JPS6326559A - 異物検査方法 - Google Patents

異物検査方法

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JPS6326559A
JPS6326559A JP61169701A JP16970186A JPS6326559A JP S6326559 A JPS6326559 A JP S6326559A JP 61169701 A JP61169701 A JP 61169701A JP 16970186 A JP16970186 A JP 16970186A JP S6326559 A JPS6326559 A JP S6326559A
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体LSIウェハ、ホトマスク、磁気バブル
ウェハ等の異物検査装置において、半導体レーザによる
照明の光量を設定量にかつ安定に保持する方法に関する
〔従来の技術〕
LSI製造の中間工程でのパターン付ウェハ上の異物検
査作業は、製品歩留り向上、信頼性向上の為番こ不可欠
である。この作業の自動化は特開昭55−149829
号公報の他に特開昭54−101390号公報、特開昭
55−94145  号公報、特開昭56−30630
  号公報等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10図〜第1
2図を用いて説明する。
第10図に示す如く、照明光4をウェハ1の表面に対し
て傾斜角度φで照射したのみでは、パターン2と異物3
から同時に散乱光5と散乱光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できない
。そこで照明光4として、偏光レーザ光を使用し、異物
3のみを検出する工夫を行っている。
第11図(α)に示す如く、ウェハ1上に存在するパタ
ーン2に5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がウェハ表面に平行な場合を5
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1
1が保たれる。従って、S偏光遮光の検光子13を反射
光5の光路中に挿入すれば、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11図(h)に示
す如く、異物3からの散乱光6にはS偏光成分に加えて
、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。従って、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
可能となる。
ここで、第12図に示す如く、レーザ光源15を左右か
ら2個用いていることにより、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ことがで
きる。
レーザ光源15としては、出力光の強さ、寿命、偏光特
性等の点から、従来はH、−N 、レーザを用いていた
。しかしHa Heレーザは発振器本体が大きいため、
検査装置を小型化するのには不便であった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術はレーザ光源にH、−N 、レーザを用い
ているため装置小型化ができないという問題がありた。
本発明の目的はレーザ光源に半導体レーザを用いること
により装置の小型化を可能1こし、かつ半導体レーザの
出力光を安定化させることにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、レーザ光源として半導体レーザを用いるこ
とにより達成される。また出力光のフィードバック制御
を、異物検査する直前にのみに、対向する半導体レーザ
出力光が入り込まない状態で行い、検査中はフィードバ
ック量をホールドして、モニタ用ホトダイオードの出力
を用いないで半導体レーザを駆動することにより、安定
な異物検出が可能となる。
〔作用〕
試料の全面を検査する時間は、長くても数分である。こ
の間の周囲温度変化は僅少であり、フィードバック量を
ホールドしておけば、検査中は半導体レーザの出力光が
安定しているので、試料の表面状態によって生じる半導
体レーザ出力光の変動がなくなり、異物検出性能の変動
がなくなる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図番こ基づいて説明する。
最近、半導体レーザが高出力化、長寿命化され、異物検
査装置のレーザ光源として十分使用できるようになって
きた。異物検査装置を小型化する場合に、レーザ光源と
して半導体レーザを使用することは有効である。
半導体レーザの光出力は、周囲温度の変動により容易に
変化する。異物検査装置のレーザ光源として使用するた
めには、光出力が常時安定している必要がある。温度が
変化しても光出力を一定にするには、第5図のように半
導体レーザ16の光出力をハーフミラ−17で分岐して
