JPH11160245A - 表面検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 凸状の異物と凹状の結晶欠陥を同時に検出で
きるようにする。 【解決手段】 表面検査装置１が、第１波長の光束と第
２波長の光束を発する光源部１０と、第１波長の光束を
第１照射角度により被検査物２の表面に照射する第１照
射光学系２０と、上記第２波長の光束を第１照射角度と
は異なる第２照射角度により被検査物２の表面に照射す
る第２照射光学系３０と、第１照射光学系で照射されて
被検査物表面の検査対象からの散乱光を第１受光方向か
ら受光する第１受光光学系４０と、第２照射光学系で照
射された被検査物表面の検査対象からの散乱光を第２受
光方向から受光する第２受光光学系５０と、被検査物と
照射光学系の照射光束とを相対的に変位させる変位部６
０を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，広くは各種物体の
表面検査装置に関し、詳しくは薄板状の物体たとえば半
導体ウェーハの表面の異物（パーティクル等）や傷（結
晶欠陥等）を検査するウェーハ表面検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、異なる被検査物ごとに、被検査物
の表面に角度を変えて光束を照射し、その表面からの散
乱光を受光して、被検査物表面の異物等を検査する装置
は知られている。

【０００３】たとえば、特開昭５６−６７７３９号公報
には、光ビームとして互いに異なる方向から入射する複
数のコヒーレント光ビームを用いた欠陥検査装置が示さ
れている。

【０００４】特開平１−５９５２２号公報には、検出点
に対してその周囲の４方向の斜め上方より偏光レーザを
照射し、検出点からの反射光のうち特定偏向成分を抽出
して回路パターンが形成されたウエハ上に存在する異物
を検出するようにしたウエハ異物検出装置が開示されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】被検査物として半導体
ウエハを想定すると、検査対象としては半導体ウエハ表
面の異物（一般に凸状のもの）及び結晶欠陥（一般に凹
状のもの）がある。

【０００６】また、検査対象の種類によって望ましい照
射角度に違いがある。この点に着目し、さらにこの検査
対象ごとに適切な条件で、しかも同時に検査を行うこと
が望ましい。

【０００７】しかし、従来の表面検査装置は、異物（一
般に凸状のもの）及び結晶欠陥（一般に凹状のもの）の
同時検査を実現できなかった。

【０００８】本発明は，このような事情に鑑みてなされ
たもので、被検査物の表面に存在する異物や結晶欠陥の
検査を同時に精度良く行うことのできる表面検査装置を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の解決手段は、前
掲の請求項１〜８に記載の表面検査装置である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は、異なる照射角度で光束
を被検査物に照射し、その表面からの各角度ごとの散乱
光を同時に受光して、被検査物の表面の凸状の異物や凹
状の結晶欠陥などを、同時に検査することができる表面
検査装置を提供するものである。

【００１１】たとえば、本発明による表面検査装置は、
第１波長の光束と第２波長の光束を発する光源部と、上
記第１波長の光束を第１照射角度により被検査物の表面
に照射する第１照射光学系と、上記第２波長の光束を第
１照射角度とは異なる第２照射角度により被検査物の表
面に照射する第２照射光学系と、第１照射光学系で照射
されて被検査物表面の検査対象からの散乱光を第１受光
方向から受光する第１受光光学系と、第２照射光学系で
照射された被検査物表面の検査対象からの散乱光を第２
受光方向から受光する第２受光光学系と、第１受光光学
系で受光した第１波長の散乱光を第１受光信号に変換す
る第１受光部と、第１受光光学系で受光した第２波長の
散乱光を第２受光信号に変換する第２受光部と、第２受
光光学系で受光した第１波長の散乱光を第３受光信号に
変換する第３受光部と、第２受光光学系で受光した第２
波長の散乱光を第４受光信号に変換する第４受光部と、
上記被検査物と上記照射光学系の照射光束とを相対的に
変位させる変位部と、上記第１乃至第４受光信号から検
査対象を弁別する信号処理部とを備えている。

【００１２】その場合、好ましくは、上記第１照射光学
系の第１照射角度は、上記第２照射光学系の第２照射角
度よりも小さく設定してある。第１受光光学系が受光す
る第１受光方向が上記第１照射光学系又は上記第２照射
光学系で照射された光束の被検査物の表面での正反射方
向に対してなす第１受光角度は、第２受光光学系がその
正反射方向となす第２受光角度よりも大きく設定されて
いる。上記信号処理部は、上記第１受光信号若しくは第
３受光信号に基づき第１処理信号を、又は上記第２受光
信号若しくは第４受光信号に基づき第２処理信号を形成
して、上記第１処理信号と上記第２処理信号との両者に
含まれるデータから第１検査対象を、又は上記第１処理
信号と上記第２処理信号との一方にしか含まれないデー
タから第２検査対象を、検査対象として判別する。

