JPH03128445A - 表面検査装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は異物検査に係り、特に微細な異物の検出を行う
異物検査装置に関する。

（従来の技術） 表面検査に用いられる装置にはレーザ光を被検査物の表
面に照射し、その散乱光を受光して被検査物の表面の形
状測定や異物の検査等を行うものがある。これら検査は
フライング・スポット法と呼ばれる方法を用いているこ
とが多い。

このフライング・スポット法は、例えばレーザ光源から
出力された早行レーザ光をレンズ系で絞った後に光走査
手段によりその光ビームを彼検査体表面に照射して走査
し、この披検査体表面からの反射レーザ光又は透過光を
受光検出系により受光して光電変換する。そして、光電
変換後の電気信号を処理して検査結果を得るものである
。

第１０図はフライング・スポット法を適用した異物検査
装置の構成図である。検査台１上には半導体ウェハ２が
載置されている。一方、レーザ発振器３が備えられ、こ
のレーザ発振器３から出力されたレーザ光がコリメート
レンズ４により平行光に形成されてガルバノミラ−５に
送られる。このガルバノミラ−５は平行光を走査して集
光光学系６を通して半導体ウェハ２の表面に所定範囲の
角度で照射する。このとき、集光光学系６は平行光をス
ポット光に成形する。従って、半導体ウェハ２にはレー
ザスポット光が走査される。

又、半導体ウェハ２の上方にはラインセンサ７及び各受
光素子８．９が配置されている。ラインセンサ７は半導
体ウェハ２からの正反射レーザ光を受光する位置に配置
され、又６受光素子８．９は半導体ウェハ２からの散乱
光を受光する位置に配置されている。これらラインセン
サ７及び各受光素子８，９から出力された電気信号は測
定回路１０に送られ、この測定回路１０は各電気信号か
ら半導体ウェハ２の表面の傷や異物の付着など有無を判
断する。

又、他の技術として第１１図に示す検査装置がある。Ｘ
Ｙテーブル２０上には半導体ウエノＸ２が載置されてい
る。そして、半導体ウニ／Ｘ２の僅か上方には容器２１
が配置されている。この容器２１は半円球状に形成され
、１その内面には複数の受光素子２２が設けられている
。一方、ＸＹ子テーブル０の上方にはレーザ発振器２３
が配置されている。このレーザ発振器２３より出力され
たレーザ光は集光光学系２４、ハーフミラ−２５及び容
器２１を通って半導体ウェハ２に照射される。

この場合、レーザ光は半導体ウエノ１２に対して垂直方
向に照射される。これにより、半導体ウエノ１２からの
散乱光は各受光素子２２により受光される。又、半導体
ウェハ２からの正反射光はノ＼−フミラー２５に到達し
、この／Ｘ−フミラー２５で反射して集光光学系２６を
通って受光素子２７で受光される。そして、各受光素子
２２．２７から出力される電気信号は測定回路２８に送
られ、この測定回路２８は各電気信号から半導体ウェハ
２の表面の傷や異物の付着など有無を判断する。この場
合、散乱光を受光した受光素子２２の位置により半導体
ウェハ２の形状が測定される。なお、ＸＹ子テーブル０
はＸＹ子テーブル御装置２９により駆動制御されてレー
ザ光が半導体ウェハ２上を走査するものとなっている。

（発明が解決しようとする課題） 上記各装置では０．３μｍ級の傷や異物を検査するには
支障がなかった。しかし、近年の開発需要ではより記憶
容量の高い半導体や磁性体が求められており、これらの
開発製品は非常に細かい異物、例えば０．１μｍのゴミ
でさえ製品に支障をきたすものである。しかるに上記装
置では受光素子に入射する極一部の正反射光と　０．１
μｍ級のゴミの散乱光との区別が不可能であり、０．１
μｍ級のゴミはノイズとして検出されてしまう。

