JPH07270326A - 異物検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フーリェ変換パターンを用いなくてもより微
小な異物を精度よく検出でき、検出対象がメモリ等の規
則的なパターンを持つ被検体に限定されることがない異
物検査装置を実現することにある。 【構成】 ウエハ等の基板状のパターンに対してほぼ４
５゜でかつ低投影角でレーザビームを照射したときにパ
ターンの散乱光のうち後方散乱がほとんど少なくなる性
質を利用して半円形遮光フィルタを集光レンズの手前に
設けて後方散乱のみを通過させるようにしているので、
フーリェ変換パターンのフィルタを用いなくても微細異
物の検出ができ、メモリ等の規則的なパターンを持つ被
検体に限定されずに、微小な異物を精度よく検出でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、異物検査装置に関
し、詳しくは、ウエハ，レチクル，ＴＦＴガラス基板等
の被検体のパターン表面上に付着した微細な異物をパタ
ーンと区別して検出する異物検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４に、従来のウエハ異物検査装置の基
本構成の一例を示す。被検査のウエハ１は図示しない検
査テーブルに載置されてＸＹ移動機構により移動する。
ウエハ１に対して光源２よりレーザビームＬが小さい投
射角度φで投射され、表面による反射光Ｒが集光レンズ
３により集光され、異物検査部のＣＣＤセンサ９１（光
学センサ）に配線パターン等の映像が受像される。表面
に異物が付着していると、その散乱光がＣＣＤセンサに
受光され、異物検出回路９２により異物が検出される。

【０００３】以上においては配線パターン等の反射光も
異物の散乱光と同様にＣＣＤセンサに受光されるので、
これらを識別することは一般には困難である。そこで、
これに対して種々の工夫がなされている。投射するレー
ザビームＬを、例えば、Ｓ偏光波とすると、配線パター
ン等にはある程度の規則性があるため、偏光面の方向は
あまり変化しないが、異物は種々勝手な方向に反射する
ので散乱光の偏光面が回転する性質がある。よって、偏
光方向により配線パターン等と異物を区別することが可
能になる。具体的には、主として異物からの散乱光であ
るＰ偏光波だけを偏光フィルタＦにより抽出することに
より、比較的大きい異物に対してはかなりな程度の区別
能力を有する。

【０００４】また、特願平３−２２９４３８等に示され
るように、より微細な異物を検出するために、出願人
は、規則的パターンを有するウエハ表面の異物検査を行
うに際し、受光光学系のフーリェ変換面に、そのパター
ンにより発生する光のフーリェ変換パターンを遮断する
空間的なパターンフィルタを設けた異物検査装置を提案
している。

【０００５】図５に、そのブロック図を示す。この検査
装置は、前記した図４と同様に光源２、集光レンズ３、
異物検出部４を有するほか、ＭＰＵ７１、メモリ（ＭＥ
Ｍ）７２およびプリンタ（ＰＲＴ）７３よりなるコンピ
ュータ部７と、駆動回路８１、ＸＹ移動機構８２および
載置テーブル８３よりなる走査部８を具備する。これに
対して、変換像受像部５とパターンフィルタ部６が付加
される。変換像受像部５は、集光レンズ３とＣＣＤセン
サ９１の間の適当な位置に設けたハーフミラー５１と、
その反射方向に形成されるフーリェ変換面に設けたＴＶ
カメラ５２により構成される。

【０００６】かかる構成の下で、先ず準備工程によりサ
ンプルウエハの各メモリパターンのフーリェ変換パター
ンに対する共通パターンを求める。被検査ウエハと同一
のメモリチップを有するサンプルウエハ１を選定し、走
査部８の載置テーブル８３にセットする。これに対して
光源２よりレーザビームＬを投射し、ＭＰＵ７１の制御
により、ＸＹ移動機構８２によりウエハをＸまたはＹ方
向に移動してメモリパターンを受像位置に停止し、メモ
リパターンのフーリェ変換パターン（Ｆパターン）をＴ
Ｖカメラで受像してＭＥＭ７２に記憶する。サンプルウ
エハのｎ個のメモリチップの各メモリパターンについて
同様にＦパターンを受像して記憶し、これが終了する
と、ＭＰＵ７１の処理により各Ｆパターンに共通する共
通パターンＦm を抽出してＭＥＭ７２に記憶する。

