JPH0435025B2 - - Google Patents
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Description
〔発明の利用分野〕
本発明は、半導体LSIウエハまたはマスク特に
LSI製造中間工程でのパターン付ウエハ上等の微
小異物を高速、高感度で検出する異物検査に好適
な検出方法及びその装置に関する。 〔発明の背景〕 従来のウエハ上の異物検出装置では、（）レ
ーザ光の一次元高速走査と試料の並進低速移動の
組み合せや（）試料の高速回転と並進低速移動
との組合せによるら線状走査を用いて、試料全面
の走査・検出を行つていた。又、特開昭57−
80546（公知例１）では自己走査型一次元光電変換
素子アレイの電気的走査と試料低速移動を組み合
せて上記（）と同等の走査を実現している。更
に、A.D.Gara：Automatic Mcrocircuit and
Wafer Inspecticon，Electroics Test，Vol.4，
No.５，May 1981.pp.60−70（公知例２）は試料ウ
エハの半径位置に自己走査型一次元光電変換素子
アレイを配置し、これと試料の回転移動を組み合
せて上記（）と同等の走査を実現している。 しかし、公知例１，２の方法では、個々の光電
変換素子絵素の隣接部に存在する不感帯が異物を
走査した場合の異物の“見逃し”を避けることが
出来ない。厳密にこれを避ける為には、不感帯を
カバーする様に複数の光電素子アレイを重複して
設置する必要がある。これは必要以上に信号処理
回路量を多くして、かつ信頼性を低下させる原因
となる。しかし、光電素子アレイを重複しなくて
も上記不感帯幅に比べて検出すべき異物の大きさ
が十分大きい場合や、光電変換素子絵素幅の合計
に比べ不感帯幅の合計が無視出来る程度に小さい
場合には、上記“見逃し”は大きな問題とならな
い。公知例１，２の方法ではこのような観点から
不感帯による“見逃し”は無視している。 〔パターン付ウエハ上の異物検出〕 LSI製造の中間工程でのパターン付ウエハ上の
異物検査作業は、製品歩留り向上、信頼性向上の
為に不可欠である。この作業の自動化は特開昭55
−149829、特開昭54−101390、特開昭55−94145、
特開昭56−30630等の一連の特許に示されている
様に偏光を利用した検出方法により実現されてい
る。この原理を第４３図〜第５０図を使用して説
明する。 第４３図に示す如く、照明光４をウエハ１表面
に対して傾斜角度φで照射したのみでは、パター
ン２と異物３から同時に反射光と散乱光５，６が
発生するので、パターン２から異物３のみを弁別
して検出することは出来ない。そこで照明光４と
して、偏光レーザ光を使用し、異物３を検出する
工夫を行つた。 第４４図ａに示す如く、ウエハ１上に存在する
パターン２にＳ偏光レーザ光４を照射する。（こ
こで、レーザ光４の電気ベクトル１０がウエハ表
面に平行な場合をＳ偏光レーザ照明と呼ぶ）一般
にパターン２の表面凹凸は微視的に見ると照明光
の波長に比べ十分小さく、光学的に滑らかである
ので、その反射光５もＳ偏光成分１１が保たれ
る。従つて、Ｓ偏光遮光の検光子１３を反射光５
光路中に設置すれば、反射光５は遮光され、光電
変換素子７には到達しない。一方、第４４図ｂに
示す如く、異物３からの散乱光６にはＳ偏光成分
１１に加えてＰ偏光成分１２も含まれる。これ
は、異物３表面は粗く、偏光が解消される結果、
Ｐ偏光成分１２が発生するからである。従つて、
検光子１３を通過するＰ偏光成分１４を光電変換
素子７により検出すれば、異物３の検出が出来
る。 ここでパターン反射光は、第４３図に示す様に
レーザ光４に対してパターン２の長手方向となす
角度が直角の場合には、反射光５は検光子１３に
より完全に遮光されるが、この角度が直角と異な
る場合は完全には遮光されない。この考察は計測
自動制御学会論文集のVol.17，No.２，p232.〜
p242，1981.に述べている。これによれば、この
角度が直角より±30°以内の範囲のパターンから
の反射光のみが、ウエハ上方に設置した対物レン
ズに入射するので、この範囲のパターン反射光５
は検光子１３により完全には遮光されないが、そ
の強度は２〜3μｍ異物散乱光と弁別出来る程度
に小さいので、実用上問題とならない。 ここで偏光レーザ４の傾斜角度φは1°〜3°程度
に設定している。これは以下に示す理由による。
第４５図に示す実験では、Ｓ偏光レーザ４に対す
る2μｍφ異物散乱光の検光子１３通過成分１４
の強度Vsとパターン反射光５の検光子通過成分
強度Vpを対物レンズ９（倍率40×，N.A＝0.55）
を用いて測定した。実験結果を第４６図に示す。
これはレーザ傾斜角度φを横軸にとり、異物・パ
ターンの弁別比Vs／Vpをプロツトした。同図よ
り傾斜角度φが5°以下の場合にVsはVpと容易に
弁別出来るので、安定な異物検出が可能となる。
又、設計的な事柄を考慮すると、φ＝1°〜3°が最
適である。（特開昭56−30630参照） ここで、レーザ光源１５は左右から２ケ用いて
いるのは、異方性を有する散乱光を発生する異物
に対して安定な検出を可能とする目的からで 次に、この検出原理を用いた異物検査方法を第
４７図〜第５０図に説明する。 第４７図ａに示す様に、検出範囲を制限する為
にスリツト８を試料結像面に設ける。これにより
スリツト８の開口部の試料上への投影面積８ａの
範囲内の散乱光のみが一度に検出されるので、こ
の面積内でのパターン反射光Ｐ成分の積算強度１
４ｐに比べて異物散乱光Ｐ成分１４ｄが十分大き
ければ、異物３が安定に検出出来る。故に、この
面積８ａは検出すべき異物の大きさ（２〜3μｍ）
と同程度の大きさにすれば、検出感度が最適とな
るが、第５０図ｂに示す様な走査回数が多くな
り、長時間の検査時間を有する。逆に開口面積８
ａを大きくすると、短時間に検査が出来るが、検
出感度が劣化する結果となる。これを考慮して、
現在では面積8aを10×200μｍ2として、２〜3μｍ
の異物を約２分で（150cm〓ウエハの場合）検査し
ている。この様子を第４８図、第４９図を用いて
説明する。 まず、第４８図ではウエハ表面の平面図ａと断
面図ｂを示す。パターン２には（）パターンの
僅かな凹みや（）レーザ光４の照射方向に対し
て直角以外の角度を有する個所があり、この個所
の各々から僅かな散乱光Ｐ成分１４ｐが発生す
る。一方、0.5〜2μｍ程度の大きさの小異物３ａ
と2μｍ以上の大異物３ｂからは、上記（），
（）の個所の各々に比べて大きな強度のＰ成分
１４ｄが発生する。 第４９図には、開口８ａが試料上を走査した場
合の光電変換素子７の信号出力を示す。同図ａで
はＰ成分１４ｐ（回路パターン）及び１４ｄ（異
物）の試料上の分布を示す。この分布上を開口８
ａが走査すると同図ｂに示す映像信号出力VPを
得、これを二値化すると同図ｃに示す欠陥信号が
得られる。この例では小異物３ａとパターン２の
エツジからの出力が同一であるので、破線で示す
閾値はこの出力より高い位置に設定せざるを得な
いので、この結果、大異物のみの検出に限定され
る。 しかし、256KbitメモリーLSIに代表される高
集積LSIの製造においては、1μｍの大きさの異物
の存在が製品歩留りに大きく影響するので、1μ
ｍ異物の検出感度が必要となる。これは第４７図
に示す装置で開口８ａを５×5μｍ2以下に制限す
れば、前記（），（）の散乱光Ｐ成分の積算効
果が、開口８ａが10×200μｍ2の場合に比べて低
減されるので、その結果、1μｍ異物検出が可能
となる。しかし、この場合、検査時間が約40倍と
なり、製造スループツトとの同期が取れず、実用
化に問題がある。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、微細な小異物を回路パターン
と弁別して高速に検査することができるようにし
た異物検出方法及びその装置を提供することにあ
る。 〔発明の概要〕 即ち本発明は、回路パターンを有する試料上の
微小異物を検出する方法において、上記試料表面
に向けて少なくとも一つのレーザ光を照射し、該
試料表面からの散乱光を検出して、レーザ光の偏
