KR920007196B1 - 이물질 검출방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

이물질 검출방법 및 그 장치

제1도는 본 발명의 제1의 실시예를도시한 광학계의 사시도.

제2a도~제2f도는 제1도에 도시한 실시예의 발사 조명계의 광로의 측면도, 평면도 및 일부 단면도

제3a도∼제3f도는 제1도에 도시한 실시예의 산란광 검출계의 광로의 측면도, 평면도 및 일부 단면도

제4도∼제6도는 제1도의 광학계의 3개의 실시예의 편광의 광로도.

제7a도~제7c도는 제5도∼제6도의 광학소자의 투과 특성그래프.

제8도는 본 발명의 제2의 실시예를 도시한 광학계의 광로도.

제9a도는 본 발명의 1실시예를 도시한 장치구성의 블럭도.

제9b도 및 제9c도는 시료송출의 예를 도시한 설명도.

제10도는 본 발명의 제3의 실시예에 사용되는 산호 처리회로의 블럭도.

제11도는 본 발명의 제4의 실시예를 도시한 광학계의 사시도.

제12도는 제11도의 편광의 광로도.

제13도는 제1도∼제12도의 경사진 조명에 의한 산란광의 편향특성의 설명도.

제14a도∼제14d도는 제1도∼제12도의 경사진 조명과 발사조명에 의한 산란광의 방향의 설명도.

제15a도∼제15c도는 제1도∼제12도의 조명 검출조건에 의한 실험결과의 설명도.

제16a도∼제16e도는 제1도∼제12도의 산란광 강도의 설명도.

제17도는 패턴과 이물질의 판별방법의 설명도.

제18도는 본 발명의 각 실시예에서 사용가능한 편광의 설명도.

제19a도~제20d도는 본 발명의 각 실시예에서 사용가능한 편광의 광로도.

제21a도∼제21c도는 종래의 제1예의 검출원리의 설명도.

제22a도, 제22b도는 종래의 이물질 검출방법 및 장치의 광학계의 사시도 및 판별비 그래프.

제23도는 종래의 제2예의 광학계의 사시도.

제24a도∼제24e도는 제23도의 출력신호 등의 설명도.

제25a도∼ 제25h도 및 제26a도∼제26d도는 제23도의 편광의 광로도.

제27도는 제23도의 신호처러회로의 상세한 회로도.

제28a도∼제28c도는 제23도의 조명 검광조건의 실험결과의 설명도.

제29a도는 제28c도의 출력신호비의 특성도.

제29b도는 제29a도에 도시한 특성을 실현하기 위한 아날로그 비교 분할회로의 회로도.

제30a도는 제28c도의 출력신호차의 특성도.

제30b도는 제30a도의 특성을 실현하기 위한 아날로그 비교감산회로의 회로도.

제31도는 본 발명의 제6의 실시예를 도시한 조명 검출계의 사시도.

제32도는 본 발명의 제6의 실시예의 조명 검출계의 편광상태의 광로도.

제33도∼제35도는 본 발명의 제7∼9의 실시예의 조명 걸출계의 편광상태를 도시한 광로도.

제36a도∼제36c도는 제31도∼제35도의 레이저광원의 발광타이밍의 설명도.

제37a도, 제37b도는 제31도∼제35도의 발광과 검출의 타이밍 설명도.

제38도는 제31도∼제35도에 도시한 각 실시예에서의 발광과 검출의 타이밍의 듀티의 실명도.

제39도는 본 발명의 제10의 실시예의 구성에 사용되는 구동회로 및 신호처리회로의 볼럭도.

제40도는 본 발명의 제11의 실시예의 구성을 도시한 블럭도.

제41도는 2개의 검출기에 발생하는 위치어긋남의 문제를 도시한 설명도.

제42도는 본 발명에 사용되는 신호처리수단의 1예를 도시한 볼럭도.

본 발명은 반도체 LSI 웨이퍼 또는 마스크상의 이물질을 검출하는 이물질 검출방법 및 그 장치에 관하여, 특히 LSI 제조중간공정에서 폐턴부착 웨이퍼위 등의 미소한 이물질을 고속이며, 또한 고감도로 검출하는 이물질 검사에 적합한 이물질 검출방법 및 그 창치에 관한 것이다.

LSI 제조의 중간공정에서 패턴부착 웨이퍼상의 이물질 검사작업은 제조효율의 향상 및 신뢰성 향상을 위해 불가결하다.

종래 패턴부착 웨이퍼상의 이물질을 자동적으로 검출하는 방법 및 장치로써는 일븐국 특허공개공보 소화55-149829호, 동 54-101390호, 동 55-94145호, 동 56-30630호 등에 기재된 바와같이 편광을 이용한 검출방법에 의해 실현되어 있다. 이 물잘 검출방법의 원리를 제21a도∼제21c 및 제22a도, 제21b도로 설명한다.

제21a도∼제21c도는 종래의 이물질 검사방법 및 그 창치의 제l예를 도시한 이물질 검사원리의 설명도이다.

제21a도와 같이 S 편광레이저망(15c)를 웨이퍼(7)에 대해서 수평으로 조사한다. 이때 와이퍼(7)상의 조명과(15c)에 대해서 수직인 패턴(2)에서의 반사광(12p)는 편광이 변화하지 않고 S편광인채로 대물렌즈(6)으로 진행한다. 이 반사광(12p)의 편광에 대해서 검광자(151)은 검광축이 수직으로 배치되어 있으므로, 반사광(12p)는 소멸되어 검출기(20)에 도달하지 않는다. 또, 제21b도와 같이 조명광(15c)에 대해서 각도를 갖는 폐턴(2)에서의 반사광(12P)는 대물렌즈(6)에 입사되지 않아 검출되지지 않는다. 또 제21c도와 같이 웨이퍼(7)상의 이물질(13)에 조명망(Y방향)(15c)가 닿은 경우에는 반사광(12)는 편광이 변화해서 P편광이 발생한다(일종의 편광해소 현상). 이것은 검광자(151)을 통과하므로 검출기(20)에 의한 이물질(13)의 검출이가능하게 된다.

제22a도, 제22b도는 종래의 이물질 검출방법 및 그 장치의 제1예의 광학계의 사시도 및 판별비 그래프이다. 제22a도, 제22b도에 있어서, 제22a도에 도시한 웨이퍼(7)에 대한 레이저광원(15)에서의 S편광 레이저광(15c)의 경사각도 ø를 변화시킨 경우에 대물렌즈(6) 및 검광자(151)을 거쳐서 검출기(20)에 의해 검출되는 0.5㎛의 이물질 및 1㎛의 이물질에 대한 이물질 산란광강도(12)와 패턴 산란광강도(12p)의 비연 판별비의측정 데이타의 그래프가 얻어진다(제22b도). 이 경사각도 ø에 의한 이물질(13)과 패턴(2)의 출력특성을 이용해서 경사 각도 ø를 적당한 범위로 해서 검출, 비교하는 방법이 취해진다.

종래의 패턴부착 웨이퍼상의 이물질 검출방법 및 장치의 제2예는 일본국 특허공개공보 소화 61-104243호에 기재된 바와같이 이물질에 대해서 산란효과가 큰 편광레이저조명에 부가해서 산란효과가 작은 조명의 2종류의 조명을 실행하고, 앞의 조명에 의한 산란광이 이물질에서 발생하기 쉽고, 뒤의 조명에 의한 산란광이 패턴에서 발생하기 쉬운 것에 착안해서 양쪽의 산란광신호의 비를 검출하는 것에 의해 미세한 이물질을 더욱 안정되며 고감도로 검출할 수 있도록 한 것이다. 또 종래의 제2예는 수광부의 각각의 화소의 크기가5×5㎛²(시료면상에 환산)정도 이하의 여러개의 광전변환 고체 촬상소자를 사용하여 각각의 소자에서의 출력신호를 동시에 병렬 비교처리한다. 이것에 의해 고속성을 저하시키지 않고 고감도로 이물질을 검사 할 수있다. 이 이물길 검출방법의 원리를 제23도∼제26d도에 의해 설명한다.

제23도는 종래의 이물질 검출방법 및 그 장치의 제2예의 광학계의 사시도이다. 제23도에 도시한 이 종래의 방법온 앞의 제22a도, 제22b도의 경사각도 ø에 의한 이물질(13)과 패턴(2)의 출력특성을 이용한다. 예를들면 레이저광원(15L) 및 집광레이저(15bL)에 의한 낮은 각도의 S편광조명광(15c)(파장λ₁)과 레이저 광원(15H) 및 집광레이저(15bH)에 의한 높은 각도의 S편광조명광(파장λ₂(11)을 시료(7)상의 동일시료점에 조사한다. 이들의 반사광중 대물렌즈(6)을 거쳐서 색분해용 분기프리즘(150) 및 검광자(151L),(151H)를 거친 산란광(12)의 P편향 성분만을 광전 변환고체 촬상소자(20L),(20H)에 의해 검출한다. 그 출력신호 V_L, V_H를 아날로그 비교분할회로(100)에서 비교하여 2진화회로(101)에서 2진화한 후, 그 2진화신호를 OR회로(22)를 거쳐서 출력한다.

제24a도∼제24e도는 제23도의 출력신호등의 설명도이다. 제24a도는 패턴(POLY-Si)(2)와 크기가 다른 이물질(13a),(13b)가 존재하는 시료(Si 웨이퍼)(7)위에 경사가 작은 각에서 레이저광(15c)를 조사해서 산란광(12p),(12)가 발생한 경우의 측면도를 도시한 것이다. 제24b도의 a는 그 경우의 출력신호 V_L의 파형을 도시하고, 제24b도의 b는 그 입계값 V_o에 의한 2진화신호 Sd의 파형을 도시한것이다. 또 제24c도는 패턴(2)와 이물질(13a),(13b)가 존재하는 시료(Si 웨이퍼)(7)위에 경사가 큰 각에서 레이저광(11)을 조사한 경우의 측면도를 도시한 것이다. 제24d도는 그 경우의 출력신호 V_H의 파형을 도시한 것이다.

또, 제24e도의 a는 출력신호비 V_L/V_H의 파형을 도시하고, 제24f도의 b는 그 입계값 m에 의한 2진화신호 Sd의 파형을 도시한 겻이다.

제25a도∼제25h도 및 제26a도∼제26d도는 제23도의 편광의 광로도이다. 제25a도는 상기의 조명 및 점광조건을 모델화해서 도시한 것이다. 상기의 시료(7)위의 S편광조명광(15c),(11)의 S(L), S(H)를 사용해서 색분해용 분기프리즘(l50)과 점광자(151L),(151H)를 사용한 P편광성본의 검광의 출력신호 V_L,V_R를 얻는 경우를 나타내고 있다. 이 경우에 한정되지 않고 제25b도∼제25h도 및 제26a도∼제26d도에 도시한 여리가지의 조명및 검광조건을 이용할 수 있다. 이중에서 이물질(13a),(13b)를 강조하는 조명 및 점광조건 L온 S편광조명S(L)에서 P편광성분의 점광, 또는 P편광조명 P(L)에서 P편향성분의 검광중 어느조건을 이용하고 있다.이 이유는 상기의 일본국 특허공개공보 소화 61-104243호에서 설명하였다.

