JP3366066B2 - 結晶欠陥検出装置における観察深度設定方法 - Google Patents
結晶欠陥検出装置における観察深度設定方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、結晶表面から所定深さ
位置の結晶欠陥を常に正確に検出することのできるよう
にした結晶欠陥検出装置における観察深度設定方法に関
する。 【０００２】 【従来の技術】半導体結晶は赤外線を透過する性質を有
する。従来、この性質を利用して、図４に示すような方
法で結晶内に存在する結晶欠陥の検出が行なわれてい
た。すなわち、図４において、４１は欠陥検出対象たる
半導体結晶などのウェハ、４２は対物レンズ、４３はＣ
ＣＤセンサあるいはフォトダイオードアレイなどのセン
サであって、欠陥を観測すべき所定の深さΔｚ位置にお
いて、赤外線レーザービームＢを結晶側壁面４４から結
晶内に入射するとともに、対物レンズ４２のピントを当
該深さΔｚ位置に合わせ、赤外線レーザービームＢと対
物レンズ４２の光軸との交点位置に存在する結晶欠陥ｄ
からの散乱光を対物レンズ４２で集光してセンサ４３上
に結像することにより、結晶欠陥を検出するようにして
いた。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した従
来方法の場合、結晶表面４５と対物レンズ４２との間の
相対的な距離が変化すると、対物レンズ４２のピント位
置が深さΔｚ位置からずれてしまい、設定した深さΔｚ
位置の結晶欠陥ｄを正確に検出することができなくなる
という問題があった。 【０００４】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、結晶表面と対物
レンズとの相対的な距離が変化してもこれを自動的に補
正して一定に維持し、結晶表面から所定深さ位置の結晶
欠陥を常に正確に検出することのできるようにした結晶
欠陥検出装置における観察深度設定方法を提供すること
である。 【０００５】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明に係る観察深度設定方法は、少なくとも対物
レンズとセンサからなる観測光学系を備え、該観測光学
系の対物レンズのピントを結晶内に入射された赤外線レ
ーザービーム等のレーザビームの通過経路上の所定深さ
位置に合わせ、該対物レンズのピント位置に存在する結
晶欠陥からの前記レーザービームの散乱光を対物レンズ
で集光してセンサ上に結像させることにより、結晶内の
所定深さ位置に存在する結晶欠陥を検出するようにした
結晶欠陥検出装置において、前記観測光学系の対物レン
ズとセンサの間にハーフミラーを設け、該ハーフミラー
を介して外部からピント合わせ用のスポット光線を対物
レンズに向けて入射し、該ピント合わせ用のスポット光
線が結晶表面でそのピントを結ぶように観測光学系の対
物レンズと結晶表面との距離を該結晶高さを上下動させ
て調節するとともに、該結晶表面にピントを結ばれたス
ポット光の結晶表面からの反射光を前記対物レンズとハ
ーフミラーを介して外部に取り出し、該反射光の結像位
置に二分割受光手段を配置し、該二分割受光手段の２つ
の受光面の受光強度が同じになるように前記観測光学系
の対物レンズと結晶表面間の距離をフィードバック制御
し、前記対物レンズとセンサ間の距離を対物レンズ高さ
を固定した状態でセンサ高さを調整して、前記レーザビ
ームの通過経路上の散乱光を対物レンズで集光し、この
集光した像をセンサ上に結像させるようにしたものであ
る。 【０００６】 【作用】本発明の原理を図１および図２を参照して説明
する。図１は本発明方法の原理説明図、図２は図１中の
二分割フォトセンサの受光状態の説明図である。図１に
おいて、１は半導体結晶などのウェハ、２はウェハの結
晶表面、３は対物レンズ、４はＣＣＤセンサやフォトダ
イオードアレイなどからなる欠陥検出用のセンサ、５は
ハーフミラー、６は二分割フォトセンサ、７は減算器、
８は観測深度制御手段である。また、Ｂは結晶欠陥を検
出するための赤外線レーザービーム、Ｓはピント合わせ
用のスポット光線である。二分割フォトセンサ６は、図
２に示すように、その受光面を中央位置を境として左右
