JP2845041B2 - Particle counting device - Google Patents

Particle counting device

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JP2845041B2
JP2845041B2 JP20769092A JP20769092A JP2845041B2 JP 2845041 B2 JP2845041 B2 JP 2845041B2 JP 20769092 A JP20769092 A JP 20769092A JP 20769092 A JP20769092 A JP 20769092A JP 2845041 B2 JP2845041 B2 JP 2845041B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体ウェハ表面に不都
合に付着するゴミやチリ等のパーティクルを計数するパ
ーティクル計数装置に係わり、特に微小パーティクルに
対して検出感度の高いパーティクル計数装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a particle counting apparatus for counting particles such as dust and dirt adhering to the surface of a semiconductor wafer, and more particularly to a particle counting apparatus having a high detection sensitivity for minute particles.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の半導体ウェハ表面のパー
ティクル計数装置は、図5または図6に示すような構造
になっていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, this kind of particle counting apparatus for a semiconductor wafer surface has a structure as shown in FIG. 5 or FIG.

【0003】図5において、501は半導体ウェハ、5
02はテーブル、503はモータ、504は平行移動
器、505はレーザ、506はレーザ光、507は集光
レンズ、508は光検出器、509は計数器である。
In FIG. 5, reference numeral 501 denotes a semiconductor wafer;
02 is a table, 503 is a motor, 504 is a translation unit, 505 is a laser, 506 is a laser beam, 507 is a condenser lens, 508 is a photodetector, and 509 is a counter.

【0004】一方、図6において、601は半導体ウェ
ハ、602はテーブル、603はモータ、604は平行
移動器、605はレーザ、606はレーザ光、607は
集光レンズ、608は光検出器、609は計数器であ
る。
On the other hand, in FIG. 6, 601 is a semiconductor wafer, 602 is a table, 603 is a motor, 604 is a parallel shifter, 605 is a laser, 606 is a laser beam, 607 is a condenser lens, 608 is a photodetector, 609 Is a counter.

【0005】図5、図6におけるパーティクル計数装置
の構造の違いは、レーザ光の半導体ウハ表面への入射角
度が異なるだけである。即ち、図5は斜入射であり、図
6は鉛直入射という点のみである。
The difference between the structure of the particle counting device in FIGS. 5 and 6 is that the angle of incidence of the laser beam on the surface of the semiconductor wafer is different. That is, FIG. 5 shows only oblique incidence and FIG. 6 shows only vertical incidence.

【0006】次に、動作について説明する。図5、図6
のパーティクル計数装置において、レーザ光の入射角度
が異なるのみで、その他の点は同じであるから図5のみ
について説明する。
Next, the operation will be described. 5 and 6
In the particle counting device of the above, only the incident angle of the laser beam is different and the other points are the same, so only FIG. 5 will be described.

【0007】まず半導体ウェハ501をテーブル502
に固定し、半導体ウェハ501の表面上にレーザ505
からレーザ光506を照射する。すると、レーザ光50
6は半導体ウェハ501の表面で反射する。この時、テ
ーブル502をモータ503で回転させ、同時に平行移
動器504でx方向またはy方向にテーブル502を移
動させると、レーザ光506は半導体ウェハ501の表
面上をうず巻き状に全面にわたって走査することにな
る。
First, a semiconductor wafer 501 is placed on a table 502.
And a laser 505 on the surface of the semiconductor wafer 501.
Is irradiated with a laser beam 506. Then, the laser beam 50
6 is reflected on the surface of the semiconductor wafer 501. At this time, when the table 502 is rotated by the motor 503 and the table 502 is simultaneously moved in the x direction or the y direction by the parallel shifter 504, the laser beam 506 scans the entire surface of the semiconductor wafer 501 in a spiral shape. become.

【0008】次に、半導体ウェハ表面のゴミやチリ等の
パーティクルの計数について説明する。半導体ウェハ5
01上にパーティクルが存在しないと、レーザ光506
は全て半導体ウェハ501の表面で反射され、光検出器
508で散乱光は検出されないので光検出器508から
の散乱光による出力はない。一方、半導体ウェハ501
上にパーティクルが存在すると、レーザ光506はパー
ティクルによって散乱される。散乱の強度はパーティク
ルの大きさと相関があり、大きなパーティクルでは強く
散乱され、小さなパーティクルでは弱く散乱される。し
たがって、光検出器508で検出されるところのパーテ
ィクルによるレーザ光506の散乱光は、大きなパーテ
ィクルでは多く検出され、小さなパーティクルでは少な
く検出されることになって、光検出器508からの出力
が大きなパーティクルでは大きく、小さなパーティクル
では小さくなるということになる。
Next, counting of particles such as dust and dust on the surface of a semiconductor wafer will be described. Semiconductor wafer 5
If no particles exist on the laser beam 506
Are all reflected on the surface of the semiconductor wafer 501 and no scattered light is detected by the photodetector 508, so that there is no output due to the scattered light from the photodetector 508. On the other hand, the semiconductor wafer 501
If there is a particle on top, the laser light 506 is scattered by the particle. The scattering intensity is correlated with the size of the particles, with large particles being strongly scattered and small particles being weakly scattered. Therefore, the scattered light of the laser light 506 due to the particles detected by the photodetector 508 is detected more in large particles and less in small particles, and the output from the photodetector 508 is large. Larger for particles, smaller for smaller ones.

