(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属膜付き半導体ウエハの表面に対して光を走査し、この金属膜付き半導体ウエハ表面からの散乱光を検出して前記金属膜付き半導体ウエハ表面の異物などを検査する検査工程を備える半導体装置の製造方法において、
前記検査工程における前記金属膜付き半導体ウエハ表面上に対して走査する前記光のスポット形状は、前記金属膜付き半導体ウエハ表面上の走査方向と一致する方向に長く形成され、且つ前記金属膜付き半導体ウエハ表面上を螺旋状に走査することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
金属膜付き半導体ウエハの表面に対して光を走査し、この金属膜付き半導体ウエハ表面からの散乱光を検出して前記金属膜付き半導体ウエハ表面の異物などを検査する検査工程を備える半導体装置の製造方法において、
前記検査工程では、Ｓ偏光成分の光を前記金属膜付き半導体ウエハに対して所定の入射角で照射すると共に、前記Ｓ偏光成分の光のスポット形状を前記金属膜付き半導体ウエハ表面上の走査方向と一致する方向に長く形成して、前記金属膜付き半導体ウエハ表面上を螺旋状に走査し、
かつ前記金属膜付き半導体ウエハから散乱光のうちＳ偏光成分を選択して所定の角度方向から受光し、
かつこの受光強度に基いて前記金属膜付き半導体ウエハ表面上の異物などを検出することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記金属膜付き半導体ウエハに照射するＳ偏光成分の光の照射角度を前記金属膜付き半導体ウエハ表面に対して２０°以下とし、かつ前記金属膜付き半導体ウエハ表面からの散乱光のうちＳ偏光成分を、前記金属膜付き半導体ウエハ表面に対して１０°〜４０°かつ前記金属膜付き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１１０°〜１５０°の角度の範囲で受光することを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記半導体装置は、２５６ＭＤＲＡＭであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
金属膜付き半導体ウエハの表面に対して光を走査する手段と、この金属膜付き半導体ウエハ表面からの散乱光を検出する手段とを備える前記金属膜付き半導体ウエハ表面の異物などを検査する異物検査装置において、
前記金属膜付き半導体ウエハ表面上に走査する前記光のスポット形状は、前記金属膜付き半導体ウエハ表面上の走査方向と一致する方向に長く形成され、且つ螺旋状に走査するように構成されていることを特徴とする異物検査装置。
【請求項６】
金属膜付き半導体ウエハの表面に対して光を螺旋状に走査する手段と、この金属膜付き半導体ウエハ表面からの散乱光を検出する手段とを備える前記金属膜付き半導体ウエハ表面の異物などを検査する異物検査装置において、
Ｓ偏光成分の光を前記金属膜付き半導体ウエハに対して所定の入射角で、かつ、このＳ偏光成分の光のスポット形状を前記金属膜付き半導体ウエハ表面上の走査方向と一致する方向に長く形成する手段と、
前記金属膜付き半導体ウエハからの散乱光のうちＳ偏光成分を選択して所定の角度方向から受光する手段と、
この受光強度に基いて前記金属膜付き半導体ウエハ表面上の異物などを検出する手段とを備え、
前記Ｓ偏光の光のスポット形状が、前記金属膜付き半導体ウエハ表面上の走査方向と一致する方向に長く形成された状態で、前記金属膜付き半導体ウエハ表面上において螺旋状に走査するように構成されていることを特徴とする異物検査装置。
【請求項７】
前記金属膜付き半導体ウエハに照射するＳ偏光成分の光の照射角度を前記金属膜付き半導体ウエハ表面に対して２０°以下とし、かつ前記金属膜付き半導体ウエハ表面からの散乱光のうちＳ偏光成分を、前記金属膜付き半導体ウエハ表面に対して１０°〜４０°かつ前記金属膜付き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１１０°〜１５０°の角度の範囲で受光するように構成されていることを特徴とする請求項６記載の異物検査装置。
【請求項８】
被検査体表面に対して２０°以下の照射角度でＳ偏光成分の光を照射する集光照射光学系と、
前記被検査体表面上に対して前記Ｓ偏光成分の光を螺旋状に走査する手段と、
前記被検査体表面に対して仰角を１０°〜４０°、前記Ｓ偏光成分の光の入射平面に対して水平角を１１０°〜１５０°の範囲で、前記被検査体から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、
前記集光照射光学系は、前記Ｓ偏光成分の光をスポット形状で、かつ前記被検査表面上の走査方向と一致する方向に長く形成する手段を備えたことを特徴とする異物検査装置。
【請求項９】
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偏光成分の光とする偏光子とを備え、
前記集光照射光学系は、前記偏光子からの光を前記被検査体に対してスポット形状に形成して集光するように構成され、
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を具備したことを特徴とする請求項８記載の異物検査装置。
【請求項１０】
前記レーザ発振器は、アルゴンイオンレーザであることを特徴とする請求項９記載の異物検査装置。
【請求項１１】
前記集光照射光学系は、前記レーザビームを楕円形状に変形するアナモルフィックエキスパンダを有することを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれか記載の異物検査装置。
【請求項１２】
前記受光光学系は、入射した散乱光を光電変換し、前記散乱光の強度に対応した散乱光信号を出力する光電子倍増管を有することを特徴とする請求項８乃至請求項１１のいずれか記載の異物検査装置。
【請求項１３】
前記受光光学系は、前記散乱光のうち前記Ｓ偏光成分のみを通過させる偏光子を有することを特徴とする請求項８乃至請求項１２のいずれか記載の異物検査装置。
【請求項１４】
前記異物検出手段は、前記受光光学系により検出された受光強度に基いて前記被検査体表面上の異物の有無、大きさ及び位置を検出することを特徴とする請求項８乃至請求項１３のいずれか記載の異物検査装置。
【請求項１５】
前記走査手段は、被検査体を固定するための回転ステージと、この回転ステージが載せられる一軸ステージを備えているとともに、
前記回転ステージは所定の回転速度で回転すると共に、前記一軸ステージは前記回転ステージの１回転ごとに一軸方向に所定ピッチだけ移動することを繰り返し、これにより前記スポット形状の光を前記被検査体表面に螺旋状に走査することを特徴とする請求項９乃至請求項１４のいずれか記載の異物検査装置。
【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
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。
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。
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。
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。
【０００３】
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。
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。
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。
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。
【０００４】
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。
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。
【０００５】
【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。
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装置を提供することを目的とする。また、好適な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、金属膜付き半導体ウエハの表面に対して光を走査し、この金属膜付き半導体ウエハ表面からの散乱光を検出して前記金属膜付き半導体ウエハ表面の異物などを検査する検査工程を備える半導体装置の製造方法において、前記検査工程における前記金属膜付き半導体ウエハ表面上に対して走査する前記光のスポット形状は、前記金属膜付き半導体ウエハ表面上の走査方向と一致する方向に長く形成され、且つ前記金属膜付き半導体ウエハ表面上を螺旋状に走査することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【０００７】
