JP3432273B2 - 異物検査装置及び異物検査方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は異物検査に係り、特に半
導体ウエハ上や液晶基板上の微細な異物の検出を行う異
物検査装置及び異物検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】表面検査に用いられる装置にはレ−ザ光
を被検査体の表面に照射し、その散乱光を受光して被検
査体の表面の形状測定や異物の検査を行うものがある。
これらの検査に用いられる技術としてまずフライングス
ポット法と呼ばれる方法がある。このフライングスポッ
ト法は、例えばレ−ザ光源から出力された平行レ−ザ光
をレンズ系で絞った後に光走査手段によりその光ビーム
を被検査体表面に照射して走査し、この被検査体表面か
らの反射レ−ザ光または透過光を受光検出系により受光
して光電変換する。そして光電変換後の電気信号を処理
して検査結果を得るものである。

【０００３】図１９はフライングスポット法を適用した
異物検査装置の構成図である（第１の従来例）。載置台
１上には半導体ウエハ２が載置されている。一方、レ−
ザ発振器３から出力されたレ−ザ光がコリメートレンズ
４により平行光に形成されガルバノミラー５へ送られ
る。このガルバノミラー５は平行光を走査して集光光学
系６を通して半導体ウエハ２の表面に所定範囲の角度で
照射する。このとき、集光光学系６は平行光をスポット
光に成形する。従って半導体ウエハ２にはレーザスポッ
ト光が走査される。

【０００４】また半導体ウエハ２の上方にはラインセン
サ７および各受光素子８・９が配置されている。ライン
センサ７は半導体ウエハ２からの正反射レ−ザ光を受光
する位置に配置され、また各受光素子８・９は半導体ウ
エハ２からの散乱光を受光する位置に配置されている。
これらラインセンサ７および各受光素子８・９から出力
された電気信号は測定回路１０に送られ、この測定回路
１０は各電気信号から半導体ウエハ２の表面の傷や異物
の付着などの有無を判断する。

【０００５】次に他の技術として図２０に示す検査装置
がある（第２の従来例）。ＸＹテーブル１１上には半導
体ウエハ２が載置されている。そして半導体ウエハ２の
わずか上方には容器１２が配置されている。この容器１
２は半円球状に形成され、その内面には複数の受光素子
１３が設けられている。一方、ＸＹテーブル１１の上方
にはレ−ザ発振器３が配置されている。このレ−ザ発振
器３より出力されたレ−ザ光は集光光学系１４、ハーフ
ミラー１５および容器１２を通って半導体ウエハ２に照
射される。

【０００６】この場合レ−ザ光は半導体ウエハ２に対し
て垂直方向に照射される。これにより半導体ウエハ２か
らの散乱光は各受光素子１３により受光される。また半
導体ウエハ２からの正反射光はハーフミラー１５に到達
し、このハーフミラー１５で反射して集光光学系１６を
通って受光素子１７で受光される。そして、各受光素子
１３・１７から出力される電気信号は測定回路１８に送
られ、この測定回路１８は各電気信号から半導体ウエハ
２の表面の傷や異物の付着などの有無などを判断する。
この場合散乱光を受光した受光素子１３の位置により半
導体ウエハ２の表面の傷や異物の位置が測定される。

【０００７】なお、ＸＹテーブル１１はＸＹテーブル制
御装置１９により制御駆動されてレ−ザ光が半導体ウエ
ハ２上を走査するものとなっている。更に弊社の先願で
ある特開平3-128445号公報の開示技術では図２１および
図２２に示すようになっている（第３の従来例）。図２
１に示すようにＸＹθテーブル２０上に半導体ウエハ２
が載置されている。

【０００８】一方レ−ザ発振器３が備えられ、このレ−
ザ発振器３から出力されるレ−ザ光の光軸上にはコリメ
ートレンズ４、反射ミラー２１が順次配置されている。
この反射ミラー２１の反射レ−ザ光路上にはガルバノミ
ラー５が配置されている。このガルバノミラー５により
走査されたレ−ザ光は集光光学系２２を介して半導体ウ
エハ２の表面上に照射される。この場合、ガルバノミラ
ー５により走査されたレ−ザ光の走査平面は半導体ウエ
ハ２の表面に対して垂直になっている。

【０００９】また、この半導体ウエハ２の上方には各ラ
インセンサ７が配置されている。これらラインセンサ７
はレ−ザ光の走査方向に対して平行でかつ図２２のよう
にレ−ザ光の照射位置に対して角度φ₁ （５°≦φ₁ ≦
４０°）の角度の散乱光を受光する位置に配置されてい
る。これらのラインセンサ７から出力される電気信号は
検出部２３に送られている。

【００１０】この検出部２３は各電気信号を受けてこれ
らの電気信号から半導体ウエハ２の表面の傷や異物の付
着の有無などを判断する機能を有している。ところで、
特開昭64-3545 号公報の第２頁左上欄第１２行目乃至第
２頁右上欄第４行目には、所定の平面内において回転さ
れるパターンつきウエハ表面の所定の部位にＳ(Senkrec
ht) 偏光を照射すると同時に、Ｐ(Parallel)偏光を照射
しつつ走査し、その反射光に含まれる所定の偏光成分の
光量を検出してパターンに付着した異物を検出する技術
が開示されている（第５の従来例）。この公開特許公報
には、この異物検査装置の図は示されていないが、開示
内容から考えると図２３に示すような装置になると考え
られる。

【００１１】加えて、特開昭64-3545 号公報や、特開平
5-18889 号公報に開示されているような、複数の光検出
器を備え、各々で検出された光強度の比を求めて異物を
検査するという、検査装置もある（第６の従来例）。こ
れらの装置は第５の従来例の欠点を解消するものされて
いる。

【００１２】更には、特開昭61-180128 号公報や、特開
平2-284047号公報には板状物に偏光を照射し、その結果
生じた反射光や散乱光を偏光手段により偏光にした後検
出して、これらの結果から異物を検査するという検査装
置も示されている（第７の従来例）。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記したような構成の
従来の異物検査装置では、以下に述べるような問題点が
発生してくる。まず、近年の開発需要では、より記憶容
量の高い半導体や磁性体が求められており、これらの開
発製品では非常に細かい傷や異物、例えば０．１μｍ程
度の大きさのものでさえ、製品の品質に支障を来たして
しまう。

【００１４】それに対して、上記の第１の従来例および
第２の従来例では、鏡面や酸化膜をもつ半導体ウエハ上
では０．３μｍ以上の大きさの傷や異物を検出すること
しかできない。そして金属膜などの表面被膜をもつ半導
体ウエハ上では０．５μｍ以上の大きさの傷や異物を検
出することしかできない。

【００１５】即ち上記の第１の従来例および第２の従来
例では受光素子８・９・１３に入射するごく一部の正反
射光と０．１μｍ程度の大きさの傷や異物との区別が不
可能であるので、０．１μｍ程度の大きさの傷や異物を
もノイズとして検出してしまう。

【００１６】また第３の従来例については鏡面や酸化膜
をもつ半導体ウエハ上では０．１μｍ程度の大きさの傷
や異物を検出できるようになったがランダム偏光を光源
に用いているために０．１μｍ程度の大きさの傷や異物
の散乱光だけではなく半導体ウエハ２本体の散乱光をも
受光素子８・９・１３で検出してしまうため０．１μｍ
以下の大きさの傷や異物の検出が困難であるという欠点
がある。そして金属膜などの表面被膜をもつ半導体ウエ
ハ上では、同様にして０．２μｍ以下の大きさの傷や異
物の検出が困難であるという欠点がある。

【００１７】しかし、現在開発中の64M DRAM以降の世代
の半導体の製造工程では鏡面や酸化膜をもつ半導体ウエ
ハ上では略０．１μｍ以下の大きさの傷や異物の検出が
必要であり、更に金属膜などの表面被膜をもつ半導体ウ
エハ上では、略０．２μｍ以下の大きさの傷や異物の検
出が必要となっていた。故に、従来の異物検査装置に比
べて半導体ウエハ上の傷や異物の検出感度の向上が望ま
れていた。

【００１８】また第５の従来例乃至第７の従来例につい
て言及すると、まず第５の従来例については、表面にパ
ターンが単層状に形成されているウエハのみに限定して
検出できるものであるので多層状のパターンには対応で
きず、また反射光に含まれている所定の偏光成分を抽出
する工程を経なければならなかった。