한편 패턴(2)를 강조하는 조명 및 검광조건 H는 상기의 조명 및 점광조건 L중 어느 조건이외의 경우라면 되므로, 반드시 레이저광 조명에 의한 편광을 사용하지 않아도 좋다. 즉, 통상의 할로겐램프 등의 인코히어런트광을 사용해도 좋고, 이것은 제26a도∼제26d도에서 S+P로 나타낸다.

상기의 색분해용 분기 프리즘(150)은 일본국 특허공개공보 소화 55-l49829호나 일본국 특허공개공보 소화 56-43539호에 기재되어 있는 색선별 프리즘(또는 미러)를 마련하던가 또는 광분기용 프리즘(반투과미러)와 색필터 또는 간섭필터를 조합한 것을 사용해도 된다. 또 레이저광원(15L),(15H)는 He-Ne레이저(λ=6.328Å), GaAlAs 레이저 다이오드(λ=7.800∼8.300Å), InGaAsP 레이저 다이오드(λ=13.000Å),Ar 레이저(예를들면 λ=4580Å)등 중에서 다른 2종류를 선택하면 집광렌즈(15bL),(15bH)에 의해 시료(7)면상에 집광되므로, 높은 조도가 얻어져 산란광(12p),(12)의 검출이 더욱 안정하게 된다. 상기와 같이 종래의 제2예에서는 이물질 강조 조명 및 검광조건 L이 S편광조명 S(L)ㅙ서 P편광성분 검광 또는 P편광조명 P(L)에서 P편광성분 검광의 조건을 만족하며, 또한 이물질 강조조명 L을 패턴 강조조명 H가 다른 파장 λ₁,λ₂인 것이 필수의 조건으로 된다.

제27도는 제23도의 아날로그 비교분할로를 포함하는 신호처리회로의 상세한 회로도이다. 제27도에서 검출기(20L), (20H)의 출력신호 V_L,V_H는 대응하는 화소 i∼n마다 아날로그 비교분할회로(100)에서 출력신호비V_L/V_H가 연산되어 2진화회로(101)에서 임계값 m에 의해 2진화된다. 2진화회로(101)의 2진화신호 OR회로(22)에서 논리합을 취하여 "1"이 있었던 경우에는 이물질 메모리(23)에 기억된다. 다음에 제28a도, 제28b도, 제28c도∼제30a도, 제30b도에 의해 제23도(제27도)의 아날로그 비교방법을 더욱 상세하게 설명한다.

제28a도∼제28c도는 제23도의 조명 및 검광조건에 의한 실험결과의 설명도이다. 제28a도 및 제28b도는 제23도의 시료(7)상의 조명광(15c)(11)에 의한 회로패턴(2) 및 이물질(13)에서의 반사광(산란광)(12P),(12)의 상태의 상면도 및 측면도를 도시한 것이다. 제28c도는 그 상태의 출력신호 V_L, V_H의 실험데이타의 관계를 도시한 도면이다. 또한 제28도에서 대물렌즈(6)에는 렌즈틀(6a)가 마련되어 있다.

제28a도∼제28c도에 있어서, 이 실험에서 제28a도 및 제28b도의 패턴(2)의 산란광(12P)에 관해서는 패턴(2)를 조명광(15c),(1])의 시료 웨이퍼(7) 표면으로의 투영 방향에 대해서 직각으로 각도 η만큼 회전시키면서 패턴(2)의 산란광(12p)의 출력신호 V_L, V_H를 측정하고 있다. 한쪽의 이물질(13)은 0.5, 0.7, 1,2㎛외 표준입자를 사용해서 (이 경우에는 회전을 할 필요가 없다) 이물질(13)의 산란광(12)의 출력신호 V_L, V_H를 측정하고있다.

제28c도 는 이 출력신호 V_L과 출력신호 V_H의 실험 데이타의 관계를 도시한 도면이다. 이 도면에서 패턴(2)의 임의의 각도 η에 있어시도 패턴(2)에서의 출력신호비(흰색동그라미) V_L/V_H가 판별선 V_L/V_H=m(도면중의 점선의 기울기의 역수)의 임계값 m보다 작고, 한쪽의 이물질(13)의 0.7∼2㎛의 표준입자 및 실제의 이물질(대) U에서의 출력신호비(검정 동그라미) V_L/VH_H판별선의 임계값 m보다도 큰(사선 영역)것이 판명되었다. 여기에서 각도 η을 회전시킨 이유는 시료 웨이퍼(7) 표면에는 여러가지의 각도 V를 갖는 패턴(2)가 존재하고, 이들을 판별해서 이물질(13)을 안정하게 검출할 펄요가 있기 때문이다.

다음에 제28c도의 패턴(2)의 이물질(13)의 출력신호 V_L/V_H의 특성을 고려한 전기회로에 의한 패턴(2)와 이물질(13)의 판별방법을 제29a도, 제29b도 및 제30a도, 제30b도에 의해 설명한다.

제29a도는 제28c도의 출력신호비 V_L/V_H의 특성도이다. 제29b도는 제29a도의출력신호비 V_L/V_H의 특성을 실현하기 위한 아날로그 비교분활회로(100)을 사용한 판별회로예를 도시한 회로도이다.

출력신호 V_L/V_H는 아날로그 비교분활회로(100)에서 출력신호비 V_L/V_H가 연산되어 2진화회로(1O1)에서 임계값 m에 의해 2진화되어 출력신호비 V_L/V_H〉m의 경우에 '1'^*이 출력된다.

여기에서 출력신호 V_H가 작은 경우에는 출력신호비 V_L/V_H의 연산오차가 크게 되어 연산결과가 불안정하게 된다(예를들면 V_H가 영인 경우에는 V_L/V_H=∞로 된다).

이것을 방지하는 방법으로써 제29a도의 출력신호 V_L＞V_TH(V_TH는 0.5㎛정도의 이물질(13)에 대응하는 출력신호 V_L의 값)의 경우('1'^**)에 한해서 출력신호비 V_L/V_H의 연산결과를 유효 '1'로 하면 좋다. 이것은 제29b도의 출력신호 V_L의 임계값 V_TH에 의한 2진화회로(104)와 출력 '1'^*과 출력 '1'^**의 AND회로(103)에 의해 실현된다.

제30a도는 제28c도의 출력신호차 V_L-V_H의 특성도이다. 제30b도는 제30a도의 출력신호차 V_L-V_H의 특성을 실현하기 위한 아날로그 비교감산회로(105)를 사용한 판별회로예를 도시한 회로도이다. 이 경우에는 조명 L, H의 어느 것이가의 조명광(15c),(11)의 강도의 조정이나 촬상소자(20L),(20H)의 어느 것인가의 출력층폭기(도시하지 않음)의 이득을 조정해서 판변선 m=1(기울기 45도)로 한다. 제30b도의 출력신호 V_L, V_H의 아날로그 비교감산회로(105)의 감산결과 V_L/V_H의 출력 '1'^*는 2진화회로(104)의 출력이 '1'^**의 경우(V_L〉V_TH)에 한하여 유효 '1'로 한다.

또한 상기의 제29b도는 제30b도의 아날로그 비교분할 또는 감산 대신에 출력신호 V_L,V_H를 A/D 변환한후 디지탈 연산해도 좋다.

상기 종래 기술의 제2예의 제1의 문제점은 이물질을 발견하지 못하는 것이다. 제22b도의 측정결과에서 0.5㎛의 이물질을 패턴에서 판별해서 검출하기 위해서는 조명 L의 경사각도 ø는 0°∼5°정도이고, 조명 H의 경사각도 ø는 10。이상으로 해서 산란광신호를 비교하는 것이 바람직하다. 또 0.5㎛의 이물질을 높은 S/N비로 검출하기 위해서는 산란광을 유도하게 집광할 수 있는 구경이 큰 대물렌즈(6)이 필요하게되므로, 제28b도의 렌즈틀(6a)가 크게 되는 결과, 경사각도 ø를 10°이상으로 하면 조명광(11)과 렌즈틀(틀)(6a)가 간섭해서 충분한 판별성능이 얻어지지 않는다. 그 결과로써 제28c도와 같이 0.5㎛의 이물질이 발견되지 않는다. 상기는 표준입자라 불리어지는 구형상의 입자를 이물질 모델로 한 실험데이타이지만, 제28c도의 서브미크론의 실제의 이물절 Q도 마찬가지로 발견되지 않게 된다.

상기 종래 기술의 제2예의 제2의 문제점은 이물질 산란광의 강도부족이다. 다음에 제13a도에 도시하는 바와같이 이물질(13)을 강조하는 경사진 조명의 조명광(15c)가 S편광인 경우에 종래의 제2예서는 검출기(20L)에서 검출하는 것은 이물질의 산란광(12)중외 P편광성분 12(P)이므로, 편광이 유지된 S편광성분12(S)에 비해서 현저하게 작으므로, 검출기(20L)에 충분한 광량이 얻어지지 않는다. 그 결과에서 제13c도에 도시한 출력신호 V_L(P)에 충분한 S/N비가 얻어지지 않으므로, 노이wm N을 감소하도록 출력신호 V_L에 로우패스필터 처리를 하므로, 검출시간에 장시간을 요한다.

상기 종래 기술의 제2예의 제3의 문제점은 경면상의 미소한 이물질의 감도부족이다. LSI 웨이퍼등의 이물질 검사에는 첫번째로 패턴상에서 0.5㎛의 이물질 이상의 검사성능과 두번째로 경면과 경면성막상에서 0.1㎛이상의 이물질 검사성능이 요구되는 것이 통상이다. 여기에서 다음에 제l4a도 및 제14b도에 도시하는 바와같이 서브미크론 이물질(13)의 경우에는 경사각도 조명(15c),(11)에 의해 발생하는 이물질 산란광(12)중 앞쪽의 산란광(12f)가 강하고, 대물렌즈(6)에 입사하는 옆쪽의 산란광(12e)는 약하므로, 대물렌즈(6)의 열린구멍 각도 α를 크게해서 앞쪽 산란광(12f)의 일부를 검출하는 것이 바람직하지만, 상기 제1의 문제점에서 설명한 이유에 의해 연린구멍 각도 α에 제한을 받는다. 이 때문에 경면시료상의 O.1㎛의 이물질에 대해서 제13b도에 도시하는 출력신호 V_L(V_H)는 충분한 광량이 얻어지지 않아 검출블능으로 된다.

