射の場合はウエハの表面
より正反射光が反射されて光電変換器３６の出力電圧Ｖ
Ｌ　のＳ／Ｎが劣化する欠点がある。元来、波長λ２　
のビームを垂直照射を避け、角度θ２　で斜め方向に照
射する理由は正反射光を受光しないためである。従って
垂直照射とするときは正反射光を遮断することが必要で
ある。

【０００７】次に、上記の異物検査装置においては反射
光の偏光方向については詳細な検討がなされ、検光子３
３，３６　を使用して最適な検出感度の偏光波を抽出す
るものである。しかし、決定的で一意的な最適方向はか
ならずしも存在しない。そこで多少の感度低下を許して
検光子を省略することを考える。その場合は低角度照射
と高角度照射の反射光を波長分離する必要がなく、その
代わり両レーザビームを交互に照射し、それぞれの反射
光を１個の光電変換器により受光して同期検波すれば、
波長分離プリズム３２と一方の光電変換器３６とを省略
できる。しかし、この場合においても正反射光に対する対策が必
要である。この発明は以上の考えにより簡略化した異物
検出方法を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は異物検出方法
であって、その基本構成は互いに異なる波長のレーザビ
ームの一方を低角度とし、他方を垂直方向として被検査
のウエハに照射し、それぞれの反射光を光電変換器によ
り受光し、光電変換器の出力するそれぞれの反射光に対
する出力電圧の比数を除算器により計算し、この比数を
適当な閾値と比較してウエハに付着した異物を検出する
ものである。

【０００９】上記に対する第１の実施態様は、低角度照
射と垂直照射のレーザビームのそれぞれの反射光を波長
分離プリズムにより分離し、分離された低角度照射の反
射光を第１の光電変換器に受光し、また垂直照射のレー
ザビームの反射光のうちの正反射光成分をストッパによ
り遮断して第２の光電変換器に受光する。両光電変換器
の出力電圧の比数を除算器により計算する。

【００１０】次に第２の実施態様は、低角度照射と垂直
照射のレーザビームをパルス電源により交互に発振して
交互照射を行い、それぞれの反射光のうちの正反射光成
分、または垂直方向成分をストッパにより遮断して１個
の光電変換器により受光し、その出力電圧を交互照射に
同期した同期検出器により検出し、除算器により比数を
計算する。

【００１１】

【作用】以上の基本構成においては、波長λ２　のレー
ザビームはウエハに対して垂直照射されるので、パター
ンはその方向に拘らず均等に照射され、両レーザビーム
の反射光を光電変換器により受光し、それぞれの出力電
圧の比数を除算器により計算し、パターンを除いて付着
した異物が検出されるもので、垂直照射には１個の光源
を使用すればよい。

【００１２】第１の実施態様においては、波長分離プリ
ズムにより分離された低角度照射のレーザビームの反射
光はそのまま第１の光電変換器に受光するが、垂直照射
のレーザビームの正反射光成分はストッパにより遮断さ
れるので、第２の光電変換器の出力電圧のＳ／Ｎの劣化
が防止される。

【００１３】第２の実施態様においては、低角度照射と
垂直照射のレーザビームはパルス電源により交互照射さ
れ、それぞれの反射光は１個の光電変換器により受光さ
れ、その出力電圧を同期検波器により検出するので波長
分離プリズムが省略され、光電変換器の個数が節約され
る。この場合、垂直照射の反射光のうちの正反射光成分
はストッパにより遮断されて第１の実施例と同様に出力
電圧のＳ／Ｎの劣化が防止される。ただし、低角度照射
の反射光の垂直方向成分も遮断されるが、異物の反射光
は広い範囲の指向性があるので、垂直方向成分を遮断し
ても検出感度にあまり影響しないものである。また、パ
ターンの反射光は、従来から斜め照射による主としては
エッジの散乱光を受光する方法であるので垂直方向成分
を遮断しても検出感度に対する影響はやはり小さい。