【００１３】さらに好ましくは、上記第１受光部乃至第
４受光部の感度をそれぞれ高感度と低感度に切換可能な
感度設定手段を設ける。感度設定手段は、上記被検査物
が表面散乱の少ないものであるときに、上記第１受光部
及び上記第２受光部を高感度に設定し、上記第３受光部
及び第４受光部を低感度に設定する。さらに、感度設定
手段は、上記被検査物が表面散乱の多いものであるとき
に、上記第１受光部及び上記第２受光部を低感度に設定
し、上記第３受光部及び第４受光部を高感度に設定す
る。

【００１４】また、上記被検査物は、ベアの半導体ウエ
ハとし、上記信号処理部は、上記第１検査対象として半
導体ウエハ表面の異物を判別し、上記第２検査対象とし
て半導体ウエハ表面の小さな凹部を判別する。さらに、
上記信号処理部が判別した上記第１検査対象たる半導体
ウエハ表面の異物及び上記第２検査対象たる半導体ウエ
ハ表面の小さな凹部の何れか一つ又はその両方を表示す
る表示部を設ける。

【００１５】さらに、上記信号処理部が判別した判別結
果を記憶する記憶部を設け、すでに検査した検査対象を
再び検査する際に、上記信号処理部が、記憶部に記憶さ
れた判別結果と今回の測定の判別結果とを関連づける。

【００１６】

【実施例】図１は、本発明の好適な１つの実施例による
表面検査装置の主要な光学要素の概略配置図である。

【００１７】表面検査装置１は、少なくとも第１波長λ
１の光束１１と、これと異なる第２波長λ２の光束１２
を発するレーザチューブ等の光源部１０と、光源部１０
からの第１波長λ１の光束１１を第１照射角度θ１によ
って、被検査物である半導体ウエハ２に照射する第１照
射光学系２０と、光源部１０からの第２波長λ２の光束
１２を第２照射角度θ２によって、第１照射光学系１０
と同様に半導体ウエハ２の表面の検査点Ｐ上に照射する
第２照射光学系３０と、第１照射光学系２０と第２照射
光学系３０によって照射された光束１１、１２による半
導体ウエハ２の表面の検査点Ｐからの散乱光を第１受光
方向から受光する第１受光光学系４０と、第１照射光学
系１０又は第２照射光学系３０によって照射された光束
１１、１２による半導体ウエハ２の表面の検査点Ｐから
の散乱光を第１受光方向とは異なる第２受光方向から受
光する第２受光光学系５０と、被検査物たる半導体ウエ
ハ２を上記第１照射光学系２０の照射光束１１に対して
相対的に直線及び回転移動可能とする変位部６０とを有
する。第１受光光学系４０の仰角は、３０°であり、第
２受光光学系５０の仰角は、３０°である。

【００１８】光源部１０を説明すると、少なくとも第１
波長の光束１１と、これとは異なる第２波長の光束１２
を発する光源部１０としては、複数の波長の光束を発す
る各種のものが利用できる。例えばマルチラインのレー
ザのように一つの光源で複数の波長の光束を発するもの
や、異なる波長の光束を発する複数の光源の光束をハー
フミラーなどで合成して一つのビームを形成するものが
採用できる。

【００１９】マルチラインのレーザを採用する際に、不
必要な波長の光束が発生する場合は、第１波長と第２波
長を通過させるバンドパスフィルターを通過させること
により、必要な波長の光束のみを取り出すことができ
る。

【００２０】異なる波長の光束を発する複数の光源を使
用する場合は、複数の光束をハーフミラーなどで合成し
て一つのビームを形成する。その一例を図１１に示す。
２個の光源１０からビーム（光束）を発し、途中でハー
フミラー２０１で合成して合成ビームを作る。たとえ
ば、ヘリウムカドミウムレーザを使用し、４４１．６ｎ
ｍの波長と３２５ｎｍの波長を選択する。

【００２１】図１の例で光源部１０としてアルゴンイオ
ンレーザを用いれば、４８８ｎｍの波長と５１４．５ｎ
ｍの波長が選択できる。光源部１０から射出された光束
は、第１波長λ１の光束１１を通過させ、第２波長λ２
の光束１２を反射させるダイクロイックミラー３によっ
て、第１波長の光束１１と第２波長の光束１２が分離さ
れる。第１波長の光束１１は、第１ミラー２１によって
向きが変えられ、第１照射レンズ群２２、第２ミラー２
３を介して第１照射角度θ１で被検査物２の表面の照射
点Ｐに照射される。第２波長の光束１２は、ダイクロイ
ックミラー３によって反射され、第２照射レンズ群３
１、第３ミラー３２及び第４ミラー３３を介して第２照
射角度θ２で被検査物２の表面の照射点Ｐに照射され
る。

【００２２】照射点Ｐに検査対象すなわち異物等が存在
した場合、これに照射光束が照射されると、所定の指向
性に従って散乱光が生じる。第１照射角度θ１及び第２
照射角度θ２は、被検査物２の法線方向を基準に設定す
る。図１の実施例において、第１照射角度θ１は、入射
角度として０度から４０度の範囲から所定角度が選択さ
れる。第２照射角度θ２は５０度から８５度の範囲から
所定角度が選択される。水平方向は、一致していても異
なっていても差し支えない。