그런데 제2예에 있어서 제41도에 도시한 바와같이 2개의 검출기(20L),(20H)의 시료상의 검출점이 어긋나 있는 경우에는 패턴(2)나 이물질(13a),(13b)를 검출하는 화소가 다르거나 시간직으로 어긋남을 발생시켜서 정확한 비교연산을 할 수 없어 이물질 검출감도가 저하하는 것이 발생된다. 이 때문에 2개의 검출기(2L),(20H)의 정확한 위치맞춤이나 감도맞춤이 필요하게 된다. 여기에서 이들의 위치맞춤이나 감도맞춤을 생략하는 것이 가능하다면 이물질 검출의 공정이 간단하게 된다고 고려된다.

또, 제2예에서는 검출기(20L),(20H)를 사용하므로, 각각에 대해서 증폭회로 동을 필요로 한다. 이 때문에 검출기를 1개로 가능하다면 그것만큼 회로 규모를 작게할 수 있어 바람직하다.

본 발명의 제2의 목적은 패턴부착 시료상의 0.5㎛정도의 미소한 이물질을 패턴과 판별해서 고속으로 검사하는 이물질 검사방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제2의 목적은 경면상의 0.1㎛정도의 미소한 이물질을 고속으로 검사하는 이물질 검사방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제3의 목적은 상기 제1과 제2의 목적을 동일한 구성으로 가능하게 하는 이물질 검사방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제4의 목직은 검출기의 위치맞춤이나 감도맞춤을 생략할 수 있으며, 또 회로 규모도 작게 할수 있는 이물질 검사방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

상기 제1의 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 한 형태에 의하면 대상 물체상의 이물질에 대해 산란효과가 큰 대상물을 광학계의 대물렌즈의 바깥쪽에서 경사지게 조명하는 경사진 조명에 부가해서 산란효과가 작은 대상물을 광학계의 대물렌즈를 통해서 조명하는 발사조명의 2종류의 조명을 실행하여 경사진 조명에 의한 산란광이 이물질에서 발생하기 쉬우며, 또한 발사조명에 의한 산란광이 패턴에서 발생하기 쉬운 것에 착안해서 2종류의 조명에 의한 산란광신호의 비를 검출하는 것에 의해 패턴부착 대상물체상의 미세한 이물질을 더욱 안정되며 고감도로 검출할 수 있도록 한 것이다.

상기 제2의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 형태에 의하면 발사조명에 의해 대상물체상의 미소한 이물질에서 미약한 산란광을 검출계에서 유효하게 집광할 수 있도록 발생시키는 것에 의해 경면상의 미소한 이물질을 고속이며, 또한 고감도로 검출할 수 있도록 한 것이다.

상기 제3의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 동일한 구성의 광학계에서 전환수단에 의해 전환하는 것에 의해 패턴부착 대상 물체상의 미세한 이물질 및 경면상의 미소한 이물질을 고속이며, 또한 고감도로 검출할수 있도륵 한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 이물질 검출방법 및 그 장치는 제1의 조명과 제2의 조명을 시분할로 교대로 실행하고 1개의 광전변환소자에서 제1과 제2의 조명에 동기해서 대상 물체에서의 산란광을 시분할로 검출하는 것에 의해 대상물체상의 이물질을 검출하도록 한 것이다.

본 발밍에 의하면 경사진 조명 L에 부가해서 높은 경각도 조명을 발사조명 H로 하는 것에 의해 다음에 제15도~제17도 도시하는 바와같이 경사진 조명 L과 발사조명 H에 의한 산란광신호비 V_L/V_H에 대한 이물질과 패턴의 판별 임계값 m을 작게할 수 있다. 이 때문에 미소한 이물질과 패턴의 판별성능이 향상한다. 또 후에 제13도에 도시하는 바와같이 경사진 조명 L의 편광이 변화하지 않는 큰 산란광을 사용하는 것이 가능하므로, 브다 큰 산란광신호 V_L이 얻어지기 때문에 고속검사가 가능하게 된다.

또, 본 발명에 의하면 경사진 조명 L에 부가해서 높은 경사각 조명을 발사조명 H로 하는 것에 의해 다음에 제14c도 및 제14d도에 도시하는 바와같이 서브미론의 미소한 이물질의 산란광을 유효하게 집광해서 큰산란광신호 V_H가 얻어지므로, 경면상의 미소한 이물질의 고속이며, 또한 고감도 검출이 가능하게 된다.

또한 본 발명에 의하면 상기 제1과 제2의 이물질 검출장치의 산란광신호 V_L, V_H의 신호처리회로의 전환수단등에 의해서 패턴상의 미소한 이물질과 경면상의 미소한 이물질의 고속 및 고감도의 검출이 동일한 광학계에서 가능하게 된다.

상기의 이물필 검출방법 및 그 장치는 제l의 조명(경사진 조명)과 제2의 조명(발사조명)을 시분할로 펄스적으로 실행하고, 제1과 제2의 조명에 동기해서 제1의 조명(경사진 조명)에 의한 산란광검출과 제2의 조명(발사 조명)에 의한 산란광 검출을 동일한 광전변환소자(검출기)에서 실행할 수 있으므로, 이물질 검출감도의 저하를 제거할 수 있다.

또 이시분할로 조명 및 검출을 실행하는 방법은 제2의 조명이 발사조명인가 아닌가에 관계없이 적용할수 있다.예를들면 상술한 종래의 제2예에 대해서도 적용할 수 있다.

이하 본 발명의 실시예에 대해서 도면을 참조해서 설명한다.

또한 다음의 각 실시예에 있어서, 동일구성요소에 대해서는 동일 부호를 갖는 것으로써 중복 설명을 생략한다.

제1도는 패턴 부착 웨이퍼 등의 대상물상의 이물질검출에 적합한 본 발명의 이물질 검출방법 및 장치의 제l실시예의 구성을 도시한 것이다. 또한 제1도에서는 종류로써 조명게 및 검출계의 구성을 도시한다.

본 실시예의 이물질 검출장치는 대상물위에 있는 이물질을 상기 대상물 표면의 배경과 구별해서 검출하는 장치로써, 대상물을 그 배경에서의 반사광이 억압되어 상대적으로 이물질로 부터의 반사광이 강조되는 조명을 실행하는 제1조명수단으로써 기능하는 경사진 조명 L, 대상물을 그 배경에서의 반사광이 이 물질에서의 반사광에 비해 상대적으로 억압받지 않는 조명을 실행하는 제2의 조명수단으로써 기능하는 발사조명계H, 상기 경사진 조명계 L에 의한 상기 대상물에서의 반사광을 검출해서 검출신호를 얻는 제1검출수단으로써 기능하는 검출계L, 상기 발사 조명계 H에 의한 상기 대상물에서의 반사광을 검출해서 검출신호를 얻는 제2검출수단으로써 기능하는 검출계 H, 상기 대상물에서 반사광을 상기 검출계 L 및 검출계 H에 인도하는 광학계 OS, 상기 검출계 L의 검출신호에 대해서 검출계 H의 검출신호를 사용해서 이물질 강조처리를 해서 이물질을 검출하는 신호처리수단 SP를 구비한다. 또 제1도에서 도시하지 않지만 후술하는 바와같이 대상물을 배치하는 받침대, 이 받침대를 이동, 회전등의 운동을 시키는 구동기구 등이 마련된다. 제1도에 있어서, 시료기판(7)에 대해서 경사진쪽에서 조명을 실행하는 경사진 조명계 L은 레이저광원(15)와 집광렌즈(15l)로 구성된다. 한쪽의 시료기판(7)에 대해서 선형상(슬릿형상) 발사조명을 실행하는 발사조명계 H는 레이저광원(1), 집광렌즈(21), 원기둥렌즈(14), 반투과 프리즘(3), 시야렌즈(4) 및 대물렌즈(6)으로 구성된다.

경사진 조명에 의한 검출계 L은 색분리프리즘(l50)으로 반사한 산란광을 결상렌즈(9)로 결상해서 1차원고체촬상소자(검출기)(20L)에서 촬상하는 구성이다. 한쪽의 발사조명에 의한 검출계 H는 0차 회절광을 차광하는 차광부(18a)를 갖는 차광판(18), 결상렌즈(16) 및 1차원 고체찰상소자(검출기)(20H)로 구성된다. 검출기(20L),(20H)는 도시되어 있지 않지만 그들을 구동제어하는 구동회로에 접속되어 있다.

검출기(20L), (20H)에 의해 검출된 출력신호 V_L,V_H는 신호처리수단 SP에 입력되어 처리된다. 이 신호처리수단 SP는 아날로그 비교분할회로(l00), 2진화회로(101) 및 OR 회로(22)를 갖고 구성된다.

이 발사조명계 H는 1차원적으로 집속시키는 광학소자의 원기둥 렌즈(14)를 설치하고, 레이저조명광(11)을 시료(7) 상에서 선형상 스폿(11f)에 집광시키므로, 시료(7)의 Y방향의 주사수단이 불필요하게 된다. 발사 조명계 H의 광로를 제2도에 의해 설명한다.

제2a도∼제2f도는 각각 제1도의 반투과 프리즘(3)을 생략한 발사조명계 H의 광로의 측면도, 평면도 및 일부 단면도이다.

제2a도∼제2f도에 있어서 발사조명게 H에서는 제2a도, 제2b도의 레이저광원(1)에서 집광롄즈(21)을 거친 레이저광(11)이 원기둥 렌즈(14)를 통과하면 제2c도에 도시한 선형상 레이저스폿(11c)를 형성한다. 또, 반투과 프리즘(3)에 의해 반사된 레이저광(l1)은 제2d도에 도시한 시야렌즈(4)의 조리개(4a)내에 선형상 스폿(11d)를 형성한다. 계속해서 제2e도에 도시한 대물렌즈(6)의 조리개(6a)내네 선형상 스폿(11e)를 형성한다. 대물렌즈(6)을 통과한 후 시료(7)상에 제2f도에 도시한 선형상 스폿(11f)가 집광된다.

이 발사조명계 H에 의해 조명된 시료(7)상에 이물질(13)이 없는 경우에는 시료기판(7)에서의 반사광(11)은 조명광(11)과 모두 동일한 광로를 돌아서 반투명프리즘(3)에 도달한다. 여기에서 반투과 프리즘(3)을 통과한 반사광(11)은 제1도의 발사조명에 의한 검출계 H의 광로에 설치된 차광판(18)의 선형상 차광부(18a)에서 차광된다. 다음에 시료(7)상의 이물질(13)이 선형상 스폿(11f)의 단부에 존재하는 경우에 이 이물질(13)에서의 산란광(12)의 공로 및 결상을 제3a도~제3g도에 의해 설명한다.