また、金属膜付き半導体ウエハの表面に対して光を走査し、この金属膜付き半導体ウエハ表面からの散乱光を検出して前記金属膜付き半導体ウエハ表面の異物などを検査する検査工程を備える半導体装置の製造方法において、前記検査工程では、Ｓ偏光成分の光を前記金属膜付き半導体ウエハに対して所定の入射角で照射すると共に、前記Ｓ偏光成分の光のスポット形状を前記金属膜付き半導体ウエハ表面上の走査方向と一致する方向に長く形成して、前記金属膜付き半導体ウエハ表面上を螺旋状に走査し、かつ前記金属膜付き半導体ウエハから散乱光のうちＳ偏光成分を選択して所定の角度方向から受光し、かつこの受光強度に基いて前記金属膜付き半導体ウエハ表面上の異物などを検出することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【０００８】
また、金属膜付き半導体ウエハの表面に対して光を走査する手段と、この金属膜付き半導体ウエハ表面からの散乱光を検出する手段とを備える前記金属膜付き半導体ウエハ表面の異物などを検査する異物検査装置において、前記金属膜付き半導体ウエハ表面上に走査する前記光のスポット形状は、前記金属膜付き半導体ウエハ表面上の走査方向と一致する方向に長く形成され、且つ螺旋状に走査するように構成されていることを特徴とする異物検査装置である。
【０００９】
また、金属膜付き半導体ウエハの表面に対して光を螺旋状に走査する手段と、この金属膜付き半導体ウエハ表面からの散乱光を検出する手段とを備える前記金属膜付き半導体ウエハ表面の異物などを検査する異物検査装置において、Ｓ偏光成分の光を前記金属膜付き半導体ウエハに対して所定の入射角で、かつ、このＳ偏光成分の光のスポット形状を前記金属膜付き半導体ウエハ表面上の走査方向と一致する方向に長く形成する手段と、前記金属膜付き半導体ウエハからの散乱光のうちＳ偏光成分を選択して所定の角度方向から受光する手段と、この受光強度に基いて前記金属膜付き半導体ウエハ表面上の異物などを検出する手段とを備え、前記Ｓ偏光の光のスポット形状が、前記金属膜付き半導体ウエハ表面上の走査方向と一致する方向に長く形成された状態で、前記金属膜付き半導体ウエハ表面上において螺旋状に走査するように構成されていることを特徴とする異物検査装置である。
【００１０】
また、被検査体表面に対して２０°以下の照射角度でＳ偏光成分の光を照射する集光照射光学系と、前記被検査体表面上に対して前記Ｓ偏光成分の光を螺旋状に走査する手段と、前記被検査体表面に対して仰角を１０°〜４０°、前記Ｓ偏光成分の光の入射平面に対して水平角を１１０°〜１５０°の範囲で、前記被検査体から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、前記集光照射光学系は、前記Ｓ偏光成分の光をスポット形状で、かつ前記被検査表面上の走査方向と一致する方向に長く形成する手段を備えたことを特徴とする異物検査装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（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。
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。
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°〜１５０°の範囲で受光するように設定されている。
【００１２】
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。
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。
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。
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。
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。
【００１３】
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。
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。
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。
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。
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。
【００１４】
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。
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。
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。
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、ｓ２を送出する機能を有している。
【００１５】
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。
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。
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。
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。
【００１６】
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。
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。
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。
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。
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。
【００１７】
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。
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。
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。
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。
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。
【００１８】
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。
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  の３つの場合を示している。
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。
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。
【００１９】
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。
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。
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。
【００２０】
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。
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。
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。
【００２１】
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、偏光子７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。
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、ファイバプレート１３の代わりに光学レンズ系を用いてもよい。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。
【００２２】
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２３により半導体ウエハ４が固定されるようになっている。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。
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２５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。このうちアナモルフィックエキスパンダ２６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。