ホトダイオード18で検出し、駆動電流にフィードバッ
クする機能を駆動回路にもたせるのが一般的である。駆
動回路の一例を第6図に示す。この回路ではホトダイオ
ード18の出力電流(すなわち半導体レーザ16の光出
力)が常に一定になるように、半導体レーザ16の駆動
電流を制御している。光出力は、半個定抵抗19によっ
て設定を変えることができる。
最近の半導体レーザは、光出力をモニタするためのホト
ダイオードを内蔵しているものがほとんどである。この
場合には第5図において外付のハーフミラ−17、ホト
ダイオード18は不要であり、内蔵モニタ用ホトダイオ
ードを用いて第6図の機能を持たせることができる。ま
たフィードバックを用いた半導体レーザ駆動用の専用I
Cも市販されている。
H、−N、レーザの出力光は平行光であるが、半導体レ
ーザ出力光は、ある広がりを持っている。従って、異物
検査の照明用として用いる場合には、第7図に示すよう
に、対物レンズ等加を用いて集光させる必要がある。
前述のように異方性異物を安定に検出するために、レー
ザ照明は左右から対向させて行う。この場合、レーザ光
21 ’ * 21 kの傾斜角度φは左右で等しいた
め、対向するレーザ光(例えば21h)が試料1の表面
で反射し、半導体レーザ(例えば16a)の内部に入り
込んで来る。この内部に入り込んで来るレーザ光量は、
試料lの表面状態(表面粗さ、パターンの粗密等)によ
り異なる。半導体レーザ16が、光量モニタ用のホトダ
イオード18を内蔵している場合には、自分自身の出力
光をモニタすると同時に、入り込んで来る相手側の出力
光もモニタしてしまうため、設定した出力光にフィード
バック制御ができなくなる。つまり、試料1毎に半導体
レーザ16の出力が異なったり、またパターン付試料の
場合には、試料1上の場所によって表面状態やパターン
密度が異なるため、半導体レーザ16の出力が同−試料
内でも変動するということが判明した。
また特公昭57−53923 号公報のように、レーザ
光を試料上に所定の角度で照射し、反射光の位置で焦点
位置を検出する方法が知られている。この場合にも、第
8図に示すように、レーザ光源に半導体レーザを用いる
ことができる。半導体レーザ16の出力光はレンズ加で
集光して試料1上に照射する。試料lで反射したレーザ
光は集光レンズおで集光して、センサあで検出される。
試料の高さ方向位置が変ると、反射光位置が変るので、
ポジションセンサ等で反射光位置を検出すれば、試料位
置を知ることがマきる。このとき、センサ具の表面での
反射光が同じ光路を通って半導体レーザ16に戻り、モ
ニタ用ホトダイオードで検出することになる。試料1の
表面状態によって戻り光の、光量が変動するため、この
場合にも半導体レーザ16の出力光が変動することが判
明した。
次に本発明の具体的実施例を説明する。゛第1図はフィ
ードバック量をホールドするための回路である。駆動回
路22は、入力電圧に比例した電流を半導体レーザ16
に流して発光させる。モニタ用ホトダイオード18は、
半導体レーザ16の出力光の一部を受光し、受光量に比
例した電流を出力する。電流−電圧変換回路幻はホトダ
イオード18の出力電流を電圧に変換し、サンプル・ホ
ールド回路冴に供給する。サンプル・ホールドロ路冴は
、サンプル信号5がONのときは入力信号をそのまま出
力し、OFFのときは出力信号部をホールドする。差動
増幅器nは、サンプル・ホールド回路あの出力部と設定
値26の差に比例した電圧を出力する。29はスイッチ
であり、半導体レーザ出力光を0N/OFFするための
ものである。
上記構成を各々の半導体レーザに対して用いることによ
り、サンプル信号5がONのときには、フィードバック
制御ループが形成され、サンプル・ホールド回路あの出
力信号部が、設定値26と等しくなるように半導体レー
ザ16が駆動される。つまり周囲温度変化があっても半
導体レーザ16の出力光は一定に制御できる。サンプル
信号6がOFFのときには、OFFになる直前のフィー
ドバック量がホールドされ、半導体レーザ16が駆動さ
れる。
一定時間内に一回以上、サンプル信号’15をONして
やれば、半導体レーザ16の出力光を一定に保つことが
できる。
第2図は異物検査のフローであり、通常はウェハのロー
ディング、異物検査、ウェハのアンローディングのルー
プを繰り返す。つまり異物検査の直前には必ずウェハが
検査装置がセットされていない状態が存在し、このとき
には対向する半導体レーザの出力光がモニタ用ホトダイ
オードに入射しないので、自分自身の出力光を正確にモ
ニタできる。従って、この期間に、ウェハがローディン
グされる直前にサンプル信号をONにし、ウェハがセッ
トされている間はサンプル信号を常時OFFにしておけ
ば、半導体レーザ出力光を設定値に安定させておくこと
が可能となる。前述したように異物を検査するのに要す
る時間は長くて数分であり、この間の周囲温度変化は無
視できるので、−定の半導体レーザ出力光で異物検査が
可能となる。
直前の異物検査の後番こウェハがアンローディングされ
ないまま、次の異物検査を行う場合もある。
第3図のように、同一ウェハを多数回検査する場合がそ
