(57)【要約】透明基板の第１の表面上の異常（１０４）を検出する方法は、まず反射性第２の表面（３０４）を透明基板（３００）に設けることから始まる。本方法は、これに続いて、放射の少なくとも一部（１１０）が基板（３００）を透過して反射性第２の表面（３０４）に当たるように基板の第１の表面に放射ビーム（１００）を照射する工程を含む。この放射は、基板の第１の表面を通って反射放射ビーム（３０６）として反射し戻される。本方法は、これに続いて、反射放射ビームから放射（２００）を検出する工程を含む。本方法は、放射ビーム（１００）と基板（３００）の第１の表面との間で相対的な移動をさせる工程もさらに含むことができる。本方法は、反射放射ビームが第１の表面を通り抜けて散乱していることを検出された放射が示す場合に、異常の存在を記録する工程をさらに含むことができる。
2004531734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板の第１の表面上の異常を検出する方法であって、
前記透明基板に反射性第２の表面を設ける工程と、
放射ビームの少なくとも一部が前記基板を透過して前記反射性第２の表面に当たるように、前記基板の第１の表面に前記放射ビームを照射し、これによって、反射放射ビームとして前記放射ビームを反射し戻し前記基板の第１の表面を通過させる工程と、
前記反射放射ビームから放射を検出する工程と、
を含むことを特徴とする透明基板の第１の表面上の異常を検出する方法。
【請求項２】
前記放射ビームと前記基板の第１の表面との間で相対的な移動をさせる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記反射放射ビームが前記第１の表面を通り抜けて散乱したことを前記検出された放射が示す場合に、粒子の存在を記録する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記反射放射ビームが前記第１の表面を通り抜ける位置に相当する前記基板の第１の表面上の位置に第２の放射ビームを照射する工程と、
前記第２の放射ビームが前記基板と交差した後、該ビームから放射を検出する工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記放射ビームは、光ビームを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記放射ビームは、レーザ光線を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記放射ビームは、偏光されていることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記放射ビームは、前記第１の表面に斜めに入射することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記放射ビームは、垂線から測ると約７０度の角度で前記第１の表面に入射することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記放射を検出する工程は、散乱放射を検出し、前記第１の表面からの反射放射を回避する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記検出された放射が前記反射放射ビームによって生成される散乱放射量の増加を示す場合に、粒子の存在を記録する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項１２】
前記第２の放射ビームと前記基板の第１の表面との間で相対的な移動をさせる工程をさらに含むことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項１３】
前記第２の放射ビームが前記基板の第１の表面と交差して散乱したことを前記検出された放射が示す場合に、粒子の存在を記録する工程をさらに含むことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項１４】
前記反射放射ビームから検出された放射を第２の放射ビームから検出された放射と比較して、どのタイプの粒子が検出されたかを判断する工程をさらに含むことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項１５】
前記放射ビームは第１の波長であり、前記第２の放射ビームは第２の波長であることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項１６】
前記第２の放射ビームは、レーザ光線を含むことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項１７】
前記第２の放射ビームは、前記第１の表面に斜めに入射することを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項１８】
前記検出された放射が前記第２の放射ビームによって生成される散乱放射量の増加を示す場合に、粒子の存在を記録する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１９】
透明基板の第１の表面上の粒子を検出する方法であって、
