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JPH09145630A - Method and device for detecting foreign matter - Google Patents

Method and device for detecting foreign matter

Info

Publication number
JPH09145630A
JPH09145630A JP30754195A JP30754195A JPH09145630A JP H09145630 A JPH09145630 A JP H09145630A JP 30754195 A JP30754195 A JP 30754195A JP 30754195 A JP30754195 A JP 30754195A JP H09145630 A JPH09145630 A JP H09145630A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
inspected
foreign matter
laser beam
polarized component
Prior art date
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Application number
JP30754195A
Other languages
Japanese (ja)
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JP3421488B2 (en
Inventor
Akira Tsumura
明 津村
Yasuyo Tabata
靖代 田端
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP30754195A priority Critical patent/JP3421488B2/en
Publication of JPH09145630A publication Critical patent/JPH09145630A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform foreign matter detection on a large to-be-inspected material with sure, by irradiating a material to-be-inspected with the light of S polarization component at a specified incident angle, and selecting only the S polarization component out of light scattered by the material to-be-inspected, for detecting a foreign matter based on the photodetected intensity from a specified angle direction. SOLUTION: The laser beam outputted from a laser oscillator 6 is made into the laser beam of only S polarization component, passing through a polarizer 7. The laser beam is converged with a converging lens 9, and made to fall onto a semiconductor wafer as a small laser sport 10. Relating to the wafer 4, when a foreign matter is in the scanned spot 10, the scattered light is produced. A polarizer 12 makes only the S polarization component, out of the scattered light, pass it through to guide it to a fiber plate 13. The fiber plate 13 selectively converges the light based on a diverging angle of a specified part of the scattered light produced on the surface of wafer 4, and directs the light to a photomultiplier tube 14. The multiplier tube 14 outputs the scattered light signal Q corresponding to the light intensity of S polarization component.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
被検査体に光を照射し、このときに被検査体に生じる散
乱光の強度から半導体ウエハ上に付着したサブミクロン
オーダの微小な異物を検査する異物検査方法及びその装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention irradiates an object to be inspected, such as a semiconductor wafer, with light, and from the intensity of scattered light generated on the object to be inspected at this time, minute foreign matter on the order of submicron adhered to the semiconductor wafer TECHNICAL FIELD The present invention relates to a foreign matter inspection method and apparatus for inspecting.

【0002】[0002]

【従来の技術】このような異物検査方法は、例えば半導
体ウエハの表面にレーザビームを照射し、かつこのレー
ザビームを半導体ウエハ表面の全面に走査する。このよ
うに半導体ウエハ表面上にレーザビームが照射される
と、このとき半導体ウエハ表面上に散乱光が生じ、この
散乱光を光検出器により検出する。
2. Description of the Related Art In such a foreign matter inspection method, for example, the surface of a semiconductor wafer is irradiated with a laser beam, and this laser beam is scanned over the entire surface of the semiconductor wafer. When the surface of the semiconductor wafer is irradiated with the laser beam in this manner, scattered light is generated on the surface of the semiconductor wafer at this time, and the scattered light is detected by the photodetector.

【0003】そして、この光検出器により検出された散
乱光の強度から半導体ウエハ表面上に付着している異物
を検出する。このような異物検出方法では、半導体ウエ
ハ表面の金属膜上に付着している異物に対し、その大き
さが0.2μmまでの異物を検出できるものとなってい
る。
Then, the foreign matter adhering to the surface of the semiconductor wafer is detected from the intensity of the scattered light detected by the photodetector. In such a foreign matter detecting method, a foreign matter having a size of up to 0.2 μm can be detected with respect to the foreign matter adhering to the metal film on the surface of the semiconductor wafer.

【0004】又、半導体ウエハに入射するレーザビーム
の偏光方向、半導体ウエハに生じる散乱光を受光する光
検出器の配置を考慮して、より微細な異物(大きさ0.
07μm程度)を検出できるようにしている。
Further, in consideration of the polarization direction of the laser beam incident on the semiconductor wafer and the arrangement of the photodetector for receiving the scattered light generated on the semiconductor wafer, finer particles (size 0.
(About 07 μm) can be detected.

【0005】このような異物検出方法は、例えばベアウ
エハのような表面の粗さの非常に小さい半導体ウエハ、
つまり鏡面状の半導体ウエハ表面上の異物を検出するの
に適している。
Such a foreign matter detecting method is applied to a semiconductor wafer such as a bare wafer having a very small surface roughness,
That is, it is suitable for detecting foreign matter on the surface of a mirror-like semiconductor wafer.

【0006】ところが、実際の半導体の製造ライン、例
えば現在開発中の256MDRAMの製造工程でも、金
属膜のような表面粗さの大きい半導体ウエハが使用され
ており、この表面粗さの大きい半導体ウエハ上において
も大きさ0.2μm以下の異物を検出する必要がある。
However, a semiconductor wafer having a large surface roughness such as a metal film is also used in an actual semiconductor manufacturing line, for example, a manufacturing process of 256M DRAM currently under development, and a semiconductor wafer having a large surface roughness is used. In this case as well, it is necessary to detect foreign matter having a size of 0.2 μm or less.

【0007】しかしながら、上記異物検査方法では、表
面粗さの大きい半導体ウエハ上で大きさ0.2μm以下
の異物を検出することは対応できないものとなってい
る。すなわち、異物の検出感度は、異物からの散乱光強
度をSとし、半導体ウエハ表面からの散乱光強度をNと
すると、S/N≧3が一般的に検出限界となる。
However, the above-described foreign matter inspection method cannot deal with detection of foreign matter having a size of 0.2 μm or less on a semiconductor wafer having a large surface roughness. That is, the detection sensitivity of a foreign substance is generally S / N ≧ 3, where S is the intensity of scattered light from the foreign substance and N is the intensity of scattered light from the surface of the semiconductor wafer.

【0008】表面粗さの大きい半導体ウエハでは、半導
体ウエハ表面からの散乱光強度Nが大きくなるため、検
出限界が低下し、0.2μm以下の異物の検出に対応で
きない。
In the case of a semiconductor wafer having a large surface roughness, the scattered light intensity N from the surface of the semiconductor wafer becomes large, so that the detection limit is lowered and it is not possible to detect a foreign matter of 0.2 μm or less.

【0009】又、特開昭64−3545号公報では、波
長が異なるS偏光を2つの光源からそれぞれ照射し、反
射光におけるP偏光成分の光量とS偏光成分の光量とを
検出し、その比の値に基づいて異物を検出する技術が開
示されている。同様の技術は、特開平2−284047
号公報にも開示されている。
Further, in JP-A-64-3545, S-polarized light beams having different wavelengths are irradiated from two light sources, respectively, and the light amount of the P-polarized component and the light amount of the S-polarized component in the reflected light are detected, and the ratio thereof is detected. A technique for detecting a foreign substance based on the value of is disclosed. A similar technique is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-2840447.
This is also disclosed in the official gazette.

【0010】これらは、パターンが形成されている半導
体ウエハを対象としており、所定の規則的な凹凸を成す
パターンが形成された半導体ウエハ表面に対し、S偏光
を照射し、その際のS偏光の偏光状態が規則的なパター
ンにおいては保存され、乱雑な形状を呈する異物ではP
偏光に変化することを利用している。そのため、S偏光
とP偏光の比をとっている。
These are intended for a semiconductor wafer on which a pattern is formed, and the surface of the semiconductor wafer on which a pattern having a predetermined regular unevenness is formed is irradiated with S-polarized light. The polarization state is conserved in a regular pattern, and P is used for a foreign substance having a random shape.
It is used to change to polarized light. Therefore, the ratio of S-polarized light and P-polarized light is taken.

【0011】しかしながら、本発明が対象とするような
表面粗さの大きな金属膜付き半導体ウエハを対象とする
場合には、上述の方式では、P偏光成分が多く検出され
てしまい、すなわち表面粗さと異物との区別が付かない
状態(S/Nが低い状態)となり異物の検出が極めて困
難になる。
However, when a semiconductor wafer with a metal film having a large surface roughness, which is the object of the present invention, is targeted, a large amount of P-polarized light component is detected in the above method, that is, the surface roughness and The state becomes indistinguishable from the foreign matter (state with low S / N), and it becomes extremely difficult to detect the foreign matter.

【0012】又、検出器を複数設けなければならないの
に加えて、P偏光成分とS偏光成分との検出強度の比を
とる処理が必要となり、構成及び信号処理方法が複雑と
なってしまう。
In addition to the fact that a plurality of detectors must be provided, a process for obtaining the ratio of the detection intensities of the P-polarized component and the S-polarized component is required, which complicates the configuration and the signal processing method.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】以上のように表面粗さ
の大きい半導体ウエハ上で大きさ0.2μm以下の異物
を検出する場合、半導体ウエハ表面からの散乱光強度N
が大きくなって検出限界が低下し、微小な異物を検出す
るのに対応できない。
As described above, when detecting a foreign substance having a size of 0.2 μm or less on a semiconductor wafer having a large surface roughness, the scattered light intensity N from the surface of the semiconductor wafer is detected.
Becomes large, the detection limit is lowered, and it is not possible to detect minute foreign matter.

【0014】そこで本発明は、表面粗さの大きい被検査
体上でも確実に微小な異物を検出できる異物検出方法を
提供することを目的とする。又、本発明は、表面粗さの
大きい被検査体上でも確実に微小な異物を検出できる異
物検出装置を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a foreign matter detecting method capable of surely detecting a minute foreign matter even on an object to be inspected having a large surface roughness. It is another object of the present invention to provide a foreign matter detection device that can reliably detect minute foreign matter even on an object to be inspected having a large surface roughness.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】請求項1によれば、被検
査体に対して所定の入射角でS偏光成分の光を照射し、
被検査体に生じる散乱光のうちS偏光成分のみを選択し
て所定の角度方向から受光し、この受光強度に基づいて
被検査体表面上の異物などを検出する異物検査方法であ
る。
According to a first aspect of the present invention, light having an S-polarized component is irradiated onto an object to be inspected at a predetermined incident angle,
This is a foreign matter inspection method in which only the S-polarized component of the scattered light generated on the object to be inspected is selected and received from a predetermined angle direction, and the foreign matter on the surface of the object to be inspected is detected based on the intensity of the received light.

【0016】請求項2によれば、被検査体表面に対して
光を走査し、被検査体に生じる散乱光を検出して被検査
体表面の異物などを検査する異物検査方法において、被
検査体表面上に走査する光のスポット形状を、被検査体
表面上の走査方向と一致する方向に長く形成した異物検
査方法である。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a foreign matter inspection method for inspecting a foreign matter and the like on the surface of the object to be inspected by scanning the surface of the object to be inspected with light and detecting scattered light generated on the object to be inspected. This is a foreign matter inspection method in which a spot shape of light scanning on a body surface is formed long in a direction coinciding with the scanning direction on the surface of the body to be inspected.

【0017】請求項3によれば、S偏光成分の光を被検
査体に対して所定の入射角で照射すると共にこのS偏光
成分の光のスポット形状を被検査体表面上の走査方向と
一致する方向に長く形成して被検査体表面上を走査し、
かつ被検査体に生じる散乱光のうちS偏光成分のみを選
択して所定の角度方向から受光し、この受光強度に基づ
いて被検査体表面上の異物などを検出する異物検査方法
である。
According to the third aspect of the present invention, the S-polarized component light is applied to the object under inspection at a predetermined incident angle, and the spot shape of the S-polarized component light coincides with the scanning direction on the surface of the object under inspection. Scan the surface of the object to be inspected by forming it in the direction of
In addition, it is a foreign matter inspection method that selects only the S-polarized component of the scattered light generated on the inspected object, receives it from a predetermined angle direction, and detects foreign matter and the like on the surface of the inspected object based on the received light intensity.

