JP5036757B2 - Substrate surface inspection apparatus and surface inspection method - Google Patents
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Description
本発明は、基板の表面に存在する欠陥を光学的に検出して欠陥種類の判別を行う表面検査装置及び表面検査方法に関し、特に、半導体ウェハの表面上に存在する、例えば、異物と結晶欠陥、或いは異物とスクラッチの判別精度を向上した表面検査装置及び表面検査方法に関する。 The present invention relates to a surface inspection apparatus and a surface inspection method for optically detecting defects existing on the surface of a substrate and discriminating the type of defect, and in particular, for example, foreign matters and crystal defects existing on the surface of a semiconductor wafer. Alternatively, the present invention relates to a surface inspection apparatus and a surface inspection method that improve the discrimination accuracy of foreign matter and scratches.
半導体ウェハにあっては、その素材として、高純度の多結晶シリコンが使用される。この素材の表面に欠陥があるときは製品の品質に影響を及ぼすことから、表面検査装置により検査を行っている。ウェハ表面に発生する欠陥には、一例として、表面に付着した塵埃や研磨剤などの微小な異物、該表面に形成される結晶欠陥(COP(Crystal Originated Particle ))、研磨によって生ずるスクラッチ(研磨キズ)などがある。結晶欠陥は、シリコン原子が酸化されて微小な酸化物がウェハ表面に形成され、それがウェハの洗浄によりウェハ表面から欠落することによって生じるものであり、ウェハ表面上に凹み状に形成される。スクラッチは、ウェハ表面を研磨することによって生じるものであり、ウェハ表面上に線状に形成される。これらの各種欠陥の効果的な検出方法として、従来の表面検査装置は、ウェハ表面上にレーザー光を照射し、前記各欠陥の形状、大きさ等に対してそれぞれ異なって検出される光学的性質、すなわち、前記レーザー光の反射光や散乱光を受光して欠陥を検出する方法を用いている。 For semiconductor wafers, high-purity polycrystalline silicon is used as the material. If there is a defect on the surface of this material, it will affect the quality of the product, so inspection is performed with a surface inspection device. Examples of defects generated on the wafer surface include fine foreign matters such as dust and abrasives attached to the surface, crystal defects (COP (Crystal Originated Particles)) formed on the surface, and scratches (polishing scratches) caused by polishing. )and so on. The crystal defects are caused by oxidation of silicon atoms to form minute oxides on the wafer surface, which are lost from the wafer surface by cleaning the wafer, and are formed in a concave shape on the wafer surface. The scratch is generated by polishing the wafer surface, and is formed linearly on the wafer surface. As an effective method for detecting these various defects, the conventional surface inspection apparatus irradiates a laser beam on the wafer surface, and detects the optical properties that are detected differently with respect to the shape and size of each defect. That is, a method of detecting a defect by receiving reflected light or scattered light of the laser light is used.
従来、ウェハ表面に存在する異物と結晶欠陥を検出する表面検査装置として、例えば、特開平9−304289号公報に示された装置がある。上記の表面検査装置では、ウェハ表面に照射したレーザー光の散乱光を低角度受光器と中角度受光器の両方で受光したときに異物の検出処理を行い、該レーザー光の散乱光を中角度受光器でのみ受光したときに結晶欠陥の検出処理を行う。また、ウェハ表面に存在する異物とスクラッチを検出する表面検査装置として、次のような装置がある。ウェハ表面に照射したレーザー光の散乱光を中角度受光器と高角度受光器とで受光したときに異物の検出処理を行い、該レーザー光の散乱光を低角度受光器でのみ受光したときにスクラッチの検出処理を行う。 Conventionally, as a surface inspection apparatus for detecting foreign matters and crystal defects existing on the wafer surface, for example, there is an apparatus disclosed in JP-A-9-304289. In the above surface inspection apparatus, when the scattered light of the laser beam irradiated on the wafer surface is received by both the low angle receiver and the medium angle receiver, the foreign object is detected, and the scattered light of the laser beam is detected at the medium angle. A crystal defect detection process is performed when light is received only by the light receiver. Further, there are the following apparatuses as surface inspection apparatuses for detecting foreign matter and scratches existing on the wafer surface. When the scattered light of the laser beam irradiated on the wafer surface is received by the medium angle receiver and the high angle receiver, foreign matter detection processing is performed, and when the scattered light of the laser beam is received only by the low angle receiver Scratch detection processing is performed.
