JP2006017743A - Surface inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体ウェーハ等の基板の表面の微細な異物、或は結晶欠陥等の微細な傷を検査する表面検査装置に関するものである。 The present invention relates to a surface inspection apparatus for inspecting fine foreign matters on a surface of a substrate such as a semiconductor wafer or fine flaws such as crystal defects.
表面検査装置は、レーザ光線を基板表面に照射し、異物、傷によって生じる散乱反射光を検出して異物、傷の検出を行うものである。尚、表面検査装置での発光源としては、ガスレーザ(He、Ar等)等が用いられてきたが、最近では取扱いが容易、安全、長寿命等の理由からレーザダイオード(LD)が用いられている。 The surface inspection apparatus irradiates the surface of a substrate with a laser beam and detects scattered / reflected light caused by foreign matter and scratches to detect the foreign matter and scratches. In addition, gas lasers (He, Ar, etc.) have been used as light emission sources in surface inspection apparatuses, but recently, laser diodes (LDs) have been used for reasons of easy handling, safety, and long life. Yes.
図14は発光源としてレーザダイオードが使用された従来の照射光学系を示している。 FIG. 14 shows a conventional irradiation optical system in which a laser diode is used as a light source.
発光源1から発せられたレーザ光線2はコリメートレンズ3により、平行光束とされ、結像レンズ4によりウェーハ等の基板5の表面(前記結像レンズ4による集光位置fの照射点18)に集光される。該照射点18での照射光強度分布は図15に示される。
The
前記基板5の全表面を検査する場合は、該基板5を回転させつつ前記照射点18を中心から外縁迄、半径方向に所定速度で移動させる。図15は照射点18でのレーザ光線2の照射光強度分布を示し、又走査位置uから前記基板5が一回転して走査位置u+1の位置に移動した状態を示している。この場合の半径方向の速度は、前記基板5の一回転につき半径方向にp移動する速度である。
When the entire surface of the
異物、傷によって生じる散乱反射光の光量は、照射するレーザ光線の照射光強度により、又異物、傷の検出精度もレーザ光線の照射光強度に影響される。従って、所定の検出精度を維持するには所定の照射光強度I以上を必要とする。図15で示される一回転あたりの移動量pは必要な照射光強度Iが保たれる様に決定される。 The amount of scattered reflected light generated by a foreign object or scratch is affected by the intensity of the irradiated laser beam, and the detection accuracy of the foreign object or scratch is also affected by the intensity of the irradiated laser beam. Therefore, a predetermined irradiation light intensity I or higher is required to maintain a predetermined detection accuracy. The amount of movement p per rotation shown in FIG. 15 is determined so that the necessary irradiation light intensity I is maintained.
製品に品質管理の為、基板5の表面検査は必要であるが、該基板5の表面検査工程が製造工程に組込まれた場合、表面検査に要される検査時間はスループットに影響する。
The surface inspection of the
上記した従来例に於いて、レーザ光線の照射光強度を増大させると照射光強度分布のピーク値も増大する。検査精度の増大を要求されない場合は、必要な照射光強度を変えないとすると1回での移動量、即ち走査ピッチpが大きくなり、前記基板5全面を走査するに必要な回転数が少なくなるので、表面検査時間が短縮する。
In the conventional example described above, when the irradiation light intensity of the laser beam is increased, the peak value of the irradiation light intensity distribution is also increased. When it is not required to increase the inspection accuracy, if the necessary irradiation light intensity is not changed, the amount of movement at one time, that is, the scanning pitch p increases, and the number of rotations required for scanning the entire surface of the
然し乍ら、レーザダイオードを発光源とした場合、レーザダイオードは容易、安全、長寿命等種々の利点を有する一方、ガスレーザ等に比べて発光光量が少ないという問題があり、照射光強度を増大させることには限度があった。又、照射するレーザ光線は波長が短い方が検出精度が向上するので、波長の短い青色レーザ光線を発するレーザダイオードの使用が望まれている。ところが青色レーザダイオードは赤色レーザダイオード等に比べ更に発光光量が少なく、表面検査装置で必要とされる充分な光量が得られないという問題を持っている。又、検査時間の短縮の為、基板表面上での照射範囲が広い方が望ましいが、照射範囲を広げると照射光線の強度が減少する為検出感度、検出精度共に低下するという問題があった。 However, when a laser diode is used as the light source, the laser diode has various advantages such as easy, safe, and long life, but there is a problem that the amount of emitted light is smaller than that of a gas laser, etc. There was a limit. Further, since the detection accuracy is improved when the wavelength of the laser beam to be irradiated is shorter, it is desired to use a laser diode that emits a blue laser beam having a shorter wavelength. However, the blue laser diode has a problem that the amount of emitted light is smaller than that of a red laser diode and the like, and a sufficient amount of light required for the surface inspection apparatus cannot be obtained. In order to shorten the inspection time, it is desirable that the irradiation range on the substrate surface is wide. However, if the irradiation range is widened, there is a problem that both the detection sensitivity and the detection accuracy are lowered because the intensity of the irradiation light beam is reduced.