対称に二分割されており、一方の受光面６1 の受光出力
は減算器７の一方の入力端子に接続され、他方の受光面
６2 の受光出力は減算器７の他方の入力端子に接続され
ている。 【０００７】赤外線レーザービームＢは、結晶欠陥の観
測を行なうべき所定の深さΔｚ位置において、ウェハ１
の側壁面から結晶内に向けて入射される。そして、観測
光学系は対物レンズ３のピントが赤外線レーザービーム
Ｂの通過位置である深さΔｚ位置に合うようにセンサ４
位置を調節する。一方、ピント合わせ用のスポット光線
Ｓはハーフミラー５を介して対物レンズ３に入射され、
結晶表面２に照射された後、結晶表面２で反射され、反
射光線Ｓ′となって再びハーフミラー５を介して外部に
導き出される。 【０００８】二分割フォトセンサ６は、観測光学系の対
物レンズ３のピントが前記赤外線レーザービームＢの深
さ位置Δｚに調節された状態において、反射光線Ｓ′の
結像スポットが図２（Ｂ）に示すように左右の受光面６
1 ，６2 に対称に照射されるように配置されている。し
たがって、この状態においては左右の受光面６1 と６2
の受光強度が同じとなり、減算器７の出力は０となって
いる。 【０００９】上記のような設定状態において、いま観測
光学系の対物レンズ３と結晶表面２の距離ｄ0 が変化す
ると、ピント合わせ用のスポット光線Ｓの結晶表面２に
おける反射点が変わるため、二分割フォトセンサ６上に
結ばれる反射光線Ｓ′の結像スポットは、図２（Ａ）ま
たは（Ｃ）に示すように左右に移動し、これに応じて減
算器７の出力は正負に変化する。 【００１０】そこで、この減算器７の出力を観測深度制
御手段８に送り、減算器７の出力が常に０となるように
観測光学系の対物レンズ３と結晶表面２間の距離をフィ
ードバック制御する。したがって、、観測光学系の対物
レンズ３と結晶表面２間の距離は常に観測開始時に調整
した所定の距離ｄ0 に正確に維持されるので、対物レン
ズ３の結晶表面２からのピント深さも常にΔｚ位置に維
持され、深さΔｚ位置の結晶欠陥を正確に観測すること
ができる。 【００１１】このため、結晶系をレーザビームと垂直方
向に走査しても、観測光学系のピントは自動的に結晶表
面２から深さΔｚ位置に維持され、どのような位置にお
いても結晶表面２から深さΔｚ位置にレーザビームは通
過しそこに存在する結晶欠陥を正確に検出することがで
きるようになる。 【００１２】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図３は、本発明方法を適用して構成した結晶欠陥
検出装置の１実施例のブロック図である。図において、
１は検出対象たる半導体結晶のウェハ、２は結晶表面、
３は対物レンズ、４は赤外線ＴＶカメラ９のＣＣＤセン
サ、５はハーフミラー、６は二分割フォトセンサ、７は
減算器、１０は結晶欠陥検出用の赤外線レーザー光源、
１１は赤外線レーザー光を所定のビーム径まで絞るため
のレーザー光絞りレンズ、１２はピント合わせ用の例え
ばＨｅ−Ｎｅレーザー光源、１３は反射ミラーである。
なお、図１と同一または同等部分には同一の符号を付し
て示した。 【００１３】１５は移動ステージ１６をＺ（上下）方向
に移動するためのＺ軸移動モータ、１７は移動ステージ
１６をＸ方向に移動するためのＸ軸移動モータ、１８は
移動ステージ１６をＹ方向（紙面と直交方向）に移動す
るためのＹ軸移動モータである。ウェハ１を載せた移動
ステージ１６は、これら３つのモータによってＸ，Ｙ，
Ｚの三軸方向に自在に移動できるようになされている。 【００１４】１９は観測光学系全体のＺ軸方向移動モー
タ、１５は結晶の高さを可変にするＺ軸方向移動モー
タ、２０は観測深度可変用モータであり、これらモータ
を制御することにより、対物レンズ３のピントを希望の
深さ位置Δｚ位置に合わせるとともに、ピント合わせ用
のレーザースポット光線Ｓの結晶表面２による反射光線
Ｓ′が二分割フォトセンサ６の中央位置（図２（Ｂ））
にビームスポットとなって照射されるように調整するも
のである。 【００１５】２１は減算器７の減算出力をディジタルデ
ータに変換するＡ／Ｄコンバータ、２２は赤外線ＴＶカ
メラ９のＣＣＤセンサ４から読み出された画像信号をデ
ィジタルデータに変換するＡ／Ｄコンバータ、２３は結
晶欠陥の検出処理を行なうコンピュータ、２４はコンピ
