JPH10170453A - 微粒子検出方法および装置 - Google Patents

微粒子検出方法および装置

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JPH10170453A
JPH10170453A JP35200296A JP35200296A JPH10170453A JP H10170453 A JPH10170453 A JP H10170453A JP 35200296 A JP35200296 A JP 35200296A JP 35200296 A JP35200296 A JP 35200296A JP H10170453 A JPH10170453 A JP H10170453A
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JP
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substrate
fine particles
light
particle
detecting
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JP35200296A
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English (en)
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Sadao Hirae
貞雄 平得
Masanobu Sato
雅伸 佐藤
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Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
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Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板の表面に付着している微粒子を容易に測
定する。 【解決手段】 蛍光物質の微粒子を基板の表面上に付着
させ、前記基板の表面に光を照射し、前記基板の表面に
存在する微粒子から出射される蛍光を検出する。そし
て、検出された蛍光に応じて、前記基板の表面に存在す
る微粒子に関連する量を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体基板や液
晶パネル用基板等の基板の表面上に存在する微粒子を検
出する方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体基板や液晶パネル用基板の表面に
は、肉眼では識別が困難な微粒子が付着することがあ
る。半導体や液晶パネルの製造プロセスにおいては、基
板の表面上に微粒子が特定の工程(例えば基板の研磨工
程)の後で、微粒子がどの程度付着しているのかを調べ
たい場合がある。
【0003】図1は、従来の光散乱法による微粒子の検
出方法を示す説明図である。光散乱法では、基板10に
垂直なレーザ光で基板10を照射するレーザ光源11
と、基板表面から斜め方向に散乱された光を受光するた
めの受光器12とを備えている。鏡面に研磨された基板
10の表面上に微粒子が付着していない時には、レーザ
ー光は垂直方向に反射するので、斜め方向に配置されて
いる受光器12は光を検出しない。一方、基板表面に微
粒子が存在する時には、レーザ光が微粒子で散乱されて
受光器12に捕集される。その散乱光の強さは、粒子の
形状、大きさ及び屈折率、並びに、照射光の強さ、波
長、偏光度及びその散乱角度等に依存する。この時、受
光強度と粒子の大きさとの間には、図2に示すような相
関があり、光電変換した受光信号の波高値によって粒子
の大きさを知ることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】基板上に形成されるデ
バイスの集積度の増加に伴って、このような微粒子の検
出方法の測定対象となる微粒子の大きさも次第に小さく
なってきており、近年では0.1μm以下になろうとし
ている。ところが、デバイスの集積度が高く、従って、
その寸法が小さくなると、微小なデバイスパターン(以
下、単に「パターン」と呼ぶ)で散乱される散乱光が、