제3a도∼제3g도는 각각 제1도의 시료(7)상의 이물질(13)에서의 산란광(12)를 검출하는 투과프리즘을 생략한 검출계 H, L 의 광로의 측면도, 평면도 및 일부 단면도이다. 제3a도∼제3f도에 있어서, 제3a도, 제3b도의 시료(7)상의 이물길(13)이 존재하는 제3g도에 도시한 선형상 스폿(11f)의 단부에서의 산란광(]2)는 제3f도에 도시한 대물렌즈(6)의 조리개(6a)내에 전면에 결치는 확장(12c)로 되어 대물렌즈(6)을 통과후에 제3e도에 도시한 시야렌즈(4)의 조리개(4a)내에 산란의 결상(12d)로 된다. 계속해서 발사조명계 H에 의한 산란광(12)에서 반투과프리즘(3)(제1도)을 통과한 산란광(12)는 차광판(18)과 색분리프리즘(150)(제1도)을 통과한 후 산란광(12)는 제3d도에 도시한 차광판(18)의 선형상 차광부(18a)에서 바깥쪽의 투명부를 통과한다. 이것은 산란광(12)가 1차 회절광이상의 고차 회절광이므로, 그 확장(12i)는 0차 회절광(시료(7)표면에서의 반사광(12))이 분포하는 선형상 차광부(18a)에서 바깥쪽으로 분포하기 때문이다. 다른쪽의 경사진 조명계 L에 의한 산란광(12)에서 반투과 프리즘(3)을 통과한 산란광(12)는 색분리 프리즘(150)에서반사되어 경사진 조명에 의한 검출계 L의 광로중에 설치된 결상렌즈(9)에 의해 검출기(20L)상의 결상으로된다.

다음에 제1도의 조명광(11)과 산란광(12)의 편광의 실시예를 제4도∼제6도에 의해 설명한다.

제4도∼제6도는 제1도의 광학계의 편광의 3개익 실시예를 도시한 편광상태의 광로도이다.

제4도∼제6도에 있어서, 경사진 조명계 L과 발사조명계 H는 S편광(X방향으로 진동성분을 갓는 직선편광)이다. 시료(7)표면상의 패턴(2)와 이물질(13)으로 부터의 산란광(12)는 P편광(Y방향으로 진동성분을 갖는 직선 편광)과 S편광의 혼합으로 된다. 또 조명계 L, H의 조명광(15c),(11)의 파장은 각각 λ1, λ2이다. 각 조명계 L, H에 의한 산란광(12)는 색분리 프리즘(150)에 의해 분리되어 각 검출기(20L), (20H)에 도ekf한다.

제4도의 편광의 실시예는 검출계 L, H에서 산란광(12)의 양쪽의 (S+P)편광을 검출하고 있으며, 종래의 제2예에 비해서 고속검사를 가능하제 하는 예이다.

제5도의 편광의 실시예는 검출계 L에 검광자 등의 편광소자(151)을 설치해서 P편공을 검출하고 있고, 종래의 제2에에 비해서 이물질(13)과 패턴(2)의 판별비의 향상을 가능하게 하는 예이다.

제6도의 편광의 실시예는 색분리 및 편향특성을 갖는 색선별 프리즘(150a)를 사용한 예이고, 색필터(152)와 조합해서, 사용하는 것에 의해 색분리가 가능하고, 이 예도 판별비 향상을 가능하게 히는 예이다.

제7a도∼제7c도는 각각 제4도, 제15도, 제6도의 색분리프리즘(150), 색선별프리즘(150a), 색필터(152)의 투과 특성 그래프이다. 제7a도∼제7c도에 있어서 색분리프리즘(150), 색선별프리즘(150a), 색필터(152)등의 광학소자를 포함하는 조명계 L, H의 조명광 파장 λ1, λ2를 포함하는 파장에 대한 투과을 T(%)를 도시한다. 또한 색분리는 반투과경(또는 반투과 프리즘)과 색필터의 조합등의 여러가지의 구성이 고려된다.

제8도는 본 발명에 의한 패턴부착 웨이퍼상의 이물질 검출방법 및 그 장치의 제2의 실시예를 도시한 조명 및 검출계의 광로도이다. 제8도에 있어서 제1도∼제6도의 실시에에서는 차광판(18)이 색분리 프리즘(150)의 아래쪽에 설치되어 있는 것에 대해서 제8도의 실시예의 차광판(18)이 색분리 프러즘(150)의 위쪽에 설치된 예를 도시한다 이것에 의해 경사진 조명계 L에 의한 이물질(13)에서의 산란광(12)가 차광판(18)에 의한 영향을 받지 않아 검축계 L에 의해 유효하게 검출할 수 있다.

제9a도∼제9c도는 본 발명에 의한 페턴부착 웨이퍼상의 이물질 검출방법에 사용되는 장치의 1실시예의 구성을 도시한 블럭도 및 시료의 송출방법의 설명도이다.

본 실시예는 상술한 제1도의 것과 동일한 구성요소외에 대상물의 기술을 실행항과 동시에 그 X-Y-Z축 방향으로의 이동을 실행하는 기술 및 구동기구, 광학계의 초점 조정을 실행하는 자동 초점조절수단, 대상물에 대한 이물질 검사의 조작을 제어함과 동시에 검출결과를 인출해서 처리하는 제어계를 구비한다.

상기 기술 및 구동기구는 대상물(7)을 지지하는 송출스테이지(220), 이 스테이지(220)을 지지하는 판스프링(49), 송출모터(50), 이 송출모터(50)에 의해 고정반(56)상을 Y방향으로 변위하는 Y방향 대차(51)과 상기 대차(51)상에 베어링(52)를 거쳐서 X방향으로 변위가 자유롭게 배치되는 X방향 대차(53), 이 X방향 대차(53)을 변위 구동하는 송출모터(47), 이 X방향 대차(53)상에 놓여져 상기 판스프링을 지지하는 지지대(54), 상기 자동초점조절 수단에서의 명령에 따라서 구동하고, 스테이지(220)을 상하동시키기 위한 Z축 구동용모터(43)과 이 모터(43)의 토오크를 받아서 스테이지(220)을 상하동시키는 Z축 구동기구(57)과 이 스테이지(220)을 회전시키는 기능을 갖는 스테이지 회전기구(55)를 구비한다. 또한 스테이지 회전기구(55)는 대상물을 회전시켜서 이 물질을 검출하는 경우에 마련하면 좋고, 그것을 회전시키지 않는 경우에는 생략할 수 있다.

상기 자동 초점조절수단은 다수개의 광전변환소자와 이들을 구동함과 동시에 그 출력을 인출하는 전기회로와 인출된 출력에 대해서 연산을 실행해서 초점정합위치를 검출하는 연산회로(모두 도시하지 않음)을 구비하는 자동 초점센서(30) 및 자동초점센서(30)의 출력에 따라서 초점정합을 실행하기 위해 싱기 Z축 구동용 모터(43)을 구동제어하는 모터구동회로(31)을 마련한다.

상기 제어계는 예를들면 마이크로 컴퓨터로 되는 컨트롤러(32)와 이 컨트를롤(32)에서의 표시출력신호에 따라서 이물질의 표시를 실행하는 이 물질 표시회로(33)을 마련한다.

컨트롤러(32)는 예를들면 중앙처리장치, 메모리, 입출력인터페이스 등(모두 도시하지 않음)을 마련해서 구성된다. 이 컨트롤러(32)는 OR회로(22)에서 출력되는 이물질 검출신호의 처리와 스테이지(220)의 X-Y방향으로의 이동제어(대상물의 주사제어)와 대상물을 회전시키는 경우에는 그 회전제어, 장치진체의 제어등을 실행한다.

또한 동일 도면에 있어서,(2000)은 검출기(고체찰상 소자)(20L), (20H)를 구동제어하는 구동회로이다.

제9a도∼제9c도에 있어서, 제9a도의 고체촬상소자(20L), (20H)의 출력신비 V_L/V_H를 아날로그 비교 분할회로(100)에서 연산하고(제17i도에 도시한다), 2진화회로(101)에서 임계값 m으로 2진화하면(제17j도에 도시한다)종래의 제2예에 비해서 검출강도의 향상이 도모된다. 이 경우에는 고체촬상소자(검출기)(20L), (20H)의 화소 i∼n에 대해서 아날로그 비교 분할회로(100)과 2진화회로(101)을 다수개 사용해서 아날로그 비교분할을 병렬적으로 실행할 필요가 있다(제27도 참조).

OR회로(22)는 검출기(20L), (20H)익 화소 i∼n중 어딘가에서 발생한 이물질신호(제17j의 "1")를 이물질 표시회로(33)으로 출력한다. 선형상 레이저 스폿(11f)의 결상위치(12h)에 1차원 고체촬상소자(검출기)(20L), (20H)를 마련하고, 이들 소자의 동기주사를 실행하고 통상의 구동회로(2000)에 의해 Y방향으로 주사한다.

또 시로(7)을 탑재하고 있는 송출 스태이지(220)의 X방향의 송출과 조합, 시료(7)상을 2차원적으로 주사할 수 있다. 제9b도의 시료(7a)가 장방형연 경우에는 시료(7a)를 XY방향으로로 지그재그로 송출한다. 또 제9c도의 시료(7b)가 원형인 경우에는 선형상 레이저 스폿(11f)의 긴쪽 방향을 시료(7b)의 반경방향에일치 시켜서 시료(7b)를 θ방향으로 선형상 송출을 한다.

다음에 예를들면 연마된 반도체 웨이퍼의 표면과 같은 졍면상의 이물질 검출에 적합한 본 발명에 의한 이물질 검출 방법 및 장치의 제3의 실시예에 대해서 설명한다.

본 실시예는 제1도∼제8도에 도시되는 광학계에 신호처리회로를 접속해서 구성된다. 제10도는 이 신호처리회로의 1실시예의 블럭도이다.

제10도에 도시한 신호처리회로는 검출기 (20L), (20H), 가산회로(700), 2진화회로(101), OR회로(22) 및 이물질 메모리(23)을 구비하고 있다.

검출기(20L), (20H)는 각각 화소 i∼n을 갖고 있다. 또 검출기(20L), (20H)는 이들의 화소의 출력이(i,i), (j,i),…,(n,n)과 같이 1조씨 가산회로(700i),…,(700n)에 입력되어 가산된다. 각 가산회로(700)의 출력은 대응하는 2진화회로(101)에 입력된다. 2지화회로(101)의 출력은 OR회로(22)를 거쳐서 이물질 메모리(23)에 송출된다.

제1도∼제8도의 광학계의 구성의 시료(7)에서의 반사광(11)은 차광판(18)에 의해 완전하게 차광되어 모든 산란광(12)는 검출기(20L), (20H)에 도달한다. 그래서 검출기(20L), (20H)의 출럭신호 V_L, V_H를 가산회로(700)에 입력해서 신호 V_L+V_H를 연산하고, 2진화회로(1O1)에서 임계값 V_TH로 2진화해서 이물질 신호를 얻는다.

이와 같이 본 실시예에서는 경사진 조명 L과 발사조명 H에 의한 이물질(13)에서의 산란광(12)를 유효하게 검출할 수 있으며, 또한 시료표면에서의 반사광을 완전하게 차광할 수 있으므로, 이물질 검출감도가 종래의 제2에에 비해서 대폭으로 향상된다.

제11도는 본 발명에 의한 경면상의 이물질 검출에 적합한 이물질 검출방법 및 그 장치의 제4의 실시예를 도시한 조명 및 검출계의 사시도이다. 제12도는 제11도의 편광상태의 광로도이다.