ュータ２３に種々の操作指令を入力するためのキーボー
ド、２５は得られた１画面分の結晶欠陥の画像データを
格納するためのフレームメモリ、２６はフレームメモリ
２５に格納された結晶欠陥の画像データに基づいて結晶
欠陥画像を表示するモニタ装置、２７はコンピュータ２
３の制御の下に各モータを駆動制御するモータコントロ
ーラである。 【００１６】次に、前記実施例の動作について説明す
る。まず、結晶欠陥の検出対象となるウェハ１を移動ス
テージ１６上に載置する。そして、赤外線レーザー光源
１０、Ｈｅ−Ｎｅレーザー光源１２の電源を入れるとと
もに、キーボード２４からコンピュータ２３に観測深度
Δｚと検出開始位置を入力する。モータコントローラ２
７は、コンピュータ２３の制御の下に、モータ１５，１
７，１８を駆動し、移動ステージ１６をＸ，Ｙ，Ｚの三
軸方向に移動することにより、赤外線レーザービームＢ
が結晶表面２から指定の観測深度Δｚ位置で結晶中に入
射されるように位置制御する。 【００１７】この状態で、Ｈｅ−Ｎｅレーザー光源１２
から照射されたピント合わせ用のレーザースポット光線
Ｓの結晶表面２からの反射光線Ｓ′が二分割フォトセン
サ６の中央位置（図２（Ｂ））にビームスポットとなっ
て照射されるように観測光学系全体の移動モータ１９を
駆動し調整するとともに、観測深度可変用モータ２０を
駆動制御し、対物レンズ３のピントが観測深度Δｚ位置
になるように調整する。 【００１８】上記調整が完了すると、センサ４上には、
対物レンズ３の光軸と赤外線レーザービームＢの交点位
置の画像が結像されるようになる。また、二分割フォト
センサ６には、結晶表面２からの反射光線Ｓ′のビーム
スポットがその中央位置に左右対称に照射され、減算器
７の出力は０の状態となる。 【００１９】上記のように調整した後、キーボード２４
から検出動作の開始指令を与えると、コンピュータ２３
は次のようにして結晶表面２から深さΔｚ位置に存在す
る結晶欠陥の検出動作を開始する。すなわち、上記レン
ズ３の光軸と赤外線レーザービームＢとの交点位置に結
晶欠陥ｄが存在すると、赤外線レーザービームＢの一部
がこの結晶欠陥で散乱される。そして、この結晶欠陥か
らの散乱光は、結晶表面２の上方に配置された対物レン
ズ３によって集光され、ＣＣＤセンサ４上に欠陥画像と
なって結像される。 【００２０】そして、上記検出動作中、減算器７の出力
はＡ／Ｄコンバータ２１でディジタルデータに変換さ
れ、コンピュータ２３に送られる。コンピュータ２３
は、この減算器７からの出力を受け、その出力が常に０
となるようにＺ軸方向移動モータ１５を駆動制御し、対
物レンズ３と結晶表面２との距離が常にｄ0 となるよう
にフィードバック制御し、観測光学系による結晶表面か
らの観測深度が常にΔｚとなるように制御する。この結
果、対物レンズ３のピントは、常に結晶表面２から深さ
Δｚの位置に正確に維持される。 【００２１】ＣＣＤセンサ４上に結像された結晶欠陥の
画像データは、図示を略したＣＣＤセンサ読出回路によ
って画素単位で順次読み出され、Ａ／Ｄコンバータ２２
においてディジタルデータに変換された後、コンピュー
タ２３に入力される。コンピュータ２３は、このＣＣＤ
センサ４から送られてくる結晶欠陥の画像データをフレ
ームメモリ２５の対応するアドレス位置に書き込む。 【００２２】次いで、例えば、Ｙ軸移動モータ１８を駆
動し、移動ステージ１６を所定のピッチ、例えばＣＣＤ
センサ４の画素単位でＹ方向（紙面と直交方向）に順次
移動し、それぞれの位置における結晶欠陥の検出動作を
行ない、それぞれの位置に存在する結晶欠陥の画像デー
タをフレームメモリ２５に格納していく。このようにし
てウェハ１のＹ方向全幅に亘って走査を終了すると、結
晶表面２から深さΔｚ位置における赤外線レーザービー
ムＢに沿った結晶欠陥像をすべて検出することができ
る。 【００２３】次に、Ｘ軸移動モータ１７を駆動し、移動
ステージ１６を所定のピッチ、例えばＣＣＤセンサ４の
視野幅単位でＸ方向に移動した後、それぞれのＸ位置に
おいて前記したと同様のＹ方向にスキャンしながら結晶
欠陥の検出動作を行なう。 【００２４】このようにして、観測光学系を結晶表面２
の全面について順次走査していくことにより、フレーム