【００２３】図１の実施例においては、第１照射角度θ
１＜第２照射角度θ２の関係が成立している。第１波長
λ１と第２波長λ２の大きさは、任意に選択可能であ
る。但し、入射角度が大きいほど検出感度が良くなり、
また使用波長λが短いほど検出感度が良くなる傾向があ
るので、第１波長λ１よりも第２波長λ２が短い関係
（第１波長λ１＞第２波長λ２）とすれば、それによ
り、第１照射角度θ１による検出感度と第２照射角度θ
２による検出感度とが等しくなる方向に設定することが
できる。

【００２４】次は、第１受光光学系４０（側方散乱光）
と第２受光光学系５０（前方散乱）を説明する。

【００２５】前述の散乱光を受光するために第１受光光
学系４０と第２受光光学系５０が設けられている。第１
受光光学系４０は、第１照射光学系２０と第２照射光学
系３０によって照射された光束１１、１２による半導体
ウエハ２の表面の検査点Ｐからの散乱光を第１受光方向
から受光する。第２受光光学系５０は、第１照射光学系
２０又は第２照射光学系３０によって照射された光束１
１、１２による半導体ウエハ２の表面の検査点Ｐからの
散乱光を第１受光方向とは異なる第２受光方向から受光
する。

【００２６】第１受光方向の第１受光水平角θＨ１（た
とえば９０°）及び第２受光方向の第２受光水平角θＨ
２（たとえば５０°）は、第１照射光学系２０又は第２
照射光学系３０による照射光束１１、１２が被検査物２
で鏡面反射されたときの反射方向を基準に測る。図１の
実施例においては、第１受光水平角θＨ１＞第２受光水
平角θＨ２の関係にある。

【００２７】第１及び第２受光方向の受光仰角は例えば
３０°に設定される。

【００２８】図２に示すように、第１受光光学系４０で
受光された受光光束は、受光光路に挿入又はこれから離
脱するために矢印方向に移動可能に配置されているＮＤ
フィルタ２００を経たあと、第１波長λ１の光束と第２
波長λ２の光束に第２ダイクロイックミラー４１で分離
される。そして、第１受光部４２は、第１受光光学系４
０で受光した第１波長λ１の散乱光を受光し、第１受光
信号に変換する。第２受光部４３は、第１受光光学系４
０で受光した第２波長λ２の散乱光を受光し、第２受光
信号に変換する。

【００２９】第２受光光学系５０も、図２に示すものと
同様の光学系により、矢印方向に移動可能に配置されて
いるＮＤフィルタのあと第１波長λ１の光束と第２波長
λ２の光束にダイクロイックミラー４１で分離する。第
３受光部４３が、第２受光光学系５０で受光した第１波
長λ１の散乱光を受光し、第３受光信号に変換する。第
４受光部４４が、第２受光光学系５０で受光した第２波
長λ２の散乱光を受光し、第４受光信号に変換する。

【００３０】前述の第１受光部乃至第４受光部４１〜４
４は、フォトマルチプライヤーなどの高感度の受光素子
が望ましい。

【００３１】また、変位部６０を説明すると、変位部６
０は、被検査物２を回転変位させる回転変位部６１と被
検査物２を直線変位させる直線変位部６２とから構成さ
れている。回転変位部６１の一回転の変位に対して、直
線変位を光束の幅の所定割合だけ移動させるようにする
ことで、被検査物２を第１及び第２照射光学系２０、３
０の照射光によりくまなく螺旋走査を行う。

【００３２】本発明は前述のような走査方法に限られる
ものではなく、回転変位の代わりに照射光束をポリゴン
ミラーなどで直線走査を行うようにしても構わない。

【００３３】図１の実施例では、回転変位部６１が回転
テーブルを回転させる回転モータにより構成され、直線
変位部６２がその回転モータを直線的に移動させるスラ
イド移動部で構成されている。スライド移動部は、その
移動により照射光学系２０、３０の照射光束１１、１２
の照射位置が被検査物２の中心を通り、直径方向によぎ
るように変位させる。

【００３４】図３は、本発明による表面検査装置のブロ
ック図である。第１乃至第４受光部４１、４２、４３、
４４の第１乃至第４受光信号は、それぞれ第１乃至第４
Ａ／Ｄ変換器１１１、１１２、１１３、１１４により、
デジタル信号に変換された後、信号処理部の働きを行う
制御演算部１２０に送られ所定の信号処理がなされる。
制御演算部１２０は、後述する所定の信号処理を行い、
検査結果を必要に応じて表示部１３０で表示させたり、
記憶部１４０に記憶したり、その記憶内容の読み出しを
行う。

【００３５】また、制御演算部１２０は、回転変位部６
１の回転モータや直線変位部６２のスライド移動部を制
御したり、被検査物２の種類に応じて、第１乃至第４受
光部４１、４２、４３，４４の感度切換部１５０を制御
する。

【００３６】感度切換部１５０は、ＮＤフィルター２０
０を図２の矢印方向に移動して、第１乃至第４受光部４
１、４２、４３、４４の受光窓ににＮＤフィルター２０
０を挿入して感度を下げたり、受光窓からＮＤフィルタ
ー２００を離脱して感度を上げたりすることにより感度
切換を行う。