微粒子からの散乱光に混ざって多く検出される。デバイ
スパターンで散乱される散乱光が発生すると、微粒子の
散乱光の散乱強度やコントラストが極端に低下するので
0.1μm以下の粒子を検出することは極めて困難とな
る。また、半導体ウェハの裏面にはパターンは形成され
ていないが、細かな凹凸が多い。従って、半導体ウェハ
の裏面に付着している微粒子を検出することは、上述と
同様な理由で困難である。このように、従来の方法で
は、微粒子の検出が、基板の表面形状や面粗さによって
影響されていたので、細かな微粒子を測定することが困
難であった。
【0005】この発明は、従来技術における上述の課題
を解決するためになされたものであり、基板の表面に付
着している微粒子を容易に測定することのできる技術を
提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題の少なくとも一部を解決するため、第1の発明
は、基板の表面上に存在する微粒子を検出する微粒子検
出方法であって、(a)蛍光物質の微粒子を基板の表面
上に付着させる工程と、(b)前記基板の表面に光を照
射する工程と、(c)前記基板の表面に存在する微粒子
から出射される蛍光を検出し、検出された蛍光に応じ
て、前記基板の表面に存在する微粒子に関連する量を測
定する工程と、を備えることを特徴とする。
【0007】ここで、「微粒子に関連する量」とは、微
粒子の量や分布等を意味する。また、「蛍光」とは、残
光を含むもの(いわゆる燐光)と、残光を含まないもの
(狭義の蛍光)とを含む広い意味を有している。なお、
「残光」とは、励起を遮断した後に出射される光であ
る。
【0008】第1の発明では、基板の表面上に付着して
いる蛍光物質からの蛍光を検出して、微粒子に関連する
量を測定しているので、基板の表面上のパターンや凹凸
による散乱光とは区別して、微粒子に関連する量を容易
に測定することができる。
【0009】上記第1の発明において、前記工程(c)
は、前記基板の表面上における微粒子の2次元的な分布
を測定する工程を含むことが好ましい。
【0010】このように、微粒子の2次元的な分布を測
定すれば、基板の表面上に存在する微粒子に関連する量
のみならず、基板の表面上に存在する微粒子の位置を測
定することができる。
【0011】また、上記第1の発明において、前記工程
(a)は、前記蛍光物質の微粒子を前記基板の表面上に
塗布する工程と、前記基板の表面上から微粒子を除去す
る工程と、を含むことが好ましい。
【0012】こうすれば、微粒子の塗布工程と除去工程
によって、基板の表面上にどの程度の微粒子が付着する
のかを評価することができる。
【0013】また、上記第1の発明において、前記蛍光
物質として、励起スペクトルと発光スペクトルとの間に
明瞭な差異が存在する物質を用い、前記工程(b)およ
び(c)は、前記励起スペクトルに応じた光で前記微粒
子を照射するのとほぼ同時に、前記微粒子から前記発光
スペクトルに応じて出射される蛍光を検出するように実
行されるようにしてもよい。
【0014】このように、励起スペクトルに応じた光の
微粒子への照射と、微粒子からの発光スペクトルに応じ
て出射される蛍光の検出とをほぼ同時に行えば、照射と
検出との時間差による影響を受けることがないという効
果がある。
【0015】第2の発明は、基板の表面上に存在する微
粒子を検出する微粒子検出装置であって、蛍光物質の微
粒子を基板の表面上に付着させる付着手段と、前記基板
の表面に光を照射する照射手段と、前記基板の表面に存
在する微粒子から出射される蛍光を検出し、検出された
蛍光に応じて、前記基板の表面に存在する微粒子に関連
する量を測定する測定手段と、を備えることを特徴とす
る。
【0016】第2の発明では、基板の表面上に付着手段
により付着された蛍光物質からの蛍光を検出して、微粒
子に関連する量を測定手段により測定しているので、基
板の表面上のパターンや凹凸による散乱光とは区別し
て、微粒子に関する量を容易に測定することができる。
【0017】上記第2の発明において、前記測定手段
は、前記基板の表面上における前記微粒子の2次元的な
分布を測定する手段を含むことが好ましい。
【0018】このように、微粒子の2次元的な分布を測
定すれば、基板の表面上に存在する微粒子に関連する量
のみならず、基板の表面上に存在する微粒子の位置を測
定することができる。
【0019】また、上記第2の発明において、前記付着