【0018】請求項4によれば、請求項1又は3記載の
異物検査方法において、被検査体に照射するS偏光成分
の光の照射角度を被検査体表面に対して20°以下と
し、かつ被検査体に生じる散乱光のうちS偏光成分のみ
を、被検査体表面に対して10°〜40°かつ被検査体
に照射するS偏光成分の光の入射平面に対して110°
〜150°の角度の範囲で受光する。
According to a fourth aspect, in the foreign matter inspection method according to the first or third aspect, the irradiation angle of the S-polarized component light with which the inspection object is irradiated is 20 ° or less with respect to the surface of the inspection object, and Of the scattered light generated on the inspection object, only the S-polarized component is 10 ° to 40 ° with respect to the surface of the inspection object and 110 ° with respect to the incident plane of the light of the S-polarized component with which the inspection object is irradiated.
Light is received in the angle range of up to 150 °.

【0019】請求項5によれば、S偏光成分のみの光を
被検査体に対して所定の入射角度で照射する光照射光学
系と、この光照射光学系により光を被検査体に照射した
ときに被検査体に生じる散乱光のうちS偏光成分のみを
選択して所定の角度方向から受光する受光光学系と、こ
の受光光学系により検出された受光強度に基づいて被検
査体表面上の異物などを検出する異物検出手段と、を備
えた異物検査装置である。
According to the fifth aspect, a light irradiation optical system for irradiating the light to be inspected with only the S-polarized component at a predetermined incident angle, and the light to be inspected by the light irradiation optical system. A light receiving optical system that selects only the S-polarized component of the scattered light that sometimes occurs on the inspection object and receives it from a predetermined angle direction, and a light receiving intensity on the surface of the inspection object based on the received light intensity detected by this light receiving optical system. A foreign matter inspection apparatus including: a foreign matter detecting unit that detects a foreign matter and the like.

【0020】このような異物検査装置であれば、S偏光
成分のみの光を被検査体に対して所定の入射角度で照射
し、このときに被検査体に生じる散乱光のうちS偏光成
分のみを選択して所定の角度方向から受光し、この受光
強度に基づいて少なくとも被検査体表面上の異物の有無
を検出する。これにより、異物などからの散乱光強度と
被検査体からの散乱光強度との比からなる検出限界は低
下せず、表面粗さの大きい被検査体上でも確実に微小な
異物などを検出できる。
With such a foreign matter inspection apparatus, light having only the S-polarized component is irradiated onto the inspection object at a predetermined incident angle, and only the S-polarized component of the scattered light generated at the inspection object at this time. Is selected to receive light from a predetermined angle direction, and at least the presence or absence of foreign matter on the surface of the object to be inspected is detected based on the received light intensity. As a result, the detection limit, which is the ratio of the intensity of scattered light from foreign matter to the intensity of scattered light from the object to be inspected, does not decrease, and it is possible to reliably detect minute foreign matter even on an object to be inspected with large surface roughness. .

【0021】請求項6によれば、レーザビームを出力す
るレーザ発振器と、このレーザ発振器から出力されたレ
ーザビームをS偏光成分のみの光とする偏光子と、この
偏光子からの光を被検査体に対して所定の入射角度でか
つスポット形状に形成して集光する集光照射光学系と、
レーザビーム及び被検査体を相対的に移動してレーザビ
ームを被検査体表面に走査する走査手段と、集光照射光
学系によりレーザビームを被検査体に照射したときに被
検査体に生じる散乱光のうちS偏光成分のみを選択して
所定の角度方向から受光する受光光学系と、この受光光
学系により検出された受光強度に基づいて被検査体表面
上の異物などを検出する異物検出手段と、を備えた異物
検査装置である。
According to a sixth aspect of the present invention, a laser oscillator for outputting a laser beam, a polarizer for making the laser beam output from the laser oscillator only light of S-polarized component, and the light from the polarizer are inspected. A converging irradiation optical system that condenses light by forming it in a spot shape at a predetermined incident angle with respect to the body,
Scanning means for relatively moving the laser beam and the object to be inspected to scan the surface of the object to be inspected, and scattering generated on the object to be inspected when the laser beam is applied to the object to be inspected by the converging irradiation optical system. A light-receiving optical system that selects only the S-polarized component of the light and receives it from a predetermined angle direction, and a foreign matter detection unit that detects a foreign matter or the like on the surface of the object to be inspected based on the received light intensity detected by the light-receiving optical system. And a foreign matter inspection device.

【0022】このような異物検査装置であれば、レーザ
発振器から出力されたレーザビームを偏光子に通してS
偏光成分のみの光とし、このS偏光成分のみの光をスポ
ット形状に形成して被検査体に対して所定の入射角度で
照射し、かつこのレーザビーム及び被検査体を相対的に
移動してレーザビームを被検査体表面に走査する。そし
て、レーザビームを被検査体に照射したときに被検査体
に生じる散乱光のうちS偏光成分のみを選択して所定の
角度方向から受光し、この受光強度に基づいて被検査体
表面上の異物などを検出する。
According to such a foreign matter inspection apparatus, the laser beam output from the laser oscillator is passed through the polarizer and S
The light having only the polarization component is formed, and the light having only the S polarization component is formed into a spot shape to irradiate the inspection object at a predetermined incident angle, and the laser beam and the inspection object are relatively moved. The surface of the object to be inspected is scanned with a laser beam. Then, only the S-polarized component is selected from the scattered light generated on the inspection object when the inspection object is irradiated with the laser beam, and the S-polarized component is received from a predetermined angle direction. Detect foreign objects.

【0023】請求項7によれば、被検査体表面に対して
レーザビームを走査し、被検査体に生じる散乱光を検出
して被検査体表面の異物などを検査する異物検査装置に
おいて、レーザビームを出力するレーザ発振器と、この
レーザ発振器から出力されたレーザビームを被検査体表
面上における走査方向と一致する方向に長くしたスポッ
ト形状に形成し、このレーザビームスポットを被検査体
に照射する光照射光学系と、この光照射光学系によりレ
ーザビームを被検査体に照射したときに被検査体に生じ
る散乱光を受光する受光光学系と、この受光光学系によ
り検出された受光強度に基づいて少なくとも被検査体表
面上の異物などを検出する異物検出手段と、を備えた異
物検査装置である。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a foreign matter inspection apparatus for inspecting a foreign matter or the like on the surface of an object to be inspected by scanning a laser beam on the surface of the object to be inspected and detecting scattered light generated on the object to be inspected. A laser oscillator that outputs a beam and a laser beam that is output from this laser oscillator are formed into a spot shape that is elongated in a direction that matches the scanning direction on the surface of the inspection object, and the laser beam spot is irradiated to the inspection object. Based on a light irradiation optical system, a light receiving optical system that receives scattered light generated in the inspection object when the inspection object is irradiated with a laser beam by the light irradiation optical system, and a light reception intensity detected by the light reception optical system. And a foreign matter detecting means for detecting at least foreign matter on the surface of the object to be inspected.

【0024】このような異物検査装置であれば、レーザ
発振器から出力されたレーザビームを被検査体表面上に
おける走査方向と一致する方向に長くしたスポット形状
に形成して被検査体に照射し、このときに被検査体に生
じる散乱光を受光し、この受光強度に基づいて少なくと
も被検査体表面上の異物などを検出する。
In such a foreign matter inspection apparatus, the laser beam output from the laser oscillator is formed into a spot shape elongated on the surface of the inspection object in a direction corresponding to the scanning direction, and the inspection object is irradiated with the spot beam. At this time, the scattered light generated on the inspection object is received, and at least a foreign substance on the surface of the inspection object is detected based on the received light intensity.

【0025】請求項8によれば、S偏光成分の光を被検
査体に対して所定の入射角で照射すると共にこのS偏光
成分の光のスポット形状を被検査体表面上の走査方向と
一致する方向に長く形成して被検査体表面上に走査する
光照射光学系と、この光照射光学系により光を被検査体
に照射したときに被検査体に生じる散乱光のうちS偏光
成分のみを選択して所定の角度方向から受光する受光光
学系と、この受光光学系により検出された受光強度に基
づいて少なくとも被検査体表面上の異物などを検出する
異物検出手段と、を備えた異物検査装置である。
According to the present invention, the S-polarized component light is applied to the object under inspection at a predetermined incident angle, and the spot shape of the S-polarized component light coincides with the scanning direction on the surface of the object under inspection. A light irradiation optical system that is formed long in the direction of scanning and scans the surface of the object to be inspected, and only the S-polarized component of the scattered light generated in the object to be inspected when light is irradiated to the object to be inspected by the light irradiation optical system. Foreign matter including a light receiving optical system for selecting and receiving light from a predetermined angle direction, and foreign matter detecting means for detecting at least foreign matter on the surface of the object to be inspected based on the light receiving intensity detected by the light receiving optical system. It is an inspection device.

【0026】このような異物検査装置であれば、S偏光
成分の光を被検査体に対して所定の入射角で照射すると
共にこのS偏光成分の光のスポット形状を被検査体表面
上の走査方向と一致する方向に長く形成して被検査体表
面上に走査し、このときに被検査体に生じる散乱光のう
ちS偏光成分のみを選択して所定の角度方向から受光
し、この受光強度に基づいて少なくとも被検査体表面上
の異物などの有無を検出する。
With such a foreign matter inspection apparatus, the S-polarized component light is applied to the inspection object at a predetermined incident angle, and the spot shape of the S-polarized light component is scanned on the surface of the inspection object. It is formed long in a direction coinciding with the direction and is scanned on the surface of the object to be inspected, and only the S-polarized component is selected from the scattered light generated on the object to be inspected at this time and received from a predetermined angle direction. Based on the above, at least the presence or absence of foreign matter on the surface of the inspection object is detected.

【0027】請求項9によれば、請求項5、6又は8記
載の異物検査装置において、被検査体に照射するS偏光
成分の光の入射角度を被検査体表面に対して20°以下
とし、かつ被検査体に生じる散乱光のうちS偏光成分の
みを、被検査体表面に対して10°〜40°かつ被検査
体に照射するS偏光成分の光の入射平面に対して110
°〜150°の角度の範囲で受光する。
According to a ninth aspect, in the foreign matter inspection apparatus according to the fifth, sixth or eighth aspect, the incident angle of the S-polarized component light with which the object to be inspected is irradiated is 20 ° or less with respect to the surface of the object to be inspected. In addition, only the S-polarized light component of the scattered light generated in the inspection object is 10 ° to 40 ° with respect to the surface of the inspection object, and 110 is incident on the incident plane of the light of the S-polarization component that irradiates the inspection object.
Light is received in the angle range of ° to 150 °.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(1) 以下、本発明の第1の実施の形態について図面を参
照して説明する。本発明の異物検査方法は、金属膜のよ
うな表面粗さの大きい半導体ウエハ等の被検査体(以
下、半導体ウエハで説明する)に対して所定の入射角で
S偏光成分の光を照射し、このときに半導体ウエハに生
じる散乱光のうちS偏光成分のみを選択して所定の角度
方向から受光し、この受光強度に基づいて半導体ウエハ
表面上の異物を検出するものである。
(1) Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The foreign matter inspection method of the present invention irradiates an object to be inspected (hereinafter referred to as a semiconductor wafer) such as a semiconductor wafer having a large surface roughness such as a metal film with light of S polarization component at a predetermined incident angle. Of the scattered light generated on the semiconductor wafer at this time, only the S-polarized component is selected and received from a predetermined angle direction, and the foreign matter on the surface of the semiconductor wafer is detected based on the received light intensity.