【００１９】第６の従来例については、検出器を必ず複
数設置しなければならないのに加えてＰ偏光とＳ偏光と
の検出強度の比をとるという処理が必要であったので装
置の構成及び信号処理の方法が複雑なものとなってい
た。

【００２０】第７の従来例については、反射光や散乱光
を偏光手段により偏光にした後それぞれの偏光成分につ
いて異物を検出しなければならなかったので装置の構成
が複雑及び信号処理の方法が複雑なものとなっていた。

【００２１】更には、従来の方法では図２４に示すよう
に、特定の範囲の粒径の異物（ここでは略０．１μｍ乃
至略０．２μｍ）に対しては線形特性の良い検出強度曲
線が得られるが、それより大きな粒径の異物に対しては
この検出強度曲線の線形特性が悪くなり、散乱光強度か
ら正確な異物の大きさを特定することが困難となってい
た。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記したよう
な技術的課題を解決するためになされたものであり、光
源と、この光源からの光を前記被検査体表面に対してＰ
偏光に調節して前記被検査体表面にスポット状に集光す
る集光手段と、この集光手段によって集光されたスポッ
ト光を前記被検査体表面に相対的に走査する走査手段
と、この走査手段によって走査されたスポット光の照射
位置から散乱した光を直接受光する受光手段と、この受
光手段による受光強度より前記被検査体表面の異物など
の検出を行う検出手段とを具備する異物検査装置におい
て、前記受光手段は前記走査手段によって走査されたス
ポット光の照射位置を基準にして前記被検査体表面に対
して略５度乃至略４０度の角度に散乱した光を受光する
ことを特徴とする異物検査装置である。

【００２３】そして、本発明は光源と、この光源からの
光を前記被検査体表面に対してＳ偏光に調節して前記被
検査体表面にスポット状に集光する集光手段と、この集
光手段によって集光されたスポット光を前記被検査体表
面に相対的に走査する走査手段と、この走査手段によっ
て走査されたスポット光の照射位置から散乱した光を直
接受光する受光手段と、この受光手段による受光強度よ
り前記被検査体表面の異物などの検出を行う検出手段と
を具備する異物検査装置において、前記受光手段は前記
走査手段によって走査されたスポット光の照射位置を基
準にして前記被検査体表面に対して略６５度乃至略９０
度の角度に散乱した光を受光することを特徴とする異物
検査装置である。

【００２４】また、本発明は被検査体表面の微細な異物
を検査する異物検査装置において、光源と、被検査体の
種類に応じてこの光源から発せられた光の偏光角を可変
させる偏光成分可変手段と、この偏光成分可変手段から
出射した光を前記被検査体表面にスポット状に集光する
集光手段と、この集光手段によって集光されたスポット
光を前記被検査体表面に相対的に走査する走査手段と、
この走査手段によって走査されたスポット光の照射位置
から散乱した光を直接受光する受光手段と、この受光手
段による受光強度より前記被検査体表面の異物などの検
出を行う検出手段とを具備したことを特徴とする異物検
査装置である。

【００２５】更に、本発明は光源と、この光源から発せ
られる検査光を被検査体表面に集光する集光手段と、前
記検査光の前記被検査体表面における照射位置から散乱
した光を受光する受光手段と、この受光手段により得ら
れた受光強度に基づいて前記被検査体表面の異物などの
検出を行う検出手段とを備える異物検査装置において、
前記被検査体の種類に応じて前記検査光の偏向角を可変
させる偏光角可変手段を具備し、前記受光手段は、前記
被検査体の表面に対して成す角度を異ならせる少なくと
も２つの受光手段を具備し、かつ、前記被検査体の種類
に応じて複数の前記受光手段のうちのいずれの前記受光
手段を動作させるか制御する制御手段を具備することを
特徴とする異物検査装置や、光源と、この光源から発せ
られる検査光を被検査体表面に集光する集光手段と、前
記検査光の前記被検査体表面における照射位置から散乱
した光を受光する受光手段と、この受光手段により得ら
れた受光強度に基づいて前記被検査体表面の異物などの
検出を行う検出手段とを備える異物検査装置において、
前記被検査体の種類に応じて前記検査光の偏向角を可変
させる偏光成分可変手段を具備し、かつ、前記受光手段
は、前記被検査体の種類に応じて前記被検査体の表面に
対して成す角度を移動可能に構成されていることを特徴
とする異物検査装置などである。

【００２６】

【作用】本発明の異物検査装置及び異物検査方法は上記
した従来例のうち第３の従来例の光源にＰ偏光やＳ偏光
を用いる簡易な構成や信号処理方法により傷や異物の検
出感度を高めることを達成し、鏡面や酸化膜をもつ半導
体ウエハ上の０．１μｍ以下の傷や異物や、金属膜など
の表面被膜をもつ半導体ウエハ上の０．２μｍ以下の大
きさの傷や異物を検出できる様にしている。

【００２７】また、Ｐ偏光とＳ偏光との切り換えをし
て、鏡面や酸化膜をもつ半導体ウエハウエハ上の０．１
μｍ以下の大きさの傷や異物の検出はＰ偏光を用いて行
い、傷や異物の検出感度を高めている。金属膜の表面被
膜をもつ半導体ウエハ上の０．２μｍ以下の大きさの傷
や異物の検出はＳ偏光を用いて行い、傷や異物の検出感
度を高めている。そして、異物の粒径の範囲によりＰ偏
光による検出データとＳ偏光による検出データとを選択
して採用することにより傷や異物の検出感度を高めてい
る。

【００２８】

【実施例】本発明の第１の実施例を図１に示すととも
に、以下に本実施例の構成を詳解する。被検査体の半導
体ウエハ２は、θテーブル２４とＸテーブル２５とを組
み合わせた載置台２６の上に載置されている。また光照
射系は直線偏光を出力するAr⁺ レ−ザ発振器２７（波
長：488nm)、1/2 波長板２８、反射ミラー２９、集光レ
ンズ３０から構成されている。レ−ザ発振器２７から出
力した直線偏光の光束は1/2 波長板２８を通過し反射ミ
ラー２９で反射した後、集光レンズ３０により半導体ウ
エハ２上に小さなレ−ザスポット３１となるように集光
される。1/2 波長板２８は光軸を中心に回転することに
よりレ−ザ発振器２７で発振したレ−ザ光の偏光方向も
回転させる働きがあることを利用して前記レ−ザ光を半
導体ウエハ２に対して、Ｐ(Parallel)偏光に調節する。
なお使用する偏光角が決まっている場合（ここではＰ偏
光）には予め1/2 波長板２８を、光軸を中心に回転させ
ずに所定角に固定して設けても良い。

【００２９】光受光系はファイバプレート３２と光電子
増倍管３３とを組み合わせて構成されている。光受光系
は図２に示すようにレ−ザ照射位置に対して角度φ₂
（ここでφ₂ は略２５°）の位置に配置されている。ま
た、光受光系は異物による側方散乱を測定している。

【００３０】光受光系に受光された散乱光は光電子増倍
管３３で電気信号に変換される。光電子増倍管３３から
出力されている電気信号は増幅部３４により増幅された
後、検出部３５で演算し、異物や傷の有無やその位置を
検出する。半導体ウエハ２はθテーブル２４により回転
しながらＸテーブル２５により半導体ウエハ２の直径方
向に直線運動する。その結果レ−ザスポット３１は、図
示しない制御装置により載置台２６を制御すると、螺旋
状に半導体ウエハ２の全面を走査することとなる。

【００３１】レ−ザスポット３１が半導体ウエハ２の表
面を走査する際、異物や傷がスポット内にある場合は強
い散乱光が前記光受光系に検出されるが、異物や傷がス
ポット内にない場合にも半導体ウエハ２本体の弱い散乱
光（ノイズ）が前記光受光系に検出される。ここで前記
の強い散乱光により信号成分（Ｓ成分）が検出され、前
記の弱い散乱光により雑音成分（Ｎ成分）が検出され
る。

【００３２】ところで異物や傷による散乱光分布は照射
光の偏光方向で異なる。図２に示すレ−ザ照射位置に対
する角度φ₂ を変化させた時の異物や傷による散乱光の
強度分布の様子を図３に示す。Ｐ偏光の場合には半導体
ウエハ２の表面に近接した領域、即ち角度φ₂ の小さな
領域に散乱光の強度分布の極大値が存在する。それに対
してＳ(Senkrecht) 偏光の場合には半導体ウエハ２の表
面から隔離した領域、即ち角度φ₂ の大さな領域に散乱
光の強度分布の極大値が存在する。その位置が半導体ウ
エハ２上で異物や傷の存在する場所であると検出され
る。

