JPH10221268A - ウェーハの表面状態検出方法および装置 - Google Patents
ウェーハの表面状態検出方法および装置Info
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- JPH10221268A JPH10221268A JP9022584A JP2258497A JPH10221268A JP H10221268 A JPH10221268 A JP H10221268A JP 9022584 A JP9022584 A JP 9022584A JP 2258497 A JP2258497 A JP 2258497A JP H10221268 A JPH10221268 A JP H10221268A
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/9501—Semiconductor wafers
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
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- G—PHYSICS
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- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N21/4738—Diffuse reflection, e.g. also for testing fluids, fibrous materials
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
- H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ウェーハ製造ラインに設置することのできる
実用的なウェーハの表面状態検出方法および装置を実現
すること。 【解決手段】 ウェーハに対して、ウェーハの裏面から
ウェーハを透過する測定光をウェーハ表面で全反射条件
を満たすように入射し、ウェーハ表面での全反射による
近接場漏洩光を発生させ、該近接場漏洩光により発生し
た散乱光を観察することによりウェーハの表面状態を検
出することを特徴とする。
実用的なウェーハの表面状態検出方法および装置を実現
すること。 【解決手段】 ウェーハに対して、ウェーハの裏面から
ウェーハを透過する測定光をウェーハ表面で全反射条件
を満たすように入射し、ウェーハ表面での全反射による
近接場漏洩光を発生させ、該近接場漏洩光により発生し
た散乱光を観察することによりウェーハの表面状態を検
出することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はウェーハ上の微粒子
汚染を光学的方法により迅速に検査する計測方法に関す
る。
汚染を光学的方法により迅速に検査する計測方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＳｉウェーハやＧａＡｓウェーハ上に高
密度集積回路（以下、ＩＣ：Integrated Circuit と称
する）を製造する工程は年々複雑になるとともに微細化
が進み、ウェーハ上への微細微粒子の汚染が深刻な問題
となっている。配線パターンが０．５μｍ以下になって
きている現状では０．５μｍから数μｍの汚染、特に金
属微粒子の汚染がＩＣチップの性能を劣化させ、チップ
製造の歩留まりを悪くしている。従って、ウェーハ製造
工程内の要所々々でウェーハの微粒子汚染の程度を検査
する必要があり、この検査においては、ウェーハ取り出
し動作、検査動作を迅速に行なうこと、および非破壊的
な方法により検査することが重要となる。
密度集積回路（以下、ＩＣ：Integrated Circuit と称
する）を製造する工程は年々複雑になるとともに微細化
が進み、ウェーハ上への微細微粒子の汚染が深刻な問題
となっている。配線パターンが０．５μｍ以下になって
きている現状では０．５μｍから数μｍの汚染、特に金
属微粒子の汚染がＩＣチップの性能を劣化させ、チップ
製造の歩留まりを悪くしている。従って、ウェーハ製造
工程内の要所々々でウェーハの微粒子汚染の程度を検査
する必要があり、この検査においては、ウェーハ取り出
し動作、検査動作を迅速に行なうこと、および非破壊的
な方法により検査することが重要となる。
【０００３】例えば、８インチのウェーハ上にある一個
の０．５μｍの微粒子を検出するためには、検出可能な
観測視野の大きさからウェーハ全体で１０の６乗点程度
を観測する必要があり、その測定点の多さから測定に時
間がかかるものとなっており、要求されている迅速性を
充たす測定方法は限られてしまう。
の０．５μｍの微粒子を検出するためには、検出可能な
観測視野の大きさからウェーハ全体で１０の６乗点程度
を観測する必要があり、その測定点の多さから測定に時
間がかかるものとなっており、要求されている迅速性を
充たす測定方法は限られてしまう。
【０００４】微粒子分析時には、ウェーハを汚染をしな
いこととともに、ウェーハを傷めないことが必要な条件
である。また、汚染微粒子の数、大きさ、種類を特定す
ることも重要な課題である。
いこととともに、ウェーハを傷めないことが必要な条件
である。また、汚染微粒子の数、大きさ、種類を特定す
ることも重要な課題である。
【０００５】現在検討されている測定方法としては、微
粒子によるＭｉｅ散乱光を検出して微粒子を検出する方
法がある。この方法でウェーハ全体を掃引するためには
１０分以上の時間を要する。
粒子によるＭｉｅ散乱光を検出して微粒子を検出する方
法がある。この方法でウェーハ全体を掃引するためには
１０分以上の時間を要する。
【０００６】微粒子が検出された場合、検出された微粒
子を特定することが普通であり、微粒子の種類を特定す
るための方法としては、ＥＰＭＡ法（Electron Probe M
icroanalysis：特性ｘ線検出器）やＡＥＳ法（Auger el
ectron spectroscopy：オージェ電子分光法）による元
素分析が一般的である。これらのいずれの分析を行なう
にしても、ウェーハを真空装置の中に入れるなどして、
１微粒子分析当たりさらに５分程度の時間が必要とな
る。
子を特定することが普通であり、微粒子の種類を特定す
るための方法としては、ＥＰＭＡ法（Electron Probe M
icroanalysis：特性ｘ線検出器）やＡＥＳ法（Auger el
ectron spectroscopy：オージェ電子分光法）による元
素分析が一般的である。これらのいずれの分析を行なう
にしても、ウェーハを真空装置の中に入れるなどして、
１微粒子分析当たりさらに５分程度の時間が必要とな
る。
【０００７】さらに、上記のいずれの方法においても、
微粒子の種類を特定するために１０ｋｅＶ以上の電子線
をウェーハに照射する必要があり、Ｓｉウェーハを傷め
ることになる。さらに、表面にある有機物微粒子は電子
線の照射により分解されて炭素不純物となり、ウェーハ
上に残ってしまう。ＩＣチップの製造は、超高クリーン
ルーム内で行われることから、微粒子検査器自体が汚染
の原因となることが懸念される。
微粒子の種類を特定するために１０ｋｅＶ以上の電子線
