JPH0979989A - 異物検査装置及び異物検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、異物検査装置及び異物検査方法にお
いて、簡易な構成で、異物を検出すると共に該異物が付
着している部分が回路パターン上か、回路パターン以外
の部分であるのかを判別できるようにする。 【解決手段】被検査物の検査面上に光照射手段によつて
照射及び走査した光束について、散乱光検出手段により
検査面上の異物により生じる散乱光を検出する。同時に
反射光検出手段により検査面により反射される反射光を
検出する。このようにして得られた検出結果を判定手段
に与えるようにした。散乱光から得られる異物の有無の
検出結果と反射光から得られる光照射面が回路パターン
上か否かの検出結果とを組み合わせるようにしたことに
より、当該組み合わせに応じた各々の判定結果を得るこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は異物検査装置及び異
物検査方法に関し、特に集積回路の製造工程において用
いられるものに適用して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、集積回路の製造工程においては、
光リソグラフイを用いて半導体ウエハ上に回路パターン
を形成する手法がある。例えば感光部を表面に形成した
ガラス基板上に露光記録により所望の回路パターンを潜
像させ、この感光部を現像することにより所望の回路パ
ターンを形成する。こうして得られた回路パターンを半
導体ウエハに転写することにより、半導体ウエハ上に回
路パターンを形成することができる。かくして所望の回
路パターンを形成した半導体ウエハを得ることができ
る。

【０００３】ところでこの種の集積回路の製造工程にお
いては、回路パターンを形成したガラス基板上にごみ等
の異物が付着していた場合に、このガラス基板を用いて
回路パターンを形成すると半導体ウエハに欠陥が生じる
原因となる。そのためガラス基板上の回路パターンを半
導体ウエハに転写する前にガラス基板上の異物の有無を
検査する必要があり、これを行う異物検査装置が考えら
れている。

【０００４】異物検査装置は被検査物の検査面上に光ビ
ームを照射及び走査し、光ビームが異物により反射され
ることにより生じる比較的指向性の低い反射光（以下、
これを散乱光と呼ぶ）を検出することにより、被検査物
の検査面上における異物の有無を判別するようになされ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところでこの種の異物
検査装置においては、異物の付着箇所にかかわらず一律
に不良品として検出してしまう。ところがガラス基板上
の回路パターンを半導体ウエハに転写した際に半導体ウ
エハに欠陥を生じさせる原因となるのは主として回路パ
ターン上以外のガラス部分に異物が付着している場合で
あるため、回路パターン上に付着している異物は問題と
ならない。このため製造上問題とならない箇所に異物が
付着している場合でも被検査物を確認工程又は洗浄工程
に送つてしまい、生産性を低下させてしまうという問題
が生じる。因みに従来はこの問題を回避するために、検
出された異物の付着箇所を目視により確認していた。

【０００６】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、簡易な構成で、回路パターン上に存在する異物と回
路パターン上以外の部分に存在する異物とを判別するこ
とができる異物検査装置及び異物検査方法を提案しよう
とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、被検査物（２）の検査面上に光源
（３）、スキヤナ（４）及び集光レンズ（７）によつて
照射及び走査した光ビーム（Ｌ１）について、光電素子
（１２）を用いて検査面上の異物により生じる散乱光
（Ｌ３）を検出する。同時に光電素子（１０）を用いて
検査面により反射される反射光（Ｌ２）を検出する。こ
のようにして得られた検出結果を判定手段（２０）に与
えるようにした。

【０００８】散乱光（Ｌ３）から得られた異物の有無の
検出結果と反射光（Ｌ２）から得られた光照射面が回路
パターン上か否かの検出結果とを組み合わせるようにし
たことにより、これらの組み合わせに応じた各々の判定
結果を得ることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下図面について、本発明の一実
施例を詳述する。

【００１０】図１において、１は全体として本発明によ
る異物検査装置の検出光学系を示しす。検出光学系１
は、表面に所定の回路パターンを形成されたガラス板で
なる被検査物２の検査面上に照射する光ビームＬ１を光
源３から出射する。ここで被検査物２は、図中に示す座
標系ｘｙｚのｘ−ｙ平面上にあるものとする。