【0029】このような方法をとると、後に実験によっ
て得たグラフによって示すように、散乱光の表面粗さに
起因するノイズ成分(N)でのS偏光成分の大きさと、
異物に起因する信号成分(S)でのS偏光成分の大きさ
とが大きく異なるので、これを利用して、表面粗さの大
きい半導体ウエハにおいても0.2μm以下の異物を正
確に検出できる。
When such a method is adopted, the magnitude of the S-polarized component in the noise component (N) due to the surface roughness of scattered light and
Since the magnitude of the S-polarized component in the signal component (S) due to the foreign matter is greatly different, this can be utilized to accurately detect the foreign matter of 0.2 μm or less even in a semiconductor wafer having a large surface roughness.

【0030】この場合、半導体ウエハに照射するS偏光
成分の光の照射角度ρを半導体ウエハ表面に対して20
°以下とし、その条件下で半導体ウエハに生じる散乱光
のうちS偏光成分のみを、半導体ウエハ表面に対して仰
角θを10°〜40°かつ半導体ウエハに照射するS偏
光成分の光の入射平面に対して水平角φを110°〜1
50°の範囲で受光するように設定されている。
In this case, the irradiation angle ρ of the light of the S-polarized component with which the semiconductor wafer is irradiated is 20 with respect to the surface of the semiconductor wafer.
The incident plane of the S-polarized component light that irradiates the semiconductor wafer with an elevation angle θ of 10 ° to 40 ° with respect to the semiconductor wafer surface. With respect to the horizontal angle φ of 110 ° to 1
It is set to receive light in the range of 50 °.

【0031】ここでは、照射角度ρは、半導体ウエハの
表面粗さの影響を少なくする角度に、又仰角θは異物に
よる散乱光をよりよく受光できる角度に設定されてお
り、特に仰角θに関しては特開平3−128445号公
報等に明らかである。
Here, the irradiation angle ρ is set to an angle that reduces the influence of the surface roughness of the semiconductor wafer, and the elevation angle θ is set to an angle at which scattered light due to foreign matter can be better received. It is apparent from Japanese Patent Laid-Open No. 3-128445.

【0032】図1はかかる異物検査方法を適用した異物
検査装置の構成図である。一軸ステージ1は、一軸方向
である矢印(イ)方向に移動自在な機能を有し、この一
軸ステージ1上には回転ステージ2が設けられている。
FIG. 1 is a block diagram of a foreign matter inspection apparatus to which such a foreign matter inspection method is applied. The uniaxial stage 1 has a function of being movable in the direction of the arrow (a) which is the uniaxial direction, and the rotary stage 2 is provided on the uniaxial stage 1.

【0033】この回転ステージ2には、ウエハチャック
3が備えられ、このウエハチャック3により半導体ウエ
ハ4が回転ステージ2上に固定されるようになってい
る。この半導体ウエハ4の表面は、金属膜のような表面
粗さの大きいものである。
The rotary stage 2 is provided with a wafer chuck 3, and the semiconductor wafer 4 is fixed on the rotary stage 2 by the wafer chuck 3. The surface of the semiconductor wafer 4 has a large surface roughness like a metal film.

【0034】なお、これら一軸ステージ1及び回転ステ
ージ2により、半導体ウエハ4の全面にレーザビームを
走査する走査手段が構成される。一方、回転テーブル2
の斜め上方には、S偏光成分のみのレーザビームを半導
体ウエハ4に対して20°以下の所定の照射角度で照射
する光照射光学系5が配置されている。
The uniaxial stage 1 and the rotary stage 2 constitute a scanning means for scanning the entire surface of the semiconductor wafer 4 with a laser beam. On the other hand, the turntable 2
A light irradiation optical system 5 for irradiating the semiconductor wafer 4 with a laser beam of only the S-polarized component at a predetermined irradiation angle of 20 ° or less is disposed obliquely above.

【0035】この光照射光学系5は、波長488nmの
レーザビームを出力するアルゴンレーザ発振器(以下、
レーザ発振器と省略する)6を備え、このレーザ発振器
6から出力されるレーザビーム光路上に偏光子7、集光
照射光学系を構成する反射ミラー8及び集光レンズ9を
配置した構成となっている。
This light irradiation optical system 5 is an argon laser oscillator (hereinafter, referred to as an “laser beam”) which outputs a laser beam having a wavelength of 488 nm.
A laser oscillator 6 is abbreviated), and a polarizer 7, a reflection mirror 8 and a condenser lens 9 which form a condenser irradiation optical system are arranged on the optical path of a laser beam output from the laser oscillator 6. There is.

【0036】このうち偏光子7は、レーザ発振器6から
出力されたレーザビームをS偏光成分のみの光とする性
質を有している。反射ミラー8は、偏光子7を透過した
S偏光成分のみのレーザビームを半導体ウエハ4に対し
て所定の入射角度、例えば半導体ウエハ4の表面に対し
て仰角20°の入射角になるように配置されている。
Of these, the polarizer 7 has the property of converting the laser beam output from the laser oscillator 6 into light having only the S-polarized component. The reflection mirror 8 is arranged so that the laser beam having only the S-polarized component transmitted through the polarizer 7 has a predetermined incident angle with respect to the semiconductor wafer 4, for example, an incident angle of 20 ° with respect to the surface of the semiconductor wafer 4. Has been done.

【0037】集光レンズ9は、反射ミラー8の反射光路
上に配置され、S偏光成分のみのレーザビームを集光し
て半導体ウエハ4の表面上に小さなレーザスポット10
を形成する機能を有している。
The condenser lens 9 is arranged on the reflection optical path of the reflection mirror 8 and condenses the laser beam of only the S-polarized component to form a small laser spot 10 on the surface of the semiconductor wafer 4.
Has the function of forming

【0038】又、回転ステージ2の上方には、レーザビ
ームを半導体ウエハ4に照射したときに半導体ウエハ4
に生じる散乱光のうちS偏光成分のみを選択して所定の
角度方向から受光する受光光学系11が配置されてい
る。
Further, above the rotary stage 2, when the semiconductor wafer 4 is irradiated with the laser beam, the semiconductor wafer 4
A light receiving optical system 11 that selects only the S-polarized light component of the scattered light generated in 1) and receives it from a predetermined angle direction is arranged.

【0039】この受光光学系11は、図2に示すように
レーザスポット10の照射位置を中心として、半導体ウ
エハ4の表面に対して仰角10°〜40°かつ半導体ウ
エハ4に照射するS偏光成分の光の入射平面に対して水
平角110°〜150°の範囲で受光するように設定さ
れている。
As shown in FIG. 2, the light receiving optical system 11 has an elevation angle of 10 ° to 40 ° with respect to the surface of the semiconductor wafer 4 with the irradiation position of the laser spot 10 as the center, and an S-polarized component for irradiating the semiconductor wafer 4. The light is set to be received within a horizontal angle range of 110 ° to 150 ° with respect to the incident plane.

【0040】なお、ここでは、半導体ウエハ4の表面に
対して仰角25°かつ半導体ウエハ4に照射するS偏光
成分の光の入射平面に対して水平角130°で受光する
ように設定されている。
Here, it is set so that the surface of the semiconductor wafer 4 has an elevation angle of 25 ° and the light of the S-polarized component with which the semiconductor wafer 4 is irradiated is received at a horizontal angle of 130 °. .

【0041】この受光光学系11は、偏光子12、ファ
イバプレート13及び光電子増倍管14から構成されて
いる。このうち偏光子12は、レーザ照射位置を中心と
して±20°の広がり角の散乱光を受光し、ファイバプ
レート13を通して光電子増倍管14に導く働きを有し
ている。
The light receiving optical system 11 comprises a polarizer 12, a fiber plate 13 and a photomultiplier tube 14. Of these, the polarizer 12 has a function of receiving scattered light having a divergence angle of ± 20 ° around the laser irradiation position and guiding it to the photomultiplier tube 14 through the fiber plate 13.

【0042】偏光子12は、半導体ウエハ4に生じる散
乱光のうちS偏光成分のみを通過させる性質を有してい
る。光電子増倍管14は、入射した散乱光を光電変換
し、散乱光の光強度に対応した散乱光信号Qとして出力
する機能を有している。
The polarizer 12 has a property of passing only the S-polarized component of the scattered light generated on the semiconductor wafer 4. The photomultiplier tube 14 has a function of photoelectrically converting incident scattered light and outputting it as a scattered light signal Q corresponding to the light intensity of the scattered light.

【0043】この光電子増倍管14の出力端子は、増幅
回路15、インタフェース回路16を介してコンピュー
タ17に接続されている。インタフェース回路16は、
光電子増倍管14から出力され増幅回路15により増幅
された散乱光信号QをA/D変換してコンピュータ17
に送り、かつコンピュータ17から発せられる一軸ステ
ージ1、回転ステージ2に対する各制御信号s1、s2
を一軸ステージ1及び回転ステージ2に送る機能を有し
ている。
The output terminal of the photomultiplier tube 14 is connected to a computer 17 via an amplifier circuit 15 and an interface circuit 16. The interface circuit 16 is
The scattered light signal Q output from the photomultiplier tube 14 and amplified by the amplifier circuit 15 is A / D converted and computer 17
Control signals s1 and s2 for the uniaxial stage 1 and the rotary stage 2 sent from the computer 17
To the uniaxial stage 1 and the rotary stage 2.

【0044】コンピュータ17は、一軸ステージ1、回
転ステージ2をそれぞれ動作させる各制御信号s1、s
2を送出する機能を有している。又、コンピュータ17
は、光電子増倍管14から出力された散乱光信号Qをイ
ンタフェース回路16を通して取り込み、この散乱光信
号Qから得られる受光強度に基づいて半導体ウエハ4の
表面上の異物の有無、大きさを検出し、かつ一軸ステー
ジ1、回転ステージ2に対する制御信号s1、s2から
異物の位置を検出する異物検出手段としての機能を有し
ている。
The computer 17 controls the control signals s1 and s for operating the uniaxial stage 1 and the rotary stage 2, respectively.
It has the function of sending 2. Also, the computer 17
Receives the scattered light signal Q output from the photomultiplier tube 14 through the interface circuit 16, and detects the presence or absence of foreign matter on the surface of the semiconductor wafer 4 and the size thereof based on the received light intensity obtained from the scattered light signal Q. In addition, it has a function as foreign matter detecting means for detecting the position of the foreign matter from the control signals s1 and s2 for the uniaxial stage 1 and the rotary stage 2.

【0045】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。回転ステージ2上のウエハチャック3に
より半導体ウエハ4が、回転ステージ2上に固定され
る。
Next, the operation of the device configured as described above will be described. The semiconductor wafer 4 is fixed on the rotary stage 2 by the wafer chuck 3 on the rotary stage 2.

【0046】コンピュータ17は、回転ステージ2に対
して所定の回転速度で回転させる制御信号s2を送出す
るとともに回転ステージ2が1回転するごとに一軸ステ
ージ1を一軸方向に所定のピッチだけ移動させる制御信
号s1を送出する。
The computer 17 sends a control signal s2 for rotating the rotary stage 2 at a predetermined rotation speed and controls the uniaxial stage 1 to move in the uniaxial direction by a predetermined pitch each time the rotary stage 2 makes one rotation. The signal s1 is transmitted.