【００２３】
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。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。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。
この受光光学系３０は、光ファイバ３１及び光電子増倍管３２から構成されている。
このうち光電子増倍管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。
この光電子増倍管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。
又、コンピュータ３４は、光電子増倍管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異物検出手段としての機能を有している。
【００２４】
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２３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。
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２９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。
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。
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。
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。
【００２５】
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増倍管３２に導く。
この光電子増倍管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。  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増倍管３２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、
【数１】
0003789111.tif 000002
の関係がある。ΔＢは電気系の周波数帯域である。
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。
【００２６】
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。
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。
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、
【数２】
0003789111.tif 000003
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、
【数３】
0003789111.tif 000004
となる。
【００２７】
散乱光の強さの変動ＮＢ  は
ＮＢ  ＝ＩＡ  −ＩＢ  …（４）
であるので、
【数４】
0003789111.tif 000005
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、
【数５】
0003789111.tif 000006
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、
【数６】
0003789111.tif 000007
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  を信号成分としてＳ／Ｎを求めると、ベアウエハの場合、
【数７】
0003789111.tif 000008
となる。
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。
【００２８】
一方、Ａｌの場合、Ｓ／Ｎは、
【数８】
0003789111.tif 000009
となり、レーザビームの走査方向と垂直なスポット径Ｄ２  を小さくすることで、Ｓ／Ｎが向上することが分かる。
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。
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。
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、光電子増倍管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。
【００２９】
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。
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。
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。
【００３０】
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。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増倍管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。
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。
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。
【００３１】
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。
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。
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。
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。
【００３２】
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。
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。
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。
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。
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。
【００３３】
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。
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。
【００３４】
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。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、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。
又、その結果好適な半導体装置の製造方法を提供することもできる。
【図面の簡単な説明】
【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。
【図２】同装置における受光光学系の配置角度を示す図。
【図３】Ａｌ膜による散乱光の特性を示す図。
【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。
【図５】散乱光検出のＳ／Ｎ特性を示す図。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【符号の説明】
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…光電子増倍管、３４…コンピュータ。
【図１】
0003789111.tif 000010
【図２】
0003789111.tif 000011
【図３】
0003789111.tif 000012
【図４】
0003789111.tif 000013
【図５】
0003789111.tif 000014
【図６】
0003789111.tif 000015
【図７】
0003789111.tif 000016
【図８】
0003789111.tif 000017
【図９】
0003789111.tif 000018
【図１０】
0003789111.tif 000019
【図１１】
0003789111.tif 000020