メモリ２５には結晶表面２から深さΔｚ位置における結
晶全面についての結晶欠陥の画像データが得られる。し
たがって、このフレームメモリ２５に格納された画像デ
ータをモニタ装置２６に表示すれば、結晶表面２から所
定の深さΔｚ位置におけるすべての結晶欠陥を画像表示
することができる。 【００２５】なお、前記実施例は、移動ステージ１６の
移動やレンズのピント合わせを各モータによって自動的
に行なうようにしたが、手動で行なってもよいことは勿
論である。また、半導体結晶を例に採ったが、レーザー
に対して透明な結晶であれば、半導体結晶に限らず他の
結晶でも適用可能である。結晶欠陥検出用のレーザ光源
と観測光学系を一体にし、対物レンズと結晶表面間の距
離を一定に保つフィー ドバックコントロールにおいて、
結晶高さをコントロールする代わりに観測光学系高さを
コントロールすることも可能である。 【００２６】 【発明の効果】以上説明したように、本発明方法による
ときは、欠陥検出用の赤外線レーザ等のレーザとは別
に、ピント合わせ用のスポット光線を用い、このスポッ
ト光線の結晶表面からの反射光を利用してフィードバッ
ク制御するようにしたので、結晶表面と対物レンズとの
相対的な距離が変化してもこれを自動的に補正して一定
に維持することができ、結晶表面から所定深さ位置の結
晶欠陥を常に正確に検出することができる。
位置の結晶欠陥を常に正確に検出することのできるよう
にした結晶欠陥検出装置における観察深度設定方法に関
する。 【０００２】 【従来の技術】半導体結晶は赤外線を透過する性質を有
する。従来、この性質を利用して、図４に示すような方
法で結晶内に存在する結晶欠陥の検出が行なわれてい
た。すなわち、図４において、４１は欠陥検出対象たる
半導体結晶などのウェハ、４２は対物レンズ、４３はＣ
ＣＤセンサあるいはフォトダイオードアレイなどのセン
サであって、欠陥を観測すべき所定の深さΔｚ位置にお
いて、赤外線レーザービームＢを結晶側壁面４４から結
晶内に入射するとともに、対物レンズ４２のピントを当
該深さΔｚ位置に合わせ、赤外線レーザービームＢと対
物レンズ４２の光軸との交点位置に存在する結晶欠陥ｄ
からの散乱光を対物レンズ４２で集光してセンサ４３上
に結像することにより、結晶欠陥を検出するようにして
いた。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した従
来方法の場合、結晶表面４５と対物レンズ４２との間の
相対的な距離が変化すると、対物レンズ４２のピント位
置が深さΔｚ位置からずれてしまい、設定した深さΔｚ
位置の結晶欠陥ｄを正確に検出することができなくなる
という問題があった。 【０００４】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、結晶表面と対物
レンズとの相対的な距離が変化してもこれを自動的に補
正して一定に維持し、結晶表面から所定深さ位置の結晶
欠陥を常に正確に検出することのできるようにした結晶
欠陥検出装置における観察深度設定方法を提供すること
である。 【０００５】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明に係る観察深度設定方法は、少なくとも対物
レンズとセンサからなる観測光学系を備え、該観測光学
系の対物レンズのピントを結晶内に入射された赤外線レ
ーザービーム等のレーザビームの通過経路上の所定深さ
位置に合わせ、該対物レンズのピント位置に存在する結
晶欠陥からの前記レーザービームの散乱光を対物レンズ
で集光してセンサ上に結像させることにより、結晶内の
所定深さ位置に存在する結晶欠陥を検出するようにした
結晶欠陥検出装置において、前記観測光学系の対物レン
ズとセンサの間にハーフミラーを設け、該ハーフミラー
を介して外部からピント合わせ用のスポット光線を対物
レンズに向けて入射し、該ピント合わせ用のスポット光
線が結晶表面でそのピントを結ぶように観測光学系の対
物レンズと結晶表面との距離を該結晶高さを上下動させ
て調節するとともに、該結晶表面にピントを結ばれたス
ポット光の結晶表面からの反射光を前記対物レンズとハ
ーフミラーを介して外部に取り出し、該反射光の結像位
置に二分割受光手段を配置し、該二分割受光手段の２つ