【0047】これら制御信号s1、s2は、それぞれイ
ンタフェース回路16を通して回転ステージ2、一軸ス
テージ1に送られる。これにより、回転ステージ2は所
定の回転速度で回転し、かつ一軸ステージ1は回転ステ
ージ2が1回転するごとに一軸方向に所定のピッチだけ
移動するという動作を繰り返す。
These control signals s1 and s2 are sent to the rotary stage 2 and the uniaxial stage 1 through the interface circuit 16, respectively. As a result, the rotary stage 2 rotates at a predetermined rotation speed, and the uniaxial stage 1 repeats the operation of moving by a predetermined pitch in the uniaxial direction each time the rotary stage 2 makes one rotation.

【0048】一方、レーザ発振器6から波長488nm
のレーザビームが出力されると、このレーザビームは、
偏光子7を通過することによりS偏光成分のみのレーザ
ビームとなる。
On the other hand, the wavelength from the laser oscillator 6 is 488 nm.
When the laser beam of is output, this laser beam
By passing through the polarizer 7, a laser beam having only S-polarized components is obtained.

【0049】このS偏光成分のみのレーザビームは、反
射ミラー8で反射し、集光レンズ9により集光され、半
導体ウエハ4の表面上に小さなレーザスポット10とし
て照射される。
The laser beam having only the S-polarized component is reflected by the reflection mirror 8, condensed by the condenser lens 9, and irradiated as a small laser spot 10 on the surface of the semiconductor wafer 4.

【0050】なお、レーザスポット10は、半導体ウエ
ハ4の表面に対して照射角20°で入射する。従って、
半導体ウエハ4が所定の回転速度で回転し、かつ半導体
ウエハ4が1回転するごとに一軸方向に所定のピッチだ
け移動するので、レーザスポット10は、半導体ウエハ
4の表面に螺旋状に走査される。
The laser spot 10 is incident on the surface of the semiconductor wafer 4 at an irradiation angle of 20 °. Therefore,
Since the semiconductor wafer 4 rotates at a predetermined rotation speed, and the semiconductor wafer 4 moves by a predetermined pitch in one axis direction each time the semiconductor wafer 4 makes one rotation, the laser spot 10 is spirally scanned on the surface of the semiconductor wafer 4. .

【0051】この半導体ウエハ4に走査されるレーザス
ポット10内に異物があると、この異物によって散乱光
が発生する。偏光子12は、散乱光のうちS偏光成分の
みを通過させてファイバプレート13に導く。このファ
イバプレート13は、半導体ウエハ4の表面上に発生し
た散乱光の特定部分を広がり角±20°でもって選択的
に集光し、光電子増倍管14に導く。
If there is a foreign substance in the laser spot 10 scanned on the semiconductor wafer 4, the foreign substance causes scattered light. The polarizer 12 passes only the S-polarized component of the scattered light and guides it to the fiber plate 13. The fiber plate 13 selectively collects a specific portion of the scattered light generated on the surface of the semiconductor wafer 4 with a spread angle of ± 20 ° and guides it to the photomultiplier tube 14.

【0052】そして、光電子増倍管14は、ファイバプ
レート13を通過したS偏光成分の散乱光を光電変換
し、散乱光の光強度に対応した散乱光信号Qとして出力
する。この散乱光信号Qは、増幅回路15で増幅され、
インタフェース回路16でA/D変換されてコンピュー
タ17に送られる。
The photomultiplier tube 14 photoelectrically converts the scattered light of the S-polarized component passing through the fiber plate 13 and outputs it as a scattered light signal Q corresponding to the light intensity of the scattered light. The scattered light signal Q is amplified by the amplifier circuit 15,
The interface circuit 16 performs A / D conversion and sends to the computer 17.

【0053】このコンピュータ17は、ディジタルの散
乱光信号Qを取り込み、この散乱光信号Qから得られる
受光強度に基づいて半導体ウエハ4の表面上の異物の有
無、大きさを検出し、かつ一軸ステージ1、回転ステー
ジ2に対する制御信号s1、s2から異物の位置を検出
する。
This computer 17 takes in the digital scattered light signal Q, detects the presence or absence of foreign matter on the surface of the semiconductor wafer 4 and the size thereof based on the received light intensity obtained from this scattered light signal Q, and also the uniaxial stage. 1. The position of the foreign matter is detected from the control signals s1 and s2 for the rotary stage 2.

【0054】ところで、半導体プロセスでは、アルミニ
ウム(Al)、タングステン(W)の膜は、CVDプロ
セスで半導体ウエハ上に形成されるが、このプロセスで
膜の表面は、ベアシリコンの半導体ウエハの表面に比べ
て大きな粗さを持つ。
By the way, in a semiconductor process, a film of aluminum (Al) and tungsten (W) is formed on a semiconductor wafer by a CVD process. In this process, the surface of the film is formed on the surface of a bare silicon semiconductor wafer. It has a large roughness in comparison.

【0055】このような半導体ウエハ4の表面上の異物
を検出する場合、レーザスポット10内に異物がないと
きでも半導体ウエハ4の表面の凹凸形状で散乱光が発生
し、この散乱光がノイズ成分(N)となる。
When detecting such a foreign substance on the surface of the semiconductor wafer 4, scattered light is generated due to the uneven shape of the surface of the semiconductor wafer 4 even when there is no foreign substance in the laser spot 10, and this scattered light is a noise component. (N).

【0056】異物検出では、異物による散乱光を信号成
分(S)とするので、半導体ウエハ4の表面粗さが大き
くなり、ノイズ成分(N)の散乱光が大きくなると、相
対的にS/Nが低下し、検出感度が低下する。
In the foreign matter detection, the scattered light due to the foreign matter is used as the signal component (S). Therefore, when the surface roughness of the semiconductor wafer 4 increases and the scattered light of the noise component (N) increases, the S / N ratio is relatively increased. Will decrease and the detection sensitivity will decrease.

【0057】ここで、図3はAl膜による散乱光の特性
を示す。レーザビームの照射角θは、半導体ウエハ4の
表面に対して20°、入射偏光はS偏光である。ここ
で、照射角θを20°以下としているは、表面粗さによ
るノイズ成分(N)の発生を抑えるためである。
Here, FIG. 3 shows characteristics of scattered light by the Al film. The irradiation angle θ of the laser beam is 20 ° with respect to the surface of the semiconductor wafer 4, and the incident polarized light is S polarized light. Here, the irradiation angle θ is set to 20 ° or less in order to suppress the generation of the noise component (N) due to the surface roughness.

【0058】この散乱光の特性は、検出側においてファ
イバプレート13を付けない場合(従来技術)h1 、S
偏光のみ検出の場合h2 、P偏光のみ検出の場合h3
3つの場合を示している。
The characteristics of this scattered light are h 1 , S when the fiber plate 13 is not attached on the detection side (prior art).
Three cases are shown: h 2 when only polarized light is detected and h 3 when only P polarized light is detected.

【0059】この散乱光の特性から分かるように散乱光
(N)の最も小さい条件は、S偏光のみ検出の場合h2
の側方散乱光(水平角φが130°付近)検出である。
このように散乱光(N)の最も小さくなる条件がS偏光
のみの検出の場合h2となることは、Al膜の膜厚が変
化しても、又材質がタングステンに変わっても同一であ
ることが分かっている。
As can be seen from the characteristics of the scattered light, the smallest condition of the scattered light (N) is h 2 when only S-polarized light is detected.
Side scattered light (horizontal angle φ around 130 °) is detected.
In this way, the condition that the scattered light (N) becomes the smallest is h 2 when only S-polarized light is detected, even if the film thickness of the Al film is changed or the material is changed to tungsten. I know that.

【0060】一方、図4は、例としてAl膜上での0.
2μm径の異物による散乱光の特性を示す。この散乱光
の特性は、上記図3に示す特性同様に、半導体ウエハ4
の表面に対するレーザビームの照射角ρを20°とし、
S偏光の入射偏光で実験を行った結果を表しており、検
出側においてファイバプレート13を付けない場合であ
るh1 、S偏光のみ検出の場合であるh2 、P偏光のみ
検出の場合であるh3 の3つの場合を示している。
On the other hand, in FIG. 4, as an example, 0.
The characteristics of scattered light due to a foreign substance having a diameter of 2 μm are shown. The characteristics of this scattered light are similar to those shown in FIG.
The irradiation angle ρ of the laser beam with respect to the surface of the
It shows the results of experiments conducted with incident polarized light of S-polarized light, ie, h 1 when the fiber plate 13 is not attached on the detection side, h 2 when only S-polarized light is detected, and only when P-polarized light is detected. The three cases of h 3 are shown.

【0061】この散乱光の特性から散乱光(S)の最も
大きくなる条件は、ファイバプレート13なしとS偏光
のみ検出の場合であるh2 の側方散乱光検出の場合とな
る。図5は、図3及び図4から得られるS/N特性を示
す。
The conditions under which the scattered light (S) becomes maximum from the characteristics of the scattered light are the case where there is no fiber plate 13 and the case where only the S-polarized light is detected and the side scattered light of h 2 is detected. FIG. 5 shows S / N characteristics obtained from FIGS. 3 and 4.

【0062】このS/N特性に示すようにS偏光のみの
場合であるh2 の条件が全般的にS/Nが高く、特に水
平角φが130°の条件が最もよい結果を示している。
従って、S偏光のレーザビームを半導体ウエハ4に入射
し、半導体ウエハ4に生じる散乱光のS偏光のみを検出
することで、従来技術よりもS/Nが高く、表面粗さが
大きい膜でも0.2μm以下の異物の検出が可能とな
る。
As shown in this S / N characteristic, the condition of h 2 which is the case of only S-polarized light is generally high, and the condition in which the horizontal angle φ is 130 ° shows the best result. .
Therefore, by irradiating the semiconductor wafer 4 with the S-polarized laser beam and detecting only the S-polarized light of the scattered light generated on the semiconductor wafer 4, even a film having a higher S / N and a larger surface roughness than that of the prior art can be obtained. It is possible to detect foreign matter of 2 μm or less.

【0063】図6は入射偏光と検出偏光を変えた際の
0.2μmのゴミの異物に対する検出感度の評価のまと
めを示す。この検出感度評価は、膜の散乱に影響を与え
るパラメータにはレーザビームの入射角度、偏光の種
類、膜の種類、膜厚があるので、これらパラメータによ
る散乱特性を実験的に求めて膜の散乱光を小さくする条
件を見出だし、この膜の散乱光強度が小さくなる条件で
粒径0.2μmのゴミの検出感度を評価したものであ
る。
FIG. 6 shows a summary of the evaluation of the detection sensitivity with respect to foreign matter of 0.2 μm dust when the incident polarization and the detection polarization are changed. In this evaluation of detection sensitivity, the parameters that affect the scattering of the film include the incident angle of the laser beam, the type of polarization, the type of film, and the film thickness. The conditions for reducing the light were found, and the detection sensitivity of dust having a particle size of 0.2 μm was evaluated under the condition that the scattered light intensity of this film was reduced.

【0064】この評価結果に示すようにレーザビームの
照射角φが20°の場合では入射偏光S、検出偏光Sの
ときに、膜の散乱光強度(すなわち散乱光(N))が最
も弱くなり、S/Nが向上する。
As shown in this evaluation result, when the irradiation angle φ of the laser beam is 20 °, the scattered light intensity (that is, scattered light (N)) of the film becomes the weakest when the incident polarization S and the detection polarization S are obtained. , S / N is improved.