をウェーハに照射する必要があり、Ｓｉウェーハを傷め
ることになる。さらに、表面にある有機物微粒子は電子
線の照射により分解されて炭素不純物となり、ウェーハ
上に残ってしまう。ＩＣチップの製造は、超高クリーン
ルーム内で行われることから、微粒子検査器自体が汚染
の原因となることが懸念される。
【０００８】上述の様に種々な技術的問題のために今日
まで製造工程で使用することの出来る微粒子検査器は、
いまだ実用化されていない。
まで製造工程で使用することの出来る微粒子検査器は、
いまだ実用化されていない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】Ｍｉｅ散乱光を用いて
微粒子を検出する方法で８インチのウェーハを掃引する
場合には１０分以上時間がかかり、検出された微粒子を
特定する場合にはさらに５分以上時間がかかるため、要
求されている迅速性を充たすことができないという問題
点がある。
微粒子を検出する方法で８インチのウェーハを掃引する
場合には１０分以上時間がかかり、検出された微粒子を
特定する場合にはさらに５分以上時間がかかるため、要
求されている迅速性を充たすことができないという問題
点がある。
【００１０】さらに、ＥＰＭＡ法やＡＥＳ法により検出
された微粒子を特定する場合には、検査のための電子線
によりウェーハが傷付いてしまい、また、微粒子検査器
自体がクリーンルームを汚染してしまうという問題点が
ある。
された微粒子を特定する場合には、検査のための電子線
によりウェーハが傷付いてしまい、また、微粒子検査器
自体がクリーンルームを汚染してしまうという問題点が
ある。
【００１１】本発明は上述したような従来の技術が有す
る問題点に鑑みてなされたものであって、ウェーハ製造
ラインに設置することのできる実用的なウェーハの表面
状態検出方法および装置を実現することを目的とする。
る問題点に鑑みてなされたものであって、ウェーハ製造
ラインに設置することのできる実用的なウェーハの表面
状態検出方法および装置を実現することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】実用的な微粒子検査装置
とするために、高速かつ高感度な分析を行なうことがで
き、小型で安価であるとともに汚染源とならず、また、
ウェーハを傷めることのない微粒子検出装置とすること
が必要とされる。
とするために、高速かつ高感度な分析を行なうことがで
き、小型で安価であるとともに汚染源とならず、また、
ウェーハを傷めることのない微粒子検出装置とすること
が必要とされる。
【００１３】汚染源とならないためには、製造ラインか
らウェーハを抜き取り、短時間内に汚染微粒子を分析し
て製造ラインへウェーハを返還する構成とする。
らウェーハを抜き取り、短時間内に汚染微粒子を分析し
て製造ラインへウェーハを返還する構成とする。
【００１４】上記目的を達成するための本発明のウェー
ハの表面状態検出方法は、ウェーハに対して、ウェーハ
の裏面からウェーハを透過する測定光をウェーハ表面で
全反射条件を満たすように入射し、ウェーハ表面での全
反射による近接場漏洩光を発生させ、該近接場漏洩光に
より発生した散乱光を観察することによりウェーハの表
面状態を検出することを特徴とする。
ハの表面状態検出方法は、ウェーハに対して、ウェーハ
の裏面からウェーハを透過する測定光をウェーハ表面で
全反射条件を満たすように入射し、ウェーハ表面での全
反射による近接場漏洩光を発生させ、該近接場漏洩光に
より発生した散乱光を観察することによりウェーハの表
面状態を検出することを特徴とする。
【００１５】この場合、散乱光の形状からウェーハ表面
で発生している事象を判定することとしてもよい。
で発生している事象を判定することとしてもよい。
【００１６】また、判定する事象が、ウェーハ表面上の
微粒子、ウェーハ表面の凹凸およびＩＣパターン用の溝
であり、予め認識する各事象および各事象が組み合わさ
れて発生したときの散乱光の形状と、測定光の入射によ
り発生した散乱光とを比較することにより、ウェーハ表
面で発生している事象を判定することとしてもよい。
微粒子、ウェーハ表面の凹凸およびＩＣパターン用の溝
であり、予め認識する各事象および各事象が組み合わさ
れて発生したときの散乱光の形状と、測定光の入射によ
り発生した散乱光とを比較することにより、ウェーハ表
面で発生している事象を判定することとしてもよい。
【００１７】また、測定光として、全反射による近接場
漏洩光をｐ−偏光とするｐ−偏光の測定光を入射するこ
ととしてもよい。
漏洩光をｐ−偏光とするｐ−偏光の測定光を入射するこ
ととしてもよい。
【００１８】また、測定光として、全反射による近接場
漏洩光をｐ−偏光とするｐ−偏光の第１の測定光と、全
反射による近接場漏洩光をｓ−偏光とするｓ−偏光の第
２の測定光とを入射し、同じ箇所について、第１の測定
光を入射したときに発生した第１の散乱光の強度と、第
２の測定光を入射したときに発生した第２の散乱光の強
度の比からウェーハ表面で発生している事象を判定する
こととしてもよい。
漏洩光をｐ−偏光とするｐ−偏光の第１の測定光と、全
反射による近接場漏洩光をｓ−偏光とするｓ−偏光の第
２の測定光とを入射し、同じ箇所について、第１の測定
光を入射したときに発生した第１の散乱光の強度と、第
２の測定光を入射したときに発生した第２の散乱光の強
度の比からウェーハ表面で発生している事象を判定する
こととしてもよい。
【００１９】さらに、金属微粒子が在ると判定した箇所
について、測定光として、全反射による近接場漏洩光を
ｐ−偏光とするｐ−偏光の測定光を入射したときに発生
した散乱光の強度をそれぞれ比較することにより各箇所
における金属の種類を判定することとしてもよい。
について、測定光として、全反射による近接場漏洩光を
ｐ−偏光とするｐ−偏光の測定光を入射したときに発生
した散乱光の強度をそれぞれ比較することにより各箇所
における金属の種類を判定することとしてもよい。
【００２０】本発明のウェーハの表面状態検出装置は、
ウェーハの表面状態を検出するための装置であって、ウ
ェーハを搭載するＸ−Ｙステージと、前記ウェーハを透
過する波長のレーザ光を生成し、該レーザ光がウェーハ
の裏面からウェーハ表面で全反射条件を満たすように入
射する位置に配置されたレーザ光源と、前記レーザ光の
ウェーハ表面における全反射による近接場漏洩光によっ
て発生する散乱光が投影される位置に設けられたスクリ
ーンと、前記スクリーン上に投影された散乱光を撮像す
る撮像装置と、前記ウェーハ表面上での各事象および各
事象が組み合わされて発生したときの散乱光の形状を各
事象および各事象の組み合わせに対応して記憶する記憶
装置と、前記Ｘ−Ｙステージを駆動することにより前記
ウェーハに対して前記レーザ光を掃引照射し、このとき
の前記撮像装置により得られた散乱光の形状と前記記憶
装置に記憶されている散乱光の形状とから前記ウェーハ
表面の状態を判定する制御装置とを有することを特徴と
する。
ウェーハの表面状態を検出するための装置であって、ウ
ェーハを搭載するＸ−Ｙステージと、前記ウェーハを透
過する波長のレーザ光を生成し、該レーザ光がウェーハ
の裏面からウェーハ表面で全反射条件を満たすように入
射する位置に配置されたレーザ光源と、前記レーザ光の
ウェーハ表面における全反射による近接場漏洩光によっ
て発生する散乱光が投影される位置に設けられたスクリ