手段は、前記蛍光物質の微粒子を前記基板の表面上に塗
布する塗布手段と、前記基板の表面上から微粒子を除去
する除去手段と、を含むことが好ましい。
【0020】こうすれば、塗布手段による微粒子の塗布
と除去手段による微粒子の除去によって、基板の表面上
にどの程度の微粒子が付着するのかを評価することがで
きる。
【0021】さらに、上記第2の発明において、前記蛍
光物質として、励起スペクトルと発光スペクトルとの間
に明瞭な差異が存在する物質を用い、前記照射手段が前
記励起スペクトルに応じて前記微粒子を照射するのとほ
ぼ同時に、前記微粒子から前記発光スペクトルに応じて
出射される蛍光を前記測定手段が検出するようにしても
よい。
【0022】このように、励起スペクトルに応じた光の
微粒子への照射とほぼ同時に、測定手段が微粒子からの
発光スペクトルに応じて出射される蛍光の検出を行え
ば、照射と検出との時間差による影響をうけることがな
いという効果がある。
【0023】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例に基づき説明する。図3は、この発明の実施例におけ
る微粒子測定システムの構成を示す概念図である。この
微粒子測定システムは、微粒子塗布装置20と、微粒子
除去装置30と、微粒子測定装置40とを備えている。
微粒子塗布装置20は、基板Sを載置する基板台22
と、蛍光物質の微粒子FPを収納する微粒子収納ボック
ス24とを備えている。微粒子収納ボックス24の下端
には、メッシュが貼られている。微粒子収納ボックス2
4が図示しない駆動機構によって左右に揺動されると、
微粒子FPがメッシュからふるい落とされ、基板Sの表
面上に微粒子FPが塗布される。
【0024】こうして蛍光物資の微粒子FPが塗布され
た基板Sは、次に、微粒子除去装置30に持ち込まれ
る。微粒子除去装置30は、基板Sを載置する基板台3
2と、基板台32を水平面内で回転させるモータ34
と、回転する基板Sの表面から微粒子を除去するための
ブラシ36とを備えている。基板Sの表面上から微粒子
FPがほとんど除去されると、基板Sは微粒子測定装置
40に搬入される。
【0025】図4は、微粒子測定装置40の第1実施例
を示す説明図である。この微粒子測定装置40は、励起
光照射室42と、測定室44とを備えている。これらの
2つの部屋は開閉可能な扉46で区切られており、ま
た、扉46を通り2つの部屋にわたってレール38が敷
設されている。このレール48は、基板台50をモータ
52で駆動することにより、基板台50の上に載置され
た基板Sを移動させるために使用される。すなわち、基
板台50をレール48に沿って移動させることによっ
て、基板Sを励起光照射室42から測定室44まで移動
させることができる。なお、励起光照射室42と測定室
44は、外部からの光が遮断された暗室とすることが好
ましい。
【0026】励起光照射室42内の上方には、白色光源
54と、凹面鏡56と、投光レンズ58とを含む光学系
が設けられている。この光学系は、白色光源54から出
射された光によって、基板Sの表面を(すなわち基板表
面上の蛍光物質の微粒子FPを)ほぼ一様に照射する機
能を有する。図4(A)は、励起光照射室42におい
て、白色光が照射されている状態を示している。所定の
光量で一定時間の照射が終了すると、図4(B)に示す
ように、基板Sが測定室44に移動する。
【0027】測定室44の上方には、高感度2次元CC
Dカメラ60が設けられており、この高感度2次元CC
Dカメラ60は、画像処理ユニット62に接続されてい
る。高感度2次元CCDカメラ60は、基板Sの表面上
に存在する微粒子FPから出射される蛍光(残光)を検
出し、画像処理ユニット62は、検出された光量の2次
元マップデータを収集する。画像処理ユニット62は、
この2次元マップデータから、基板S上の微粒子FPの
総量や、2次元的な分布等の微粒子FPに関連する量を
決定する。
【0028】第1実施例の微粒子FPに用いられる蛍光
物質としては、残光時間の比較的長いもの、すなわち、
励起光の照射から比較的長時間の間、残光が出射される
ものが用いられる。
【0029】図5は、粒子径と蛍光の相対輝度との関係
の一例を示すグラフである。このようなグラフを利用す
ることによって、基板S上に分布する微粒子FPの粒子
径を決定することも可能である。
【0030】なお、励起光照射室42における励起光の