【0065】又、膜の種類や厚さが変化しても膜の散乱
光の空間分布は、変わらないことが分かっているので、
膜の種類や厚さが変わっても、ほぼ同様の結果が得られ
る。膜の散乱光強度が最も弱くなる条件で0.2μmの
ゴミの検出の結果、従来(入射偏光S、検出偏光は無偏
光)に比べてS/Nが2倍となることが分かる。
Further, it is known that the spatial distribution of scattered light of the film does not change even if the type and thickness of the film change.
Approximately similar results are obtained even when the type and thickness of the film are changed. As a result of detection of dust of 0.2 μm under the condition that the scattered light intensity of the film is the weakest, it can be seen that the S / N is doubled as compared with the conventional case (incident polarization S, detection polarization is unpolarized).

【0066】このように上記第1の実施の形態において
は、半導体ウエハ4に対して所定の入射角でS偏光成分
のレーザビームを照射し、半導体ウエハ4に生じる散乱
光のうちS偏光成分のみを選択して所定の角度方向から
受光し、この受光強度に基づいて半導体ウエハ4表面上
の異物を検出するようにしたので、実際の半導体の製造
ライン、例えば現在開発中の256MDRAMの製造工
程において、金属膜のような表面粗さの大きい半導体ウ
エハが使用されているが、この表面粗さの大きい半導体
ウエハ上においても大きさ0.2μm以下の異物を検出
することができる。
As described above, in the first embodiment, the semiconductor wafer 4 is irradiated with the S-polarized component laser beam at a predetermined incident angle, and only the S-polarized component of the scattered light generated on the semiconductor wafer 4 is irradiated. Is selected and light is received from a predetermined angle direction, and foreign matter on the surface of the semiconductor wafer 4 is detected based on the received light intensity. Therefore, in an actual semiconductor manufacturing line, for example, in the manufacturing process of 256MDRAM currently under development. Although a semiconductor wafer having a large surface roughness such as a metal film is used, a foreign substance having a size of 0.2 μm or less can be detected even on a semiconductor wafer having a large surface roughness.

【0067】なお、上記第1の実施の形態は、次の通り
変形してもよい。例えば、半導体ウエハ4に入射するレ
ーザビームの入射偏光をS偏光にするには、ファイバプ
レート13を用いずに、直線偏光出力レーザビームを使
用し、偏光面を合わせるように向きを合わせればよい。
The first embodiment may be modified as follows. For example, in order to make the incident polarization of the laser beam incident on the semiconductor wafer 4 S-polarized, a linearly polarized output laser beam may be used without using the fiber plate 13 and the polarization planes may be aligned.

【0068】又、走査ステージとしては、一軸ステージ
1に代わり、XY直交方式のステージを用いてもよい。
半導体ウエハ4に生じる散乱光の集光は、偏光子13の
代わりに光学レンズ系を用いてもよい。
Further, as the scanning stage, an XY orthogonal system stage may be used instead of the uniaxial stage 1.
An optical lens system may be used instead of the polarizer 13 to collect scattered light generated on the semiconductor wafer 4.

【0069】被検査体は、半導体ウエハ4に限らず、板
状の物体であれば適用できる。 (2) 次に本発明の第2の実施の形態について図面を参照
して説明する。本発明の異物検査方法は、金属膜のよう
な表面粗さの大きい半導体ウエハ等の被検査体(以下、
半導体ウエハで説明する)に対してレーザビームを走査
し、このとき半導体ウエハに生じる散乱光を検出して半
導体ウエハ表面の異物を検査する異物検査方法におい
て、半導体ウエハ表面上に走査するレーザビームのスポ
ット形状を、半導体ウエハ表面上の走査方向と一致する
方向を長く形成したものである。
The object to be inspected is not limited to the semiconductor wafer 4 and can be any plate-shaped object. (2) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The foreign matter inspection method of the present invention is applied to an inspected object such as a semiconductor wafer having a large surface roughness such as a metal film (hereinafter,
In the foreign matter inspection method of inspecting foreign matter on the surface of the semiconductor wafer by scanning a laser beam with respect to a semiconductor wafer) and detecting scattered light generated on the semiconductor wafer at this time, The spot shape is formed so that the direction that coincides with the scanning direction on the surface of the semiconductor wafer is long.

【0070】図7はかかる異物検査方法を適用した異物
検査装置の構成図である。Xステージ20及びYステー
ジ21上には、ウエハチャック23が備えられ、このウ
エハチャック3により半導体ウエハ4が固定されるよう
になっている。
FIG. 7 is a block diagram of a foreign matter inspection apparatus to which such a foreign matter inspection method is applied. A wafer chuck 23 is provided on the X stage 20 and the Y stage 21, and the semiconductor wafer 4 is fixed by the wafer chuck 3.

【0071】この半導体ウエハ4は、金属膜のような表
面粗さの大きいものである。なお、これらXY軸ステー
ジ20、21により、半導体ウエハ4の全面にレーザビ
ームを走査する走査手段が構成される。
The semiconductor wafer 4 has a large surface roughness like a metal film. The XY-axis stages 20 and 21 constitute a scanning unit that scans the entire surface of the semiconductor wafer 4 with a laser beam.

【0072】一方、回転テーブル22の斜め上方には、
レーザビームを出力するレーザ発振器24、及び光照射
光学系25が配置されている。このうち光照射光学系2
5は、レーザ発振器24から出力されたレーザビームを
半導体ウエハ4の表面上における走査方向と一致する方
向に長くしたスポット形状、例えば楕円形状のレーザビ
ームスポットに形成し、このレーザビームスポットを半
導体ウエハ4に照射する機能を有するもので、アナモル
フィックエキスパンダ26、反射ミラー27及び集光レ
ンズ28から構成されている。
On the other hand, diagonally above the rotary table 22,
A laser oscillator 24 that outputs a laser beam and a light irradiation optical system 25 are arranged. Of these, the light irradiation optical system 2
Reference numeral 5 forms a laser beam output from the laser oscillator 24 into a spot shape, for example, an elliptical laser beam spot, which is elongated in a direction coinciding with the scanning direction on the surface of the semiconductor wafer 4, and the laser beam spot is formed. It has a function of irradiating the laser beam 4 and is composed of an anamorphic expander 26, a reflection mirror 27 and a condenser lens 28.

【0073】このうちアナモルフィックエキスパンダ2
6は、レーザ発振器24から出力されたレーザビームを
楕円形状のレーザビームに変形する機能を有している。
反射ミラー27は、アナモルフィックエキスパンダ26
を透過した楕円形状のレーザビームを半導体ウエハ4に
対して所定の入射角になるように配置されている。
Of these, anamorphic expander 2
Reference numeral 6 has a function of transforming the laser beam output from the laser oscillator 24 into an elliptical laser beam.
The reflection mirror 27 is an anamorphic expander 26.
The elliptical laser beam that has passed through is arranged so that the semiconductor wafer 4 has a predetermined incident angle.

【0074】集光レンズ28は、反射ミラー27の反射
光路上に配置され、楕円形状のレーザビームを集光して
半導体ウエハ4の表面上に小さなレーザスポット29を
形成する機能を有している。
The condenser lens 28 is arranged on the reflection optical path of the reflection mirror 27 and has a function of condensing the elliptical laser beam to form a small laser spot 29 on the surface of the semiconductor wafer 4. .

【0075】又、Xステージ20及びYステージ21の
上方には、レーザビームを半導体ウエハ4に照射したと
きに半導体ウエハ4に生じる散乱光を所定の角度方向か
ら受光する受光光学系30が配置されている。
Further, above the X stage 20 and the Y stage 21, there is arranged a light receiving optical system 30 for receiving scattered light generated in the semiconductor wafer 4 when the laser beam is applied to the semiconductor wafer 4 from a predetermined angle direction. ing.

【0076】この受光光学系30は、光ファイバ31及
び光電子像倍管32から構成されている。このうち光電
子像倍管32は、光ファイバ31を通して受光した散乱
光を光電変換・増幅し、その電気信号(散乱光信号Q)
を出力する機能を有している。
The light receiving optical system 30 is composed of an optical fiber 31 and a photomultiplier tube 32. Among them, the photomultiplier tube 32 photoelectrically converts and amplifies the scattered light received through the optical fiber 31, and its electric signal (scattered light signal Q).
Has the function of outputting.

【0077】この光電子像倍管32の出力端子には、ア
ンプ回路33を介してコンピュータ34が接続されてい
る。このコンピュータ34は、XYステージ20、21
をそれぞれ動作制御する機能を有している。
A computer 34 is connected to an output terminal of the photomultiplier tube 32 via an amplifier circuit 33. This computer 34 is provided with XY stages 20, 21.
Has a function of controlling the operation of each.

【0078】又、コンピュータ34は、光電子像倍管3
2から出力された散乱光信号Qをアンプ回路33を通し
て取り込み、この散乱光信号Qから得られる受光強度に
基づいて半導体ウエハ4の表面上の異物の有無、大きさ
を検出し、かつXYステージ20、21及び回転ステー
ジ22に対する制御位置から異物の位置を検出する異物
検出手段としての機能を有している。
Further, the computer 34 uses the photoelectron image multiplier 3
The scattered light signal Q output from 2 is taken in through the amplifier circuit 33, the presence or absence and size of foreign matter on the surface of the semiconductor wafer 4 is detected based on the received light intensity obtained from this scattered light signal Q, and the XY stage 20 is used. , 21 and the rotary stage 22 have a function as foreign matter detecting means for detecting the position of the foreign matter from the control position.

【0079】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。回転ステージ22上のウエハチャック2
3により半導体ウエハ4が、回転ステージ2上に固定さ
れる。
Next, the operation of the device configured as described above will be described. Wafer chuck 2 on the rotary stage 22
The semiconductor wafer 4 is fixed on the rotary stage 2 by 3.

【0080】コンピュータ34は、Xステージ20を半
導体ウエハ4の両端間に相当する距離だけ定速で移動制
御し、かつこのXステージ20に対する一定速移動ごと
にYステージ21を楕円形状のレーザビームスポット2
9の所定の距離だけステップ移動制御することを繰り返
す。
The computer 34 controls the X stage 20 to move at a constant speed by a distance corresponding to both ends of the semiconductor wafer 4, and the Y stage 21 moves to the elliptical laser beam spot every time the X stage 20 moves at a constant speed. Two
The step movement control for the predetermined distance of 9 is repeated.

【0081】一方、レーザ発振器24からレーザビーム
が出力されると、このレーザビームは、アナモルフィッ
クエキスパンダ26により楕円形状のレーザビームに変
形される。
On the other hand, when a laser beam is output from the laser oscillator 24, this laser beam is transformed into an elliptical laser beam by the anamorphic expander 26.

【0082】この楕円形状のレーザビームは、反射ミラ
ー27で反射し、集光レンズ28により集光され、半導
体ウエハ4の表面上に小さなレーザスポット29として
照射される。
This elliptical laser beam is reflected by the reflection mirror 27, condensed by the condenser lens 28, and irradiated as a small laser spot 29 on the surface of the semiconductor wafer 4.

【0083】従って、レーザスポット29は、半導体ウ
エハ4上に、X軸方向に定速で走査され、かつこのX軸
方向の定速走査ごとにY軸方向にレーザスポット29の
所定の距離だけステップ移動され、この走査つまりベク
トル走査が繰り返えされて半導体ウエハ4の全面に走査
される。
Therefore, the laser spot 29 is scanned on the semiconductor wafer 4 at a constant speed in the X-axis direction, and every time the constant speed scanning in the X-axis direction is performed, the laser spot 29 is stepped by a predetermined distance in the Y-axis direction. The semiconductor wafer 4 is moved, and this scanning, that is, vector scanning is repeated to scan the entire surface of the semiconductor wafer 4.