ーンと、前記スクリーン上に投影された散乱光を撮像す
る撮像装置と、前記ウェーハ表面上での各事象および各
事象が組み合わされて発生したときの散乱光の形状を各
事象および各事象の組み合わせに対応して記憶する記憶
装置と、前記Ｘ−Ｙステージを駆動することにより前記
ウェーハに対して前記レーザ光を掃引照射し、このとき
の前記撮像装置により得られた散乱光の形状と前記記憶
装置に記憶されている散乱光の形状とから前記ウェーハ
表面の状態を判定する制御装置とを有することを特徴と
する。
【００２１】この場合、判定する事象が、ウェーハ表面
上の微粒子、ウェーハ表面の凹凸およびＩＣパターン用
の溝であり、予め認識する各事象および各事象が組み合
わされて発生したときの散乱光の形状と、測定光の入射
により発生した散乱光とを比較することにより、ウェー
ハ表面で発生している事象を判定することとしてもよ
い。
上の微粒子、ウェーハ表面の凹凸およびＩＣパターン用
の溝であり、予め認識する各事象および各事象が組み合
わされて発生したときの散乱光の形状と、測定光の入射
により発生した散乱光とを比較することにより、ウェー
ハ表面で発生している事象を判定することとしてもよ
い。
【００２２】また、レーザ光源が、全反射による近接場
漏洩光がｐ−偏光となるｐ−偏光のレーザ光を出射する
こととしてもよい。
漏洩光がｐ−偏光となるｐ−偏光のレーザ光を出射する
こととしてもよい。
【００２３】また、レーザ光源として、全反射による近
接場漏洩光がｐ−偏光となるｐ−偏光のレーザ光を出力
する第１のレーザ光源と、全反射による近接場漏洩光が
ｓ−偏光となるｓ−偏光のレーザ光を出力する第２のレ
ーザ光源を用い、制御装置は、同じ箇所について、第１
のレーザ光源によるレーザ光を入射したときに発生した
第１の散乱光の強度と、第２のレーザ光源によるレーザ
光を入射したときに発生した第２の散乱光の強度の比か
らウェーハ表面で発生している事象を判定することとし
てもよい。
接場漏洩光がｐ−偏光となるｐ−偏光のレーザ光を出力
する第１のレーザ光源と、全反射による近接場漏洩光が
ｓ−偏光となるｓ−偏光のレーザ光を出力する第２のレ
ーザ光源を用い、制御装置は、同じ箇所について、第１
のレーザ光源によるレーザ光を入射したときに発生した
第１の散乱光の強度と、第２のレーザ光源によるレーザ
光を入射したときに発生した第２の散乱光の強度の比か
らウェーハ表面で発生している事象を判定することとし
てもよい。
【００２４】また、制御装置は、金属微粒子が在ると判
定した箇所について、第１レーザ光源によるレーザ光を
入射したときに発生した第１の散乱光の強度をそれぞれ
比較することにより各箇所における金属の種類を判定す
ることとしてもよい。
定した箇所について、第１レーザ光源によるレーザ光を
入射したときに発生した第１の散乱光の強度をそれぞれ
比較することにより各箇所における金属の種類を判定す
ることとしてもよい。
【００２５】さらに、スクリーンがウェーハ表面に対し
て６０度〜９０度の範囲で傾斜して設けられていること
としてもよい。
て６０度〜９０度の範囲で傾斜して設けられていること
としてもよい。
【００２６】本発明の方法による測定原理について図１
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００２７】Ｓｉウェーハ内から外部（空気中）へ光が
出るときに全反射が起こりうる。その臨界角θcは、sin
θc＝ｎ2／ｎ1（ｎ1、ｎ2のそれぞれはＳｉウェーハお
よび空気の屈折率）で表わされる。Ｓｉウェーハの屈折
率ｎ1は１．５であるので、臨界角は４２度となり、こ
れ以上の入射角でレーザー光をウェーハ裏面から入射さ
せることにより全反射となる。全反射光の反射点はグー
ス・ヘンヒェン効果（Goos Haenchen effect）として知
られるように、図１中の領域１として示される入射光の
波長（λ2）分程度表面からずれた点となり、また、表
面を伝搬するエバネッセント波（evanescent wave）が
発生し、その波長λeは、λe＝λ1／sinθcとなる。
出るときに全反射が起こりうる。その臨界角θcは、sin
θc＝ｎ2／ｎ1（ｎ1、ｎ2のそれぞれはＳｉウェーハお
よび空気の屈折率）で表わされる。Ｓｉウェーハの屈折
率ｎ1は１．５であるので、臨界角は４２度となり、こ
れ以上の入射角でレーザー光をウェーハ裏面から入射さ
せることにより全反射となる。全反射光の反射点はグー
ス・ヘンヒェン効果（Goos Haenchen effect）として知
られるように、図１中の領域１として示される入射光の
波長（λ2）分程度表面からずれた点となり、また、表
面を伝搬するエバネッセント波（evanescent wave）が
発生し、その波長λeは、λe＝λ1／sinθcとなる。
【００２８】本発明は、ウェーハの裏面からウェーハを
透過する光を入射し、表面上の微粒子により、近接場漏
洩光（エバネッセント光）が散乱する現象を利用するも
のである。測定対象ウェーハがＳｉウェーハである場
合、Ｓｉウェーハを透過する光の波長は１．１μｍ以上
であるから、近赤外光を使用することになる。
透過する光を入射し、表面上の微粒子により、近接場漏
洩光（エバネッセント光）が散乱する現象を利用するも
のである。測定対象ウェーハがＳｉウェーハである場
合、Ｓｉウェーハを透過する光の波長は１．１μｍ以上
であるから、近赤外光を使用することになる。
【００２９】本発明による観測原理を図２（ａ），
（ｂ）を参照して説明する。エバネッセント波２０３と
して示される漏洩光は１μｍ程度表面からしみ出すこと
から表面にある微粒子２０１の形状に応じて散乱し、散
乱波２０２として示される散乱光として観測される。漏
洩光により誘導される散乱波は微粒子２０１の形状によ
って異なるものとなる。
（ｂ）を参照して説明する。エバネッセント波２０３と
して示される漏洩光は１μｍ程度表面からしみ出すこと
から表面にある微粒子２０１の形状に応じて散乱し、散
乱波２０２として示される散乱光として観測される。漏
洩光により誘導される散乱波は微粒子２０１の形状によ
って異なるものとなる。
【００３０】微粒子２０１の形状が、球状またはその長
手方向がウェーハ表面の垂直方向である場合には、散乱
光は図２（ａ）に示すように入射光進行方向の前方、及
び後方に強くなる。微粒子の形状が、その長手方向がウ
ェーハ表面に平行な方向である横長微粒子の場合には、
散乱光は図２（ｂ）に示すようにウェーハ表面の垂直方
向に強くなる。
手方向がウェーハ表面の垂直方向である場合には、散乱
光は図２（ａ）に示すように入射光進行方向の前方、及
び後方に強くなる。微粒子の形状が、その長手方向がウ
ェーハ表面に平行な方向である横長微粒子の場合には、
散乱光は図２（ｂ）に示すようにウェーハ表面の垂直方
向に強くなる。
【００３１】上記の原理により微粒子の形状が判定され
る。散乱光の強度は散乱を発生させる微粒子が金属であ
るか否かにより異なることが知られており、例えば、P.
K.Aravind and H. Metiu: Surface Science 124 (198
3) 550, R.Ruppin: SurfaceScience 127 (1983) 108 等
で報告されている。
る。散乱光の強度は散乱を発生させる微粒子が金属であ
るか否かにより異なることが知られており、例えば、P.