【００３３】また半導体ウエハ２本体の散乱光は図３に
示すようにＰ偏光、Ｓ偏光、ランダム偏光ともに半導体
ウエハ２の表面から隔離した領域、即ち角度φ₂ の大さ
な領域ほど散乱光の強度が大きくなる。なお光強度の単
位は相対的強度を使用するので図３では特に明記しない
ことにする。図３の結果より前記の強い散乱光による信
号成分（Ｓ成分）と、前記の弱い散乱光による雑音成分
（Ｎ成分）との強度比、つまり異物や傷の検出信号のS/
N を求めると、図４のようになる。

【００３４】本発明と近い構成の第３の従来例において
は、照射光の偏光方向は考慮せず、ランダム偏光を照射
していた。ここでランダム偏光の偏光方向は統計的にＰ
偏光とＳ偏光との偏光方向の略中間即ち略４５°方向と
考えられる。その結果異物や傷による散乱光の強度分布
は、図３に示すようにＰ偏光とＳ偏光とのそれぞれの強
度分布の平均となりＰ偏光、Ｓ偏光それぞれ単独の場合
に比べて急激な変化はしない。要するに散乱光の強度分
布の極大部分が突出しないため異物や傷の検出信号のS/
N を高くすることができずそのため検出感度の向上を図
ることもできなかった。

【００３５】図３および図４に示される結果より半導体
ウエハ２本体の弱い散乱光が半導体ウエハ２の表面から
隔離した領域、即ち角度φ₂ の大さな領域ほど散乱光の
強度が大きくなる性質があるためにランダム偏光やＳ偏
光を半導体ウエハ２の表面に照射してもそれぞれ散乱光
の強度分布の極大部分が半導体ウエハ２の表面から隔離
した領域、即ち角度φ₂ の大さな領域に存在するために
異物や傷の検出信号のS/N を高くすることができないこ
とが分かる。

【００３６】それに対してＰ偏光を半導体ウエハ２の表
面に照射して半導体ウエハ２の表面に近接した領域、即
ち角度φ₂ の小さな領域の散乱光を受光して異物や傷の
より高い検出信号のS/N を得ることができるのが分か
る。故にこの様な異物検出装置の構成とすると、検出感
度を高めて従来より小さい０．１μｍ以下の傷や異物を
検出することが可能となる。なお、本実施例における被
検査体の半導体ウエハ２は、鏡面をもっていたり、酸化
膜などの表面被膜をもつものが望ましい。

【００３７】また、本発明はこの第１の実施例に限定さ
れるものではなく種々の変形が可能である。第２の実施
例としては、レ−ザスポット３１の走査を第１の実施例
のようにθテーブル２４で半導体ウエハ２を回転させな
がらＸテーブル２５で半導体ウエハ２を移動させること
で螺旋状に行っていたが、ＸＹテーブルを用いて半導体
ウエハ２をＸＹ方向に走査することが考えられる。

【００３８】また第３の実施例としては、第１の実施例
では光受光系はファイバプレート３２を用いて散乱光の
集光を行っているが、ファイバプレート３２ではなくて
レンズを用いた光学系（図示せず）を設計して散乱光の
集光を行うことも考えられる。

【００３９】次に本発明の第４の実施例を図５に示すと
ともに、以下に本実施例の構成を詳解する。本実施例は
レーザ照射系３６と、制御系３７と、走査系３８と、検
出系３９と、信号処理系４０とによって構成されてい
る。

【００４０】レーザ照射系３６は、直線偏光を出力する
Ar⁺ レーザ発振器４１と、ビームエキスパンダ４２で拡
大され、1/2 波長板４３を通過し、反射ミラー４４と集
光レンズ４５とによって半導体ウエハ４６の表面上に小
さなスポットの照射面（以下、レーザスポットと記す）
４７を形成するように集光される。

【００４１】この際、1/2 波長板４３は制御回路４８か
らの制御信号（第１の信号）により図示しないモータに
よって回転される。そして、この1/2 波長板４３の動き
によって1/2 波長板４３を透過するレーザ光の偏光方向
を自由に変えることができる。

【００４２】制御系３７はコンピュータ４９と、インタ
フェース回路５０と、制御回路４８とによって構成され
ている。この制御系３７は、1/2 波長板４３を透過する
レーザ光の偏光方向を変える信号（第１の信号）と、検
出系３９において、検出器５３と検出器５４とを選択す
る信号（第２の信号）と、走査系３８の運動を制御する
信号（第３の信号）とを出力する。

【００４３】走査系３８は、半導体ウエハ４６を搭載し
ている載置台５１と、θテーブル５２と、Ｘテーブル５
３とによって構成されている。レーザスポット４７は固
定されているので、θテーブル５２とＸテーブル５３と
の動作によって半導体ウエハ４６の全面が走査されるこ
ととなる。

【００４４】具体的には、制御系３７からの制御信号
（第３の信号）によりθテーブル５２は所定の速度で回
転運動をし、Ｘテーブル５３は所定のピッチで直線運動
をする。これらの組み合わせにより、レーザスポット４
７が螺旋状に半導体ウエハ４６の全面を走査するのであ
る。

【００４５】検出系３９（第１の実施例における光受光
系）は、検出器５４と、検出器５５とによって構成され
ている。そして、検出器５４はファイバプレート５６
と、光電子増倍管５７とによって構成され、検出器５５
はファイバプレート５８と、光電子増倍管５９とによっ
て構成されている。なお、ファイバプレート５６・５８
と、光電子増倍管５７・５９との動作は第１の実施例と
同様である。

【００４６】そして図６に示すようにレーザスポット４
７の照射位置を中心として、検出器５４は、半導体ウエ
ハ４６の表面に対してφ₃ が略３５°、レーザ入射面に
対してθ₁ が略９０°の位置に配置される。ここでレー
ザ入射面とは、レーザ入射光と、レーザ反射光とによっ
て形成される面に対して垂直な面のことを指す。また検
出器５５は、半導体ウエハ４６の表面に対してφ₄ が略
８０°、レーザ入射面に対してθ₂ が略１３５°の位置
に配置される。

【００４７】次に半導体ウエハ４６が鏡面をもつ種類
か、酸化膜の表面被膜をもつ種類か、金属膜の表面被膜
をもつ種類かによって、制御系３７が検出系３９におけ
る検出器５４と検出器５５とを選択する信号（第２の信
号）を出力して検出器５４と、検出器５５との一方を動
作させる。ここで半導体ウエハ４６の種類は本発明の異
物検査装置において自動的に識別されるかもしくは、予
め測定者が入力しておくものとする。

【００４８】信号処理系４０はハードウエア部と、ソフ
トウエア部とによって構成されている。ハードウエア部
は検出された半導体ウエハ４６からの散乱光による信号
を、この信号のインタフェース回路５０における分解能
を上げるために増幅する増幅回路６０と、この信号をA/
D 変換してその結果をコンピュータ４９に取り込むため
のインタフェース回路５０と、コンピュータ４９とによ
って構成されている。ソフトウエア部はコンピュータ４
９に取り込んだ前記の散乱光による信号（ディジタル
値）を演算処理し、異物の有無と、異物の位置と、異物
の大きさとを判別するデータ処理プログラムにより構成
されている。

【００４９】本実施例の作用は次のとおりである。ま
ず、被検査体である半導体ウエハ４６の種類（鏡面をも
つ半導体ウエハ、酸化膜をもつ半導体ウエハ、金属膜を
持つ半導体ウエハ）をコンピュータ４９に登録する。そ
して制御系３７はレーザ照射系３６と、走査系３８と、
検出系３９とに対して適切な制御信号を送る。図７にそ
の具体的な選択処理の制御の流れを示すが、以下に詳解
する。

【００５０】まず、レーザ照射系３６に対しての制御信
号（第１の信号）について説明する。被検査体である半
導体ウエハ４６の種類が、鏡面をもつ半導体ウエハもし
くは酸化膜をもつ半導体ウエハと登録されるとＰ偏光を
選択する第１の信号が制御系３７により出力される。そ
してこの第１の信号に従って図示しないモータが回転し
て、1/2 波長板４３は光軸を中心に所定の角度まで回転
する。この回転によって半導体ウエハ４６上のレーザス
ポット４７での偏光状態がＰ偏光となる。