【００３７】第１乃至第４受光部４１、４２、４３、４
４をフォトマルチプライヤーで形成したときには、これ
らに加える電圧調整により感度を切り換えることもでき
る。

【００３８】図４は、検査の概略手順を示す。

【００３９】検査が開始されると、ステップＳ１におい
て、被検査物２の種類を判別し、表面散乱の少ないもの
（例えばベアウエハ、ＳｉＯ₂ 膜付きのもの）か、表面
散乱の多いもの（例えば、金属膜付きのウエハ）かを判
別する。被検査物２が、表面散乱の少ない被検査物のと
きには、ステップＳ２に進み、第１乃至第４受光部４１
〜４４の感度を表面散乱の少ない被検査物に適した設定
とする。すなわち表面散乱の少ない被検査物のときに
は、第１受光部４１及び第３受光部４３の感度を高感度
に切換え、第２受光部４２及び第４受光部４４の感度を
低感度に切換え（この状態を第１検査条件という）、ス
テップＳ３に進む。

【００４０】ステップＳ３では、第１照射光学系２０及
び第２照射光学系３０から第１波長λ１の光束１１と第
２波長λ２の光束１２がともに照射された状態で変位部
６０が回転変位と直線変位を行い、螺旋走査が行われ、
ステップＳ４に進む。

【００４１】ステップＳ４では、制御演算部１２０が第
１乃至第４受光部４１〜４４からの第１乃至第４受光信
号を受け取り、信号処理を行う受光信号を選択し、ステ
ップＳ５に進む。

【００４２】ステップＳ５では、制御演算部１２０が選
択された受光信号に所定の信号処理を施し、検査対象
（たとえば凸状の異物や、凹状の結晶欠陥等）を抽出
し、その開始座標、終了座標、ピーク座標などのデータ
を求め、ステップＳ６に進む。

【００４３】ステップＳ６では、抽出された高角度照射
によるデータと抽出された低角度照射によるデータに基
づき、検査対象の種類（たとえば凸状の異物や、凹状の
結晶欠陥）を判別し、ステップＳ７に進む。

【００４４】ステップＳ７では、走査を終了するか否か
が判断される。終了でなければ、ステップＳ４に戻り、
処理が走査が終了まで繰り返される。走査終了であれ
ば、ステップＳ８に進む。

【００４５】ステップＳ８では、検査対象の検査データ
を記憶部１４０に記憶し、ステップＳ９に進む。

【００４６】ステップＳ９では、後述する検査対象の検
査データを所定の形式で表示部１３０で表示し、ステッ
プＳ１０に進む。

【００４７】ステップＳ１０では、測定終了かどうかが
判断される。測定終了でなければ、ステップＳ１に戻
り、新たな測定が行われる。そうでなければ、そのまま
終了する。

【００４８】ステップＳ１において、被検査物２が、表
面散乱の多いもの（例えば、金属膜付きのウエハ）と判
断されたときには、ステップＳ１１に進み、第１乃至第
４受光部４１〜４４の感度を表面散乱の多い被検査物に
適した設定とする。すなわち表面散乱の多い被検査物の
ときには、第１受光部４１及び第３受光部４３の感度を
低感度に切換え、第２受光部４２及び第４受光部４４の
感度を高感度に切換える。この状態を第２検査条件とい
う。この場合、ステップＳ３に進み、検査が、上述した
ものと同様に行われる。

【００４９】受光信号の選択は、次のように行われる。

【００５０】図４のステップＳ４で行われる信号選択処
理について以下に説明する。

【００５１】被検査物２が、表面散乱の少ないもの（例
えばベアウエハ、ＳｉＯ₂ 膜付きのもの）である場合、
第１乃至第４受光部４１〜４４の感度を表面散乱の少な
い被検査物に適した設定とされる。すなわち表面散乱の
少ない被検査物のときには、第１受光部４１及び第３受
光部４３の感度を高感度に切換え、第２受光部４２及び
第４受光部４４の感度を低感度に切換える。この状態を
第１検査条件という。この状態で検査が行われる。

【００５２】このときに、高角度で照射される光束によ
る第１波長λ１の散乱光は、高感度に設定された第１受
光部４１、低感度に設定された第２受光部４２で受光さ
れ、第１受光信号、第２受光信号が形成される。

【００５３】低角度で照射される光束による第２波長λ
２の散乱光は、高感度に設定された第３受光部４３と、
低感度に設定された第４受光部４４で受光され、第３受
光信号と、第４受光信号が形成される。この時の各受光
信号の一例を図５の（１）（２）（３）（４）に示す。