K.Aravind and H. Metiu: Surface Science 124 (198
3) 550, R.Ruppin: SurfaceScience 127 (1983) 108 等
で報告されている。
【００３２】図３に示すように、表面にある金属微粒子
３０１はプラズマ振動を励起しながら入射漏洩光を多重
散乱して漏洩光を増強し、その結果、散乱光強度が増強
された拡張散乱波３０２となる。この効果により金属微
粒子の散乱光は非金属微粒子の場合よりも１００倍以上
強くなることが上記の各論文に理論的に示されている。
３０１はプラズマ振動を励起しながら入射漏洩光を多重
散乱して漏洩光を増強し、その結果、散乱光強度が増強
された拡張散乱波３０２となる。この効果により金属微
粒子の散乱光は非金属微粒子の場合よりも１００倍以上
強くなることが上記の各論文に理論的に示されている。
【００３３】本発明の測定方法は、理論的には微粒子の
材質に関係なく行なうことができるが、上述した散乱光
強度の特性から、金属微粒子の計側を行なうときに、特
に感度が良いと考えられる。
材質に関係なく行なうことができるが、上述した散乱光
強度の特性から、金属微粒子の計側を行なうときに、特
に感度が良いと考えられる。
【００３４】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。
面を参照して説明する。
【００３５】実施例１ 図４は、本発明による装置の一実施例の概略構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【００３６】本実施例は、ウェーハ製造ラインのクリン
ルーム内に設けられるもので、測定はクリンルーム内の
生気中で行われる。測定されるウェーハ４０３は高速に
Ｘ−Ｙ移動可能なＸ−Ｙステージ４０１上に載置され
る。
ルーム内に設けられるもので、測定はクリンルーム内の
生気中で行われる。測定されるウェーハ４０３は高速に
Ｘ−Ｙ移動可能なＸ−Ｙステージ４０１上に載置され
る。
【００３７】ウェーハ４０３を透過する波長約１．２μ
ｍ程度の近赤外のレーザ一光４０２を発生するレーザー
光源４１３は、ウェーハ４０３の裏面側（図面下側）に
発生したレーザー光４０２のウェーハ４０３への入射角
が全反射角となるように固定されている。レーザー光源
とウェーハ４０３との間には、レーザー光４０２が観測
表面積に対応するように、拡げ、または、集光するため
のレンズ系（不図示）が設けられている。
ｍ程度の近赤外のレーザ一光４０２を発生するレーザー
光源４１３は、ウェーハ４０３の裏面側（図面下側）に
発生したレーザー光４０２のウェーハ４０３への入射角
が全反射角となるように固定されている。レーザー光源
とウェーハ４０３との間には、レーザー光４０２が観測
表面積に対応するように、拡げ、または、集光するため
のレンズ系（不図示）が設けられている。
【００３８】Ｘ−Ｙステージ４０１は、上記のように投
射されるレーザー光が観測表面を走査するように高速に
移動する。観測表面に微粒子が存在しない場合には、散
乱光が発生することはないが、図示するように微粒子４
０４が全反射点上に存在する場合には散乱光が発生す
る。また、Ｘ−Ｙステージ４０１の下部であり、レーザ
光４０２の反射光の光路上には、迷光を除去することを
目的として光吸収体４０６が配置されている。
射されるレーザー光が観測表面を走査するように高速に
移動する。観測表面に微粒子が存在しない場合には、散
乱光が発生することはないが、図示するように微粒子４
０４が全反射点上に存在する場合には散乱光が発生す
る。また、Ｘ−Ｙステージ４０１の下部であり、レーザ
光４０２の反射光の光路上には、迷光を除去することを
目的として光吸収体４０６が配置されている。
【００３９】散乱光の観測は、散乱光の進行方向に配置
された、赤外光に対して半透明であるスクリーン４０５
を観察することにより行われる。
された、赤外光に対して半透明であるスクリーン４０５
を観察することにより行われる。
【００４０】スクリーン４０５上の散乱光の映像は、近
赤外光用ＣＣＤカメラである撮像装置４０８により撮像
されて観測され、画像処理装置４０９によりビデオ信号
等の画像を示す画像信号に変換されて制御装置４０７へ
送られる。
赤外光用ＣＣＤカメラである撮像装置４０８により撮像
されて観測され、画像処理装置４０９によりビデオ信号
等の画像を示す画像信号に変換されて制御装置４０７へ
送られる。
【００４１】制御装置４０７は、画像処理装置４０９の
他に、入力装置４１０、制御装置４０７の動作プログラ
ムおよび解析処理に必要なデータを格納する記憶装置４
１１および出力装置４１２と接続するもので、入力装置
４１０の入力内容に応じて記憶装置４１１に格納されて
いるプログラムに基づいて動作を行なうものであり、画
像処理装置４０９から送られてきた画像信号に示される
散乱光の形状と強度とにより微粒子の材料、大きさおよ
び形状を解析し、プリンタ、表示装置等の出力装置４１
２へ送出し、また、解析結果に応じてＸ−Ｙステージ４
０１を駆動する。この駆動制御においては、例えば、散
乱光により微粒子が検出された箇所についてのみ、重点
的に再検査を行なうことなどが挙げられる。
他に、入力装置４１０、制御装置４０７の動作プログラ
ムおよび解析処理に必要なデータを格納する記憶装置４
１１および出力装置４１２と接続するもので、入力装置
４１０の入力内容に応じて記憶装置４１１に格納されて
いるプログラムに基づいて動作を行なうものであり、画
像処理装置４０９から送られてきた画像信号に示される
散乱光の形状と強度とにより微粒子の材料、大きさおよ
び形状を解析し、プリンタ、表示装置等の出力装置４１
２へ送出し、また、解析結果に応じてＸ−Ｙステージ４
０１を駆動する。この駆動制御においては、例えば、散
乱光により微粒子が検出された箇所についてのみ、重点
的に再検査を行なうことなどが挙げられる。
【００４２】ウェーハの表面はマスク、イオン打ち込み
工程で凹凸が生じている場合があり、また、ウェーハ上
にＩＣパターンを作る為にエッチングにより溝（トレン
チ）が形成されている場合がある。これらのいずれの部
分においても光の全反射条件がくずれるために、微粒子
が在る場合と同様に散乱光が観測される。
工程で凹凸が生じている場合があり、また、ウェーハ上
にＩＣパターンを作る為にエッチングにより溝（トレン
チ）が形成されている場合がある。これらのいずれの部
分においても光の全反射条件がくずれるために、微粒子
が在る場合と同様に散乱光が観測される。
【００４３】ＩＣパターン用の溝の場合には、溝の形状
や形成位置が正確であるかを確認することができるた
め、散乱光が検出された場合、微粒子、凹凸および溝の
いずれによるかを識別することが品質管理の点から重要
となる。
や形成位置が正確であるかを確認することができるた
め、散乱光が検出された場合、微粒子、凹凸および溝の
いずれによるかを識別することが品質管理の点から重要
となる。
【００４４】ウェーハ上の微粒子、凹凸および溝の形状
は異なるものであるため、これらの各事象により発生す
る散乱光の形状も異なるものとなり、また、凹凸上に微
粒子が存在する場合等の各事象が組み合わされて発生し
たときの散乱光の形状も同様に異なるものとなる。
は異なるものであるため、これらの各事象により発生す
る散乱光の形状も異なるものとなり、また、凹凸上に微
粒子が存在する場合等の各事象が組み合わされて発生し
たときの散乱光の形状も同様に異なるものとなる。
【００４５】記憶装置４１１は、各事象および各事象が
組み合わされて発生したときの散乱光の形状を各事象お
よび各事象の組み合わせに対応して記憶しており、制御
装置４０７は記憶装置４１１を参照してウェーハ表面の
状態を判定する。
組み合わされて発生したときの散乱光の形状を各事象お
よび各事象の組み合わせに対応して記憶しており、制御
装置４０７は記憶装置４１１を参照してウェーハ表面の
状態を判定する。
【００４６】図５は上記のウェーハ表面の状態を判定す