【０００７】次に検査工程においては、ＭＥＭ７２より
共通パターンＦm のデータを読出してパターン発生回路
６２に与え、パターン信号を発生して液晶フィルタ６１
にＦm を設定する。ついでサンプルウエハを載置テーブ
ル８３にセットし、ウエハ１をＸまたはＹ方向に移動し
て各メモリパターンの映像をＣＣＤセンサ９１により逐
次に受像し、異物検出回路４２により異物が検出されて
ＭＥＭ７２に記憶される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、実際に、液晶
フィルタを使用した場合に、散乱光がこのフィルタを透
過するによりＣＣＤセンサ９１の受光量が多少低下す
る。そこで、検出する異物が微小になればなるほどノイ
ズレベルとの識別が難しくなる。そのため、小さい異物
を検出するためにより透過率の高いフィルタとしてフィ
ルム等に光を遮断するフーリェ変換パターンを描いて使
用することも提案しているが、パターンの描画を別途行
わなければならない問題が発生し、また、これは、メモ
リ等の規則的なパターンに対してはパターンを描き易い
が、論理ＩＣなどの比較的不規則なパターンを持つウエ
ハなどでは、明確な形のフーリェ変換パターンが得られ
難い欠点がある。

【０００９】一方、フーリェ変換パターンを用いないノ
ンフーリエ方式は、被検体表面のパターンの規則性によ
る制約は特にないが、その検出原理から微細な異物に対
する検出感度が低い欠点がある。この発明の目的は、こ
のような従来技術の問題点を解決するものであって、フ
ーリェ変換パターンを用いなくてもより微小な異物を精
度よく検出でき、検出対象がメモリ等の規則的なパター
ンを持つ被検体に限定されない異物検査装置を実現する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するこの
発明の異物検査装置の構成は、レーザビームの照射点を
相対的にＸＹ方向に走査させる走査機構と、ＸＹ方向の
走査においてレーザビームが微細パターンの縦あるいは
横方向に対してほぼ４５゜の角度でかつ被検体の表面側
からみて数度の投射角で照射する光源と、集光レンズの
手前に設けられレーザビームの方向に対して前方の散乱
光を遮断するフィルタとを備えるものである。

【００１１】

【作用】ウエハ等の基板上のパターンに対してほぼ４５
゜でかつ低投影角でレーザビームを照射したときに、パ
ターンの散乱光は、前方散乱が主体となり、後方散乱が
ほとんどなくなる性質があることが分かった。そこで、
前記のようにウエハ等の基板状のパターンに対してほぼ
４５゜でかつ低投影角でレーザビームを照射したときに
パターンの散乱光のうち後方散乱がほとんど少なくなる
性質を利用し、例えば、半円形の遮光フィルタを集光レ
ンズの手前に設けて後方散乱のみを通過させるようにす
る。これによりパターン側からの散乱光によるノイズが
低減して、フーリェ変換パターンのフィルタを用いなく
ても微細異物の検出ができ、メモリ等の規則的なパター
ンを持つ被検体に限定されずに、種々の被検体に対して
その表面に付着した微小な異物を精度よく検出できる。

【００１２】

【実施例】図１に、この発明の一実施例における構成図
を示す。ここで、光源２、集光レンズ３、受光器として
のＣＣＤセンサ９１、異物検出回路９２、ＭＰＵ７１、
メモリ７２、走査部８は、図４乃至図５に示した従来と
同様な構成要素であり、同一の符号をもって示す。な
お、これらについての説明は割愛する。これに対して、
以下に詳述する半円形の遮光フィルタ６２が特別に設け
られている。そして、ここでは、走査部８のＸＹ走査に
おいて、光源２は、ウエハ１上の縦横に走るパターン
（Ｘ軸あるいはＹ軸）に対してほぼ４５゜の角度でかつ
ウエハ表面からみてその仰角ψが２゜乃至８゜程度と低
い投影角でウエハ１にＳ偏光のレーザ光Ｌをスポット状
（図では偏光の説明の都合上線状になっている）に照射
する位置に配置されている。また、載置テーブル８３上
のウエハ１は、そのようになるような位置に設定されて
テーブルに載置される。さらに、異物からの散乱光のう
ちＳ偏光成分を検出するために、受光器としてＣＣＤセ
ンサ４１、異物検出回路４２と偏光分離素子（ビームス
プリッタ）４９とがさらに設けられているが、Ｐ偏光成
分とＳ偏光成分とを検出して異物検出をすることは従来
から行われている。

【００１３】半円形遮光フィルタ６２は、図３(a) に示
すように、半分が透過部分６２a となっていて、残りの
半分が黒の遮光パターン６２b となっている円形のもの
で、レーザビームＬに対して後方の散乱光だけ透過さ
せ、前方の散乱光を遮断するものである。図示するよう
に、光源２側が透過部分６２a になり、その反対側が遮
光部分６２b になるように集光レンズ３の手前に置かれ
ている。なお、図１に示すように、この半円形の遮光フ
ィルタ６２は、ブラケット６３を介して集光レンズ３の
外筒３a に固定されている。