본 실시예는 발사조명 H에 의한 이물질 산란광의 큰것에 착안해서 발사조명 H에 의한 이물질 산란광 강도를 제10도의 실시예보다 더욱 크게 하기 위한 예이다. 본 실시예의 구성에 있어서, 제1도∼제8도의 광학계의 구성과 다른 요소는 편광빔 스플리터(3a)와 광로길이 보정용의 글라스블럭(150b)이다. 이들의 광학소자는 전환기구(도면에서 화살표 in, out로 표시)에 의해 삽입 및 설치된다. 이 경우에 경사진 조명 L에는사용하지 않는다.

또 제11도에 도시한 실시예에서는 신호처리수단 SP에 있어서 아탈로그 비교회로(100)이 스위치 S1에 의해 바이패스되도록 되어 있다. 이 스위치 S1은 상기 광학소자의 전환기구와 연동해서 전환된다. 즉, 광학계 OS의 제11도에 도시한 상대에서는 경사진 조명 L이 시용되지 않으므로 스위치 S1은 검출기(20H)의 출력을 상기 아날로그 비교회로(100)을 거치지 않고 2진화회로(10)에 송출하도록 전환된다.

또한 경사진 조명계 L을 사용하는 경우에는 제11도에 도시되어 있는 상태와는 다른 상태로 전환되는 것에 의해 예를들면 제1도에 도시한 실시예와 마찬가지로 기능시킬 수 있다.

이것에 의해서 본 실시예의 장치는 예를들면 반도체 웨이퍼등의 패턴부착의 대상물위의 이물질을 검출하는 경우에는 제1도의 상태로 하고, 경면의 이물질을 검출하는 경우에는 제11도의 상태로 하도록 동작모드를 대상물의 표면상태에 맞춰서 선택할 수 있다. 따라서 패턴부착 대상물의 이물질 검출과 경면상의 이물질검출이 1대의 장치에서 전환해서 실행할 수 있다.

상기 구성에서 레이저광원(1)에서 출력된 레이저광(11)은 S편광이고 편광프리즘(3a)를 통과해서 시야렌즈(4)의 조리개(4a)내에서 레이저광스폿(11d)로 된다.시야렌즈(4)를 통과한 레이저광(11)은 1/4 파장판(300)을 통과해서 대물렌드(6)에의해 시료(7)상에 레어저광스폿(11f)를 형성한다.

시료(7)상의 이물질(13)이 없는 경우에는 시로표면에서의 레이저반사광(0차 회절광)(11)은 재차 대물렌즈(6)과 1/4 과장판(300) 및 시야렌즈(4)를 통과하여 편광프리즘(3a)에서 100% 투과한 후에 차광만(18)의 차광부(18a)에서 차광된다. 여기에서 시야렌즈(4)는 대물렌즈(6)의 조리개(6a)에 있어서의 레이저광의 확장(11e)를 차광부(18a)에 결상 투영하고 있다. 차광판(18)은 예를들면 투명유리상에 불투명막을 중심부에 형성해서 차광부(18a)를 얻는다. 여기에서 1/4 파장판(300)을 레이저 조명광(11)이 통과하고, 또 그 레이저 반사광(11)이 통과하면 조명광(11)의 S편광이 반사광(11)에서는 P편광으로 변화하므로, 편광프리즘(3a)를 반사광(11) 이 100% 투과한다.

또 시료(7)상에 이물질(13)이 있는 경우에는 조명광(11)이 이물질(13)을 조사하면 예를들면 후술하는 제14b도에 도시한 바와 같이 이물질(13)에서 산란광(고차 회결광)(12)가 발생하고, 산란광(l2)는 대물렌즈(6)의 조리개(6a)내의 전면에 확장되어 상기의 반사광(11)과 동일한 광로로 되돌아간다. 이물질(13)은 그표면이 미소한 오목 볼록한 형상을 하고 있으므로, 산란광(12)는 그 편광이 해제되어 S, P의 양쪽을 갖게된다. 그러나 이 산란광(12)는 파장판(300)을 통과한 후의 P편광이 강하다. 이 P편광은 편광 프리즘(3a)를 투과한 후에 차광판(18)의 차광부(18a)에서 바깥쪽의 투과부를 통과하여 결상렌즈(16)에서 집광되어검출기(20H)에 도달한다. 본 실시예에 의하면 반투과 프리즘(3)을 편광빔 스플리터(3a)로 바꾸는 것에 의해 제10도의 실시예에 비해 이물질의 산란광 강도가 4배 이상 크게 된다.

다음에 본 발명의 제5의 실시예에 대해서 설명한다.

본 실시예 제11도(제12도)의 광학계의 구성으로 색분리 프리즘(150)을 사용하고, 또 제10도의 신호처리회로를 사용한 예이다. 이 실시예에 의하면 상기 제10도의 실시예와 제11도의 실시예의 양쪽의 효과를 얻을 수 있다.

이 경우에는 경사진 조명 L에 의한 이물질(13)의 산란광(12)는 1/4 파장판(300)을 통과한 후, 편광빔 스플리터(3a)를 통과할때 일부분이 반사해서 파손된다. 그러나 발사조명 H에 의한 이물질(13)의 산란광(12)는 제11도(제12도)의 실시예와 동일하며, 제11도의 실시예에 비해서 이물질(13)의 산란광 강도는 더욱 크게된다.

제13도는 제1도∼제12도의 실시예의 경사진 조명 L에 의한 이물질(13)에서의 산란광(12)의 편광특성의 설명도이다.

제13a도는 시료(7)상의 이물질(13)을 강조하는 경사진 조명광(15c)가 S편광인 경우의 이물질(13)에서의 산란광(12)(S), (12)(P)를 나타대고, 제l3b도, 제13c도, 제13d도는 이것에 대응하는 각각의 검출기(20L)의 출력신호V_L(S),V_L(P),V_L(P+S)를 나타낸다.

제13a도의 경사진 조명광(S편망)(l5c)에 의해 이물질(13)에서 발생하는 산란광(l2)는 S편광 산란광(12)(S)와 P편광 산란광(12)(P)가 있다. 이물질(13)의 크기가 1㎛정도 이하에서는 편광의 변화가 없는 산란광(12)(S)가 편광이 변화한 산란광(12)(P)에 비해서 10∼100배 정도 크다. 이것에 의해 검출기(20L)의 출력신호 V_L로써 종래의 제2예에서는 제13c도의 산란광(12)(S)에 의한 출력신호 V_L(P)를 검출하고 있는 것에 대해서 본 발명의 실시예에서는 제13b도, 제13d도의 산란광(12)(S), (12)(P+S)에 의한 출력신호 V_L(S),V_L(P+S)의 어느 것을 검출할 수 있으므로, 종래의 제2예에 비해서 출력신호 V_L의 신호강도가 크게되어 출력신호 V_L의 S/N비가 크게 되어 고속검사가 가능하게 된다.

제14a도∼제14d도는 제1도∼제12도의 실시예의 경사진 조명 L파 발사조명 H에 의한 이물질(13)에서의 산란광(12)의 방향의 실명도이다.

제14a도는 경사진 조명광(15c)(11)에 의한 이물질(13)에서의 앞쪽 산란광(12f)와 측방 산란광(12e)를 도시하고, 제14b도는 그 출력신호 V_L(V_H)를 도시한다. 제14c도는 발사조명광(11)에 의한 이물질(l3)에서의 산란광(12)(12f+12e)를 도시하고, 제14d도는 그 출력신호 V_H를 도시한다.

제14a도 및 제14b도에 있어서, 제14a도의 이물질(13)이 0.1㎛ 정도의 서브미크론 이물질인 경우에는 경사진 조명광(15c)(11)에 의해 발생하는 이물질 산란광(12)중에서 암쪽 산란광(12f)가 강하고, 대물렌즈(6)에 입사하는 측방 산란광(12e)는 약하므로, 대물렌즈(6)의 열린구멍각도 α를 크게 해서 앞쪽의 산란광(12f)의 일부도 검출하는 것이 바람직하다. 그러나 열린구멍각도는 제한을 받는다. 제14b도에 도시한 바와 같이 이 경우의 경면시료상의 0.1㎛의 이물질(13)에 대한 검출기(20L), (20H)의 출력신호 V_L(V_H)는 충분한 광량이 얻어지기 않으므로 작아서 검출불능으로 된다. 제14c도의 이물질(13)이 0.1㎛ 정도의 서브미크론의 이물질(13)의 경우에는 발사조명광(11)에 의해 발생하는 산란광(12)(12f+12e)를 대물렌즈(6)에서 유호하게 집광해서 검출할 수 있다. 제14d도에 도시한 바와 같이 이 경우의 검출기(20H)의 출력신호 V_H는 크게 된다.

본 발명의 실시예에서는 발사조명 H를 사용하고 있으므로 경면상의 미소한 이물질(13)의 고강도 검출과패턴(2)상의 미소한 이물질(13)의 검출이 동일한 광학계에서 가능하게 된다.

제15a도~제15c도는 제1도∼제12도의 실시예의 조명 및 검출조건에 의한 실험결과의 설명도이다. 제15a도 및 제15b도는 시료(77)상의 조명광(15c),(11)에 의한 회로패턴(2) 및 이물질(13)에서의 산란광(12P), (12)의 상태의 상면도 및 측면도를 도시한 것이다. 제15c도는 그 상태의 출력신호 V_L, V_H의 실험데이타의 관계를 도시한 도면이다.

제l5a도∼제15c도에 있어서, 제28a도 및 제28b도에 도시한 종래의 제2예와 다른 것은 높은 경사각도 조명 H가 발사조명 H로 되는 것이다. 이 경우에는 다음의 제16a도~제16e도 및 제17도에서 설명하는 이유에 의해 제15c도의 실험 데이타의 패턴(2)의 출력신호 V_L, V_H의 측정값(흰색 동그라미)은 제28c도와 다르다. 이 실험결과에서 판별선 m의 경사가 크게(임계값 m의 값이 작게)되므로, 0.5㎛의 표준입자 이물질(13)이나 서브미크론의 실제의 이물질 Q의 측정값(검정 동그라미)도 검출 가능하다. 이 이유를 제16a도∼제16e도 및 제17도에 의해 설명한다.

제16a도∼제16e도는 제1도∼제12도의 실시예의 조사레이저광(15c),(11)에 대한 시료웨이퍼상의 회로패턴(2)와 이물질(13)에서의 산란광 강도의 대소 관계의 설명도이다.

