JPH0450976B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ スキヤニングタイプの光散乱テスト装置の較
正のための装置であつて、 平らな表面を有する基板と、 前記表面上に配置された複数の同一な顕微鏡的
光散乱エレメントを備え、前記複数のエレメント
は各々がグリツド状である複数のクラスタにグル
ープ分けされており、すべての前記クラスタ内に
おいて前記エレメント間の相互間隔は第１の寸法
に等しく、前記複数のクラスタは第２の寸法だけ
互いに隔てられており、前記第２の寸法は実質的
に照射ビームの寸法を超えており、前記第１の寸
法は照射ビームの寸法以下であり、前記クラスタ
の幾つかは前記表面上のある寸法の欠陥に関する
光散乱断面積に対応して同一の第１エレメント密
度を有する複数のクラスタからなる１つのグリツ
ド状アレイ（配列）にグループ化されており、前
記アレイは複数のクラスタからなる他の複数のグ
リツド状アレイの近くに配置されており、他の複
数のアレイの各々は各アレイ内に同一のエレメン
ト密度のクラスタを有し、前記他の複数のアレイ
は前記第１エレメント密度と違う相互に異なつた
エレメント密度のクラスタを有し、前記異なるエ
レメント密度は前記表面上の異なる寸法の欠陥に
関する光散乱断面積に対応しており、前記表面上
の複数のアレイの１つのグループ化によつて１つ
のパタンが形成され、前記パターンは前記表面上
で繰返されており、各パターンは少なくとも１つ
の他のパターンに隣接していることを特徴とする
較正のための装置。

２ 複数の前記顕微鏡的光散乱エレメントを含む
複数のグリツド状アレイを有する“Ａ”パターン
を備え、前記Ａパターンは異なるエレメント密度
の前記アレイの矩形のグループを有し、前記Ａパ
ターンは前記表面上で繰返されており、 複数の前記顕微鏡的光散乱エレメントを含むグ
リツド状アレイを有する“Ｂ”パターンをさらに
備え、前記Ｂパターンは前記エレメント間の横方
向の間隔と前記エレメント間の長さ方向の間隔を
有し、前記横方向の間隔は一連のラインを形成す
るのに十分なほど近接しており、前記表面上で繰
返されるＡパターンは前記Ａパターンの少なくと
も幾つかの間に介在する空間を有し、前記Ｂパタ
ーンは前記表面上において前記繰返されるＡパタ
ーンを横切る帯内で繰返されていることを特徴と
する請求の範囲第１項記載の較正のための装置。

３ 前記Ａパターンは４つのグリツド状アレイの
パターンを含んでおり、各前記アレイはＡパター
ンの象限を形成していることを特徴とする請求の
範囲第１項記載の較正のための装置。

４ 各パターン内において各アレイは均一な距離
だけ互いに隔てられていることを特徴とする請求
の範囲第１項記載の較正のための装置。

５ 前記エレメントはミクロンオーダの表面寸法
を有していることを特徴とする請求の範囲第１項
記載の較正のための装置。

６ 前記エレメントは0.3μmから5.0μmの範囲内
の表面寸法を有していることを特徴とする請求の
範囲第１項記載の較正のための装置。

発明の分野 本発明は光学スキヤナのテストに関し、特に半
導体ウエハ検査において用いられるスキヤニング
タイプの顕微鏡的欠陥または顕微鏡的汚染の検知
器を較正する方法と装置に関するものである。

背景技術 種々のタイプの光学スキヤナが、材料中、特に
表面中の欠陥検知とそのような表面上の異物の検
知のために用いられる。異物は埃や汚れのような
粒子の形態であり得る。

Galbraithの米国特許第4378159号は先行技術の
表面スキヤナを述べている。そのようなスキヤナ
において、装置の感度は工場におけるテストによ
つて特定されよう。しかし、その工場の仕様が或
る特定の装置についてまだ有効であるかどうか、
またはそのような仕様が或るテスト表面のすべて
の部分に適用可能かどうかについてユーザは確信
がない。