放射ビームの少なくとも一部が基板を透過して前記第１の表面を通り抜けるように、前記基板の第２の表面に前記放射ビームを照射する工程と、
前記放射ビームが前記第１の表面を通り抜けるときに、該ビームから放射を検出する工程と、
を含むことを特徴とする透明基板の第１の表面上の粒子を検出する方法。
【請求項２０】
複数の位置で粒子を検出するように前記放射ビームと前記基板の第２の表面との間で相対的な移動をさせる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記放射ビームが前記第１の表面を通り抜けて散乱したことを前記検出された放射が示す場合に、粒子の存在を記録する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２２】
前記放射ビームは、光ビームを含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２３】
前記放射ビームは、レーザ光線を含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２４】
前記放射ビームは、偏光されていることを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２５】
前記放射ビームは、前記第２の表面に斜めに入射することを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２６】
前記検出された放射が前記放射ビームによって生成される散乱放射量の増加を示す場合に、粒子の存在を記録する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２７】
透明基板の第１の表面上の粒子を検出する方法であって、
透明基板に反射性第２の表面を設ける工程と、
放射ビームの少なくとも一部が前記基板を透過して前記反射性第２の表面に当たるように、前記基板の第１の表面に前記放射ビームを照射し、これによって、反射放射ビームとして前記放射ビームを反射し戻し前記基板の第１の表面を通過させる工程と、
前記反射放射ビームから放射を検出する工程と、
前記放射ビームと前記基板の第１の表面との間で相対的な移動をさせる工程と、
検出された散乱放射の量に増加がある場合は常に粒子の存在を記録する工程と、
を含むことを特徴とする透明基板の第１の表面上の粒子を検出する方法。
【請求項２８】
前記反射放射ビームが前記第１の表面を通り抜ける位置に相当する前記基板の第１の表面上の位置に第２の放射ビームを照射する工程と、
前記第２の放射ビームから放射を検出する工程と、
前記第２の放射ビームから検出された放射の量に増加がある場合は常に粒子の存在を記録する工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
前記放射ビームは第１の波長であり、前記第２の放射ビームは第２の波長であることを特徴とする請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
透明基板の第１の表面上の粒子を検出する方法であって、
透明基板に反射性第２の表面を設ける工程と、
放射ビームの少なくとも一部が前記基板を透過して前記反射性第２の表面に当たるように、前記基板の第１の表面に前記放射ビームを照射し、これによって、反射放射ビームとして前記放射ビームを反射し戻し前記基板の第１の表面を通過させる工程と、
前記基板の第１の表面によって反射される放射を検出せずに、前記反射放射ビームからの放射を検出する工程と、
を含むことを特徴とする透明基板の第１の表面上の粒子を検出する方法。
【請求項３１】
透明基板の第１の表面上の粒子を検出する方法であって、
前記透明基板に反射性第２の表面を設ける工程と、
放射ビームの少なくとも一部が前記基板を透過して前記反射性第２の表面に当たるように、前記基板の第１の表面に前記放射ビームを照射し、これによって、反射放射ビームとして前記放射ビームを反射し戻し前記基板の第１の表面を通過させる工程と、
前記反射放射ビームからの反射放射を検出せずに、反射放射ビームからの散乱放射を検出する工程と、
を含むことを特徴とする透明基板の第１の表面上の粒子を検出する方法。
【請求項３２】
透明基板の第１の表面上の粒子を検出するシステムであって、
放射の発生が可能な放射源と、
前記放射を集めて放射ビームにすることができる対物レンズであって、前記放射ビームの少なくとも一部が前記基板を透過して前記基板の反射性第２の表面に当たるように、前記基板の第１の表面上の第１の位置に前記放射ビームを照射し、これによって前記放射ビームを反射し戻し前記基板の第１の表面の第２の位置を通過させるように搭載される前記対物レンズと、
前記第２の表面から反射される放射を検出するように設けられる検出器デバイスと、
を備えることを特徴とする透明基板の第１の表面上の粒子を検出するシステム。
【請求項３３】
前記基板によって持ち込まれる収差を補正することが可能な補正プレートをさらに備えることを特徴とする請求項３２記載のシステム。
【請求項３４】
放射を集めて、前記検出器上に前記放射を集光することが可能なコレクタをさらに備えることを特徴とする請求項３２記載のシステム。
【請求項３５】
前記基板の第１の表面上の前記第２の位置へ前記放射ビームを再照射することが可能な光学素子をさらに備えることを特徴とする請求項３２記載のシステム。
