JPS6219739A - 検査方法および装置 - Google Patents

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】 ［技術分野］ 本発明は、検査技術、特に、半導体装置の製造における
ウェハの外観検査に適用して有効な技術に関する。

［背景技術］ たとえば、半導体装置の製造において、ウェハに付着し
た微細な異物などを検出するため、次のような外観検査
を行うことが考えられる。

すなわち、所定の平面内において回転されるウェハ平面
の所定の検査部位に、Ｐ偏光およびＳ偏光を照射しつつ
走査する。

そして、ウェハに形成された規則的な形状のパターンか
ら前記Ｐ偏光およびＳ偏光が反射された場合には、Ｐ偏
光およびＳ偏光何れの場合においても反射光がＳ偏光と
なることを利用し、規則的なパターンに付着した乱雑な
形状の異物からの反射光にのみ含まれるＰ偏光を、回転
されるウェハの直上部に設けられた検出器に捕捉させて
検出することにより、ウェハの所定の部位における異物
の有無を判別するものである。

一方、規則的な形状のパターンにおいても、微視的に見
ればその表面にある程度の凹凸などが存在することは避
けられず、正常なパターンからの反射光の中に、前記の
凹凸などに起因して若干のＰ偏光成分が含まれるため、
Ｐ偏光の光量を検出する際に所定のしきい値を設定し、
たとえば実際には存在しない異物が存在したかのように
検知される虚報などの発生を防止することが考えられる
。

しかしながら、前記のような検査方法においては、回転
されるウェハに形成されたパターンの方向に垂直にＰ偏
光またはＳ偏光が入射される瞬間に検出器に捕捉される
反射光の光量が最大となり、この時正常なパターンの凹
凸部などに起因して発生されるノイズとしてのＰ偏光の
光量も最大となる。

このため、前記のしきい値は、反射光の光量が最大の時
の値に応じて設定せねばならず、この時の比較的大なＰ
偏光の光量に相当するレヘル以下の異物を判別すること
が不可能となる。

このことは、半導体装置の小型化高集積化に伴ってウェ
ハに形成されるパターンが微細化され、パターンに付着
される異物の検出をより高精度で行うことが要求されつ
つある事情を考慮する時、重大な問題となることを本発
明者は見いだした。

なお、ウェハの光学的な検査技術について説明されてい
る文献としては、株式会社工業調査会、昭和５６年１１
月１０日発行、「電子材料Ｊ１９８１年別冊、Ｐ２３５
〜Ｐ２４２がある。

［発明の目的］ 本発明の目的は、検査精度を向上させることが可能な検
査技術を提供することにある。

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
。

［発明の概要］ 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
を簡単に説明すれば、つぎの通りである。

すなわち、被検査物にＳ偏光およびＰ偏光をそれぞれ照
射し、被検査物において反射された光線のうちＰ偏光成
分のみを検出することによって所定の検査を行う検査で
、前記Ｓ偏光およびＰ偏光の光軸が、前記被検査物に規
則的に配設形成されたパターンの方向に所定の傾斜角を
なすように照射し、かつ前記被検査物を前記Ｓ偏光およ
びＰ偏光の光軸に対して相対的に平行移動させ、被検査
物を該被検査物に形成されたパターンの方向に常に所定
の傾斜角を維持した前記Ｓ偏光およびＰ偏光により走査
して検査を行うことにより、たとえば、被検査物に入射
されるＳ偏光およびＰ偏光の光軸が被検査物に形成され
たパターンの方向に垂直となることに起因して被検査物
の正常な部位からの反射光に含まれるノイズとしてのＰ
偏光成分の光量が大となって検査感度が低下されること
を防止し、検査精度を向上させたものである。

［実施例］ 第１図は、本発明の一実施例であるウェハ外観検査装置
の要部を示す模式図であり、第２図、第３図および第４
図は、その作用を説明する説明図である。

互いに直交するＸ方向およびＹ方向の２方向に移動自在
なＸＹテーブルｌ　（載置台）の上には、ウェハ２（被
検査物）が着脱自在に水平に載置されている。

この場合、ウェハ２は、ウェハ２に形成された規則的な
パターン３の方向が前記ＸＹテーブル１の移動方向であ
るＸおよびＹ方向と平行または垂直となるようにセット
されている。