제16a도는 경사진 조명광(S편광)(15c)에 대한 패턴(2)와 이물질(13a), (13b), (13c)의 편광해소에 기인한 산란광(P편광)(12p), (12)의 강도비를 도시하고, 제16b도는 경사각도 ø에 기인한 패턴(2)와 이물질(13a), (13b), (13c)의 산란광(12P), (12)의 강도비를 도시한다. 제16c도는 발사조명광(ø=90°)(11)에 대한 패턴(2)와 이물질(13a), (13b), (13c)의 산란광(12P), (12)의 강도를 도시한 것이다. 제16d도는 여기에서 패턴(2)에서의 산란광(12p)와 0.5㎛ 정도의 미소한 이물질(13)에서의 산란광(12)와 1㎛ 이상의 높이를 갖는 이물질(13b)에서의 산란광(12)와 평탄형상에서 작은 오목불록을 갖는 이물질(l3c)에서의 산란광(12)와의 각각의 산란광 강도를 도시한 것이다.

제16d도에서는 경사각도 ø가 ø=0。∼5°(L)과 ø=10°∼30°(종래의 제2예의 H)과 ø=90°본 발명의 H)와의 각각의 경우에 대해서 비교해서 도시한 것이다. 또 ø=0°∼5°와 ø=10°∼30。의 경우에는 산란광의 발생의 원인으로써 제16a도 및 제16b도로 나누어서 도시하고 있다.

또한 제16d도중,제16a도, 제16b도, 제16c도는 각각 제16a도∼제16c도에 대응하고 있다. "대", "중", "소"의 각 문자는 강도의 크기를 나타내고 있다.

제16e도는 그 종래의 제2예와 본 발명의 실시예의 사용조건을 도시한 것이다. 제16d도에 각각 나누어서 표로 표시한 합계를 제17b도, 제17d도, 제17h도에 안정적으로 도시한다.

제17도는 제16도의 결과에 따라서 종래의 제2예와 제1도∼제12도의 본 발명의 실시예의 패턴(2)와 이물질(13)의 판변방법의 차이의 설명도이다.

제17도에 있어서, L(ø=0°∼5。), H(ø=10。∼30°), H(ø=90。)의 각 조명광의 경우로써 제17a도 ,제17c도, 제17g도의 패턴(2)에서의 산란광(12p)는 소, 중,대로 되므로, 제17b도, 제17d도, 제17h도의 출력신호 V_L, V_H, V_H(검출기(20L), (20H), (20H)dml 1화소)는 소, 중, 대로된다. 따라서 제17eeh에 도시한 종래의 제2예에서 사용하고 있는 신호비 V_L/V_H의 값보다도 제17도 i의 본 발명의 실시예에서 사용하고 있는 출력신호비 V_L/V_H의 값이 작게 되므로, 판별의 임계값 m을 보다 작게 설정할 수 있다. 그 결과로써 제17e도의 종래의 제1예에서 이물질(13a)의 출력신호비 V_L/V_H는 임계값 m보다작으므로, 제17f도의 2진화신호는 검출불능이었던데 대해서 제17i도의 본 발명의 실시예에서 이물질(13a)의 출력신호비 V_L/V_H는 임계값 m보다 크므로, 제17j도의 2진화신호는 검출가능으로 된다.

또 제17a도, 제17c도, 제17g도의 이물질(13b)의 경우에는 제16b도와 같이 정사각도 조명에 기인하는 이물길(13b)의 측면으로 큰 범위에서 조명광(15c)가 닿고 있으므로, 특히 제17a도, 제17c도에서 산란광 강도가 크게 되고, 따라서 제17b도, 제17d도의 출력신호 V_L, V_H가 크게 된다. 또 제17a도, 제17c도, 제17g도의 이물질(13c)의 경우에는 제16a도와같이 미소한 오목볼록이므로 제17a도, 제17c도에서 편광기인의 산란광 강도가 크게 되고, 따라서 제17b도, 제17d도의 출력신호 V_L, V_H가 크게 된다. 이 결과에서 제17e도, 제17i도의 이물질(13b),(13c)의 경우의 출력신호비 V_L/V_H는 제17e도의 종래의 제2예에 비해서 제17i도의 본 발명의 실시예가 크게 되고, 따라서 패턴(2)와의 판별에 여유가 생긴다.

이와 같이 본 발명의 실시예에서는 종래의 제2예의 높은 경사각 조명 H를 발사조명 H로 하고 있으므로, 판별의 임계값 m을 작게 설정할 수 있어 패턴(2)와 이물질(13)의 판별에 여유가 생졌으므로, 1㎛ 이상의 이물질 검출로 충분한 경우에는 낮은 경사각 조명 L의 조명 및 검출(검광)에 편광 해소현상을 이용하지 않아도 좋다. 이 이유와 효과는 앞에 제13도에서 설명하였다.

제18도는 본 발명의 각 실시예의 조명 및 검출계에서 사용가능한 편광상태의 설명도이다.

제18도에 있어서, 본 발명의 조명과 검출계의 편광조건을 경사진 조명 L(파장 λ1)과 발사조명 H(파장 λ2)로 하고, 케이스 1, 2, 3으로 나누어서(a), (b), (c)…마다 조명과 검출계의 조명 L, H의 편광 S, P, S+P를 표로 나타내고 있다. 도면중 점선내의 편광조건은 제25a도∼제26d도에 도시한 종래의 제2예와 동일한 편광조건에서의 사용범위를 도시하고 있다.

본 발명의 실시예에서는 여러가지의 편광조건의 범위가 확대된다. 제18도의 점선내의 편광상테의 광로도를 제19a도∼제20d에 도시한다.

제19a도∼제20d도는 본 발명의 각 실시예의 조명 및 검출계에서 사용가능한 제25a도∼제26d도에 도시한 것과 같은 범위의 편광상태의 광로도이다. 제19a도∼제20d도에 있어서, 제25a도∼제26d도와 차이나는 것은 높은 경사각도 조명 H의 S, P, S+P 편광 S(H), P(H), S+P(H)가 발사조명 H의 S, P, S+P편광 S(H), P(H), S+P(H)로 되는 것이다. 제18도의 점선내를 도시한 제19도 및 제20도의 범위의 편광조건을 사용하면 물론 0.5㎛ 이하의 이물질 검출이 가능하다.

상기의 실시예에시는 대상물체가 반도체 웨이퍼인 경우를 설명했지만, 본 발명은 웨이퍼에 한정되지 않고 포토마스크나 십자선환(reticule)등의 다른 제품의 검사에도 적용가능하다.

또, 상기 실시예에서 0.5㎛의 이물질을 패턴에서 판별하는 경우에는 각각의 화소의 수광부의 크기가 5×5㎛²(시료상에 환산)정도 이하의 다수의 광전변환 고체촬상소자를 사용하고, 각각의 소자에서의 출력신호를 동시에 병렬비교 처리하는 것에 의해 고속성을 저하시키지 않고 고감도로 검사를 할 수 있는 점에서 유효하다.

또 화소의 크기의 제한은 10×10㎛²정도라도 1.5㎛∼2㎛의 이물질을 검출하는 경우에는 실용상 지장이 없는 것을 실험에 의해 확인하고 있다.

또 1차원 고체촬상소자(20L), (20H)를 병렬형 소자로 설명했지만 CCD(Charged Coupled Device)등의 직렬 출력형의 소자를 사용하는 것도 가능하다.

또 본 발명은 신호처리수단으로써 제42도에 도시한 바와 같이 비교회로를 내장하는 제1의 신호처리수단 SP1과 가산회로를 갖는 제2의 신호처리수단 SP2와 이들의 입출력부본에 접속되고 이들의 입출력을 선택하는 선택수단으로써 기능하는 스위치 S2를 구비한 구성으로 할 수 있다.

이와 같은 구성에 의해 상기 제1의 신호처리수단 SP1과 제2의 신호처리수단 SP2의 어느것인가 한쪽이선택되어 그 입력측이 검출기(20L) 및 (20H)에 접속됨과 동시에 출력축이 컨트롤러(32)에 접속된다.

이것에 의해서 패턴부착의 시료의 이물질 검출줄과 경면상의 이물질 검출을 1대의 장치에서 각각 가장 적합하게 힐 수 있다. 또한 이 경우 광학계에 대해서도 구성요소의 일부를 각각에 적합하게 한 것으로 전환하면보다 바람직하다.

또 상기 각 실시예에서는 아날로그 비교회로로써 분할기능을 갖는 것을 사용하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고 이물질의 강조처리가 실행되는 것이면 좋다. 예를들면 감산 기능을 갓는 것을 사용해도 좋다.

상기한 본 발명의 실시예에 의하면 이물질 검출의 고속성을 유지하면서 대상물체상에 존재하는 미소한 물질의 검출을 고감도이며, 또한 안정하게 실행할 수 있는 효과를 나타낸다.

또, 패턴부작 대상물체상의 0.5㎛ 정도의 미소한 이물질을 패턴과 판별해서 고속으로 검사하는 방법, 경면상의 0.1㎛ 정도의 미소한 이물질을 고속으로 검사하는 방법과, 이들 2개를 동일한 구성으로 가능하게 하는 방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.

다음에 본 발명의 제6의 실시예에 대해서 설명한다.

제31도는 본 발명에 의한 이물질 검출방법 및 그 장치의 제6실시예를 도시한 조명 및 검출계의 사시도이다.

제31도에 있어서, 시료(7)에 대해서 경사진 조명(제1의 조명)을 실행하는 경사진 조명계 L은 레이저광원(15)와 집광렌즈(15b)로 구성된다. 시료(7)에 대해서 선형상(술릿형상) 발사조명(제2의 조명)을 실행하는 발사조명게 H는 레이저 광원(1), 집광렌즈(21), 원기둥렌즈(14), 반투과프리즘(3), 시야렌즈(4) 및 대물렌즈(6)으로 구성된다. 검출계 L, H는 0차 회절광을 차광하는 차광부(18a)를 갖는 차광판(18), 결상렌즈(16),1차원 고체촬상소자(검출기)(20) 및 신호처리회로(300)으로 구성된다.

상기 구성에서 발사조명계 H에는 선형상으로 집광시키는 광학소자의 원기둥롄즈(14)를 사용해서 레이저조명광(11)을 시료(7)상에서 선형상 스폿(11f)에 집광하므로, Y방향의 주사가 불필요하게 된다.

레이저광원(1)에서 집광렌즈(21)을 거친 레이저광(11)은 원기둥렌즈(14)를 통과하면 선형상 레이저스폿(11c)를 형성한다. 또 반투과 프리즘(3)에 의해 반사된 레이저광(11)은 시야렌즈(4)의 조리개(4a)(제32도잠조)내에 선형상 스폿(11d)를 형성하고, 대물렌즈(6)의 조리개(6a)(제32도 참조)대에 선형상 스폿을 형성한다. 대물렌즈(6)을 통과후에 시료(7)상에 선형상 스폿(1lf)가 집굉된다.

조명계 L, H에 의해서 발생한 산란광은 대물렌즈(6), 반투과프리즘(3) 및 차광판(18)을 통과한 후에 결상롄즈(16)에 의해 검출기(20)상에 결상된다.

