JPH11258157A - 異物検査装置 - Google Patents

異物検査装置

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JPH11258157A
JPH11258157A JP8043298A JP8043298A JPH11258157A JP H11258157 A JPH11258157 A JP H11258157A JP 8043298 A JP8043298 A JP 8043298A JP 8043298 A JP8043298 A JP 8043298A JP H11258157 A JPH11258157 A JP H11258157A
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JP
Japan
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laser
scattered light
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Application number
JP8043298A
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English (en)
Inventor
Kazuhisa Mizushima
一寿 水島
Toru Ishizuka
徹 石塚
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Shin Etsu Handotai Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Handotai Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 0.08μm以下の超微小異物や欠陥等の検
出も可能な異物検査装置を提供する。 【解決手段】 検査対象物1の表面に異なる角度から複
数のレーザー光15a,15bを同一点に照射する複数
のレーザー光源14a,14bと、同一点の異物2から
の散乱光6を検出して散乱光強度に応じた散乱強度信号
を出力する光検出器17とを備えた異物検査装置。ま
た、異なる角度に設置された複数の光検出器と、該複数
の光検出器から出力される散乱強度信号を加算して出力
する信号加算器とを備えた構成でもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光散乱式の異物検査
装置に関するものである。更に詳しくは、半導体ウェー
ハ等の物質の表面を検査し、その表面の異物や欠陥の有
無を確認する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体ウェーハ上に異物や欠陥が存在す
ると、その半導体ウェーハを用いて半導体デバイスを製
造した場合のデバイス製造歩留りに悪影響を及ぼすこと
が知られている。そのため、異物や欠陥のサイズや個数
は非常に重要なウェーハ品質であり、その評価には光散
乱方式の異物検査装置が一般的に用いられている。
【0003】図7は、従来の光散乱方式の異物検査装置
を用いて表面に異物が付着した半導体ウェーハを検査す
る様子を示す。図のように、表面に異物2が付着した半
導体ウェーハ1をステージ3上に載置し、レーザー光源
4からレーザー光5を半導体ウェーハ1の表面に照射
し、レーザーの正反射光を除く異物2からの散乱光6の
強度を光電子増倍管等の光検出器7により検出する。以
下、異物を対象として説明するが、半導体ウェーハの欠
陥についても同様である。
【0004】異物の粒径は、散乱光の強度から求めるこ
とができる。すなわち、図8に示すような粒径が既知の
ポリスチレン・ラテックス(PSL)標準粒子と散乱光
強度との相関式を用い、検出した異物からの散乱光強度
を相関式に当てはめて異物の粒径を算出する。また、あ
る異物検査装置についてPSL標準粒子と散乱光強度と
の相関式を求めることにより、その異物検査装置の検出
可能な最小粒径も推測される。例えば図8の相関式から
は、検出可能な最小粒径は0.09μm程度と推測され
る。
【0005】また、図9に示すように、複数のレーザー
光源及び光検出器を選択的に用いる異物検査装置もあ
る。本装置は、入射方向がそれぞれ垂直方向及び斜方方
向に設定されたレーザー光源4a及び4bと、それぞれ
異なる高さ、つまり高角度、中角度及び低角度に配置さ
れた光検出器7a、7b及び7cとを備え、これら設置
角度の異なる複数のレーザー光源及び光検出器の使用を
角度ごとに任意に選択できる。通常、ひとつのレーザー
入射角度及びひとつの光検出角度の組合せからなる一対
の光学系を選択し、一方向からレーザー光を入射し、異
物からの散乱光を一定の角度に配置された検出器により
検出する。散乱光の検出特性は各光学系、すなわちレー
ザー光の入射角度及び光検出角度の組合せにより異な
る。
【0006】図10は、各種光学系を用いてPSL標準
粒子からの散乱光を検出した時の散乱光強度特性を示
す。具体的には、レーザー光源4aからレーザー光を垂
直入射し、散乱光6を中角度の光検出器7bで検出する
光学系(以下、一括して「垂直−中角度光学系」と言
う。)、レーザー光源4bからレーザー光を斜方入射
し、散乱光6を低角度の光検出器7cで検出する光学系
(以下、一括して「斜方−低角度光学系」と言う。)及
びレーザー光源4bからレーザー光を斜方入射し、散乱
光6を中角度の光検出器7bで検出する光学系(以下、
一括して「斜方−中角度光学系」と言う。)の3種の光