【００５１】一方、被検査体である半導体ウエハ４６の
種類が、金属膜をもつ半導体ウエハと登録されると、Ｓ
偏光を選択する第１の信号が制御系３７により出力され
る。そしてこの第１の信号に従って図示しないモータが
回転して、1/2 波長板４３は光軸を中心に所定の角度ま
で回転する。この回転によって半導体ウエハ４６上のレ
ーザスポット４７での偏光状態がＳ偏光となる。

【００５２】次に、検出系３７に対しての制御信号（第
２の信号）について説明する。被検査体である半導体ウ
エハ４６の種類が、鏡面をもつ半導体ウエハもしくは酸
化膜をもつ半導体ウエハと登録されると検出器５４を動
作させる第２の制御信号が制御系３７により出力され
る。

【００５３】一方、被検査体である半導体ウエハ４６の
種類が、金属膜をもつ半導体ウエハと登録されると、検
出器５５を動作させる第２の制御信号が制御系３７によ
り出力される。このように半導体ウエハ４６の種類別に
散乱光による信号を検出する検出器５４・５５が自動的
に切り替えられる。

【００５４】偏光状態と、検出器の選択が完了すると、
半導体ウエハ４６に対するレーザ光の走査と異物の検査
とをする。制御系３７からの第３の制御信号によりθテ
ーブル５２は所定の速度で回転運動を始める。また、θ
テーブル５２が回転し始めるとＸテーブル５３は所定の
ピッチで直線運動を始める。この組み合わせにより、レ
ーザスポット４７は螺旋状に半導体ウエハ４６の表面を
走査する。

【００５５】この際レーザスポット４７の照射面に異物
が存在すると、この異物によってレーザ光が強く散乱さ
れる。選択された検出器５４もしくは検出器５５は、こ
の散乱光を検出する。そして、この散乱光による信号は
それぞれ光電子増倍管５７もしくは光電子増倍管５９で
光電変換され、さらに増幅回路６０で検出信号が増幅さ
れ、インタフェース回路５０を経由してコンピュータ４
９に取り込まれる。

【００５６】そして、データ処理プログラムで処理をさ
れ散乱光による信号の強さから異物の大きさを推定し、
θテーブル５２とＸテーブル５３との走査位置から異物
の存在位置を逆算する。このような走査の繰り返しによ
り半導体ウエハ４６の全面を走査しながら散乱光の検出
をして半導体ウエハ４６の表面に付着する異物の個数と
これらの位置や大きさなどの情報が得られることとな
る。

【００５７】最後に、上述した本実施例の作用により、
鏡面をもつ半導体ウエハもしくは酸化膜をもつ半導体ウ
エハにおいての０．１μｍ以下の異物の検出や、金属膜
をもつ半導体ウエハにおいての０．２μｍ以下の異物の
検出が可能であることを具体的なデータをもって説明す
る。

【００５８】まず最初に、S/N を用いて異物の検出の可
否を判断する基準について説明する。レーザスポット４
７が半導体ウエハ４６の表面を走査する際に異物がレー
ザスポット４７の照射面に入っている場合には、この異
物からの散乱光による信号が検出される。これを信号成
分（Ｓ）とする。また、レーザスポット４７が半導体ウ
エハ４６の表面を走査する際に異物がレーザスポット４
７の照射面に入っていない場合には、半導体ウエハ４６
の表面粗さからの散乱光による信号が検出される。これ
を雑音成分（Ｎ）とする。

【００５９】このように検出された信号成分（Ｓ）と雑
音成分（Ｎ）との比、即ちS/N は本発明の異物検査装置
の検出感度を決定する最も重要なパラメータであり、一
般的にはJIS 規格(JIS B 9924)のパルス実用可測粒径に
規定されているS/N ≧３という条件が成立することが、
異物の検出が可能であるという判断の基準となるのであ
る。

【００６０】故に、半導体ウエハ４６上の異物を検査す
る際には、信号成分（Ｓ）が大きく、雑音成分（Ｎ）が
小さくなるように測定を行うことが望ましい。しかし異
物からの散乱光による信号成分（Ｓ）と半導体ウエハ４
６の表面粗さからの散乱光による雑音成分（Ｎ）との空
間分布は、半導体ウエハ４６表面の材質や半導体ウエハ
４６上のレーザスポット４７での偏光状態によって大き
く異なるために、この二点を考慮しなければ信号成分
（Ｓ）が大きく、雑音成分（Ｎ）が小さくなるように測
定を行うことは難しい。

【００６１】ここで測定値を示す。図８（ａ）は鏡面を
もつ半導体ウエハ（鏡面ウエハ）にＰ偏光を照射したと
きのS/N と、検出系３７が半導体ウエハ４６表面に対し
て成す角度φ₃ との関係を示すグラフである。半導体ウ
エハ４６表面には直径０．１μｍ以下の異物が付着して
いるとする。また図８（ｂ）はＳ偏光を照射したときの
S/N と、検出系３７が半導体ウエハ４６表面に対して成
す角度φ₄ との関係を示すグラフである。ここではそれ
ぞれ前記レーザ入射面に対してθは略４５°（後方散
乱）、θは略９０°（側方散乱）、θは略１３５°（前
方散乱）としたときの様子を示している。これらのグラ
フは半導体ウエハ４６上の異物からの散乱光による信号
成分（Ｓ）と半導体ウエハ４６の表面粗さからの散乱光
による雑音成分（Ｎ）との空間分布状態を示したものと
なっている。

【００６２】これらの測定値により半導体ウエハ４６が
鏡面をもつ場合において、半導体ウエハ４６上の異物を
測定する際のS/N が３以上の空間分布領域が分かり、こ
の領域内のS/N のピークを示す位置に検出系３７を配置
すれば半導体ウエハ４６が鏡面をもつ場合にも０．１μ
ｍ以下の異物の検出を最適な検出感度で行うことができ
る。

【００６３】図８（ａ）・図８（ｂ）の測定値から、半
導体ウエハ４６が鏡面をもつ場合においては、Ｐ偏光を
照射し検出器（即ち検出器５４）を半導体ウエハ４６の
表面に対してφ₃ を略３５°の位置に配置し、前記レー
ザ入射面に対してθを略９０°（θ₁ となる）の位置に
配置すれば最良の感度で異物検出ができることが分か
る。

【００６４】他の条件の半導体ウエハ４６についても上
述した測定と同じ測定をする。ここで各々の半導体ウエ
ハ４６表面には直径０．２μｍ以下の異物が付着してい
るとする。半導体ウエハ４６が酸化膜をもつ場合（酸化
膜付ウエハ）の測定結果を図９（ａ）・図９（ｂ）に示
し、また半導体ウエハ４６が金属膜をもつ場合（金属膜
付ウエハ）の測定結果を図１０（ａ）・図１０（ｂ）に
示す。これらのグラフも半導体ウエハ４６上の異物から
の散乱光による信号成分（Ｓ）と半導体ウエハ４６の表
面粗さからの散乱光による雑音成分（Ｎ）との空間分布
状態を示したものとなっている。そしてこれらの結果に
ついても半導体ウエハ４６が鏡面をもつ場合と同様の解
析をする。

【００６５】その結果半導体ウエハ４６が酸化膜をもつ
場合においては、Ｐ偏光を照射し検出器（即ち検出器５
４）を半導体ウエハ４６の表面に対してφ₃ を略３５°
の位置に配置し、前記レーザ入射面に対してθは略９０
°（θ₁ となる）の位置に配置すれば最良の感度で異物
検出ができることが分かる。

【００６６】また、半導体ウエハ４６が金属膜をもつ場
合においては、Ｓ偏光を照射し検出器（即ち検出器５
５）を半導体ウエハ４６の表面に対してφ₄ を略８０°
の位置に配置し、前記レーザ入射面に対してθは略１３
５°（θ₂ となる）の位置に配置すれば最良の感度で異
物検出ができることが分かる。

【００６７】以上の測定結果から、鏡面をもつ半導体ウ
エハもしくは酸化膜をもつ半導体ウエハを測定する場合
にはＰ偏光を照射し検出器５４を用いて検出を行い、金
属膜をもつ半導体ウエハを測定する場合にはＳ偏光を照
射し検出器５５を用いて検出を行うと良いことが明確で
あるので、上述した構成により半導体ウエハ４６の種類
によって自動的に偏光状態と検出器５４・５５とを選択
する様にして半導体ウエハ４６の種類によらず最良の感
度で異物検出ができるようにした。