【請求項３６】
前記検出器デバイスは、前記基板の第１の表面上の前記第１の位置に前記放射ビームが当たることによって生成される散乱光が前記検出器に実質上達しないように搭載される視野絞りをさらに備えることを特徴とする請求項３２記載のシステム。
【請求項３７】
前記検出器デバイスは、前記基板の反射性第２の表面に前記放射ビームが当たることによって生成される散乱光が前記検出器に実質上達しないように搭載される視野絞りをさらに備えることを特徴とする請求項３２記載のシステム。
【請求項３８】
前記基板の第１の表面上の前記第１の位置および前記基板の反射性第２の表面の双方に前記放射ビームが当たることによって生成される散乱光が前記検出器に実質上達しないように搭載される視野絞りをさらに備えることを特徴とする請求項３２記載のシステム。
【請求項３９】
前記放射源および前記対物レンズは、レーザ源によって提供されることを特徴とする請求項３２記載のシステム。
【請求項４０】
前記検出器は、散乱放射を集めて、反射放射を回避するように搭載されることを特徴とする請求項３２記載のシステム。
【請求項４１】
前記補正プレートは、斜めの透明プレートを備えることを特徴とする請求項３３記載のシステム。
【請求項４２】
前記光学素子は、プリズムを備えることを特徴とする請求項３５記載のシステム。
【請求項４３】
透明基板の第１の表面上の粒子を検出するシステムであって、
放射の発生が可能な放射源と、
前記放射を集めて放射ビームにすることができる対物レンズであって、前記放射ビームの少なくとも一部が前記基板を透過して前記第１の表面を通り抜けるように、前記基板の第２の表面上に前記放射ビームを照射するように搭載される前記対物レンズと、
前記第１の表面からの放射を検出するように設けられる検出器デバイスと、
を備えることを特徴とする透明基板の第１の表面上の粒子を検出するシステム。
【請求項４４】
前記基板によって持ち込まれる収差を補正することが可能な補正プレートをさらに備えることを特徴とする請求項４３記載のシステム。
【請求項４５】
放射を集めて、前記検出器上に前記放射を集光することが可能なコレクタをさらに備えることを特徴とする請求項４３記載のシステム。
【請求項４６】
前記放射源は、レーザ源によって提供されることを特徴とする請求項４３記載のシステム。
【請求項４７】
前記補正プレートは、斜めの透明プレートを備えることを特徴とする請求項４４記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主にウェハまたはフォトマスク表面の検出の分野に関し、より具体的には透明ガラス基板を検査するための照射集光光学に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハの製造中にパターン欠陥や粒子汚染などの異常をモニタすることは、歩留まりを向上させるために重要な要素となる。ウェハ表面上では、さまざまなタイプ、特に粒子による欠陥および汚染が生じる。異常が生じたプロセス工程を探す際、およびウェハを廃棄する必要があるのかについて決定する際、ウェハ表面上の異常の有無、位置、およびタイプを特定することが役に立つ。
【０００３】
当初は、ウェハ表面を目視検査して粒子をマニュアルでモニタしていた。このような粒子は、たいてい粉塵または微細シリコン粒子であり、ウェハパターン欠陥の多くの原因となっていた。しかし、明らかに、マニュアル式検査は時間がかかり、オペレータがエラーをしたり、特定の欠陥を見つけられなかったりするので信頼性に欠けていた。
【０００４】
ウェハ表面の検査に要する時間を減らすために、自動検査システムが数多く導入された。このような自動検査システムのほぼ大多数は、光の散乱に基づいて粒子およびその他の欠陥を検出する。このようなシステムは、照射光学器および集光−検出光学器の二つの主構成要素を含む。照射光学器は、一般に、レーザまたは白色光などの放射源を用いてウェハ表面を走査することからなる。ウェハの表面上にある粒子は入射光を散乱させる。集光光学器は受け取る散乱放射の増加量を検出する。この増加は通常、照射光学器によって照射された粒子に対応している。散乱放射の増加が検出される毎に、このデータを既知のビーム位置に合わせて調整する。次に、評価、計数、およびモニタ上での表示が可能な電気信号にデータを変換する。
【０００５】
散乱放射を利用してウェハを検査する既知のシステムは、ガラスマスク基板のような透明な物質を検査するために使用する場合も、深刻な限界に直面する。大きな限界の一つに、透明基板上の異常によって生じる散乱放射が不透明基板上の異常から生じるものより実質上少ないことが挙げられる。この低散乱放射出力に寄与する要因は少なくとも二つある。第１は、基板表面での大気側入射放射と大気側反射放射との間に生じる有害な干渉が存在することである。第２は、集光−検出光学器に達する前方散乱放射が実質上減少してしまうことである。
【０００６】