이 경사진 조명(제1의 조명)과 발사조명(제2의 조명)은 시분할로 패스형상으로 발광시킨다. 이것에 의해 검출기(20)의 출력 V_L,V_H를 동기 검출하는 것에 의해 2종류의 조명광에 의한 산란광을 분리 검출할 수 있다.

제32도∼제35도는 본 발명에 의한 이물질 검출방법 및 그 장치의 실시예를 도시한 조명 및 검출계의 편광상태의 광로도이다.

제32도는 상기 제31도에 도시한 실시예의 광로도이다. 이것에 의해 제31도의 조명광(11)과 산란광(12)의 편광상태를 설명한다.

경사진 조명계 L과 발사조명계 H는 S편광(X 방향으로 진동성분을 갖는 직선편광)이고, 시료(7)의 표면상의 이물질과 패턴에서의 산란광(12)는 P편광(Y 방향으로 진동성분을 갖는 직선편광)과 S편광의 혼합으로 된다. 본 실시예에서 검출기(20)은 전체의 산란광(S편광+P편쾅)을 검출하기 때문에 산란광 검출 광량이 많아서 S/N 검출을 할 수 있으므로 고속검사가 가능하게 된다.

제33도∼제35도는 본 발명의 제7∼9실시예를 도시한 것이다. 아들 실시예는 제31도(제32도)의 실시예에비해서 이물질과 폐턴의 판별비 향상을 도모한 예이다.

제33도의 제7실시예에슨 검출계 H에 검광자등의 편광소자(151)을 설치하고 있다. 이것에 의해 산란광(11)중 P편광 성분만을 검출하고 있어 이물질과 패턴의 판별비의 향상이 가능하게 된다.

제34도의 제8실시예에서는 제33도의 편광소자(151)대신에 편광빔 스플리터(15c)를 사용하고 있다. 편광빔 스플리터(150c)는 그 P편광 투과특성이 점광자보다도 높으므로, 제33도의 실시예보다도 검출광량을 대할 수 있어 고 S/N 검출이 가능하게 된다.

제35도의 제9실싱에서는 경사진 조명계 L과 발사조계 H에서는 다른 파장 λ1,λ2를 사용해서 더욱 색분리 및 편광 특성을 갖는 색선별미러(l50d)를 사용한 예이다. 색필터(152)와 조합하는 것에 의해 조명계 L, H의 산란광을 분리할 수 있다. 본 실시예에서는 발사조명계 H에 의한 산란광(λ2) 검출층에만 차광판(18)을 실치하므로 경사진 조명계 L에 의한 산란광(λ1) 검출측에 의해 산란광 광량이 얻어진다. 색선별미러(150d)에 의해, 분기된 산란광은 미러(154),(155) 및 반투과프리즘(153)을 거쳐서 검출기(20)에 입사된다. 본 실시예에서도 이물질과 패턴의 판렬비의 향상이 도모된다.

제36a도∼제36c도는 제31도∼제35도의 레이저광원의 발광 타이밍의 실명도이다.

제31도∼제35도에 도시한 각 실시예에서는 경사진 조명과 발사조명을 시분할로 펄스형상으로 발광시키고 검출기(20)의 출력 V_L, V_H를 동기검출하는 에것 의해 양쪽의 산란광을 분리 검출하고 있다. 제36a도는 화소의 크기 25㎛²(시료면상에 환산)의 검출기(20)중을 0.5㎛ 정도의 미세한 이물질(13)이 통과한 경우를 도시한 것이다. 제36b도는 그때의 산란광 신호 V_L, V_H의 광량변화를 도시한 겻이다. 제36c도는 각각 경사진 조명 L과 발사조명 H를 시분할로 방광시키는 타이밍을 나타낸 것이다. 이 타이밍은 2종류의 조명 L, H를 중복시키지 않도륵 비켜놓아 서로 발광시키도륵 설정되어 았다. 이 간격 Δt는 짧으므로 레이저광원(15),(1)은 고속 구동이 가능한 반도체 레이저가 적합하다.

제37a도, 제37b도는 제31도∼제35도의 각 실시예의 발광과 검출의 타이밍의 설명도이다.

제37a도에 있어서, 제37a도∼제37b도는 2개의 조명을 동시에 연속해서 실행한 경우를 도시한 겻이다. 제37a도의 a는 패턴(2) 및 이물질(13a),(13b)가 존재한다. 예를을면 Si 웨이퍼상에 경사진 조명 레이광(15c)를 조사한 경우를 도시한다. 제37a도의 b는 그때의 출력신호 V_L을 도시한 것이다. 제37a도의 c는 동일 장소에 발 사조명 레이저광(11)을 조사한 경우를 도시한 것이다. 제37a도의 d는 그때의 출력신호 V_H를 도시한 것이다. 제37a도의 e는 2개의 출력신호의 비 V_L/V_H를 도시한 것이다.

제37b도의 f∼o는 2개의 조명을 시분할로 펄스형상으로 실행한 경우를 도시한 것이다. 제37b도의 f는 경사진 조명(15c)의 발광타이밍을 도시한 것이다. 제37b도의 g는 그 경사진 조명(15c)를 연속 조명한 경우의 출력신호 V_L을 도시하고, 제37b도의 h는 그 발광타이밍으로 조명한 경우의 출력신호 V_L를 도시한 것이다. 제37b도의 i는 발사조명(11)의 발광 타이밍을 도시한 것이다. 제37b도의 j는 그 경사진 조명(15c)를 연속조명한 경우의 줄력신호 V_H를 도시하고, 제37b도의 k는 그 발광타이밍에서 조명한 경우의 출력신호 V_H도시한 것이다. 제37b도의 a은조명 L, H를 그 발광타이밍에서 조명한 경우의 검출기(20)의 출력신호 V_L+V_H를 도시하고, 제37b도의 m은 그 출력신호 V_L+V_H,를 샘플홀드한 신호를 도시한 것이다. 제37b도의 n은 그 샘플흘드 신호를 사용해서 구한 신호비 V_L/V_H。를 도시하고, 제37b도의 o는 그신호비 V_L/V_H를 2진화해서 얻어지는 이물질 신호 Sd를 도시한 것이다.

제38도는 제31∼제35도에 도시한 각 실시예의 발광과 검출의 타이밍의 듀티의 설명도이다.

제38도에 있어서 일반적으로 검출기(20)이나 신호처리회로(300)에는 전기적인 지연이 발생하므로, 2개의조명 L, H에 의한 산란광을 정확하게 검출해서 출력신호 V_L, V_H를 얻기 위해서는 그 발광타이밍 T_L, T_H의 듀티(duty)를 50% 이하로 할 필요가 있다. 이 발광타이밍 T_L, T_H의 동기한 샘플펄스 S_L, S_H를 사용해서 출력신호 V_L+V_H를 샘플홀드하는 것에 의해 출력신호 V_L, V_H를 구할 수 있다.

제39도는 본 발명에 의한 이물질 검출방법 및 그 장치의 제10실시예의 구성에 사용되는 구동회로 및 신호처리회로(30)의 블럭도이다.

제39토에 있어서 타이밍 발생회로(200)은 레이저발생의 타이밍펄스 T_L, T_H를 레이저 구동회로(15a), (1a)에 부여해서 레이저광원(15), (1)을 시분할로 발광시킨다. 타이밍펄스 T_L, T_H는 동시에 신호분리회로(201)에 부여되어 검출신호를 검출기(20)의 출력신호 V_L,V_H로 분리한다. 또한 홀드회로(202L)에 경사진 조명타이밍 T_L의 산란광신호 V_L를 홀드하고, 홀드회로(202H)에 발사조명 타이밍 T_H의 산란광신호 V_H를 홀드한다. 산란광신호 V_L, V_H에서 아날로그 비교분할회로(100)에서 신호비 V_L/V_H를 연산하고 2진화회로(100)에서 임계값 m에 의해 2진화하면 이물질(13)을 검출한 신호가 얻어진다. 이 경우에 검출기(20)의 화소 i∼n에 대해서 아날로그 비교분할회로(100)과 2진화회로(101)을 다수개 사용해서 동시에 병렬처리하는 것에의해 고속이며, 또한 고감도의 이물질 검출을 할 수 있다. OR회로(22)는 검출기(20)의 화소 i∼n의 어느것인가로 검출한 이물질 신호를 출력해서 이물질 메모리(23)에 기억한다.

제40도는 본 발명에 의힌 이물질 검출방법 및 그 장치의 제11실시예의 구성을 도시한 장치 구성의 블럭도이다.

제40도에 있어서, 시료(7)은 송출스테이지(220)에 고정되어 모터(47)과 모터(50),에 의해 XY 방향으로 이동할 수 있다. 또 송출스테이지(220)은 판스프링(49)를 거쳐서 유지되어 있고, 모터(43)에 의해서 상하방향(ΔZ)으로 이동가능하다. 또한 자동초점센서(30)에 의해 시료표면의 높이를 측정하고, 모터구동회로(31)에 의해 모터(43)를 구동해서 시료표면이 대물렌즈(6)의 초점위치에 오도록 ΔZ를 제어하고 있다. 컨트롤러(32)는 모터(47), (50)을 제어해서 시료전면을 검사하기 위해 송출스테이지(220)을 구동한다. 또, 컨트롤러(32)는 신호처리회로(30)의 OR회로(22)의 출력신호를 이물질 표시회로(33)으로 출력한다.

상기 실시예에서는 아날로그 비교연산회로(202)를 사용하지 있지만, 검출기(20)의 화소 i∼n의 출력을 A/D 변흰해서 디지탈로 홀드, 비교와 2진화를 실행할 수 있다.

상기 실시예에 의하면 검출회로를 1개로 할 수 있으므로, 위치결정 오차에 기인하는 이물질 검출감도의 저하를 제거할 수 있다. 또 검출회로를 1개로 한 것에 의해 아날로그 증폭기 등의 회로규모의 축소가 가능하게 된다.

본 발명의 실시예에 의하면 패턴부착 웨이퍼등의 이물질 검출의 고속성을 유지하면서 대상물상에 존재하는 미세한 이물질의 검출은 안정하며, 또한 고감도로 실행할 수 있는 효과가 있다.