【００６８】ここで、以上に詳解してきた第４の実施例
の変形例としてレーザスポット４７の走査を第４の実施
例のように、θテーブル５２で半導体ウエハ４６を回転
させながらＸテーブル５３で半導体ウエハ４６を移動さ
せることで螺旋状に行っていたがＸＹテーブルを用いて
半導体ウエハ４６をＸＹ方向に走査することも考えられ
る（第５の実施例）。

【００６９】さらに、第４の実施例において検出系３９
はファイバプレート５６・５８を用いて散乱光の集光を
行っているが、ファイバプレート５６・５８ではなくて
レンズを用いた光学系（図示せず）を用いて散乱光の集
光を行うことも考えられる（第６の実施例）。

【００７０】ここまでを、まとめると下記の［表１］の
ようになる。

【００７１】

【表１】

【００７２】ところで、第４の実施例、第５の実施例、
第６の実施例においては、検出系３９は二個の検出器５
４・５５を用いずに一個の検出器を図示しない移動手段
によって、測定対象である半導体ウエハの種類に応じて
φ方向やθ方向などの位置を移動させて使用しても差支
えない。そして、半導体ウエハ４６の種類に対応してφ
とθとを適切な角度に設定した複数個の検出器を用いて
も良いし、図示しない移動手段によって、複数個の検出
器について、測定対象である半導体ウエハの種類に応じ
てφとθとが可変であるようにしても良い。即ち、φと
θとは上記の数値に限定されるものではない。なぜなら
ば上記の実施例では鏡面をもつ半導体ウエハもしくは酸
化膜をもつ半導体ウエハを測定する場合には側方散乱光
を用い、金属膜をもつ半導体ウエハ測定する場合には前
方散乱光を用いているが、他の種類の半導体ウエハに対
する測定には測定用の散乱光の種類（前方散乱光、側方
散乱光、後方散乱光）を変える場面も考えられるからで
ある。

【００７３】更にφやθだけでなく、偏光はＰ偏光とＳ
偏光とに限定されることはない。他の種類の半導体ウエ
ハに対する測定には偏光の偏光角を変えることも考えら
れる。要するに本発明の異物検出装置によれば半導体ウ
エハが、鏡面をもつ半導体ウエハもしくは酸化膜をもつ
場合や金属膜をもつ場合に限らず、様々な種類の半導体
ウエハの測定ができるのである。

【００７４】さて次に、半導体ウエハに対する照射光の
入射角について本発明の第７の実施例を例にして述べ
る。まず、本発明の第７の実施例の概略構成図を図１１
に示すとともに、以下に本実施例の構成を詳解する。本
実施例はレーザ照射系６１と、走査系６２と、検出系６
３と、信号処理系６４とによって構成されている。

【００７５】レーザ照射系６１は直線偏光を出力するレ
ーザ発振器６５と、ビームエキスパンダ６６と、偏光ビ
ームスプリッタ（Polarizing Beam Splitter：以下で
は、ＰＢＳと記す）６７と、反射ミラー６８と、集光レ
ンズ６９とによって構成されている。

【００７６】ここでレーザ発振器６５から出射した光束
はビームエキスパンダ６６で拡大され、ＰＢＳ６７でＰ
偏光とＳ偏光とに分離される。Ｐ偏光とＳ偏光との双方
は反射ミラー６８…と集光レンズ６９・６９とによって
半導体ウエハ７０の表面上にレーザスポット７１・７２
としてそれぞれ集光される。

【００７７】図１２及び図１３に示すとおり、Ｐ偏光の
光束とＳ偏光光束との双方は共に半導体ウエハ７０の表
面に対して角度φ₅ が略５°乃至略２０°の角度で入射
されるようにレーザ照射系６１を設定する。この際Ｐ偏
光の光束とＳ偏光光束との双方は、検出時に影響を及ぼ
さないために、シャッタ７３によってお互いに遮断され
ている。

【００７８】走査系６２は半導体ウエハ７０を載置して
いる載置台７４と、θテーブル７５と、Ｘテーブル７６
とによって構成されている。Ｐ偏光の光束とＳ偏光光束
とによる双方のレーザスポット７１・７２は固定されて
いるのでθテーブル７５とＸテーブル７６との動作によ
って半導体ウエハ７０の全面が走査されることとなる。
つまりθテーブル７５が所定の速度で回転し、更にＸテ
ーブル７６が所定のピッチで直線運動することによって
半導体ウエハ７０の全面が螺旋状に走査されるのであ
る。なお、シャッタ７３は半導体ウエハ７０の走査の際
にも検出器７７と検出器７８との間に位置するものとな
っている。

【００７９】検出系６３は検出器（第１の検出器）７７
と検出器（第２の検出器）７８とから構成される。各検
出器７７・７８はファイバプレート７９・８０によって
半導体ウエハ７４から発生する散乱光を集光し、光電子
増倍管８１・８２によってこの散乱光を検出する。な
お、ここでは検出器７７はレーザスポット７１からの散
乱光を検出するように配置されており、検出器７８はレ
ーザスポット７２からの散乱光を検出するように配置さ
れている。

【００８０】図１２に示すとおり検出器７７は、Ｐ偏光
の光束によるレーザスポット７１を中心に半導体ウエハ
７０の表面に対してφ₆ が略１０°乃至略５０°の角度
で配置され、Ｐ偏光の光束によるレーザ入射面に対して
はθ₃ が略７０°乃至略１１０°の角度で配置されてい
る。

【００８１】一方、図１３に示すとおりＳ偏光の光束に
よるレーザスポット７２を中心に半導体ウエハ７０の表
面に対してφ₇ が略１０°乃至略２０°の角度で配置さ
れ、Ｓ偏光の光束によるレーザ入射面に対してはθ₄ が
略１１５°乃至略１５５°の角度で配置されている。

【００８２】信号処理系６４はハードウエア部とソフト
ウエア部とによって構成されている。ハードウエア部は
検出された半導体ウエハ７０からの散乱光による信号
を、この信号のインタフェース回路８４における分解能
を上げるために増幅する増幅回路８３と、この信号をA/
D 変換してその結果をコンピュータ８５に取り込むため
のインタフェース回路８４と、コンピュータ８５とによ
って構成されている。ソフトウエア部はコンピュータ８
５に取り込んだ前記の散乱光による信号（ディジタル
値）を演算処理し、異物の有無と、異物の位置と、異物
の大きさとを判別するデータ処理プログラムにより構成
されている。なお、このコンピュータ８５は図示しない
制御手段によって走査系６２の制御も行っている。

【００８３】本実施例の作用は次のとおりである。ま
ず、レーザ発振器６５から出射したレーザ光はＰＢＳ６
７によりＰ偏光の光束とＳ偏光の光束とに分けられ、反
射ミラー６８…と集光レンズ６９・６９とによって被検
査体である半導体ウエハ７０表面に対して角度φ₅ が略
５°乃至略２０°の角度で入射され、レーザスポット７
１・７２を形成する。

【００８４】ここでφ₅ が略５°乃至略２０°の角度と
なる理由は、異物の存在しない半導体ウエハ７０の表面
からも、半導体ウエハ７０の表面に生じている微小な粗
さ（表面粗さ）によって散乱光が生じてしまうためであ
る。これが雑音成分（ノイズ）として検出される。この
雑音成分を少なく押さえてS/N を向上させるには、レー
ザ光の入射角φ₅ が大きい（半導体ウエハ７０の表面に
対して６０°乃至８０°くらい）よりもレーザ光の入射
角φ₅ が小さい（半導体ウエハ７０の表面に対して５°
乃至２０°くらい）のほうが良くなるためである。模式
図を図１４に示す。

【００８５】一方、半導体ウエハ７０は載置台７４の上
に載置されており、θテーブル７５が所定の速度で回転
し、更にＸテーブル７６が所定のピッチで直線運動する
ことによって半導体ウエハ７０の全面をレーザスポット
７１・７２が半導体ウエハ７０の表面を螺旋状に走査さ
れる。

【００８６】この際レーザスポット７１・７２の照射面
に異物が存在すると、この異物によってレーザ光が強く
散乱される。検出器７７によりＰ偏光の光束によるレー
ザスポット７１内で発生した散乱光は検出され、検出器
７８によりＳ偏光の光束によるレーザスポット７２内で
発生した散乱光は検出される。

【００８７】このようにして検出された散乱光による信
号は、それぞれ光電子増倍管８１・８２で光電変換さ
れ、さらに増幅回路８３で検出信号が増幅され、インタ
フェース回路８４を経由してコンピュータ８５に取り込
まれる。