ところで、結晶欠陥は、シリコン酸化物の欠損程度によって深さや直径が異なってくることから、ウェハ表面上には様々な形状の結晶欠陥が発生する。そのため、結晶欠陥の形状によっては、中角度受光器の方向に指向性をもって散乱すべき散乱光が該方向以外の方向にも指向性をもって散乱することがある。そのような場合、上記の表面検査装置においては、中角度受光器だけでなく低角度受光器においても結晶欠陥による散乱光を受光してしまうため、結晶欠陥が異物として検出されてしまうという問題があった。また、スクラッチにおいても、その長さ、幅あるいは深さが異なる様々な形状のものがウェハ表面に発生する。そのため、スクラッチの形状によっては、低角度受光器の方向に指向性をもって散乱すべき散乱光が該方向以外の方向にも指向性をもって散乱することがある。そのような場合、上記の表面検査装置において、低角度受光系だけでなく中角度受光系と高角度受光系においてもスクラッチによる散乱光を受光してしまうため、スクラッチが異物として検出されてしまうという問題があった。 By the way, since the crystal defects have different depths and diameters depending on the degree of defects of the silicon oxide, crystal defects of various shapes are generated on the wafer surface. For this reason, depending on the shape of the crystal defect, scattered light that should be scattered with directivity in the direction of the medium angle light receiver may be scattered with directivity in directions other than the direction. In such a case, in the above surface inspection apparatus, not only the medium angle light receiver but also the low angle light receiver receives the scattered light due to the crystal defect, so that the crystal defect is detected as a foreign substance. there were. Also, scratches having various shapes with different lengths, widths or depths are generated on the wafer surface. Therefore, depending on the shape of the scratch, scattered light that should be scattered with directivity in the direction of the low-angle light receiver may be scattered with directivity in directions other than the direction. In such a case, in the above surface inspection apparatus, not only the low-angle light-receiving system but also the medium-angle light-receiving system and the high-angle light-receiving system receive scattered light due to scratches, so that the scratch is detected as a foreign object. There was a problem.
本発明は、上述の点に鑑みて為されたものであり、基板の表面検査にあたって異物と結晶欠陥とを高精度に判別できる表面検査装置及び表面検査方法を提供しようとするものである。また、基板の表面検査にあたって異物とスクラッチとを高精度に判別できる表面検査装置及び表面検査方法を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a surface inspection apparatus and a surface inspection method capable of discriminating foreign matters and crystal defects with high accuracy in the surface inspection of a substrate. It is another object of the present invention to provide a surface inspection apparatus and a surface inspection method capable of discriminating foreign substances and scratches with high accuracy in the surface inspection of a substrate.
本発明に係る基板の表面検査装置は、光ビーム(例えばレーザー光)を基板(例えば半導体基板)の表面に照射し、該レーザー光の散乱光を異なる角度で受光して、第1及び第2の受光信号を出力する光学系と、前記第1及び第2の受光信号のレベルの相関関係を定義する基準関数を設定し、該基準関数を比較基準として前記第1及び第2の受光信号のレベルを比較し、この比較結果に基づき前記半導体基板の表面に存在する欠陥が複数の種類の異なる欠陥のいずれかに該当するかを判別する判別手段とを具えることを特徴とする。これによれば、光学系が出力する第1及び第2の受光信号のレベルの相関関係を定義する基準関数を用いて該第1及び第2の受光信号のレベルを比較することにより、半導体基板の表面に存在する欠陥が複数の種類の異なる欠陥のいずれかに該当するかを判別するようにしたので、半導体基板の表面に存在する例えば異物と結晶欠陥とを高精度に判別することができるという優れた効果を奏する。また、基板の表面検査方法は、光ビーム(例えばレーザー光)を基板(例えば半導体基板)の表面に照射し、該光ビームの散乱光を異なる角度で受光して、第1及び第2の受光信号を出力する工程と、前記第1及び第2の受光信号のレベルの相関関係を定義する基準関数を設定し、該基準関数を比較基準として前記第1及び第2の受光信号のレベルを比較し、この比較結果に基づき前記基板の表面に存在する欠陥が複数の種類の異なる欠陥のいずれかに該当するかを判別する工程とを含むことを特徴とする。これによっても、上記の効果と同様な効果を得ることができる。 A substrate surface inspection apparatus according to the present invention irradiates a surface of a substrate (eg, a semiconductor substrate) with a light beam (eg, laser light), receives scattered light of the laser light at different angles, and performs first and second operations. An optical system that outputs the received light signal and a reference function that defines a correlation between the levels of the first and second received light signals are set, and the first and second received light signals are compared using the reference function as a comparison reference. And determining means for comparing levels and determining whether a defect present on the surface of the semiconductor substrate corresponds to one of a plurality of different types of defects based on the comparison result. According to this, by comparing the levels of the first and second received light signals using the reference function that defines the correlation between the levels of the first and second received light signals output from the optical system, the semiconductor substrate For example, foreign substances and crystal defects existing on the surface of the semiconductor substrate can be determined with high accuracy. There is an excellent effect. The substrate surface inspection method irradiates a surface of a substrate (for example, a semiconductor substrate) with a light beam (for example, laser light), receives scattered light of the light beam at different angles, and performs first and second light reception. A signal output step and a reference function that defines the correlation between the levels of the first and second light reception signals are set, and the levels of the first and second light reception signals are compared using the reference function as a comparison reference. And determining whether a defect existing on the surface of the substrate corresponds to any of a plurality of different types of defects based on the comparison result. Also by this, an effect similar to the above effect can be obtained.