前方散乱放射とは、放射の発生源からの方向と概して同じ方向へ散乱する散乱放射のことである。例えば、基板に当たった入射放射は、基板へ移動する前方散乱放射を生成することができる。異常物に当たった入射放射は、異常物を通って移動し、基板表面に当たる前方散乱放射を生成することができる。さらに、基板表面から反射して（反射放射）下から異常物に当たった放射は、基板から遠ざかって集光−検出光学器へ移動する傾向のある前方散乱放射を生成することができる。この最後の形の前方散乱放射は、集光−検出光学器へ直接移動する傾向がみられるので、一般にこの散乱放射がウェハ検査工程の間に集められる散乱放射のかなり大きい部分を占める。このため、本明細書中で使用される用語「前方散乱放射」は、下から異常物に当たる反射放射によって生成される前方散乱放射を主に指す。
【０００７】
放射源が透明基板表面に向けて照射されると、わずかな入射放射が反射放射として表面から反射される。これは入射放射の多くの部分が透明基板を透過するためである。実際、入射放射の約０％から１０％しか表面から反射されない。このような透明基板からの反射放射が（シリコンウェハと比較して）実質的に減少すると、これに相応して集光−検出光学器に向かう異常物からの前方散乱放射も実質的に減少する結果になる。
【０００８】
これらの問題に加えて、入射光が基板を透過し、次に基板を所定の位置に保持するために用いられるチャックに当たると、光は散乱するので、透明基板におけるバックグランドノイズが増加するという問題もある。このため、また上記の要因すべてが関わって、既知のシステムによる透明基板検査の際の信号対雑音比を著しく低下させ、粒子の検出は質が悪くなってしまう。このため、透明基板上に存在する異常を発見したときに、信号対雑音比が高くより強い散乱放射信号を生成することができる検査システムが必要とされている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ガラスマスク基板のような透明物質の検査に関わる不都合および問題は本発明の使用によって改善された。
【００１０】
本発明の実施の形態によれば、透明基板の第１の表面上の異常を検出する方法は、まず反射性第２の表面を透明基板に設けることから始まる。本方法は、これに続いて、放射の少なくとも一部が基板を透過して反射性第２の表面に当たるように基板の第１の表面に放射ビームを照射する工程を含む。この放射は、基板の第１の表面を通って反射放射ビームとして反射し戻される。本方法は、これに続いて、反射放射ビームから放射を検出する工程を含む。本方法は、放射ビームと基板の第１の表面との間で相対的な移動をさせる工程もさらに含むことができる。本方法は、反射放射ビームが第１の表面を通り抜けて散乱していることを検出された放射が示す場合に、異常の存在を記録する工程をさらに含むことができる。
【００１１】
別の実施の形態によれば、上記の方法は、反射放射ビームが第１の表面を通り抜ける位置に相当する基板の第１の表面上の位置に第２の放射ビームを放射し、第２の放射ビームからの放射を検出する工程をさらに含むことができる。
【００１２】
別の実施の形態によれば、透明基板の第１の表面上の異常を検出する方法は、放射ビームの少なくとも一部が基板を透過して第１の表面を通り抜けるように基板の第２の表面に放射ビームを照射する工程と、放射ビームが第１の表面を通り抜けるときに放射を検出する工程とを含む。
【００１３】
本発明の別の実施の形態によれば、透明基板の第１の表面上の異常を検出するシステムは、放射発生が可能な放射源、放射を集めて放射ビームにすることができる対物レンズ、および放射を検出するために搭載される検出器を備える。対物レンズは、放射ビームの少なくとも一部が基板を透過して基板の反射性第２の表面に当たり、これによって放射ビームが反射され基板の第１の表面の第２の位置を通って戻るように、基板の第１の表面上の第１の位置に放射ビームを照射するように搭載される。
【００１４】
別の実施の形態によると、上記のシステムは、基板によって持ち込まれる何れの収差も修正することが可能な補正プレート、放射を集めて検出器に放射を集光することが可能なコレクタ、および／または基板の第１の表面上の第２の位置へ放射ビームを再照射することが可能な光学素子のうち、任意のものまたはすべてを備えることができる。
【００１５】
本発明の技術上の重要な効果として、基板の反射性第２の表面から放射ビームを反射させて、大気側からではなく基板側から放射ビームが異常物に当たることが挙げられる。基板側からの放射を使用すると、放射の損失が減り、反射放射成分の集光をしないことによって散乱放射と反射放射との間の干渉が減り、バックグランドノイズが減り、システムによって生成される前方散乱放射の量が大幅に増加するので、システムの感度が増す。本発明の別の効果は、現在のウェハ検査システムおよびウェハ実装システムを大幅に設計変更することなく、本明細書中に開示の方法の実施ができるという点である。
【００１６】
本発明の技術上の他の重要な効果は、当業者であれば、以下に示す図面、明細書、および請求項からすぐにわかるものである。
【００１７】
次に、本発明のさらに詳細な説明、およびその他の特徴および効果について、添付図面を参照しながら以下に記載する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態およびこれらの効果は、図１〜図８の図面を参照すれば一番よく理解することができる。各図面で同じ部材および対応する部材には、同じ数字を使用する。
【００１９】