学系について、粒径と散乱光強度との相関を示す。3種
の光学系はそれぞれ異なる直線性を示し、0.10μm
以下の微小粒径異物からの散乱光は斜方−中角度光学系
の時に最も大きく、この光学系が微小粒径異物の検出に
最も適していることが確認されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、デバイスの高
集積化に伴い、ウェーハに求められる異物の品質レベル
はますます厳しくなってきており、近い将来には0.0
8μm以下の超微小粒径異物の検出が必要となってくる
と予想される。しかし、従来の異物検査装置では、感度
の最も優れた斜方−中角度光学系を用いても0.08μ
m以下の超微小粒径異物の検出は不可能である。
【0008】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、0.08μm以下の超微小異物や欠陥等の検出
も可能な異物検査装置を提供することを目的とするもの
である。
【0009】
【課題を解決するための手段】本願の請求項1記載の発
明は、検査対象物の表面に異なる角度から複数のレーザ
ー光を同一点に照射する複数のレーザー光源と、前記同
一点からの散乱光を検出して散乱光強度に応じた散乱強
度信号を出力する光検出器とを備えたことを特徴とする
異物検査装置を提供する。
【0010】本願の請求項2記載の発明は、検査対象物
の表面にレーザー光を照射するレーザー光源と、前記表
面から種々の角度に散乱される散乱光を異なる角度で検
出し、それぞれ散乱光強度に応じた散乱強度信号を出力
する複数の光検出器と、該複数の光検出器から出力され
る各散乱強度信号を加算して出力する信号加算器とを備
えたことを特徴とする異物検査装置を提供する。
【0011】本願の請求項3記載の発明は、検査対象物
の表面に異なる角度から複数のレーザー光を同一点に照
射する複数のレーザー光源と、前記同一点から種々の角
度に散乱される散乱光を異なる角度で検出し、それぞれ
散乱光強度に応じた散乱強度信号を出力する複数の光検
出器と、該複数の光検出器から出力される各散乱強度信
号を加算して出力する信号加算器とを備えたことを特徴
とする異物検査装置を提供する。
【0012】前述したように、従来の異物検査装置で
は、レーザーの入射方向及び散乱光の検出角度を任意に
選択できる反面、一定の角度から入射したひとつのレー
ザー光による散乱光のうちのある一定角度範囲の散乱光
しか検出することができず、検出効率に無駄が生じてい
た。そのため、本発明の異物検査装置は、複数のレーザ
ーを種々の方向から同一点に入射し、異物からの散乱光
を増加させて検出するか、あるいは種々の角度に配置さ
れた光検出器を用い、種々の角度に散乱する同一異物か
らの散乱光を複数の異なる角度から同時に検出し、各光
検出器からの散乱強度信号を加算するようにしたもので
ある。
【0013】なお、検出器の感度は、ひとつの角度につ
いて2〜4個の複数個の検出器を用いることによっても
向上する。これは1ケ所にまとめる必要はなく、同じ角
度(同じ高さ)で円周方向全周をカバーできるようにし
てもよい。しかし、本発明のように高・中・低角度と高
さ方向の広い範囲(感度の低い部分)も含め検出するこ
とにより、散乱光強度の角度依存性も少なくなり、感度
も向上し、検出感度及び評価の信頼性も上がる。また、
異なる角度で検出し、なお且つ感度の低い角度には複数
の検出器を配置すれば更に好ましい。さらに、複数のレ
ーザー及び複数の検出器の両方の構成を併用すること
で、できる限り多くの散乱光を集光し、検出能力を更に
向上することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施形態の一例
を示す。本例では、検査対象物としての半導体ウェーハ
1を載置するステージ3と、半導体ウェーハ1の表面に
それぞれ垂直方向及び斜方方向のレーザー光15a及び
15bを同一点に照射するレーザー光源14a及び14
bと、該同一点に存在する異物2からの散乱光6を中角
度で検出して散乱光強度に応じた散乱強度信号を出力す
る光検出器17とを備えている。レーザー光15a及び
15bのレーザー強度はそれぞれ15mW、光検出器1
7の散乱光強度の検出下限は30〜40Bitと、従来
使用されていたものと同程度のものを使用した。
【0015】図2は、上記装置についてPSL標準粒子
を用いて粒径と散乱光強度との相関を求めた結果を示
す。なお、垂直−中角度光学系及び斜方−中角度光学系
を用いた従来の装置の場合も併せて示してある。散乱光
強度の検出下限を40Bit程度とすると、検出可能な
最小異物粒径は、従来の垂直−中角度光学系及び斜方−
中角度光学系の場合は、粒径と散乱光強度との関係から
それぞれ0.09μm及び0.08μmであることが推
定される。一方、本発明の装置では、異物からの散乱光
が増加しており、その結果、図2からわかるように、検
出能力が0.07μm程度まで向上した。
【0016】図3は、本発明の実施形態の他の例を示
す。本例では、検査対象物としての半導体ウェーハ1を
載置するステージ3と、半導体ウェーハ1の表面に斜方
方向のレーザー光25を照射するレーザー光源24と、
異物2からの散乱光6をそれぞれ中角度及び低角度で検
出して散乱光強度に応じた信号を出力する光検出器27
a及び27bと、両光検出器からの散乱強度信号を加算
して出力する加算器28とを備えている。レーザー光2
5のレーザー強度は15mW、光検出器27a及び27
bの散乱光強度の検出下限はそれぞれ30〜40Bit
のものを使用した。
【0017】図4は、上記装置についてPSL標準粒子
を用いて粒径と散乱光強度との相関を求めた結果を示