【００８８】そして、データ処理プログラムで処理をさ
れ散乱光による信号の強さから異物の大きさを推定し、
θテーブル７５とＸテーブル７６との走査位置から異物
の存在位置を逆算する。このような走査の繰り返しによ
り半導体ウエハ７０の全面を走査しながら散乱光の検出
をして半導体ウエハ７０の表面に付着する異物の個数と
これらの位置や大きさなどの情報が得られることとな
る。

【００８９】このとき、半導体ウエハ７０の表面に形成
された金属膜の厚さが、略４００ｎｍのときには、半導
体ウエハ７０の表面に付着する異物の直径が略０．２μ
ｍ未満の異物は検出器７７からの信号によって特定され
る。また、この場合の直径が略０．２μｍ以上の異物は
検出器７８からの信号によって特定される。

【００９０】加えて、半導体ウエハ７０の表面が鏡面で
あったり、半導体ウエハ７０の表面に酸化膜が形成され
ている場合には半導体ウエハ７０の表面に付着する異物
の直径が略０．１μｍ未満の異物は検出器７７からの信
号によって特定される。また、この場合の直径が略０．
１μｍ以上の異物は検出器７８からの信号によって特定
される。金属膜の方が表面粗さが大きいので雑音成分も
大きくS/N が低くなる。よって検出可能異物の直径も大
きくなってしまう。

【００９１】ここで、半導体ウエハ７０の表面に付着す
る異物の大きさによって異なる偏光角のレーザ光を用い
る理由を図１５及び図１６を用いて説明する。図１５は
被検査物表面にレーザを入射させる時の被検査物の表面
上の空間における光の干渉現象を示している。入射光は
被検査物表面で反射されるが、このとき入射光と反射光
とは干渉し、図１６に示す干渉領域内（網かけ部）で
は、干渉波（干渉光）は定在波となっており、この定在
波領域内に異物が存在すると、この異物によって定在波
の光は散乱される。散乱光強度は定在波の光強度に比例
するので、定在波の光強度の大きい方が散乱光を検出し
やすい。

【００９２】しかし、定在波の光強度（定在波強度）
は、被検査物表面からの高さ（Ｚ方向の距離）によって
図１５に示すように周期的に変化する。この光強度の変
化を拡大して図１５に表面が鏡面を持つ半導体ウエハ
（Siウエハ）にAr⁺ レーザ（波長：488nm)を照射した場
合を例にして示す。この図１６から、被検査物表面から
略０．２μｍまでの高さの領域では、Ｐ偏光の入射によ
る定在波強度が強く、略０．２μｍより大きい高さの領
域では、Ｓ偏光の入射による定在波強度が強いことが分
かる。

【００９３】この結果から、鏡面を持つSiウエハにおい
ては、このウエハの表面に付着する異物の直径が略０．
２μｍ未満の異物はＰ偏光による散乱光の信号によって
特定される。また、この場合の直径が略０．２μｍ以上
の異物はＳ偏光による散乱光の信号によって特定され
る。この検出信号の選択はコンピュータ８５において行
う。

【００９４】なお、Siウエハの表面に金属膜が形成され
ていたり、Siウエハの表面に酸化膜が形成されている場
合にも、このウエハの表面に付着する異物の直径の閾値
が異なるだけであり、異物の直径がこの閾値を越えるか
越えないかによって、参照データをＰ偏光に基づくもの
かＳ偏光に基づくものかを判断するという作業には変わ
りはない。

【００９５】また使用するレーザがAr⁺ レーザではなく
てHe-Cd レーザ（波長：442nm)やHe-Ne レーザ（波長：
633nm)などの他の種類のレ−ザを用いた際にもレーザ波
長に依存する定在波強度分布の周期が変化するために、
この異物の直径の閾値が異なるが、処理自体には変化は
ない。

【００９６】ここで、検出器を配置する際には前述した
ように図１２及び図１３に示すような角度配置にするの
であるが、この理由は、検出対象の異物の大きさによっ
て散乱光の空間分布特性が異なるためである。

【００９７】即ち、異物の直径が前記の閾値よりも小さ
い場合には、図１２に示すように検出器８１は、Ｐ偏光
の光束によるレーザスポット７１を中心に半導体ウエハ
７０の表面に対してφ₆ が略１０°乃至略５０°の角度
（表面近傍）で配置され、Ｐ偏光の光束によるレーザ入
射面に対してはθ₃ が略７０°乃至略１１０°の角度
（側方散乱）で配置されている。これは、これらの方向
に散乱光が強く発生するからである。

【００９８】一方、図１３に示すようにＳ偏光の光束に
よるレーザスポット７２を中心に半導体ウエハ７０の表
面に対してφ₇ が略１０°乃至略２０°の角度（反射光
近傍）で配置され（入射角φ₅ が略１０°乃至略２０°
の角度であるため）、Ｓ偏光の光束によるレーザ入射面
に対してはθ₄ が略１１５°乃至略１５５°（前方散
乱）の角度で配置されている。これも、これらの方向に
散乱光が強く発生するからである。

【００９９】ここで、φ₆ ・φ₇ の角度の大きさの下限
が略１０°であるのは検出器の大きさを考慮しているた
めであり、可能であるならば更に小さな角度（略５°く
らい）であることが望ましい。そしてθ₄ の角度の大き
さの上限が略１５５°であるのは正反射光を避けるため
であり、理想的には１８０°が望ましい。

【０１００】またこのようにして採取したデータによる
と図１７に示すように線形特性の良い検出強度曲線が得
られることで検出強度曲線から正確に異物の粒径を求め
ることができる。これを図１８を用いて説明する。図１
８（ａ）では被検査物表面に直径０．１μｍ（異物Ａと
する）、０．４μｍ（異物Ｂとする）、０．６μｍ（異
物Ｃとする）の異物が存在していることを示している。

【０１０１】レーザスポットを走査した結果として、図
１８（ｂ）には検出器７７で検出されたＰ偏光の入射に
よる散乱光信号を示し、図１８（ｃ）には検出器７８で
検出されたＳ偏光の入射による散乱光信号を示す。図１
８（ｂ）・図１８（ｃ）により直径０．１μｍの異物の
検出には信号Ａを用いるが、直径０．４μｍ及び直径
０．６μｍの異物の検出にはそれぞれ信号Ｂ及び信号Ｃ
を用いるのではなく、それぞれ信号Ｂ´及び信号Ｃ´を
用いると良いことが分かる（図１８（ｄ）に示す）。

【０１０２】ここまでを、まとめると下記の［表２］の
ようになる。

【０１０３】

【表２】

【０１０４】ここで上記の実施例の全てに当てはまるこ
とであるが、Ar⁺ レーザではなくてHe-Cd レーザ（波
長：442nm)やHe-Ne レーザ（波長：633nm)などの他の種
類のレ−ザを用いることも出来る。そして直線偏光を出
力するレ−ザを使用するのではなくてランダム偏光を出
力するレ−ザに偏光子を組み合わせてＰ偏光やＳ偏光を
発生させても良い。また受光素子は光電子増倍管３３・
５７・５９・８１・８２ではなく半導体光センサなどに
変えても良い。加えて被検査体は半導体ウエハを例に挙
げたが検査対象はこれに限定されず、液晶基板でも良い
し、曲面部を有するものでも本発明の異物検査装置を用
いることは可能である。

【０１０５】その理由は巨視的に見れば曲面でも、微視
的に見れば平面となるのでレ−ザスポット３１・４７・
７１・７２のスポット径を小さくすることで検査対象の
曲面を平面と同様にして検査ができるためである。

【０１０６】

【発明の効果】本発明によると、異物の検出感度を上げ
ることが可能となり、鏡面をもつ半導体ウエハもしくは
酸化膜をもつ半導体ウエハにおいての０．１μｍ以下の
異物の検出や、金属膜をもつ半導体ウエハにおいての
０．２μｍ以下の異物の検出が確実に出来るようにする
異物検査装置及び異物検査方法を提供できる。

【０１０７】また本発明によると、異物の検出感度と異
物の検出信号の線形特性とを上げることが可能となり被
検査物表面からの雑音成分の影響を抑えて良好な線形特
性で異物の検出ができるようにする異物検査装置及び異
物検査方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の異物検査装置を示す概
略構成図。

