JPH11153547A - 表面検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大きな異物で散乱に指向性があっても、正確
に検査が行える表面検査装置を提供することである。 【解決手段】 光を検査対象物の表面に走査して検査対
象物の表面上の異物を検査する表面検査装置において、
感度の異なる２個以上のセンサーを異なる位置に配置
し、低感度用のセンサーにアクティブスライスを設定
し、そのアクティブスライスを、高感度用のセンサーの
スレッショルド信号レベルよりも高いレベルに設定する
表面検査装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハなどの検査
対象物の表面上の異物（本明細書においてはキズその他
を含む広義の用語である）を検査する表面検査装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、検査対象物の表面上の異物を検査
する表面検査装置において、異なる位置に２個以上のセ
ンサーを配置して、広いダイナミックレンジを確保し
て、異物検査をおこなっている。そのためのセンサーと
しては、例えばフォトマルチプライヤ等の光電変換素子
を使用している。

【０００３】例えば、図１に示すように、表面検査装置
において、異なる位置に２個のセンサーを配置する。一
方は感度の低いセンサー１で、他方は感度の高いセンサ
ー２である。これらのセンサー１，２は、いずれもフォ
トマルチプライヤである。

【０００４】これらのセンサー１，２を使用して、検査
対象物３の表面上の異物４を検査する。矢印５は、光の
走査方向を示している。多数の矢印６は、光の入射方向
を示している。

【０００５】そのように複数（例えば２個）のフォトマ
ルチプライヤ１，２を使用する場合、通常、２個のフォ
トマルチプライヤ１，２は、それらの感度特性の高い順
に序列を決めておき、まず感度の高いフォトマルチプラ
イヤ２を使用し、感度の高いフォトマルチプライヤ２が
飽和状態になるか、もしくはスレッショルド信号を越え
たときに、感度の低いフォトマルチプライヤ１によって
信号を処理するのが一般的である。

【０００６】図１に示す検出状態のとき、検査対象物の
表面に異物が存在しなければ、２個のフォトマルチプラ
イヤ１，２は、同一の光量を受光して、受光する光の強
度（散乱光の強さ）は、フォトマルチプライヤ１，２の
感度の高低に応じて所定の倍率になる。仮に検査対象物
の表面に異物が存在したとしても、異物が小さくて、光
の散乱に指向性がないと、２個のフォトマルチプライヤ
１，２は、同一の光量を受光して、受光する光の強度
（散乱光の強さ）は、フォトマルチプライヤ１，２の感
度の高低に応じて所定の倍率になる。このような場合、
まず感度の高いフォトマルチプライヤ２を使用し、感度
の高いフォトマルチプライヤ２が飽和状態になるか、も
しくはスレッショルド信号を越えたときに、初めて感度
の低いフォトマルチプライヤ１によって信号を処理すれ
ば、適切な検査が行える。

【０００７】図２は、感度の高いフォトマルチプライヤ
２が飽和状態になる前の状態を示している。感度の高い
フォトマルチプライヤ２の光強度（斜線の部分）と、感
度の低いフォトマルチプライヤ１の光強度（斜線の部
分）とは、所定の倍率関係になる。

【０００８】ところが、感度の高いフォトマルチプライ
ヤ２が飽和状態になると、２個のフォトマルチプライヤ
１，２が受光する同一の光量が増加しているにもかかわ
らず、感度の高いフォトマルチプライヤ２の光強度（斜
線の部分）は一定の値にとどまる一方、感度の低いフォ
トマルチプライヤ１の光強度（斜線の部分）は増加して
いく。そのため、２個のフォトマルチプライヤ１，２が
同一の光量を受光しているにもかかわらず、受光する光
の強度（散乱光の強さ）が、フォトマルチプライヤ１，
２の感度の高低に応じて所定の倍率関係にならない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】高い感度を有するフォ
トマルチプライヤ２は、検査対象物（ウエーハ）上の小
さい異物からの散乱光を測定する場合、飽和状態になる
前であることが多いので、適切な検査が行える。