【0009】図7は上述した半導体ウェハ表面上のパー
ティクルの大きさと光検出器からの出力との関係を示し
たものである。光検出器508の出力は計数器509に
よって、光検出器508の出力の大きさごと、即ち、パ
ーティクルの大きさごとに分類されて計数されることに
なる。
FIG. 7 shows the relationship between the size of the particles on the surface of the semiconductor wafer and the output from the photodetector. The output of the photodetector 508 is classified and counted by the counter 509 for each output size of the photodetector 508, that is, for each particle size.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】従来、この種のパーテ
ィクル計数装置では、レーザ光のパーティクルによる散
乱光の一部を検出していたため、パーティクルの大きさ
が小さくなり、散乱光の強度が小さくなると、特にパー
ティクルの粒径が0.1μmより小さくなるとパーティ
クルの検出感度が非常に低下してくるという問題点があ
った。
Heretofore, in this type of particle counting apparatus, since a part of the scattered light due to the particles of the laser light has been detected, the size of the particles is reduced and the intensity of the scattered light is reduced. In particular, when the particle diameter of the particles is smaller than 0.1 μm, there is a problem that the detection sensitivity of the particles is extremely reduced.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明のパーティクル計
数装置は半導体ウェハ表面にレーザ光を照射するレー
ザと、レーザ光の散乱光を検出する光検出器と、光検出
器と半導体ウェハ表面との間に設けられた集光レンズ
と、光検出器と半導体ウェハ表面との間に内周が前記集
光レンズの外周に接する筒状の光反射構造物を設けてい
る。
Particle counting device of the present invention SUMMARY OF THE INVENTION includes a laser for irradiating a laser beam to a semiconductor wafer surface, a photodetector for detecting the scattered light of the laser beam, photodetector
Condenser lens provided between the vessel and the surface of the semiconductor wafer
When the inner circumference the current between the photodetector and the semiconductor wafer surface
A cylindrical light reflecting structure is provided in contact with the outer periphery of the optical lens .

【0012】このような本発明によれば、パーティクル
によるレーザ光の散乱光を光反射構造物で全て反射させ
て、光検出器へ導入し、検出感度を向上させることがで
きる。
According to the present invention, it is possible to improve the detection sensitivity by reflecting all the scattered light of the laser light by the particles on the light reflecting structure and introducing the reflected light into the photodetector.

【0013】[0013]

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

【0014】図1は本発明の第1の実施例の構成図であ
る。図1で101は半導体ウェハ、102はテーブル、
103はモータ、104は平行移動器、105はレー
ザ、106はレーザ光、107は集光レンズ、108は
光検出器、109は計数器、110は筒状の反射構造
物、111,112は小孔である。半導体ウェハ101
は例えば空調室の管理のために、その空調室の所定の場
所に所定時間置いておき、その時間内に表面にどれだけ
のゴミやチリ等のパーティクルが付着したかを調査する
ものである。
FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 101 is a semiconductor wafer, 102 is a table,
103 is a motor, 104 is a translator, 105 is a laser, 106 is a laser beam, 107 is a condenser lens, 108 is a photodetector, 109 is a counter, 110 is a cylindrical reflecting structure, and 111 and 112 are small. Hole. Semiconductor wafer 101
For example, in order to manage an air-conditioning room, the device is left in a predetermined place in the air-conditioning room for a predetermined time and investigates how much dust or dust particles adhere to the surface during the time.

【0015】次に動作について説明する。半導体ウェハ
101をテーブル102に固定し、レーザ105から半
導体ウェハ101の表面にレーザ光106を照射する。
この時、モータ103によりテーブル102を回転させ
ながら同時に平行移動器104によりxまたはy方向に
移動させると、レーザ光106は半導体ウェハ101の
表面を全面にわたって走査されることとなる。
Next, the operation will be described. The semiconductor wafer 101 is fixed to a table 102, and the surface of the semiconductor wafer 101 is irradiated with laser light 106 from a laser 105.
At this time, when the table 102 is rotated by the motor 103 and simultaneously moved in the x or y direction by the parallel shifter 104, the laser beam 106 scans the entire surface of the semiconductor wafer 101.