【図２】本発明の第１の実施例の異物検査装置におけ
る、ファイバプレートおよび光電子倍増管と半導体ウエ
ハとの位置関係を示す側面図。

【図３】本発明の第１の実施例の異物検査装置におけ
る、光受光系の配置角度と散乱光の強度の関係とを示す
グラフ。

【図４】本発明の第１の実施例の異物検査装置におけ
る、光受光系の配置角度と異物検出信号のS/N とを示す
グラフ。

【図５】本発明の第４の実施例の異物検査装置を示す概
略構成図。

【図６】本発明の第４の実施例の異物検査装置におけ
る、各検出器と、レーザ入射面と、半導体ウエハとの位
置関係を示す概略図。

【図７】本発明の第４の実施例の異物検査装置におけ
る、半導体ウエハ（被検査物）の種類による偏光状態お
よび検出器の選択の処理の流れを示すフローチャート。

【図８】本発明の第４の実施例の異物検査装置で鏡面ウ
エハを測定した場合における、検出器の配置角度と異物
検出信号のS/N とを示すグラフ。

【図９】本発明の第４の実施例の異物検査装置で酸化膜
付ウエハを測定した場合における、検出器の配置角度と
異物検出信号のS/N とを示すグラフ。

【図１０】本発明の第４の実施例の異物検査装置で金属
膜付ウエハを測定した場合における、検出器の配置角度
と異物検出信号のS/N とを示すグラフ。

【図１１】本発明の第７の実施例の異物検査装置を示す
概略構成図。

【図１２】本発明の第７の実施例の異物検査装置におけ
る、検出器と、レーザ入射面と、半導体ウエハとの位置
関係を示す概略図（その１）。

【図１３】本発明の第７の実施例の異物検査装置におけ
る、検出器と、レーザ入射面と、半導体ウエハとの位置
関係を示す概略図（その２）。

【図１４】本発明の第１の実施例の異物検査装置におけ
る、レーザ光の入射角度が大きい場合とレーザ光の入射
角度が小さい場合の散乱光の強度と検査時刻の関係とを
示すグラフ。

【図１５】半導体ウエハの表面における入射光と反射光
による光の干渉を示す概略図。

【図１６】半導体ウエハの表面における定在波強度の分
布と異物の直径の関係を示すグラフ。

【図１７】本発明の第７の実施例の異物検査装置におけ
る、異物の直径と散乱光の強度と検出器の選択を示すグ
ラフ。

【図１８】本発明の第７の実施例の異物検査装置におい
て、（ａ）は異物Ａ乃至異物Ｃの大きさを示す模式図、
（ｂ）は異物Ａ乃至異物Ｃに対する第１の検出器の出力
信号と検査時刻との関係を示すグラフ、（ｃ）は異物Ａ
乃至異物Ｃに対する第２の検出器の出力信号と検査時刻
との関係を示すグラフ、（ｄ）は異物Ａ乃至異物Ｃに対
する異物検出結果と検査時刻との関係を示すグラフ。

【図１９】第１の従来例の異物検査装置を示す概略構成
図。

【図２０】第２の従来例の異物検査装置を示す概略構成
図。

【図２１】第３の従来例の異物検査装置を示す概略構成
図。

【図２２】第４の従来例の異物検査装置における、ライ
ンセンサと半導体ウエハとの位置関係を示す側面図。

【図２３】第５の従来例の異物検査装置を示す概略構成
図。

【図２４】従来例の異物検査装置における、異物の直径
と散乱光の強度の関係を示すグラフ。

【符号の説明】

１・２６・５１・７４…載置台 ２・４６・７０…半導体ウエハ ３・２７・４１・６５…レ−ザ発振器 ４・６６…コリメートレンズ ５…ガルバノミラー ６・１４・１６・２２…集光光学系 ７…ラインセンサ ８・９・１３・１７…受光素子 １０・１８…測定回路 １１…ＸＹテーブル １２…容器 １５…ハーフミラー １９…ＸＹテーブル制御装置 ２０…ＸＹθテーブル ２１・２９・４４…反射ミラー ２３・３５…検出部 ２４・５２・７５…θテーブル ２５・５３・７６…Ｘテーブル ２８・４３…1/2 波長板 ３０・４５・６９…集光レンズ ３１・４７・７１・７２…レーザスポット ３２・５６・５８・７９・８０…ファイバプレート ３３・５７・５９・８１・８２…光電子増倍管 ３４…増幅部 ３６・６１…レーザ照射系 ３７…制御系 ３８・６２…走査系 ３９・６３…検出系 ４０・６４…信号処理系 ４２・６６…ビームエキスパンダ ４８…制御回路 ４９・８５…コンピュータ ５０・８４…インタフェース回路 ５４・５５・７７・７８…検出器 ６０・８３…増幅回路 ６７…偏光ビームスプリッタ ６８…反射ミラー ７３…シャッタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−186248（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−11145（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−288536（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−128445（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−284047（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 21/84 - 21/958 H01L 21/64 - 21/66