さらに、ＸＹテーブル１の周辺部には、互いに対向する
方向に設けられＰ偏光（Ｐ）のみを放射するレーザ光源
４（光源部）およびレーザ光ａ！！５（光源部）が、同
様に互いに対向する方向に設けられＳ偏光（Ｓ）のみを
放射するレーザ光源６　（光源部）およびレーザ光源７
（光源部）がそれぞれ等間隔で配設され、Ｐ偏光および
Ｓ偏光の光線がウェハ２の所定の一点に向けてほぼ水平
に照射されるように構成されている。

この場合、互いに対向して配設された一対のレーザ光源
４および５、同様にレーザ光源６および７は、Ｘおよび
Ｙ方向に対して所定の傾斜角をなして設けられている。

すなわち、Ｘ方向に対してレーザ光源４は＋４５度、レ
ーザ光ａ５は一１３５度、レーザ光源６は一４５度、レ
ーザ光源７は＋１３５度の傾斜角をなして配設されてお
り、前記各レーザ光源から放射される光線はＸＹテーブ
ル１のＸおよびＹ方向に平行または垂直になるようにセ
ットされたウェハ２のパターン方向に対して所定の傾斜
角で入射される構造とされている。

また、ＸＹテーブルｌの直上方には、つ、エバ２の所定
の検査部位において反射される反射光を集束する対物レ
ンズ８が光軸をほぼ垂直にして設けられ、さらに上方に
は偏光板９および受光器１０（検出手段）が対物レンズ
８の光軸上に順に配設されている。

そして、偏光板９においては、ウェハ２からの反射光に
含まれるＳ偏光成分が遮断されＰ偏光成分のみが透過さ
れて受光器１０に到達されるように構成されている。

受光器１０においては到達された反射光線が光弁 電変換により、たとえば電圧などの電気的な信号に変換
されて比較部１１に出力される。

比較部１１には、しきい値設定部１２が接続され、受光
器１０から入力される電気信号からノイズ成分などが除
去されて異物の有無などの判定が行われ、ウェハ２の所
定の測定部位における異物の有無の情報が中央制御部１
３に伝達されるように構成されている。

ＸＹテーブル１はＸＹテーブル駆動部１４を介して中央
制御部１３に接続され、ＸＹテーブルｌに載置されるウ
ェハ２の送り動作などが制御される構造とされている。

また、中央制御部１３には、記憶部１５が接続され、ウ
ェハ２の所定の測定部位における異物の有無などの情報
が異物の座標情報などともに保持されるように構成され
ている。

以下、本実施例の作用について説明する。

ＸＹテーブル１に！置されたウェハ２の所定の一点には
、複数のレーザ光ａ４，５から放射されるＰ偏光、およ
びレーザ光ａｓ、７から放射されるＳ偏光が同時に照射
されるとともに、ＸＹテーブル駆動部１４を介して制御
部に駆動されるＸＹテーブル１はＸＹ方向にジクザクに
平行移動され、ウェハ２の所定の一点に照射された光線
のスポ。

トはウェハ２の表面を全面にわたって相対的に走査され
る。

この時、走査中のウェハ２の表面におけるスポットの位
置座標は制御部１３によって把握されている。

一方、ウェハ２に形成された規則的な形状のパターン３
に照射されたＳ偏光およびＰ偏光の反射光は、第２図に
示されるように、はぼＳ偏光成分のみとなるが、パター
ン３の一部にあらゆる方向を向く面を持つ不規則な形状
の異物１６が付着している場合、第３図に示されるよう
に、異物１６から反射される反射光にはＰ偏光成分が含
まれるようになり、この反射光に含まれるＰ偏光成分は
Ｓ偏光成分のみを遮断する偏光板９を透過して受光器１
０に到達される。

そして、受光器１０においてＰ偏光成分の光量は電気的
な信号に変換され、比較部１１においてしきい値設定部
１２のしきい値と比較され、ウェハ２の所定の部位にお
ける異物１６の付着の有無が判別され、制御部１３に伝
達される。