図１および図２は、ウェハ検査システムを使用して、基板表面上の粒子を検出する方法を示す。本記載をする上で、「粒子」の意味は、結晶起因粒子（ＣＯＰ：結晶欠陥）のほか、その他のタイプの異常を含むものとする。結晶起因粒子とは、半導体ウェハでの表面破壊の欠陥のことであって、初期の検査システムでは欠陥と本当の粒子とを識別することができなかったため、以前から「粒子」として分類されている。図１は、入射放射ビーム１００を透明またはガラスの基板１０２に照射して、その表面を検査したところ、粒子に当たらなかった場合の例を示す。入射放射ビーム１００は、光の形をとることができ、特にレーザ光線とすることができる。粒子検出のために使用される一般的なタイプのレーザ光線として、約４８８ｎｍおよび５１４ｎｍの放射を出すことができるアルゴンイオンレーザ、および約２６６ｎｍ、３５５ｎｍ、または１０６４ｎｍの放射を出すことができる固体ＹＡＧレーザが挙げられる。入射放射ビーム１００は、一般に、粒子を探すために基板表面を横断するように走査する。
【００２０】
入射放射ビーム１００は、入射角θで第１の表面１０６に当たる。本発明の実施の形態では、角度θが約７０度に等しい。この角度は、カリフォルニア州サンノゼにあるケーエルエー−テンカー  コーポレイションのＳｕｒｆｓｃａｎ（登録商標）ＳＰ１TBIウェハ検査ツール (Wafer Inspection Tool)のような既知の半導体ウェハ検査システムによって用いられている入射角と同じである。
【００２１】
図１には、基板１０２の第１の表面１０６上にあって入射放射ビーム１００から遠く離れて存在する粒子１０４が含まれている。基板１０２の第１の表面１０６を本明細書中では上部表面１０６と呼ぶこともある。典型的には、基板表面、特に半導体ウェハ表面上に見られる粒子には、微小シリコン粒子（例えば、Ｓｉ，ＳｉＯ2，またはＳｉ3Ｎ4）のような微小粒子、または粉塵粒子が含まれる。図１では、粒子１０４がポリスチレンラテックス球（ＰＳＬ）とすることもできる。これは粒子蒸着システムおよびウェハ走査装置のようなツールの較正をするために一般に使用される人造粒子の一種である。
【００２２】
入射放射ビーム１００が上部表面１０６に当たると、入射放射ビーム１００の成分の一部が反射放射ビーム１０８として上部表面１０６から反射され、別の成分が屈折放射ビーム１１０として基板１０２へ伝わる。反射放射ビーム１０８は、垂線から測定される入射角θ’を有し、この入射角は入射放射ビーム１００の入射角θと等しい。基板１０２が透明なので、入射放射ビーム１００のエネルギーの多くは基板１０２へ伝わる。このため、一般に、反射放射ビーム１０８は、入射放射ビーム１００からのエネルギーの小量分だけしか含まず、典型的には０％から１０％の間のエネルギーしか含まない。
【００２３】
屈折放射ビーム１１０は、基板１０２にはいると屈折する。次に、屈折放射ビーム１１０は、基板１０２中を移動し、基板１０２の第２の表面１１２を出る。このとき、垂線から測定されるθ”の入射角で、もう一度屈折する。この角度θ”は、入射放射ビーム１００の角度θおよび反射放射ビーム１０８のθ’と等しい。反射放射ビーム１０８とは異なり、屈折放射ビーム１１０は、一般に、入射放射ビーム１００からのエネルギーのほとんど（９０％から１００％の間）を運ぶ。基板１０２の第２の表面１１２を本明細書中では底面１１２と呼ぶこともある。
【００２４】
入射放射ビーム１００からの残存エネルギーのほとんどが、さまざまな形で消耗される。例えば、散乱放射になったり、基板１０２へ吸収されたり、熱エネルギーとなって消えてしまったりする。散乱放射は、入射放射ビーム１００が上部表面１０６に当たる位置、屈折放射ビーム１１０が底面１１２に当たる位置など、数箇所で発生可能である。
【００２５】
図２は、粒子１０４が検出される場合の例を示す。この図では、入射放射ビーム１００から反射放射ビーム１０８にかけての部分が、粒子１０４によって散乱されている。次に、生じた散乱放射２００が、ウェハ検査システム（図８に示す）の集光−検出光学器によって集められる。システムによって集められる散乱放射２００の部分の多くは、反射放射ビーム１０８から生じたものである。これは、反射放射ビーム１０８が下から粒子１０４に当たり、その結果生じる前方散乱放射２００が、システムの集光−検出光学器へ直接到達しやすいためである。
【００２６】
コレクタ８１２および検出器８１４（両方とも図８に示す）からなるシステムの集光−検出光学器を使用して、散乱放射２００を集め検出する。放射ビーム１００および１０８が見つけた粒子１０４に応じて集められる散乱放射２００のレベルの増加を記録するのが検出器８１４である。入射ビーム１００が上部表面１０６に当たり、屈折ビーム１１０が底面１１２に当たることによって、散乱放射が生じるので、通常、検出器８１４は、連続的に低い閾値レベルの散乱放射を受け取る。このように、通常、粒子が発見されると、集められる散乱放射のレベルが増加する。
【００２７】
透明基板１０２の検査で図２の場合に生じる散乱放射２００の量は、不透明なシリコンウェハの検査で生じる量と比較すると小さい。これも、透明な表面の検査時に、検出される散乱放射の大部分を生成する反射放射ビーム１０８が、入射放射ビーム１００のエネルギーの０％から１０％までしか含まないためである。さらに、入射放射ビーム１００と反射放射ビーム１０８と間の破壊的な干渉によって、反射放射ビーム１０８のエネルギーレベルがさらに減少してしまう。このため、比較的小量の前方散乱放射しか生成できない。散乱放射２００のレベルがこのように減少すると、システム感度の低下につながり、不都合である。