照射時間と、照射終了から残光の測定開始までの時間と
を、あらかじめ一定の値として設定しておけば、残光の
減衰量を見積もることができる。従って、残光強度か
ら、微粒子の総量や2次元分布等をより正確に測定する
ことができる。
【0031】図4に示す微粒子測定装置40を用いて複
数の基板を効率的に測定するためには、測定室44にお
ける測定中に励起光照射室42に次の基板を搬送してお
き、1枚の基板に関する残光測定の間に、次の基板の励
起を行う。そして、残光測定の終了に引き続いて、次の
基板を測定室44に搬入するようにすればよい。
【0032】図6は、微粒子測定装置40の第2実施例
を示す説明図である。この微粒子測定装置40は、暗室
70を備えており、暗室70の中に、基板Sを載置する
ための基板台72と、基板台72を回転させるためのモ
ータ74とが設けられている。また、この微粒子測定装
置40は、さらに、励起用レーザ光源76と、この光源
76から出射されたレーザ光を基板S上に走査するため
のガルバノミラー78と、基板S上の微粒子FPからの
蛍光を検出するためのフォトマルチプライヤ80(受光
器)とを備えている。フォトマルチプライヤ80の入射
開口には、光学フィルタ82が取り付けられている。
【0033】図7は、第2実施例に使用できる2種類の
蛍光物質の励起スペクトルと発光スペクトルを示すグラ
フである。これらの蛍光物質では、励起スペクトルと発
光スペクトルとに明瞭な差異が存在する。そこで、励起
用レーザ光源76として、この励起スペクトルのピーク
に近い波長を有する光線を出射する光源を用いる。ま
た、フォトマルチプライヤ80の光学フィルタ82とし
ては、発光スペクトルの範囲の光を選択的に透過し、一
方、励起スペクトルの範囲の光を遮断するような特性を
有するフィルタを用いる。なお、光学フィルタ82の代
わりに、分光器を用いて発光スペクトルの範囲の光のみ
を検出するようにしてもよい。
【0034】測定の際には、基板Sを回転させながら、
レーザ光線で基板S上を走査する。すると、発光スペク
トルを有する蛍光が基板S上の微粒子FPから出射され
る。この蛍光をフォトマルチプライヤ80で受光するこ
とにより、走査された位置における蛍光の光量(すなわ
ち、微粒子FPの量)を測定することができる。従っ
て、基板Sの表面を順次走査しつつ、各位置における蛍
光を測定することによって、基板S上における微粒子F
Pの2次元的な分布を測定することが可能である。
【0035】この第2実施例のように、励起光の照射と
ほぼ同時に蛍光の測定を行う場合には、残光時間の短い
蛍光物質、すなわち、励起後に直ちに蛍光を発生するよ
うな蛍光物質を用いることが好ましい。
【0036】上述した各実施例によれば、基板の表面形
状や面粗さに無関係に、基板Sの表面に存在する微粒子
の総量や2次元的な分布、粒径等の微粒子に関連する量
を測定することが可能である。また、図3のシステムの
微粒子除去装置30(図3)において、微粒子がどの程
度効率的に除去できるかを評価することが可能である。
なお、微粒子除去装置30による微粒子除去処理の代わ
りに、基板の製造プロセスの特定の処理を対象とし、上
記とほぼ同様な方法で微粒子の測定を行えば、その処理
において微粒子が基板上にどの程度付着するかを評価す
ることも可能である。
【0037】なお、この発明は上記の実施例や実施形態
に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々の態様において実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の光散乱法による微粒子の検出方法を示す
説明図。
【図2】光散乱法で使用される粒子系と受光強度の関係
を示すグラフ。
【図3】この発明の実施例における微粒子測定システム
の構成を示す概念図。
【図4】微粒子測定装置40の第1の実施例を示す説明
図。
【図5】粒子径と蛍光の相対輝度との関係の一例を示す
グラフ。
【図6】微粒子測定装置40の第2実施例を示す説明
図。
【図7】第2実施例に使用できる2種類の蛍光物質の励
起スペクトルと発光スペクトルを示すグラフ。
【符号の説明】