【００１４】

【実施例】図１はこの発明の第１の実施態様に対応する
第１の実施例を示し、図２はその作用説明図である。各
図には図４，５と同一要素には同一番号を付与する。図
１において、照射系２は前記図４と同様に、波長λ１　
のＳ偏光ビームを低角度で照射する２個１組の光源２１
ａ，２１ｂ　、および投光レンズ２２ａ，２２ｂ　を有
し、これに対して波長λ２　のＳ偏光ビームは１個の光
源２３、投光レンズ２４、ビームスプリッタ２５および
対物レンズ３１により、ウエハ１に対して垂直方向の照
射される。各ビームの反射光は対物レンズ３１により集
光され、ビームスプリッタ（またはハーフミラー）２５
を透過する。ついで波長分離プリズム（またはダイクロ
イックミラー）３２により波長分離され、検光子３３に
より波長λ１　の反射光より検出感度が最適となる偏光
波が抽出されて光電変換器３４に受光されて電圧ＶＬ　
が出力される。一方、波長λ２　の反射光は波長分離さ
れた後、光軸中心に設けられたストッパ３７により正反
射光が遮断され、検光子３５により同様に偏光波が抽出
されて光電変換器３６より電圧ＶＨ　が出力される。両
出力電圧は除算器４１に入力して比数ＶＨ　／ＶＬ　が
計算され、閾値をｍとするコンパレータ４２により異物
パルスｐａ　がえられる。図２は、図１に対するパター
ンと異物の反射光、各出力電圧ＶＬ，ＶＨ　、比数ＶＬ
　／ＶＨ　などを示すもので、波長λ１　に対する（ａ
），（ｂ）　は図５の（ａ），（ｂ）　と同じであるが
、波長λ２　に対する（ｃ）　においては、ウエハの正
反射光Ｒｓはストッパ３７により遮断されて、（ｄ）　
に示されるようにパターン（イ）　および異物（ロ），
（ハ）　に対するＶＨ　がえられ、従来と同様に除算器
４１により（ｅ）　に示す比数ＶＬ　／ＶＨ　が計算さ
れ、これがコンパレータ４２により閾値ｍと比較され、
（ｆ）　のようにパターン（イ）　を除いて異物（ロ）
，（ハ）　に対する異物パルスｐａ　がえられる。

【００１５】図３はこの発明の第２の実施態様に対する
第２の実施例を示す。この場合の照射系２の各光源の配
置は第１の実施例と同様であるが、光源２１ａ，２１ｂ
　と光源２３に対してパルス電源５より交互にパルス電
流を供給し、ウエハ１に対して波長λ１と波長λ２　の
ビームを交互に照射する。受光系３においては各反射光
はビームスプリッタ２５を透過した後、ストッパ３７に
より正反射光成分、または垂直方向成分が遮断されて１
個の光電変換器３６により受光され、電圧ＶＬ　とＶＨ
　が交互に出力される。両電圧は同期検波器４３に入力
し、パルス電源５より供給される交互照射に同期した同
期信号により別々に検出され、従来と同様に除算器４１
とコンパレータ４２とにより異物パルスｐａ　がえられ
る。この場合は、垂直照射の正反射光成分が遮断される
ので第１の実施例と同様に出力電圧ＶＬ　のＳ／Ｎの劣
化が防止されるが、同時に低角度照射の反射光の垂直方
向成分も遮断される。しかし、異物の反射光は広い範囲
の指向性があるので、垂直方向成分を遮断しても検出感
度にあまり影響しない。また、パターンについては、前
記図５の（ａ），（ｃ）　におけるパターン　（イ）に
示したように、従来から主としてエッジの散乱光を受光
する方法であるのでやはり垂直方向成分を遮断しても検
出感度に対する影響は小さい。以上により第２の実施例
においても、第１の実施例に対する図２と同様の反射光
、各出力電圧ＶＬ，ＶＨ　、比数ＶＬ　／ＶＨ　がえら
れ、異物パルスｐａ　が同様に検出される。