本発明は斯かる実情に鑑み、表面検査装置に於いて充分な照射光強度、検査精度を維持し、更にスループットの向上を図るものである。 In view of such circumstances, the present invention maintains sufficient irradiation light intensity and inspection accuracy in a surface inspection apparatus, and further improves the throughput.
本発明は、基板表面にレーザ光線を照射し、該レーザ光線による散乱反射光を検出して異物を検出する表面検査装置に於いて、光源部が複数の発光源を有し、1つの結像レンズを有すると共に各発光源に対応して設けられ該発光源からのレーザ光線を前記結像レンズに入射する光学部材を有し、前記発光源から結像レンズに入射する光軸を前記結像レンズの光軸に対して傾斜する様にし、前記各発光源からのレーザ光線の照射点を互いに走査方向に対して交差する方向にずらす様な光束として基板表面に照射し、走査ピッチを大きくした照射光学系を具備した表面検査装置に係り、又前記発光源から結像レンズに入射する光軸上に、少なくとも1つの光軸を傾斜させる光軸傾斜手段を設けた表面検査装置に係り、更に又前記発光源がマトリックス状に配設された表面検査装置に係るものである。 The present invention relates to a surface inspection apparatus that detects a foreign object by irradiating a laser beam onto a substrate surface and detecting scattered light reflected by the laser beam. And an optical member that is provided corresponding to each light source and that makes a laser beam from the light source incident on the imaging lens. The optical axis that is incident on the imaging lens from the light source Increasing the scanning pitch by inclining the optical axis of the lens and irradiating the surface of the substrate as a light beam that shifts the irradiation point of the laser beam from each light source in a direction crossing the scanning direction. The present invention relates to a surface inspection apparatus provided with an irradiation optical system, and more particularly to a surface inspection apparatus provided with an optical axis tilting unit that tilts at least one optical axis on an optical axis incident on an imaging lens from the light emitting source. Also, the light source is a matrix. Those of the scan shape disposed surface inspection apparatus.
