JPH0827238B2 - 表面検査装置 - Google Patents

表面検査装置

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JPH0827238B2
JPH0827238B2 JP61103597A JP10359786A JPH0827238B2 JP H0827238 B2 JPH0827238 B2 JP H0827238B2 JP 61103597 A JP61103597 A JP 61103597A JP 10359786 A JP10359786 A JP 10359786A JP H0827238 B2 JPH0827238 B2 JP H0827238B2
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俊明 谷内
義和 田辺
亮二 根本
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    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、被検査面上の異物検出を行うための表面
検査装置に関する。
[従来の技術] デポジション膜付きウエハなどの表面の異物を検出す
るための装置として、デポジション膜面などの被検査面
に斜めに光を照射し、その散乱光を光電素子で電気信号
に変換し、その電気信号を所定の閾値と比較することに
より異物の有無を判定する表面検査装置がある。
[解決しようとする問題点] さて、照射光源の劣化などによる光量変動、光電変換
素子の劣化などによる光電変換効率の変動、その他回路
の劣化などの影響によって、散乱光の光電変換信号の値
が変動する。
したがって、従来の装置の構成では、被検査面の状態
(被検査面の種類)や各部の劣化などに応じて判定閾値
を適切に調整しないと、判定エラーが起こりやすく、ま
たそのために装置の保守を頻繁に行う必要があるなどの
問題があった。
また、そのような変動の影響に対する余裕を十分に見
込んだ判定閾値を設定すると、微小異物に対する検出能
力の低下を招くという問題がある。
[発明の目的] したがって、この発明の目的は、装置各部の劣化など
の影響を受けにくい構成の表面検査装置を提供すること
にある。
[問題点を解決するための手段] このような目的を達成するためのこの発明の表面検査
装置の特徴は、被検査面の走査点の部分に光ビームを斜
め方向より投射する手段と、走査点からの散乱光を受光
して光電変換する複数あるいは1つの光電変換素子と、
この複数あるいは1つのうちの光電変換素子の出力信号
が入力されて1つの光電変換素子で決定されるその1画
素の視野幅以下の距離にある手前の走査点の出力信号を
サンプルホールドするか、手前の走査点に対応する分遅
延させて手前の走査点の出力を発生する手前の出力発生
回路と、この手前の出力発生回路の出力値と複数あるい
は1つのうちの同じ光電変換素子の前記出力信号とを受
けて現在の走査点の出力信号の値と手前の出力発生回路
の出力値とのを差を採ることによりその出力信号の時間
的変化量を検出する差検出回路と、この差検出回路によ
って検出された時間的変化量に基づき異物の有無を判定
する手段とを有するものである。
[作用] 光電変換素子の視野は、走査点に追従して被検査面上
を走査方向に移動する。素地の部分を視野が移動してい
る場合、その出力信号はほぼ一定の値となるが、視野が
異物を横切って移動すると、光電変換素子の出力信号は
時間的に変化する。
照射光量の変動、光電変換素子の変換効率の変動など
によって、光電変換素子の出力信号は影響を受けるが、
その影響は素地の部分でも異物の部分でも同様に及ぶた
め、上記出力信号の時間的変化量には殆ど影響を与えな
い。その時間的変化量は、素地からの散乱光量と異物か
らの散乱光量との差によってほぼ決まる。
そして、前記の構成のように、1つの光電変換素子で
決定される1画素の視野幅以下の距離にある手前の走査
点において、サンプルホールド回路等の手前の出力発生
回路により、同じ1つの光電変換素子からの出力信号に
ついて手前の出力発生回路の値と現在値との差を採るこ
とにより、その同じ1つの光電変換素子の出力において
その検出画素幅よりも小さな微小な異物を検出できる。
しかも、装置各部の劣化などの影響を殆ど受けることな
く、安定に1つの光電変換素子における1画素以下の微
小異物の検出が可能である。また、従来ほど頻繁に保守
を行う必要がなくなる。
[実施例] 以下、図面を参照し、この発明の一実施例について詳
細に説明する。
第1図は、この発明による表面検査装置の一実施例の
概要図である。この図において、10は例えばアルミニウ
ム、タングステンシリサイドなどのデポジション膜が形
成された半導体ウエハ(被検査物)である。この半導体
ウエハ10は、回転ステージ12に例えば負圧吸着などの手
段によって保持される。この回転ステージ12は、水平方
向(ウエハ10の半径方向)に移動する移動ステージ14に
取り付けられている。
16はランプ、レーザ発振器などの光源である。この光
源16から発せられる光ビームは、レンズ18によって絞ら
れてからウエハ10の表面(被検査面)に斜めに投射され
る。