【００１１】スキヤナ４は光源３から出射された光ビー
ムＬ１の光路上に配されており、入射する光ビームＬ１
を鏡面部４Ａにより反射する。スキヤナ４は、鏡面部４
Ａを支持する回転軸４Ｂをモータ４Ｃによつて回転させ
ることにより鏡面部４Ａの向きを変え、光ビームＬ１の
反射角を連続的に変化させる。これによりスキヤナ４は
被検査物２の検査面上に光ビームＬ１を照射することが
できると共に、光ビームＬ１を図中の破線に示すような
ｘ方向に走査させることができる。この際、光ビームＬ
１のｘ方向の走査位置の両端は鏡面部４Ａにより反射さ
れた光ビームＬ１の光路上に設けられた光電素子５及び
６により検出される。光ビームＬ１の被検査物２上での
位置は、光電素子５又は６から信号が得られた時を基準
として回転軸４Ｂの回転角に基づいて、後述するコンピ
ユータ装置３０によつて求められる。

【００１２】集光レンズ７は、スキヤナ４により反射さ
れた光ビームＬ１の光路上に配されており、光ビームＬ
１を任意のビーム径に変換することによりスポツト光に
絞り込み単位面積あたりの光強度を上げる。検査台８
は、被検査物２に照射される光ビームＬ１の反射に影響
を与えないように、被検査物２を周辺部のみを支持する
ことにより固定している。また検査台８は図中に示すよ
うに、光ビームＬ１のスキヤナ４による走査方向とほぼ
直交する矢印ａの向きにモータ１３によつて移動され
る。これにより検査台８は、被検査物２の検査面上に照
射される光ビームＬ１をｙ方向に走査させることができ
る。ここで検査台８には移動量測定器（図示せず）が設
けられており、後述するコンピユータ装置３０が測定さ
れた移動量からｙ方向の走査位置を検出する。またモー
タ１３の回転角からもｙ方向の走査位置を検出すること
ができる。

【００１３】このように検出光学系１は、スキヤナ４に
より光ビームＬ１をｘ方向に走査させると共に検査台８
をｙ方向に移動させることによつて、光ビームＬ１を被
検査物２の検査面上におけるｘ−ｙ平面の全てについて
走査させることができる。

【００１４】また被検査物２の検査面上で光ビームＬ１
が反射して出射される反射光Ｌ２の光路上には、集光レ
ンズ９及び光電素子１０が配されている。光電素子１０
は、検査面上で正反射して集光レンズ９により集光され
た反射光Ｌ２を光電変換することにより、検出信号Ｓ１
を出力する。さらに反射光Ｌ２を受光しない位置には集
光レンズ１１及び光電素子１２が設けられている。集光
レンズ１１は、検査面上に存在する異物に光ビームＬ１
が照射されることにより生じる散乱光Ｌ３を集光する。
光電素子１２は、集光された散乱光Ｌ３を光電変換し
て、検出信号Ｓ２を送出する。ここで実際上、散乱光Ｌ
３が出射される方向は特定が困難であるため、集光レン
ズ１１及び光電素子１２は異なる空間位置に複数設けら
れている。ここでは便宜上、集光レンズ１１及び光電素
子１２を各１つとして説明する。

【００１５】図２において、２０は全体として判定回路
を示し、光電素子１０及び１２（図１）から送出された
検出信号Ｓ１及びＳ２に基づく論理演算によつて、ガラ
ス上に異物が存在している状態を示すエラー信号又はパ
ターン上に異物が存在している状態を示すワーニング信
号でなる、出力信号を生成してコンピユータ装置３０に
送出するようになされている。