また、本発明に係る基板の表面検査装置は、光ビーム(例えばレーザー光)を基板(例えば半導体基板)の表面に照射し、該レーザー光の散乱光を異なる角度で受光して、複数の受光信号を出力する光学系と、前記複数の受光信号のうち、所定の受光信号のレベルに所定の値を重み付けし、該所定の値を重み付けした受光信号のレベルと残りの受光信号のレベルの大小関係を判定することにより、前記半導体基板の表面に存在する複数の種類の異なる欠陥を判別する判別手段とを具えることを特徴とする。これによれば、光学系が出力する複数の受光信号のうち、所定の受光信号のレベルに所定の値を重み付けすることにより、該所定の値を重み付けした受光信号のレベルと残りの受光信号のレベルとを差別化できることから、当該所定の値を重み付けした受光信号のレベルと残りの受光信号のレベルの大小関係を判定することで、半導体基板の表面に存在する例えば異物とスクラッチとを高精度に判別することができるという優れた効果を奏する。また、基板の表面検査方法は、光ビーム(例えばレーザー光)を基板(例えば半導体基板)の表面に照射し、該光ビームの散乱光を異なる角度で受光して、複数の受光信号を出力する工程と、前記複数の受光信号のうち、所定の受光信号のレベルに所定の値を重み付けし、該所定の値を重み付けした受光信号のレベルと残りの受光信号のレベルの大小関係を判定することにより、前記基板の表面に存在する複数の種類の異なる欠陥を判別する工程とを含むことを特徴とする。これによっても、上記の効果と同様な効果を得ることができる。 The substrate surface inspection apparatus according to the present invention irradiates a surface of a substrate (for example, a semiconductor substrate) with a light beam (for example, a laser beam), receives scattered light of the laser beam at different angles, and receives a plurality of light receptions. An optical system for outputting a signal, and a predetermined value is weighted to a predetermined light reception signal level among the plurality of light reception signals, and the levels of the light reception signal weighted with the predetermined value and the levels of the remaining light reception signals And determining means for determining a plurality of different types of defects present on the surface of the semiconductor substrate by determining the relationship. According to this, among the plurality of light receiving signals output from the optical system, by weighting a predetermined value to the level of the predetermined light receiving signal, the level of the light receiving signal weighted with the predetermined value and the remaining light receiving signals Since the level can be differentiated, the level of the level of the received light signal weighted with the predetermined value and the level of the remaining received light signal are determined, so that, for example, foreign matter and scratches existing on the surface of the semiconductor substrate can be accurately detected. It has an excellent effect that it can be discriminated. In the substrate surface inspection method, a light beam (for example, laser light) is irradiated on the surface of the substrate (for example, a semiconductor substrate), scattered light of the light beam is received at different angles, and a plurality of light reception signals are output. And a step of weighting a predetermined value among predetermined light reception signals among the plurality of light reception signals, and determining a magnitude relationship between the levels of the light reception signals weighted with the predetermined values and the levels of the remaining light reception signals. And a step of discriminating a plurality of different types of defects present on the surface of the substrate. Also by this, an effect similar to the above effect can be obtained.
