JP2013205239A - 基板表面検査方法及びその装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】欠陥の形状や大きさを分類すると共に、検出した欠陥の材質に関する情報を欠陥検査後直ちに得られるようにして、欠陥発生の原因を短時間で生産工程にフィードバックできるようにする。
【解決手段】試料に照明光を照射して発生した散乱光を検出し、検出信号を処理して試料上の欠陥を検出する試料の表面を検査する方法において、散乱光を検出することを、試料からの散乱光のうち第1の仰角方向への散乱光を検出し、第2の仰角方向への散乱光のうち基板に照射した照明光の波長と同じ波長の光を遮光して遮光されなかった散乱光を分光して検出し、第3の仰角方向への散乱光を検出することにより行い、信号を処理することを、第1の仰角方向の散乱光検出信号と第3の仰角方向の散乱光検出信号とを用いて欠陥を検出してこの欠陥を分類し、第2の仰角方向に散乱した散乱光を分光して検出した信号を分類した欠陥の種類ごとに加算するようにした。
【選択図】図1
【解決手段】試料に照明光を照射して発生した散乱光を検出し、検出信号を処理して試料上の欠陥を検出する試料の表面を検査する方法において、散乱光を検出することを、試料からの散乱光のうち第1の仰角方向への散乱光を検出し、第2の仰角方向への散乱光のうち基板に照射した照明光の波長と同じ波長の光を遮光して遮光されなかった散乱光を分光して検出し、第3の仰角方向への散乱光を検出することにより行い、信号を処理することを、第1の仰角方向の散乱光検出信号と第3の仰角方向の散乱光検出信号とを用いて欠陥を検出してこの欠陥を分類し、第2の仰角方向に散乱した散乱光を分光して検出した信号を分類した欠陥の種類ごとに加算するようにした。
【選択図】図1
Description
本発明は磁気ディスク基板又は半導体基板の欠陥を検査する方法及びその装置に係り、特に基板表面に存在する微細な欠陥を検出するのに適した基板表面検査方法及びその装置に関する。
磁気ディスク基板は記録密度が高密度化するのに伴い、高速度で回転する磁気ディスク基板に磁気ヘッドによりデータの書込み、読出しを行うときの磁気ヘッドの磁気ディスク基板表面に対する浮上量が数10nmから10nm前後と非常に狭くなってきている。
そのために、磁気ディスクの表面に磁気ヘッドの浮上量を超えるような大きさの微細な突起、傷又は異物(ごみ)などの欠陥があると、データの書込み、読出しを行うときに磁気ヘッドがこれらの欠陥と衝突してクラッシュ現象を引き起こし、磁気ディスク装置の故障の原因となってしまう。
このような、磁気ディスク装置の故障の原因となる磁気ディスク表面の欠陥の発生を抑制し、磁気ディスクを安定して生産するためには、磁気ディスクを製造する工程においてディスク表面における欠陥の発生の状態を監視し、その結果を製造工程にフィードバックすることが必要になる。
製造工程において発生する磁気ディスクの欠陥としては、ディスク基板素材の結晶欠陥、ディスク表面を平坦にするために行う研磨加工による砥粒の残りや表面の細かい傷(スクラッチ)、または表面に付着した異物(ごみ)などが有る。
これらの磁気ディスク表面の欠陥を検出する方法として、特許文献1には、ディスクの表面に斜方から光を照射してディスク表面からの散乱光を異なる仰角方向に配置した2系統の散乱光検出光学系で検出し、それらの検出信号を処理して比較することにより微小な欠陥の凹凸を判定する方法及びその構成が記載されている。
また、特許文献2には、基板の表面にレーザを照射し、その反射光(散乱光)のうち光ファイバに入射した光を回折格子に導いて分光させて、照射したレーザと同じ波長の光による散乱光と、照射したレーザと異なる波長の光によるラマン散乱光とを分けて検出することが記載されている
更に、特許文献3には、レイリー散乱光を検出する光学系とラマン散乱光を検出する光学系とを備えた検査装置が記載され、レイリー散乱光検出とラマン散乱光検出とを別々に行うこと及び同時に行うことが記載されている。また、ラマン散乱光検出の結果から物性情報や組成情報などのラマン散乱光強度に対応したマップを作成して表示することが記載されている。
更に、特許文献3には、レイリー散乱光を検出する光学系とラマン散乱光を検出する光学系とを備えた検査装置が記載され、レイリー散乱光検出とラマン散乱光検出とを別々に行うこと及び同時に行うことが記載されている。また、ラマン散乱光検出の結果から物性情報や組成情報などのラマン散乱光強度に対応したマップを作成して表示することが記載されている。