【００２８】
図３および図４は、本発明の実施の形態による基板表面上の粒子を検出する典型的な方法を示す。大気側放射に対し、この図では基板側放射を使用して粒子検出を実施する。具体的には、この実施の形態では、粒子を検出するために使用する放射ビームが、図１のように大気中のみを移動して粒子に当たるのではなく、基板１０２中を移動してから当たる。このことを、図３および図４の実施の形態では、検査される第１の表面３０２、および反射性をもたせた第２の表面３０４を有する改良基板３００を使用して達成する。第１の表面３０２を本明細書中では上部表面３０２と呼ぶことがある。また、第２の表面３０４を本明細書中では底面３０４と呼ぶことがある。反射性底面３０４を使用すると、屈折放射ビーム１１０を反射放射ビーム３０６として上部表面３０２に向かって上方に反射し戻すことができる。ここで上部表面３０２上の粒子１０４を検出するために用いるビームは反射放射ビーム３０６である。
【００２９】
改良基板３００は、底面３０４に反射性をもたせるという点でのみ基板１０２とは異なる。一実施の形態では、基板１０２、および反射性層を有するコーティング底面１１２を用いることによって、例えば、静電チャックを可能にするために極紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィで使用されるようなアルミメッキプロセスを使用することによって、このような改良を実現することができる。反射性底面３０４を使用するので、上部表面３０２の上側にある放射源の位置をそのまま維持することができる。このため、上側から斜めに照射される放射を利用する既存のウェハ検査システムであれば、本質的な変更をシステムに施す必要なく、本発明の方法を実施することができる。主な変更は、反射放射ビーム３０６が対象位置の上に集光するように、入射放射ビーム１００の光学軸を移すことである。
【００３０】
基板側放射を使用すると、粒子１０４を起点として生じる散乱放射の量の大幅な増加に導く効果がいくつか得られる。効果の一つとして、反射放射ビーム１０８の場合と同様、集光−検出光学器に向かう前方散乱放射２００を生成するような角度で、基板側放射が下から粒子１０４に当たることが挙げられる。しかし、反射放射ビーム１０８と異なり、基板側放射は、入射放射ビーム１００からのエネルギーの大部分を保持しているので、事実上さらに多くの前方散乱放射を生成する。
【００３１】
基板側放射の別の効果は、基板側放射が基板の上部表面を通り抜けるときに、基板から大気側へ放射が抜ける箇所で有益な干渉が生じるということである。この有益な干渉は、基板を離れる放射を強くする傾向があり、ある入射角では４０〜６０％放射を強くすることもある。この放射強度の増加によって、さらに多くの散乱放射の生成が促される。
【００３２】
図３は、上部表面３０２を検査するために入射放射ビーム１００を基板３００に照射したところ、粒子１０４に当たらなかった場合を例示する。入射放射ビーム１００が第１の位置３０８で上部表面３０２に当たり、そこから入射放射ビーム１００の成分が屈折放射ビーム１１０として基板３００へ屈折する。一実施の形態では、既存システムの使用時に利用することができるように、入射放射ビーム１００は約７０度の入射角を有する。次に、屈折放射ビーム１１０は基板３００内を移動し、反射性底面３０４に当たり、そこから反射放射ビーム３０６として反射し戻される。次に、反射放射ビーム３０６は、基板３００内を移動し、第２の位置３１０で上部表面３０２を通り抜け、もう一度屈折する。
【００３３】
注目すべきことは、入射放射ビーム１００が上部表面３０２に当たると、反射放射ビーム１０８および散乱放射（不図示）も生じ、底面３０４に当たった屈折放射ビーム１１０からも散乱放射（不図示）が生じることである。検出器（図８に示す）によってこのような成分が検出されると、得られる結果に干渉する虞があるが、後に図８を参照して説明するように、この検出を最小限に抑えたり、除去したりすることができる。このため、わかりやすくするために、このような成分に関して本明細書中では議論せず、図３の例示もしない。
【００３４】
図４は、上部表面３０２を検査するために入射放射ビーム１００を基板３００に照射して、反射放射ビーム３０６が粒子１０４に当たる場合を例示する。図３のように、入射放射ビーム１００が上部表面３０２の第１の位置３０８に照射され、成分が屈折放射ビーム１１０として基板３００にはいる。次に、屈折放射ビーム１１０は、基板３００内を移動し、反射放射ビーム３０６として反射性底面３０４で反射される。次に、反射放射ビーム３０６は、基板３００内を移動し、上部表面３０２を通り抜け、それから粒子１０４に当たる。反射放射ビーム３０６が上部表面３０２を通り抜けるときに有益な干渉が生じうるので、これによって、反射放射ビーム３０６の強度が増幅される。次に、図４に示すように、粒子１０４を起点として散乱放射２００が生じ、コレクタ８１２および検出器８１４（図８に示す）がこの散乱放射２００を集め、検出することができる。
【００３５】