本発明によれば、基板表面にレーザ光線を照射し、該レーザ光線による散乱反射光を検出して異物を検出する表面検査装置に於いて、光源部が複数の発光源を有し、1つの結像レンズを有すると共に各発光源に対応して設けられ該発光源からのレーザ光線を前記結像レンズに入射する光学部材を有し、前記発光源から結像レンズに入射する光軸を前記結像レンズの光軸に対して傾斜する様にし、前記各発光源からのレーザ光線の照射点を互いに走査方向に対して交差する方向にずらす様な光束として基板表面に照射し、走査ピッチを大きくした照射光学系を具備したので、所定の照射光強度を保った状態で所定の光強度を有する照射範囲が広くなり、走査ピッチを大きくとれ、表面検査時間を短縮できる等の優れた効果を発揮する。 According to the present invention, in a surface inspection apparatus that detects a foreign object by irradiating a laser beam onto a substrate surface and detecting scattered light reflected by the laser beam, the light source unit includes a plurality of light sources. And an optical member that is provided corresponding to each light source and that makes a laser beam from the light source incident on the imaging lens, and an optical axis that is incident on the imaging lens from the light source. Inclining with respect to the optical axis of the imaging lens, irradiating the surface of the substrate as a light beam that shifts the irradiation point of the laser beam from each light source in a direction intersecting the scanning direction, and setting the scanning pitch Since it has a large irradiation optical system, it has excellent effects such as widening the irradiation range with the predetermined light intensity while maintaining the predetermined irradiation light intensity, increasing the scanning pitch, and shortening the surface inspection time. Demonstrate.
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1により表面検査装置の概略について説明する。 The outline of the surface inspection apparatus will be described with reference to FIG.
図中、5はウェーハ等の被検査物である基板であり、表面検査装置は走査駆動機構部6、照射光学系7、検出系8から主に構成されている。
In the figure,
又、前記走査駆動機構部6は前記基板5を保持する基板保持部9を具備し、該基板保持部9は回転駆動部10により回転可能に支持され、該回転駆動部10は直線駆動機構部11により前記基板5の回転面と平行な半径方向に直線移動される様になっている。
The scanning
前記照射光学系7は検査光であるレーザ光線2を発する光源部12、該光源部12からのレーザ光線2を前記基板5上に向けるミラー等の偏向光学部材13,14、前記レーザ光線2を前記基板5の表面に集光させるレンズ群15等から構成されている。前記検出系8は前記基板5表面に照射されるレーザ光線2の光軸に交差する検出光軸を有する受光検出器16,17を具備している。
The irradiation
前記基板5の表面検査は、前記回転駆動部10により前記基板5が回転された状態で、前記照射光学系7より前記基板5の表面に前記レーザ光線2が照射され、更に前記直線駆動機構部11により前記回転駆動部10が半径方向に移動される。
In the surface inspection of the
而して、前記基板5の一回転毎に所要ピッチでステップ送りすることにより、或は所定速度で前記回転駆動部10を連続送りすることにより、前記レーザ光線2の照射点18が同心円、或は螺旋円の軌跡を描きながら、前記基板5の中心から外縁迄移動し、該基板5の全面が前記レーザ光線2によって走査されることとなる。
Thus, the
該レーザ光線2が前記基板5の表面を走査する過程で、異物、傷があると前記レーザ光線2が散乱反射する。この散乱反射光は所定の位置に配置された前記検出系8の受光検出器16,17によって検出され、該受光検出器16,17からの信号を図示しない演算処理部により信号処理することで、異物、傷が検出される。
In the process where the
図2は本発明の表面検査装置の照射光学系7の概略を示し、図中、偏向光学部材13,14等は省略している。
FIG. 2 shows an outline of the irradiation
前記光源部12は2組の発光源1a,1bを有し、該発光源1a,1bからのレーザ光線2a,2bはそれぞれ個別にコリメートレンズ3a,3bにより平行光束とされ、1つの結像レンズ4により前記基板5の表面に集光される様になっている。又、前記コリメートレンズ3a,3bと結像レンズ4の光軸は基本構成としては、それぞれ平行となっており、前記発光源1a及び発光源1bから発せられるレーザ光線2a,2bは前記結像レンズ4により同一照射点18に集光される様になっている。
The
尚、前記発光源1a,1bは独立して制御可能であり、該発光源1a,1bから発せられるレーザ光線2a,2bの照射光強度を変更可能である。又、該レーザ光線2a,2bは同一波長でもよく、波長を異ならせてもよい。透過膜等では表面の反射率は波長に応じて変化する為検出感度が影響を受ける。波長を異ならることで前記基板5表面での反射状態の波長に対する影響が少なくなる。
The
次に、図3は、コリメートレンズ3の光軸を結像レンズ4の光軸に対して傾斜させた場合を示している。
Next, FIG. 3 shows a case where the optical axis of the
前記コリメートレンズ3の光軸を前記結像レンズ4の光軸に対して傾斜させると、前記照射点18が移動する。従って、図4の様にコリメートレンズ3a,3bそれぞれの光軸を傾斜させると、各発光源1a,1bによる照射点18a,18bがずれる。
When the optical axis of the
図4で示される光学条件での照射点18での照射光強度分布は、図5中、レーザ光線2a,2bの合成照射光強度分布となり、図中の実線の様に略台形形状となる。この場合で必要な照射光強度をIとして走査ピッチを求めると図5中、p′となる。参考として、単一のレーザ光線を照射した場合の走査ピッチを図中pで示している。
The irradiation light intensity distribution at the
尚、レーザ光線を合成する方向は走査方向に対して交差する方向、好ましくは直角の方向、即ち図5中の横軸は基板5の半径方向となっている。 The direction in which the laser beams are combined is a direction intersecting the scanning direction, preferably a direction perpendicular to the scanning direction, that is, the horizontal axis in FIG.