光を利用して異物が強調された第１の信号と、回
路パターンが強調された第２の信号とを得、該第
１の信号と第２の信号とを、更に異物が強調され
るように比較して微小異物を検出することを特徴
とする異物検出方法であり、また本発明は、回路
パターンを有する試料上の微小異物を検出する装
置において、上記試料表面に向けて少なくとも一
つのレーザ光を照射し、該試料表面からの散乱光
を検出して、レーザ光の偏光を利用して異物が強
調された第１の信号と、回路パターンが強調され
た第２の信号とを得る光学手段と、該光学手段に
よつて得られる第１の信号と第２の信号とを、更
に異物が強調されるように比較して微小異物を検
出する比較手段とを備えたことを特徴とする異物
検出装置である。また、本発明は、異物に対して
散乱効果の大きな偏光レーザ照明に加えて、散乱
効果の小さな照明との２種照明を行う。前者照明
による散乱光は異物で発生し易く、後者照明によ
る散乱光はパターンで発生し易いことに着目し
て、両者散乱光信号の比を検出することにより、
微細な異物を更に安定・高感度に検出できるよう
にしたことにある。 又、本発明では個々の画絵の受光部の大きさが
５×5μｍ2（試料面上に換算）程度以下の複数の
光電変換固体撮像素子を使用し、各々の素子から
の出力信号を同時に並列比較処理することによ
り、高速性を劣化せずに、高感度に異物検査を行
うことにある。 〔発明の実施例〕 第１図〜第１３図を用いて本発明の実施例を詳
述する。 第１図では、従来例第５０図のスリツト８に代
り、固体撮像素子アレイ２０を用いる様子を示
す。 第２図は固体撮像素子アレイ２０の例を説明す
る。受光部２０ａはシリコンフオトダイオードや
GaAsPフオトダイオードであり、このうちで特
にPIN接合型のものが、高速応答性、高感度、の
特性を有し、本発明の用途に最適である。各々の
受光部２０ａ（画素）の大きさの幅は500μｍであ
り、隣接する画素の間には幅50μｍの不感帯があ
る。画素数は40ケを有している場合、例えば検出
系の総合倍率100倍（対物レンズ９の倍率40×と
リレーレンズ（図示せず）の倍率2.5×の場合）
とすれば、１画素の大きさは試料面上で５×5μ
ｍ2となり、結局５×220μｍ2の範囲を検出しなが
ら走査していることになり、従来と同程度の検査
速度となる。 この固体撮像素子アレイ２０の効果を第３図に
説明する。比較の為、第５０図に示す従来例を同
図右ｄ，ｅ，ｆに示す。同図左ａ，ｂ，ｃには簡
単の為、画素数を５ケ（ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｍ）と
している。同図ａは固体撮像素子アレイ２０で走
査する状態を示し、ｂはそれによつて得られる映
像信号（Si1，Sj1，Sk1，Sl1，Sm1）を示し、ｃ
は閾値VTHで２値化した信号（Si2，Sj2，Sk2，
Sl2，Sm2）を示す。画素ｋの出力信号Sk1を閾値
VTHで二値化すれば、二値化信号Sk2は小異物３
ａでも“１”となり、従来に比べて、感度向上が
得られる。 第４図には、固体撮像素子アレイ２０の各々の
画素の信号処理方法を示す。画素ｉ〜ｎの各々の
出力は二値化回路２１で並列に同時二値化され
て、二値化信号（“１”）はOR回路２２に導か
れ、少なくても一つの画絵で異物が検出された場
合にOR回路の出力は“１”となり、異物メモリ
２３に入力する。この方法により、40ケの画素出
力は同時並列処理され、自己走査型撮像素子を用
いた場合に比べて大幅な検査速度及び検出感度の
向上が計れる。 しかしながら、固体撮像素子アレイ２０の不感
帯２０ｂは以下に説明する欠点を生じさせる。こ
の解決策を第５図〜第９図に示す。 第５図及び第７図に示す様に、固体撮像素子ア
レイ２０の配列方向と走査方向とが直角の場合
で、画素ｉとｊの間の不感帯２０ｂと小異物３ｃ
の関係が同図の様な場合には、小異物３ｃを見逃
してしまう。（第５図の場合ａからｂに走査され
る。）そこで、第６図及び第８図に示す如く、固
体撮像素子アレイ２０の配列方向と走査方向とを
適当な角度（例えば45度）を有するようにすれ
ば、上記見逃しを避けることが出来る。（第６図
の場合ａからｂ，ｂからｃと走査される。）この
角度は、画絵２０ａの形状が矩形の場合には必ず
しも45°とする必要は無い。 第８図では小異物３ｃは画素ｊ，ｋにより重複
して検出されるので結果としてダブルカウントさ
れる。しかし、このダブルカウントを避ける方法
として特開昭56−132549や特開昭56−118187や特
開昭57−66345や特開昭56−126747や特開昭56−
118647で述べている方法を用いればよい。 第９図は、ら線状走査の場合での本発明の適用
例を示す。 第１０図は実施例の全体構成を示す。ウエハ１
は真空チユーブ４１でウエハチヤツク４０に吸着
されながら、Ｘステージ４６及びＹステージ４９
によりXY方向に移動する。固体撮像素子アレイ
２０で検出された異物情報は二値化回路２１、
OR回路２２を経て異物メモリ２３を包含する制
御回路３２に至り、表示装置３３で表示される。 本発明では画素の大きさを５×5μｍ2程度以下
にしているので、ウエハ表面のうねりに起因する
焦点ずれが検査中に発生すると、異物検出感度が
著しく低下する。そこで、自動焦点検出部３０に
より、検査中に焦点ずれ量を検出して、焦点機構
用モータ４３のドライバー３１にフイードバツク
するため構成を用いることが不可欠である。この
自動焦点機能の原理は第22回SICE学術講演会前
刷集のp223〜p224に発表し、及び特開昭58−
70540に記載されている通りであるが、第１１図
〜第１３図を用いてこの原理を説明する。この方
法は、試料上のパターンに影響されずに安定に自
動焦点を行うことに特徴があるので、本発明には
最適である。 第１１図には自動焦点検出部３０の主要部を示
す。縞パターンガラス板上の縞パターン６０ａ，
６０ｂは各々対物レンズ９により試料上に投影さ
れるが、各々の合焦点位置は撮像素子アレイ２０
の合焦点に対して若干上がりすぎ及び下がりすぎ
に設定されている。各々の縞パターン６０ａ，６
０ｂの試料上の像は対物レンズ９で拡大され半透
過ミラー３４，６２で反射され、撮像素子６１の
上に結像される。 第１２図ａはウエハ下りすぎ（Ｚ＜０）の場
合、撮像素子６１上に結像される投影縞パターン
を示し、第１２図ｄは第１２図ａに示す場合にお
ける撮像素子６１で検出される映像信号波形を示
す。第１２図ｂは合焦点位置（Ｚ＝０）の場合、
撮像素子６１上に結像される投影パターンを示
し、第１２図ｃは第１２図ｂに示す場合における
撮像素子６１で検出される映像信号波形を示す。
第１２図ｅはウエハ上りすぎ（Ｚ＞０）の場合、
撮像素子６１上に結像される投影縞パターンを示
し、第１２図ｆは第１２図ｃに示す場合における
撮像素子６１で検出される映像信号波形を示す。 従つて、撮像素子６１の検出信号は撮像素子ア
レイ２０が合焦点の場合には、縞パターン６０ａ
と６０ｂに対応する個所で等しくなるので両者の
差信号は零となる。 一方、上がりすぎ（又は下がりすぎ）の場合に
は、撮像素子６１の合焦点からのずれと差信号の
出力の大きさが対応するので、第１３図に示すサ
ーボ信号が得られる。同図では試料面がアルミ面
の場合と複雑なパターン（メモリーセル面）の場
合で差信号の実測例を示す。これにより、±0.5μ
ｍ以内の焦点合せが可能となるので、対物レンズ
９の倍率40×の場合には、安定した異物検出が可
能となる。自動焦点機構として、例えば第１０図
に示すような、モータ４３、斜面４５、球４４、
板バネ４２を用いる構成が簡単である。 次に本発明の請求範囲に対応する説明を第１４
図〜第２９図を用いて説明する。 まず、第１４図、第１５図を用いて基本的な原
理を述べる。第４７図の方法において、検光子１
３を取り除き、偏光ビームスプリツタ１５０を設
置すると第１４図となる。ここで、スリツト８
Ｈ，８Ｌは試料上の同一点を検出している。偏光
ビームスプリツタ１５０は、Ｐ偏光成分を反射
し、Ｓ偏光成分を通過させる特性を有するので、
光電変換素子７Ｌの出力Vpは第４７図（第４９
図）と同一となる。これを第１５図ａ，ｂに写
す。一方、第１５図ｃのように走査されて光電変