図５Ａおよび図５Ｂは、本発明の別の実施の形態によって設計されるシステムおよび方法を例示し、ここでは、第１の放射ビームが基板表面の基板側検査を実施することができ、第２の放射ビームが基板表面の大気側検査を実施することができる。図５Ａは、粒子検査を本発明に従って実施するこの別の実施の形態の第一工程であって、特に反射放射ビーム３０６を使用して粒子１０４を検出する工程を例示する。図５Ａは、上部表面３０２の第１の位置３０８に入射放射ビーム１００を照射する放射源５００を含む。次に、図３および図４で説明したように、入射放射ビームの成分１００が屈折放射ビーム１１０として基板３００にはいり、屈折放射ビーム１１０は、反射放射ビーム３０６として反射性底面３０４によって反射され、反射放射ビーム３０６は上部表面３０２を通り抜け、そこから粒子１０４に当たる。
【００３６】
図５Ｂは、この別の実施の形態の第２工程を例示し、ここでは、対物レンズまたはプリズム（図５Ｂに示す）によって提供することができる光学素子５０２が入射放射ビーム１００の光路に導入されている。光学素子５０２があるので、入射放射ビーム１００の光路が変わり、その結果、第２の位置３１０で上部表面３０２に当たる。このため、第２の位置３１０では、図５Ａの反射放射ビーム３０６による基板側検査、および図５Ｂの入射放射ビーム１００による大気側検査を受けることになる。大気側および基板側検査技術の両方を使用して第２の位置３１０からの検査を通じ、大気側および基板側検査の間に受ける散乱放射２００の差を分析することによって、どのタイプの欠陥粒子１０４であるのかを識別することができる。
【００３７】
図６は、本発明の別の実施の形態による反射性底面を使用しない基板表面の基板側検査を実施する方法を示す。ここでは、屈折放射ビーム１１０を反射させるための反射性底面３０４を設けるのではなく、入射放射ビーム１００を下から照射し、底面１１２から直接基板にぶつける。この実施の形態では、反射性底面をもう必要としないので、図１および図２の基板１０２を利用する。入射放射ビーム１００の成分が屈折放射ビーム１１０として基板１０２にはいり、屈折放射ビーム１１０が基板１０２中を移動して、上部表面１０６を通り抜け、そこから粒子１０４に当たる。次に、上記のように、散乱放射２００が、上部表面１０６の上側に設けられているコレクタ８１２（図８に示す）によって集められる。このように、ここでは反射性底面を使用せず基板側検査をする。
【００３８】
図７は、放射ビームの異なる入射角に対する基板側照射と大気側照射との差を例示するチャートである。図７に示すように、入射角が３０度以下および６０度以上のとき、大気側放射を使用する場合より基板側放射を使用する場合のほうが、検出される散乱放射が極めて多くなる。さらに重要なことには、非常によく知られているウェハ検査システムでは７０度の入射角を使用するが、この入射角で、基板側放射を使用すると、検出される散乱放射は実質的にさらに多くなる。
【００３９】
図８は、本発明の実施の形態によるサンプル検査システム８００の概略図である。サンプル検査システム８００は、一つ以上の波長で入射放射ビーム１００を照射するように作動する放射源８０２を含む。上述したように、放射源８０２として使用することができるデバイスの一つは固体レーザである。固体レーザは、他の型のレーザよりも安定していて、信頼性があり、小型であるという傾向にあるので、サンプル検査システムで固体レーザを使用することは好ましい。
【００４０】
特に、ＹＡＧ固体レーザを放射源８０２として使用することができる。ＹＡＧレーザは一般的な動作として、一つの周波数で放射を生成し、次に、ネオジムまたはエルビウムでドープされたイットリウムアルミニウムガーネット結晶中にこの放射を通すことによって、その周波数を所望の周波数へ移す。このプロセスは、高調波レーザ光の発生と呼ばれる。この結晶は、放射の周波数を２倍、３倍、または４倍にすることができる。したがって、放射が１０６４ナノメートル（ｎｍ）で始まる場合、高調波レーザ光の発生は、５３２ｎｍの放射、３５５ｎｍの放射、または２６６ｎｍの放射の放射を生成することができる。別のレーザ源として、ガス、プラズマ、または他のタイプの結晶などの材料を、高調波レーザ光の発生プロセスのＹＡＧ結晶の代わりに使用することができる。本発明の他の実施の形態では、アルゴンイオンレーザを含む代替レーザ源によって放射源８０２を提供することができる。
【００４１】
サンプル検査システム８００は、入射放射ビーム１００を集光してピンホールフィルタ８０６に通すことができるレンズ８０４を含むことができる。放射ビームが粒子および他の物質に当たることによって放射ビームの強度分布がランダムにばらつくが、このレンズピンホールアセンブリは、このようなばらつきからなる空間ノイズを入射放射ビーム１００から取り除くために使用される空間フィルタである。このような粒子は、放射ビームの空間的コヒーレンスを低下させる傾向がある。
【００４２】
入射放射ビーム１００がレンズ８０４および空間フィルタであるフィルタ８０６を通った後、レンズ８０８によって斜照明チャネル８１０へ集光される。次に、入射放射ビーム１００は、斜角でガラス基板３００の上部表面３０２に当たる。一実施の形態によれば、この角度は基板表面に対する垂線から測ると約７０度である。入射放射ビーム１００が表面３０２に当たると、屈折放射ビーム１１０が基板３００にはいり、反射性底面３０４で反射される。これによって反射放射ビーム３０６が生成され、このビームは次に、上部表面３０２上の粒子を検出するために使用される。
【００４３】