前記したように、磁気ディスクを安定して生産するためには、磁気ディスクを製造する工程においてディスク表面における欠陥の発生の状態を監視し、その結果を製造工程にフィードバックすることが必要になる。この製造工程にフィードバックする情報に、欠陥の発生の分布情報や欠陥の大きさの情報に加えて欠陥の組成に関する情報が含まれると欠陥発生の原因となった工程を容易に特定することができ、磁気ディスクを安定して生産する上で有効になる。
基板上の欠陥を光学的に検出する場合、検出すべき欠陥の寸法が小さくなって基板を照明する光の波長よりも十分に小さくなると、照明光が照射された欠陥からはレイリー散乱が発生することが知られている。またこのとき、ラマン散乱として、欠陥の材質に応じて照明光の波長とは異なる波長の散乱光も発生することが知られている。このラマン散乱光はレイリー散乱光と比べて強度がかなり微弱であるが、ラマン散乱光を検出して欠陥の材質に関する情報を得ることは、検出した欠陥の組成を特定して欠陥の発生原因、発生工程を特定するための有効な情報となり、高記録密度化に対応する磁気ディスクを安定して生産する上で重要になる。
このラマン散乱光を検出するためには、検出光学系に分光器を備えて照明光の波長と異なる波長成分の光を分離して検出すると構成とすることが必要になる。
ラマン光を検出して分析するラマン光分析装置は市販されているが、これは試料の比較的大きな面積の領域の分析を行うのには適しているが、本発明で対照としているnmオーダーの寸法の欠陥を分析するのには適していない。また、分析に要する時間が長くかかり、磁気ディスクの製造ラインに用いるのには適していない。
これに対して、特許文献1に記載されている検査装置においては、従来のレイリー散乱光を検出する構成が記載されており、ラマン散乱光を検出して欠陥の組成を分析することについては記載されていない。
一方、ラマン光分析を検査装置に適用した例として、特許文献2には、基板からの反射光を光ファイバで受光して回折格子で分光し、照射したレーザと同じ波長の光によるレイリー散乱光と、照射したレーザと異なる波長の光によるラマン散乱光とを分けて検出することが記載されているが、検出する散乱光は1つの仰角方向に配置した光ファイバに入射した光だけであって、異なる仰角方向に散乱した光を検出することについては記載されていない。一般に、基板上の欠陥には、その形状(凹欠陥、凸欠陥)や大きさに応じて散乱光(レイリー散乱光)の発生の仕方が異なるために、異なる仰角方向で検出した信号を用いて処理することにより、欠陥の形状や大きさをより細かく分類できることが知られている。しかるに、特許文献2に記載されている構成では、検出する散乱光は基板から1つの仰角方向に散乱した光だけであり、異なる仰角方向に散乱した光を検出した信号を用いて欠陥の形状や大きさをより細かく分類するということについては配慮されていない。
更に、特許文献3には、レイリー散乱光を検出する光学系とラマン散乱光を検出する光学系とを備えた検査装置が記載され、レイリー散乱光検出とラマン散乱光検出とを別々に行うこと及び同時に行うことが記載されているが、ラマン散乱光検出により個々の欠陥の成分を分析することについて、また、レイリー散乱光検出とラマン散乱光検出とを同時に行う場合にレイリー散乱光に対して散乱光強度が低いラマン散乱光を検出するための構成及び手段については何れも記載されていない。
本発明は、上記した従来技術の課題を解決して、欠陥の形状や大きさをより細かく分類すると共に、検出した欠陥の材質に関する情報を欠陥検査後直ちに得られるようにして、欠陥発生の原因を短時間で生産工程にフィードバックすることを可能にする基板表面検査方法及びその装置を提供することにある。