而して、前記照射点18での所定の照射光強度を有する範囲(幅)が広くなるので、走査する場合の一回転毎の半径方向の移動量を大きくでき、全面走査する場合の前記基板5の回転数を少なくでき、検出感度を安定させた状態で表面検査時間を短縮することができる。
Thus, since the range (width) having the predetermined irradiation light intensity at the
前記コリメートレンズ3の光軸を前記結像レンズ4の光軸に対して傾斜させることについては、前記コリメートレンズ3の光軸そのものが前記結像レンズ4の光軸に対して傾斜する様構成してもよいが、前記コリメートレンズ3に関し、光軸傾斜手段を設け、該光軸傾斜手段により前記コリメートレンズ3の光軸を前記結像レンズ4の光軸に対して傾斜させてもよい。
The optical axis of the
前記コリメートレンズ3の光軸を傾斜させる光軸傾斜手段としては、図6に示す様に前記コリメートレンズ3の光軸上に楔プリズム19を挿入し、該楔プリズム19を適宜回転する等がある。更に、前記発光源1から発せられるレーザ光線2をミラー等の偏向手段を用いて前記結像レンズ4に導く様にし、斯かる偏向手段を光軸傾斜手段として機能させてもよい。
As an optical axis tilting means for tilting the optical axis of the
図7は第2の実施の形態を示し、複数の発光源1a,1b、コリメートレンズ3a,3bを結像レンズ4の光軸を中心とする放射線上に配設し、反射鏡21a,21bにより、レーザ光線2a,2bを前記結像レンズ4に入射する様に偏向したものである。図7で示される照射光学系の構成であると、前記反射鏡21a,21bを傾斜させることで、前記レーザ光線2a,2bの光軸を前記結像レンズ4の光軸に対して傾斜させることができる。
FIG. 7 shows a second embodiment, in which a plurality of light emitting
図8は第3の実施の形態を示し、多数の発光源1a…1nを直線上に配設し、各発光源に1a…1nに対して、それぞれコリメートレンズ3a…3nを設け、該コリメートレンズ3a…3nを介してレーザ光線2a…2nが1つの結像レンズ4に入射される様にしたものであり、基本構成として前記コリメートレンズ3a…3nの光軸を前記結像レンズ4の光軸と平行にし、図示していないが各光軸毎に図6で示した楔プリズム19を配設したものである。
FIG. 8 shows a third embodiment, in which a large number of light emitting
前記コリメートレンズ3a…3nの光軸を前記結像レンズ4の光軸から離れるに従い漸次傾斜させると、照射点18では前記各発光源1a…1nからのレーザ光線2a…2nの照射点18a…18nが基板5の半径方向(走査方向に直交する方向)にずれて合成され、図9に示される様な扁平な台形形状の照射光強度分布が得られる。従って、走査ピッチを更に大きくとれ全面走査に必要な前記基板5の回転数が更に減少する。
When the optical axes of the
上記実施の形態では、レーザ光線2a,2bを同一の結像レンズ4に入射させたが、図10で示す第4の実施の形態では、発光源1a,1bから発せられたレーザ光線2a,2bをコリメートレンズ3a,3bにより平行光束とし、反射鏡21a,21bによりそれぞれ前記レーザ光線2a,2bを偏向し、個々に結像レンズ4a,4bを介して同一点の照射点18に集光させる様にしたものである。
In the above embodiment, the
斯かる照射光学系でも、前記反射鏡21a,21bにより前記レーザ光線2a,2bの集光位置18a,18bを基板5の半径方向にずらせることができ、図5で示した照射光強度分布を得ることができる。
Even in such an irradiation optical system, the reflecting
次に、図2の照射光学系の構成に於いて、レーザ光線2a,2bの光束を結像レンズ4の光軸と平行とした場合は、図11で示す様に、同一の照射点18に集光し、照射光強度分布は図11中の実線で示す様に、照射光強度が略2倍となる。又、図8の照射光学系の構成に於いて、レーザ光線2a…2nの光軸を全て結像レンズ4の光軸と平行とすると、全てのレーザ光線2a…2nは同一の照射点18に集光し、該照射点18での照射光強度分布は図12で示す様にレーザ光線2a…2nの照射光強度を加算したものとなる。