以下、添付図面を参照して、本発明に係る基板の表面検査装置の一実施例を説明する。図1において、表面検査装置Aは、検査光学系1と、回転・移動テーブル2と、駆動制御部3と、データ処理部4とを含んでおり、回転・移動テーブル2には、高純度の多結晶シリコンを素材とする検査対象の半導体ウェハ(以下、単に「ウェハ」と記す)Wが搭載される。検査光学系1は、投光系と受光系とをそれぞれ備える斜方照射/低角度光学系5と、垂直照射/中角度光学系6とを有する。斜方照射/低角度光学系5は、斜方照射光源5aと、低角度受光器5bとを備えており、これらがウェハW表面上に発生した欠陥すなわち結晶欠陥を検出するように、ウェハW表面に対して所定の仰角をもって所定位置に各々配置される。垂直照射/中角度光学系6は、垂直照射光源6aと、中角度受光器6bとを備えており、これらがウェハW表面上に発生した欠陥すなわち異物と結晶欠陥とを検出するように、ウェハW表面に対して上記の斜方照射/低角度光学系5よりも高角度の仰角をもって所定位置に各々配置される。また、斜方照射/低角度光学系5は、斜方照射光源5aによりウェハW表面上にレーザースポットを形成するようにレーザー光L1を斜方照射し、該ウェハW表面上を螺旋状に走査する(これをスパイラル走査と呼ぶ)。垂直照射/中角度光学系6は、垂直照射光源6aによりウェハW表面上にレーザースポットを形成するようにレーザー光L2を垂直照射し、該ウェハW表面上を螺旋状に走査するスパイラル走査を行う。この実施例では、回転テーブル2aによりウェハW自体を回転させると同時に直線移動機構2bにより該ウェハWを半径方向に移動することで、スパイラル走査を行っている。勿論、ウェハW自体を回転テーブル2aにより回転させると同時に光学系5,6全体を該ウェハWの半径方向に移動することで、スパイラル走査を行うようにしてもよい。なお、回転・移動テーブル2は、駆動制御部3を介してデータ処理部4により制御される。
Hereinafter, an embodiment of a substrate surface inspection apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In FIG. 1, the surface inspection apparatus A includes an inspection
スパイラル走査を行っている際に、ウェハW表面の平滑面に欠陥(異物や結晶欠陥)があると、その欠陥の凹凸によってレーザスポットが乱反射して散乱する。異物はウェハW表面上に塵埃や研磨剤が付着してできる凸状の欠陥であることから、ウェハW表面に異物が存在する場合、レーザースポットはランダムな方向に散乱する。一方、結晶欠陥はシリコン酸化物が欠落してできる凹み状の欠陥であることから、ウェハW表面に結晶欠陥が存在する場合、レーザースポットは特定の方向に強調されて散乱する。すなわち、異物はランダムな方向に散乱光(つまり、特定の方向に強調されることがない無指向性の散乱光)を発生させるが、結晶欠陥では凹み面に応じた指向性の鋭い散乱光を発生させる。従って、レーザースポットの同一の走査位置において、ウェハW表面上に異物があるときは、低角度受光器5bと中角度受光器6bとで異物による散乱光を受光するが、ウェハW表面上に結晶欠陥があるときには、中角度受光器6bでのみ結晶欠陥による散乱光を受光する。散乱光を受光した低角度受光器5bおよび中角度受光器6bは、それぞれ、図2に示すように、A/D変換器7,8を介して受光信号D1,D2をデータ処理部4に出力する。
During the spiral scanning, if there is a defect (foreign matter or crystal defect) on the smooth surface of the wafer W surface, the laser spot is irregularly reflected and scattered by the irregularities of the defect. Since the foreign matter is a convex defect formed by dust or polishing agent adhering to the surface of the wafer W, when the foreign matter is present on the surface of the wafer W, the laser spot is scattered in a random direction. On the other hand, since the crystal defect is a dent-like defect formed by missing silicon oxide, when a crystal defect exists on the surface of the wafer W, the laser spot is emphasized and scattered in a specific direction. In other words, the foreign matter generates scattered light in a random direction (that is, omnidirectional scattered light that is not emphasized in a specific direction), but crystal defects generate directional sharp scattered light according to the concave surface. generate. Therefore, if there is a foreign substance on the surface of the wafer W at the same scanning position of the laser spot, the low-
ところで、結晶欠陥は、シリコン酸化物の欠損程度によって深さや直径が異なることから、比較的大きな結晶欠陥、例えば、深さが浅く直径の大きい結晶欠陥では、凹み面が平面に近い面形状となることから、散乱光の指向性範囲が広がり、その散乱光が中角度受光器6bのみならず低角度受光器5bにも受光されることがある。このように、斜方照射/低角度光学系5および垂直照射/中角度光学系6により結晶欠陥による散乱光を受光したような場合には、そのままでは異物との区別がつかなくなるので、データ処理部4では、受光信号D1,D2の検出レベル(輝度レベル)の相関関係を定義する基準関数を設定した欠陥判定テーブルを用いて異物と結晶欠陥とを判別する判別処理を行う。すなわち、欠陥判定テーブルの基準関数を比較基準として受光信号D1,D2の検出レベルを比較し、この比較結果に基づきウェハW表面に存在する欠陥が異物と結晶欠陥のいずれかに該当するかを判別する。