【００１０】しかし、予想を超えた大きな異物の場合
に、散乱に指向性があると、非常に多量の散乱光が感度
の低いフォトマルチプライヤ１に片寄って受光されるこ
とがある。このような場合には、感度の高いフォトマル
チプライヤ２が飽和状態になっていないにもかかわら
ず、感度の低いフォトマルチプライヤ１が強い光強度に
なる。その結果、本来の異物の大きさとは異なる信号が
検出されてしまう。

【００１１】本発明の目的は、大きな異物で散乱に指向
性があっても、正確に検査が行える表面検査装置を提供
することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の解決手段の１つ
は、光を検査対象物の表面に走査して検査対象物の表面
上の異物を検査する表面検査装置において、感度の異な
る２個以上のセンサーを異なる位置に配置し、低感度用
のセンサーにアクティブスライスを設定し、そのアクテ
ィブスライスを、高感度用のセンサーのスレッショルド
信号レベルよりも高いレベルに設定することを特徴とす
る表面検査装置である。

【００１３】本発明の別の解決手段は、光を検査対象物
の表面に走査して検査対象物の表面上の異物を検査する
表面検査装置において、異なる複数の位置でセンサーを
感度を変えて使用し、少なくとも１つの位置では低感度
で使用するセンサーが検査対象物の表面から散乱光を受
光し、他の少なくとも１つの位置では高感度で使用する
センサーが検査対象物の表面から散乱光を受光し、低感
度で使用するセンサーにアクティブスライスを設定し、
そのアクティブスライスを、高感度で使用するセンサー
のスレッショルド信号レベルよりも高いレベルに設定す
ることを特徴とする表面検査装置である。

【００１４】好ましくは、低感度用のセンサー（低感度
で使用するセンサー）と高感度用のセンサー（高感度で
使用するセンサー）が光電交換素子であって、それぞれ
別々にデータ処理する機構を有する。高感度用のセンサ
ーが飽和もしくはスレッショルド信号レベル以上になつ
た場合、低感度用のセンサーの同時刻の信号を関連付け
たまま処理する機構を設ける。高感度用のセンサーのス
レッショルド信号レベルや、低感度用のセンサーのアク
ティブスライスは可変にする。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明による表面検査装置におい
ては、つぎのような処理形態を採用するのが好ましい。

【００１６】異なる位置に配置した単数又は複数のセン
サにそれぞれ感度の違いによる序列をつける。たとえ
ば、特定のセンサーを異なる位置に配置して、それらの
各位置で感度を変えることもできるし、複数の互いに異
なるセンサーを使用して、各センサーごとに感度を変え
ることもできる。

【００１７】以下の説明では便宜上、複数の互いに感度
の異なるセンサーを使用して各位置ごとに感度を変える
形態を代表例とする。

【００１８】任意の２個以上のセンサが高感度と、低感
度の関係をもつようにデータ処理を関連付ける。

【００１９】低感度センサーにおいて、高感度センサー
の飽和もしくはスレッショルド信号レベルに相当するレ
ベルを決める。そのレベルを越えたところでアクティブ
スライスを低感度センサーに設定する。

【００２０】異物の散乱光強度に応じて、諸条件の組合
せによって、低感度センサー側や高感度センサー側のデ
ータが処理される。その組合せの例を次に示す。 Ａ）高感度センサーのデータとして処理されるための条
件 異物の散乱光強度に応じて、高感度センサーが飽和して
いない、または高感度センサーのスレッショルド信号レ
ベルを越えていない、もしくは低感度センサーのアクテ
ィブスライスを越えていない、といった諸条件の組合せ
によって、高感度センサー側のデータが使用されて処理
される。その条件をまとめると、次のとおりである。

【００２１】（Ａ１）高感度センサーが飽和していな
い。又は高感度センサーがスレッショルド信号レベルを
越えていない。

【００２２】（Ａ２）低感度センサーがアクティブスラ
イスを越えていない。 Ｂ）低感度センサーのデータとして処理されるための条
件 異物の散乱強度に応じて、高感度センサが飽和してい
る、もしくは高感度センサがそのスレッショルド信号を
越えている、または低感度センサー側のアクティブスラ
イスを越えていない、といった諸条件の組合せによっ
て、低感度センサー側のデータが使用されて処理され
る。その条件をまとめると、つぎのとおりである。