なお、この図には、光源16とレンズ18は1組だけ示さ
れているが、好ましくは複数組設けられ、それぞれによ
って異なった方向より光ビームが投射される。この場
合、いずれの組による光ビームのスポットも一致するよ
うに投射方向が調整される。
20はウエハ10の表面(デポジション膜面)の光ビーム
・スポットの領域から、ほぼ垂直方向への散乱光を受け
る対物レンズである。この対物レンズ20を経由した散乱
光は、50画素のリニア・イメージセンサ24に入射する。
このイメージセンサ24は、光電変換素子としてのピン・
シリコン・ダイオードを画素対応に50個配列したアレイ
である。各画素の光電変換信号は並列的に出力される。
第2図に示すように、イメージセンサ24の各画素に対
応するウエハ面上の視野24Aは約5μm角領域であり、
半径方向(走査方向θと直交する方向)に50個の視野が
連続する。当然のことながら、その50個の視野は光ビー
ムのスポット領域に含まれる。
26は時間的変化量検出回路であり、イメージセンサ24
の画素対応に合計50組あるが、図には2組だけ示されて
いる。各時間的変化量検出回路26は、イメージセンサ24
の対応画素の出力信号を入力される遅延要素としてのサ
ンプルホールド回路28と、その画素の出力信号およびサ
ンプルホールド回路28の出力信号を入力され、両入力信
号の差の絶対値に比較した電圧を出力する差検出回路30
とから構成されている。
32は時間的変化量に基づいて異物の有無を判定するた
めのコンパレータであり、時間的変化量検出回路26に対
応して設けられているが、図中には2個だけ示されてい
る。各コンパレータ32は対応する時間的変化量検出回路
26の出力電圧と閾値電圧TH1とを比較し、前者の電圧が
後者の電圧を越えると出力信号がHレベルになる。
合計50個のコンパレータ32の出力信号はオアゲート34
によって論理和され、その論理和信号はアンドゲート36
に入力される。
また、イメージセンサ24の各画素に対応させてコンパ
レータ40が設けられている(合計50個が、2個だけ図示
されている)。各コンパレータ40は、イメージセンサ24
の対応画素の出力信号を閾値電圧TH2と比較し、前者が
後者を越えると出力信号がHレベルになる。
各コンパレータ40の出力信号はオアゲート42によって
論理和され、その論理和信号と前記アンドゲート36の出
力信号はオアゲート44によって論理和されて、最終的な
異物検出信号DETとなる。
なお、回転ステージ12と移動ステージ14の駆動制御、
それらの位置検出、ゲートパルスG、サンプリングパル
スPなどの発生、異物検出情報の処理記憶などのための
手段もあるが、この発明の要旨に直接関連しないので、
図中省略されている。
次に、この表面検査装置の動作について説明する。回
転ステージ12の回転と移動ステージ14の低速移動によ
り、イメージセンサ24の50個の連続した視野(走査点)
はウエハ10の表面を螺旋状に移動(走査)する。それに
追従して、照射光ビームのスポットも移動する。イメー
ジセンサ24からは、各視野からの散乱光の強さに比例し
た電圧の信号が出力される。
図示しないタイミングパルス発生出手段より、サンプ
リングパルスPが連続的に送出される。イメージセンサ
24の視野が第2図に実線で示す位置にある時にサンプリ
ングパルスPが発生すると、その次のサンプリングパル
スPの発生時刻には、例えば視野は走査方向θ(円周方
向)に約5μm進んで、第2図に破線で示すような位置
に移動している。ただし、これは飽くまで一例であり、
サンプリングパルスPの発生タイミングは適宜変更し得
るものである。
各時間的変化量検出回路26のサンプルホールド回路28
は、サンプリングパルスPの立ち上がりで、イメージセ
ンサ24の対応画素の出力信号をサンプリングし、サンプ
リングパルスPの立ち下がりでサンプリング値をホール
する。そして、各差検出回路30からは、対応するサンプ
ルホールド回路25の入力信号と出力信号の差に比例した
電圧信号が出力され、この差信号は対応する各コンパレ
ータ32によって閾値電圧TH1と比較される。
また、前記サンプリングパルスPの直前に狭いゲート
パルスGが発生し、そのHレベル期間だけアンドゲート
36はオアゲート34の出力信号レベルを出力側へ伝達す
る。つまり、サンプリング周期でゲートパルスGが発生
した時に、少なくとも一つのサンプルホールド回路28の
入力信号と出力信号との差、換言すれば、5μmだけず
れた隣合う2走査点での散乱光の強さの差、あるいは、
サンプリング周期だけずれた2時刻間でのイメージセン
サ24の出力信号の変化量が、閾値電圧TH1に対応する所
定値を越えていれば、アンドゲート36からパルスが出力
される。
より具体的に説明する。あるゲートパルスGが発生し
た時にイメージセンサ24のある画素の視野に異物が入
り、次のゲートパルスGが発生した時には、その画素の
視野からその異物が出たとする。この場合、その画素の
入射散乱光量は、その前後2時点間で充分に変化し、し
たがってその光電変換信号の変化量は所定値を越えるた
め、アンドゲートゲート36からパルスが出力される。つ
まり、異物検出信号DETが発生する。
このようなイメージセンサ24の出力信号の時間的変化