る際の制御装置４０７の動作を示すフローチャートであ
る。
る際の制御装置４０７の動作を示すフローチャートであ
る。
【００４７】動作が開始されると、制御装置４０７はＸ
−Ｙステージ４０１を走査することでウェーハ４０３の
測定対象面にレーザ光４０２を照射し、複数の測定点に
おける散乱光画像を取り込む（ステップＳ６０１）。次
に、各測定点にて取り込んだ１つの散乱光画像につい
て、記憶装置４１１に各事象に対応して記憶されている
散乱光形状と比較し、最も近似する画像データの事象と
判定する（ステップＳ６０２）。なお、このとき、散乱
光画像が検出されていないときには正常面であると判定
する。この後、各測定点の全てについて判定を行なった
かを確認する（ステップＳ６０３）。この結果すべて判
定が行なわれたことを確認した場合には終了し、未判定
の測定点があることが確認された場合にはステップＳ６
０２に戻って上記の動作を繰り返す。
−Ｙステージ４０１を走査することでウェーハ４０３の
測定対象面にレーザ光４０２を照射し、複数の測定点に
おける散乱光画像を取り込む（ステップＳ６０１）。次
に、各測定点にて取り込んだ１つの散乱光画像につい
て、記憶装置４１１に各事象に対応して記憶されている
散乱光形状と比較し、最も近似する画像データの事象と
判定する（ステップＳ６０２）。なお、このとき、散乱
光画像が検出されていないときには正常面であると判定
する。この後、各測定点の全てについて判定を行なった
かを確認する（ステップＳ６０３）。この結果すべて判
定が行なわれたことを確認した場合には終了し、未判定
の測定点があることが確認された場合にはステップＳ６
０２に戻って上記の動作を繰り返す。
【００４８】なお、上述したように散乱光形状により表
面状態を判定する本発明においては散乱光を観察する光
学系が重要となる。散乱光観察光学系において、図４に
示したウェーハ４０３に対するレーザ光４０２の入射角
度は全反射条件に定められるため、散乱光を効率良く観
察するためには距離成分および寸法成分を除くとウェー
ハ４０３に対するスクリーン４０５の傾斜角度が支配的
となる。
面状態を判定する本発明においては散乱光を観察する光
学系が重要となる。散乱光観察光学系において、図４に
示したウェーハ４０３に対するレーザ光４０２の入射角
度は全反射条件に定められるため、散乱光を効率良く観
察するためには距離成分および寸法成分を除くとウェー
ハ４０３に対するスクリーン４０５の傾斜角度が支配的
となる。
【００４９】スクリーン４０５の傾斜角度について様々
な角度にて実験を行なったところ、ウェーハ４０３の表
面に対して６０度〜９０度の範囲、特に、８０度近傍と
して配置すると散乱光画像が良好に検出されることが散
乱光強度および画像から確認され、このような範囲でス
クリーン４０５を設けることが望ましい。
な角度にて実験を行なったところ、ウェーハ４０３の表
面に対して６０度〜９０度の範囲、特に、８０度近傍と
して配置すると散乱光画像が良好に検出されることが散
乱光強度および画像から確認され、このような範囲でス
クリーン４０５を設けることが望ましい。
【００５０】本発明は上述したように、グース・ヘンヒ
ェン効果（Goos Haenchen effect）により得られる散乱
光を観察することにより、散乱光を発生させた微粒子の
形状を特定するものであり、また、このときの散乱光強
度が微粒子の種類に応じて異なるプラズマ振動により増
強されることに基づいて微粒子の種類を特定するもので
ある。本発明のより具体的な実施例としては、以下に示
すような様々な形態を挙げることができる。
ェン効果（Goos Haenchen effect）により得られる散乱
光を観察することにより、散乱光を発生させた微粒子の
形状を特定するものであり、また、このときの散乱光強
度が微粒子の種類に応じて異なるプラズマ振動により増
強されることに基づいて微粒子の種類を特定するもので
ある。本発明のより具体的な実施例としては、以下に示
すような様々な形態を挙げることができる。
【００５１】実施例２ 光の電場成分が入射面内にあり、ウェーハ表面に垂直な
電場成分を有する偏光であるｐ−偏光漏洩光は、金属微
粒子（ウェーハ表面に化学結合をせず、弱く接触してい
る金属微粒子；漏洩光電場の中に一部埋まっている微粒
子）表面の局所表面プラズマ振動（Local Surface Plas
mon）に共鳴吸収され、微粒子表面での光の電場が増強
されて強い散乱光を発する。一方、ｐ−偏光漏洩光に直
交するｓ−偏光漏洩光は、振動モードがプラズマ振動と
一致しないために、共鳴吸収されることがほとんどな
く、散乱光が増強されることはない。このような散乱光
の増強については理論的、実験的に良く知られている。
電場成分を有する偏光であるｐ−偏光漏洩光は、金属微
粒子（ウェーハ表面に化学結合をせず、弱く接触してい
る金属微粒子；漏洩光電場の中に一部埋まっている微粒
子）表面の局所表面プラズマ振動（Local Surface Plas
mon）に共鳴吸収され、微粒子表面での光の電場が増強
されて強い散乱光を発する。一方、ｐ−偏光漏洩光に直
交するｓ−偏光漏洩光は、振動モードがプラズマ振動と
一致しないために、共鳴吸収されることがほとんどな
く、散乱光が増強されることはない。このような散乱光
の増強については理論的、実験的に良く知られている。
【００５２】本実施例においては、ウェーハを透過して
微粒子に照射されるレーザ光の偏光状態に応じて散乱光
の強度が変動することを利用するものである。
微粒子に照射されるレーザ光の偏光状態に応じて散乱光
の強度が変動することを利用するものである。
【００５３】図６に示す例は、測定における検出感度の
向上を目的とするもので、ｐ−偏光に揃えられたレーザ
光を測定光５０２として出射するレーザ光源５０１を用
いる。計測系の構成は図４に示した構成と同様である。
このようなレーザ光源としては、共振器自体の構造とし
て偏光状態を制限する手段を備えるものがある。図６に
示す例では、発生する漏洩光がｐ−偏光漏洩光のみとな
り、散乱光が増強を効率よく増強し、金属微粒子による
散乱光の検出感度が向上したものとなる。
向上を目的とするもので、ｐ−偏光に揃えられたレーザ
光を測定光５０２として出射するレーザ光源５０１を用
いる。計測系の構成は図４に示した構成と同様である。
このようなレーザ光源としては、共振器自体の構造とし
て偏光状態を制限する手段を備えるものがある。図６に
示す例では、発生する漏洩光がｐ−偏光漏洩光のみとな
り、散乱光が増強を効率よく増強し、金属微粒子による
散乱光の検出感度が向上したものとなる。
【００５４】実施例３ 図４に示した実施例が散乱光の形状により測定点での事
象を判定していたのに対して、図７に示す本実施例は、
金属微粒子の場合には、ｐ−偏光漏洩光による散乱光強
度が、ｓ−偏光漏洩光による散乱光強度よりも高いこと
を利用して微粒子の材質を判定するものである。
象を判定していたのに対して、図７に示す本実施例は、
金属微粒子の場合には、ｐ−偏光漏洩光による散乱光強
度が、ｓ−偏光漏洩光による散乱光強度よりも高いこと
を利用して微粒子の材質を判定するものである。
【００５５】本実施例は、ｐ−偏光およびｓ−偏光のい
ずれをも含むレーザ光を出射するレーザ光源５０３と、
レーザ光源５０３が出射したレーザ光の偏光状態を制御
し、測定光５０５として出射する偏光子５０４から構成
されている。計測系の構成は図４に示した構成と同様で
あり、制御装置４０７は偏光子５０４を介してレーザ光
源５０３が出射したレーザ光の偏光状態を制御するよう
に構成されている。
ずれをも含むレーザ光を出射するレーザ光源５０３と、
レーザ光源５０３が出射したレーザ光の偏光状態を制御
し、測定光５０５として出射する偏光子５０４から構成
されている。計測系の構成は図４に示した構成と同様で
あり、制御装置４０７は偏光子５０４を介してレーザ光
源５０３が出射したレーザ光の偏光状態を制御するよう
に構成されている。
【００５６】本実施例において、制御装置４０７は、レ
ーザ光源５０３が出射したレーザ光をｐ−偏光のみとし