【００２３】（Ｂ１）高感度センサが飽和している。又
は高感度スレッショルド信号を越えている。

【００２４】（Ｂ２）低感度センサ側のアクティブスラ
イスを越えていない。 Ｃ）低感度センサーのデータとして処理されるための別
の条件 異物の散乱光強度により高感度センサーが飽和していな
い、高感度センサーのスレッショルド信号レベルを越え
ていない、しかし低感度センサーのアクティブスライス
を越えている、といった諸条件の組合せによって、低感
度センサー側のデータとして処理される。その条件をま
とめると、つぎのとおりである。

【００２５】（Ｃ１）高感度センサが飽和していない。
または高感度センサがスレッショルド信号レベルのレベ
ルを越えていない。

【００２６】（Ｃ２）低感度センサー側のアクティブス
ライスを越えている。 Ｄ）低感度センサーのデータとして処理されるための別
の条件 一番一般的に現れる状況であるが、異物の散乱光強度に
より高感度センサーがスレッショルド信号レベルを超え
ているか、又は飽和していて、低感度センサーが低感度
センサー側のアクティブスライスを越えているという条
件の下では、低感度センサー側のデータとして処理され
る。

【００２７】前述の４つのデータ処理の手法により、こ
の種のセンサーがもつ原理上の飽和による問題や、異な
る位置への配置による散乱の指向性による問題を解決す
ることができる。しかも、ダイナミックレンジ拡大のメ
リットを失うことなく、異物からの散乱光を正しく処理
できる。また、異物の大きさを正しく判定できる。

【００２８】

【実施例】図６は、本発明による螺旋走査方式の表面検
査装置の一例を示している。光源１１０と、この光源１
１０からの光を測定物の表面１１１に照射する照射光学
系１１２と、照射光学系１１２で照射された測定物１１
１表面から反射された散乱光を受光して散乱光強度の受
光信号を形成する第１受光光学系１１３と、受光光学系
１１３で受光された光を散乱光強度の受光信号として出
力する低感度受光部１１４と、照射光学系１１２で照射
された測定物１１１表面から反射された散乱光を受光し
て散乱光強度の受光信号を形成する第２受光光学系１１
５と、第２受光光学系１１５で受光された光を散乱光強
度の受光信号として出力する高感度受光部１１６と、検
査対象物１１１の表面と照射光学系１１２並びに第１及
び第２受光光学系１１３、１１５とに相対的な直線変位
を与える直線変位部１１７と、検査対象物１１１の表面
と照射光学系１１２及び第１及び第２受光光学系１１
３、１１５とに相対的な回転変位を与える回転変位部１
１８とを有し、照射された光が測定物１１１の表面上を
螺旋走査するように構成されている。直線変位部１１７
と回転変位部１１８には、それぞれモーター１１９、１
２０が接続されている。

【００２９】図６の表面検査装置において、低感度受光
部の受光方向と高感度受光部の受光方向とは、測定対象
物の異物の散乱光の指向性に依存する。ベアのウエハ膜
のつけられていないウエハを対象とした場合、図７と図
８に示す位置関係となる。すなわち、照射光のウエハに
よる反射光から、水平面内又は垂直面内において、その
照射光のウエハによる反射光に近い側に低感度、遠い側
に高感度受光方向を設定する。

【００３０】本発明による表面検査装置は、膜付きのウ
エハにおけるフィルム面の散乱光に影響されずに検出対
象物の表面上の異物を検出するのに適している。

【００３１】本発明による表面検査装置においては、例
えば、図１に示すように、異なる位置に２個以上のセン
サー１，２を配置する。一方は低感度用のセンサー１
で、他方は高感度用のセンサー２である。これらのセン
サー１，２は、いずれもフォトマルチプライヤである。

【００３２】これらのセンサー１，２を使用して、矢印
５の方向に光を走査させ、かつ、矢印６の方向に光を入
射させることにより、検査対象物３の表面上の異物４を
検査する。

【００３３】本発明による表面検査装置においては、低
感度用のセンサー１にアクティブスライス１０を設定す
る。そのアクティブスライス１０は、高感度用のセンサ
ー２のスレッショルド信号レベル１１よりも高い値にす
る。

