JPH11271231A - 表面異物検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体等の製造装置において被検出物の表面
に付着する異物を比較的簡単な構成で高精度に検出でき
るようにすること。 【解決手段】 直線偏光成分を有するレーザ光源を用い
てスキャンミラー１３，走査装置１４によりレーザ光を
走査してウエハ３上に投光する。ウエハ３からの散乱光
を受光レンズ１６を介して受光する。受光位置には偏光
ビームスプリッタ１７、受光素子１８，１９を配置し、
偏光成分が保存されている散乱光、及びこれと垂直な偏
光方向の散乱光を受光する。これらの受光素子の出力比
に基づいて異物の有無を判別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造装置、液
晶の製造装置等に用いられ、被検出物上の表面に付着す
る微小粒子の有無を判別するための表面異物検査装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体製造装置における真空チャ
ンバー内の異物検査装置としては、真空プロセスチャン
バー内に取付けられ、レーザ光源より平行なレーザ光を
測定領域に照射し、測定領域内を微粒子が通過したとき
微粒子からの散乱光を集光し、散乱光の有無に基づいて
チャンバー内を浮遊する微粒子数を計測するようにした
パーティクルモニタが知られている。

【０００３】又ウエハ上に付着する微粒子を検出するた
めの装置として、レーザ光源よりレーザ光をウエハ上に
照射しウエハを回転駆動すると共に、特定の方向に直線
移動させてウエハの全面をスキャニングし、スキャニン
グ時にウエハ表面上の微粒子から得られる散乱光を集束
光学系で検出することにより、異物の有無を検査するよ
うにしたウエハ表面異物検査装置が用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述した第１の従来例
のパーティクルモニタはチャンバー内を浮遊する微粒子
を測定するものであるが、測定の対象となる領域でしか
微粒子を検出することができず、検出エリアが狭いとい
う欠点があった。又半導体制御装置を稼働させるにつれ
て光学系が徐々に汚染され易く、周期的にクリーニング
する必要があるという欠点があった。更にウエハ上に付
着する微粒子を検出するものではないので、空中を浮遊
する微粒子数から、ウエハ上に付着する微粒子数を推定
しなければならないという問題点があった。

【０００５】又前述した第２の従来例では、気体レーザ
光源やウエハの回転駆動装置，移動ステージ等の大型で
高価な装置が必要になってしまう。このためこのような
装置を用いて全てのウエハをインラインで検査すること
が難しいという欠点があった。

【０００６】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたものであって、半導体製造装置における半導体
ウエハや液晶表示装置の製造装置に用いられる液晶板等
の被検査物の表面上に付着する微小粒子を判別するため
の検査装置において、比較的簡単な光学系を用いて全て
のウエハ上の微粒子の異物を自動的に検査できる検査装
置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、被検出物の搬送位置に設けられ、被検出物の表面に
付着した異物を検出する表面異物検査装置であって、直
線方向の偏光成分を有する光を出射する光源手段と、前
記光源手段からの光を一定の範囲で線状に被検出物上を
走査する走査手段と、被検出物からの散乱光を集光する
集光手段と、前記集光手段によって集光された散乱光か
ら前記光源手段と同一の偏光成分及びこれと垂直な偏光
成分を有する散乱光を夫々受光する第１，第２の受光手
段と、前記第１，第２の受光手段からの出力に基づいて
被検出物上の異物の有無を判別する信号処理手段と、を
有することを特徴とするものである。

【０００８】本願の請求項２の発明は、被検出物の搬送
位置に設けられ、被検出物の表面に付着した異物を検出
する表面異物検査装置であって、互いに偏光方向の直交
する２つの直線偏光成分の光を交互に発光させ同一の光
軸上に出射する光源手段と、前記光源手段からの光を一
定の範囲で線状に被検出物上を走査する走査手段と、被
検出物からの散乱光を集光する集光手段と、前記集光さ
れた散乱光から前記光源のうちいずれか一方の偏光成分
と同一の偏光成分を有する散乱光を偏光フィルタを介し
て受光する受光手段と、前記光源手段の２つの直線偏光
の夫々の光の駆動時点における前記受光手段からの出力
に基づいて前記被検出物上の異物の有無を判別する信号
処理手段と、を有することを特徴とするものである。