の受光面の受光強度が同じになるように前記観測光学系
の対物レンズと結晶表面間の距離をフィードバック制御
し、前記対物レンズとセンサ間の距離を対物レンズ高さ
を固定した状態でセンサ高さを調整して、前記レーザビ
ームの通過経路上の散乱光を対物レンズで集光し、この
集光した像をセンサ上に結像させるようにしたものであ
る。 【０００６】 【作用】本発明の原理を図１および図２を参照して説明
する。図１は本発明方法の原理説明図、図２は図１中の
二分割フォトセンサの受光状態の説明図である。図１に
おいて、１は半導体結晶などのウェハ、２はウェハの結
晶表面、３は対物レンズ、４はＣＣＤセンサやフォトダ
イオードアレイなどからなる欠陥検出用のセンサ、５は
ハーフミラー、６は二分割フォトセンサ、７は減算器、
８は観測深度制御手段である。また、Ｂは結晶欠陥を検
出するための赤外線レーザービーム、Ｓはピント合わせ
用のスポット光線である。二分割フォトセンサ６は、図
２に示すように、その受光面を中央位置を境として左右
対称に二分割されており、一方の受光面６1 の受光出力
は減算器７の一方の入力端子に接続され、他方の受光面
６2 の受光出力は減算器７の他方の入力端子に接続され
ている。 【０００７】赤外線レーザービームＢは、結晶欠陥の観
測を行なうべき所定の深さΔｚ位置において、ウェハ１
の側壁面から結晶内に向けて入射される。そして、観測
光学系は対物レンズ３のピントが赤外線レーザービーム
Ｂの通過位置である深さΔｚ位置に合うようにセンサ４
位置を調節する。一方、ピント合わせ用のスポット光線
Ｓはハーフミラー５を介して対物レンズ３に入射され、
結晶表面２に照射された後、結晶表面２で反射され、反
射光線Ｓ′となって再びハーフミラー５を介して外部に
導き出される。 【０００８】二分割フォトセンサ６は、観測光学系の対
物レンズ３のピントが前記赤外線レーザービームＢの深
さ位置Δｚに調節された状態において、反射光線Ｓ′の
結像スポットが図２（Ｂ）に示すように左右の受光面６
1 ，６2 に対称に照射されるように配置されている。し
たがって、この状態においては左右の受光面６1 と６2
の受光強度が同じとなり、減算器７の出力は０となって
いる。 【０００９】上記のような設定状態において、いま観測
光学系の対物レンズ３と結晶表面２の距離ｄ0 が変化す
ると、ピント合わせ用のスポット光線Ｓの結晶表面２に
おける反射点が変わるため、二分割フォトセンサ６上に
結ばれる反射光線Ｓ′の結像スポットは、図２（Ａ）ま
たは（Ｃ）に示すように左右に移動し、これに応じて減
算器７の出力は正負に変化する。 【００１０】そこで、この減算器７の出力を観測深度制
御手段８に送り、減算器７の出力が常に０となるように
観測光学系の対物レンズ３と結晶表面２間の距離をフィ
ードバック制御する。したがって、、観測光学系の対物
レンズ３と結晶表面２間の距離は常に観測開始時に調整
した所定の距離ｄ0 に正確に維持されるので、対物レン
ズ３の結晶表面２からのピント深さも常にΔｚ位置に維
持され、深さΔｚ位置の結晶欠陥を正確に観測すること
ができる。 【００１１】このため、結晶系をレーザビームと垂直方
向に走査しても、観測光学系のピントは自動的に結晶表
面２から深さΔｚ位置に維持され、どのような位置にお
いても結晶表面２から深さΔｚ位置にレーザビームは通
過しそこに存在する結晶欠陥を正確に検出することがで
きるようになる。 【００１２】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図３は、本発明方法を適用して構成した結晶欠陥
検出装置の１実施例のブロック図である。図において、
１は検出対象たる半導体結晶のウェハ、２は結晶表面、
３は対物レンズ、４は赤外線ＴＶカメラ９のＣＣＤセン
サ、５はハーフミラー、６は二分割フォトセンサ、７は
減算器、１０は結晶欠陥検出用の赤外線レーザー光源、
１１は赤外線レーザー光を所定のビーム径まで絞るため
のレーザー光絞りレンズ、１２はピント合わせ用の例え
ばＨｅ−Ｎｅレーザー光源、１３は反射ミラーである。
なお、図１と同一または同等部分には同一の符号を付し
て示した。 【００１３】１５は移動ステージ１６をＺ（上下）方向
に移動するためのＺ軸移動モータ、１７は移動ステージ