換素子７Ｈからの出力Vsは第１５図ｄに示す如
くとなる。ａ，ｂとｃ，ｄを比較すると、ａ，ｂ
では異物の方がパターンに比べ出力が高くなり、
ｃ，ｄではパターンの方が出力が高くなる。そこ
で、両者の出力比Vp／Vsをアナログ比較回路１
００で演算し（第１５図ｅに示す）、二値化回路
１０１において閾値ｍで二値化すると（第１５図
ｆに示す）、（第４９図における二値化では検出不
可能であつた）小異物３ａの検出が可能となるこ
とが判る。又、前述した固体撮像素子アレイ２０
Ｈ，２０Ｌを光電変換素子７Ｈ，７Ｌの代りに用
いれば、検出感度向上が計れる。この場合には、
アナログ比較回路１００と二値化回路１０１は複
数個用いてアナログ比較を同時に並列的に行う必
要がある（第１６図参照）。 以上の照明・検出法を（）型照明と呼ぶ。 次に第１７図及び第１８図を用い、（）型照
明を説明する。これは、第４６図に示す傾斜角度
φによる異物とパターンの出力特性を利用して第
１７図に示す如く、例えば同時に低角度Ｓ偏光照
明光１５Ｌ（波長λ1）と高角度Ｓ偏光照明光（波
長λ2）１５Ｈを同一試料点に照明して、色分解用
分岐プリズムと検光子１５１Ｈ，１５１ＬでＰ成
分のみをアレイ２０Ｈ，２０Ｌにより検出・比較
する方法である。アレイ２０Ｈ，２０Ｌの出力と
二値化法を第１８図に示す。 第１８図ａは、異物３ａ，３ｂが存在する例え
ばSi上に斜め下側よりレーザ光を照射した場合を
示す。同図ｂはその場合の出力信号VLを示し、
同図ｃはその二値信号を示す。第１８図ｄは例え
ばSi上に斜め上側よりレーザ光を照射した場合を
示す。同図ｅはその場合の出力信号VHを示す。
第１８図ｆはVL／VHの信号波形を示し、同図ｇはそ の二値信号を示す。 上記、照明・検光条件は第３０図ａでモデル化
して表す。（）型照明においては、上記のＳ偏
光照明光１５Ｌ，１５Ｈの使用のみに限らず、第
３０図ｂ〜ｈ、第３１図ａ〜ｄに示す種々の照明
光・検光の条件を用いることも出来る。この中
で、異物の方を強調する照明・検光条件Ｌには(イ)
Ｓ偏光照明でＰ偏光成分の検光又は(ロ)Ｐ偏光照明
でＰ偏光成分の検光のいずれの条件を用いてい
る。この理由は後で詳しく述べる。 一方、パターンの方を強調する照明・検光の条
件Ｈは、上記(イ)，(ロ)以外の場合ならよいので必ず
しも偏光を用いなくてもよい。（即ち通常のハロ
ゲンランプ等のインコヒーレント光を用いてもよ
く、これは第３０図ａ〜ｈ及び第３１図ａ〜ｄで
Ｓ＋Ｐの記号で示す。） 上記、色分解用分岐プリズムは、特開昭55−
149829や特開昭56−43539で述べているダイクロ
イツクプリズム（又はミラー）を設けることや、
光分岐用プリズム（半透過ミラー）と色フイルタ
又は干渉フイルタを組み合せて用いてもよい。 また、照明光１５Ｈ，１５ＬはHe−Neレーザ
（λ＝6.328Å）やGaAlAsレーザダイオード（λ
＝7.800〜8.300Å）やInGaAsPレーザダイオード
（λ＝13.000Å）やArレーザ（例えば4580Å）の
中から異なる２種を選択すれば、レンズ系１５
bLにより試料面で絞られるので高い照度が得ら
れ、検出が更に安定になる。 上述した様に、（）型照明では、異物強調照
明（Ｌ）には(イ)又は(ロ)の条件を満たし、かつパタ
ーン強調照明（Ｈ）と異物強調照明（Ｌ）は異な
る波長（λ1，λ2）であることが必須の条件とな
る。 ここで、色分解の代わりに、特開昭57−66345
に示す如く、時分割検出を行い（Ｌ），（Ｈ）での
検出出力を比較する方式を用いれば、照明・検光
を構成部品が簡単になる。この場合には照明は一
種でアレイ２０も１ケで足りるが、検光子にはポ
ツケルセル等の高速検光特性切換え機能を有する
光素子が不可欠である。 次に第１９図〜第２８図を用いて本発明の実施
例を説明する。 第１９図は第１６図に示す信号処理回路の詳細
を示す。これは第４図と同様な方法である。 第２０図〜第２２図は第１０図、第２０図と同
様であるが、異なる点は、照明光１５Ｈ、レンズ
系１５bHと光分岐プリズム１５０、色フイルタ
１５１Ｈ，１５１Ｌ、アレイ２０Ｈ、アナログ比
較回路１００を追加した点である。 第２３図〜第２８図を用いてアナログ比較方法
を更に詳述する。 第２３図及び第２４図は第１７図の条件を用
い、実験した結果を示す。実験ではパターン２の
出力１４ｐに関しては、パターン２を照明光４
Ｈ，４Ｌのウエハ表面への投影方向に対して直角
より角度η回転させながらパターン出力VL，VH
を測定した。一方、異物は0.7，１，2μｍの標準
粒子を用いて（この場合は回転をする必要はな
い）VL，VHを測定した。この測定値を第２４図
に示す。これよりパターンの任意の角度において
も、パターンからの出力比（白丸印）VL／VHは
ｍ（図中の破線の傾きの逆数）より小さい事が判
る。一方、黒丸印で示す異物の出力比VL／VHは
ｍより大きい。 第２４図の異物とパターンの出力特性を考慮し
て電気回路により両者を弁別する方法を第２５図
〜第２８図に説明する。 第２５図、第２６図ではアナログ割算回路を用
いた例を示す。出力比VL／VHはアナログ割算回
路１００で演算され、VL／VH＞ｍの場合二値化
回路１０１により“1*”が出力される。ここで注
意することは、出力比演算において、VHが小さ
い場合には演算誤差が大きくなり、演算結果が不
安定となる（例えば、VHが零の場合、VL／VH＝
∞となる）ことである。これを避ける方法として
二値化回路１０４でVL＞VTH（VTHは0.5μｍ程度の
異物に対応するVLの値）の場合（“1**”）に限り
VL／VHの演算結果を有効“１”とすればよい。
これは二値化回路１０４とAND回路１０３によ
り具現化される。 第２７図、第２８図はアナログ減算回路１０５
を用いた例を示す。この場合には、Ｈ又はＬの照
明光強度の調整やアレイ２０Ｈ又は２０Ｌの出力
増幅器（図示せず）のゲインを調整し、ｍ＝１
（傾き45度）とすることが肝要である。アナログ
減算回路１０５の結果VL−VHは二値化回路１０
４の出力が“1**”の場合（VL＞VTH）に限り有
効とすることは同様である。 以上のアナログ割算・減算の代わりに出力を
Ａ／Ｄ変換して、デイジタル値で演算してもよ
い。 第２９図は（）型照明を示す。この場合には
照明光１５Ｈ，１５Ｌは各々波長λ1，λ2を有し、
色分解光学系として例えば光分岐プリズム１５
０、色フイルタ１５１Ｈ，１５１Ｌを用いてい
る。ここで照明系の半透過ミラー１５Ｃは１５
Ｈ，１５Ｌの照明光を合成する為に用いる。 以上、（），（），（）型の照明・検光条件
においては、異物を強調する条件（Ｌ）は前記
(イ)，(ロ)の条件を用いることが必須である。一方、
パターンを強調する条件（Ｈ）第３０図ａ〜ｈ〜
第３１図ａ〜ｄに示す様に種々考えられる。次に
示す第１表は（）（）（）型条件における第
３０図のａ〜h′第３１図ａ〜ｄの適用可否を表わ
すものである。
LSI製造中間工程でのパターン付ウエハ上等の微
小異物を高速、高感度で検出する異物検査に好適
な検出方法及びその装置に関する。 〔発明の背景〕 従来のウエハ上の異物検出装置では、（）レ
ーザ光の一次元高速走査と試料の並進低速移動の
組み合せや（）試料の高速回転と並進低速移動
との組合せによるら線状走査を用いて、試料全面
の走査・検出を行つていた。又、特開昭57−
80546（公知例１）では自己走査型一次元光電変換
素子アレイの電気的走査と試料低速移動を組み合
せて上記（）と同等の走査を実現している。更
に、A.D.Gara：Automatic Mcrocircuit and
Wafer Inspecticon，Electroics Test，Vol.4，
No.５，May 1981.pp.60−70（公知例２）は試料ウ
エハの半径位置に自己走査型一次元光電変換素子
アレイを配置し、これと試料の回転移動を組み合
せて上記（）と同等の走査を実現している。 しかし、公知例１，２の方法では、個々の光電
変換素子絵素の隣接部に存在する不感帯が異物を
走査した場合の異物の“見逃し”を避けることが
出来ない。厳密にこれを避ける為には、不感帯を
カバーする様に複数の光電素子アレイを重複して
設置する必要がある。これは必要以上に信号処理