By the way, since the depth and diameter of crystal defects differ depending on the degree of silicon oxide defects, a relatively large crystal defect, for example, a crystal defect having a shallow depth and a large diameter, has a concave surface that is nearly flat. Accordingly, the directivity range of scattered light is widened, and the scattered light may be received not only by the medium angle
図3を参照してデータ処理部4での異物と結晶欠陥の判定処理および判別処理を説明する。データ処理部4のMPU4aは、メモリ4bに格納されているプログラムを実行し、低角度受光器5bより得られる受光信号D1と、中角度受光器6bより得られる受光信号D2をインターフェイス4cからデータバス4dを介して取り込む(ステップS1)。ステップS2では、受光信号D1を取り込んだか、受光信号D1とD2とを取り込んだかを判定する。受光信号D1を取り込んだ場合、結晶欠陥と判定して(ステップ3)、ステップ7に進む。受光信号D1とD2とを取り込んだ場合、ステップS4に進んで異物と結晶欠陥とを判別する判別処理を行う。散乱光測定方式の場合、垂直照射/中角度受光による異物および結晶欠陥の検出レベルが同じであるとき、斜方照射/低角度受光による異物の検出レベルは結晶欠陥の検出レベルよりも大きい。このような斜方照射/低角度受光による異物および結晶欠陥の検出レベルの大小関係は、垂直照射/中角度受光において、異物および結晶欠陥の検出レベルが同一であれば、該検出レベルの大・小に関係なく同じような傾向を示す。従って、上記のような斜方照射/低角度受光による異物および結晶欠陥の検出レベルの大小関係から異物の検出レベルデータと結晶欠陥の検出レベルデータとをある程度分離することができる。MPU4aは、上記の斜方照射/低角度受光による異物および結晶欠陥の検出レベルの相関関係に基づいて基準関数を設定した欠陥判定テーブルT(図4参照)を用いることで異物と結晶欠陥とを判別する。欠陥判定テーブルTは、図4に示すように、横軸(X軸)が垂直照射/中角度受光の受光信号D2の検出レベルに、縦軸(Y軸)が斜方照射/低角度受光の受光信号D1の検出レベルにそれぞれ対応しており、基準関数として、例えば、一次関数の弁別線Sが設定される。弁別線Sは、例えば、一般式y=ax+bで表される。ここに、「a」は、予め粒径が判っている複数種類の標準粒子について垂直照射/中角度受光および斜方照射/低角度受光で検出される検出レベルの検出比から求めた傾きであり、「b」は斜方照射/低角度受光の検出レベルのオフセットである。MPU4aでは、例えば、受光信号D1とD2の検出レベルデータが図4にて黒点で示す分布状態にあるとき、弁別線Sの下領域にある検出レベルデータのグループG1を結晶欠陥と判定し(ステップ5)、弁別線Sの上領域にある検出レベルデータのグループG2を異物と判定する(ステップ6)。そして、ステップS5において結晶欠陥と判定したグループG1をステップS3にて判定した結晶欠陥に追加する。このようにして、受光信号D1とD2における異物と結晶欠陥との判別処理が行われると、次に結晶欠陥と異物の大きさ判定処理が行われ(ステップS7)、次に結晶欠陥と異物の数を個別にカウントして総計を算出する検出値カウント処理が行われ(ステップS8)、次に結晶欠陥と異物をそれぞれCRT9にマップ表示するマップ出力処理が行われる(ステップS9)。
With reference to FIG. 3, the determination processing and determination processing of foreign matter and crystal defects in the
上記のMPU4aによる異物と結晶欠陥との判定処理および判別処理を容易に理解できるよう図5にそれらの処理の模式図を示す。図5に示すよう、垂直照射/中角度受光でのみ受光信号D1が得られた場合に、結晶欠陥と判定する。一方、垂直照射/中角度受光と斜方照射/低角度受光の両方から受光信号D1,D2が得られ場合に、欠陥判定テーブルTを用いて弁別線Sにより異物と結晶欠陥とを判別する。なお、斜方照射/低角度受光でのみ得られる受光信号については未定義としてキャンセルする。欠陥判定テーブルTにおいて、例えば、受光信号D1,D2の検出レベルデータが黒点で示す分布状態であるときに、弁別線Sの下領域にある検出レベルデータのグループG1を結晶欠陥(COP)と判定し、弁別線Sの上領域にある検出レベルデータのグループG2を異物と判定する。このように、斜方照射/低角度光学系5と垂直照射/中角度光学系6の両方で得られる受光信号D1,D2の相関が弁別線Sの下領域か上領域かを判定することによって、異物と結晶欠陥とを高精度に判別することができる。そして、その結晶欠陥(COP)を既決の結晶欠陥(COP)の判定結果に追加する。
FIG. 5 shows a schematic diagram of these processes so that the
この実施例に係る表面検査装置において、欠陥判定テーブルTに一次関数の弁別線Sを設定しているが、弁別線Sはこれに限られるものでなく、判別対象となる欠陥種類に応じて傾き「a」およびオフセット「b」を適切な値に設定可能である。また、弁別線Sとして、一次関数以外にも曲線を含む関数を弁別線として適宜設定してよい。 In the surface inspection apparatus according to this embodiment, a discrimination line S of a linear function is set in the defect determination table T, but the discrimination line S is not limited to this, and is inclined according to the type of defect to be discriminated. “A” and offset “b” can be set to appropriate values. Further, as the discrimination line S, a function including a curve other than the linear function may be appropriately set as the discrimination line.