Claims (21)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、この光源からの光を前記被検
   査体表面に対してＰ偏光に調節して前記被検査体表面に
   スポット状に集光する集光手段と、この集光手段によっ
   て集光されたスポット光を前記被検査体表面に相対的に
   走査する走査手段と、この走査手段によって走査された
   スポット光の照射位置から散乱した光を直接受光する受
   光手段と、この受光手段による受光強度より前記被検査
   体表面の異物などの検出を行う検出手段とを具備する異
   物検査装置において、 前記受光手段は前記走査手段によって走査されたスポッ
   ト光の照射位置を基準にして前記被検査体表面に対して
   略５度乃至略４０度の角度に散乱した光を受光すること
   を特徴とする異物検査装置。
2. 【請求項２】 光源と、この光源からの光を前記被
   検査体表面に対してＳ偏光に調節して前記被検査体表面
   にスポット状に集光する集光手段と、この集光手段によ
   って集光されたスポット光を前記被検査体表面に相対的
   に走査する走査手段と、この走査手段によって走査され
   たスポット光の照射位置から散乱した光を直接受光する
   受光手段と、この受光手段による受光強度より前記被検
   査体表面の異物などの検出を行う検出手段とを具備する
   異物検査装置において、 前記受光手段は前記走査手段によって走査されたスポッ
   ト光の照射位置を基準にして前記被検査体表面に対して
   略６５度乃至略９０度の角度に散乱した光を受光するこ
   とを特徴とする異物検査装置。
3. 【請求項３】 光源と、この光源からの光を前記被
   検査体表面に対してＰ偏光に調節して前記被検査体表面
   にスポット状に集光する集光手段と、この集光手段によ
   って集光されたスポット光を前記被検査体表面に相対的
   に走査する走査手段と、この走査手段によって走査され
   たスポット光の照射位置から散乱した光を直接受光する
   受光手段と、この受光手段による受光強度より前記被検
   査体表面の異物などの検出を行う検出手段とを具備する
   異物検査装置において、 前記集光手段は前記走査手段によって走査されたスポッ
   ト光の照射位置を基準にして前記被検査体表面に対して
   略５度乃至略２０度の角度に前記光源から出射した光を
   集光することを特徴とする異物検査装置。
4. 【請求項４】 光源と、この光源からの光を前記被検
   査体表面に対してＳ 偏光に調節して前記被検査体表面に
   スポット状に集光する集光手段と、この集光手段によっ
   て集光されたスポット光を前記被検査体表面に相対的に
   走査する走査手段と、この走査手段によって走査された
   スポット光の照射位置から散乱した光を直接受光する受
   光手段と、この受光手段による受光強度より前記被検査
   体表面の異物などの検出を行う検出手段とを具備する異
   物検査装置において、 前記集光手段は前記走査手段によって走査されたスポッ
   ト光の照射位置を基準にして前記被検査体表面に対して
   略５度乃至略２０度の角度に前記光源から出射した光を
   集光することを特徴とする異物検査装置。
5. 【請求項５】 被検査体表面の微細な異物を検査する
   異物検査装置において、光源と、被検査体の種類に応じ
   てこの光源から発せられた光の偏光角を可変させる偏光
   成分可変手段と、この偏光成分可変手段から出射した光
   を前記被検査体表面にスポット状に集光する集光手段
   と、この集光手段によって集光されたスポット光を前記
   被検査体表面に相対的に走査する走査手段と、この走査
   手段によって走査されたスポット光の照射位置から散乱
   した光を直接受光する受光手段と、この受光手段による
   受光強度より前記被検査体表面の異物などの検出を行う
   検出手段とを具備したことを特徴とする異物検査装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の異物検査装置におい
   て、前記集光手段は前記走査手段によって走査されたス
   ポット光の照射位置を基準にして前記被検査体表面に対
   して略５度乃至略２０度の角度に前記偏光可変手段から
   出射した光を集光することを特徴とする異物検査装置。
7. 【請求項７】 請求項５記載の異物検査装置におい
   て、前記走査手段によって走査されたスポット光の照射
   位置を基準にして前記被検査体表面に対して所定の角度
   に散乱した光を、前記受光手段の移動手段によって移動
   された前記受光手段が受光することを特徴とする異物検
   査装置。
8. 【請求項８】 光源と、この光源からの光を前記被検
   査体表面に対してＰ偏光に調節して前記被検査体表面に
   スポット状に集光する集光手段と、この集光手段によっ
   て集光されたスポット光を前記被検査体表面に相対的に
   走査する走査手段と、この走査手段によって走査された
   スポット光の照射位置から散乱した光を直接受光する受
   光手段と、この受光手段による受光強度より前記被検査
   体表面 の異物などの検出を行う検出手段とを具備する異
   物検査装置において、 前記走査手段によって走査されたスポット光の照射位置
   を基準にして前記被検査体表面に対して所定の角度に散
   乱した光を、前記受光手段の移動手段によって移動され
   た前記受光手段が受光することを特徴とする異物検査装
   置。
9. 【請求項９】 光源と、この光源からの光を前記被検
   査体表面に対してＳ偏光に調節して前記被検査体表面に
   スポット状に集光する集光手段と、この集光手段によっ
   て集光されたスポット光を前記被検査体表面に相対的に
   走査する走査手段と、この走査手段によって走査された
   スポット光の照射位置から散乱した光を直接受光する受
   光手段と、この受光手段による受光強度より前記被検査
   体表面の異物などの検出を行う検出手段とを具備する異
   物検査装置において、 前記走査手段によって走査されたスポット光の照射位置
   を基準にして前記被検査体表面に対して所定の角度に散
   乱した光を、前記受光手段の移動手段によって移動され
   た前記受光手段が受光することを特徴とする異物検査装
   置。
10. 【請求項１０】 被検査体表面の微細な異物を検査す
    る異物検査装置において、光源と、この光源から発した
    光をＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分離する偏光成分分離
    手段と、この偏光成分分離手段で分離された光のＰ偏光
    成分とＳ偏光成分とを被検査体表面にスポット状にそれ
    ぞれ集光する第１の集光手段及び第２の集光手段と、こ
    れら第１の集光手段及び第２の集光手段によって集光さ
    れた第１のスポット光と第２のスポット光とを前記被検
    査体表面に相対的に走査する走査手段と、この走査手段
    によって走査された第１のスポット光と第２のスポット
    光との照射位置から散乱した光をそれぞれ直接受光する
    第１の受光手段及び第２の受光手段と、これら第１の受
    光手段及び第２の受光手段による第１の受光強度と第２
    の受光強度との選択を行う選択手段と、この選択手段に
    より選択された第１の受光強度もしくは第２の受光強度
    より前記被検査体表面の異物などの検出を行う検出手段
    とを具備したことを特徴とする異物検査装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の異物検査装置にお
    いて、前記第１の受光手段は前記走査手段によって走査
    された第１のスポット光の照射位置を基準にして前記被
    検査体表面に対して略５度乃至略５０度の角度に散乱し
    た光を受光することを特徴とし、且つ前記第２の受光手
    段は前記走査手段によって走査された第２のスポット光
    の照射位置を基準にして前記被検査体表面に対して略５
    度乃至略２０度の角度に散乱した光を受光することを特
    徴とする異物検査装置。
12. 【請求項１２】 請求項１０記載の異物検査装置にお
    いて、前記第１の集光手段及び前記第２の集光手段は前
    記走査手段によって走査されたスポット光の照射位置を
    基準にして前記被検査体表面に対して略５度乃至略２０
    度の角度に前記偏光成分分離手段から出射した光を集光
    することを特徴とする異物検査装置。
13. 【請求項１３】 被検査体表面の微細な異物を検査す
    る異物検査方法において、被検査体表面に検査光を照射
    する投光工程と、前記被検査体の種類に応じてこの検査
    光の偏光角を可変させる偏光成分可変工程と、この偏光
    成分可変工程で所定の偏光にされた前記検査光を前記被
    検査体表面にスポット状に集光する集光工程と、この集
    光工程で集光されたスポット光を前記被検査体表面に相
    対的に走査する走査工程と、この走査工程で走査された
    スポット光の照射位置から散乱した光を受光手段に直接
    受光する受光工程と、この受光工程で得られた受光強度
    より前記被検査体表面の異物などの検出を行う検出工程
    とを具備したことを特徴とする異物検査方法。
14. 【請求項１４】 被検査体表面の微細な異物を検査す
    る異物検査方法において、被検査体表面に検査光を照射
    する投光工程と、この検査光をＰ偏光成分とＳ偏光成分
    とに分離する偏光成分分離工程と、この偏光成分分離工
    程で分離された光のＰ偏光成分とＳ偏光成分とを前記被
    検査体表面にスポット状にそれぞれ集光する第１の集光
    工程及び第２の集光工程と、これら第１の集光工程及び
    第２の集光工程によって集光された第１のスポット光と
    第２のスポット光とを前記被検査体表面に相対的に走査
    する走査工程と、この走査工程によって走査された第１
    のスポット光と第２のスポット光との照射位置から散乱
    した光をそれぞれ直接受光する第１の受光工程及び第２
    の受光工程と、これら第１の受光工程及び第２の受光工
    程による第１の受光強度と第２の受光強度との選択を行
    う選択工程と、この選択工程により選択された第１の受
    光強度もしくは第２の受光強度より前記被検査体表面の
    異物などの検出を行う検出工程とを具備したことを特徴
    とする異物検査方法。
15. 【請求項１５】 光源と、この光源から発せられる検
    査光を被検査体表面に集光する集光手段と、前記検査光
    の前記被検査体表面における照射位置から散乱した光を
    受光する受光手段と、この受光手段により得られた受光
    強度に基づいて前記被検査体表面の異物などの検出を行
    う検出手段とを備える異物検査装置において、 前記被検査体の種類に応じて前記検査光の偏向角を可変
    させる偏光角可変手段を具備し、前記受光手段は、前記
    被検査体の表面に対して成す角度を異ならせる少なくと
    も２つの受光手段を具備し、かつ、前記被検査体の種類
    に応じて複数の前記受光手段のうちのいずれの前記受光
    手段を動作させるか制御する制御手段を具備することを
    特徴とする異物検査装置。
16. 【請求項１６】 光源と、この光源から発せられる検
    査光を被検査体表面に集光する集光手段と、前記検査光
    の前記被検査体表面における照射位置から散乱した光を
    受光する受光手段と、この受光手段により得られた受光
    強度に基づいて前記被検査体表面の異物などの検出を行
    う検出手段とを備える異物検査装置において、 前記被検査体の種類に応じて前記検査光の偏向角を可変
    させる偏光成分可変手段を具備し、かつ、前記受光手段
    は、前記被検査体の種類に応じて前記被検査体の表面に
    対して成す角度を移動可能に構成されていることを特徴
    とする異物検査装置。
17. 【請求項１７】 前記光源は、アルゴンイオンレーザ
    発振器を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求
    項１１、請求項１５、請求項１６のいずれか記載の異物
    検査装置。
18. 【請求項１８】 前記光源からの光を前記被検査体表
    面に対してＰ偏光またはＳ偏光に調節するための１／２
    波長板を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求
    項４、請求項８、請求項９のいずれか記載の異物検査装
    置。
19. 【請求項１９】 前記受光手段は、ファイバプレート
    と光電子増倍管から構成されていることを特徴とする請
    求項１乃至請求項５、請求項８、請求項９、請求項１
    ５、請求項１６のいずれか記載の異物検査装置。
20. 【請求項２０】 前記走査手段は、前記被検査物を搭
    載するための載置台と、θテーブルと、Ｘテーブルとを
    備えていることを特徴とする請求項１乃至請 求項９のい
    ずれか記載の異物検査装置。
21. 【請求項２１】 前記被検査体は、鏡面をもつ半導体
    ウエハまたは酸化膜をもつ半導体ウエハまたは金属膜を
    もつ半導体ウエハであることを特徴とする請求項１乃至
    請求項１１、請求項１５、請求項１６のいずれか記載の
    異物検査装置。