【００５４】図５に示されているように、検査対象を抽
出する信号処理が行われる受光信号は、検査対象からの
散乱光の強度によって決定される。たとえば、一例とし
て、高感度に設定されている第１受光部４１の出力であ
る第１受光信号４１ａ〜４１ｄが飽和していないときに
は、第１受光信号が第１波長λ１の散乱光の信号として
信号処理の対象に選択される。第１受光信号４１ａ〜４
１ｄの少なくとも一つが飽和しているときには、低感度
に設定されている第２受光部４２の出力である第２受光
信号４２ａ〜４２ｄが第１波長λ１の散乱光の信号とし
て信号処理の対象に選択される。これにより高角度照射
の場合の散乱特性が得られる。

【００５５】一方、低角度照射の場合の散乱特性に関し
ては、高感度に設定されている第３受光部４３の出力で
ある第３受光信号４３ａ〜４３ｄのすべてが飽和してい
ないときには、第３受光信号４３ａ〜４３ｄが第２波長
λ２の散乱光の信号として信号処理の対象に選択され
る。第３受光信号４３ａ〜４３ｄのいずれかが飽和して
いるときには、低感度に設定されている第４受光部４４
の出力である第４受光信号４４ａ〜４４ｄが第２波長λ
２の散乱光の信号として信号処理の対象に選択される。

【００５６】さらに、検査対象データの抽出信号の処理
のしかたを具体的に説明する。

【００５７】検査対象のデータの処理は、図４に示すス
テップＳ５において行われる。その検査対象のデータ抽
出処理に関して説明すると、検査対象を表現するための
各種の方式がある。一例として、検査対象を、その開始
座標、終了座標、ピーク座標として求めるものを示す。

【００５８】図６は、そのような本発明のフローチャー
トの一例を示す。

【００５９】図６において、まず測定が開始されると、
ステップ１において、測定データが入力され、ステップ
２に進む。

【００６０】ステップ２において、得られた測定データ
SnがスライスレベルSLよりも大きいかどうかが判断さ
れ、小さい場合はステップ３に進み、大きい場合は、ス
テップ７に進む。

【００６１】ステップ３において、異物の幅を示す幅カ
ウントSWcnt の計数が０かどうか、即ち既に測定データ
SnがスライスレベルSLを越えたかどうかを判断する。言
い換えると、直前に異物のデータを測定をしたかどうか
を判断する。ここで直前とは、ステップ１３で判断され
る所定値SEset のカウント以内を意味する。

【００６２】SWcnt の計数が０である場合、即ち直前に
異物データがない場合、ステップ１に戻り次の測定デー
タの処理に移る。SWcnt の計数が０でない場合、即ち直
前に異物データがある場合には、ステップ４に進み、得
られた測定データSnがスライスレベルSLよりも小さい期
間を計数するSEcnt カウント（無信号期間カウント）を
計数する処理が行われる。

【００６３】ステップ４において、SEcnt ＝０の場合、
エンド信号計数が０であるかどうかが判断され、SEcnt
＝０の場合はステップ５に進み、それ以外はステップ１
２に進む。

【００６４】ステップ５において、即ち得られた測定デ
ータSnがスライスレベルSLを越えていた状態からスライ
スレベルSL下回った時に、その時の座標値X 、Y 座標を
Xend、Yendとして記憶し、ステップ６に進む。ステップ
６において、SEcnt 計数値に１が加えられ、ステップ１
へ戻り次の測定データ処理に移る。ステップ２におい
て、得られた測定データSnがスライスレベルSLよりも大
きいかどうかが判断されたときには、ステップ７に進
む。ステップ７において、SWcntの計数が０かどうか、
即ち測定データSnがスライスレベルSLを越えたかどうか
が判断され、初めて越えたときにはステップ８に進み、
初めてでないときには、ステップ１０に進む。

【００６５】ステップ８においては、この時の座標値を
異物の開始座標（スタート点の座標値）Xstart, Ystart
として記憶し、ステップ９に進む。

【００６６】一方、ステップ７において、異物の開始か
らの計数値SWcnt の計数が０でない、即ち最初に測定デ
ータSnがスライスレベルSLを越えたものでないと判断し
たときには、ステップ１０に進み、無信号期間カウント
SEcnt の計数値が０でないかどうかを判断する。無信号
期間カウントSEcnt の計数値が０でないときは、ステッ
プ１１で、SEcntの計数値を０とし、ステップ９に進
む。無信号期間カウントSEcnt の計数値が０のときは直
接ステップ９に進む。

【００６７】ステップ９においては、今回の測定データ
が以前の測定データより大きいかどうかを判断し、大き
い方をピークデータとして記憶するピーク処理がなさ
れ、ステップ１２に進む。

【００６８】ステップ１２においては、異物の開始座標
の点（スタート点、異物の前端に相当）からの計数値SW
cnt に１を加え、ステップ１に戻る。

【００６９】ステップ４において、SEcnt ＝０でない場
合、即ち無信号期間カウントSEcntの計数値が０でない
場合は、ステップ１３に進む。ここでは、無信号期間カ
ウントSEcnt が予め定めた計数値SEset より大きいかど
うかが判断される。無信号期間カウントSEcnt が予め定
めた計数値SEset より小さい場合は、ステップ６へ進み
次の測定データ処理が行われる。