回路量を多くして、かつ信頼性を低下させる原因
となる。しかし、光電素子アレイを重複しなくて
も上記不感帯幅に比べて検出すべき異物の大きさ
が十分大きい場合や、光電変換素子絵素幅の合計
に比べ不感帯幅の合計が無視出来る程度に小さい
場合には、上記“見逃し”は大きな問題とならな
い。公知例１，２の方法ではこのような観点から
不感帯による“見逃し”は無視している。 〔パターン付ウエハ上の異物検出〕 LSI製造の中間工程でのパターン付ウエハ上の
異物検査作業は、製品歩留り向上、信頼性向上の
為に不可欠である。この作業の自動化は特開昭55
−149829、特開昭54−101390、特開昭55−94145、
特開昭56−30630等の一連の特許に示されている
様に偏光を利用した検出方法により実現されてい
る。この原理を第４３図〜第５０図を使用して説
明する。 第４３図に示す如く、照明光４をウエハ１表面
に対して傾斜角度φで照射したのみでは、パター
ン２と異物３から同時に反射光と散乱光５，６が
発生するので、パターン２から異物３のみを弁別
して検出することは出来ない。そこで照明光４と
して、偏光レーザ光を使用し、異物３を検出する
工夫を行つた。 第４４図ａに示す如く、ウエハ１上に存在する
パターン２にＳ偏光レーザ光４を照射する。（こ
こで、レーザ光４の電気ベクトル１０がウエハ表
面に平行な場合をＳ偏光レーザ照明と呼ぶ）一般
にパターン２の表面凹凸は微視的に見ると照明光
の波長に比べ十分小さく、光学的に滑らかである
ので、その反射光５もＳ偏光成分１１が保たれ
る。従つて、Ｓ偏光遮光の検光子１３を反射光５
光路中に設置すれば、反射光５は遮光され、光電
変換素子７には到達しない。一方、第４４図ｂに
示す如く、異物３からの散乱光６にはＳ偏光成分
１１に加えてＰ偏光成分１２も含まれる。これ
は、異物３表面は粗く、偏光が解消される結果、
Ｐ偏光成分１２が発生するからである。従つて、
検光子１３を通過するＰ偏光成分１４を光電変換
素子７により検出すれば、異物３の検出が出来
る。 ここでパターン反射光は、第４３図に示す様に
レーザ光４に対してパターン２の長手方向となす
角度が直角の場合には、反射光５は検光子１３に
より完全に遮光されるが、この角度が直角と異な
る場合は完全には遮光されない。この考察は計測
自動制御学会論文集のVol.17，No.２，p232.〜
p242，1981.に述べている。これによれば、この
角度が直角より±30°以内の範囲のパターンから
の反射光のみが、ウエハ上方に設置した対物レン
ズに入射するので、この範囲のパターン反射光５
は検光子１３により完全には遮光されないが、そ
の強度は２〜3μｍ異物散乱光と弁別出来る程度
に小さいので、実用上問題とならない。 ここで偏光レーザ４の傾斜角度φは1°〜3°程度
に設定している。これは以下に示す理由による。
第４５図に示す実験では、Ｓ偏光レーザ４に対す
る2μｍφ異物散乱光の検光子１３通過成分１４
の強度Vsとパターン反射光５の検光子通過成分
強度Vpを対物レンズ９（倍率40×，N.A＝0.55）
を用いて測定した。実験結果を第４６図に示す。
これはレーザ傾斜角度φを横軸にとり、異物・パ
ターンの弁別比Vs／Vpをプロツトした。同図よ
り傾斜角度φが5°以下の場合にVsはVpと容易に
弁別出来るので、安定な異物検出が可能となる。
又、設計的な事柄を考慮すると、φ＝1°〜3°が最
適である。（特開昭56−30630参照） ここで、レーザ光源１５は左右から２ケ用いて
いるのは、異方性を有する散乱光を発生する異物
に対して安定な検出を可能とする目的からで 次に、この検出原理を用いた異物検査方法を第
４７図〜第５０図に説明する。 第４７図ａに示す様に、検出範囲を制限する為
にスリツト８を試料結像面に設ける。これにより
スリツト８の開口部の試料上への投影面積８ａの
範囲内の散乱光のみが一度に検出されるので、こ
の面積内でのパターン反射光Ｐ成分の積算強度１
４ｐに比べて異物散乱光Ｐ成分１４ｄが十分大き
ければ、異物３が安定に検出出来る。故に、この
面積８ａは検出すべき異物の大きさ（２〜3μｍ）
と同程度の大きさにすれば、検出感度が最適とな
るが、第５０図ｂに示す様な走査回数が多くな
り、長時間の検査時間を有する。逆に開口面積８
ａを大きくすると、短時間に検査が出来るが、検
出感度が劣化する結果となる。これを考慮して、
現在では面積8aを10×200μｍ2として、２〜3μｍ
の異物を約２分で（150cm〓ウエハの場合）検査し
ている。この様子を第４８図、第４９図を用いて
説明する。 まず、第４８図ではウエハ表面の平面図ａと断
面図ｂを示す。パターン２には（）パターンの
僅かな凹みや（）レーザ光４の照射方向に対し
て直角以外の角度を有する個所があり、この個所
の各々から僅かな散乱光Ｐ成分１４ｐが発生す
る。一方、0.5〜2μｍ程度の大きさの小異物３ａ
と2μｍ以上の大異物３ｂからは、上記（），
（）の個所の各々に比べて大きな強度のＰ成分
１４ｄが発生する。 第４９図には、開口８ａが試料上を走査した場
合の光電変換素子７の信号出力を示す。同図ａで
はＰ成分１４ｐ（回路パターン）及び１４ｄ（異
物）の試料上の分布を示す。この分布上を開口８
ａが走査すると同図ｂに示す映像信号出力VPを
得、これを二値化すると同図ｃに示す欠陥信号が
得られる。この例では小異物３ａとパターン２の
エツジからの出力が同一であるので、破線で示す
閾値はこの出力より高い位置に設定せざるを得な
いので、この結果、大異物のみの検出に限定され
る。 しかし、256KbitメモリーLSIに代表される高
集積LSIの製造においては、1μｍの大きさの異物
の存在が製品歩留りに大きく影響するので、1μ
ｍ異物の検出感度が必要となる。これは第４７図
に示す装置で開口８ａを５×5μｍ2以下に制限す
れば、前記（），（）の散乱光Ｐ成分の積算効
果が、開口８ａが10×200μｍ2の場合に比べて低
減されるので、その結果、1μｍ異物検出が可能
となる。しかし、この場合、検査時間が約40倍と
なり、製造スループツトとの同期が取れず、実用
化に問題がある。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、微細な小異物を回路パターン
と弁別して高速に検査することができるようにし
た異物検出方法及びその装置を提供することにあ
る。 〔発明の概要〕 即ち本発明は、回路パターンを有する試料上の
微小異物を検出する方法において、上記試料表面
に向けて少なくとも一つのレーザ光を照射し、該
試料表面からの散乱光を検出して、レーザ光の偏
光を利用して異物が強調された第１の信号と、回
路パターンが強調された第２の信号とを得、該第
１の信号と第２の信号とを、更に異物が強調され
るように比較して微小異物を検出することを特徴
とする異物検出方法であり、また本発明は、回路
パターンを有する試料上の微小異物を検出する装
置において、上記試料表面に向けて少なくとも一
つのレーザ光を照射し、該試料表面からの散乱光
を検出して、レーザ光の偏光を利用して異物が強
調された第１の信号と、回路パターンが強調され
た第２の信号とを得る光学手段と、該光学手段に
よつて得られる第１の信号と第２の信号とを、更
に異物が強調されるように比較して微小異物を検
出する比較手段とを備えたことを特徴とする異物
検出装置である。また、本発明は、異物に対して
散乱効果の大きな偏光レーザ照明に加えて、散乱
効果の小さな照明との２種照明を行う。前者照明
による散乱光は異物で発生し易く、後者照明によ
る散乱光はパターンで発生し易いことに着目し
て、両者散乱光信号の比を検出することにより、
微細な異物を更に安定・高感度に検出できるよう
にしたことにある。 又、本発明では個々の画絵の受光部の大きさが
５×5μｍ2（試料面上に換算）程度以下の複数の
光電変換固体撮像素子を使用し、各々の素子から
の出力信号を同時に並列比較処理することによ
り、高速性を劣化せずに、高感度に異物検査を行
うことにある。 〔発明の実施例〕 第１図〜第１３図を用いて本発明の実施例を詳
述する。 第１図では、従来例第５０図のスリツト８に代
り、固体撮像素子アレイ２０を用いる様子を示