10…基板 12…受光器 20…微粒子塗布装置 22…基板台 24…微粒子収納ボックス 30…微粒子除去装置 32…基板台 34…モータ 36…ブラシ 38…レール 40…微粒子測定装置 42…励起光照射室 44…測定室 46…扉 48…レール 50…基板台 52…モータ 54…白色光源 56…凹面鏡 58…投光レンズ 62…画像処理ユニット 70…暗室 72…基板台 74…モータ 76…励起用レーザ光源 78…ガルバノミラー 80…フォトマルチプライヤ 82…光学フィルタ FP…微粒子 S…基板

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板の表面上に存在する微粒子を検出す
    る微粒子検出方法であって、(a)蛍光物質の微粒子を
    基板の表面上に付着させる工程と、(b)前記基板の表
    面に光を照射する工程と、(c)前記基板の表面に存在
    する微粒子から出射される蛍光を検出し、検出された蛍
    光に応じて、前記基板の表面に存在する微粒子に関連す
    る量を測定する工程と、を備えることを特徴とする微粒
    子検出方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の微粒子検出方法であっ
    て、 前記工程(c)は、前記基板の表面上における微粒子の
    2次元的な分布を測定する工程を含む、微粒子検出方
    法。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の微粒子検出方法
    であって、 前記工程(a)は、 前記蛍光物質の微粒子を前記基板の表面上に塗布する工
    程と、 前記基板の表面上から微粒子を除去する工程と、を含
    む、微粒子検出方法。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかに記載の微
    粒子検出方法であって、 前記蛍光物質として、励起スペクトルと発光スペクトル
    との間に明瞭な差異が存在する物質を用い、 前記工程(b)および(c)は、前記励起スペクトルに
    応じた光で前記微粒子を照射するのとほぼ同時に、前記
    微粒子から前記発光スペクトルに応じて出射される蛍光
    を検出するように実行される、微粒子検出方法。
  5. 【請求項5】 基板の表面上に存在する微粒子を検出す
    る微粒子検出装置であって、 蛍光物質の微粒子を基板の表面上に付着させる付着手段
    と、 前記基板の表面に光を照射する照射手段と、 前記基板の表面に存在する微粒子から出射される蛍光を
    検出し、検出された蛍光に応じて、前記基板の表面に存
    在する微粒子に関連する量を測定する測定手段と、を備
    えることを特徴とする微粒子検出装置。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の微粒子検出装置であっ
    て、 前記測定手段は、前記基板の表面上における微粒子の2
    次元的な分布を測定する手段を含む、微粒子検出装置。
  7. 【請求項7】 請求項5または6記載の微粒子検出装置
    であって、 前記付着手段は、 前記蛍光物質の微粒子を前記基板の表面上に塗布する塗
    布手段と、 前記基板の表面上から微粒子を除去する除去手段と、を
    含む、微粒子検出装置。
  8. 【請求項8】 請求項5ないし7のいずれかに記載の微
    粒子検出装置であって、 前記蛍光物質として、励起スペクトルと発光スペクトル
    との間に明瞭な差異が存在する物質を用い、 前記照射手段が前記励起スペクトルに応じた光で前記微
    粒子を照射するのとほぼ同時に、前記微粒子から前記発
    光スペクトルに応じて出射される蛍光を前記測定手段が
    検出する、微粒子検出装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002371191A (ja) * 2001-06-13 2002-12-26 Toshiba Corp マイクロカプセル含有成形品、その検査方法、及びその検査装置
JP2003531488A (ja) * 2000-04-13 2003-10-21 ナノフオトニクス・アクチエンゲゼルシヤフト モジュール式基板測定システム
JP2007529878A (ja) * 2004-03-18 2007-10-25 アクセリス テクノロジーズ インコーポレーテッド 回転ディスク型イオン注入装置のインサイチュー監視

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