量に基づく異物検出系によって、少なくとも走査方向の
サイズがイメージセンサ24の各画素の視野の幅より小さ
な異物は確実に検出できる。
視野内に連続的に入るような大きい異物でも、そのエ
ッジ部がゲートパルスGの発生時に視野に入り、次のゲ
ートパルスGの発生時にその視野から実質的に外れる
か、それと逆の関係になる場合には、検出が可能であ
る。つまり、異物のエッジの前後での光電変換信号の変
化量を検出できれば、大きな異物でも検出可能である。
しかし、そのような場合以外は、大きな異物を検出で
きない。これに対処するために、従来と同様にイメージ
センサ24の出力信号に基づいて異物の有無を判定するた
めのコンパレータ40が設けられている。このような異物
判定系は、小さな異物を検出すようとすると、判定閾値
電圧TH2をウエハの素地に対応する光電変換信号の値に
接近させる必要があるため、従来技術に関連して述べた
ような問題が起こる。しかし、大きな異物だけを検出す
るのであれば、判定閾値電圧TH2を素地対応の光電変換
信号の値よりもかなり高めに設定できるため、そのよう
な問題は解消する。
以上、一実施例について説明したが、この発明はそれ
だけに限定されるものではない。
例えば、前記実施例では、検査時間を短縮するために
複数画素のイメージセンサを光電変換素子として用いた
が、ホトマルチプライヤなどの1画素の光電変換素子を
用いてもよい。
前記実施例では、光電変換素子の視野の幅に対応する
時間間隔でサンプリングパルスとゲートパルスを発生し
たが、それに限定されるものではない。
サンプルホールド回路の代わり、遅延線などの遅延要
素を用いてもよい。この場合、前記実施例のアンドゲー
ト36のような要素は省き得る。
前記実施例では走査は螺旋状に行われるが、XY走査と
することもできる。
前記実施例ではアナログ回路を用いた構成であるが、
光電変換素子の出力信号をデジタル信号に変換して、デ
ジタル回路を用いて前記処理を行うように構成してもよ
い。この場合、遅延要素としてシフトレジスタなどを用
いることができる。
また、前記実施例ではデポジション膜付きウエハの異
物検出を行ったが、この発明は、鏡面ウエハなど、他の
被検査物の表面検査に同様に適用し得るものである。
[発明の効果] 以上説明したように、この発明は、被検査面の走査点
の部分に光ビームを斜め方向より投射し、走査点からの
散乱光を光電変換素子で受光して光電変換し、その出力
信号の時間的変化量を検出し、検出した時間的変化量に
基づき異物の有無を判定するものであり、その時間的変
化量は照射光量の変動、光電変換素子の変換効率の変動
などによる影響を殆ど受けないため、従来ほど頻繁に保
守を行わなくとも、長期間安定に1つの光電変換素子に
おける1画素以下の微小異物の検出が可能な表面検査装
置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による表面検査装置の一実施例の概要
図、第2図はイメージセンサの視野に関する説明図であ
る。 10……デポジション膜付きウエハ、12……回転ステー
ジ、14……移動ステージ、16……光源、24……イメージ
センサ、26……時間的変化量検出回路、28……サンプル
ホールド回路、30……差検出回路、32,40……コンパレ
ータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 根本 亮二 神奈川県足柄上郡中井町久所300番地 日 立電子エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−162037(JP,A) 特開 昭56−67739(JP,A) 特開 昭57−19647(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被検査面を走査しながら異物を検出する表
    面検査装置であって、前記被検査面の走査点の部分に光
    ビームを斜め方向より投射する手段と、前記走査点から
    の散乱光を受光して光電変換する複数あるいは1つの光
    電変換素子と、この複数あるいは1つのうちの光電変換
    素子の出力信号が入力されて1つの前記光電変換素子で
    決定されるその1画素の視野幅以下の距離にある手前の
    走査点の前記出力信号をサンプルホールドするか、前記
    手前の走査点に対応する分遅延させて手前の走査点の出
    力を発生する手前の出力発生回路と、この手前の出力発
    生回路の出力値と前記複数あるいは1つのうちの同じ光
    電変換素子の前記出力信号とを受けて現在の走査点の前
    記出力信号の値と前記手前の出力発生回路の出力値との
    差を採ることによりその出力信号の時間的変化量を検出
    する差検出回路と、この差検出回路によって検出された
    時間的変化量に基づき異物の有無を判定する手段とを有
    することを特徴とする表面検査装置。
JP61103597A 1986-05-06 1986-05-06 表面検査装置 Expired - Fee Related JPH0827238B2 (ja)

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