上記した従来技術の課題を解決するために、本発明では、試料を搭載して該試料を回転させると共に回転の中心と直角な一方向に移動させる回転駆動手段と、この回転駆動手段に搭載した試料に照明光を照射する照明光照射手段と、この照明光照射手段で照明光が照射された試料から発生した散乱光を検出する散乱光検出手段と、この散乱光検出手段で検出した信号を処理して試料上の欠陥を検出する信号処理手段とを備えた試料である基板の表面を検査する装置において、散乱光検出手段は、照明光が照射された試料から発生した散乱光のうち第1の仰角方向に散乱した散乱光を検出する第1の散乱光検出部と、照明光が照射された試料から発生した散乱光のうち第2の仰角方向に散乱した散乱光のうち基板に照射した照明光の波長と同じ波長の光を遮光して遮光されなかった散乱光を分光して検出する第2の散乱光検出部と、照明光が照射された試料から発生した散乱光のうち第3の仰角方向に散乱した散乱光を検出する第3の散乱光検出部とを有し、信号処理手段は、第1の散乱光検出部で第1の仰角方向に散乱した散乱光を検出した信号と第3の散乱光検出部で第3の仰角方向に散乱した散乱光を検出した信号とを用いて試料上の欠陥を検出してこの検出した欠陥を分類し、第2の散乱光検出部で第2の仰角方向に散乱した散乱光を分光して検出した信号を分類した欠陥の種類ごとに加算するように構成した。
また、上記した従来技術の課題を解決するために、本発明では、前記した試料である基板の表面を検査する装置に、信号処理手段で検出した欠陥の情報を表示する表示手段と、回転駆動手段と照明光照射手段と散乱光検出手段と信号処理手段と表示手段とを制御する制御手段とを更に備え、制御手段は、信号処理手段で検出して表示手段に表示された試料上の欠陥のうち前記表示手段上で指示された欠陥に関する記憶した位置情報を用いて回転駆動手段を制御して指示された欠陥を照明光照射手段で照明光が照射される位置に移動させ、照明光照射手段を制御して移動した欠陥に照明光を照射し、信号処理手段を制御して欠陥を含む照明光が照射された試料からの散乱光を第2の散乱光検出部で分光して検出した信号を処理して欠陥の組成を判定し、この判定した結果の情報を表示手段に表示させるように構成した。
また、上記した従来技術の課題を解決するために、本発明では、試料を回転させると共に回転の中心と直角な一方向に移動させながら試料に照明光を照射し、照明光が照射された試料から発生した散乱光を検出し、検出した信号を処理して試料上の欠陥を検出する
試料である基板の表面を検査する方法において、散乱光を検出することを、照明光が照射された試料から発生した散乱光のうち第1の仰角方向に散乱した散乱光を検出し、照明光が照射された試料から発生した散乱光のうち第2の仰角方向に散乱した散乱光のうち基板に照射した照明光の波長と同じ波長の光を遮光して遮光されなかった散乱光を分光して検出し、照明光が照射された試料から発生した散乱光のうち第3の仰角方向に散乱した散乱光を検出することにより行い、信号を処理することを、第1の仰角方向に散乱した散乱光を検出した信号と第3の仰角方向に散乱した散乱光を検出した信号とを用いて試料上の欠陥を検出してこの検出した欠陥を分類し、第2の仰角方向に散乱した散乱光を分光して検出した信号を分類した欠陥の種類ごとに加算するようにした。
試料である基板の表面を検査する方法において、散乱光を検出することを、照明光が照射された試料から発生した散乱光のうち第1の仰角方向に散乱した散乱光を検出し、照明光が照射された試料から発生した散乱光のうち第2の仰角方向に散乱した散乱光のうち基板に照射した照明光の波長と同じ波長の光を遮光して遮光されなかった散乱光を分光して検出し、照明光が照射された試料から発生した散乱光のうち第3の仰角方向に散乱した散乱光を検出することにより行い、信号を処理することを、第1の仰角方向に散乱した散乱光を検出した信号と第3の仰角方向に散乱した散乱光を検出した信号とを用いて試料上の欠陥を検出してこの検出した欠陥を分類し、第2の仰角方向に散乱した散乱光を分光して検出した信号を分類した欠陥の種類ごとに加算するようにした。
また、上記した従来技術の課題を解決するために、本発明では、前記した試料である基板の表面を検査する方法に、検出した欠陥の情報を画面上に表示することと、試料の回転駆動と照明光の照射と散乱光の検出と信号の処理と表示とを制御することを更に含み、この制御することが、検出して画面上に表示された試料上の欠陥のうち画面上で指示された欠陥に関する記憶した位置情報を用いて試料の位置を制御して指示された欠陥を照明光が照射される位置に移動させ、この移動した欠陥に照明光を照射し、欠陥を含む照明光が照射された試料からの散乱光のうち第2の仰角方向に散乱した第2の散乱光を分光して検出した信号を処理して欠陥の組成を判定し、この判定した結果の情報を画面に表示させるようにした。