Next, in the configuration of the irradiation optical system in FIG. 2, when the light beams of the
更に、図8では発光源1a…1nを直線上に一列配設した場合を説明したが、更に所要列配設し、発光源1の配置をマトリックス状としてもよい。
Furthermore, although the case where the
マトリックス状とした場合、特に図示しないが以下の如く照射点18の照射光強度分布を調整できる。
In the case of the matrix shape, although not shown in particular, the irradiation light intensity distribution at the
即ち、各列についてはコリメートレンズ3a…3nの光軸を漸次傾斜させ、各行についてはコリメートレンズ3b…3mの光軸を平行とすると、各列毎に図9で示す扁平な台形形状の照射光強度分布が得られ、更に全ての列の光量が同一位置に集光されるので、図9で示す照射光強度分布が行数分だけ重合され、図13に示される様な照射光強度分布が得られ、所望の照射光強度を有し、而も照射範囲の広いレーザ光線2を得ることができる。
That is, when the optical axis of the
照射光強度の増大は、検査精度を向上させることができるので、本実施の形態の場合、検査精度を向上させ、更にスループットの向上も同時に達成することができる。 Since the increase in irradiation light intensity can improve the inspection accuracy, in the case of the present embodiment, the inspection accuracy can be improved, and the throughput can be improved at the same time.
尚、複数の発光源1を用い、光軸傾斜手段でレーザ光線2の光軸を偏向することで、任意の照射光強度分布、或は照射点での光束の形状を得ることができる。
In addition, by using a plurality of light emitting
而して、スループットを優先するか、或は精度向上を優先するか等、表面検査状況に応じた照射条件を得ることができる。 Thus, it is possible to obtain irradiation conditions according to the surface inspection situation, such as whether to give priority to throughput or to improve accuracy.
1 発光源
2 レーザ光線
5 基板
6 走査駆動機構部
7 照射光学系
8 検出系
12 光源部
15 レンズ群
18 照射点
19 楔プリズム
21 反射鏡
DESCRIPTION OF
Claims (3)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005263954A JP2006017743A (en) | 2005-09-12 | 2005-09-12 | Surface inspection device |
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Country | Link |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008191066A (en) * | 2007-02-07 | 2008-08-21 | Topcon Corp | Surface inspection method and surface inspection device |
JP2018054303A (en) * | 2016-09-26 | 2018-04-05 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Defect detection device and defect observation device |
-
2005
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060606 |
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A02 | Decision of refusal |
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