【0084】この半導体ウエハ4に走査されるレーザス
ポット29内に異物があると、この異物によって散乱光
が発生する。光ファイバ31は、半導体ウエハ4の表面
上に発生した散乱光を光電子像倍管32に導く。
If there is a foreign substance in the laser spot 29 scanned on the semiconductor wafer 4, the foreign substance causes scattered light. The optical fiber 31 guides the scattered light generated on the surface of the semiconductor wafer 4 to the photoelectron multiplier 32.

【0085】この光電子像倍管32は、光ファイバ31
により導かれた散乱光を受光し、光電変換・増幅してそ
の散乱光信号Qとして出力する。この散乱光信号Qは、
アンプ回路33を通してコンピュータ34に送られる。
The photomultiplier tube 32 includes an optical fiber 31.
The scattered light guided by is received, photoelectrically converted and amplified, and output as the scattered light signal Q. This scattered light signal Q is
It is sent to the computer 34 through the amplifier circuit 33.

【0086】ここで、図8は半導体ウエハ4として例え
ば表面粗さの非常に小さいベアウエハ上に異物がある場
合の散乱光信号Qの信号波形を示す。この場合、ノイズ
成分NA は、検出器として使用している光電子像倍管3
2のショットノイズによる。このノイズ成分NA の値
は、照射するレーザビームのパワーをPとすると、
Here, FIG. 8 shows a signal waveform of the scattered light signal Q when the semiconductor wafer 4 has a foreign substance on a bare wafer having a very small surface roughness, for example. In this case, the noise component N A is the photoelectron multiplier 3 used as the detector.
Due to shot noise of 2. The value of this noise component N A is defined as follows, where P is the power of the laser beam to be applied.

【0087】[0087]

【数1】 の関係がある。ΔBは電気系の周波数帯域である。(Equation 1) There is a relationship. ΔB is the frequency band of the electrical system.

【0088】一方、図9はAl等の表面粗さの大きい膜
が付いた半導体ウエハ4上に異物がある場合の信号波形
を示す。この場合、ノイズ成分NB は、表面粗さが半導
体ウエハ4の場所によりばらついていることにより生じ
る。
On the other hand, FIG. 9 shows a signal waveform when a foreign substance is present on the semiconductor wafer 4 having a film having a large surface roughness such as Al. In this case, the noise component N B is generated because the surface roughness varies depending on the location of the semiconductor wafer 4.

【0089】レーザビームを半導体ウエハ4表面上に照
射した場合、半導体ウエハ4の表面粗さの大きさに比例
した散乱光が生じる。その状態でレーザスポット29が
半導体ウエハ4表面上を走査すると、半導体ウエハ4の
表面粗さがばらついているので、散乱光の強さが変動す
る。この散乱光の強さが変動がNB となる。
When the surface of the semiconductor wafer 4 is irradiated with the laser beam, scattered light proportional to the surface roughness of the semiconductor wafer 4 is generated. When the laser spot 29 scans the surface of the semiconductor wafer 4 in that state, the surface roughness of the semiconductor wafer 4 varies, so that the intensity of scattered light varies. The variation of the intensity of this scattered light is N B.

【0090】ここで、散乱光の強さの変動NB を図10
に示すモデルを用いて計算する。パワーPのレーザスポ
ット29、例えばX軸方向D1 、Y軸方向D2 のスポッ
ト形状のレーザスポット29が半導体ウエハ4の表面上
をA状態からB状態のように移動したとする。
Here, the fluctuation N B of the scattered light intensity is shown in FIG.
Calculate using the model shown in. It is assumed that a laser spot 29 of power P, for example, a spot-shaped laser spot 29 in the X-axis direction D 1 and the Y-axis direction D 2 moves from the A state to the B state on the surface of the semiconductor wafer 4.

【0091】この半導体ウエハ4の表面は、単位面積当
たりの粗さの大きさを表すパラメータがR1 、R2 に分
かれて形成されているとする。A状態において半導体ウ
エハ4の表面による散乱光の強さIA は、
It is assumed that the surface of the semiconductor wafer 4 is divided into parameters R 1 and R 2 which represent the magnitude of roughness per unit area. In the state A, the intensity I A of scattered light by the surface of the semiconductor wafer 4 is

【0092】[0092]

【数2】 となる。又、B状態において半導体ウエハ4の表面によ
る散乱光の強さIB は、
(Equation 2) Becomes Further, in the B state, the intensity I B of the scattered light by the surface of the semiconductor wafer 4 is

【0093】[0093]

【数3】 となる。(Equation 3) Becomes

【0094】散乱光の強さの変動NB は NB =IA −IB …(4) であるので、The fluctuation N B of the scattered light intensity is N B = I A −I B (4)

【0095】[0095]

【数4】 となる。これはAlのノイズ成分NB は、(レーザパワ
ーP)/(走査方向のレーザスポット径D1 )に比例す
ることを示している。すなわち、
(Equation 4) Becomes This indicates that the noise component N B of Al is proportional to (laser power P) / (laser spot diameter D 1 in the scanning direction). That is,

【0096】[0096]

【数5】 (Equation 5)

【0097】なお、Alの場合もショットノイズ成分を
含んでいるが、ノイズ成分NB と比較すると無視でき
る。ところで、異物による散乱光の強度Is は、
Although Al also contains a shot noise component, it can be ignored when compared with the noise component N B. By the way, the intensity I s of the scattered light due to the foreign matter is

【0098】[0098]

【数6】 により表される。すなわち、レーザスポット29のパワ
ー密度に比例する。この異物による散乱光の強度Is
信号成分としてS/Nを求めると、ベアウエハの場合、
(Equation 6) Is represented by That is, it is proportional to the power density of the laser spot 29. When the S / N is obtained by using the intensity I s of the scattered light due to the foreign matter as a signal component, in the case of a bare wafer,

【0099】[0099]

【数7】 となる。(Equation 7) Becomes

【0100】従って、S/Nを向上するには、レーザビ
ームのパワーを大きくすること、レーザスポット29を
小さくすればよいことが分かる。一方、Alの場合、S
/Nは、
Therefore, in order to improve the S / N, it is understood that the power of the laser beam should be increased and the laser spot 29 should be decreased. On the other hand, in the case of Al, S
/ N is

【0101】[0101]

【数8】 となり、レーザビームの走査方向と垂直なスポット径D
2 を小さくすることで、S/Nが向上することが分か
る。
(Equation 8) And the spot diameter D perpendicular to the scanning direction of the laser beam
It can be seen that the S / N is improved by making 2 small.

【0102】又、レーザパワーPと走査方向に平行なス
ポット径D1 は、S/Nに無関係であることが分かる。
ところで、異物検査では、S/Nが良い(検出感度が高
い)と共に検査時間が短い必要がある。S/Nを良くす
るためには上記式(9) からスポット径D2 を小さくする
と、検査時間が長くなってしまう。
Further, it can be seen that the spot diameter D 1 parallel to the laser power P and the scanning direction is independent of S / N.
By the way, in the foreign matter inspection, it is necessary that the S / N is good (the detection sensitivity is high) and the inspection time is short. If the spot diameter D 2 is reduced from the above equation (9) in order to improve the S / N, the inspection time becomes long.

【0103】そこで、S/Nは、レーザパワーPと走査
方向に平行なスポット径D1 に無関係であることから、
このスポット径D1 を大きくし、走査速度を速くすれ
ば、検査時間が短く、かつS/Nが良くなる。
Therefore, since the S / N is irrelevant to the laser power P and the spot diameter D 1 parallel to the scanning direction,
If the spot diameter D 1 is increased and the scanning speed is increased, the inspection time is shortened and the S / N is improved.

【0104】なお、レーザビームの走査速度を速くする
と、高い周波数帯域が必要となるが、上記式(9) からS
/Nは周波数帯域には無関係であるので問題ない。従っ
て、コンピュータ34は、光電子像倍管32から出力さ
れた散乱光信号Qをアンプ回路33を通して取り込み、
この散乱光信号Qから得られる受光強度に基づいて半導
体ウエハ4の表面上の異物の有無、大きさを検出し、か
つXYステージ20、21及び回転ステージ22に対す
る制御位置から異物の位置を検出する。
When the scanning speed of the laser beam is increased, a high frequency band is required. From the above equation (9), S
Since / N has nothing to do with the frequency band, there is no problem. Therefore, the computer 34 fetches the scattered light signal Q output from the photomultiplier tube 32 through the amplifier circuit 33,
The presence / absence and size of foreign matter on the surface of the semiconductor wafer 4 are detected based on the received light intensity obtained from the scattered light signal Q, and the position of the foreign matter is detected from the control position for the XY stages 20, 21 and the rotary stage 22. .

【0105】このように上記第2の実施の形態において
は、半導体ウエハ4の表面に対してレーザビームを走査
し、このとき半導体ウエハ4に生じる散乱光を検出して
半導体ウエハ4の表面の異物を検査する場合、半導体ウ
エハ4の表面上に走査するレーザビームのスポット形状
を、半導体ウエハ4の表面上の走査方向と一致する方向
を長く形成したので、半導体ウエハ4の表面からの散乱
光の強さNが小さくなってS/Nが高くなり、検出限界
が向上し、上記第1の実施の形態と同様に、実際の半導
体の製造ライン、例えば現在開発中の256MDRAM
の製造工程における金属膜のような表面粗さの大きい半
導体ウエハ上においても大きさ0.2μm以下の異物を
検出することができる。
As described above, in the second embodiment, the surface of the semiconductor wafer 4 is scanned with the laser beam, and the scattered light generated on the semiconductor wafer 4 at this time is detected to detect the foreign matter on the surface of the semiconductor wafer 4. In the case of inspecting, since the spot shape of the laser beam for scanning on the surface of the semiconductor wafer 4 is formed long in the direction coinciding with the scanning direction on the surface of the semiconductor wafer 4, the scattered light from the surface of the semiconductor wafer 4 The strength N becomes smaller, the S / N becomes higher, the detection limit is improved, and like the first embodiment, an actual semiconductor manufacturing line, for example, 256MDRAM currently under development.
It is possible to detect a foreign substance having a size of 0.2 μm or less even on a semiconductor wafer having a large surface roughness such as a metal film in the manufacturing process.

【0106】なお、上記第2の実施の形態は、次の通り
変形してもよい。例えば、レーザビームのスポット形状
を楕円形状にするのに、アナモルフィックエキスパンダ
26に限らず、シリンドリカルレンズを用いてもよい。
The second embodiment may be modified as follows. For example, in order to make the spot shape of the laser beam elliptical, not only the anamorphic expander 26 but also a cylindrical lens may be used.

【0107】又、レーザスポット29の走査は、XYス
テージ20、21を用いたベクトル走査としたが、回転
ステージと一軸ステージとを用いた螺旋状走査としても
よい。この場合、レーザスポット29の長径は、回軸方
向となる。
The scanning of the laser spot 29 is a vector scanning using the XY stages 20 and 21, but it may be a spiral scanning using a rotary stage and a uniaxial stage. In this case, the major axis of the laser spot 29 is in the rotation axis direction.

【0108】又、レーザスポット29の走査は、ポリゴ
ンスキャナと一軸ステージとを用いたラスター走査とし
てもよく、この場合、長軸はポリゴンスキャナによる走
査方向となる。
The laser spot 29 may be scanned by raster scanning using a polygon scanner and a uniaxial stage. In this case, the major axis is the scanning direction of the polygon scanner.