本発明によれば、基板表面検査方法及びその装置において、欠陥の形状や大きさをより細かく分類すると共に、検出した欠陥の材質に関する情報を欠陥検査後直ちに得られるようにして、欠陥発生の原因を短時間で生産工程にフィードバックすることが可能になった。
以下に、本発明の実施の形態を、図を用いて説明する。
図1は、本実施例による基板表面検査装置1の全体の構成を示すブロック図である。また、図2は、光学検出系100の平面図を示す。
基板表面検査装置1は、光学検出系100、試料回転駆動系200、信号処理・解析系300、入出力系400及び制御系500を備えている。
光学検出系100は、レーザ光源101、第1仰角検出ユニット110、第2仰角検出ユニット120、第3仰角検出ユニット130を備えている。
第1仰角検出ユニット110は、対物レンズ111、集光レンズ112及び受光器113を備えている。第2仰角検出ユニット120は、対物レンズ121、波長選択フィルタ122、集光レンズ123及び分光検出器124を備えている。更に、第3仰角検出ユニット130は、対物レンズ131、集光レンズ132及び受光検出器133を備えている。
光学検出系100は、図2の平面図に示すように、レーザ光源101で単波長のレーザが照射された試料1からのレイリー散乱光を検出する第1仰角検出ユニット110と第3仰角検出ユニット130とが、試料10上の欠陥から発生する前方散乱光を検出する位置、すなわちレーザ光源101でレーザを照射する方向に対して同じ方位角方向に配置されている。図1では、第1仰角検出ユニット110と第3仰角検出ユニット130とが
一方、第2仰角検出ユニット120は、レイリー散乱光に比べて強度が弱いラマン散乱光を検出するために、第1仰角検出ユニット110の対物レンズ111および第3仰角検出ユニット130の対物レンズ131と比べて大きな口径(高NA)を持つ対物レンズ121を採用する。そのために、第2仰角検出ユニット120は、第1仰角検出ユニット110及び第3仰角検出ユニット130との干渉を避けるために、第1仰角検出ユニット110及び第3仰角検出ユニット130からずれた位置(異なる方位角方向)に配置されている。
一方、第2仰角検出ユニット120は、レイリー散乱光に比べて強度が弱いラマン散乱光を検出するために、第1仰角検出ユニット110の対物レンズ111および第3仰角検出ユニット130の対物レンズ131と比べて大きな口径(高NA)を持つ対物レンズ121を採用する。そのために、第2仰角検出ユニット120は、第1仰角検出ユニット110及び第3仰角検出ユニット130との干渉を避けるために、第1仰角検出ユニット110及び第3仰角検出ユニット130からずれた位置(異なる方位角方向)に配置されている。
図1では、光学検出系100の構成を判りやすく説明するために、第1仰角検出ユニット110と第2仰角検出ユニット120及び第3仰角検出ユニット130がほぼ同じ大きさで同一の面内に配置されているように図示しているが、実際には図2に示したように第2仰角検出ユニット120は第1仰角検出ユニット110及び第3仰角検出ユニット130からずれた位置に配置されている。
第2仰角検出ユニット120の集光レンズ123と分光検出器124との詳細を図3に示す。分光検出器124は、内部を外部の光から遮光するための筐体部1241、筐体部1241に設けられたピンホール1242、ピンホール1242から入射した光を分光する分光器1243、分光器1243で分光されたそれぞれの光を検出する検出器1244を備えている。
対物レンズ121で集光されて平行光となった試料10からのラマン散乱光は、フィルタ122で照明光である単波長レーザの波長と同じ波長成分の光がカットされた後、集光レンズ123でピンホール1242に位置に集光され、ピンホール1242を通過した光が分光器1243に到達する。分光器1243で分光されたそれぞれの光を検出する検出器1244には、CCDやAPDアレイ、フォトダイオードアレイなどのアレイセンサを用いる。
試料回転駆動系200は、試料10を搭載して回転可能な回転軸部201と、回転軸部201を回転駆動する回転軸駆動モータ202、回転軸部201と回転軸駆動モータ202とを搭載して一方向に往復移動可能なテーブル211、テーブル211を一方向に駆動するテーブル駆動モータ212を備えている。また、回転軸部201の回転角度とテーブル211の位置は、それぞれ図示していない検出手段により検出されて制御系500に送られる。