【００１６】判定回路２０は、光電素子１０より送出さ
れた検出信号Ｓ１を比較回路２１に、光電素子１２より
送出された検出信号Ｓ２を比較回路２２に入力する。比
較回路２１は、検査面上のパターン又はガラスで正反射
した反射光Ｌ２を光電変換した検出信号Ｓ１を入力す
る。ここで比較回路２１には基準値として、しきい値信
号ＴＨ１が入力されている。しきい値信号ＴＨ１はガラ
スで反射された光を光電変換した場合の信号レベル以上
で、かつパターンで反射された光を光電変換した場合の
信号レベル以下の範囲内で設定されている。比較回路２
１は、しきい値ＴＨ１をこえる信号レベルの検出信号Ｓ
１が入力されると論理値『１』の出力信号Ｓ３を、また
しきい値ＴＨ１以下の信号レベルの検出信号Ｓ１が入力
されると論理値『０』の出力信号Ｓ３を送出する。従つ
て出力信号Ｓ３は、照射部分がガラス上である場合は論
理値『０』、照射部分が回路パターンである場合は論理
値『１』となる。

【００１７】比較回路２２は、検査面上の異物により乱
反射する散乱光を光電変換した検出信号Ｓ２を入力す
る。ここで比較回路２２には基準値として、しきい値信
号ＴＨ２が入力されている。しきい値信号ＴＨ２は、検
出したい大きさの異物により生じる散乱光を光電変換し
た場合の信号レベルに応じて設定されている。比較回路
２２は、しきい値信号ＴＨ２をこえる信号レベルの検出
信号Ｓ２が入力されると論理値『１』の出力信号Ｓ４
を、しきい値信号ＴＨ２以下の信号レベルの検出信号Ｓ
２が入力されると論理値『０』の出力信号Ｓ４を送出す
る。従つて出力信号Ｓ４は、異物が存在する場合は論理
値『１』、異物が存在しない場合は論理値『０』とな
る。

【００１８】ＡＮＤ回路２３は、インバータ回路２４に
より出力信号Ｓ３の論理値を反転して与えられる出力信
号Ｓ５と出力信号Ｓ４との論理積を示すエラー信号Ｓ６
を出力する。この結果、図３の真理値表に示すように被
検査物２（図１）の検査面のガラス上に異物が存在する
時、出力信号Ｓ４で論理値『１』が出力として得られる
と共に出力信号Ｓ５で論理値『１』が出力として得られ
るため、ＡＮＤ回路２３は論理値『１』のエラー信号Ｓ
６を出力する。

【００１９】またＡＮＤ回路２５は、出力信号Ｓ３と出
力信号Ｓ４との論理積を示すワーニング信号Ｓ７を出力
する。この結果、図３の真理値表に示すように被検査物
２（図１）の検査面の回路パターン上に異物が存在する
時、出力信号Ｓ４で論理値『１』が出力として得られる
と共に出力信号Ｓ３で論理値『１』が出力として得られ
るため、ＡＮＤ回路２５は論理値『１』のワーニング信
号Ｓ７を出力する。このようにして出力されたエラー信
号Ｓ６及びワーニング信号Ｓ７は、コンピユータ装置３
０に供給される。

【００２０】コンピユータ装置３０は、エラー信号Ｓ６
及びワーニング信号Ｓ７を入力し、モニタ４０に検出結
果に応じた状態表示を行う。すなわち論理値『１』のエ
ラー信号Ｓ６が与えられた場合は、所定のエラー表示を
行うと共に被検査物２を不良品としてストツカ又は洗浄
装置へ送る。また論理値『１』のワーニング信号Ｓ７が
与えられた場合は、所定のワーニング表示を行うと共に
ユーザの判断に応じて被検査物２の処置を行う。

【００２１】さらにコンピユータ装置３０はエラー状態
又はワーニング状態が検出された場合、光ビームＬ１の
位置情報とエラー信号Ｓ６又はワーニング信号Ｓ７とか
ら異物の付着位置を検出する。すなわち、エラー信号Ｓ
６又はワーニング信号Ｓ７が検出された時点の光ビーム
Ｌ１の位置を、光電素子５及び６から送出される検出信
号、回転軸４Ｂの回転角及び移動量測定器（図示せず）
から送出される検出信号より検出する。こうして検出さ
れた位置情報はエラー表示又はワーニング表示と共にモ
ニタ４０に表示される。