そこで本発明は、０．１μｍ級の異物をノイズとして検
出せずに確実に異物として検出できる異物検査装置を提
供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、被検査物上の微細な異物を検査する異物検査
装置において、光源と、この光源から発した光を被検査
物表面にスポット状に集光し走査するスポット光走査手
段と、このスポット光走査手段により走査されたスポッ
ト光の照射位置を基準として被検査対象平面に対して５
度乃至４０度の角度に散乱した光を受光する受光手段と
、この受光手段の受光結果から異物などの検出を行う検
出手段とを備えて上記目的を達成しようとする異物検査
装置である。

又、本発明は、被検査物上の微細な異物を検査する異物
検査装置において、光源と、この光源から発した光をス
ポット状に成形して被検査物に対して走査面が垂直とな
る方向に走査するスポット光走査手段と、このスポット
光走査手段によるスポット光の走査方向に対して垂直方
向の位置に配置された結像レンズと、この結像レンズの
結像位置に配置されたスリット板と、このスリット板を
通過した光を受光しこの受光結果から異物などの検出を
行う検出手段とを備えて上記目的を達成しようとする異
物検査装置である。

（作　用） このような手段を備えたことにより、光源から発した光
はスポット光走査手段により被検査物表面にスポット状
に集光されて走査され、この状態にスポット光の照射位
置を基僧として被検査対象平面に対して５度乃至４０度
の角度に散乱した光が受光手段により受光され、この受
光結果から異物などの検出が行われる。すなわち０．３
μｍ級の異物では４０度以上の角度に散乱光が発生し、
これに対して微細な異物の散乱の方向は被検査対象平面
に対して５度乃至４０度の角度に最もよく散乱するから
である。また、正反射光ではノイズと混在して、・検出
が困難であった０、３μｍ級未満の微細な異物も、上述
の受光位置ではノイズが生じにくいので確実に検出でき
る。

又、上記手段を備えたことにより、光源から発した光は
スポット光走査手段によりスポット状に成形されて被検
査物に対して走査面が垂直となる方向に走査され、この
走査により発生した散乱光はスポット光の走査方向に対
して垂直方向の位置に配置された結像レンズ及びスリッ
ト板を通して検出手段により受光され、この受光結果か
ら異物などの検出が行われる。

（実施例） 以下、本発明の異物検査装置の第１実施例を図面を用い
て説明する。

第１図は異物検査装置の構成図である。ＸＹθテーブル
３０上には半導体ウェハ２が載置されている。

一方、レーザ発振器３１が備えられ、このレーザ発振器
３１から出力されるレーザ光の光軸上にはコリメートレ
ンズ３２、反射ミラー３３が順次配置されている。この
反射ミラー３３の反射レーザ光路上にはガルバノミラ−
３４が配置されている。このガルバノミラ−３４により
走査された。レーザ光は集光光学系３５を介して半導体
ウェハ２の表面上に照射される。この場合、ガルバノミ
ラ−３４により走査されたレーザ光の走査平面は半導体
ウェハ２の表面に対して垂直となっている。

又、この半導体ウェハ２の上方には各ラインセンサ３６
が配置されている。これらラインセンサ３６はレーザ光
の走査方向に対して平行でかつ第２図のようにレーザ光
の照射位置に対して角度φ（−３０’）の角度の散乱光
を受光する位置に配置されている。これらラインセンサ
３６から出力される電気信号は検出部３７に送られてい
る。この検出部３７は各電気信号を受けてこれら電気信
号から半導体ウェハ２の表面の傷や異物の付着など有無
を判断する機能を有している。

次に上記の如く構成された装置の作用について説明する
。

ＸＹθテーブル３０はガルバノミラ−３４の振動に合わ
せて回転及びＸＹ平面上でスライドする。

これにより、レーザ光は半導体ウェハ２の表面全体に走
査されるようになる。

レーザ発振器３１から出力されたレーザ光はコリメート
レンズ３２により平行光に形成される。

そして、このレーザ光が反射ミラー３３で反射されガル
バノミラ−３４に照射される。このガルバノミラ−３４
は振動しており、このガルバノミラ−３４により反射し
走査されたレーザ光は集光光学系３５を通してスポット
状に集光されガルバノミラ−３４の振動に合わせて半導
体ウェハ２の表面上を走査する。