【００７０】また無信号期間カウントSEcnt が予め定め
た計数値SEset より大きい場合は、ステップ１４へ進
み、次の測定データ処理が行われる。

【００７１】ステップ１４においては、ステップ８で記
憶された異物のスタート点の座標値Xstart, Ystartを、
ステップ５で記憶された座標値Xend, Yendを、メモリに
記憶されているピーク値を、それぞれ今回測定対象とな
っている異物のスタート点の座標値、異物のエンド点の
座標値及びピーク値としてデータ転送し、メモリに記憶
し、ステップ１５に進む。

【００７２】ステップ１５において、測定終了かどうか
が判断され、測定終了であればそのまま測定を終了し、
そうでなければステップ１６に進む。

【００７３】ステップ１６において、初期設定が行わ
れ、として異物の開始座標値Xstart,Ystart、終了座標
値Xend, Yend及びピーク値Ｐ、無信号期間カウントSEcn
t 並びに異物の開始からの計数値SWcnt を０として、ス
テップ１に戻る。

【００７４】図７は、本発明によるピーク値その他の処
理のしかたを示している。

【００７５】検出光を所定方向に走査させていくとき、
異物の散乱信号がスレッショルド信号（図７に水平に実
線で示されている）を越えたら、そこをスタート点（Ｓ
ｔａｒｔ）として記憶し、その後、異物散乱信号がスレ
ッショルド信号を下回ったら、そこをエンド点（Ｅｎ
ｄ）として記憶し、スタート点とエンド点との間で異物
散乱信号が最も大きかったところをピーク（Ｐｅａｋ）
として記憶する。異物散乱信号の位置データとしてスタ
ート点（Ｓｔａｒｔ）、ピーク（Ｐｅａｋ）およびエン
ド点（Ｅｎｄ）からなる位置情報に基いて検査対象物の
表面上の異物を特定する。

【００７６】図７においては、異物は、Ｄａ，Ｄｂ，Ｄ
ｃが特定されるので、異物の個数は３になる。この場
合、区間Ａ、Ｂのデータは異物の個数に無関係になり、
異物の個数は３個とカウントされるのである。

【００７７】次は、Ｚ方向の検出を説明する。

【００７８】照射光束の鏡面反射光を受光して、その受
光位置から被検査物２の高さを知ることができる。必要
に応じて、検査対象位置のＹ方向座標（被検査物２の直
線移動方向）を補正することもできる。たとえば、受光
部からの出力信号に基づき、演算同期回路部が、ウエハ
表面２上の検査時に基準面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。ここで、ｄＹ＝ｄＺ／tan θとする。たとえば、
補正後のピークの座標は、Ｙｍ ｄａｔａ−ｄＹとして
求める。螺旋走査の場合には、径方向にしか座標値にズ
レが生じないが、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。

【００７９】次は、検査対象の判別について説明する。

【００８０】図４のステップＳ７で行われる検査対象の
種類を判別についてより具体的に説明する。

【００８１】ここでは、抽出された高角度照射によるデ
ータと抽出された低角度照射によるデータに基づき、検
査対象の種類を判別する。

【００８２】表面散乱の少ない被検査物２を検査してい
るときには、図５の（１）（２）（３）（４）に示すよ
うな各種の第１乃至第４受光信号が得られる。そして、
これらの受光信号には、表面の凸部に相当する小さな表
面異物の信号や、表面の凹部に相当する結晶欠陥の信号
や、表面の凸部に相当する大きな異物の信号が含まれて
いる。

【００８３】たとえば、図５の（１）に示す第１受光信
号４１ａ〜４１ｄは、高照射角度で照射した第１波長λ
１の光束が照射されたときに生じた散乱光を第１方向か
ら受光した高感度に設定された第１受光部４１の出力で
ある。この第１受光信号４１ａ〜４１ｄには、表面の凸
部に相当する異物の信号と、表面の凹部に相当する結晶
欠陥の信号が、スライスレベルＳＬを越える信号として
現れる。但し、一番右側の大きな異物の信号４１ｄは、
飽和している。

【００８４】図５の（２）に示す第２受光信号４２ａ〜
４２ｄは、低照射角度で照射した第２波長λ２の光束が
照射されたときに生じた散乱光を第１方向から受光した
高感度に設定された第２受光部４２の出力である。この
第２受光信号４２ａ〜４２ｄでは、表面の凸部に相当す
る異物の信号４２ａ，４２ｄのみがスライスレベルＳＬ
を越える信号として現れ、表面の凹部に相当する結晶欠
陥の信号４２ｂ，４２ｃはスライスレベルＳＬを下回る
小さなレベルの信号として現れる。ただし、右端の信号
４２ｄは飽和している。

【００８５】図５の（３）に示す第３受光信号４３ａ〜
４３ｄは、高照射角度で照射した第１波長λ１の光束が
照射されたときに生じた散乱光を第２方向から受光した
低感度に設定された第３受光部４３の出力である。この
図５の（３）に示す第３受光信号４３ａ〜４３ｄは、第
１受光信号４１ａ〜４１ｄのレベルを全体的に下げたも
のとして現れる。