【００２２】このように異物検査装置は、検出光学系１
において光ビームＬ１の反射光Ｌ２及び散乱光Ｌ３から
光照射面が回路パターン上か否かと異物が存在するか否
かとを検出し、この検出結果を受けた判定回路２０によ
り所定の条件にあてはまることが判定された場合、論理
値『１』のエラー信号Ｓ６又はワーニング信号Ｓ７を出
力してモニタ４０に判定結果を表示するようになされて
いる。またこの際、異物の付着位置情報も共に表示され
る。

【００２３】以上の構成において、異物検査装置は光ビ
ームＬ１の反射光Ｌ２を光電変換することにより得られ
る検出結果に基づいて、光ビームＬ１の照射面が回路パ
ターン上か否かを判定する。同時に光ビームＬ１の散乱
光Ｌ３を光電変換することにより得られる検出結果に基
づいて、光ビームＬ１の照射面に異物が存在するか否か
を判定する。この結果、得られた判定結果の組み合わせ
により回路パターン上に異物が存在する場合と回路パタ
ーン以外のガラス部分に異物が存在する場合とを判別す
ることができる。異物検査装置は判定された結果に応じ
たエラー信号Ｓ６又はワーニング信号Ｓ７を出力する。

【００２４】例えば光ビームＬ１の照射部分がパターン
上でかつ異物が存在していた場合、反射光Ｌ２を光電変
換した検出信号Ｓ１の信号レベルと基準値ＴＨ１との比
較により光ビームＬ１の照射部分が回路パターン上であ
ることが判定され、論理値『１』の出力信号Ｓ３が得ら
れる。また散乱光Ｌ３を光電変換した検出信号Ｓ２の信
号レベルと基準値ＴＨ２との比較により光ビームＬ１の
照射部分に異物が存在することが判定され、論理値
『１』の出力信号Ｓ４が得られる。こうして得られた出
力信号Ｓ３及びＳ４の組み合わせにより光ビームＬ１の
照射部分がパターン上でかつ異物が存在することが判定
され、論理値『１』のワーニング信号Ｓ７が出力され
る。

【００２５】また例えば照射部分がパターン上以外のガ
ラス部分でかつ異物が存在する場合、反射光Ｌ２を光電
変換した検出信号Ｓ１の信号レベルと基準値ＴＨ１との
比較により光ビームＬ１の照射部分が回路パターン上で
あるか否かが判定される。この際、照射部分がパターン
上以外のガラス部分であることにより光ビームＬ１はそ
の大半がガラスを透過してしまい、わずかな反射光Ｌ２
が受光されることになる。

【００２６】この結果、反射光Ｌ２を光電変換した検出
信号Ｓ１の信号レベルは低いものとなり、基準値ＴＨ１
との比較により光ビームＬ１の照射部分が回路パターン
上以外のガラス上であることが判定され、論理値『０』
の出力信号Ｓ３が得られ、出力信号Ｓ３の論理値を反転
することにより論理値『１』の出力信号Ｓ５が得られ
る。また検査面上に存在する異物により乱反射された散
乱光Ｌ３を光電変換した検出信号Ｓ２と基準値ＴＨ２と
の比較により論理値『１』の出力信号Ｓ４が得られる。

【００２７】こうして得られた出力信号Ｓ５及びＳ４の
組み合わせにより光ビームＬ１の照射部分がパターン上
以外のガラス上でかつ異物が存在することが判定され、
論理値『１』のエラー信号Ｓ６が出力される。なお上述
した以外の場合、ワーニング信号Ｓ７及びエラー信号Ｓ
６は論理値『０』のままである。