【００１４】これによりＳ波からなるレーザビームＬが
照射されて発した散乱光のうち半円形遮光フィルタ６２
により後方散乱光のみが通過して集光レンズ３を通る。
この通過光を偏光分離素子４９で受けてＳ偏光（Ｓ’）
とＰ偏光（Ｐ）とに偏光分離し、互いに直交する別方向
に出力する。

【００１５】Ｓ偏光（Ｓ）は、ＣＣＤセンサ４１，異物
検出回路４２を経由して検出信号Ｄa になり、これが異
物判定回路９３に入力される。また、Ｐ偏光（Ｐ）は、
ＣＣＤセンサ９１，異物検出回路９２を経由して検出信
号Ｄb になり、これが異物判定回路９３に入力される。
異物判定回路９３は、比率演算回路（割算回路）９３a
とコンパレータ（ＣＯＭ）９３b とからなり、比率演算
回路９３a でＤb ／Ｄa の演算を行い、コンパレータ９
３b でそれが、例えば、１．２５（所定値）以上である
ときに、異物と判定して”１，０”の判定結果信号Ｄを
発生して、この信号Ｄをバッファメモリ７４に送出す
る。バッファメモリ７４は、判定結果信号Ｄをデータと
して所定のアドレスに記憶する。

【００１６】なお、バッファメモリ７４のアドレスは、
ＭＰＵ７１からの信号でＸＹ走査に応じて順次更新され
る。また、前記の比率演算回路（割算回路）９３a で逆
比であるＤa ／Ｄb を算出するようにすれば、前記の所
定値は、０．８となり、０．８以下のときに異物が検出
されることになる。また、バッファメモリ７４に記憶さ
れたデータは、適時にＭＰＵ７１により読込まれてＭＥ
Ｍ７２の所定の領域に測定データとして記憶される。

【００１７】ところで、通常、Ｓ偏光の光を照射したと
きにパターンに対し、異物があるときには、Ｓ偏光成分
よりもＰ偏光成分が多くなる。一方、パターンの場合に
は、これらがほぼ等しいので、これらの比率が１の近傍
にある。そこで、前記のような比率による検出が有効で
ある。

【００１８】次に、半円形遮光フィルタ６２の作用を図
２に従って説明する。図２は、ゲートパターン形成工程
やＡｌ配線工程において約５゜の照射角でウエハに偏光
なしのレーザビームを照射して１チップのメモリセルの
領域についてＸＹ走査し、レーザビームＬと集光レンズ
３の位置に二次元イメージセンサを配置してその散乱光
を直接映像として採取した、その映像を示している。 (a) は、レーザ光に対してＡｌ配線パターンが９０゜の
位置にある場合の映像である。 (b) は、レーザ光に対してゲートパターンが９０゜の位
置にある場合の映像である。 (c) レーザ光に対してＡｌ配線パターンが４５゜と９０
゜の間、例えば、７０゜程度の位置にある場合の映像で
ある。 (d) レーザ光に対してゲートパターンが同様に４５゜と
９０゜の間、例えば、７０゜程度の位置にある場合の映
像である。 (e) は、レーザ光に対してＡｌ配線パターンが約４５゜
の位置にある場合の映像である。 (f) レーザ光に対してゲートパターンが約４５゜の位置
にある場合の映像である。 (g) は、レーザ光に対してＡｌ配線パターンが平行状態
（０゜の位置）にある場合の映像である。 (h) は、レーザ光に対してゲートパターンが平行状態
（０゜の位置）にある場合の映像である。

【００１９】以上は、説明の都合上、縦横の配線パター
ンが多いメモリセルの領域で散乱光を採取しているが、
論理回路部分や他の種々の回路の配線パターンもＩＣで
は実質的に縦横のパターンとなるため、散乱光の発生形
態は同じである。回路パターンからの散乱光は、照射角
約４５゜で後方散乱がほとんどなくなる。すなわち、こ
れらの映像にみるように、レーザ光に対してパターンが
約４５゜の状態になると、パターンによる散乱光は、前
方散乱が多くなり、後方散乱がほとんどなくなる。この
点、異物の場合には指向性がないので、後方散乱も存在
する。そこで、前記のような後方散乱のみを通過させる
半円形遮光フィルタ６２を設けることで、異物をパター
ンと分離して検出でき、より微細な異物を検出すること
ができる。

【００２０】図３(b) ，(c) は、Ａｌ配線工程の後で２
μ程度の異物を検出した場合のオシロスコープでの観察
波形であり、(b) が半円形遮光フィルタ６２が設けられ
ていない状態である。(c) が半円形遮光フィルタ６２を
設けたものである。(c) では、半面遮光フィルタ６２が
設けられている分だけ異物の検出レベルは、低下してい
るが、(b) に比べてパターンからの散乱光によるノイズ
成分がほとんどカットされていることが分かる。その結
果として閾値の設定で異物の検出が確実にできることが
理解できよう。