【0109】又、半導体ウエハ4に生じる散乱光は、光
ファイバ31でなく、集光レンズを用いて光電子像倍管
32に導いてもよい。 (3) 次に本発明の第3の実施の形態について図面を参照
して説明する。
The scattered light generated on the semiconductor wafer 4 may be guided to the photomultiplier tube 32 by using a condenser lens instead of the optical fiber 31. (3) Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0110】本発明の異物検査方法は、S偏光成分のレ
ーザビームを半導体ウエハ4に対して所定の入射角で照
射すると共にこのS偏光成分の光のスポット形状を半導
体ウエハ4の表面上の走査方向と一致する方向に長く形
成して、半導体ウエハ4の表面上を走査し、かつこのと
きに半導体ウエハ4に生じる散乱光のうちS偏光成分の
みを選択して所定の角度方向から受光し、この受光強度
に基づいて半導体ウエハ4の表面上の異物を検出するも
のである。
According to the foreign matter inspection method of the present invention, the semiconductor wafer 4 is irradiated with the laser beam of the S-polarized component at a predetermined incident angle, and the spot shape of the light of the S-polarized component is scanned on the surface of the semiconductor wafer 4. Formed in a direction coinciding with the direction, scan on the surface of the semiconductor wafer 4, and select only the S-polarized component of the scattered light generated on the semiconductor wafer 4 at this time and receive it from a predetermined angle direction, A foreign substance on the surface of the semiconductor wafer 4 is detected based on the received light intensity.

【0111】この場合、半導体ウエハ4に照射するS偏
光成分のレーザビームの入射角度を半導体ウエハ4の表
面に対して20°以下とし、その条件下で半導体ウエハ
4に生じる散乱光のうちS偏光成分のみを、半導体ウエ
ハ4の表面に対して仰角10°〜40°かつ半導体ウエ
ハ4に照射するS偏光成分の光の入射平面に対して水平
角110°〜150°の範囲で受光するものとなってい
る。
In this case, the incident angle of the laser beam of the S-polarized component with which the semiconductor wafer 4 is irradiated is set to 20 ° or less with respect to the surface of the semiconductor wafer 4, and the S-polarized light of the scattered light generated on the semiconductor wafer 4 under the conditions is set. Only the component is received at an elevation angle of 10 ° to 40 ° with respect to the surface of the semiconductor wafer 4 and within a horizontal angle range of 110 ° to 150 ° with respect to the incident plane of the S-polarized component light with which the semiconductor wafer 4 is irradiated. Has become.

【0112】図11はかかる異物検査方法を適用した異
物検査装置の構成図である。なお、図1と同一部分には
同一符号を付してその詳しい説明は省略する。波長48
8nmのレーザビームを出力するアルゴンレーザ発振器
(以下、レーザ発振器と省略する)6のレーザビーム光
路上には、アナモルフィックエキスパンダ26、偏光子
7、反射ミラー8及び集光レンズ9が配置されている。
FIG. 11 is a block diagram of a foreign matter inspection apparatus to which such a foreign matter inspection method is applied. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Wavelength 48
An anamorphic expander 26, a polarizer 7, a reflection mirror 8 and a condenser lens 9 are arranged on the laser beam optical path of an argon laser oscillator (hereinafter, abbreviated as laser oscillator) 6 that outputs a laser beam of 8 nm. ing.

【0113】これら光学素子は、S偏光成分のレーザビ
ームを半導体ウエハ4に対して所定の入射角で照射する
と共にこのS偏光成分のレーザビームのスポット形状を
半導体ウエハ4の表面上の走査方向と一致する方向に長
く形成するものである。
These optical elements irradiate the semiconductor wafer 4 with the laser beam of the S-polarized component at a predetermined incident angle, and the spot shape of the laser beam of the S-polarized component is set in the scanning direction on the surface of the semiconductor wafer 4. It is formed to be long in the same direction.

【0114】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。半導体ウエハ4は、回転ステージ2上の
ウエハチャック3に固定される。コンピュータ17は、
回転ステージ2に対して所定の回転速度で回転させる制
御信号s2を送出するとともに回転ステージ2が1回転
するごとに一軸ステージ1を一軸方向に所定のピッチだ
け移動させる制御信号s1を送出する。
Next, the operation of the apparatus configured as described above will be described. The semiconductor wafer 4 is fixed to the wafer chuck 3 on the rotary stage 2. The computer 17
A control signal s2 for rotating the rotary stage 2 at a predetermined rotation speed is sent, and a control signal s1 for moving the uniaxial stage 1 in the uniaxial direction by a predetermined pitch is sent every time the rotary stage 2 makes one rotation.

【0115】これにより、回転ステージ2は所定の回転
速度で回転し、かつ一軸ステージ1は回転ステージ2が
1回転するごとに一軸方向に所定のピッチだけ移動する
という動作を繰り返す。
As a result, the rotary stage 2 rotates at a predetermined rotational speed, and the uniaxial stage 1 repeats the operation of moving by a predetermined pitch in the uniaxial direction each time the rotary stage 2 makes one rotation.

【0116】一方、レーザ発振器6から波長488nm
のレーザビームが出力されると、このレーザビームは、
アナモルフィックエキスパンダ26により楕円形状のレ
ーザビームに変形される。
On the other hand, the wavelength from the laser oscillator 6 is 488 nm.
When the laser beam of is output, this laser beam
The anamorphic expander 26 transforms the laser beam into an elliptical laser beam.

【0117】次にレーザビームは、偏光子7を通過する
ことによりS偏光成分のみのレーザビームとなる。この
楕円形状でかつS偏光成分のみのレーザビームは、反射
ミラー8で反射し、集光レンズ9により集光され、半導
体ウエハ4の表面上に小さなレーザスポット10として
照射される。
Next, the laser beam passes through the polarizer 7 and becomes a laser beam having only the S-polarized component. The laser beam having the elliptical shape and only the S-polarized component is reflected by the reflection mirror 8, condensed by the condenser lens 9, and irradiated as a small laser spot 10 on the surface of the semiconductor wafer 4.

【0118】従って、半導体ウエハ4が所定の回転速度
で回転し、かつ半導体ウエハ4が1回転するごとに一軸
方向に所定のピッチだけ移動するので、レーザスポット
10は、半導体ウエハ4の表面に螺旋状に走査される。
Therefore, the semiconductor wafer 4 rotates at a predetermined rotation speed, and each time the semiconductor wafer 4 makes one rotation, it moves by a predetermined pitch in the uniaxial direction, so that the laser spot 10 spirals on the surface of the semiconductor wafer 4. Are scanned in a circular pattern.

【0119】この半導体ウエハ4に走査されるレーザス
ポット10内に異物があると、この異物によって散乱光
が発生する。偏光子12は、散乱光のうちS偏光成分の
みを通過させファイバプレート13に導く。このファイ
バプレート13は、散乱光の特定部分を広がり角±20
°でもって選択的に集光し、光電子増倍管14に導く。
If there is a foreign substance in the laser spot 10 scanned on the semiconductor wafer 4, the foreign substance causes scattered light. The polarizer 12 passes only the S-polarized component of the scattered light and guides it to the fiber plate 13. The fiber plate 13 spreads a specific portion of scattered light at an angle of ± 20.
The light is selectively collected at an angle of ° and guided to the photomultiplier tube 14.

【0120】そして、光電子増倍管14は、ファイバプ
レート13を通過したS偏光成分の散乱光を光電変換
し、散乱光の光強度に対応した散乱光信号Qとして出力
する。コンピュータ17は、増幅回路15で増幅されイ
ンタフェース回路16によりディジタル変換されたディ
ジタルの散乱光信号Qを取り込み、この散乱光信号Qか
ら得られる受光強度に基づいて半導体ウエハ4の表面上
の異物の有無、大きさを検出し、かつ一軸ステージ1、
回転ステージ2に対する制御信号s1、s2から異物の
位置を検出する。
The photomultiplier tube 14 photoelectrically converts the scattered light of the S-polarized component that has passed through the fiber plate 13 and outputs it as a scattered light signal Q corresponding to the light intensity of the scattered light. The computer 17 takes in the digital scattered light signal Q amplified by the amplifier circuit 15 and digitally converted by the interface circuit 16, and based on the received light intensity obtained from this scattered light signal Q, the presence or absence of foreign matter on the surface of the semiconductor wafer 4 is detected. , The size is detected and the uniaxial stage 1,
The position of the foreign matter is detected from the control signals s1 and s2 for the rotary stage 2.

【0121】このように上記第3の実施の形態において
は、S偏光成分のレーザビームを半導体ウエハ4に対し
て所定の入射角で照射すると共にこのS偏光成分の光の
スポット形状を半導体ウエハ4の表面上の走査方向と一
致する方向に長く形成して、半導体ウエハ4の表面上を
走査し、かつこのときに半導体ウエハ4に生じる散乱光
のうちS偏光成分のみを選択して所定の角度方向から受
光し、この受光強度に基づいて半導体ウエハ4の表面上
の異物を検出するという上記第1と第2の実施の形態を
組み合わせたものなので、上記第1及び第2の実施の形
態と同様に、実際の半導体の製造ライン、例えば現在開
発中の256MDRAMの製造工程において使用される
金属膜のような表面粗さの大きい半導体ウエハ上におい
ても大きさ0.2μm以下の異物を検出することができ
る。又、上記各実施の形態において、散乱光により検出
される対象は異物に限らず、傷など散乱光が得られるも
のならばよい。
As described above, in the third embodiment, the semiconductor wafer 4 is irradiated with the laser beam of the S-polarized component at a predetermined incident angle, and the spot shape of the light of the S-polarized component is changed. Is formed long in a direction corresponding to the scanning direction on the surface of the semiconductor wafer 4 and is scanned on the surface of the semiconductor wafer 4, and only the S-polarized component of the scattered light generated on the semiconductor wafer 4 at this time is selected to have a predetermined angle. This is a combination of the first and second embodiments in which light is received from the direction and foreign matter on the surface of the semiconductor wafer 4 is detected based on the received light intensity. Similarly, even on a semiconductor wafer having a large surface roughness such as a metal film used in an actual semiconductor manufacturing line, for example, a manufacturing process of 256M DRAM currently under development, the size of 0.2 is obtained. m can be detected following foreign matter. Further, in each of the above-described embodiments, the object detected by the scattered light is not limited to the foreign matter, but may be any object that can obtain the scattered light such as scratches.

【0122】[0122]

【発明の効果】以上詳記したように本発明の請求項1〜
4によれば、表面粗さの大きい被検査体上でも確実に微
小な異物を検出できる異物検出方法を提供できる。又、
本発明の請求項5〜10によれば、表面粗さの大きい被
検査体上でも確実に微小な異物を検出できる異物検出装
置を提供できる。
As described in detail above, claims 1 to 5 of the present invention.
According to 4, it is possible to provide a foreign matter detection method capable of reliably detecting a minute foreign matter even on an object to be inspected having a large surface roughness. or,
According to the fifth to tenth aspects of the present invention, it is possible to provide a foreign matter detection device capable of reliably detecting a minute foreign matter even on an object to be inspected having a large surface roughness.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係わる異物検査装置の第1の実施の形
態を示す構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a foreign matter inspection apparatus according to the present invention.

【図2】同装置における受光光学系の配置角度を示す
図。
FIG. 2 is a diagram showing an arrangement angle of a light receiving optical system in the device.

【図3】Al膜による散乱光の特性を示す図。FIG. 3 is a diagram showing characteristics of scattered light by an Al film.

【図4】Al膜上の0.2μm径の異物による散乱光の
特性を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing characteristics of scattered light due to a foreign substance having a diameter of 0.2 μm on an Al film.

【図5】散乱光検出のS/N特性を示す図。FIG. 5 is a diagram showing S / N characteristics of scattered light detection.