た状態、ｓ−偏光のみとした状態として計測を２回行な
う。この後、各状態にて検出された微粒子個々の散乱光
の検出感度を比較し、ｐ−偏光とした状態のときにのみ
検出された微粒子や散乱光の検出感度が高い微粒子につ
いては金属微粒子であるとして判定する。
ーザ光源５０３が出射したレーザ光をｐ−偏光のみとし
た状態、ｓ−偏光のみとした状態として計測を２回行な
う。この後、各状態にて検出された微粒子個々の散乱光
の検出感度を比較し、ｐ−偏光とした状態のときにのみ
検出された微粒子や散乱光の検出感度が高い微粒子につ
いては金属微粒子であるとして判定する。
【００５７】図８は上記の材質判定を行なう際の制御装
置４０７の動作を示すフローチャートである。
置４０７の動作を示すフローチャートである。
【００５８】材質判定が開始されると、制御装置４０７
は、ｐ−偏光のみとした状態による測定（測定１）、ｓ
−偏光のみとした状態による測定（測定２）を行なう
（ステップＳ７０１，Ｓ７０２）。この後、所定の測定
点における各測定結果（散乱光強度）を比較する（ステ
ップＳ７０３）。ステップＳ７０３における比較の結
果、ｐ−偏光とした状態の測定時（測定１）の散乱光の
検出感度がｓ−偏光とした状態の測定時（測定２）の散
乱光の検出感度よりも十分大きなこと、もしくはｐ−偏
光とした状態の測定時（測定１）にのみ検出されたこと
が確認された場合には金属微粒子と判定する（ステップ
Ｓ７０４）。ステップＳ７０３における比較の結果、測
定１および測定２のいずれにおいてもほぼ同じ検出感度
（０以上）にて散乱光が検出された場合には金属以外の
微粒子もしくはウェーハの凹凸であると判定する（ステ
ップＳ７０５）。ステップＳ７０３における比較の結
果、測定１および測定２のいずれにおいても散乱光が検
出されなかった場合には、ウェーハに凹凸がなく、微粒
子も存在しない正常面であると判定する（ステップＳ７
０６）。ステップＳ７０４〜Ｓ７０６における判定が終
了すると、各測定点の全てについて判定を行なったかを
確認する（ステップＳ７０７）。この結果すべて判定が
行なわれたことを確認した場合には終了し、未判定の測
定点があることが確認された場合にはステップＳ７０３
に戻って上記の動作を繰り返す。
は、ｐ−偏光のみとした状態による測定（測定１）、ｓ
−偏光のみとした状態による測定（測定２）を行なう
（ステップＳ７０１，Ｓ７０２）。この後、所定の測定
点における各測定結果（散乱光強度）を比較する（ステ
ップＳ７０３）。ステップＳ７０３における比較の結
果、ｐ−偏光とした状態の測定時（測定１）の散乱光の
検出感度がｓ−偏光とした状態の測定時（測定２）の散
乱光の検出感度よりも十分大きなこと、もしくはｐ−偏
光とした状態の測定時（測定１）にのみ検出されたこと
が確認された場合には金属微粒子と判定する（ステップ
Ｓ７０４）。ステップＳ７０３における比較の結果、測
定１および測定２のいずれにおいてもほぼ同じ検出感度
（０以上）にて散乱光が検出された場合には金属以外の
微粒子もしくはウェーハの凹凸であると判定する（ステ
ップＳ７０５）。ステップＳ７０３における比較の結
果、測定１および測定２のいずれにおいても散乱光が検
出されなかった場合には、ウェーハに凹凸がなく、微粒
子も存在しない正常面であると判定する（ステップＳ７
０６）。ステップＳ７０４〜Ｓ７０６における判定が終
了すると、各測定点の全てについて判定を行なったかを
確認する（ステップＳ７０７）。この結果すべて判定が
行なわれたことを確認した場合には終了し、未判定の測
定点があることが確認された場合にはステップＳ７０３
に戻って上記の動作を繰り返す。
【００５９】なお、図８に示した本実施例の動作とし
て、ウェーハ表面が正常性であるかを含めて判定するも
のとして説明したが、例えば、図４および図５に示した
第１の実施例にて微粒子が存在すると判定された測定点
のみについて、図５に示した判定動作終了後に連続して
行なうものとしてもよい。このような構成とした場合に
は、金属微粒子、金属以外の微粒子、ウェーハ表面の凹
凸およびＩＣパターン用の溝といった各事象および各事
象の組み合せが判定できるとともに２回行なわれるレー
ザの照射回数が少なくなり極めて迅速に金属微粒子の検
出を行なうことができるものとなる。
て、ウェーハ表面が正常性であるかを含めて判定するも
のとして説明したが、例えば、図４および図５に示した
第１の実施例にて微粒子が存在すると判定された測定点
のみについて、図５に示した判定動作終了後に連続して
行なうものとしてもよい。このような構成とした場合に
は、金属微粒子、金属以外の微粒子、ウェーハ表面の凹
凸およびＩＣパターン用の溝といった各事象および各事
象の組み合せが判定できるとともに２回行なわれるレー
ザの照射回数が少なくなり極めて迅速に金属微粒子の検
出を行なうことができるものとなる。
【００６０】実施例４ 上述したプラズマ振動についてさらに言うと、金属中の
自由電子の集団的振動をプラズマ振動と言い、全体が静
止しているよりも振動していたほうがエネルギーが低
く、この点は分子の零点振動と共通している。プラズマ
振動数は電子の質量をｍ、自由電子濃度をｎ、電荷をｅ
とすると、 ωp 2＝４πｎｅ2／ｍ となる。金属表面における表面プラズマ振動数は近似的
に、 ωps 2＝２πｎｅ2／ｍ と表わすことができ、表面プラズマ振動のエネルギーは
内部プラズマ振動のエネルギーよりも低い。
自由電子の集団的振動をプラズマ振動と言い、全体が静
止しているよりも振動していたほうがエネルギーが低
く、この点は分子の零点振動と共通している。プラズマ
振動数は電子の質量をｍ、自由電子濃度をｎ、電荷をｅ
とすると、 ωp 2＝４πｎｅ2／ｍ となる。金属表面における表面プラズマ振動数は近似的
に、 ωps 2＝２πｎｅ2／ｍ と表わすことができ、表面プラズマ振動のエネルギーは
内部プラズマ振動のエネルギーよりも低い。
【００６１】近赤外漏洩光の振動数をωとした場合、振
動数ωが表面プラズマ振動数ωpsに近づくにつれて散乱
光が強くなり、ω＝ωpsのときに最も強い散乱光が観側
される。
動数ωが表面プラズマ振動数ωpsに近づくにつれて散乱
光が強くなり、ω＝ωpsのときに最も強い散乱光が観側
される。
【００６２】金属内の自由電子濃度ｎは金属の種類に応
じて異なり、また、プラズマ吸収が起こる波長領域も異
なる。Ｃｕ，Ａｇなどの自由電子濃度が高い金属の場合
にはプラズマ吸収が起こる領域は青色の領域であり、Ｆ
ｅ，Ｎｉ等の場合には、プラズマ吸収は赤色の領域で起
こる。このため、近赤外光による散乱光の増強はＦｅ，
Ｎｉなどの微粒子では強いものとなり、Ｃｕ等では弱い
ものとなる。
じて異なり、また、プラズマ吸収が起こる波長領域も異
なる。Ｃｕ，Ａｇなどの自由電子濃度が高い金属の場合
にはプラズマ吸収が起こる領域は青色の領域であり、Ｆ
ｅ，Ｎｉ等の場合には、プラズマ吸収は赤色の領域で起
こる。このため、近赤外光による散乱光の増強はＦｅ，
Ｎｉなどの微粒子では強いものとなり、Ｃｕ等では弱い
ものとなる。
【００６３】上記のように、単一波長で観測したとき
に、金属の種類に応じてプラズマ吸収が起こる波長領域
が異なることにより散乱光強度が変化するということ
は、換言すれば、単一波長で観測された金属微粒子の種
類について、その散乱光強度の強弱により特定できると
いうこととなる。本実施例はこのような現象に着目して
行なったものである。
に、金属の種類に応じてプラズマ吸収が起こる波長領域
が異なることにより散乱光強度が変化するということ
は、換言すれば、単一波長で観測された金属微粒子の種
類について、その散乱光強度の強弱により特定できると
いうこととなる。本実施例はこのような現象に着目して
行なったものである。
【００６４】本実施例における計測系の構成は図４に示
した構成と同様であるが、記憶装置４１１は下記の第１
表に示すような金属種類毎に異なるプラズマ吸収波長を
金属種類に対応して格納するテーブルを記憶している。
した構成と同様であるが、記憶装置４１１は下記の第１
表に示すような金属種類毎に異なるプラズマ吸収波長を