１６をＸ方向に移動するためのＸ軸移動モータ、１８は
移動ステージ１６をＹ方向（紙面と直交方向）に移動す
るためのＹ軸移動モータである。ウェハ１を載せた移動
ステージ１６は、これら３つのモータによってＸ，Ｙ，
Ｚの三軸方向に自在に移動できるようになされている。 【００１４】１９は観測光学系全体のＺ軸方向移動モー
タ、１５は結晶の高さを可変にするＺ軸方向移動モー
タ、２０は観測深度可変用モータであり、これらモータ
を制御することにより、対物レンズ３のピントを希望の
深さ位置Δｚ位置に合わせるとともに、ピント合わせ用
のレーザースポット光線Ｓの結晶表面２による反射光線
Ｓ′が二分割フォトセンサ６の中央位置（図２（Ｂ））
にビームスポットとなって照射されるように調整するも
のである。 【００１５】２１は減算器７の減算出力をディジタルデ
ータに変換するＡ／Ｄコンバータ、２２は赤外線ＴＶカ
メラ９のＣＣＤセンサ４から読み出された画像信号をデ
ィジタルデータに変換するＡ／Ｄコンバータ、２３は結
晶欠陥の検出処理を行なうコンピュータ、２４はコンピ
ュータ２３に種々の操作指令を入力するためのキーボー
ド、２５は得られた１画面分の結晶欠陥の画像データを
格納するためのフレームメモリ、２６はフレームメモリ
２５に格納された結晶欠陥の画像データに基づいて結晶
欠陥画像を表示するモニタ装置、２７はコンピュータ２
３の制御の下に各モータを駆動制御するモータコントロ
ーラである。 【００１６】次に、前記実施例の動作について説明す
る。まず、結晶欠陥の検出対象となるウェハ１を移動ス
テージ１６上に載置する。そして、赤外線レーザー光源
１０、Ｈｅ−Ｎｅレーザー光源１２の電源を入れるとと
もに、キーボード２４からコンピュータ２３に観測深度
Δｚと検出開始位置を入力する。モータコントローラ２
７は、コンピュータ２３の制御の下に、モータ１５，１
７，１８を駆動し、移動ステージ１６をＸ，Ｙ，Ｚの三
軸方向に移動することにより、赤外線レーザービームＢ
が結晶表面２から指定の観測深度Δｚ位置で結晶中に入
射されるように位置制御する。 【００１７】この状態で、Ｈｅ−Ｎｅレーザー光源１２
から照射されたピント合わせ用のレーザースポット光線
Ｓの結晶表面２からの反射光線Ｓ′が二分割フォトセン
サ６の中央位置（図２（Ｂ））にビームスポットとなっ
て照射されるように観測光学系全体の移動モータ１９を
駆動し調整するとともに、観測深度可変用モータ２０を
駆動制御し、対物レンズ３のピントが観測深度Δｚ位置
になるように調整する。 【００１８】上記調整が完了すると、センサ４上には、
対物レンズ３の光軸と赤外線レーザービームＢの交点位
置の画像が結像されるようになる。また、二分割フォト
センサ６には、結晶表面２からの反射光線Ｓ′のビーム
スポットがその中央位置に左右対称に照射され、減算器
７の出力は０の状態となる。 【００１９】上記のように調整した後、キーボード２４
から検出動作の開始指令を与えると、コンピュータ２３
は次のようにして結晶表面２から深さΔｚ位置に存在す
る結晶欠陥の検出動作を開始する。すなわち、上記レン
ズ３の光軸と赤外線レーザービームＢとの交点位置に結
晶欠陥ｄが存在すると、赤外線レーザービームＢの一部
がこの結晶欠陥で散乱される。そして、この結晶欠陥か
らの散乱光は、結晶表面２の上方に配置された対物レン
ズ３によって集光され、ＣＣＤセンサ４上に欠陥画像と
なって結像される。 【００２０】そして、上記検出動作中、減算器７の出力
はＡ／Ｄコンバータ２１でディジタルデータに変換さ
れ、コンピュータ２３に送られる。コンピュータ２３
は、この減算器７からの出力を受け、その出力が常に０
となるようにＺ軸方向移動モータ１５を駆動制御し、対
物レンズ３と結晶表面２との距離が常にｄ0 となるよう
にフィードバック制御し、観測光学系による結晶表面か
らの観測深度が常にΔｚとなるように制御する。この結
果、対物レンズ３のピントは、常に結晶表面２から深さ
Δｚの位置に正確に維持される。 【００２１】ＣＣＤセンサ４上に結像された結晶欠陥の
画像データは、図示を略したＣＣＤセンサ読出回路によ
って画素単位で順次読み出され、Ａ／Ｄコンバータ２２
においてディジタルデータに変換された後、コンピュー
タ２３に入力される。コンピュータ２３は、このＣＣＤ
センサ４から送られてくる結晶欠陥の画像データをフレ