Claims (27)

1. 대상물을 조명하여 광학계를 거쳐서 그 반사광을 검출하고, 상기 대상물상의 이물질을 배경과 구별해서 검출하는 방법에 있어서, 대상물을 그 배경에서의 반사광이 억압되어 상대적으로 이물질에서의 반사광이 강조되는 제1의 조명을 실행하고, 상기 제1의 조명에 의한 상기 대상물에서의 반사광을 검출해서 제1의검출신호를 얻고, 대상물을 그 배경에서의 반사광이 이물질에서의 반사광에 비해 상대적으로 억압받지 않는 제2의 조명을 실행하고, 상기 제2의 조명에 의한 상기 대상물에서의 반사광을 검출해서 제2의 검출신호를 얻고, 상기 제1의 검출신호에 대해서 제2의 검출신호를 사용해서 이물질 강조처리를 실행해서 이물질을 검출하는 이물질 검출방법.
2. 특허청구의 범위 제1항에 있어서, 상기 제1의 조명은 조명광으로써 편광이 사용됨과 동시에 상기광학계의 광축의 바깥쪽에서 대상물에 대해 경사진 방향으로 조명을 실행하고, 상기 제2의 조명은 파장 및 편광중 적어도 한쪽을 상기 제1의 조명과 다르게 하여 상기 광학계의 광축에 따라서 대상물이 대한 조명을 실행하는 이물질 검출방법.
3. 특허청구의 범위 제1항에 있어서, 상기 제1의 조명과 제2의 조명을 시분할로실행하고, 상기 시분할의 조명에 동기시켜서 상기 대상물에서의 반사광을 시분할로 검출하여 제1의 검출신호 및 제2의 검출신호를 얻는 이물질 검출방법.
4. 특허청구의 범위 제1항 기재에 있어서, 상기 제1의 조명에 의한 상기 대상물에서의 산란광을 검출해서 제1의 검출신호를 얻고, 상기 제2의 조명에 의한 상기 대상물에서의 산란광을 검출해서 제2의 검출신호를 얻는 이물질 검출방법.
5. 특허청구의 범위 제2항에 있어서, 상기 제1의 조명에 의해 대상물상에서 형상의 조명영역을 형성하고, 제2의 조명에 의해 대상물상에 선형상의 조명영역을 형성하는 이물질 검출방법.
6. 특허청구의 범위 제5항에 있어서, 상기 제1의 조명에 의한 선형상의 조명영역에서의 산란광을 검출해서 제1의 검출신호를 얻고, 상기 제2의 조명에 의한 선형싱의 조명영역에서의 산란광을 검출해서 제2의 검출신호를 얻는 이물질 검출방법.
7. 특허청구의 범위 제4항에 있어서, 대상물에서의 제2의 조명에 의한 반사광중 0차원 회절광을 차광하고, 이것에 의해서 차광되지 않은 산란광을 집굉해서 제2의 검출신호를 얻는 이물질 검출방법.
8. 특허청구의 범위 제1항에 있어서, 상기 제2의 검출신호와 상기 제1의 검출신호를 비교하는 것에의해 이물질 강조처리를 실행하는 이물질 검출방법.
9. 특허청구의 범위 제1항에 있어서, 제1의 검출신호와 제2의 검출신호를 가산해서 이물질 강조처리를 실행하는 이물질 검출방법.
10. 특허청구의 범위 제2항에 있어서, 패턴부착의 대상물의 표면에 있는 이물질을 검출하는 경우에는 상기 제1및 제2의 조명을 사용해서 제1및 제2의 검출신호를 얻고, 이들에 따라서 이물질 강조처리를 실행해서 이물질 검출을 실행하고, 경면상의 이물질을 검출하는 경우에는 상기 제2의 조명을 사용해서 상기 제2의 검출신호를 얻고, 이것에 따라서 이물질 검출을 실행하는 이물질 검출방법.
11. 대상물상에 있는 이물질을 샹기 대상물 표면의 배경과 구별해서 검출하는 장치에 있어서, 대상물을 그 배경에서의 반사광이 억압되어 상대적으로 이물질에서의 반사광이 강조되는 조명을 실행하는 제1조명수단, 대상물을 그 배경에서의 반사광이 이물질에서의 반사광에 비해 상대적으로 억압받지 않는 조명을 실행하는 제2조명수단, 상기 제1조명수단에 의한 상기 대상물에서의 반사광을 검출해서 검출신호를 얻는 제1검출수단, 상기 제2조명수단에 의한 상기 대상물에서의 반사광을 검출 해서 검출신호를 얻는 제2검출수단, 상기 대상물에서의 반사광을 상기 제1검출수단 및 제2검출수단에 인도하는 광학계, 상기 제1검출수단의 검출수단에 대해서 제2검출수단의 검출신호를 사용하여 이물질 강조처리를 실행해서 이물질을 검출하는 신호처리수단을 구비하는 이물질 검출창치.
12. 특허청구의 범위 제11항에 있어서, 상기 제1조명수단은 편광을 사출하는 1 또는 2 이상의 광원을 갖고, 이 광원은 상기 광학계의 광축의 바깥쪽에서 대상물에 대해 경사진 방향으로 조명을 실행하도록 배치되고, 상기 제2조명수단은 파장 및 편광중 적어도 한쪽이 상기 제1조명수단의 조명광과 다른 광원과 상기광원에서의 조명광을 상기 광학게의 광축에 따라서 대상물에 조사시키는 수단을 갖는 이물질 검출장치.
13. 특허청구의 범위 제12항에 있어서, 상기 제1조명수단 및 제2조명수단은 각각 대상물상에 선형상의 조명영역을 형성하는 기능을 갖는 이물질 검출장치.
14. 특허청구의 범위 제12항에 있어서, 상기 광학계는 대상물에서의 반사광을 제1조명수단에 의해 발생한 제1의 반사광과 제2조명수단에 의해 발생한 제2의 반사광을 분리하는 기능을 구비하며, 또한 상기 제1검출수단과 제2검출수단은 반사광을 전기신호로 변환하는 검출기를 각각 구비하고, 제1검출수단의 검출기는 상기 분리된 제1의 반사광을 수광하는 위치에, 상기 제2검출수단의 검출기는 상기 분리된 제 2의 반사광을 수광하는 위치에 각각 배치되는 이물질 검출장치.
15. 특허정구의 범위 제13항에 있어서, 상기 광학계는 대상물의 선형상 조명영역에서의 반사광을 제1조명수단에 의해 발생한 제1의 반사광과 제2조명수단에 의해 발생한 제2의 반사광으로 분리하는 기능을 구비하며, 또한 상기 제1검출수단과 제2검출수단은 다수개의 화소를 선형상으로 배일해서 제1차원 고체활상소자를 형성하고, 상기 화소단위에 반사광을 전기신호로 변환하는 검출기를 각각 구비하고, 제1검출수단의 검출기는 상기 분리된 제1의 반사광을 수광하는 위치에, 상기 제2검출수단의 검출기는 상기 분리된 제2의 반사광을 수광하는 위치에 각각 화소의 선형상 배일을 상기 선형상 조명영역에서의 반사광의 선형상 분포에 대응시켜서 배치되는 이물질 검출장치.
16. 특허청구의 범위 제14항에 있어서, 상기 광학계는 대상물에서의 반사에 의해 발생한 산란광을 집광하고, 상기 제1검출수단 및 제2검출수단에 입사시키는 기능을 갖는 이물질 검출장치.
17. 특허성구의 범위 제14항에 있어서, 상기 광학계는 대상물의 경면에서의 반사광을 차광하고, 대상물상의 이물질에서의 반사에 의한 산란광을 투과시키는 차광수단을 구비한 이물질 검출장치.
18. 특허정구의 범위 제12항에 있어서, 제1조명수단과 제2조명수단은 서로 다른 파장의 조명광을 발생하는 광원을 갖는 이물질 검출장치.
19. 특허정구의 범위 제14항에 있어서, 상기 광학게는 대상물에서의 반사광을 파장에 의해 분리하는 색분해형 분기소자를 구비한 이물질 검출장치.
20. 특허정구의 범의 제19항에 있어서, 상기 색분해형 분기소자는 색분해 프리즘, 하프미러와 색필터를 조합한 것, 색선별미러 프리즘 및 색선별미러와 색필터를 조합한 것중에서 선택되는 어느것인 이물질 검출장치.
21. 특허청구의 범위 제11항에 있어서, 상기 신호처리 수단은 상기 제1검출수단의 검출신호와 대응하는 제2검출수단의 검출신호를 비교해서 이물질 강조처리를 실행하는 비교회로를 구비한 이물질 검출창치.
22. 특허청구의 범위 제21항에 있어서, 상기 비교회로가 본할기능을 갖는 것인 이물질 검출장치.
23. 특허청구의 범위 제11항에 있어서, 상기 신호처리수단은 상기 제1검출수단의 검출신호와 대응하는 제2검출수단의 검출신호를 가산해서 이물질 강조처리를 실행하는 가산회로를 구비한 이물질 검출장치.
24. 특허정구의 범위 제11항에 있어서, 상기 신호처리수단은 상기 제1검출수단의 검출신호와 대응하는 제2검출수단의 검출신호를 비교해서 이물질 강조처리를 실행하는 비교회로를 구비한 제1의 신호처리수단 상기 제1검출수단의 검출신호와 대응하는 제2검출수단의 검출신호를 가산하여 이물질 강조처리를 실행하는 가산회로를 구비한 제2의 신호처리수단 및 이물을 선택적으로 동작시키는 선택수단을 구비한 이물질 검출장치.
25. 대상물상에 있는 이물질을 상기 대상물 표면의 배경과 구별해서 검출하는 장치에 있어서, 대상물을 그 배경에서의 반사광이 억압되어 상대적으로 이물질에서의 반사광이 강조되는 조명을 실행하는 제1조명수단, 대상물을 그 배경에서의 반사광이 이물질에서의 반사광에 배해 상대적으로 억압받지 않는 조명을 실행하는 제2조명수단, 상기 제1조명수단과 제2조명수단을 시분할해서 조명시키도록 제어하는 수단, 상기 시분할의 조명에 동기시켜서 상기 대상물에서의 만사광을 시분할로 검출하여 제1의 검출신호 및 제2의 검출신호를 얻는 검출수단, 상기 대상물에서의 반사광을 상기 검출수단에 인도하는 광학계 및 상기 검출수단에서 출력되는 상기 제1검출신호에 대하여 상기 제2검출신호를 사용해서 이물질 강조처리를 실행하여 이물질을 검출하는 신호처리수단을 구비한 이물질 검출장치.
26. 특허청구의 범위 제25항에 있어서, 상기 제1조명수단은 편광을 사출하는 1 또는 2 이상의 광원용 갖고, 이 광원은 상기 광학계의 광축의 바깥쪽에서 대상물에 대해 경사진 방향으로 조명을 실행하도륵 배치되고, 상기 제2조명수단은 파장 및 편광중 척어도 한쪽이 상기 제1조명수단의 다른 광원과 상기 광원에서의 조명광을 상기 광학계의 광축에 따라서 대상물에 조사시키는 수단을 갖는 이물질 검출장치.
27. 특허청구의 범위 제25항에 있어서, 상기 신호처리수단은 상기 제1의 검출신호를 일시적으로 기억 유지하는 제1신호 유지수단, 상기 제2의 검출신호를 일시적으로 기억유지하는 제2신호유지수단, 상기 검출수단에서의 제1의 검출신호와 제2의 검출신호를 상기 제1및 제2의 신호유지수단에 상기 시분할에 동기해서 선택적으로 입력시키는 전환회로, 이들의 제1 및 제2의 신호유지수단에 유지되는 신호에 따라서 제1의 검출신호와 제2의 검출신호를 비교하는 비교수단 및 이 비교결과용 2진화하는 2진화회로용 구비해서 구성되는 이물질 검출장치.

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