【００２８】かくして異物検査装置は検査面上に存在す
る異物を検出すると共に光ビームＬ１の照射部分が回路
パターン上か否かを検出することにより、ガラス上に異
物が存在する場合と回路パターン上に異物が存在する場
合とを判別し、判別した結果をエラー信号Ｓ６又はワー
ニング信号Ｓ７としてコンピユータ装置３０を介してモ
ニタ４０に供給して判別結果に応じた状態表示をさせ
る。このような表示を見ることによりユーザは異物の存
在する部位を区別することができる。また同時に表示さ
れる異物の付着位置情報により異物が付着している位置
を特定することができる。なお、エラー信号Ｓ６が出力
された被検査物２は無条件で不良として確認又は洗浄工
程に送られるが、ワーニング信号Ｓ７が出力された場合
は製造上においては問題とならないので被検査物２を使
用するかどうかはユーザの判断に委ねられる。

【００２９】以上の構成によれば、異物により乱反射し
た散乱光Ｌ３を検出する散乱光検出手段と共に検査面に
より正反射した反射光Ｌ２を検出する反射光検出手段を
設け、両者の検出結果の組み合わせによる判定結果を出
力するようにしたことにより、簡易な構成で、回路パタ
ーン上に存在する異物とガラス上に存在する異物とを容
易に判別することができる異物検査装置を実現すること
ができる。

【００３０】なお上述の実施例においては、被検査物２
に照射する光ビームＬ１についてスキヤナ４でｘ方向
の、また検査台８でｙ方向の走査を行わせる場合につい
て述べたが、本発明はこれに限らず、例えば検査台８を
ｘ方向及びｙ方向に移動させるようにして、検査台８の
移動のみでｘ方向及びｙ方向の走査を制御させるように
してもよい。

【００３１】また上述の実施例においては、判定回路２
０により得られた判定結果をエラー信号Ｓ６又はワーニ
ング信号Ｓ７を出力してモニタ４０に表示させる場合に
ついて述べたが、本発明はこれに限らず、出力したエラ
ー信号Ｓ６及びワーニング信号Ｓ７を入力されたコンピ
ユータ装置３０により、論理値『１』のエラー信号Ｓ６
によるエラー状態の場合は直ちに異物検査装置を停止さ
せ、また論理値『１』のワーニング信号Ｓ７によるワー
ニング状態の場合は警戒音を鳴らすのみに止めるように
制御してもよい。これにより、エラーが検出された場
合、装置の使用者がエラー状態を誤つて見落とすような
事態を回避できる。

【００３２】また上述の実施例においては、光ビームＬ
１が照射された被検査物２の検査面上に存在する異物の
有無を示す出力信号Ｓ４を出力する比較回路２２に基準
値として与えるしきい値信号ＴＨ２を、検出したい大き
さの異物に応じた信号レベルで予め設定する場合につい
て述べたが、本発明はこれに限らず、しきい値信号ＴＨ
２を入力される検出信号Ｓ２の信号レベルに対応するよ
うに可変させるようにしてもよい。

【００３３】光ビームＬ１には検査面上で走査させる上
で光路長に変化が生じる。すなわち光ビームＬ１の照射
位置は固定ではないため、照射位置に応じて光路長が変
化することになる。このように光路長に変化が生じると
反射光でなる光ビームＬ２の光量にも変化が及び、光電
素子１２で検出される信号レベルに影響を及ぼすことに
なる。そのため、しきい値信号ＴＨ２を光電素子１２が
出力する信号レベルに対応させて可変させることによ
り、光路長の変化による信号レベルの変化を吸収するこ
とができる。またしきい値信号ＴＨ２を可変させずに固
定として、光源３から出射される光ビームＬ１の光量を
可変させるようにしてもよい。

【００３４】さらに上述の実施例においては、散乱光Ｌ
３の光路上に配された集光レンズ１１及び受光素子１２
を便宜上各１つとした場合について述べたが、本発明は
これに限らず、集光レンズ１１及び受光素子１２を複数
設けてもよい。この際、各受光素子１２からそれぞれ検
出信号Ｓ２が送出されるため、判定回路２０を図４に示
すような構成に変更する必要がある。