の一例である。この場合には、第1図に示したスイッチ
29を用いる。まず右側の半導体レーザ16 bをOF
Fし、左側の半導体レーザ16 aをONして、左側の
サンプル信号をONにする。次に左側の半導体レーザ1
6αをOFFにし、右側の半導体レーザ16 hをON
にして、左側のサンプル信号をONにする。次に両側の
半導体レーザをONにすれば、各半導体レーザのフィー
ドバック量がホールドされているので、ウェハがセット
されたままでも、出力光を設定値に安定させることがで
きる。
また第9図に示すように、出力光を遮断するシャッタあ
を挿入すれば、対向する半導体レーザの出力光や、セン
サで反射した戻り光が入り込まないので、シャッタあを
挿入した状態でサンプル信号をONにし、検査中はシャ
ッタあを光路から除去すれば上記と同様の機能とするこ
とができる。
サンプル・ホールド回路冴は、アナログ回路で構成した
場合には、ホールド時間が長いとホールド値の減衰が問
題となる。異物検査の場合にはホールド時間が数分とな
るので、第4図の如きディジタル式サンプル・ホールド
回路を用いた方が良い。nは電流・電圧変換回路であり
、モニタ用ホトダイオード18の出力に比例した電圧を
出力する。、30はアナログ・ディジタル変換器であり
、サンプル信号がONになったときの電流・電圧変換回
路nの出力をディジタルに変換する。変換値はメモ11
31 Gこ記憶し、メモリ31の内容はディジタル・ア
ナログ変換器32で常時アナログ量に変換すること(こ
よって、減衰のないサンプル・ホールド回路を構成でき
る。
上述のように、異物検査を開始する直前の対向する半導
体レーザの出力光が入射して来ない状態のときに、モニ
タ用ホトダイオードの出力を用いてフィードバック制御
を行って、半導体レーザを設定値どうりの出力光になる
ように制御し、検査中はフィードバック量をホールドす
ることにより、対向する半導体レーザに影響されず、安
定な出力光とすることができる。上記説明はウェハの異
物検査について行ったが、ホトマスクや磁気バブルウェ
ハについても同様である。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、検査中は半導体レ
ーザ出力光を安定にすることができるので、試料が異な
っても、一定な異物検出性能を維持できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明一実施例のフィードバック量のホールド
回路を示す図、第2図、及び第3図は各々ウェハ異物検
査のフローを示す図、第4図は本発明に係るサンプルホ
ールド回路を示す図、第5図は半導体レーザ出力光のモ
ニタ方法を示す図、第6図は半導体レーザ駆動回路を示
す図、第7図は異物検査における半導体レーザ使用法を
示す図、第8図は試料の高さを検出する一実施例を示し
た図、第9図はシャッタによって出力光をさえぎる一実
施例を示した図、第10図、乃至第12図は各々従来技
術を説明するための図である。 1・・・ウェハ      16・・・半導体レーザ1
8・・・ホトダイオード  n・・・電流・電圧変換回
路冴・・・サンプル・ホールド回路 22・・・半導体レーザ駆動回路 35・・・シャッタ 代理人 弁理士  小 川 勝 男、 −に 石  1  図 冨 2 図 ぁ 3 回 t4−  回 鬼I5配 2 ら 回 峯 81¥1 麓9図 J  IO回

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、出力光モニタ用センサーを内蔵した半導体レーザを
    該センサーの出力を用いてフィードバック制御を行う半
    導体レーザ駆動手段と、該フィードバックの量をホール
    ドする手段と、該半導体レーザの出力光を試料上へ照射
    する複数の光学手段を対向させて設置した照明手段とを
    備え付けたことを特徴とする異物検査装置。 2、上記照明手段に、更に該半導体レーザの出力光以外
    の他のレーザ光を遮光するシャッター手段を有し、検査
    前に該シャッター手段の作動によって該半導体レーザの
    出力光のみをモニタしてフィードバック制御を行い、検
    査中該シャッター手段を除去して該フィードバック量を
    ホールドして該半導体レーザを駆動することを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の異物検査装置。 3、上記照明手段は、更に該複数の半導体レーザを個々
    にON/OFF可能ならしめる手段を有し、検査中以外
    で1個の半導体レーザのみONにしてフィードバック制
    御を行った後にフィードバック量をホールドし、該操作
    を他のすべての半導体レーザについて行い、検査中は各
    々の半導体レーザのホールドしたフィードバック量を用
    いて各々の半導体レーザを駆動することを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の異物検査装置。
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