【００１６】以上の第２の実施例においては、交互照射
と同期検波方式によるので、しいて異なる２つの波長を
使用する必要はなく、すべての光源２１ａ，２１ｂ，２
３を同一波長とすることも差し支えない。また、第１の
実施例と第２の実施例に対して細部において異なるバリ
エーションが考えられるが、垂直照射とその正反射光に
対するストッパを有する構成、または垂直照射における
交互照射と同期検波方式による限りこの発明に包含され
る。

【００１７】

【発明の効果】以上の説明のとおり、この発明による異
物検出方法の基本構成においては、２個のレーザビーム
の一方をウエハに対して垂直方向に照射するので、パタ
ーンはその方向に拘らず均等に照射され、これにより垂
直照射用の光源が１個に節約される。第１の実施態様に
おいては、垂直照射によるウエハの表面の正反射光成分
はストッパにより遮断されるので、第２の光電変換器の
出力電圧のＳ／Ｎが劣化することなく異物が従来と同様
に検出される。第２の実施態様においては、各レーザビ
ームは交互照射され、それぞれの反射光の正反射光成分
、または垂直方向成分がストッパにより遮断されて１個
の光電変換器により受光し、その出力電圧を同期検出器
により検出するので、波長分離プリズムが省略されると
ともに光電変換器の個数が節約され、光電変換器の出力
電圧のＳ／Ｎを劣化することなく異物が従来と同様に検
出される。以上によりこの発明によれば異物の検出性能
を低下することなく装置が簡略され、異物検査装置に寄
与する効果には大きいものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　この発明の第１の実施例の構成図を示す。

【図２】　　図１に対する作用説明図を示す。

【図３】　　この発明の第２の実施例の構成図を示す。

【図４】　　特許公開された異物検査装置の構成の一例
を示す図である。

【図５】　　図４に対する作用説明図を示す。

【符号の説明】

１…パターン付きウエハ、２…照射系、２１ａ，２１ｂ，２３，２３ａ，２３ｂ…
光源、２２ａ，２２ｂ，２４，２４ａ，２４ｂ…投光レ
ンズ、２５…ビームスプリッタ（ハーフミラー）、３…受光系
、３１…対物レンズ、３２…波長分離プリズム（ダイクロイックミラー）、３
３，３５　…検光子、３４，３６　…光電変換器、３７…ストッパ、４…信号
処理系、４１…除算器、４２…コンパレータ、４３…同
期検波器、５…パルス電源、 λ１，λ２　…レーザの波長、ｐ…レーザビームの強度
、ｐａ　…異物パルス、（イ）　…パターン、（ロ），（ハ）　…異物、ＶＬ，
ＶＨ　…光電変換器の出力電圧。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　互いに異なる波長のレーザビームの一
方を低角度とし、他方を垂直方向として被検査のパター
ン付きウエハに照射し、それぞれの反射光を光電変換器
により受光し、該光電変換器の出力するそれぞれの反射
光に対する出力電圧の比数を除算器により計算し、該比
数を適当な閾値と比較して前記ウエハに付着した異物を
検出することを特徴とする異物検出方法。
【請求項２】　　前記低角度照射と垂直方向照射のレー
ザビームのそれぞれの反射光を波長分離プリズムにより
分離し、該分離された前記低角度照射の反射光を第１の
光電変換器に受光し、前記垂直照射のレーザビームの反
射光のうちの正反射光成分をストッパにより遮断して第
２の光電変換器に受光し、該第１の光電変換器と第２の
光電変換器の出力電圧の前記比数を前記除算器により計
算する、請求項１記載の異物検出方法。
【請求項３】　　前記低角度照射と垂直照射のレーザビ
ームをパルス電源により交互に発振して交互照射を行い
、それぞれの反射光のうちの正反射光成分または垂直方
向成分をストッパにより遮断して１個の光電変換器によ
り受光し、該１個の光電変換器の出力電圧を、前記交互
照射に同期した同期検出器により検出して前記比数を前
記除算器により計算する、請求項１記載の異物検出方法
。