この際、半導体ウェハ２の表面に異物が無い場合は補作
かの散乱光が生じる。又、異物の大きさが０４μｍ級の
場合には第３図に示すような散乱光強度分布を持ってい
るため、散乱光のほとんどは上面に向かって散乱する。

ここで本発明が検出したい異物の大きさが０．１μｍ級
の場合、第４図のように散乱光は低い角度に多く散乱す
る。そこでこの低い角度の散乱光を捕らえるために各ラ
インセンサ３６は上記の如く角度３０°に配置されて散
乱光を受光する。これらラインセンサ３６は受光量に応
じた各電気信号を出力し、これら電気信号は検出部３７
に送られる。

この検出部３７はガルバノミラ−３４との同期を取って
スポット光の位置での異物の有無を検出する。

このように上記第１実施例においては、スポットレーザ
光の走査位置を基準として半導体ウェハ２の表面に対し
て５度乃至４０度の角度に各ラインセンサ３６を配置し
たので、半導体ウェハ２に付着した０、１μｍ級の異物
が効率よく検出される。

なお、上記第１実施例では被検査物に半導体ウェハを挙
げたが検査対象はこれに限定されない。

さらに、スポット光の走査手段としてガルバノミラ−３
４を用いたが、スポット光と被検査物との相対的な位置
を移動できる手段であれば、ポリゴンミラーやホログラ
ムなどの光学的手段を用いても、被検査物を移動させる
駆動機構を用いてもよいものである。

また、本実施例では、只単に受光系を低い位置に配置し
ても第５図に示すように正反射光Ｓの一部が受光系に入
ってしまい、微細な異物による微弱な散乱光と識別が付
かなかった。そこで正反射光Ｓがスポット光ｐの走査方
向りに対して多く拡散し、走査方向と直交する方向へ少
ないことに若目し、受光系を走査方向に対してほぼ平行
に配置するようにした。またさらに、本実施例では受光
素子としてラインセンサを用いたが、本発明はラインセ
ンサに限定されるものではなく、他の受光光学系、すな
わち集光レンズや光ファイバを単体もしくは組み合わせ
て用いて受光素子に導くようにしてもよい。

次に本発明の第２実施例について説明する。

第６図は異物検査装置の構成図である。ＸＹθテーブル
４０上には半導体ウェハ２が載置されている。

一方、レーザ発振器４１が備えられ、このレーザ発振器
４１から出力されるレーザ光の光軸上に反射ミラー４２
が配置されている。この反射ミラー４２の反射レーザ光
路上にはガルバノミラ−４３が配置されている。このガ
ルバノミラ−４３により走査されたレーザ光はＸＹθテ
ーブル３０上に載置された半導体ウェハ２の表面上に照
射される。この場合、ガルバノミラ−４３により走査さ
れたレーザ光は半導体ウェハ２の半径方向と一致してい
る。そして、レーザ光の走査により形成される入射光と
反射光との走査面は第７図及び第８図に示すように同一
平面上に形成される。

又、レーザ光の走査ラインを介して対向する各位置には
それぞれ結像レンズ４４，４５、スリット板４６．４７
及び光電子増倍管（フォトマル）４８．４９が順次配置
されている。これら光電子増倍管４８，４９は半導体ウ
ェハ２−の表面に対して角度φ（−３０°）の向きに配
置され、同角度の散乱光を受光するようになっている。

なお、これら光電子増倍管４８．４９の各出力信号は図
示しない検出部に送られている。又、各スリット板４６
．４７のスリットは結像レンズ４４．４５により結像さ
れる光が光電子増倍管４８．４９に入射する長さ及び幅
に形成されている。