す。 第２図は固体撮像素子アレイ２０の例を説明す
る。受光部２０ａはシリコンフオトダイオードや
GaAsPフオトダイオードであり、このうちで特
にPIN接合型のものが、高速応答性、高感度、の
特性を有し、本発明の用途に最適である。各々の
受光部２０ａ（画素）の大きさの幅は500μｍであ
り、隣接する画素の間には幅50μｍの不感帯があ
る。画素数は40ケを有している場合、例えば検出
系の総合倍率100倍（対物レンズ９の倍率40×と
リレーレンズ（図示せず）の倍率2.5×の場合）
とすれば、１画素の大きさは試料面上で５×5μ
ｍ2となり、結局５×220μｍ2の範囲を検出しなが
ら走査していることになり、従来と同程度の検査
速度となる。 この固体撮像素子アレイ２０の効果を第３図に
説明する。比較の為、第５０図に示す従来例を同
図右ｄ，ｅ，ｆに示す。同図左ａ，ｂ，ｃには簡
単の為、画素数を５ケ（ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｍ）と
している。同図ａは固体撮像素子アレイ２０で走
査する状態を示し、ｂはそれによつて得られる映
像信号（Si1，Sj1，Sk1，Sl1，Sm1）を示し、ｃ
は閾値VTHで２値化した信号（Si2，Sj2，Sk2，
Sl2，Sm2）を示す。画素ｋの出力信号Sk1を閾値
VTHで二値化すれば、二値化信号Sk2は小異物３
ａでも“１”となり、従来に比べて、感度向上が
得られる。 第４図には、固体撮像素子アレイ２０の各々の
画素の信号処理方法を示す。画素ｉ〜ｎの各々の
出力は二値化回路２１で並列に同時二値化され
て、二値化信号（“１”）はOR回路２２に導か
れ、少なくても一つの画絵で異物が検出された場
合にOR回路の出力は“１”となり、異物メモリ
２３に入力する。この方法により、40ケの画素出
力は同時並列処理され、自己走査型撮像素子を用
いた場合に比べて大幅な検査速度及び検出感度の
向上が計れる。 しかしながら、固体撮像素子アレイ２０の不感
帯２０ｂは以下に説明する欠点を生じさせる。こ
の解決策を第５図〜第９図に示す。 第５図及び第７図に示す様に、固体撮像素子ア
レイ２０の配列方向と走査方向とが直角の場合
で、画素ｉとｊの間の不感帯２０ｂと小異物３ｃ
の関係が同図の様な場合には、小異物３ｃを見逃
してしまう。（第５図の場合ａからｂに走査され
る。）そこで、第６図及び第８図に示す如く、固
体撮像素子アレイ２０の配列方向と走査方向とを
適当な角度（例えば45度）を有するようにすれ
ば、上記見逃しを避けることが出来る。（第６図
の場合ａからｂ，ｂからｃと走査される。）この
角度は、画絵２０ａの形状が矩形の場合には必ず
しも45°とする必要は無い。 第８図では小異物３ｃは画素ｊ，ｋにより重複
して検出されるので結果としてダブルカウントさ
れる。しかし、このダブルカウントを避ける方法
として特開昭56−132549や特開昭56−118187や特
開昭57−66345や特開昭56−126747や特開昭56−
118647で述べている方法を用いればよい。 第９図は、ら線状走査の場合での本発明の適用
例を示す。 第１０図は実施例の全体構成を示す。ウエハ１
は真空チユーブ４１でウエハチヤツク４０に吸着
されながら、Ｘステージ４６及びＹステージ４９
によりXY方向に移動する。固体撮像素子アレイ
２０で検出された異物情報は二値化回路２１、
OR回路２２を経て異物メモリ２３を包含する制
御回路３２に至り、表示装置３３で表示される。 本発明では画素の大きさを５×5μｍ2程度以下
にしているので、ウエハ表面のうねりに起因する
焦点ずれが検査中に発生すると、異物検出感度が
著しく低下する。そこで、自動焦点検出部３０に
より、検査中に焦点ずれ量を検出して、焦点機構
用モータ４３のドライバー３１にフイードバツク
するため構成を用いることが不可欠である。この
自動焦点機能の原理は第22回SICE学術講演会前
刷集のp223〜p224に発表し、及び特開昭58−
70540に記載されている通りであるが、第１１図
〜第１３図を用いてこの原理を説明する。この方
法は、試料上のパターンに影響されずに安定に自
動焦点を行うことに特徴があるので、本発明には
最適である。 第１１図には自動焦点検出部３０の主要部を示
す。縞パターンガラス板上の縞パターン６０ａ，
６０ｂは各々対物レンズ９により試料上に投影さ
れるが、各々の合焦点位置は撮像素子アレイ２０
の合焦点に対して若干上がりすぎ及び下がりすぎ
に設定されている。各々の縞パターン６０ａ，６
０ｂの試料上の像は対物レンズ９で拡大され半透
過ミラー３４，６２で反射され、撮像素子６１の
上に結像される。 第１２図ａはウエハ下りすぎ（Ｚ＜０）の場
合、撮像素子６１上に結像される投影縞パターン
を示し、第１２図ｄは第１２図ａに示す場合にお
ける撮像素子６１で検出される映像信号波形を示
す。第１２図ｂは合焦点位置（Ｚ＝０）の場合、
撮像素子６１上に結像される投影パターンを示
し、第１２図ｃは第１２図ｂに示す場合における
撮像素子６１で検出される映像信号波形を示す。
第１２図ｅはウエハ上りすぎ（Ｚ＞０）の場合、
撮像素子６１上に結像される投影縞パターンを示
し、第１２図ｆは第１２図ｃに示す場合における
撮像素子６１で検出される映像信号波形を示す。 従つて、撮像素子６１の検出信号は撮像素子ア
レイ２０が合焦点の場合には、縞パターン６０ａ
と６０ｂに対応する個所で等しくなるので両者の
差信号は零となる。 一方、上がりすぎ（又は下がりすぎ）の場合に
は、撮像素子６１の合焦点からのずれと差信号の
出力の大きさが対応するので、第１３図に示すサ
ーボ信号が得られる。同図では試料面がアルミ面
の場合と複雑なパターン（メモリーセル面）の場
合で差信号の実測例を示す。これにより、±0.5μ
ｍ以内の焦点合せが可能となるので、対物レンズ
９の倍率40×の場合には、安定した異物検出が可
能となる。自動焦点機構として、例えば第１０図
に示すような、モータ４３、斜面４５、球４４、
板バネ４２を用いる構成が簡単である。 次に本発明の請求範囲に対応する説明を第１４
図〜第２９図を用いて説明する。 まず、第１４図、第１５図を用いて基本的な原
理を述べる。第４７図の方法において、検光子１
３を取り除き、偏光ビームスプリツタ１５０を設
置すると第１４図となる。ここで、スリツト８
Ｈ，８Ｌは試料上の同一点を検出している。偏光
ビームスプリツタ１５０は、Ｐ偏光成分を反射
し、Ｓ偏光成分を通過させる特性を有するので、
光電変換素子７Ｌの出力Vpは第４７図（第４９
図）と同一となる。これを第１５図ａ，ｂに写
す。一方、第１５図ｃのように走査されて光電変
換素子７Ｈからの出力Vsは第１５図ｄに示す如
くとなる。ａ，ｂとｃ，ｄを比較すると、ａ，ｂ
では異物の方がパターンに比べ出力が高くなり、
ｃ，ｄではパターンの方が出力が高くなる。そこ
で、両者の出力比Vp／Vsをアナログ比較回路１
００で演算し（第１５図ｅに示す）、二値化回路
１０１において閾値ｍで二値化すると（第１５図
ｆに示す）、（第４９図における二値化では検出不
可能であつた）小異物３ａの検出が可能となるこ
とが判る。又、前述した固体撮像素子アレイ２０
Ｈ，２０Ｌを光電変換素子７Ｈ，７Ｌの代りに用
いれば、検出感度向上が計れる。この場合には、
アナログ比較回路１００と二値化回路１０１は複
数個用いてアナログ比較を同時に並列的に行う必
要がある（第１６図参照）。 以上の照明・検出法を（）型照明と呼ぶ。 次に第１７図及び第１８図を用い、（）型照
明を説明する。これは、第４６図に示す傾斜角度
φによる異物とパターンの出力特性を利用して第
１７図に示す如く、例えば同時に低角度Ｓ偏光照
明光１５Ｌ（波長λ1）と高角度Ｓ偏光照明光（波
長λ2）１５Ｈを同一試料点に照明して、色分解用
分岐プリズムと検光子１５１Ｈ，１５１ＬでＰ成
分のみをアレイ２０Ｈ，２０Ｌにより検出・比較
する方法である。アレイ２０Ｈ，２０Ｌの出力と
二値化法を第１８図に示す。 第１８図ａは、異物３ａ，３ｂが存在する例え
ばSi上に斜め下側よりレーザ光を照射した場合を
示す。同図ｂはその場合の出力信号VLを示し、
同図ｃはその二値信号を示す。第１８図ｄは例え