【0016】半導体ウェハ101の表面にパーティクル
が存在しない場合は、筒状の反射構造物110の側壁に
形成された小孔111より入射したレーザ光106は半
導体ウェハ101の表面で全て反射され、反対側の側壁
に形成された小孔112より出射する。したがって、光
検出器108では何も検出されず、計数器109による
計数は0(ゼロ)となる。一方、半導体ウェハ101の
表面にパーティクルが存在する場合、小孔111より入
射したレーザ光106はパーティクルにより一部、散乱
され、残りは小孔112より出射する。先に説明した図
5,図6に示されるような従来技術の場合、散乱光のう
ち、一部が光検出器508,608で検出されるが、図
1で示される本発明の場合、内面が光を反射する反射構
造物110が設けてあるため、パーティクルで散乱され
た散乱光のほとんど全てが光検出器108で検出される
ことになる。
When no particles exist on the surface of the semiconductor wafer 101, the laser beam 106 incident from the small holes 111 formed on the side wall of the cylindrical reflecting structure 110 is entirely reflected on the surface of the semiconductor wafer 101, The light exits from the small hole 112 formed in the side wall on the side. Therefore, nothing is detected by the photodetector 108, and the count by the counter 109 becomes 0 (zero). On the other hand, when particles are present on the surface of the semiconductor wafer 101, the laser beam 106 incident from the small holes 111 is partially scattered by the particles, and the rest is emitted from the small holes 112. In the case of the prior art shown in FIGS. 5 and 6 described above, a part of the scattered light is detected by the photodetectors 508 and 608, but in the case of the present invention shown in FIG. Since the reflection structure 110 that reflects light is provided, almost all of the scattered light scattered by the particles is detected by the photodetector 108.

【0017】ここで、光反射構造物110がある場合
と、ない場合とで光検出器108で検出される散乱光の
光量にどれだけ差があるかを計算する。図2で示される
ような散乱を仮定する。即ち、半導体ウェハ201上の
点0でレーザ光が散乱され、散乱光は点0を中心とする
半球状に均一に散乱される。また、散乱光のうち、角2
θで規定される立体角のものが光検出器202で検出さ
れるものとする。そうすると、光反射構造物110があ
る場合に対して、ない場合の散乱光量の比は面積比であ
る(1−cosθ)となる。したがって、次に示す表1
から明らかなように、角度θが60°以下であれば、光
反射構造物110を設けることにより、光検出器108
が受光する散乱光が2倍以上増加し、検出感度が著しく
向上することになる。
Here, it is calculated how much the amount of scattered light detected by the photodetector 108 differs between the case where the light reflecting structure 110 exists and the case where the light reflecting structure 110 does not exist. Assume the scattering as shown in FIG. That is, the laser light is scattered at the point 0 on the semiconductor wafer 201, and the scattered light is uniformly scattered in a hemispherical shape with the point 0 as a center. Also, of the scattered light,
It is assumed that a solid angle defined by θ is detected by the photodetector 202. Then, the ratio of the amount of scattered light in the case where the light reflecting structure 110 is present to the case where the light reflecting structure 110 is not present is the area ratio (1−cos θ). Therefore, Table 1 shown below
As is clear from FIG. 7, when the angle θ is equal to or less than 60 °, the light detector
Increases the scattered light received by more than two times, and the detection sensitivity is remarkably improved.

【0018】[0018]

【表1】 [Table 1]

【0019】図3は、本発明のパーティクル計数装置と
従来技術のパーティクル計数装置を比較した図である。
従来技術のパーティクル計数装置の検出限界が約0.1
μmであったのに対し、本発明のパーティクル計数装置
は、約0.05μmまで検出することが可能である。
FIG. 3 is a diagram comparing the particle counting device of the present invention with the particle counting device of the prior art.
The detection limit of the prior art particle counter is about 0.1
In contrast, the particle counter of the present invention can detect a particle diameter of about 0.05 μm.

