JPH11153549A - 表面検査方法及びその方法を用いる表面検査装置 - Google Patents

表面検査方法及びその方法を用いる表面検査装置

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JPH11153549A JP9336582A JP33658297A JPH11153549A JP H11153549 A JPH11153549 A JP H11153549A JP 9336582 A JP9336582 A JP 9336582A JP 33658297 A JP33658297 A JP 33658297A JP H11153549 A JPH11153549 A JP H11153549A
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    • 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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェハに反りがあっても、異物の高さ方向の
座標位置を正確に検出して記録できる、ウェハの高さ信
号による表面検査方法及び装置を提供することである。 【解決手段】 光学系を介して、光源からの光を測定対
象物の表面に照射するとともに、測定対象物の表面から
反射した散乱光を受光し、その間に、測定対象物と光学
系を相対的に変位させて、測定対象物の表面上の異物を
検査し、異物の座標位置を記録し、測定対象物表面上の
異物の検査時に、測定対象物の高さを測定し、その測定
対象物の高さ信号を利用して異物の座標位置を補正する
表面検査方法及び装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、測定対象物表面
（以下ウェハを代表例として説明する）の検査方法及び
その方法を用いた表面検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体ウェハの表面検査方法にお
いては、光源からの光を光学系を介してウェハの表面に
照射するとともに、ウェハの表面から反射した散乱光を
別の光学系を介して光電変換素子で受光し、その間に、
ウェハと光学系を相対的に変位させて、ウェハの表面上
の異物を検査し、異物が検出されたときは、その異物の
座標位置を記録していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ウェハに反り
があると、ウェハ表面上の異物を検査した時、異物につ
いて検出された３次元の座標位置のうち異物の平面方向
の座標位置がウェハの反りにより基準面からずれて検出
されて記録されることになる。
【０００４】本発明の目的は、ウェハに反りがあって
も、異物の平面方向の座標位置を正確に検出して記録で
きる、ウェハの高さ信号による座標位置の補正方法を提
供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の解決手段の１つ
は、光学系を介して、光源からの光を測定対象物（ウェ
ハ）の表面に照射するとともに、測定対象物（ウェハ）
の表面から反射した散乱光を受光し、その間に、測定対
象物（ウェハ）と光学系を相対的に変位させて、測定対
象物（ウェハ）の表面上の異物を検査し、異物の座標位
置を記録する測定対象物（ウェハ）表面の検査方法にお
いて、測定対象物（ウェハ）表面上の異物の検査時に、
測定対象物（ウェハ）の高さを測定し、その測定対象物
（ウェハ）の高さ信号を利用して異物の座標位置を補正
することを特徴とする測定対象物（ウェハ）の高さ信号
による座標位置の補正方法である。
【０００６】また、本発明のもう１つ別の解決手段は、
光学系を介して、光源からの光を測定対象物（ウェハ）
の表面に照射するとともに、測定対象物（ウェハ）の表
面から反射した散乱光を受光し、その間に、測定対象物
（ウェハ）と光学系を相対的に変位させて、測定対象物
（ウェハ）の表面上の異物を検査し、異物の座標位置を
記録する測定対象物（ウェハ）表面の検査方法におい
て、測定対象物（ウェハ）表面上の異物を検査している
時に、常時、測定対象物（ウェハ）の高さを測定し、異
物を検出したとき、そのときの測定対象物（ウェハ）の
高さ位置を利用して、異物の検出された座標位置のうち
少なくとも異物の平面方向の座標位置を補正することを
特徴とする測定対象物（ウェハ）の高さ信号による座標
位置の補正方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明は、測定対象物（ウェハ）
の高さ情報に基いて異物の検出位置をソフトウエアで補
正するものである。
【０００８】ウェハに反りがあると、ウェハ表面は、中
心部分にいくにしたがって基準面から高さ方向にずれの
度合いが大きくなっている。そのため、異物の平面方向
の座標位置は間違って検出されて記録されることにな
る。
【０００９】そこで、本発明においては、ウェハ表面の
高さ方向の変化を測定し、それにより異物の位置情報を
補正する。すなわち、ウェハ表面上の異物の検査時に、