ばSi上に斜め上側よりレーザ光を照射した場合を
示す。同図ｅはその場合の出力信号VHを示す。
第１８図ｆはVL／VHの信号波形を示し、同図ｇはそ の二値信号を示す。 上記、照明・検光条件は第３０図ａでモデル化
して表す。（）型照明においては、上記のＳ偏
光照明光１５Ｌ，１５Ｈの使用のみに限らず、第
３０図ｂ〜ｈ、第３１図ａ〜ｄに示す種々の照明
光・検光の条件を用いることも出来る。この中
で、異物の方を強調する照明・検光条件Ｌには(イ)
Ｓ偏光照明でＰ偏光成分の検光又は(ロ)Ｐ偏光照明
でＰ偏光成分の検光のいずれの条件を用いてい
る。この理由は後で詳しく述べる。 一方、パターンの方を強調する照明・検光の条
件Ｈは、上記(イ)，(ロ)以外の場合ならよいので必ず
しも偏光を用いなくてもよい。（即ち通常のハロ
ゲンランプ等のインコヒーレント光を用いてもよ
く、これは第３０図ａ〜ｈ及び第３１図ａ〜ｄで
Ｓ＋Ｐの記号で示す。） 上記、色分解用分岐プリズムは、特開昭55−
149829や特開昭56−43539で述べているダイクロ
イツクプリズム（又はミラー）を設けることや、
光分岐用プリズム（半透過ミラー）と色フイルタ
又は干渉フイルタを組み合せて用いてもよい。 また、照明光１５Ｈ，１５ＬはHe−Neレーザ
（λ＝6.328Å）やGaAlAsレーザダイオード（λ
＝7.800〜8.300Å）やInGaAsPレーザダイオード
（λ＝13.000Å）やArレーザ（例えば4580Å）の
中から異なる２種を選択すれば、レンズ系１５
bLにより試料面で絞られるので高い照度が得ら
れ、検出が更に安定になる。 上述した様に、（）型照明では、異物強調照
明（Ｌ）には(イ)又は(ロ)の条件を満たし、かつパタ
ーン強調照明（Ｈ）と異物強調照明（Ｌ）は異な
る波長（λ1，λ2）であることが必須の条件とな
る。 ここで、色分解の代わりに、特開昭57−66345
に示す如く、時分割検出を行い（Ｌ），（Ｈ）での
検出出力を比較する方式を用いれば、照明・検光
を構成部品が簡単になる。この場合には照明は一
種でアレイ２０も１ケで足りるが、検光子にはポ
ツケルセル等の高速検光特性切換え機能を有する
光素子が不可欠である。 次に第１９図〜第２８図を用いて本発明の実施
例を説明する。 第１９図は第１６図に示す信号処理回路の詳細
を示す。これは第４図と同様な方法である。 第２０図〜第２２図は第１０図、第２０図と同
様であるが、異なる点は、照明光１５Ｈ、レンズ
系１５bHと光分岐プリズム１５０、色フイルタ
１５１Ｈ，１５１Ｌ、アレイ２０Ｈ、アナログ比
較回路１００を追加した点である。 第２３図〜第２８図を用いてアナログ比較方法
を更に詳述する。 第２３図及び第２４図は第１７図の条件を用
い、実験した結果を示す。実験ではパターン２の
出力１４ｐに関しては、パターン２を照明光４
Ｈ，４Ｌのウエハ表面への投影方向に対して直角
より角度η回転させながらパターン出力VL，VH
を測定した。一方、異物は0.7，１，2μｍの標準
粒子を用いて（この場合は回転をする必要はな
い）VL，VHを測定した。この測定値を第２４図
に示す。これよりパターンの任意の角度において
も、パターンからの出力比（白丸印）VL／VHは
ｍ（図中の破線の傾きの逆数）より小さい事が判
る。一方、黒丸印で示す異物の出力比VL／VHは
ｍより大きい。 第２４図の異物とパターンの出力特性を考慮し
て電気回路により両者を弁別する方法を第２５図
〜第２８図に説明する。 第２５図、第２６図ではアナログ割算回路を用
いた例を示す。出力比VL／VHはアナログ割算回
路１００で演算され、VL／VH＞ｍの場合二値化
回路１０１により“1*”が出力される。ここで注
意することは、出力比演算において、VHが小さ
い場合には演算誤差が大きくなり、演算結果が不
安定となる（例えば、VHが零の場合、VL／VH＝
∞となる）ことである。これを避ける方法として
二値化回路１０４でVL＞VTH（VTHは0.5μｍ程度の
異物に対応するVLの値）の場合（“1**”）に限り
VL／VHの演算結果を有効“１”とすればよい。
これは二値化回路１０４とAND回路１０３によ
り具現化される。 第２７図、第２８図はアナログ減算回路１０５
を用いた例を示す。この場合には、Ｈ又はＬの照
明光強度の調整やアレイ２０Ｈ又は２０Ｌの出力
増幅器（図示せず）のゲインを調整し、ｍ＝１
（傾き45度）とすることが肝要である。アナログ
減算回路１０５の結果VL−VHは二値化回路１０
４の出力が“1**”の場合（VL＞VTH）に限り有
効とすることは同様である。 以上のアナログ割算・減算の代わりに出力を
Ａ／Ｄ変換して、デイジタル値で演算してもよ
い。 第２９図は（）型照明を示す。この場合には
照明光１５Ｈ，１５Ｌは各々波長λ1，λ2を有し、
色分解光学系として例えば光分岐プリズム１５
０、色フイルタ１５１Ｈ，１５１Ｌを用いてい
る。ここで照明系の半透過ミラー１５Ｃは１５
Ｈ，１５Ｌの照明光を合成する為に用いる。 以上、（），（），（）型の照明・検光条件
においては、異物を強調する条件（Ｌ）は前記
(イ)，(ロ)の条件を用いることが必須である。一方、
パターンを強調する条件（Ｈ）第３０図ａ〜ｈ〜
第３１図ａ〜ｄに示す様に種々考えられる。次に
示す第１表は（）（）（）型条件における第
３０図のａ〜h′第３１図ａ〜ｄの適用可否を表わ
すものである。
【表】
以上説明したように本発明によれば、異物検出
の高速性を維持しつつ、対象物体上に存在する微
小異物の検出を高感度かつ安定に行うことの出来
る効果を奏する。
の高速性を維持しつつ、対象物体上に存在する微
小異物の検出を高感度かつ安定に行うことの出来
る効果を奏する。
第１図は本発明の異物検出装置の一実施例を示
す構成図、第２図は第１図に示す固体撮像素子の
詳細を示す斜視図、第３図は本発明と従来例との
比較を説明するための図、第４図は第１図に示す
固体撮像素子の信号処理回路を示す図、第５図は
不感帯と異物との位置関係を示す図、第６図は本
発明での不感帯と異物との位置関係を示す図、第
７図は第５図における固体撮像素子のウエハとの
相対的走査方向を示す図、第８図は第６図におけ
る固体撮像素子のウエハとの相対的走査方向を示
す図、第９図は固体撮像素子のウエハとの相対的
らせん状走査を示す図、第１０図は第１図に示す
実施例を更に具体的に示した構成図、第１１図は
第１０図に示す自動焦点検出部を示す斜視図、第
１２図は自動焦点検出を説明するための図、第１
３図は第１１図に示す自動焦点検出部から得られ
る差出力と焦点ずれとの関係を示した図、第１４
図は本発明の基本原理を示す斜視図、第１５図は
第１４図においてウエハ上を走査する状態及び第
１４図に示す装置において得られる出力信号を示
す図、第１６図は第１４図において光電変換素子
として固体撮像素子アレイを用い（）型照明の
場合を示す斜視図、第１７図は（）型照明の場
合を示す斜視図、第１８図は第１７図に示す装置
で得られる出力信号等を示す図、第１９図はアナ
ログ比較回路を詳細に示した図、第２０図は第１
７図に示す実施例を更に具体化して示した斜視
図、第２１図は第２０図の正面図、第２２図は第
２１図に示されていない信号処理回路もブロツク
で示した図、第２３図は回路パターンと異物から
の反射光の状態を示す図、第２４図はそれにもと
づいて得られる出力VHとVLとの実験関係データ
を示す図、第２５図はVH／VLの結果を示す図、
第２６図は第２５図に示すVH／VLを実現するた
めのアナログ割算回路を示す図、第２７図はVL
−VHの結果を示す図、第２８図は第２７図に示
すVL−VHを実現するためのアナログ減算回路を
示す図、第４１図は実験装置を示す斜視図、第４
２図はＳ／Ｎ比を示す実験データのグラフ、第４
３図はウエハを示す断面図、第４４図は照射され
たレーザ光に対するウエハ上の回路パターンと異
物からの反射状態を示す図、第４５図は従来の異
物検出方法の第１例を示す概略斜視図、第４６図
は第４５図で傾斜角度φを変化させた場合の出力
比Vs／Vpの測定データを示すグラフ、第４７図
は従来の異物検出方法の第２例を示す概略斜視
図、第４８図はウエハ上の回路パターンと異物か
らの反射状態を示す図、第４９図は第４７図に示