顕微鏡による較正とテストにおいて、装置の感
度を測定するための手続は、或る表面上に既知の
サイズの多数の顕微鏡的な球を配置することを伴
う。それらの球が或る倍率において観察すること
ができれば、その装置の感度が知られる。同じ技
術が表面スキヤナのために用いられてきた。球に
関する問題は、それらの位置が正確に制御できな
いということである。それらの球は非常に小さい
ので、それらを取扱つて分配することが困難であ
る。しかし、球を用いる利点は、それらが均一な
サイズで非常に小さく作ることができ、かつ良好
な光散乱特性を有していることである。結局、光
学スキヤナを較正するための方法と手段であつ
て、球の取扱いの問題がなく、かつ球の寸法的な
均一性と光散乱特性を有する方法と手段を持つこ
とが望まれる。これが本発明の目的である。

発明の概要 上記の目的は、複数の固定された光散乱エレメ
ントのパターンを有する表面の形成によつて達成
された。それらのパターンは、半導体サブストレ
ート上のレリーフパターンによつて形成し得る。
光散乱エレメントは、隆起または畝のみならず表
面中の窪みまたは穴であり得る。それらのエレメ
ントは窪みと隆起の組合わせでもよい。それらの
パターンはそれらの間にスペースを有しており、
そしてパターンからの散乱は無作為の種類の異物
粒子の存在が予想されるそれらのスペースから散
乱している光と比較され得る。

各パターンは、装置の感度または解像度を生じ
る固有の散乱断面積を有している。それらのパタ
ーンに関する断面積は、その中の顕微鏡的な光学
散乱エレメントの面積的密度によつて決定され
る。たとえば、高密度の光散乱エレメントは比較
的大きな粒子から散乱されたであろうような集合
的な大量の散乱とシミユレーテイングの光を生
じ、一方、低密度の光散乱エレメントは比較的小
さな粒子から散乱される少ない量の散乱とシミユ
レーテイングの光を生じる。

スキヤニングビームは表面上で走査され、その
表面から反射されて散乱された光は、集められた
光の量に対応する電気信号の出力を有する検知器
へ集められる。電気信号はスキヤニングビームの
位置と同期化されていてスクリーン上に表示さ
れ、そして種々のパターンがスペース内の微粒子
または異物と比較され得る。

それらのパターンはウエハの全表面上または他
の表面上に配置することができ、そしてその全表
面上での装置の感度がチエツクされ得る。スキヤ
ニングビームはしばしば円弧状にスキヤンするの
で、或る表面領域は１つの感度を示し、一方、他
の領域はもう１つの感度を示し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ＡとＢに名付けられた複数のパター
ン化された領域を備えた本発明による較正装置の
上面図である。第２図は、第１図に示されたＡパ
ターンの１つの拡大図である。第３図は、光散乱
エレメントの形成のために、第１図に示された種
類の表面中に窪みを形成する方法を示す横断面図
である。

発明の実施例 本発明は、表面上に散乱エレメントのテストパ
ターンを配置することを含み、それによつて、こ
れらのエレメントから散乱された光はクラツクの
ような欠陥または粒子から散乱されたであろう光
の量をシミユレートする。光散乱エレメントの異
なつた面積密度を与えることによつて、散乱され
た光は集められて、散乱エレメントの低面積密度
を有するエレメントのクラスタは小さな粒子と欠
陥をシミユレートし、一方、光散乱エレメントの
高面積密度を有するエレメントのクラスタは大き
な粒子と欠陥をシユミレートする。各場合におい
て、シユミレーシヨンは、クラスタの光散乱断面
積が特定の寸法の粒子の光散乱断面積に等しいと
いうことによつて達成される。

第１図を参照して、ＡとＢに名付けられた領域
に分割された表面を有するウエハ１１が見られ
る。それらの領域は正方形であるが、他の形も用
いられ得る。文字のない正方形は、光散乱エレメ
ントのパターンのないスペースである。代表的な
パターンの１つのタイプＡが正方形13に見られ、
一方、第２のタイプのパターンＢが正方形15に見
られる。スペースは正方形17に見られる。Ａグル
ープのパターンはチエツカボードのように現われ
ており、一方、Ｂグループのパターンはそのチエ
ツカボードと交差するストライプとして現われて
いる。このパターンの配列の理由は、全表面がテ
ストされ得るようにするためである。ビームスキ
ヤニング装置は、通常は表面を横切るビームの走
査を生じるためにミラーを用いるので、このこと
は重要である。走査は円弧であつて、円弧の長さ
は表面上の異なつた点に関してわずかに異なつて
いる。したがつて、表面の中央は１つの解像度を
有し、一方、その表面の最も外側の端部において
もう１つの解像度が存在する。実際の欠陥または
微粒子が光散乱エレメントの異なつたパターンと
比較され得るために、パターン間にスペースを与
えることは重要である。