【００３４】例えば、低感度センサー１において、高感
度センサー２の飽和もしくはスレッショルド信号レベル
１１に相当するレベル１２を決め、そのレベル１２を少
し（たとえばレベル１２と区別し得る程度）越えたとこ
ろでアクティブスライス１０を低感度センサー１に設定
する。

【００３５】図２に示すように、検査対象物３の表面に
異物４が存在しないか、仮に検査対象物３の表面に異物
４が存在したとしても、異物４が小さいときなどは、２
個のセンサー１，２は、ほぼ同一の光量を受光して、受
光する光の強度８ａ，８ｂ（散乱光の強さ）は、センサ
ー１，２の感度の高低に応じて所定の倍率になる。この
ような場合は、感度の高いセンサー２を使用し、その感
度の高いセンサー２からの信号を処理する。

【００３６】なお図２乃至図４中、低感度センサーによ
り得られた信号レベルを８ａとして、高感度センサーに
より得られた信号レベルを８ｂとして示してある。

【００３７】つまり、次に示す諸条件をみたすとき、高
感度センサー２側のデータ（８ａ）が使用されて処理さ
れるのである。

【００３８】（１）高感度センサー２が飽和していな
い。又は高感度センサー２がスレッショルド信号レベル
を越えていない。

【００３９】（２）低感度センサー１がアクティブスラ
イスを越えていない。

【００４０】大きな異物４が存在し、かつ、異物４での
光散乱に指向性があると、非常に多量の散乱光が感度の
低いセンサー１に片寄って受光され、その結果、感度の
高いセンサー２が飽和状態になっていなかったりスレッ
ショルド信号レベル１１を越えていないにもかかわら
ず、感度の低いセンサー１が強い光強度の状態になる。
図３は、そのような事態の一例を示している。

【００４１】図３においては、感度の高いセンサー２の
信号レベル８ｂはスレッショルド信号レベルを越えてお
らず、かつ飽和状態にもなっていない。このとき、もし
仮に２個のセンサー１，２がほぼ同一の光量を受光し
て、受光する光の強度（散乱光の強さ）がセンサー１，
２の感度の高低に応じて所定の倍率になるとするなら
ば、低感度センサー１では、図２に示すように散乱光強
度が非常に低いレベルになければならない。ところが、
図３の例では、低感度センサー１の散乱光強度は非常に
高いレベルにある。

【００４２】このような場合は、感度の低いセンサー１
を使用し、その感度の低いセンサー１からの信号を処理
する。

【００４３】つまり、次に示す諸条件をみたすとき、低
感度センサー１側のデータが使用されて処理されるので
ある。その条件をまとめると、つぎのとおりである。

【００４４】（１）高感度センサー２が飽和していな
い。または高感度センサー２がスレッショルド信号レベ
ルを越えていない。

【００４５】（２）低感度センサー１側の光強度がアク
ティブスライスを越えている。

【００４６】なお、図３においては、符号１５は、低感
度センサー１のスレッショルド信号レベルを示してい
る。

【００４７】図４に示すように、異物の散乱光強度に応
じて、高感度センサー２が飽和しているか、高感度セン
サ２がそのスレッショルド信号を越えている場合、低感
度センサー１側の光強度がアクティブスライスを越えて
いなければ、低感度センサー１側のデータが使用されて
処理される。その条件をまとめると、つぎのとおりであ
る。

【００４８】（１）高感度センサ２が飽和している。も
しくは高感度高感度センサ２がそのスレッショルド信号
を越えている。

【００４９】（２）低感度センサ１側の光強度がアクテ
ィプスライスを越えていない。

【００５０】図５に示すように、異物の散乱光強度に応
じて、高感度センサー２が飽和しているか、高感度セン
サー２がそのスレッショルド信号を越えている場合で、
低感度センサー１側の光強度がアクティブスライスを越
えている場合は、低感度センサーのデータが使用されて
処理される。