信号処理・解析系300は、受光器113と受光器133とで検出した信号を処理して欠陥を検出する第1の検出信号処理部310、分光検出器124で検出した信号を処理して欠陥の分光検出信号を得る第2の検出信号処理部320、回転軸部201の回転角度とテーブル211の位置情報を記憶する位置情報記憶部330、第1の検出信号処理部310で検出した欠陥に対応する受光器113と受光器133との検出信号および位置情報記憶部330に記憶しておいた欠陥の位置情報に基づいて欠陥の形状を弁別して位置情報と共に記憶する欠陥形状弁別部340、欠陥形状弁別部340で弁別した欠陥の形状の種類ごとの位置情報に基づいてそれぞれの位置に対応する第2の検出信号処理部320で検出した分光検出信号を加算する分光検出信号加算部350、分光検出信号加算部350で加算した分光検出信号から欠陥の組成情報を抽出する欠陥組成判定部360、欠陥形状弁別部340で弁別して位置情報と共に記憶した欠陥情報と欠陥組成判定部360で抽出した組成情報とを統合する欠陥情報統合部370、信号処理・解析系300内の各部310〜370を接続するバス380を備えている。
入出力系400は、バス380を介して信号処理・解析系300内の各部310〜370に信号の入出力を行う入出力装置410、入出力装置410から信号処理・解析系300に入力した情報及び信号処理・解析系300から入出力装置410に出力された情報を画面上に表示するモニタ420を備えている。
制御系500は、光学検出系100のレーザ光源101の出力の制御、試料回転駆動系200の回転軸駆動モータ202とテーブル駆動モータ212との駆動及び回転軸部201の回転角度の抽出とテーブル211の位置情報の抽出、信号処理・解析系300の制御、入出力系400の制御を行う。
次に、上記した構成を備えた基板表面検査装置1の動作を説明する。
制御部500で回転軸駆動モータ202とテーブル駆動モータ212とを制御して試料10を搭載した回転軸部201を回転させながら一方向に連続的に移動させる。この状態でレーザ光源101からレーザを発射して回転している試料10の表面に照射する。レーザが照射された試料10の表面からは、試料10の表面の状態に応じた散乱光が発生する。すなわち、試料10の表面が理想的な平坦な面であるときにはレーザが照射された試料10の表面からは正反射光だけが発生するが、試料10の表面の微小な傷による溝欠陥(スクラッチ:凹状欠陥)や、突状の欠陥(凸状欠陥)、研磨加工による砥粒の残り(凸状欠陥)、外部から飛来して表面に付着した異物(凸状欠陥)などの欠陥が存在すると、これらの欠陥から散乱光が発生する。
制御部500で回転軸駆動モータ202とテーブル駆動モータ212とを制御して試料10を搭載した回転軸部201を回転させながら一方向に連続的に移動させる。この状態でレーザ光源101からレーザを発射して回転している試料10の表面に照射する。レーザが照射された試料10の表面からは、試料10の表面の状態に応じた散乱光が発生する。すなわち、試料10の表面が理想的な平坦な面であるときにはレーザが照射された試料10の表面からは正反射光だけが発生するが、試料10の表面の微小な傷による溝欠陥(スクラッチ:凹状欠陥)や、突状の欠陥(凸状欠陥)、研磨加工による砥粒の残り(凸状欠陥)、外部から飛来して表面に付着した異物(凸状欠陥)などの欠陥が存在すると、これらの欠陥から散乱光が発生する。
この散乱光は、欠陥の形状や大きさによって発生の方向が異なる。例えば、溝欠陥(スクラッチ:凹状欠陥)から発生する散乱光は上方に比較的強い発生の分布を持ち、突状の欠陥(凸状欠陥)、研磨加工による砥粒の残り(凸状欠陥)、外部から飛来して表面に付着した異物(凸状欠陥)などからは、比較的等方的な分布を持つ散乱光が発生する。
試料10上の欠陥から発生した散乱光のうち、第1仰角検出ユニット110の方向に散乱して対物レンズ111に入射した散乱光は、集光レンズ112で集光されて受光器113で検出される。受光器113には、光電子増倍管またはAPD(avalanche photodiode:アバランシェ型フォトダイオード)を用いる。また、試料10上の欠陥から発生した散乱光のうち、第3仰角検出ユニット130の方向に散乱して対物レンズ131に入射した散乱光は、集光レンズ132で集光されて受光器133で検出される。受光器133には、光電子増倍管またはAPDを用いる。