第２図を参照して、単一のＡパターン２１は４
つの象限を有することがわかろう。第１の象限２
３は配列またはクラスタにおいて約１mmだけ隔て
られた個々の光散乱エレメント２５を有してお
り、光散乱エレメントは想像上の格子の交点を占
めている。半導体ウエハのテストにおいて用いる
ための各光散乱エレメントの寸法は、好ましくは
マイクロメータのオーダであつて、特に0.5〜
5.0μmの間である。

第２象限２７は光散乱エレメントの増大された
面積密度を有している。各個の光散乱エレメント
は象限２３におけるように同一の寸法を有してい
るが、今度は光散乱エレメントが４つのクラスタ
２９にグループ化されていて増大された面積密度
を有している。各クラスタの中心間の間隔は依然
として約１mmである。

第３象限３１は光散乱エレメントのさらに高い
面積密度を有している。象限２７はクラスタ当た
り４つのエレメントを有していたが、象限３１は
クラスタ当たり９つのエレメントを有しており、
各クラスタは中心間隔で約１mmだけ隔てられてい
る。クラスタ３３によつて表わされているような
光散乱エレメントの増大された面積密度は、象限
２７中のクラスタ２９または象限２３中のクラス
タ２５に比べて大きな粒子から散乱されたであろ
う光に対応する。

光散乱エレメントのさらに高い密度が象限３５
において見られ、クラスタ３７で表わされた５×
５の光散乱エレメントの配列は大きな粒子から散
乱された光をシユミレートするために与えられて
いる。もし表面スキヤナがＡパターンの象限３５
から散乱された光のみを検知しているならば、こ
れは対応する量の光を散乱する粒子のみが観察さ
れていることを意味する。一方、もし象限２３か
らの光散乱エレメント２５が観察されれば、これ
は対応する光の量を散乱する粒子が観察されてい
ることを意味する。各光散乱エレメントとエレメ
ントのクラスタの光散乱断面積は実験的に決定さ
れ得る。たとえば、象限２３内の光散乱エレメン
トが見えるならば、それは1μmのオーダの寸法を
有する粒子に対応するであろう。一方、もし象限
３５内の光散乱エレメントのみが観察されるなら
ば、同じく見ることができるそれらの表面粒子は
たとえば5μmのような予め決めらた量を越える寸
法を有するであろう。象限２７と３１内の光散乱
エレメントは中間のサイズの粒子に対応する。象
限ライン３０は依存しておらず、単に説明の目的
のために与えられている。各象限は均一な間隔の
光散乱エレメントによつて完全に満たされてい
る。これはギザギザのライン３２によつて示され
ている。

復習すれば、象限２７内の光散乱エレメントは
２×２配列の４つのエレメントによつて形成され
たクラスタであつて、それらのエレメントはクラ
スタ内で4μm間隔で隔てられている。象限３１は
３×３の９つのエレメント配例で形成されたクラ
スタを有している。再び、各エレメント間の間隔
は4μmである。象限３５内のエレメントのクラス
タは５×５配列の25エレメントで形成されてお
り、各エレメント間の間隔は約4μmである。クラ
スタ間の間隔は前述のように１mmである。各象限
のサイズは１辺が５mmの正方形ある。各配列は仮
想格子のラインの交点にエレメントを置いてい
る。これらのサイズは、クラスタのサイズがビー
ムの直径よりはるかに小さくなるように選択され
る。ビームそれ自身はガウシアン（Gaussian）
の形であると仮定される。エレメントの任意のク
ラスタは１／e²の点で測定されたビームの直径の
１／１０またはそれ以下のオーダであるべきである。
クラスタの中心間の間隔は、それらのクラスタが
識別できるように分離されるようなものでなけれ
ばならない。実際上、これはそれらのクラスタが
１／e²のビーム直径の少なくとも10倍隔てられる
べきであることを意味する。ビームは、典型的に
は低出力のヘリウムネオンレーザからのレーザビ
ームである。