ところで、ウェハ２に形成されたパターン３は形状が規
則的といえども微視的に見ればその表面には微細な凹凸
が存在し、このような微細な凹凸などに起因して、前記
反射光の中にある程度のＰ、　　偏光成分がノイズとし
て混在されることは避けられず、またその強度は受光器
１０に入射される反射光の光量に比例して増大されるも
のである。

さらに、受光器１０に入射される反射光の光量は、第４
図において破線で示されるようにパターン３の方向に対
して垂直に入射される時が最大となる。

このため、たとえばウェハ２が回転され、ウェハ２の所
定の方向に規則的に形成されたパターン３に所定の方向
から光線を入射させて検査が行われる場合には、パター
ンの方向に対して光線が垂直に入射される瞬間にパター
ン３の表面の微細な凹凸などに起因して発生されるノイ
ズとしてのＰ偏光成分の光量が最大となり、しきい値設
定部１２には、前記のノイズとしてＰ偏光成分を識別す
るべ（比較的大きな値を設定しなければならず、ノイズ
としてのＰ偏光成分よりも低いレヘルの比較的微細な異
物３を検出できないという不具合を生じる。

ところが、本実施例においては、複数のレーザ光源４．
５およびレーザ光ａ６，７からウェハ２に照射されるＰ
偏光およびＳ偏光の光軸が、ウェハ２に形成された規則
的なパターン３の所定の方向に対して常に第４図に実線
で示されるように所定の傾斜角をもつように構成され、
正常なパターン３から反射された反射光の光量が最大と
なる方向が、対物レンズ８の光軸からそれるようにされ
ている。

すなわち、本実施例では４つのレーザ光源４゜５．６．
７の軸が互いに９０度をなして配設されているため、各
レーザ光源の光軸がパターン３の方向に垂直をなす方向
から均等に回避され、４つのレーザ光源から放射されウ
ェハ２の表面で反射される反射光のうち受光器ＩＯに入
射される光量が最小となるように、レーザ光源４および
６はパターン３の所定の方向に対してそれぞれ±４５バ
レーザ光源７および５はそれぞれ±１３５度の？ｌｉ斜
をなすように配設され、さらにウェハ２を平１モ移動さ
せ、前記の傾斜角を維持しつつウェハ２σ全面にわたる
走査が行われるように構成されてしる。

このため、パターン３に対する異物の付着の廟無にかか
わらず不可避的に反射光中に混在され４ノイズ成分とし
てのＰ偏光成分の受光器ＩＯにｐ達される光量が検査の
どの時点においても最小きなり、ノイズ除去などのため
にしきい値設定部１２に設定されるしきい値を必要以上
に高く設定することが回避できる。

さらに、パターン３に付着される異物１６は、あらゆる
方向に向く面を有する不規則な形状であるため、異物１
６０表面で反射され受光器１ｏに到達されるＰ偏光成分
の光量は、複数のレーザ光源からの光線の照射方向に影
響されずほぼ一定とこの結果、異物１６の検出感度を向
上させるこ：、　　とができ、ウェハ２に対するより微
細な異物１６１　　　の付着を検知することが可能とな
る。

そして、制御部１３に伝達されたウェハ２の所定の部位
における異物１６．の有無の情報は、その時のＸＹテー
ブル１の位置、すなわちウェハ２の平面内における座標
値などと共に記憶部１５に保持され、後の種々のウェー
ハ処理工程などにおいて参照される。

１　　　　なお、上記の説明では、主としてウェハ２に
形成されたパターンに付着される異物の検出について説
明したが、パターン３における比較的大きな寸法の不規
則な突出や欠損などの欠陥部も通常前記の異物と同様に
不規則な表面形状を呈するものであり、これらの欠陥の
検出に本実施例の検査装置が使用できることは言うまで
もない。