す如くスタツトを相対的にウエハ上を走査して得
られる映像信号の関係等を示す図、第５０図は第
４７図に示す第２例と同様に従来の異物検出方法
を示す概略斜視図である。第２９図は（）型照
明を示す斜視図、第３０図及び第３１図は種々の
照明・検光の組ま合せを示す図、第３２図はパタ
ーンの入射光〓と反射光〓を示す斜視図、第３３
図は入射光・反射光の偏光を示す斜視図、第３４
図は係数ｓ（φ），ｐ（φ）の計算例を示すグラフ、
第３５図はパターンのプロフイールを示す斜視
図、第３６図はパターン反射光〓の方向と線分
RQの軌跡を示す斜視図、第３７図は反射光〓と
対物レンズとの関係を示す斜視図、第３８図はＳ
偏光照明の場合（入射光Ａ〔０，−１，０〕，Ｅ
〔１，０，０〕の場合）の反射光Ｂの偏光を示す
斜視図、第３９図、第４０図は偏光成分強度分布
を示す平面図（ｎ＝1.45及びｎ＝4.2）。 符号の説明、１……ウエハ、２……パターン、
３……異物、４……照明光、５……反射光、６…
…散乱光、７……光電変換素子、９……対物レン
ズ、１０……Ｓ偏光、１１……Ｓ偏光成分、１
２，１４……Ｐ偏光成分、１３……検光子、１５
……偏光レーザ光源、２０……光電変換用固体撮
像素子アレイ、２０ａ……受光部、２０ｂ……不
感帯、２１……二値化回路、２２……OR回路、
２３……異物メモリ、３０……自動焦点検出部、
１５０……偏光ビームスプリツタ（又は色分解プ
リズム又はダイクロイツクミラー又は光分岐プリ
ズム）、１００……アナログ比較回路、１０１，
１０４，１０５……二値化回路、１０３……
AND回路、１５１Ｈ，１５１Ｌ……色フイルタ
（又は干渉フイルタ、又は検光子）。
す構成図、第２図は第１図に示す固体撮像素子の
詳細を示す斜視図、第３図は本発明と従来例との
比較を説明するための図、第４図は第１図に示す
固体撮像素子の信号処理回路を示す図、第５図は
不感帯と異物との位置関係を示す図、第６図は本
発明での不感帯と異物との位置関係を示す図、第
７図は第５図における固体撮像素子のウエハとの
相対的走査方向を示す図、第８図は第６図におけ
る固体撮像素子のウエハとの相対的走査方向を示
す図、第９図は固体撮像素子のウエハとの相対的
らせん状走査を示す図、第１０図は第１図に示す
実施例を更に具体的に示した構成図、第１１図は
第１０図に示す自動焦点検出部を示す斜視図、第
１２図は自動焦点検出を説明するための図、第１
３図は第１１図に示す自動焦点検出部から得られ
る差出力と焦点ずれとの関係を示した図、第１４
図は本発明の基本原理を示す斜視図、第１５図は
第１４図においてウエハ上を走査する状態及び第
１４図に示す装置において得られる出力信号を示
す図、第１６図は第１４図において光電変換素子
として固体撮像素子アレイを用い（）型照明の
場合を示す斜視図、第１７図は（）型照明の場
合を示す斜視図、第１８図は第１７図に示す装置
で得られる出力信号等を示す図、第１９図はアナ
ログ比較回路を詳細に示した図、第２０図は第１
７図に示す実施例を更に具体化して示した斜視
図、第２１図は第２０図の正面図、第２２図は第
２１図に示されていない信号処理回路もブロツク
で示した図、第２３図は回路パターンと異物から
の反射光の状態を示す図、第２４図はそれにもと
づいて得られる出力VHとVLとの実験関係データ
を示す図、第２５図はVH／VLの結果を示す図、
第２６図は第２５図に示すVH／VLを実現するた
めのアナログ割算回路を示す図、第２７図はVL
−VHの結果を示す図、第２８図は第２７図に示
すVL−VHを実現するためのアナログ減算回路を
示す図、第４１図は実験装置を示す斜視図、第４
２図はＳ／Ｎ比を示す実験データのグラフ、第４
３図はウエハを示す断面図、第４４図は照射され
たレーザ光に対するウエハ上の回路パターンと異
物からの反射状態を示す図、第４５図は従来の異
物検出方法の第１例を示す概略斜視図、第４６図
は第４５図で傾斜角度φを変化させた場合の出力
比Vs／Vpの測定データを示すグラフ、第４７図
は従来の異物検出方法の第２例を示す概略斜視
図、第４８図はウエハ上の回路パターンと異物か
らの反射状態を示す図、第４９図は第４７図に示
す如くスタツトを相対的にウエハ上を走査して得
られる映像信号の関係等を示す図、第５０図は第
４７図に示す第２例と同様に従来の異物検出方法
を示す概略斜視図である。第２９図は（）型照
明を示す斜視図、第３０図及び第３１図は種々の
照明・検光の組ま合せを示す図、第３２図はパタ
ーンの入射光〓と反射光〓を示す斜視図、第３３
図は入射光・反射光の偏光を示す斜視図、第３４
図は係数ｓ（φ），ｐ（φ）の計算例を示すグラフ、
第３５図はパターンのプロフイールを示す斜視
図、第３６図はパターン反射光〓の方向と線分
RQの軌跡を示す斜視図、第３７図は反射光〓と
対物レンズとの関係を示す斜視図、第３８図はＳ
偏光照明の場合（入射光Ａ〔０，−１，０〕，Ｅ
〔１，０，０〕の場合）の反射光Ｂの偏光を示す
斜視図、第３９図、第４０図は偏光成分強度分布
を示す平面図（ｎ＝1.45及びｎ＝4.2）。 符号の説明、１……ウエハ、２……パターン、
３……異物、４……照明光、５……反射光、６…
…散乱光、７……光電変換素子、９……対物レン
ズ、１０……Ｓ偏光、１１……Ｓ偏光成分、１
２，１４……Ｐ偏光成分、１３……検光子、１５
……偏光レーザ光源、２０……光電変換用固体撮
像素子アレイ、２０ａ……受光部、２０ｂ……不
感帯、２１……二値化回路、２２……OR回路、
２３……異物メモリ、３０……自動焦点検出部、
１５０……偏光ビームスプリツタ（又は色分解プ
リズム又はダイクロイツクミラー又は光分岐プリ
ズム）、１００……アナログ比較回路、１０１，
１０４，１０５……二値化回路、１０３……
AND回路、１５１Ｈ，１５１Ｌ……色フイルタ
（又は干渉フイルタ、又は検光子）。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 回路パターンを有する試料上の微小異物を検
出する方法において、上記試料表面に向けて少な
くとも一つのレーザ光を照射し、該試料表面から
の散乱光を検出して、レーザ光の偏光を利用して
異物が強調された第１の信号と、回路パターンが
強調された第２の信号とを得、該第１の信号と第
２の信号とを、更に異物が強調されるように比較
して微小異物を検出することを特徴とする異物検
出方法。 ２ 上記レーザ光として直線偏光レーザ光を用い
て試料表面に対して傾斜角度を有して照射し、試
料表面からの散乱光を偏光分解して第１の光電変
換素子から第１の信号を得ると共に第２の光電変
換素子から第２の信号を得ることを特徴する特許
請求の範囲第１項記載の異物検出方法。 ３ 上記レーザ光として複数のレーザ光を用いて
試料表面に対して異なる傾斜角度で異なる波長で
もつて照射し、試料表面からの散乱光を色分解し
て第１の光電変換素子から第１の信号を得ると共
に第２の光電変換素子から第２の信号を得ること
を特徴する特許請求の範囲第１項記載の異物検出
方法。 ４ 回路パターンを有する試料上の微小異物を検
出する装置において、上記試料表面に向けて少な
くとも一つのレーザ光を照射し、該試料表面から
の散乱光を検出して、レーザ光の偏光を利用して
異物が強調された第１の信号と、回路パターンが
強調された第２の信号とを得る光学手段と、該光
学手段によつて得られる第１の信号と第２の信号
とを、更に異物が強調されるように比較して微小
異物を検出する比較手段とを備えたことを特徴と
する異物検出装置。 ５ 上記光学手段を、上記レーザ光を複数にして
試料表面に対して異なる傾斜角度で異なる波長で
もつて照射する照射光学系と、試料表面からの散
乱光を色分解して第１及び第２の光電変換素子に
分岐する色分解・分岐光学素子とで構成したこと
を特徴とする特許請求の範囲第４項記載の異物検
出装置。 ６ 上記色分解・分岐光学素子を、光分岐プリズ
ム又は半透明鏡と色フイルタとで構成したことを
特徴とする特許請求の範囲第５項記載の異物検出
装置。 ７ 上記色分解・分岐光学素子を、ダイクロイツ
クプリズム又はダイクロイツクミラーで構成した
ことを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の異