【0020】図4は本発明の第2の実施例の構成図であ
る。前述した第1の実施例の場合はレーザ光106が斜
入射であったのに対し、この第2の実施例では鉛直入射
とっている。図4で401は半導体ウェハ、402はテ
ーブル、403はモータ、404は平行移動器、405
はレーザ、406はレーザ光、407は集光レンズ、4
08は光検出器、409は計数器、410は筒状の反射
構造物、411は小孔である。本実施例ではレーザ光4
06の入射と出射が同一の小孔であるために反射構造物
の加工および設置が極めて安易になると同時に、装置の
小型化が安易になり、パーティクル計数の安定性が向上
する。他の動作は第1の実施例と同じであるから説明を
省略する。
FIG. 4 is a block diagram of a second embodiment of the present invention. In the above-described first embodiment, the laser beam 106 is obliquely incident, whereas in the second embodiment, the laser beam 106 is vertically incident. In FIG. 4, 401 is a semiconductor wafer, 402 is a table, 403 is a motor, 404 is a translator, 405
Is a laser, 406 is a laser beam, 407 is a condenser lens, 4
08 is a photodetector, 409 is a counter, 410 is a cylindrical reflection structure, and 411 is a small hole. In this embodiment, the laser light 4
Since the entrance and exit of the 06 are the same small hole, the processing and installation of the reflection structure are extremely easy, and at the same time, the miniaturization of the apparatus is easy and the stability of particle counting is improved. The other operations are the same as those of the first embodiment, and the description is omitted.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、半導体ウ
ェハ表面にレーザ光を照射するレーザと、レーザ光の散
乱光を検出する光検出器と、光検出器と半導体ウェハ表
面との間の筒状の光反射構造物とを設けたので、半導体
ウェハ表面上のパーティクルによる散乱光のほぼ全てを
光検出器で受光できるようになった。その結果、光検出
器の出力が大きくなり、特に0.1μmより小さい微小
なパーティクルに対しても大きな出力が得られるように
なるため、微小なパーティクルに対する検出感度が著し
く向上する。
As described above, the present invention provides a laser for irradiating a laser beam to a semiconductor wafer surface, a photodetector for detecting scattered laser beam, and a photodetector between the photodetector and the semiconductor wafer surface. The provision of the cylindrical light reflecting structure allows the photodetector to receive almost all of the scattered light due to particles on the surface of the semiconductor wafer. As a result, the output of the photodetector increases, and a large output can be obtained, especially for minute particles smaller than 0.1 μm, so that the detection sensitivity for minute particles is significantly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の効果を算出するための図。FIG. 2 is a diagram for calculating the effect of the present invention.

【図3】本発明と従来技術との光検出器出力を比較した
図。
FIG. 3 is a diagram comparing the photodetector outputs of the present invention and the prior art.

【図4】本発明の第2の実施例の構成図。FIG. 4 is a configuration diagram of a second embodiment of the present invention.

【図5】従来技術の構成図。FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional technique.

【図6】他の従来技術の構成図。FIG. 6 is a configuration diagram of another conventional technique.

【図7】パーティクル粒径と光検出器の出力との相関
図。
FIG. 7 is a correlation diagram between a particle diameter and an output of a photodetector.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 半導体ウェハ 102 テーブル 103 モータ 104 平行移動器 105 レーザ 106 レーザ光 107 集光レンズ 108 光検出器 109 計数器 110 反射構造物 111,112 小孔 201 半導体ウェハ 202 光検出器 401 半導体ウェハ 402 テーブル 403 モータ 404 平行移動器 405 レーザ 406 レーザ光 407 集光レンズ 408 光検出器 409 計数器 410 反射構造物 411 小孔 501 半導体ウェハ 502 テーブル 503 モータ 504 平行移動器 505 レーザ 506 レーザ光 507 集光レンズ 508 光検出器 509 計数器 601 半導体ウェハ 602 テーブル 603 モータ 604 平行移動器 605 レーザ 606 レーザ光 607 集光レンズ 608 光検出器 609 計数器 Reference Signs List 101 semiconductor wafer 102 table 103 motor 104 translator 105 laser 106 laser beam 107 condenser lens 108 photodetector 109 counter 110 reflecting structure 111, 112 small hole 201 semiconductor wafer 202 photodetector 401 semiconductor wafer 402 table 403 motor 404 Parallel mover 405 Laser 406 Laser light 407 Focusing lens 408 Photodetector 409 Counter 410 Reflective structure 411 Small hole 501 Semiconductor wafer 502 Table 503 Motor 504 Parallel mover 505 Laser 506 Laser light 507 Focusing lens 508 Light detection Device 509 Counter 601 Semiconductor wafer 602 Table 603 Motor 604 Translator 605 Laser 606 Laser light 607 Condensing lens 608 Photodetector 609 Counter

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体ウェハ表面にレーザ光を照射する
レーザと、前記レーザ光の散乱光を検出する光検出器
、前記光検出器と前記半導体ウェハ表面との間に設け
られた集光レンズとを有し、前記半導体ウェハ表面のゴ
ミやチリ等のパーティクルを計数するパーティクル計数
装置において、前記光検出器と前記半導体ウェハ表面と
の間に内周が前記集光レンズの外周に接する筒状の光反
射構造物を設けたことを特徴とするパーティクル計数装
置。
1. A laser for irradiating a laser beam onto a semiconductor wafer surface, a photodetector for detecting scattered light of the laser beam, and a photodetector provided between the photodetector and the semiconductor wafer surface.
A counting lens for counting particles such as dust and dust on the surface of the semiconductor wafer, wherein an inner circumference of the focusing lens is between the photodetector and the surface of the semiconductor wafer . A particle counting device provided with a cylindrical light reflecting structure in contact with an outer periphery .
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