［効果］ ｆｌｌ、　Ｓ偏光およびＰ偏光の光軸が、被検査物に規
則的に配設形成されたパターンの方向に所定の傾斜角を
なすように照射し、かつ前記被検査物を前゛　　記Ｓ偏
光およびＰ偏光の光軸に対して相対的に平行移動させる
ことにより、被検査物を該被検査物に形成されたパター
ンの方向に常に所定の傾斜角を維持したＳ偏光およびＰ
偏光に対して走査させて検査が行われるため、被検査物
に形成されたパターンの正常な部位から反射されて検出
される反射光の光量を低減でき、たとえば、被検査物に
入射されるＳ偏光およびＰ偏光の光軸が被検査物に形成
されたパターンの方向に垂直となることに起因して被検
査物の正常な部位からの反射光に含まれるノイズとして
のＰ偏光成分の光量が大となることによって検査感度が
低下されることが防止でき、検査精度が向上される。

（２）、被検査物の周辺部に等間隔に配設され被検査物
にＳ偏光およびＰ偏光をそれぞれ照射する４つの光源部
の光軸と被検査物に形成されたパターンの方向との傾斜
角が、それぞれ±４５度および±１３５度であることに
より、被検査物によって反射され、検出部に入射される
反射光の光量を最小にでき、検査感度を最良にできる。

（３）、前記（１１，＋２１の結果、ウェハの表面に付
着したより微細な異物を確実に検出でき、ウェハ検査に
おける信頼性が向上される。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

たとえば、Ｐ偏光成分を検出する構造としては、Ｓ偏光
成分のみを遮断する偏光板を使用することに限らず、Ｐ
偏光成分のみに悪心する受光器を使用してもよい。

［利用分野］ 以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるウェハの外観検査技
術に適用した場合について説明したが、それに限定され
るものではなく、たとえば、フォトマスク、回折格子な
ど、規則性のあるパターンの検査などに広く適用できる
。　　　　　　　　　　　　　　　　（

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例であるウェハ外観検査装置
の要部を示す模式図、 第２図、第３図および第４図は、その作用を説明する説
明図である。 ■・・・ＸＹテーブル（載置台）、２・・・ウェハ（被
検査物）、３・・・パターン、４，５゜６．７・・・レ
ーザ光源（光源部）、８・・・対物レンズ、９・・・偏
光板、１ｏ・・・受光器（検知手段）、１１・・・比較
部、１２・・・しきい値保持部、１３・・・制御部、１
４・・・ＸＹテーブル駆動部、１５・・・記憶部、１６
・・・異物。 第　　１　　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被検査物にＳ偏光およびＰ偏光をそれぞれ照射し、
   被検査物において反射された光線のうちＰ偏光成分のみ
   を検出することによって所定の検査を行う検査方法であ
   って、前記Ｓ偏光およびＰ偏光の光軸が、前記被検査物
   に規則的に配設形成されたパターンの方向に所定の傾斜
   角をなすように照射され、かつ前記被検査物が前記Ｓ偏
   光およびＰ偏光の光軸に対して相対的に平行移動される
   ことにより被検査物が前記Ｓ偏光およびＰ偏光によって
   走査されることを特徴とする検査方法。 ２、前記傾斜角が、±４５度および±１３５度であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の検査方法。 ３、前記被検査物がウエハであることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の検査方法。 ４、被検査物にＳ偏光およびＰ偏光をそれぞれ照射する
   複数の光源部と、被検査物において反射された光線のう
   ちＰ偏光成分のみを検出する検出手段と、前記被検査物
   が載置される載置台とからなる検査装置であって、前記
   複数の光源部の光軸が、前記載置台に載置された被検査
   物に規則的に形成されたパターンの方向に所定の傾斜角
   をなすように設けられ、かつ前記載置台が互いに直交す
   る２方向に前記複数の光源部に対して移動自在にされ、
   該載置台に載置された被検査物が前記複数の光源部に対
   して相対的に平行移動されることによって前記Ｓ偏光お
   よびＰ偏光の被検査物に対する走査が行われるように構
   成されてなることを特徴とする検査装置。 ５、前記傾斜角が、±４５度および±１３５度であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の検査装置。 ６、前記被検査物がウエハであることを特徴とする特許
   請求の範囲第４項記載の検査装置。