ウェハの高さを測定し、そのウェハの高さ信号を利用し
て異物の座標位置を補正する。たとえば、ウェハ表面上
の異物を検査している時に、常時、ウェハの高さを測定
し、異物を検出したとき、そのときのウェハの高さ位置
を利用して、異物の検出された座標位置を補正する。
【００１０】ウェハの高さ信号（情報）は、ウェハ表面
に照射する光をオートフォーカスする従来公知のオート
フォーカス手段によって得ることができる。本発明は、
そのオートフォーカス手段によって得たウェハの高さ信
号（情報）を利用することが好ましい。この種のオート
フォーカス手段は、感度の安定性を保つために使用され
てきたものであるが、ウェハの高さ信号（情報）に関す
る補正手段として利用するのである。そうすることによ
り、ウエハの反りに自動的に応じて異物に対し最適な感
度を保つことができ、かつ、そのウェハの高さ信号を利
用して異物の座標位置を補正することができるという相
乗効果が得られるのである。
【００１１】
【実施例】図１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からの光を測定物たるウエハ１１１の表面に照射す
る照射光学系１１２と、照射光学系１１２で照射された
ウエハ１１１表面の異物から反射された散乱光を受光し
て受光信号を形成する第１受光光学系１１３と、受光光
学系１１３で受光された光を第１受光信号として出力す
る光電変換素子１１４と、照射光学系１１２で照射され
たウエハ１１１表面で鏡面反射された反射光を受光し集
光する第２受光光学系１１５と、第２受光光学系１１５
で集光された反射光の位置を出力する受光部１１６と、
ウエハ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１１３、
１１５とに相対的な回転変位を与える回転変位部１１８
とを有し、照射された光がウエハ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、１２０
が接続されている。
【００１２】ここで受光部１１６の出力は、測定物の高
さ変化によって生じる反射光の位置を示すもので、ポジ
ションセンシティブディテクタＰＳＤ、リニアセンサ又
はエリアセンサなどで構成できる。
【００１３】この高さ方向位置検出は、光てこ方式とし
てよく知られている。
【００１４】図２においては、光電変換素子からの出力
信号は、ＡＭＰ回路部、Ａ／Ｄ変換回路部を介してピー
ク検出回路部に送られピーク検出処理がなされて演算同
期回路部に送られる。
【００１５】受光部１１６からの信号が、高さ検出回路
部及びＡ／Ｄ変換回路部を介して演算同期回路部に入力
される。これはウエハの高さ情報に相当する。
【００１６】演算同期回路部は、ウエハの高さ信号に基
づき異物の座標に所定の補正を施す。その補正後の異物
の測定データはメモリ部に記憶され、必要に応じて表示
部で表示される。
【００１７】図４は、本発明によるウェハ表面の検査方
法において使用する座標位置の補正方法の一例を示して
いる。
【００１８】本発明によるウェハ表面の検査方法におい
ては、光学系を介して、光源からの光をウェハの表面に
照射するとともに、ウェハの表面から反射した散乱光を
光学系を介して光電変換素子で受光し、その間に、ウェ
ハと光学系を相対的に変位させて、ウェハの表面上の異
物を検査し、異物の３次元の座標位置を記録する。
【００１９】ウェハ表面上の異物の検査時に、ウェハの
高さは、常時、測定している。そして異物を検出したと
き、そのときのウェハの高さ位置を求めて、その値を異
物の検出された座標位置のうち異物の平面方向の座標位
置に加算または減算して補正する。必要に応じて、ウェ
ハの高さ位置の補正に合わせて、ウェハの他の方向の位
置も補正する。
【００２０】たとえば、ウェハに上向きの反りがある
と、ウェハ表面は、中心部分にいくにしたがって基準面
から高さ方向の上向きににずれの度合いが大きくなって
いる。そのため、異物の高さ方向の座標位置は上向きの
反りの分だけずれて検出されて記録されることになる。
【００２１】図４は、異物の平面方向の位置情報に基い
て座標位置を補正する例を示している。レーザー光１が
光学系を介して光源からの光をウェハ表面に照射される
とともに、ウェハ表面から反射した散乱光が光学系（図
示せず）を介して光電変換素子で受光される。
【００２２】そこで、本発明においては、ウェハ表面の
高さ方向の変化を従来公知のオートフォーカス手段を用
いて測定し、それにより異物の平面方向の座標位置や、
必要ならば他の方向の座標位置を補正する。
【００２３】図１に示す表面検査装置で螺旋走査した際
に、光電変換素子で得られる異物からの散乱光を含んだ
受光信号の一例を、図３に示す。
【００２４】図２のピーク検出回路部は、光電変換素子
からの信号に応じて、走査に従い異物からの散乱信号が
スライスレベルを越えたらその時点をスタート位置と
し、エンコーダーからの信号によりＥＮｍ ｓｔａｒｔ
ｄａｔａ、直線変位部１１７による変位量に応じてＹ
ｍ ｓｔａｒｔ ｄａｔａを、クロック回路ＣＬＫから
のクロック信号からＸｍ ｓｔａｒｔ ｄａｔａを、そ
の座標データを出力する。