受光器113と受光器133で検出した散乱光検出信号は、信号処理・解析装置300の第1検出信号処理部310に入力される。第1検出信号処理部310では、受光器113と受光器1検出した位置情報として記憶しておく。
欠陥形状弁別部340では、受光器113からの出力信号と受光器133からの出力信号とを比較して、両方の信号レベルが同じときには突状欠陥と判定し、受光器113からの出力信号レベルが受光器133からの出力信号レベルよりも低いときには溝欠陥(スクラッチ:凹状欠陥)と判定する。また、欠陥の検出信号レベルが欠陥のサイズに比例するという前提の下に、それぞれの判定した欠陥の信号レベルから、欠陥の大きさを大欠陥、中欠陥、小欠陥に分類する。更に、検出した欠陥の位置情報を用いて位置が連続する欠陥(数画素領域に亘って検出された欠陥)については一つの欠陥と判断し、その欠陥の縦横の寸法特徴から、線状欠陥、又は大面積欠陥と判定する。欠陥形状弁別部340で弁別した欠陥の情報と位置情報記憶部330で記憶した欠陥の位置情報とは分光検出信号加算部350へ送られる。
一方、試料10上の欠陥から発生した散乱光のうち、第2仰角検出ユニット120の方向に散乱して対物レンズ121に入射した散乱光は、フィルタ122(例えば、ダイクロイックミラー)で照明光の波長と同じ波長成分の光(レイリー散乱光成分)が取り除かれてラマン散乱光成分だけとした後、集光レンズ123で分光検出器124の筐体部1241に設けられたピンホール1242の位置に集光され、ピンホール124を通過して筐体部1241の内部に導入されて分光器1243に到達し、分光器1243で分光されて検出器1244に到達する。検出器1244で検出された信号は、信号処理・解析系300の第2検出信号処理部320に入力されて処理される。
次に、図1乃至3で説明した構成を用いて試料10を検査する手順について図4を用いて説明する。
先ず、検査対象の試料10を、回転軸部201に搭載する(S401)。次に、回転軸駆動モータ202で回転軸部201を回転駆動しながらテーブル駆動モータ212でテーブル211を一方向(図1の矢印X方向)に駆動する(S402)。回転しながら1方向に移動している試料10の表面にレーザ光源101からレーザを照射して試料10の表面からの散乱光を、光学検出系100の、第1仰角検出ユニット110、第2仰角検出ユニット120、第3仰角検出ユニット130でそれぞれ検出する(S403)。
第1仰角検出ユニット110と第3仰角検出ユニット130とからの検出信号を第1検出信号処理部310に入力して試料上の欠陥を検出する(S404)。第2仰角検出ユニット120からの検出信号を第2検出信号処理部320に入力して分光波形データを得る(S405)。S404で検出した欠陥の情報とS405で検出した欠陥に対応する分光波形データを欠陥の位置情報と対応させて記憶する(S406)。
第1検出信号処理部310からの出力と位置情報記憶部330に記憶した欠陥の位置情報を用いて欠陥の種類・大きさを弁別(S407)。弁別した欠陥の種類・大きさごとにS405で取得した分光波形データを加算する(S408)。次に、試料10の一方向への移動が終了していないかをチェックし(S409)、未だ終了していない場合(NO)にはS402に戻って検査の動作を続ける。
試料10の一方向への移動が終了した場合(YES)には、検査の結果を入出力系400のモニタ420の画面上に表示する(S410)。
図5に、モニタ420の画面500上への出力の例を示す。図5に示した例では、検出した欠陥の種類と分布と示す欠陥マップ501と、各欠陥の種類502〜504ごとに加算した分光検出信号の波形データ505〜507を表示する。
このように検査することにより、散乱光を検出して欠陥の位置情報を得ると共に欠陥形状を判定することと、ラマン散乱光を検出して欠陥の組成情報を得ることとを同時に行うことができるようになり、欠陥の種類ごとの組成情報を効率よく得ることができる。
また、ラマン散乱光の検出をレイリー散乱光検出による欠陥検出と同時に行うので、全試料に亘ってラマン散乱光の検出を実施することができ、各試料ごとの欠陥の組成情報を比較することにより、欠陥の種類だけでなく、欠陥の組成の情報を加えて生産工程の監視を行うことができる。
次に、このモニタ420の画面500上に表示された検査の結果から、特定の欠陥についてラマン散乱光測定により組成を判定する方法について図6を用いて説明する。