【００３５】図２との対応部分に同一符号を付して示す
図４において、２０は全体として判定回路を示し、比較
回路２２を複数追加した構成でなる。各比較回路２２か
ら送出される出力信号Ｓ８は多入力１出力でなるＡＮＤ
回路２６に入力され、出力信号Ｓ８全ての論理積を示す
出力信号Ｓ４を出力するようにする。すなわちＡＮＤ回
路２６に入力される出力信号Ｓ８が全て論理値『１』の
場合のみ、出力として論理値『１』の出力信号Ｓ４が得
られる。得られた出力信号Ｓ４は、ＡＮＤ回路２３及び
２５に与えられる。このように複数の散乱光検出手段を
設けたことにより、より正確な異物の検出を行うことが
できる。

【００３６】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、被検査物
の検査面上に照射した光束について反射光を検出すると
共に散乱光を検出して当該検出結果の組み合わせより判
定結果を得るようにしたことにより、簡易な構成で、回
路パターン上に存在する異物と、回路パターン以外の部
分に存在する異物とを判別することができる異物検査装
置及び異物検査方法を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による異物検査装置の検査光
学系を示す斜視図である。

【図２】異物検査装置の判定回路を示す論理回路のブロ
ツク図である。

【図３】判定回路における論理演算を示す真理値の図表
である。

【図４】散乱光検出手段を複数設けた場合の判定回路を
示す論理回路のブロツク図である。

【符号の説明】

１……検査光学系、２……被検査物、３……光源、４…
…スキヤナ、４Ａ……鏡面部、４Ｂ……回転軸、４Ｃ、
１３……モータ、５、６、１０、１２……光電素子、
７、９、１１……集光レンズ、８……検査台、２０……
判定回路、２１、２２……比較回路、２３、２５、２６
……ＡＮＤ回路、２４……インバータ回路、３０……コ
ンピユータ装置、４０……モニタ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検査物の検査面上を光束によつて走査す
   る光照射手段と、 前記光束の反射光を受光する反射光検出手段と、 前記反射光を受光しない位置に設けられ、前記検査面上
   に存在する異物によつて発生した前記光束の散乱光を受
   光する散乱光検出手段と、 前記反射光検出手段及び前記散乱光検出手段による検出
   結果に基づき、前記検査面上に異物が存在するか否かを
   判定すると共に、検出された異物が前記検査面上に設け
   られたパターン上に存在するか否かを判定する判定手段
   とを具えることを特徴とする異物検査装置。
2. 【請求項２】前記判定手段の判定結果に応じて、検出さ
   れた異物が前記検査面上に設けられたパターン上に存在
   する場合はワーニング状態を表示し、検出された異物が
   前記検査面上に設けられたパターン上以外に存在する場
   合はエラー状態を表示する表示手段を具えることを特徴
   とする請求項１に記載の異物検査装置。
3. 【請求項３】前記判定手段は、 前記反射光検出手段による検出結果と第１の基準値とに
   基づき、前記光束が照射された部分がパターン上である
   か否かを示す第１の論理信号を出力する光照射面判定手
   段と、 前記散乱光検出手段による検出結果と第２の基準値とに
   基づき、前記検査面上に異物が存在するか否かを示す第
   ２の論理信号を出力する異物判定手段と、 前記第１及び第２の論理信号に基づく論理演算により、
   前記パターン上に異物が存在することを示すワーニング
   信号又は前記パターン上以外に異物が存在することを示
   すエラー信号を出力する論理演算手段とを具えることを
   特徴とする請求項１に記載の異物検査装置。
4. 【請求項４】被検査物の検査面上を光束によつて走査
   し、 該光束の検査面による反射光を検出すると共に前記検査
   面上に存在する異物によつて発生した前記光束の散乱光
   を検出し、 該検出結果に基づき、前記検査面上に異物が存在するか
   否かを判定すると共に、検出された異物が前記検査面上
   に設けられたパターン上に存在するか否かを判定するこ
   とを特徴とする異物検査方法。