【００８６】図５の（４）に示す第４受光信号４４ａ〜
４４ｄは、低照射角度で照射した第２波長λ２の光束が
照射されたときに生じた散乱光を第２方向から受光した
低感度に設定された第４受光部４４の出力である。この
図５の（４）に示す第４受光信号４４ａ〜４４ｄは、第
３受光信号４３ａ〜４３ｄのレベルを全体的に下げたも
のとして現れる。

【００８７】従って、高照射角度で照射したときに得ら
れた受光信号（第１受光信号又は第３受光信号）と低照
射角度で照射したときに得られた受光信号（第２受光信
号又は第４受光信号）の両方に現れた検査対象は、表面
の凸部（すなわち異物）を表した信号として判別でき
る。また、高照射角度で照射したときに得られた受光信
号（第１受光信号又は第３受光信号）に現れ、低照射角
度で照射したときに得られた受光信号（第２受光信号又
は第４受光信号）には現れない検査対象は、表面の凹部
（すなわち結晶欠陥などの窪み）として判別する。

【００８８】表示部１３０には、検査対象の種類ごとの
個別表示か、検査対象の種類を区別可能に合成して表示
させる。また過去に同じ被検査物を測定したデータがあ
るときは、検査対象（異物等）の増加、減少などの履歴
がグラフなどで判断つくような形で表示される。

【００８９】図８は、そのような検査結果の表示例を示
す。図８の（ａ）では、被検査物２の輪郭図形中に検出
した結晶欠陥のみを検出位置に対応させて○８１、８２
で表示し、図８の（ｂ）では、被検査物２の輪郭図形中
に検出した異物のみを検出位置に対応させて×８３、８
４で表示し、図８の（ｃ）では、被検査物２の輪郭図形
中に検出した結晶欠陥と異物を区別可能な記号（たとえ
ば○、×）で検出位置に対応させて表示している。

【００９０】また、図７に関連して説明したピークの値
は色の違いで表示するのが好ましい。

【００９１】図９と図１０は、過去に同じ被検査物を測
定したデータがあるとき、検査対象の増加、減少などの
履歴の一例を示した図である。

【００９２】図９において、（ａ）は、第１回目（ｔ
１）の検査データを示し（ｂ）は第２回目（ｔ２）の検
査データを示し、（ｃ）は、第３回目（ｔ３）の検査デ
ータを示している。○印９１、９４、９５は凹状の検査
対象（結晶欠陥など）を示し、×印９２、９３、９６、
９７は、凸状の検査対象（パーティクルのような凸状の
もの）を示している。（ａ）から（ｃ）に順に検査対象
の個数が増加している。

【００９３】図１０は、図９の（ａ）〜（ｃ）つまり
（ｔ１）〜（ｔ３）における検査対象９１〜９７の履歴
を示すグラフである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による表面検査装置の主な光学要素の概
略配置図である。

【図２】受光光学系の詳細図である。

【図３】本発明の表面検査装置の概略を示すブロック図
である。

【図４】本発明を適用した表面検査装置による検査の概
略フローチャートを示す。

【図５】第１受光信号乃至第４受光信号の一例を示した
図である。

【図６】本発明の表面検査装置における検査対象を求め
る信号処理の一例を示すフローチャートである。

【図７】受光信号の一例を示した図である。

【図８】本発明の表面検査装置において検査結果を検査
対象の種類に応じて単独させて表示したり、合成させて
表示した例を示した図である。

【図９】本発明の表面検査装置において過去の測定結果
と関連づけられた検査結果を表示する他の例を示す図で
ある。

【図１０】本発明の表面検査装置において過去の検査結
果と関連づけられた検査結果を表示する一例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ 表面検査装置 ２ 被検査物 ３ ダイクロイックミラー １０ 光源部 ２０ 第１照射光学系 ３０ 第２照射光学系 ４０ 第１受光光学系 ４１ 第２ダイクロイックミラー ５０ 第２受光光学系 ６０ 変位部 ６１ 回転変位部 ６２ 直線変位部 ４１〜４４ 第１乃至第４受光部 １１１〜１１４ 第１乃至第４Ａ／Ｄ変換器 １２０ 制御演算部 １３０ 表示部 １４０ 記憶部 １５０ 感度切換部

【手続補正書】

【提出日】平成１０年２月１２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による表面検査装置の主な光学要素の概
略配置図である。