金属種類に対応して格納するテーブルを記憶している。
【００６５】
【表１】 図９は、金属微粒子の種類を判定する際の制御装置４０
７の制御動作を示すフローチャートである。
７の制御動作を示すフローチャートである。
【００６６】本実施例は、金属微粒子の種類を特定する
ためのものであるために、金属微粒子を確認する動作を
先に行なうことが前提となる。金属微粒子の確認動作に
ついては、例えば、図８に示したフローチャートのよう
な処理により行なえばよく、ここでは説明は省略する。
ためのものであるために、金属微粒子を確認する動作を
先に行なうことが前提となる。金属微粒子の確認動作に
ついては、例えば、図８に示したフローチャートのよう
な処理により行なえばよく、ここでは説明は省略する。
【００６７】制御装置４０７は、金属微粒子の確認動作
を行なった後に、入力装置４１０からの金属微粒子の種
類を判定する旨の指示を受け付けると、金属微粒子が有
ると判定された各測定点のそれぞれにおける散乱光強度
を記憶装置４１１から読み出し（ステップＳ８０１）、
読み出した各散乱光強度と第１表の内容から各測定点の
種類を最尤判定して（ステップＳ８０２）終了する。
を行なった後に、入力装置４１０からの金属微粒子の種
類を判定する旨の指示を受け付けると、金属微粒子が有
ると判定された各測定点のそれぞれにおける散乱光強度
を記憶装置４１１から読み出し（ステップＳ８０１）、
読み出した各散乱光強度と第１表の内容から各測定点の
種類を最尤判定して（ステップＳ８０２）終了する。
【００６８】ステップＳ８０２における最尤判定は、測
定光がプラズマ吸収波長に近づくにつれて強くなること
に基づいて行なわれるものであるために、測定光の波長
は１種類であってもよい。また、波長が異なる複数種類
の測定光（例えば１．２μｍと２．０μｍ）を使用する
ことにより、判定をより高精度に行なうことができ、図
５に示した図５に示した判定動作および図８に示した金
属微粒子の判定を含めて複数波長にて行なう構成として
もよい。
定光がプラズマ吸収波長に近づくにつれて強くなること
に基づいて行なわれるものであるために、測定光の波長
は１種類であってもよい。また、波長が異なる複数種類
の測定光（例えば１．２μｍと２．０μｍ）を使用する
ことにより、判定をより高精度に行なうことができ、図
５に示した図５に示した判定動作および図８に示した金
属微粒子の判定を含めて複数波長にて行なう構成として
もよい。
【００６９】上記のように構成される本発明による測定
時間について以下に説明する。
時間について以下に説明する。
【００７０】赤外線レーザー光をレンズで集光する場
合、直径１０μｍ程度が限界となる。８インチウェーハ
は直径２００ｍｍであるため、８インチウェーハの全面
を１０μｍ径でむらなく走査するためには、４×１０8
個の観測点が必要となり、実行不可能である。
合、直径１０μｍ程度が限界となる。８インチウェーハ
は直径２００ｍｍであるため、８インチウェーハの全面
を１０μｍ径でむらなく走査するためには、４×１０8
個の観測点が必要となり、実行不可能である。
【００７１】本発明による測定においては、レーザー光
をレンズにより直径１０ｍｍ，１ｍｍ，０．１ｍｍ，
０．０１ｍｍ（１０μｍ）と段階的に変化させる。
をレンズにより直径１０ｍｍ，１ｍｍ，０．１ｍｍ，
０．０１ｍｍ（１０μｍ）と段階的に変化させる。
【００７２】まず、１０ｍｍ径で全面を走査する。この
場合の観測点は４００である。不良発生割合として考え
られ得る最大限の１％（４個所）から散乱光が観測され
たとすると、これらの４点（それぞれ１０ｍｍ径）を直
径１ｍｍのレーザ光で散乱光発生箇所を探す。このよう
な探索を除々にビーム系を小さくしながら１０μｍとな
るまで繰り返す。
場合の観測点は４００である。不良発生割合として考え
られ得る最大限の１％（４個所）から散乱光が観測され
たとすると、これらの４点（それぞれ１０ｍｍ径）を直
径１ｍｍのレーザ光で散乱光発生箇所を探す。このよう
な探索を除々にビーム系を小さくしながら１０μｍとな
るまで繰り返す。
【００７３】各探索においてその１％からさらに散乱光
が観測されたとすると、４回繰り返すことで、約３万の
観測点によりウェーハ全体を観測し、２５６個の微粒子
が特定されることとなる。１点の観測には２０ｍｓｅｃ
程度の時間が必要であり、全工程で２０ｍｓｅｃ×３０
０００＝６００秒＝１０分程度の観測時間がかかること
となる。
が観測されたとすると、４回繰り返すことで、約３万の
観測点によりウェーハ全体を観測し、２５６個の微粒子
が特定されることとなる。１点の観測には２０ｍｓｅｃ
程度の時間が必要であり、全工程で２０ｍｓｅｃ×３０
０００＝６００秒＝１０分程度の観測時間がかかること
となる。
【００７４】上述した不良発生箇所は考えられ得る最大
限の不良が発生したことを想定したものであるため、実
際にはこれより少ない時間で検査が終了すると予想され
る。
限の不良が発生したことを想定したものであるため、実
際にはこれより少ない時間で検査が終了すると予想され
る。
【００７５】
【発明の効果】上記のように構成される本発明において
は、従来、金属種類の判定で用いられていたＥＰＭＡ法
やＡＥＳ法と異なり、記憶装置に蓄積された散乱光の形
状や強度から事象の判定、金属微粒子の判定および金属
微粒子の種類を判定するものである。本発明において実
際に測定に必要とされる時間は測定光の照射時間であ
り、この後の判定による検出は画像処理により行なわれ
るために、これまで開発が試みられたウェーハ上の微粒
子分析法は可祖光を使ったＭｉｅ散乱法と特性ｘ線分析
法、又はオージェ電子分析法との組み合わせた方法と比
較すると、小型、安価、分析時間が短い等の特徴があ
り、又ウェーハ製造ラインの側に設置出来る構造となっ
ている。
は、従来、金属種類の判定で用いられていたＥＰＭＡ法
やＡＥＳ法と異なり、記憶装置に蓄積された散乱光の形
状や強度から事象の判定、金属微粒子の判定および金属
微粒子の種類を判定するものである。本発明において実
際に測定に必要とされる時間は測定光の照射時間であ
り、この後の判定による検出は画像処理により行なわれ
るために、これまで開発が試みられたウェーハ上の微粒
子分析法は可祖光を使ったＭｉｅ散乱法と特性ｘ線分析
法、又はオージェ電子分析法との組み合わせた方法と比
較すると、小型、安価、分析時間が短い等の特徴があ
り、又ウェーハ製造ラインの側に設置出来る構造となっ
ている。
【図１】本発明の測定原理を説明するための図である。
【図２】（ａ），（ｂ）のそれぞれは、本発明の測定原
理を説明するための図である。
理を説明するための図である。
【図３】本発明の測定原理を説明するための図である。
【図４】本発明による装置の一実施例の概略構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図５】図４に示した実施例におけるウェーハ表面の状
態を判定する際の制御装置４０７の動作を示すフローチ
ャートである。
態を判定する際の制御装置４０７の動作を示すフローチ
ャートである。
【図６】本発明の他の実施例の要部構成を示す図であ
る。
る。
【図７】本発明の他の実施例の要部構成を示す図であ
る。
る。
【図８】図７に示した実施例の動作を示すフローチャー
トである。
トである。
【図９】本発明の他の実施例の動作を示すフローチャー
トである。
トである。
２０１ 微粒子 ２０２ 散乱波 ２０３ エバネッセント波 ３０１ 金属微粒子 ３０２ 拡張散乱波 ４０１ Ｘ−Ｙステージ ４０２ レーザ光 ４０３ ウェーハ ４０４ 微粒子 ４０５ スクリーン ４０６ 光吸収体 ４０７ 制御装置 ４０８ 撮像装置 ４０９ 画像処理装置 ４１０ 入力装置 ４１１ 記憶装置 ４１２ 出力装置 ４１３ レーザ光源 Ｓ６０１〜Ｓ６０３ ステップ ５０１ レーザ光源 ５０２ 測定光 ５０３ レーザ光源 ５０４ 偏光子 ５０５ 測定光 Ｓ７０１〜Ｓ７０７ステップ Ｓ８０１，Ｓ８０２ ステップ
Claims (12)