次に、図6を参照して他の実施例の表面検査装置を説明する。この実施例では、異物とスクラッチを検出する表面検査装置を説明する。なお、前述した表面検査装置と共通する構成部材には同じ符号を付す。図6において、表面検査装置Bは、検査光学系1として、投光系と受光系とをそれぞれ備える斜方照射/低角度光学系5と、垂直照射/中・高角度光学系11とを有する。斜方照射/低角度光学系5は、斜方照射光源5aと、低角度受光器5bとを備えており、これらがウェハW表面上に発生した欠陥すなわちスクラッチを検出するように、ウェハW表面に対して所定の仰角をもって所定位置に各々配置される。垂直照射/中・高角度光学系11は、垂直照射光源11aと、中角度受光器11bと、高角度受光器11cとを備えており、これらがウェハW表面上に発生した欠陥すなわち異物を検出するように、ウェハW表面に対して上記の斜方照射/低角度光学系5よりも高角度な仰角をもって所定位置に各々配置される。上述の実施例と同じように、斜方照射/低角度光学系5は、斜方照射光源5aによりウェハW表面上にレーザースポットを形成するようにレーザー光L1を斜方照射し、該ウェハW表面上を螺旋状に走査するスパイラル走査を行う。垂直照射/中・高角度光学系11は、垂直照射光源6aによりウェハW表面上にレーザースポットを形成するようにレーザー光L2を垂直照射し、該ウェハW表面上を螺旋上に走査するスパイラル走査を行う。この実施例においても、回転テーブル2aによりウェハW自体を回転させると同時に直線移動機構2bにより該ウェハWを半径方向に移動することで、スパイラル走査を行っている。勿論、ウェハW自体を回転テーブル2aにより回転させると同時に光学系5,11全体を該ウェハWの半径方向に移動することで、スパイラル走査を行うようにしてもよい。
Next, a surface inspection apparatus according to another embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, a surface inspection apparatus for detecting foreign matter and scratches will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structural member which is common in the surface inspection apparatus mentioned above. In FIG. 6, the surface inspection apparatus B includes, as the inspection
スパイラル走査を行っている際に、ウェハW表面の平滑面に欠陥(異物やスクラッチ)があると、その欠陥の凹凸によってレーザスポットが乱反射して散乱する。上述したように、異物はウェハW表面上に塵埃や研磨剤が付着してできる凸状の欠陥であることから、ウェハW表面に異物が存在する場合、レーザースポットはランダムな方向に散乱する。一方、スクラッチはウェハW表面を研磨してできる線状の凹み欠陥であることから、ウェハW表面にスクラッチが存在する場合、レーザースポットは特定の方向に強調されて散乱する。すなわち、異物はランダムな方向に散乱光(つまり、特定の方向に強調されることがない無指向性の散乱光)を発生させるが、スクラッチでは深さや幅に応じた指向性の鋭い散乱光を発生させる。従って、レーザースポットの同一の走査位置において、ウェハW表面上に異物があるときは、中角度受光器11bと、高角度受光器11cとで異物による散乱光を受光するが、ウェハW表面上にスクラッチがあるときには、低角度受光器5bでのみスクラッチによる散乱光を受光する。散乱光を受光した低角度受光器5b、中角度受光器11bおよび高角度受光器11cは、それぞれ、図7に示すように、A/D変換器12,13,14を介して受光信号D3,D4,D5をデータ処理部4に出力する。
During the spiral scanning, if there is a defect (foreign matter or scratch) on the smooth surface of the wafer W, the laser spot is irregularly reflected and scattered by the irregularities of the defect. As described above, since the foreign matter is a convex defect formed by dust or abrasive on the surface of the wafer W, the laser spot is scattered in a random direction when the foreign matter is present on the surface of the wafer W. On the other hand, since the scratch is a linear dent defect formed by polishing the surface of the wafer W, when the scratch exists on the surface of the wafer W, the laser spot is emphasized and scattered in a specific direction. In other words, the foreign matter generates scattered light in a random direction (that is, omnidirectional scattered light that is not emphasized in a specific direction), but in the scratch, the directional sharp scattered light according to the depth and width is generated. generate. Therefore, when there is a foreign substance on the surface of the wafer W at the same scanning position of the laser spot, the medium-
ところで、スクラッチは、ウェハW表面を研磨してできる線状の凹み程度によって深さや幅が異なることから、比較的大きなスクラッチ、例えば、深さが浅く幅の大きいスクラッチでは、凹み面が平面に近い面形状となることから、散乱光の指向性範囲が広がり、その散乱光が低角度受光器5bのみならず中角度受光器11bおよび高角度受光器11cにも受光されることがある。特に、高角度受光器11cにおいては、比較的大きなスクラッチによる散乱光が検出される。なお、中角度受光器11bは、高角度受光器11cで受光されない散乱光を受光するためのものであり、高角度受光器11cの補完的な役割を果たすものとして用いられる。垂直照射/中・高角度光学系11でスクラッチによる散乱光を受光したような場合には、そのままでは異物との区別がつかなくなるので、データ処理部4では、受光信号D3,D4,D5の検出レベルデータ(輝度レベルデータ)のうち、受信信号D4,D5の検出レベルデータに所定の値を重み付けして、残りの受光信号D3の検出レベルデータとの大小関係を判定することにより、異物とスクラッチとを判別する判別処理を行う。
By the way, since the depth and the width of the scratch differ depending on the degree of the linear recess formed by polishing the surface of the wafer W, in a relatively large scratch, for example, a scratch having a shallow depth and a large width, the recess surface is almost flat. Due to the surface shape, the directivity range of scattered light is widened, and the scattered light may be received not only by the low-