ームメモリ２５の対応するアドレス位置に書き込む。 【００２２】次いで、例えば、Ｙ軸移動モータ１８を駆
動し、移動ステージ１６を所定のピッチ、例えばＣＣＤ
センサ４の画素単位でＹ方向（紙面と直交方向）に順次
移動し、それぞれの位置における結晶欠陥の検出動作を
行ない、それぞれの位置に存在する結晶欠陥の画像デー
タをフレームメモリ２５に格納していく。このようにし
てウェハ１のＹ方向全幅に亘って走査を終了すると、結
晶表面２から深さΔｚ位置における赤外線レーザービー
ムＢに沿った結晶欠陥像をすべて検出することができ
る。 【００２３】次に、Ｘ軸移動モータ１７を駆動し、移動
ステージ１６を所定のピッチ、例えばＣＣＤセンサ４の
視野幅単位でＸ方向に移動した後、それぞれのＸ位置に
おいて前記したと同様のＹ方向にスキャンしながら結晶
欠陥の検出動作を行なう。 【００２４】このようにして、観測光学系を結晶表面２
の全面について順次走査していくことにより、フレーム
メモリ２５には結晶表面２から深さΔｚ位置における結
晶全面についての結晶欠陥の画像データが得られる。し
たがって、このフレームメモリ２５に格納された画像デ
ータをモニタ装置２６に表示すれば、結晶表面２から所
定の深さΔｚ位置におけるすべての結晶欠陥を画像表示
することができる。 【００２５】なお、前記実施例は、移動ステージ１６の
移動やレンズのピント合わせを各モータによって自動的
に行なうようにしたが、手動で行なってもよいことは勿
論である。また、半導体結晶を例に採ったが、レーザー
に対して透明な結晶であれば、半導体結晶に限らず他の
結晶でも適用可能である。結晶欠陥検出用のレーザ光源
と観測光学系を一体にし、対物レンズと結晶表面間の距
離を一定に保つフィー ドバックコントロールにおいて、
結晶高さをコントロールする代わりに観測光学系高さを
コントロールすることも可能である。 【００２６】 【発明の効果】以上説明したように、本発明方法による
ときは、欠陥検出用の赤外線レーザ等のレーザとは別
に、ピント合わせ用のスポット光線を用い、このスポッ
ト光線の結晶表面からの反射光を利用してフィードバッ
ク制御するようにしたので、結晶表面と対物レンズとの
相対的な距離が変化してもこれを自動的に補正して一定
に維持することができ、結晶表面から所定深さ位置の結
晶欠陥を常に正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法の原理説明図である。
【図２】図１中の二分割フォトセンサの受光状態の説明
図である。 【図３】本発明方法を適用して構成した結晶欠陥検出装
置の１実施例のブロック図である。 【図４】従来方法の原理説明図である。 【符号の説明】 １ ウェハ ２ 結晶表面 ３ 対物レンズ ４ センサ ５ ハーフミラー ６ 二分割フォトセンサ ７ 減算器 ８ 観測深度制御手段 Ｂ 結晶欠陥検出用の赤外線レーザービーム Ｓ ピント合わせ用のスポット光線 Ｓ′ 結晶表面からの反射光線 ｄ 結晶欠陥 Δｚ 結晶表面からの観測深さ ｄ0 対物レンズと結晶表面の距離
図である。 【図３】本発明方法を適用して構成した結晶欠陥検出装
置の１実施例のブロック図である。 【図４】従来方法の原理説明図である。 【符号の説明】 １ ウェハ ２ 結晶表面 ３ 対物レンズ ４ センサ ５ ハーフミラー ６ 二分割フォトセンサ ７ 減算器 ８ 観測深度制御手段 Ｂ 結晶欠陥検出用の赤外線レーザービーム Ｓ ピント合わせ用のスポット光線 Ｓ′ 結晶表面からの反射光線 ｄ 結晶欠陥 Δｚ 結晶表面からの観測深さ ｄ0 対物レンズと結晶表面の距離
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平４−12254（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−213810（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−5509（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−151243（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 21/84 - 21/958