別の実施の形態では、システム８００は、レンズ８０８と上部表面３０２との間に搭載される補正プレート（図示せず）を含むことができる。補正プレートを使用すると、透明基板３００によって持ち込まれうる重大な３次収差が補正され、これによって、粒子検出用の小さな照射スポットが上部表面３０２に生じる。
【００４４】
反射放射ビーム３０６が上部表面３０２を通り抜けるときにこのビームによって生成される散乱放射２００の一部が、集光システム８１２によって集められる。このシステムは、本実施の形態では楕円体の鏡によって提供される。また、散乱放射は集光システム８１２によって検出器８１４上に集められる。一実施の形態では、光電子増倍管によって検出器８１４を提供することができる。集光システム８１２および検出器８１４は、上述したケーエルエー−テンカー  コーポレイションのＳｕｒｆｓｃａｎ（登録商標）ＳＰ１TBIツールのように既知のシステムで使用されるものと同一のものにすることができる。
【００４５】
本発明の一実施の形態によれば、望ましくない散乱放射成分のすべてが検出器８１４にはいらないようにするために、またシステム８００の感度低下を防ぐために、集光システム８１２に視野絞りを含ませることができる。この成分には、入射放射ビーム１００が上部表面３０２の第１の位置３０８に当たったときに生じる散乱放射、および／または屈折放射ビーム１１０が基板３００の反射性底面３０４に当たったときに生じる散乱放射が含まれる。
【００４６】
図８に示されるように、モータ８１８によって回転するチャック８１６上にガラス基板３００を搭載する。搭載チャック８１６は、好ましくはエッジ支持チャックであり、既知のシステムで現在使用されているものと同様のものである。次に、これらのエレメントをトランスデューサ８２０によって直線的に移動させる。両方の動作は、入射放射ビーム１００および反射放射ビーム３０６が表面全体を対象として表面３０２を渦巻状に走査することができるように、コントローラ８２２によって制御される。
【００４７】
本発明の別の実施の形態では、集光システム８１２として楕円体の鏡を使用する代わりに、他の湾曲した鏡または対物レンズを使用することができる。例えば、放物面の鏡などがあるが、これに限定されるものではない。放物面の鏡は、表面３０２からの散乱放射を平行にして平行ビームにするものである。この平行ビームは、次にレンズによって検出器８１４へ集めることができる。楕円体または放物面状以外の形を有する湾曲した鏡面を使用してもよい。
【００４８】
このように、本発明のシステムおよび方法を、透明なガラス基板を検査する場合について記載してきた。これまでの先進技術では、透明基板を検査する際、システムは厳しい制限を受け、集められたデータは貧弱であったが、これとは異なり、本発明のシステムおよび方法は基板側検査技術を利用するもので、この技術はこれらの制限を克服することができ、データの向上およびより大きな信号対雑音比を提供することができる。特に、基板側放射は、透明基板上の異常物を起点とし、より大きな前方散乱放射を生成する。さらに、反射放射ビームが上部表面を通り抜けるときに、このビームから入射放射ビームが相殺されるので、二つのビーム間に有害な干渉が生じない。それどころか、反射放射ビームが基板から大気へ移る際に有益な干渉が生じる。さらに、本発明のシステムおよび方法は、欠陥の識別に役立つ基板側および大気側検査の両方を提供することができる。本発明の方法は、小規模の必要な変更を加えるだけで、既存システム上で実施することもできる。
【００４９】
本発明の様々な実施の形態を例示して記載してきたが、本明細書に示す発明概念から外れることなく種々の変更ができることは、当業者には明らかなことである。したがって、本発明は、添付の請求項およびそれらの均等物に基づく以外は制限を受けるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】放射ビームが基板表面に照射され、放射ビームが粒子によって散乱されると粒子が検出される基板表面を検査する方法を示す。
【図２】放射ビームが基板表面に照射され、放射ビームが粒子によって散乱されると粒子が検出される基板表面を検査する方法を示す。
【図３】基板の反射性底面からの反射光によって生成される基板側放射を使用する本発明の実施の形態による基板表面を検査する方法を示す。
【図４】基板の反射性底面からの反射光によって生成される基板側放射を使用する本発明の実施の形態による基板表面を検査する方法を示す。
【図５Ａ】第１の放射ビームによって基板表面の基板側検査をすることができ、第２の放射ビームによって基板表面の大気側検査をすることができる本発明の別の実施の形態によるシステムおよび方法を例示する。
【図５Ｂ】第１の放射ビームによって基板表面の基板側検査をすることができ、第２の放射ビームによって基板表面の大気側検査をすることができる本発明の別の実施の形態によるシステムおよび方法を例示する。
【図６】本発明の別の実施の形態による反射性底面を使用しない基板表面の基板側検査をする方法を示す。
【図７】放射ビームの入射角が異なるときの基板側照射と大気側照射との間の差を例示するグラフである。
【図８】本発明の実施の形態によって構築される基板検査システムを例示する。
【図７】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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