【００５１】その条件をまとめると次のとおりである。

【００５２】（１）高感度センサー２が飽和している
か、高感度センサー２がそのスレッショルド信号を越え
ている。

【００５３】（２）低感度センサー１側の光強度がアク
ティブスライスを越えている。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、異なる複数の位置で複
数のセンサー（光電変換素子）を用いても、散乱の指向
性による飽和を問題にすることなく測定可能になり、ダ
イナミックレンジを広げることができる。

【００５５】また、異物からの正しい散乱光を的確に処
理でき、異物の大きさを正確に判定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】２個のセンサーを使用して検査対象物の表面を
検査する状況を概念的に示す説明図。

【図２】異物がないときや、異物が小さく、かつ散乱光
に指向性がないときの、２種類のセンサーの光感度を示
す説明図。

【図３】異物が大きく、かつ、散乱光に指向性があると
きの、２種類のセンサーの光感度を示す説明図。

【図４】別の条件のときの２種類のセンサーの光感度を
示す説明図。

【図５】さらに別の条件のときの２種類のセンサーの光
感度を示す説明図。

【図６】本発明に使用する表面検査装置の概略を示す
図。

【図７】散乱光の指向性による依存関係を示す右側面
図。

【図８】散乱光の指向性による依存関係を示す平面図。

【符号の説明】

１，２ センサー ３ 検査対象物 ４ 異物 １０ アクティブスライス １１ スレッショルド信号レベル １２ レベル

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光を検査対象物の表面に走査して検査対
   象物の表面上の異物を検査する表面検査装置において、
   感度の異なる２個以上のセンサーを異なる位置に配置
   し、低感度用のセンサーにアクティブスライスを設定
   し、そのアクティブスライスを、高感度用のセンサーの
   スレッショルド信号レベルよりも高いレベルに設定する
   ことを特徴とする表面検査装置。
2. 【請求項２】 低感度用のセンサーと高感度用のセンサ
   ーが、それぞれ別々にデータ処理する機構を持つ請求項
   １に記載の表面検査装置。
3. 【請求項３】 センサーが光電交換素子である請求項１
   または２に記載の表面検査装置。
4. 【請求項４】 高感度用のセンサーが飽和もしくはスレ
   ッショルド信号レベル以上になつた場合、低感度用のセ
   ンサーの同時刻の信号を関連付けたまま処理する機構を
   設けた請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面検査装
   置。
5. 【請求項５】 高感度用のセンサーのスレッショルド信
   号レベルが可変であることを特徴とする請求項１〜４の
   いずれか１項に記載の表面検査装置。
6. 【請求項６】 低感度用のセンサーのアクティブスライ
   スが可変であることを特徴とする請求項１〜５のいずれ
   か１項に記載の表面検査装置。
7. 【請求項７】 光を検査対象物の表面に走査して検査対
   象物の表面上の異物を検査する表面検査装置において、
   異なる複数の位置でセンサーを感度を変えて使用し、少
   なくとも１つの位置では低感度で使用するセンサーが検
   査対象物の表面から散乱光を受光し、他の少なくとも１
   つの位置では高感度で使用するセンサーが検査対象物の
   表面から散乱光を受光し、低感度で使用するセンサーに
   アクティブスライスを設定し、そのアクティブスライス
   を、高感度で使用するセンサーのスレッショルド信号レ
   ベルよりも高いレベルに設定することを特徴とする表面
   検査装置。
8. 【請求項８】 低感度で使用するセンサーと高感度で使
   用するセンサーが、それぞれ別々にデータ処理する機構
   を持つ請求項７に記載の表面検査装置。
9. 【請求項９】 センサーが光電交換素子である請求項７
   または８に記載の表面検査装置。
10. 【請求項１０】 高感度で使用するセンサーが飽和もし
    くはスレッショルド信号レベル以上になつた場合、低感
    度で使用するセンサーの同時刻の信号を関連付けたまま
    処理する機構を設けた請求項７〜９のいずれか１項に記
    載の表面検査装置。
11. 【請求項１１】 高感度で使用するセンサーのスレッシ
    ョルド信号レベルが可変であることを特徴とする請求項
    ７〜１０のいずれか１項に記載の表面検査装置。
12. 【請求項１２】 低感度で使用するセンサーのアクティ
    ブスライスが可変であることを特徴とする請求項７〜１
    １のいずれか１項に記載の表面検査装置。