H01L 21/64 - 21/66
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 少なくとも対物レンズとセンサからなる
観測光学系を備え、該観測光学系の対物レンズのピント
を結晶内に入射された赤外線レーザービーム等のレーザ
ビームの通過経路上の所定深さ位置に合わせ、該対物レ
ンズのピント位置に存在する結晶欠陥からの前記レーザ
ービームの散乱光を対物レンズで集光してセンサ上に結
像させることにより、結晶内の所定深さ位置に存在する
結晶欠陥を検出するようにした結晶欠陥検出装置におい
て、 前記 観測光学系の対物レンズとセンサの間にハーフミラ
ーを設け、該ハーフミラーを介して外部からピント合わ
せ用のスポット光線を対物レンズに向けて入射し、 該ピント合わせ用のスポット光線が結晶表面でそのピン
トを結ぶように観測光学系の対物レンズと結晶表面との
距離を該結晶高さを上下動させて調節するとともに、該
結晶表面にピントを結ばれたスポット光の結晶表面から
の反射光を前記対物レンズとハーフミラーを介して外部
に取り出し、 該反射光の結像位置に二分割受光手段を配置し、該二分
割受光手段の２つの受光面の受光強度が同じになるよう
に前記観測光学系の対物レンズと結晶表面間の距離をフ
ィードバック制御し、 前記対物レンズとセンサ間の距離を対物レンズ高さを固
定した状態でセンサ高さを調整して、前記レーザビーム
の通過経路上の散乱光を対物レンズで集光し、 この集光した像をセンサ上に結像させること を特徴とす
る結晶欠陥検出装置における観察深度設定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22000093A JP3366066B2 (ja) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | 結晶欠陥検出装置における観察深度設定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22000093A JP3366066B2 (ja) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | 結晶欠陥検出装置における観察深度設定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0772090A JPH0772090A (ja) | 1995-03-17 |
| JP3366066B2 true JP3366066B2 (ja) | 2003-01-14 |
Family
ID=16744366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22000093A Expired - Lifetime JP3366066B2 (ja) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | 結晶欠陥検出装置における観察深度設定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3366066B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0939916A1 (de) * | 1996-11-22 | 1999-09-08 | Leica Microsystems AG | Verfahren zur entfernungsmessung und entfernungsmesser |
| JP4313322B2 (ja) | 2005-02-03 | 2009-08-12 | 株式会社レイテックス | 欠陥粒子測定装置および欠陥粒子測定方法 |
-
1993
- 1993-09-03 JP JP22000093A patent/JP3366066B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0772090A (ja) | 1995-03-17 |
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