物検出装置。 ８ 上記色分解・分岐光学素子は、更に検光子を
有することを特徴とする特許請求の範囲第６項ま
たは第７項記載の異物検出装置。 ９ 上記光学手段を、上記レーザ光を直線偏光レ
ーザ光にして試料表面に対して傾斜角度を有して
照射する直線偏光照射光学系と、試料表面からの
散乱光を偏光分解して第１及び第２の光電変換素
子に分岐する偏光分解・分岐光学素子とで構成し
たことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の
異物検出装置。 １０ 上記偏光分解・分岐光学素子を、偏光ビー
ムスプリツタで構成したことを特徴とする特許請
求の範囲第９項記載の異物検出装置。 １１ 上記偏光分解・分岐光学素子を、光分岐プ
リズム又は半透明鏡と検光子とで構成したことを
特徴とする特許請求の範囲第９項記載の異物検出
装置。 １２ 上記光学手段を、上記レーザ光を複数にし
て試料表面に対して同一傾斜角度で異なる波長で
もつて照射する照射光学系と、試料表面からの散
乱光を色分解して第１及び第２の光電変換素子に
分岐する色分解・分岐光学素子とで構成したこと
を特徴とする特許請求の範囲第４項記載の異物検
出装置。 １３ 上記色分解・分岐光学素子を、光分岐プリ
ズム又は半透明鏡と色フイルタとで構成したこと
を特徴とする特許請求の範囲第１２項記載の異物
検出装置。 １４ 上記色分解・分岐光学素子を、ダイクロイ
ツクプリズム又はダイクロイツクミラーで構成し
たことを特徴とする特許請求の範囲第１３項記載
の異物検出装置。 １５ 上記色分解・分岐光学素子は、更に検光子
を有することを特徴とする特許請求の範囲第１３
項または第１４項記載の異物検出装置。 １６ 上記比較手段は、割算手段で構成したこと
を特徴とする特許請求の範囲第４項記載の異物検
出装置。 １７ 上記比較手段は、第２の信号が零近傍のと
き上記割算手段の出力を無視するように構成した
ことを特徴とする特許請求の範囲第１６項記載の
異物検出装置。 １８ 上記比較手段は、減算手段で構成したこと
を特徴とする特許請求の範囲第４項記載の異物検
出装置。 １９ 上記比較手段は、第２の信号が零近傍のと
き上記減算手段の出力を無視するように構成した
ことを特徴とする特許請求の範囲第１８項記載の
異物検出装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59225714A JPS61104243A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | 異物検出方法及びその装置 |
| US06/792,320 US4740079A (en) | 1984-10-29 | 1985-10-28 | Method of and apparatus for detecting foreign substances |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59225714A JPS61104243A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | 異物検出方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61104243A JPS61104243A (ja) | 1986-05-22 |
| JPH0435025B2 true JPH0435025B2 (ja) | 1992-06-09 |
Family
ID=16833654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59225714A Granted JPS61104243A (ja) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | 異物検出方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61104243A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012518800A (ja) * | 2009-02-24 | 2012-08-16 | レオナルド インターナショナル ゼットアールティー． | 光センサ |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62261044A (ja) * | 1986-05-06 | 1987-11-13 | Hitachi Electronics Eng Co Ltd | 異物検査装置 |
| JPS63296348A (ja) * | 1987-05-28 | 1988-12-02 | Hitachi Electronics Eng Co Ltd | ウエハ異物検査装置 |
| JPH0682729B2 (ja) * | 1987-08-31 | 1994-10-19 | キヤノン株式会社 | 表面状態検査方法及び表面状態検査装置 |
| JPH0774788B2 (ja) * | 1988-03-28 | 1995-08-09 | 株式会社堀場製作所 | 異物有無検査装置 |
| JP3053096B2 (ja) * | 1989-09-18 | 2000-06-19 | 株式会社日立製作所 | 異物検出方法およびその装置 |
| JP2664270B2 (ja) * | 1990-05-18 | 1997-10-15 | 株式会社日立製作所 | 異物検出方法およびその装置 |
| US6603542B1 (en) * | 2000-06-14 | 2003-08-05 | Qc Optics, Inc. | High sensitivity optical inspection system and method for detecting flaws on a diffractive surface |
| JP2002277406A (ja) * | 2001-03-14 | 2002-09-25 | Saki Corp:Kk | 外観検査方法および装置 |
| JP4485910B2 (ja) * | 2004-11-04 | 2010-06-23 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 外観検査装置 |
| JP5639169B2 (ja) | 2009-07-22 | 2014-12-10 | ケーエルエー−テンカー・コーポレーションＫｌａ−Ｔｅｎｃｏｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 暗視野検査システムおよび暗視野検査システムを構成する方法 |
| JP5927010B2 (ja) * | 2012-04-09 | 2016-05-25 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 検査装置 |
| JP2014052217A (ja) * | 2012-09-05 | 2014-03-20 | Dainippon Printing Co Ltd | 異物検査装置、異物検査方法 |
| JP6119784B2 (ja) * | 2015-03-17 | 2017-04-26 | 大日本印刷株式会社 | 異物検査方法 |
-
1984
- 1984-10-29 JP JP59225714A patent/JPS61104243A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012518800A (ja) * | 2009-02-24 | 2012-08-16 | レオナルド インターナショナル ゼットアールティー． | 光センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61104243A (ja) | 1986-05-22 |
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