【００２１】以上説明してきたが、実施例では、Ｐ偏光
成分とＳ偏光成分の比を採った後に所定の閾値と比較し
て異物を検出する例を示しているが、図４の(b) の波形
から理解できるように、この発明では、光源２からのレ
ーザ光として、Ｐ偏光成分あるいはＳ偏光成分のいずれ
か一方のみの光を使用しても、あるいはまた、偏光を用
いない光を使用して異物を検出するようにしてもよいこ
とはもちろんである。また、実施例では、ウエハを例と
して説明しているが、レチクルやＴＦＴガラス基板等の
基板の異物を検出する場合においてもこの発明が適用で
きることももちろんである。さらに、メモリ等の規則的
なパターン上に付着する異物に対しては、この発明は、
フーリェ変換パターンのフィルタをさらに用いて異物検
出をすることを妨げるものではない。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明の異物検出装置においては、ウエハ等の基板状のパタ
ーンに対してほぼ４５゜でかつ低投影角でレーザビーム
を照射したときにパターンの散乱光のうち後方散乱がほ
とんど少なくなる性質を利用し、例えば、半円形遮光フ
ィルタを集光レンズの手前に設けて後方散乱のみを通過
させるようにしているので、フーリェ変換パターンのフ
ィルタを用いなくても微細異物の検出ができ、メモリ等
の規則的なパターンを持つ被検体に限定されずに、微小
な異物を精度よく検出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明を適用したウエハ異物検査装
置のブロック図である。

【図２】図２は、その遮光フィルタの作用を説明するた
めの図である。

【図３】図３は、遮光フィルタの配置とその検出信号に
対する効果の説明図であって、(a) は、遮光フィルタの
説明図、(b) は、遮光フィルタを設けない状態の異物検
出信号の波形図、(c) は、遮光フィルタを設けた場合の
異物検出信号の波形図である。

【図４】図４は、従来のウエハ異物検査装置の検出原理
についての説明図である。

【図５】図５は、光のフーリェ変換パターンを遮断する
空間的なパターンフィルタを設けた従来のウエハ異物検
査装置のブロック図である。

【符号の説明】 １…ウエハ（サンプルウエハまたは被検査ウエハ）、２
…光源、３…集光レンズ、４…異物検出部、４１，９１
…ＣＣＤセンサ、４２…異物検出回路、６２…半円形遮
光フィルタ、７…コンピュータ部、７１…ＭＰＵ、７２
…メモリ（ＭＥＭ）、７３…プリンタ、８…移動部、８
１…駆動回路、８２…ＸＹ移動機構、８２Ｘ…Ｘ移動機
構モータ、８２Ｙ…Ｙ移動機構モータ、８３…載置テー
ブル、９２…異物検出回路、９３…異物判定回路、９３
a …比率演算回路、９３b …コンパレータ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】縦あるいは横方向の直線状の微細パターン
   を有するウエハ，レチクル，ＴＦＴガラス基板等の被検
   体の表面にレーザビームを照射して散乱光を集光レンズ
   により集光し、光学センサで受光してその強度を検出す
   ることにより前記被検体の表面に付着した異物を検出す
   る異物検査装置において、 前記レーザビームの照射点を相対的にＸＹ方向に走査さ
   せる走査機構と、 前記ＸＹ方向の走査において前記レーザビームが前記微
   細パターンの縦あるいは横方向に対してほぼ４５゜の角
   度でかつ前記被検体の表面側からみて数度の投射角で照
   射する光源と、 前記集光レンズの手前に設けられ前記レーザビームの方
   向に対して前方の散乱光を遮断するフィルタと、 を備えることを特徴とする異物検査装置。
2. 【請求項２】前記レーザビームは、Ｓ偏光およびＰ偏光
   のいずれか一方に偏光された光であり、前記数度は、２
   ゜〜８゜の範囲であり、前記集光レンズを通した光のう
   ち前記Ｓ偏光およびＰ偏光のいずれか他方が前記光学セ
   ンサで受光され、この光学センサからの検出値を所定の
   レベルと比較することにより異物を検出する請求項１記
   載の異物検査装置。
3. 【請求項３】前記レーザビームは、Ｓ偏光された光であ
   り、前記集光レンズを通した光がＳ偏光成分とＰ偏光成
   分とに分離されてそれぞれの光学センサで受光され、そ
   れぞれの光学センサの検出信号の比が算出されてこの比
   が所定値以上あるいは以下のときに異物を検出する請求
   項２記載の異物検査装置。