す。なお、斜方−中角度光学系及び斜方−低角度光学系
を用いた従来の装置の場合も併せて示してある。散乱光
強度の検出下限を40Bit程度とすると、検出可能な
最小異物粒径は、従来の斜方−中角度光学系及び斜方−
低角度光学系の場合は、粒径と散乱光強度との関係から
それぞれ0.08μm及び0.085μmであることが
推定される。一方、本発明の装置では、単一の光検出器
における異物からの散乱光の検出強度は従来と同一であ
るが、2個の光検出器からの散乱光信号は加算器で加算
されて増加し、その結果、検出能力が0.065μm程
度まで向上した。
【0018】図5は、本発明の実施形態の他の例を示
す。本例では、検査対象物としての半導体ウェーハ1を
載置するステージ3と、半導体ウェーハ1の表面にそれ
ぞれ垂直方向及び斜方方向のレーザー光35a及び35
bを同一点に照射するレーザー光源34a及び34b
と、異物2からの散乱光6をそれぞれ中角度及び低角度
で検出して散乱光強度に応じた信号を出力する光検出器
37a及び37bと、両光検出器からの散乱強度信号を
加算して出力する加算器38とを備えている。レーザー
光35a及び35bのレーザー強度は15mW、光検出
器37a及び37bの散乱光強度の検出下限はそれぞれ
30〜40Bitのものを使用した。
【0019】図6は、上記装置についてPSL標準粒子
を用いて粒径と散乱光強度との相関を求めた結果を示
す。図において、本例はレーザー入射数が2の場合(実
線で表示)として示してある。なお、レーザー入射数が
1の図3で示した装置の場合(点線で表示)も併せて示
してある。散乱光強度の検出下限を40Bit程度とす
ると、検出可能な最小異物粒径は、レーザー入射数が2
の本例の装置場合はレーザー入射数が1の場合に比べて
更に小さくなり、検出能力がより向上することが確認で
きた。
【0020】上記各実施形態では、2個のレーザー光源
と1個の光検出器の組合せ、1個のレーザー光源と2個
の光検出器の組合せ、あるいは2個のレーザー光源と2
個の光検出器の組合せの例を示したが、これらの数は特
に限定されず、更に多数のレーザー光源及び光検出器を
用いた場合は、検出感度をより向上させることができる
ことは言うまでもない。また、0.08μm以下の異物
の検出には、レーザー強度として24mW程度あること
が好ましい。さらに、レーザーの入射角度及び検出角度
は上記実施形態に限定されず、必要に応じて種々の角度
を採用することができる。加えて、検出角度については
円周方向全周に数個以上配置し、正反射光が含まれない
角度で幅広く(高・低角度等)で検出されることが好ま
しい。なお、上記説明はいずれも異物の検出に関しての
ものであるが、半導体ウェーハの欠陥等についても同様
に検査を行うことができる。
【0021】
【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、現在
市販されている検出器を用い、その検出器の能力以上の
0.08μm以下の超微小異物や欠陥等の検出も可能
で、次世代対応ウェーハに求められる異物品質要求に対
応した異物検査装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の異物検査装置の一例を示す概略構成図
である。
【図2】PLS標準粒子の粒径と散乱光強度との相関を
示す図である。
【図3】本発明の異物検査装置の他の例を示す概略構成
図である。
【図4】PLS標準粒子の粒径と散乱光強度との相関を
示す図である。
【図5】本発明の異物検査装置の他の例を示す概略構成
図である。
【図6】PLS標準粒子の粒径と散乱光強度との相関を
示す図である。
【図7】従来の異物検査装置の一例を示す概略構成図で
ある。
【図8】PLS標準粒子の粒径と散乱光強度との相関を
示す図である。
【図9】従来の異物検査装置の他の例を示す概略構成図
である。
【図10】PLS標準粒子の粒径と散乱光強度との相関
を示す図である。
【符号の説明】
3 ステージ 14a,14b,24,34a,34b レーザー光源 17,27a,27b,37a,37b 光検出器 28,38 加算器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 検査対象物の表面に異なる角度から複数
    のレーザー光を同一点に照射する複数のレーザー光源
    と、前記同一点からの散乱光を検出して散乱光強度に応
    じた散乱強度信号を出力する光検出器とを備えたことを
    特徴とする異物検査装置。
  2. 【請求項2】 検査対象物の表面にレーザー光を照射す
    るレーザー光源と、前記表面から種々の角度に散乱され
    る散乱光を異なる角度で検出し、それぞれ散乱光強度に
    応じた散乱強度信号を出力する複数の光検出器と、該複
    数の光検出器から出力される各散乱強度信号を加算して
    出力する信号加算器とを備えたことを特徴とする異物検
    査装置。
  3. 【請求項3】 検査対象物の表面に異なる角度から複数
    のレーザー光を同一点に照射する複数のレーザー光源
    と、前記同一点から種々の角度に散乱される散乱光を異
    なる角度で検出し、それぞれ散乱光強度に応じた散乱強
    度信号を出力する複数の光検出器と、該複数の光検出器
    から出力される各散乱強度信号を加算して出力する信号
    加算器とを備えたことを特徴とする異物検査装置。
JP8043298A 1998-03-12 1998-03-12 異物検査装置 Pending JPH11258157A (ja)

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