【図２】受光光学系の詳細図である。

【図３】本発明の表面検査装置の概略を示すブロック図
である。

【図４】本発明を適用した表面検査装置による検査の概
略フローチャートを示す。

【図５】第１受光信号乃至第４受光信号の一例を示した
図である。

【図６】本発明の表面検査装置における検査対象を求め
る信号処理の一例を示すフローチャートである。

【図７】受光信号の一例を示した図である。

【図８】本発明の表面検査装置において検査結果を検査
対象の種類に応じて単独させて表示したり、合成させて
表示した例を示した図である。

【図９】本発明の表面検査装置において過去の測定結果
と関連づけられた検査結果を表示する他の例を示す図で
ある。

【図１０】本発明の表面検査装置において過去の検査結
果と関連づけられた検査結果を表示する一例を示す図で
ある。

【図１１】複数の光束をハーフミラーで合成して１つの
ビームを形成する態様の一例を示す説明図である。

【符号の説明】 １ 表面検査装置 ２ 被検査物 ３ ダイクロイックミラー １０ 光源部 ２０ 第１照射光学系 ３０ 第２照射光学系 ４０ 第１受光光学系 ４１ 第２ダイクロイックミラー ５０ 第２受光光学系 ６０ 変位部 ６１ 回転変位部 ６２ 直線変位部 ４１〜４４ 第１乃至第４受光部 １１１〜１１４ 第１乃至第４Ａ／Ｄ変換器 １２０ 制御演算部 １３０ 表示部 １４０ 記憶部 １５０ 感度切換部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神酒 直人 東京都板橋区蓮沼町75番１号 株式会社ト プコン内 (72)発明者 磯崎 久 東京都板橋区蓮沼町75番１号 株式会社ト プコン内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１波長の光束と第２波長の光束を発す
   る光源部と、 上記第１波長の光束を第１照射角度により被検査物の表
   面に照射する第１照射光学系と、 上記第２波長の光束を第１照射角度とは異なる第２照射
   角度により被検査物の表面に照射する第２照射光学系
   と、 第１照射光学系で照射されて被検査物表面の検査対象か
   らの散乱光を第１受光方向から受光する第１受光光学系
   と、 第２照射光学系で照射された被検査物表面の検査対象か
   らの散乱光を第２受光方向から受光する第２受光光学系
   と、 第１受光光学系で受光した第１波長の散乱光を第１受光
   信号に変換する第１受光部と、 第１受光光学系で受光した第２波長の散乱光を第２受光
   信号に変換する第２受光部と、 第２受光光学系で受光した第１波長の散乱光を第３受光
   信号に変換する第３受光部と、 第２受光光学系で受光した第２波長の散乱光を第４受光
   信号に変換する第４受光部と、 上記被検査物と上記照射光学系の照射光束とを相対的に
   変位させる変位部と、 上記第１乃至第４受光信号から検査対象を弁別する信号
   処理部と、 から構成されていることを特徴とする表面検査装置。
2. 【請求項２】 上記第１照射光学系の第１照射角度は、
   上記第２照射光学系の第２照射角度よりも小さく設定し
   てあり、 第１受光光学系が受光する第１受光方向が上記第１照射
   光学系又は上記第２照射光学系で照射された光束の被検
   査物の表面での正反射方向に対してなす第１受光角度
   は、第２受光光学系がその正反射方向となす第２受光角
   度よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項
   １記載の表面検査装置。
3. 【請求項３】 上記信号処理部は、上記第１受光信号若
   しくは第３受光信号に基づき第１処理信号を、又は上記
   第２受光信号若しくは第４受光信号に基づき第２処理信
   号を形成して、上記第１処理信号と上記第２処理信号と
   の両者に含まれるデータから第１検査対象を、又は上記
   第１処理信号と上記第２処理信号との一方にしか含まれ
   ないデータから第２検査対象を、検査対象として判別す
   るように構成されていることを特徴とする請求項２記載
   の表面検査装置。
4. 【請求項４】 さらに、上記第１受光部乃至第４受光部
   の感度をそれぞれ高感度と低感度に切換可能な感度設定
   手段を設け、 該感度設定手段は、上記被検査物が表面散乱の少ないも
   のであるときに、上記第１受光部及び上記第２受光部を
   高感度に設定し、上記第３受光部及び第４受光部を低感
   度に設定するように構成したことを特徴とする請求項３
   記載の表面検査装置。
5. 【請求項５】 さらに、上記第１受光部乃至第４受光部
   の感度をそれぞれ高感度と低感度に切換可能な感度設定
   手段を設け、 該感度設定手段は、上記被検査物が表面散乱の多いもの
   であるときに、上記第１受光部及び上記第２受光部を低
   感度に設定し、上記第３受光部及び第４受光部を高感度
   に設定するように構成したことを特徴とする請求項３記
   載の表面検査装置。
6. 【請求項６】 上記被検査物は、ベアの半導体ウエハと
   し、上記信号処理部は、上記第１検査対象として半導体
   ウエハ表面の異物を、上記第２検査対象として半導体ウ
   エハ表面の小さな凹部を判別することを特徴とする請求
   項４記載の表面検査装置。
7. 【請求項７】 さらに、上記信号処理部が判別した上記
   第１検査対象たる半導体ウエハ表面の異物及び上記第２
   検査対象たる半導体ウエハ表面の小さな凹部の何れか一
   つ又はその両方を表示する表示部を設けたことを特徴と
   する請求項６記載の表面検査装置。
8. 【請求項８】 さらに上記信号処理部が判別した判別結
   果を記憶する記憶部を設け、 すでに検査した検査対象を再び検査する際に、上記信号
   処理部が、記憶部に記憶された判別結果と今回の測定の
   判別結果とを関連づけるように構成されていることを特
   徴とする請求項６記載の表面検査装置。