第１図に示されたＢパターンの各々は、エレメ
ント間の横方向の間隔が約10μmでエレメント間
の長さ方向（縦方向）の間隔が約１mmまたは
1000μmの格子の交点に配置された光散乱エレメ
ントを含んでいる。スキヤニングは、文字Ｂの並
びの方向に行なわれている。散乱エレメントはそ
のスキヤニングの方向において互いに約１mm隔て
られているので、ビームが文字Ｂの並びの方向に
スキヤンするときに、散乱エレメントがビーム源
とウエハ上の散乱エレメントとの間の光路が最も
短いウエハ中心において最も確実に見えるであろ
うが、それらの光散乱エレメントが遠く離れてい
るウエハ端部近くでは見えないかもしれない。他
方、文字Ｂの並びに直交する方向（スキヤニング
を横切る方向）においては、散乱エレメントは僅
かに10μm隔てられているだけなので、ビームが
上下にスキヤンするときに、散乱エレメントは横
断ラインとして見えるであろう。これらのテスト
パターンは装置の較正のためのものであり、これ
によつて、感度の限界すなわち散乱が最早見えな
い限界が決定され得る。

光散乱エレメントは、第３図に示されているよ
うにフオトリソグラフイによつて形成される。半
導体ウエハでもよいサブストレート４１は、典型
的には約1000オングストローム厚さの酸化物また
は窒化物の薄い層４３でコートされている。他の
コーテイングも用いられ得るが、コーテイング物
質はクリーニング溶剤に対して不活性でなければ
ならない。光散乱エレメントは、窪み４５または
図示されていないアイランドまたは畝を形成する
ことによつて、コーテイング４３内に形成され
る。そのような窪みは半導体工業において知られ
ている通常の技術によつて形成され得る。典型的
には、そのような技術はコーテイング上のフオト
レジストの使用を伴い、フオトマスクと化学作用
光線への露出とによつて、必要な位置に適当寸法
の光散乱エレメントの写真パターンを作る。続い
て、複数の領域が同時にエツチングによつてコー
テイングを除去され、そしてフオトレジストが除
去される。窪み４５はクリーンな開口部として示
されており、その除去された材料は１辺が約
1.5μmの縁寸法49を有する正方形47で示されてい
る。その窪みはサブストレートまで延びる必要が
なく、このことは各窪みからの散乱が増大するの
で好ましい。この代わりに、窪みはレーザによつ
て穴ををあけることができる表面上にレーザ書込
みによつて形成されてもよい。

テスト表面はコーテイングを有する必要がな
く、直接エツチングまたは穴あけされてもよい。
表面は任意の平滑で研磨された材料でよく、必ず
しもウエハである必要がない。

動作において、スキヤニングビームが表面上に
向けられて、光散乱エレメントのパターンとブラ
ンクスペースの両方をカバーして走査する。散乱
された光の部分は、米国特許第4378159号におい
て説明された方法で集められる。電気的検知器が
受取られた散乱光の量に対応する電気信号を生
じ、その検知された信号を対応する電気信号に変
換する。この電気信号はビームの位置と同期化さ
れており、光散乱エレメントの異なつた面積密度
はパターン間のスペース内に見られる無作為の分
布の粒子との間で比較がなされ得る。これは陰極
線管上にそれらの電気信号を表示することによつ
て可視的に行ない得る。表面はラスタ様式にスキ
ヤンすることができ、ビームの位置は容易に知ら
れよう。ウエハを横切るラスタスキヤンはCRT
のラスタスキヤンと関係付けられてもよい。この
ように、表面スキヤナの感度が決定され得る。

本発明の重要な長所は、粒子または欠陥の寸法
と位置に関する装置の解像度についての積極的な
認識と、テスト表面を横切るエレメントの均一性
を与える製造方法とを含む。