先ず、モニタ420の画面500に表示された欠陥マップ501上で組成分析を行う欠陥を画面500上でクリックして指定し、画面500に表示された「分析開始」ボタン508をクリックする(S601)。次に、制御部500は、指定された欠陥の位置情報を位置情報記憶部330から読み出してレーザ光源101によりレーザビームが照射される位置に指定された欠陥が移動するように回転軸駆動モータ202とテーブル駆動モータ212とを制御して駆動する(S602)。指定された欠陥がレーザビームの照射位置に移動した状態で制御部500はレーザ光源101を駆動してレーザビームを試料10上の欠陥に照射し、欠陥を含む試料10上のレーザビーム照射領域から発生した散乱光のうちラマン散乱光を第2仰角検出ユニット120で分光して検出する(S603)。
第2仰角検出ユニット120からの分光検出信号を第2検出信号処理部320に入力して分光波形データを得る(S604)。第2検出信号処理部320で得た分光波形データをバス380を介して欠陥組成判定部360に入力して分光波形データからラマンシフト量を求め、予め記憶しておいたラマンシフト量と材質との関係より試料10の表面の欠陥の組成を判定し(S605)、図7に示す欠陥マップ501が表示されたモニタ420の画面510上に分光波形データ701と判定した組成データ702とを表示する(S606)。
本実施例によれば、レイリー散乱光を検出して欠陥を検出することとラマン散乱光を検出して欠陥の組成情報を得ることとを同時に行うことができるので、欠陥の種類ごとの組成情報を効率よく得ることができるようになった。
また、欠陥を検出後に、試料を移し変えることなく検出した欠陥の位置情報を用いてラマン散乱光測定を実施できるので、検出したい欠陥の組成を確実に知ることが可能になった。
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
10…試料 100…光学検出系 101…レーザ光源 110…第1仰角検出ユニット 120…第2仰角検出ユニット 130…第3仰角検出ユニット 200…試料回転駆動系 300…信号処理・解析系 310…第1検出信号処理部 320…第2検出信号処理部 330…位置情報記憶部 340…欠陥形状弁別部 350…分光検出信号加算部 360…欠陥組成判定部 370…欠陥情報統合部 400…入出力系 500…制御系。
Claims (10)
- 試料を搭載して該試料を回転させると共に回転の中心と直角な一方向に移動させる回転駆動手段と、
該回転駆動手段に搭載した試料に照明光を照射する照明光照射手段と、
該照明光照射手段で照明光が照射された試料から発生した散乱光を検出する散乱光検出手段と、
該散乱光検出手段で検出した信号を処理して前記試料上の欠陥を検出する信号処理手段とを備えた試料である基板の表面を検査する装置であって、
前記散乱光検出手段は、
前記照明光が照射された試料から発生した散乱光のうち第1の仰角方向に散乱した散乱光を検出する第1の散乱光検出部と、
前記照明光が照射された試料から発生した散乱光のうち第2の仰角方向に散乱した散乱光のうち前記基板に照射した照明光の波長と同じ波長の光を遮光して遮光されなかった散乱光を分光して検出する第2の散乱光検出部と、
前記照明光が照射された試料から発生した散乱光のうち第3の仰角方向に散乱した散乱光を検出する第3の散乱光検出部とを有し、
前記信号処理手段は、前記第1の散乱光検出部で前記第1の仰角方向に散乱した散乱光を検出した信号と前記第3の散乱光検出部で前記第3の仰角方向に散乱した散乱光を検出した信号とを用いて前記試料上の欠陥を検出して該検出した欠陥の位置情報を記憶するとともに該欠陥を分類し、前記第2の散乱光検出部で前記第2の仰角方向に散乱した散乱光を分光して検出した信号を前記分類した欠陥の種類ごとに加算する
ことを特徴とする基板表面検査装置。 - 前記第2の散乱光検出部は、前記試料の前記照明光が照射される位置に対して前記第1の散乱光検出部よりも高い仰角で前記第3の散乱光検出部よりも低い仰角の位置に設置されていることを特徴とする請求項1記載の基板表面検査装置。
- 前記第2の散乱光検出部は、前記試料の前記照明光が照射される位置に対して前記第1の散乱光検出部及び前記第3の散乱光検出部と異なる方位角方向に設置されていることを特徴とする請求項1記載の基板表面検査装置。