- 【請求項１】 ウェーハに対して、ウェーハの裏面から
ウェーハを透過する測定光をウェーハ表面で全反射条件
を満たすように入射し、ウェーハ表面での全反射による
近接場漏洩光を発生させ、該近接場漏洩光により発生し
た散乱光を観察することによりウェーハの表面状態を検
出することを特徴とするウェーハの表面状態検出方法。 - 【請求項２】 請求項１記載のウェーハの表面状態検出
方法において、 散乱光の形状からウェーハ表面で発生している事象を判
定することを特徴とするウェーハの表面状態検出方法。 - 【請求項３】 請求項２記載のウェーハの表面状態検出
方法において、 判定する事象が、ウェーハ表面上の微粒子、ウェーハ表
面の凹凸およびＩＣパターン用の溝であり、予め認識す
る各事象および各事象が組み合わされて発生したときの
散乱光の形状と、測定光の入射により発生した散乱光と
を比較することにより、ウェーハ表面で発生している事
象を判定することを特徴とするウェーハの表面状態検出
方法。 - 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
のウェーハの表面状態検出方法において、 測定光として、全反射による近接場漏洩光をｐ−偏光と
するｐ−偏光の測定光を入射することを特長とするウェ
ーハの表面状態検出方法。 - 【請求項５】 請求項１記載のウェーハの表面状態検出
方法において、 測定光として、全反射による近接場漏洩光をｐ−偏光と
するｐ−偏光の第１の測定光と、全反射による近接場漏
洩光をｓ−偏光とするｓ−偏光の第２の測定光とを入射
し、同じ箇所について、第１の測定光を入射したときに
発生した第１の散乱光の強度と、第２の測定光を入射し
たときに発生した第２の散乱光の強度の比からウェーハ
表面で発生している事象を判定することを特徴とするウ
ェーハの表面状態検出方法。 - 【請求項６】 請求項５記載のウェーハの表面状態検出
方法において、 金属微粒子が在ると判定した箇所について、測定光とし
て、全反射による近接場漏洩光をｐ−偏光とするｐ−偏
光の測定光を入射したときに発生した散乱光の強度をそ
れぞれ比較することにより各箇所における金属の種類を
判定することを特徴とするウェーハの表面状態検出方
法。 - 【請求項７】 ウェーハの表面状態を検出するための装
置であって、 ウェーハを搭載するＸ−Ｙステージと、 前記ウェーハを透過する波長のレーザ光を生成し、該レ
ーザ光がウェーハの裏面からウェーハ表面で全反射条件
を満たすように入射する位置に配置されたレーザ光源
と、 前記レーザ光のウェーハ表面における全反射による近接
場漏洩光によって発生する散乱光が投影される位置に設
けられたスクリーンと、 前記スクリーン上に投影された散乱光を撮像する撮像装
置と、 前記ウェーハ表面上での各事象および各事象が組み合わ
されて発生したときの散乱光の形状を各事象および各事
象の組み合わせに対応して記憶する記憶装置と、 前記Ｘ−Ｙステージを駆動することにより前記ウェーハ
に対して前記レーザ光を掃引照射し、このときの前記撮
像装置により得られた散乱光の形状と前記記憶装置に記
憶されている散乱光の形状とから前記ウェーハ表面の状
態を判定する制御装置とを有することを特徴とするウェ
ーハの表面状態検出装置。 - 【請求項８】 請求項７記載のウェーハの表面状態検出
装置において、 判定する事象が、ウェーハ表面上の微粒子、ウェーハ表
面の凹凸およびＩＣパターン用の溝であり、予め認識す
る各事象および各事象が組み合わされて発生したときの
散乱光の形状と、測定光の入射により発生した散乱光と
を比較することにより、ウェーハ表面で発生している事
象を判定することを特徴とするウェーハの表面状態検出
装置。 - 【請求項９】 請求項７または請求項８に記載のウェー
ハの表面状態検出装置において、 レーザ光源が、全反射による近接場漏洩光がｐ−偏光と
なるｐ−偏光のレーザ光を出射することを特長とするウ
ェーハの表面状態検出装置。 - 【請求項１０】 請求項７記載のウェーハの表面状態検
出方法において、 レーザ光源として、全反射による近接場漏洩光がｐ−偏
光となるｐ−偏光のレーザ光を出力する第１のレーザ光
源と、全反射による近接場漏洩光がｓ−偏光となるｓ−
偏光のレーザ光を出力する第２のレーザ光源を用い、 制御装置は、同じ箇所について、第１のレーザ光源によ
るレーザ光を入射したときに発生した第１の散乱光の強
度と、第２のレーザ光源によるレーザ光を入射したとき
に発生した第２の散乱光の強度の比からウェーハ表面で
発生している事象を判定することを特徴とするウェーハ
の表面状態検出装置。 - 【請求項１１】 請求項８記載のウェーハの表面状態検
出方法において、 制御装置は、金属微粒子が在ると判定した箇所につい
て、第１レーザ光源によるレーザ光を入射したときに発
生した第１の散乱光の強度をそれぞれ比較することによ
り各箇所における金属の種類を判定することを特徴とす
るウェーハの表面状態検出装置。 - 【請求項１２】 請求項７乃至請求項１１のいずれかに
記載のウェーハの表面状態検出装置において、 スクリーンがウェーハ表面に対して６０度〜９０度の範
囲で傾斜して設けられていることを特徴とするウェーハ
の表面状態検出装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9022584A JPH10221268A (ja) | 1997-02-05 | 1997-02-05 | ウェーハの表面状態検出方法および装置 |
| US09/018,177 US6172749B1 (en) | 1997-02-05 | 1998-02-03 | Method of and apparatus for detecting a surface condition of a wafer |
| GB9802397A GB2321964B (en) | 1997-02-05 | 1998-02-04 | Method of and apparatus for detecting a surface condition of a wafer |
| DE19804370A DE19804370C2 (de) | 1997-02-05 | 1998-02-04 | Vorrichtung zum Detektieren des Oberflächenzustandes eines Wafers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9022584A JPH10221268A (ja) | 1997-02-05 | 1997-02-05 | ウェーハの表面状態検出方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10221268A true JPH10221268A (ja) | 1998-08-21 |
Family
ID=12086913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9022584A Pending JPH10221268A (ja) | 1997-02-05 | 1997-02-05 | ウェーハの表面状態検出方法および装置 |
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| JP (1) | JPH10221268A (ja) |
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- 1998-02-04 DE DE19804370A patent/DE19804370C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1998-02-04 GB GB9802397A patent/GB2321964B/en not_active Expired - Fee Related
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