図8を参照してデータ処理部4での異物とスクラッチの判定処理および判別処理を説明する。データ処理部4のMPU4aは、メモリ4bに格納されているプログラムを実行し、低角度受光器5bより得られる受光信号D3と、中角度受光器11bおよび高角度受光器11cより得られる受光信号D4,D5をインターフェイス4cからデータバス4dを介して取り込む(ステップS11)。ステップS12では、受光信号D3を取り込んだか、受光信号D3とD4とD5とを取り込んだかを判定する。受光信号D3を取り込んだ場合、スクラッチと判定して(ステップ13)、ステップ17に進む。受光信号D3とD4とD5とを取り込んだ場合、ステップS14に進んで異物とスクラッチとを判別する判別処理を行う。すなわち、ステップS14では、受光信号D4,D5の検出レベルデータの加算値に対して所定の係数Kを積算して得られる値つまりK(D4+D5)より得られる値と、残りの受光信号D3の検出レベルデータとの大小関係を比較する。このように、垂直照射/中・高角度光学系11から得られる受光信号D4,D5の検出レベルデータに所定の係数Kを重み付けすることで、該所定の係数Kを重み付けした受光信号D4,D5と、斜方照射/低角度光学系5から得られる受光信号D3を差別化することができる。ステップS14において、K(D4+D5)≧D3dの場合(ステップS14の「Y」)にスクラッチと判定し(ステップS15)、K(D4d+D5d)<D3dの場合(ステップS14の「N」)には異物と判定する(ステップS16)。そして、ステップS16において判定したスクラッチをステップS13にて判定したスクラッチに追加する。このようにして、受信信号D3,D4,D5における異物とスクラッチとの判別処理が行われると、次にスクラッチと異物の大きさ判定処理が行われ(ステップS17)、次にスクラッチと異物の数を個別にカウントして総計を算出する検出値カウント処理が行われ(ステップS18)、次にスクラッチと異物をそれぞれCRT9にマップ表示するマップ出力処理が行われる(ステップS19)。
The foreign object / scratch determination process and determination process in the
以上のように、この実施例では、垂直照射/中・高角度光学系11から得られる受光信号D4,D5の検出レベルデータに所定の値を重み付けして、斜方照射/低角度光学系5から得られる受光信号D3の検出レベルデータと比較するので、異物とスクラッチとを高精度に判別することができる。勿論、検査光学系1の垂直照射/中・高角度光学系11に代えて、垂直照射光源11aと、高角度受光器11cとを備える垂直照射/高角度光学系を用いてもよい。
As described above, in this embodiment, the oblique illumination / low angle
また、上述の各実施例では、光ビームにレーザー光を用いた場合を例に説明したが、レーザー光に代えて白色光や紫外線照射光を用いてもよい。また、各実施例では、レーザー光がウェハ表面上を螺旋状に走査するスパイラル走査で説明しているが、走査はXYの二次元走査であってもよい。さらに、各実施例では、半導体ウェハ基板の表面検査について説明しているが、ガラス基板等の表面検査にも適用できる。 In each of the above-described embodiments, the case where laser light is used as the light beam has been described as an example. However, white light or ultraviolet irradiation light may be used instead of the laser light. In each of the embodiments, the laser beam is described as spiral scanning in which the surface of the wafer is spirally scanned. However, the scanning may be XY two-dimensional scanning. Further, in each embodiment, the surface inspection of the semiconductor wafer substrate has been described, but it can also be applied to the surface inspection of a glass substrate or the like.
以上説明したように、本発明に係る基板の表面検査装置及び表面検査方法によれば、光学系が出力する第1及び第2の受光信号のレベルの相関関係を定義する基準関数を用いて該第1及び第2の受光信号のレベルを比較することにより、基板の表面に存在する欠陥が複数の種類の異なる欠陥のいずれかに該当するかを判別するようにしたので、基板の表面に存在する例えば異物と結晶欠陥とを高精度に判別することができる。また、光学系が出力する複数の受光信号のうち、所定の受光信号のレベルに所定の値を重み付けすることにより、該所定の値を重み付けした受光信号のレベルと残りの受光信号のレベルとを差別化できることから、当該所定の値を重み付けした受光信号のレベルと残りの受光信号のレベルの大小関係を判定することで、基板の表面に存在する例えば異物とスクラッチとを高精度に判別することができる。 As described above, according to the substrate surface inspection apparatus and the surface inspection method of the present invention, the reference function that defines the correlation between the levels of the first and second received light signals output from the optical system is used. By comparing the levels of the first and second received light signals, it is possible to determine whether a defect existing on the surface of the substrate corresponds to one of a plurality of different types of defects. For example, foreign substances and crystal defects can be distinguished with high accuracy. In addition, by weighting a predetermined value to the level of a predetermined light receiving signal among a plurality of light receiving signals output from the optical system, the level of the light receiving signal weighted with the predetermined value and the level of the remaining light receiving signal are obtained. Because it can be differentiated, it is possible to discriminate between, for example, foreign matters and scratches existing on the surface of the substrate with high accuracy by determining the magnitude relationship between the level of the received light signal weighted with the predetermined value and the remaining received light signal level. Can do.