- 前記第1の散乱光検出部と前記第2の散乱光検出部と前記第3の散乱光検出部とは、それぞれ前記照明光が照射された前記試料のから発生した散乱光を集光する対物レンズを有し、前記第2の散乱光検出部の対物レンズは、前記第1の散乱光検出部と前記第2の散乱光検出部との対物レンズよりも大きな口径を有していることを特徴とする請求項1記載の基板表面検査装置。
- 前記信号処理手段で検出した欠陥の情報を表示する表示手段と、
前記回転駆動手段と前記照明光照射手段と前記散乱光検出手段と前記信号処理手段と前記表示手段とを制御する制御手段と
を更に備え、
前記制御手段は、前記信号処理手段で検出して前記表示手段に表示された前記試料上の欠陥のうち前記前記表示手段上で指示された欠陥に関する前記記憶した位置情報を用いて前記回転駆動手段を制御して前記指示された欠陥を前記照明光照射手段で照明光が照射される位置に移動させ、前記照明光照射手段を制御して該移動した欠陥に照明光を照射し、前記信号処理手段を制御して前記欠陥を含む前記照明光が照射された前記試料からの散乱光を前記第2の散乱光検出部で分光して検出した信号を処理して前記欠陥の組成を判定し、該判定した結果の情報を前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項1記載の基板表面検査装置。 - 試料を回転させると共に該回転の中心と直角な一方向に移動させながら前記試料に照明光を照射し、
該照明光が照射された試料から発生した散乱光を検出し、
該検出した信号を処理して前記試料上の欠陥を検出する
試料である基板の表面を検査する方法であって、
前記散乱光を検出することを、
前記照明光が照射された試料から発生した散乱光のうち第1の仰角方向に散乱した散乱光を検出し、
前記照明光が照射された試料から発生した散乱光のうち第2の仰角方向に散乱した散乱光のうち前記基板に照射した照明光の波長と同じ波長の光を遮光して遮光されなかった散乱光を分光して検出し、
前記照明光が照射された試料から発生した散乱光のうち第3の仰角方向に散乱した散乱光を検出することにより行い、
前記信号を処理することを、前記第1の仰角方向に散乱した散乱光を検出した信号と前記第3の仰角方向に散乱した散乱光を検出した信号とを用いて前記試料上の欠陥を検出して該検出した欠陥の位置情報を記憶すると共に該欠陥を分類し、前記第2の仰角方向に散乱した散乱光を分光して検出した信号を前記分類した欠陥の種類ごとに加算する
ことを特徴とする基板表面検査方法。 - 前記第2の散乱光を、前記試料の前記照明光が照射される位置に対して前記第1の散乱光を検出する仰角よりも高い仰角で、かつ、前記第3の散乱光を検出する仰角よりも低い仰角で検出することを特徴とする請求項6記載の基板表面検査方法。
- 前記第2の散乱光を検出することを、前記試料の前記照明光が照射される位置に対して前記第1の散乱光を検出する方位角方向及び前記第3の散乱光を検出する方位角方向とは異なる方位角方向で検出することを特徴とする請求項6記載の基板表面検査方法。
- 前記第1の散乱光と前記第2の散乱光と前記第3の散乱光とをそれぞれ前記照明光が照射された前記試料のから発生した散乱光を集光する対物レンズを介して検出し、前記第2の散乱光を、検出部の対物レンズは、前記第1の散乱光を集光する対物レンズ及び前記第2の散乱光を検出する対物レンズよりも大きな口径を有する対物レンズで集光することを特徴とする請求項6記載の基板表面検査方法。
- 前記検出した欠陥の情報を画面上に表示することと、
前記試料の回転駆動と前記照明光の照射と前記散乱光の検出と前記信号の処理と前記表示とを制御することを更に含み、
該制御することが、前記検出して前記画面上に表示された前記試料上の欠陥のうち前記画面上で指示された欠陥に関する前記記憶した位置情報を用いて前記試料の位置を制御して前記指示された欠陥を前記照明光が照射される位置に移動させ、該移動した欠陥に照明光を照射し、前記欠陥を含む前記照明光が照射された前記試料からの散乱光のうち前記第2の仰角方向に散乱した第2の散乱光を分光して検出した信号を処理して前記欠陥の組成を判定し、該判定した結果の情報を前記画面に表示させることを含むことを特徴とする請求項6記載の基板表面検査方法。
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