このような構成であれば、ＸＹθテーブル４０はガルバ
ノミラ−３４の振動に合わせて回転及びＸＹ平面上でス
ライドする。

又、レーザ発振器４１から出力されたレーザ光は反射ミ
ラー４２で反射してガルバノミラ−４３に送られ、この
ガルバノミラ−により反射し走査される。この走査され
たレーザ光は半導体ウェハ２の表面上を半径方向に走査
される。

この際、半導体ウェハ２の表面に異物があると、散乱光
が生じる。この散乱光は各結像レンズ４４゜４５により
各スリット板４６．４７において結像され、これらスリ
ット板４６．４７を通ってそれぞれ光電子増倍管４８，
４９に入射する。しかして、これら光電子増倍管４８．
４９の各出力信号は検出部に送られ、この検出部は異物
の有無を検出する。

このように上記第２実施例においては、レーザ光を半導
体ウェハ２に対して走査面が垂直となる方向に走査し、
このスポット光の走査方向に対して垂直方向の位置に配
置された結像レンズ４４゜４５及びスリット板４６．４
７を通して散乱光を受光するようにしたので、各スリッ
ト！２４６゜４７により迷光がカットされて散乱光のみ
が各光電子増倍管４８，４９に入射する。ところで、迷
光は半導体ウェハ２の表面粗さや光電子増倍管４８．４
９の支持体などで反射した光であって、第９図に示すよ
うにオフセット光として現れる。

従って、このオフセット光を除去することにより微細な
異物による散乱光を確実に検出できる。

なお、本発明は上記各実施例に限定されるものでなくそ
の主旨を逸脱しない範囲で変形しても良い。例えば、ガ
ルバノミラ−はポリゴンミラーホログラムスキャナー、
ＡＯ素子に代えても良く、又光電子増倍管は半導体光セ
ンサに代えても良い。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、０．１μｍ級の異
物をノイズとして検出せずに確実に異物として検出てき
る異物検査装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明に係わる異物検査装置の第１
実施例を説明するための図であって、第１図は構成図、
第２図はラインセンサの配置のを示す図、第３図及び第
４図は異物の散乱光の状態を示した解析図、第５図はレ
ーザ光のオフセットを説明するための図、第６図乃至第
９図は本発明装置の第２実施例を説明するための図であ
って、第６図は構成図、第７図は各光電子倍増管の配置
を示す図、第８図はレーザ光の走査状態を示す図、第９
図はオフセット光を示す図、第１０図及び第１１図は従
来技術を示す構成図である。 ３０・・・ｘｙθテーブル、３１．４１・・・レーザ発
振器、３２・・・コリメータレンズ、３３．４２・・・
反射レンズ、３４．４３・・・ガルバノミラ−３６・・
・ラインセンサ、３７・・・検出部、４４゜４５・・・
結像レンズ、４６．４７・・・スリット板、４８．４９
・・・光電子倍増管。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検査物上の微細な異物を検査する異物検査装置
   において、光源と、この光源から発した光を被検査物表
   面にスポット状に集光し走査するスポット光走査手段と
   、このスポット光走査手段により走査されたスポット光
   の照射位置を基準として被検査対象平面に対して５度乃
   至４０度の角度に散乱した光を受光する受光手段と、こ
   の受光手段の受光結果から異物などの検出を行う検出手
   段とを具備したことを特徴とする異物検査装置。
2. （２）被検査物上の微細な異物を検査する異物検査装置
   において、光源と、この光源から発した光をスポット状
   に成形して前記被検査物に対して走査面が垂直となる方
   向に走査するスポット光走査手段と、このスポット光走
   査手段による前記スポット光の走査方向に対して垂直方
   向の位置に配置された結像レンズと、この結像レンズの
   結像位置に配置されたスリット板と、このスリット板を
   通過した光を受光しこの受光結果から異物などの検出を
   行う検出手段とを具備したことを特徴とする異物検査装
   置。