1 検査光学系 4 データ処理部
5 斜方照射/低角度光学系 5a 斜方照射光源
5b 低角度受光器 6 垂直照射/中角度光学系
6a 垂直照射光源 6b 中角度受光器
11 垂直照射/中・高角度光学系 11a 垂直照射光源
11b 中角度受光器 11c 高角度受光器
W ウェハ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記基板からの光を第1の角度で検出し、前記基板からの光を前記第1の角度よりも高い第2の角度で検出し、前記光を前記第2の角度よりも高い第3の角度で検出する検出光学系と、
前記第2の仰角で照明し前記第3の角度で検出した第1の受光信号と前記第2の仰角で照明し前記第2の角度で検出した第2の受光信号との和に所定の係数を乗算し、前記乗算した結果と前記第1の仰角で照明し前記第1の角度で受光した第3の受光信号とを比較することで異物とスクラッチとを弁別する処理部と、を有することを特徴とする基板の表面検査装置。 An illumination optical system that illuminates the surface of the substrate with a first light beam at a first elevation angle and a second elevation angle higher than the first elevation angle;
Light from the substrate is detected at a first angle, light from the substrate is detected at a second angle higher than the first angle, and the light is detected at a third angle higher than the second angle. A detection optical system that detects the angle;
A predetermined coefficient is added to the sum of the first received light signal illuminated at the second elevation angle and detected at the third angle and the second received light signal illuminated at the second elevation angle and detected at the second angle. And a processing unit that discriminates foreign matters from scratches by comparing the multiplied result with a third light receiving signal illuminated at the first elevation angle and received at the first angle. A substrate surface inspection apparatus.
前記処理部は、前記第1の受光信号、及び前記第2の受光信号は得ずに、前記第3の受光信号を得たと判断した場合は、前記スクラッチと判定し、前記第1の受光信号、前記第2の受光信号、及び前記第3の受光信号を得たと判断した場合は、前記第1の受光信号と前記第2の受光信号との和に前記係数を乗算し、前記乗算した結果と前記第3の受光信号とを比較することで前記異物と前記スクラッチとを弁別することを特徴とする基板の表面検査装置。 In the surface inspection apparatus according to claim 1,
When the processing unit determines that the third light receiving signal is obtained without obtaining the first light receiving signal and the second light receiving signal, the processing unit determines that the scratch is received, and the first light receiving signal is obtained. When it is determined that the second received light signal and the third received light signal have been obtained, the sum of the first received light signal and the second received light signal is multiplied by the coefficient, and the multiplication result is obtained. And the third light receiving signal to discriminate the foreign material from the scratch.
前記基板からの光を第1の角度で検出し、前記基板からの光を前記第1の角度よりも高い第2の角度で検出し、前記光を前記第2の角度よりも高い第3の角度で検出する工程と、
前記第2の仰角で照明し前記第3の角度で検出した第1の受光信号と前記第2の仰角で照明し前記第2の角度で検出した第2の受光信号との和に所定の係数を乗算し、前記乗算した結果と前記第1の仰角で照明し前記第1の角度で受光した第3の受光信号とを比較することで異物とスクラッチとを弁別する処理工程と、を有することを特徴とする基板の表面検査方法。 Illuminating the surface of the substrate with a first light beam at a first elevation angle and a second elevation angle higher than the first elevation angle;
Light from the substrate is detected at a first angle, light from the substrate is detected at a second angle higher than the first angle, and the light is detected at a third angle higher than the second angle. Detecting by angle;
A predetermined coefficient is added to the sum of the first received light signal illuminated at the second elevation angle and detected at the third angle and the second received light signal illuminated at the second elevation angle and detected at the second angle. And a step of discriminating foreign matter from scratch by comparing the multiplied result with a third light receiving signal illuminated at the first elevation angle and received at the first angle. A method for inspecting a surface of a substrate.
前記処理工程は、前記第1の受光信号、及び前記第2の受光信号は得ずに、前記第3の受光信号を得たと判断した場合は、前記スクラッチと判定し、前記第1の受光信号、前記第2の受光信号、及び前記第3の受光信号を得たと判断した場合は、前記第1の受光信号と前記第2の受光信号との和に前記係数を乗算し、前記乗算した結果と前記第3の受光信号とを比較することで前記異物と前記スクラッチとを弁別することを特徴とする基板の表面検査方法。 The surface inspection method according to claim 3,
When the processing step determines that the third light reception signal is obtained without obtaining the first light reception signal and the second light reception signal, it is determined as the scratch, and the first light reception signal is obtained. When it is determined that the second received light signal and the third received light signal have been obtained, the sum of the first received light signal and the second received light signal is multiplied by the coefficient, and the multiplication result is obtained. And the third light reception signal to discriminate between the foreign matter and the scratch.
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