【００２５】その後異物散乱信号が、スライスレベルを
下回ったらそこをエンド位置としてその座標を、エンコ
ーダーからの信号によりＥＮｍ ｅｎｄ ｄａｔａ、直
線変位部１１７による変位量に応じてＹｍ ｅｎｄ ｄ
ａｔａを、クロック回路ＣＬＫからのクロック信号から
Ｘｍ ｅｎｄ ｄａｔａを、その座標データを出力す
る。
【００２６】スタート位置とエンド位置の間で異物散乱
信号が最も大きかったところをピークとして、そのピー
クレベル値及びその座標を、エンコーダーからの信号に
よりＥＮｍ ｄａｔａ、直線変位部１１７による変位量
に応じてＹｍ ｄａｔａを、クロック回路ＣＬＫからの
クロック信号からＸｍ ｄａｔａ、ピークレベルをＤｍ
ｐｅａｋとして出力する。
【００２７】ここで、図４に示すように、受光部１１６
からの出力信号に基づき演算同期回路部が、ウエハ表面
上の異物検査時に基準面２を基準としてウエハの高さが
ｄＺだけ変位した場合、基準面に入射する光と基準面と
のなす角度をθとすると、ピーク検出回路部により得ら
れた径方向の座標Ｙｍ…に対して補正量ｄＹだけ補正を
施す。
【００２８】ここで、ｄＹ＝ｄＺ／tan θである。
【００２９】例えば、補正後のピークの座標は、Ｙｍ
ｄａｔａ−ｄＹとして求める。
【００３０】螺旋走査の場合には、径方向にしか座標値
にずれが生じないが、他の走査方式に適用する場合には
高さの変位がズレとして現れる方向の座標について補正
を施す。
【００３１】
【発明の効果】近年では感度の安定性だけでなく、分析
装置による異物の観察・成分分析が実施されることが多
く、ＳＥＭが使用されることが多い。しかしＳＥＭは分
解能が高いが、視野が狭くなるため、その異物を発見す
るために多くの時間が必要とされている。そのために異
物検出装置には、データのより正確な位置情報（座標）
が求められている。
【００３２】また、測定装置は、様々な表面状態を有す
る測定物に関しても検出感度をより向上させなければな
らないため、表面の情報になるべく影響を受けない工夫
がなされ、その結果、低い角度から光を入射させなけれ
ばならなくなった。
【００３３】また、測定物の大口径化と裏面への配慮か
ら、測定対象物を面で保持することが困難になり、測定
中の測定対象物の平面度が失われている。
【００３４】このような技術背景を勘案すると、次のよ
うな本発明による効果は、非常に顕著なものである。
【００３５】（１）低入射光学系・大口径化や保持方法
による測定物（ウェハ）の歪みや反りなどに影響される
ことなく、検出された異物のより正確な座標データを得
ることができる。
【００３６】（２）座標データの精度が向上するため、
ＳＥＭなどによる観察・分析時間の短縮がはかれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表面検査装置の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施例の一つを示すブロック図であ
る。
【図３】異物からの散乱信号を含む光電変換素子の出力
を示す図である。
【図４】ウエハの高さが変化した場合に、補正方法を示
した図である。
【符号の説明】
１ レーザー光 ２ 基準面 ３ 補正前のピークデータ ４ 補正後のピークデータ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光学系を介して、光源からの光を測定対
    象物の表面に照射するとともに、測定対象物の表面から
    反射した散乱光を受光し、その間に、測定対象物と光学
    系を相対的に変位させて、測定対象物の表面上の異物を
    検査し、異物の座標位置を記録する測定対象物表面の検
    査方法において、測定対象物表面上の異物の検査時に、
    測定対象物の高さを測定し、その測定対象物の高さ信号
    を利用して異物の座標位置を補正することを特徴とする
    表面検査方法。
  2. 【請求項２】 光学系を介して、光源からの光を測定対
    象物の表面に照射するとともに、測定対象物の表面から
    反射した散乱光を受光し、その間に、測定対象物と光学
    系を相対的に変位させて、測定対象物の表面上の異物を
    検査し、異物の座標位置を記録する測定対象物表面の検
    査方法において、測定対象物表面上の異物を検査してい
    る時に、常時、測定対象物の高さを測定し、異物を検出
    したとき、そのときの測定対象物の高さ位置を利用し
    て、異物の検出された座標位置のうち少なくとも異物の
    平面方向の座標位置を補正することを特徴とする表面検
    査方法。
  3. 【請求項３】 光源と、その光源からの光束で被検査表
    面を照明する照明光学系と、 該被検査対象物からの反射光を受光する受光光学系と、 受光光学系で受けとられた反射光を受光する受光部と、 スレッショルド信号を設定し、その受光部からの信号を
    処理する信号処理部とを有し、 請求項１又は２に記載の表面検査方法を実行する表面検
    査装置。
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