【図6】0.2μmのゴミの異物に対する検出感度の評
価を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing evaluation of detection sensitivity for foreign matter of 0.2 μm dust.

【図7】本発明に係わる異物検査装置の第2の実施の形
態を示す構成図。
FIG. 7 is a configuration diagram showing a second embodiment of a foreign matter inspection device according to the present invention.

【図8】表面粗さの非常に小さいベアウエハ上の異物に
よる散乱光信号波形を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a scattered light signal waveform due to a foreign substance on a bare wafer having a very small surface roughness.

【図9】Al等の表面粗さの大きい膜が付いた半導体ウ
エハ上の異物による信号波形を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing a signal waveform due to a foreign substance on a semiconductor wafer on which a film having a large surface roughness such as Al is attached.

【図10】散乱光の強さの変動NB を計算するためのモ
デルを示す図。
FIG. 10 is a diagram showing a model for calculating a variation N B of scattered light intensity.

【図11】本発明に係わる異物検査装置の第3の実施の
形態を示す構成図。
FIG. 11 is a configuration diagram showing a third embodiment of a foreign matter inspection device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…一軸ステージ、2…回転ステージ、4…半導体ウエ
ハ、5…光照射光学系、6…レーザ発振器、7…偏光
子、8…反射ミラー、9…集光レンズ、11…受光光学
系、12…偏光子、13…ファイバプレート、14…光
電子増倍管、17…コンピュータ、20…Xステージ、
21…Yステージ、22…回転ステージ、24…レーザ
発振器、25…光照射光学系、26…アナモルフィック
エキスパンダ、27…反射ミラー、28…集光レンズ、
30…受光光学系、31…光ファイバ、32…光電子像
倍管、34…コンピュータ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Uniaxial stage, 2 ... Rotating stage, 4 ... Semiconductor wafer, 5 ... Light irradiation optical system, 6 ... Laser oscillator, 7 ... Polarizer, 8 ... Reflecting mirror, 9 ... Condensing lens, 11 ... Light receiving optical system, 12 ... Polarizer, 13 ... Fiber plate, 14 ... Photomultiplier tube, 17 ... Computer, 20 ... X stage,
21 ... Y stage, 22 ... Rotation stage, 24 ... Laser oscillator, 25 ... Light irradiation optical system, 26 ... Anamorphic expander, 27 ... Reflecting mirror, 28 ... Condensing lens,
30 ... Receiving optical system, 31 ... Optical fiber, 32 ... Photomultiplier tube, 34 ... Computer.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被検査体に対して所定の入射角でS偏光
成分の光を照射し、前記被検査体に生じる散乱光のうち
S偏光成分のみを選択して所定の角度方向から受光し、
この受光強度に基づいて前記被検査体表面上の異物など
を検出することを特徴とする異物検査方法。
1. An object to be inspected is irradiated with light of S-polarized component at a predetermined incident angle, and only S-polarized component of scattered light generated in the object to be inspected is selected and received from a predetermined angle direction. ,
A foreign matter inspection method characterized by detecting a foreign matter or the like on the surface of the object to be inspected based on the received light intensity.
【請求項2】 被検査体表面に対して光を走査し、前記
被検査体に生じる散乱光を検出して前記被検査体表面の
異物などを検査する異物検査方法において、 前記被検査体表面上に走査する前記光のスポット形状
を、前記被検査体表面上の走査方向と一致する方向に長
く形成したことを特徴とする異物検査方法。
2. A foreign matter inspection method for inspecting a foreign matter and the like on the surface of the object to be inspected by scanning light on the surface of the object to be inspected and detecting scattered light generated on the object to be inspected. A foreign matter inspection method, wherein a spot shape of the light for scanning upward is formed long in a direction coinciding with a scanning direction on the surface of the inspection object.
【請求項3】 S偏光成分の光を被検査体に対して所定
の入射角で照射すると共にこのS偏光成分の光のスポッ
ト形状を前記被検査体表面上の走査方向と一致する方向
に長く形成して前記被検査体表面上を走査し、 かつ前記被検査体に生じる散乱光のうちS偏光成分のみ
を選択して所定の角度方向から受光し、 この受光強度に基づいて前記被検査体表面上の異物など
を検出することを特徴とする異物検査方法。
3. The light of S polarization component is irradiated onto the inspection object at a predetermined incident angle, and the spot shape of the light of the S polarization component is elongated in a direction coinciding with the scanning direction on the surface of the inspection object. After being formed and scanned on the surface of the object to be inspected, only the S-polarized component of the scattered light generated on the object to be inspected is selected and received from a predetermined angle direction, and the object to be inspected is based on the received light intensity. A foreign matter inspection method characterized by detecting foreign matter on the surface.
【請求項4】 前記被検査体に照射するS偏光成分の光
の照射角度を前記被検査体表面に対して20°以下と
し、かつ前記被検査体に生じる散乱光のうちS偏光成分
のみを、前記被検査体表面に対して10°〜40°かつ
前記被検査体に照射するS偏光成分の光の入射平面に対
して110°〜150°の角度の範囲で受光することを
特徴とする請求項1又は3記載の異物検査方法。
4. The irradiation angle of the S-polarized component light with which the inspection object is irradiated is 20 ° or less with respect to the surface of the inspection object, and only the S-polarized component of the scattered light generated on the inspection object is The light is received in a range of an angle of 10 ° to 40 ° with respect to the surface of the object to be inspected and an angle of 110 ° to 150 ° with respect to an incident plane of the light of the S-polarized component with which the object to be inspected is irradiated. The foreign matter inspection method according to claim 1.
【請求項5】 S偏光成分のみの光を被検査体に対して
所定の入射角度で照射する光照射光学系と、 この光照射光学系により光を前記被検査体に照射したと
きに前記被検査体に生じる散乱光のうちS偏光成分のみ
を選択して所定の角度方向から受光する受光光学系と、 この受光光学系により検出された受光強度に基づいて前
記被検査体表面上の異物などの有無を検出する異物検出
手段と、を具備したことを特徴とする異物検査装置。
5. A light irradiation optical system for irradiating an object to be inspected with light of only S-polarized component at a predetermined incident angle, and the object to be inspected when the light to be inspected is irradiated by the light irradiation optical system. A light receiving optical system that selects only the S-polarized component of the scattered light generated in the inspection object and receives it from a predetermined angle direction, and a foreign substance or the like on the surface of the inspection object based on the light reception intensity detected by this light receiving optical system A foreign matter inspection device comprising: a foreign matter detecting means for detecting the presence or absence of the foreign matter.
【請求項6】 レーザビームを出力するレーザ発振器
と、 このレーザ発振器から出力されたレーザビームをS偏光
成分のみの光とする偏光子と、 この偏光子からの光を被検査体に対して所定の入射角度
でかつスポット形状に形成して集光する集光照射光学系
と、 前記レーザビーム及び前記被検査体を相対的に移動して
前記レーザビームを前記被検査体表面に走査する走査手
段と、 前記集光照射光学系によりレーザビームを前記被検査体
に照射したときに前記被検査体に生じる散乱光のうちS
偏光成分のみを選択して所定の角度方向から受光する受
光光学系と、 この受光光学系により検出された受光強度に基づいて前
記被検査体表面上の異物などを検出する異物検出手段
と、を具備したことを特徴とする異物検査装置。
6. A laser oscillator that outputs a laser beam, a polarizer that uses the laser beam output from this laser oscillator as light having only an S-polarized component, and light from this polarizer that is predetermined for an object to be inspected. Converging irradiation optical system for forming and condensing in a spot shape at an incident angle of, and scanning means for relatively moving the laser beam and the inspection object to scan the surface of the inspection object with the laser beam. And S out of scattered light generated in the inspected object when the inspected object is irradiated with a laser beam by the converging irradiation optical system.
A light receiving optical system for selecting only a polarized component and receiving light from a predetermined angle direction, and a foreign matter detecting means for detecting foreign matter on the surface of the object to be inspected based on the light receiving intensity detected by the light receiving optical system. A foreign matter inspection device characterized by being provided.
【請求項7】 被検査体表面に対してレーザビームを走
査し、前記被検査体に生じる散乱光を検出して前記被検
査体表面の異物などを検査する異物検査装置において、 前記レーザビームを出力するレーザ発振器と、 このレーザ発振器から出力されたレーザビームを前記被
検査体表面上における走査方向と一致する方向に長くし
たスポット形状に形成し、このレーザビームスポットを
前記被検査体に照射する光照射光学系と、 この光照射光学系によりレーザビームを前記被検査体に
照射したときに前記被検査体に生じる散乱光を受光する
受光光学系と、 この受光光学系により検出された受光強度に基づいて少
なくとも前記被検査体表面上の異物などを検出する異物
検出手段と、を具備したことを特徴とする異物検査装
置。
7. A foreign matter inspecting apparatus for inspecting a foreign matter or the like on the surface of the object to be inspected by scanning a laser beam on the surface of the object to be inspected and detecting scattered light generated on the object to be inspected. An output laser oscillator and a laser beam output from the laser oscillator are formed into a spot shape elongated on a surface of the object to be inspected in a direction coinciding with a scanning direction, and the laser beam spot is irradiated to the object to be inspected. A light irradiation optical system, a light receiving optical system for receiving scattered light generated in the object to be inspected when the laser beam is irradiated to the object to be inspected by the light irradiation optical system, and a light reception intensity detected by the light receiving optical system. A foreign matter detecting device for detecting at least a foreign matter on the surface of the object to be inspected based on the above.
【請求項8】 S偏光成分の光を被検査体に対して所定
の入射角で照射すると共にこのS偏光成分の光のスポッ
ト形状を前記被検査体表面上の走査方向と一致する方向
に長く形成して前記被検査体表面上に走査する光照射光
学系と、 この光照射光学系により光を前記被検査体に照射したと
きに前記被検査体に生じる散乱光のうちS偏光成分のみ
を選択して所定の角度方向から受光する受光光学系と、 この受光光学系により検出された受光強度に基づいて少
なくとも前記被検査体表面上の異物などを検出する異物
検出手段と、を具備したことを特徴とする異物検査装
置。
8. The S-polarized component light is irradiated onto the inspection object at a predetermined incident angle, and the spot shape of the S-polarized component light is elongated in a direction coinciding with the scanning direction on the surface of the inspection object. A light irradiation optical system for forming and scanning on the surface of the inspection object, and only the S-polarized component of the scattered light generated in the inspection object when the light irradiation optical system irradiates the inspection object with light. A light receiving optical system that selectively receives light from a predetermined angle direction, and a foreign matter detection unit that detects at least a foreign matter on the surface of the object to be inspected based on the light receiving intensity detected by the light receiving optical system. Foreign matter inspection device characterized by:
【請求項9】 前記被検査体に照射するS偏光成分の光
の入射角度を前記被検査体表面に対して20°以下と
し、かつ前記被検査体に生じる散乱光のうちS偏光成分
のみを、前記被検査体表面に対して10°〜40°かつ
前記被検査体に照射するS偏光成分の光の入射平面に対
して110°〜150°の角度の範囲で受光することを
特徴とする請求項5、6又は8記載の異物検査装置。
9. The incident angle of the S-polarized component light with which the inspection object is irradiated is 20 ° or less with respect to the surface of the inspection object, and only the S-polarized component of the scattered light generated on the inspection object is detected. The light is received in a range of an angle of 10 ° to 40 ° with respect to the surface of the object to be inspected and an angle of 110 ° to 150 ° with respect to an incident plane of the light of the S-polarized component with which the object to be inspected is irradiated. The foreign matter inspection device according to claim 5, 6, or 8.
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