【０００９】本願の請求項３の発明は、被検出物の搬送
位置に設けられ、被検出物の表面に付着した異物を検出
する表面異物検査装置であって、直線偏光の第１の光源
及びこれと４５°異なった方向の直線偏光の第２の光源
を交互に発光させ同一の光軸上に出射する光源手段と、
前記光源手段からの光を一定の範囲で線状に被検出物上
を走査する走査手段と、被検出物からの散乱光を集光す
る集光手段と、前記光源手段の第１の光源の投光時に集
光された散乱光から前記第１の光源と同一の偏光成分及
びこれと垂直な偏光成分を有する散乱光を夫々受光する
第１，第２の受光手段と、前記光源手段の第２の光源の
投光時に集光された散乱光から前記第２の光源と同一の
偏光成分及びこれと垂直な偏光成分を有する散乱光を夫
々受光する第３，第４の受光手段と、前記第１，第２の
受光手段の相対値と、前記第３，第４の受光手段からの
出力の相対値とが実質的に一致するかどうかに基づいて
被検出物上の異物の有無を判別する信号処理手段と、を
有することを特徴とするものである。

【００１０】本願の請求項４の発明は、請求項１〜３の
いずれか１項の表面異物検査装置において、前記光源手
段からの光を被検出物上に集束する集束レンズと、前記
光源手段より前記集束レンズ及び前記走査手段を介して
被検出物上に照射され、被検出物より反射された正反射
光を受光する分割型受光素子と、前記分割型受光素子の
各領域の受光レベルの比が所定値となるように前記集束
レンズの位置を光軸方向に移動させ、被検出物上の投光
スポット径を所定値に保持するフォーカスサーボ手段
と、を更に有することを特徴とするものである。

【００１１】本願の請求項５の発明は、請求項１〜３の
いずれか１項の表面異物検査装置において、前記走査手
段は、前記光源手段の光を前記被検出物の表面に略垂直
に入射させる光路変更手段を有することを特徴とするも
のである。

【００１２】本願の請求項６の発明は、請求項１〜５の
いずれか１項の表面異物検査装置において、前記信号処
理手段は、被検出物が通過する間の被検出物上に検出さ
れる異物数を計数することを特徴とするものである。

【００１３】本願の請求項７の発明は、請求項６の表面
異物検査装置において、前記被検出物からの正反射光を
受光する正反射光受光手段を有し、前記信号処理手段は
前記正反射光受光手段からの出力に基づいて被検出物の
測定領域への到来を検出することを特徴とするものであ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】図２は本発明の第１の実施の形態
による表面検査装置が用いられる半導体製造装置の一例
を示す概略図であり、図１は第１の実施の形態による表
面異物検査装置の光学系の主要部を示す斜視図、図３は
その主要部を示す断面図である。これらの図に示すよう
に半導体製造装置はウエハカセット１，２に保持されて
いるウエハ３をロードロックチャンバー４，トランスポ
ートチャンバー５を介して順次搬送し、プロセスチャン
バー６，７に挿入することによって、製造工程を順次進
めて半導体装置が製造される。ロードロックチャンバー
４はウエハ搬送用ハンド８を用いてウエハが直線的に駆
動される部分である。この実施の形態による異物検査装
置１０はこの部分のガラス窓の上面に取付けられ、搬送
中のウエハの真上に配置される。異物検査装置１０はこ
のロードロックチャンバー４を一定の高さで通過するウ
エハ３を光学的に走査することによって、その表面に付
着する微粒子を検査するものである。

【００１５】本実施の形態による異物検査装置１０は、
図１に示すようにＸ軸に平行な直線偏光成分を有するレ
ーザダイオード１１が光源手段として用いられ、このレ
ーザ光をレンズ１２を介してスキャンミラー１３に入射
する。走査装置１４はスキャンミラー１３を一定の速度
で回動させることによって、レーザ光をＸＹ平面上で走
査するものである。この走査されたレーザ光は、図示の
ようにＸＹ平面から４５°傾いた反射面を有する直角三
角柱状のミラー１５に入射し、下方に反射される。スキ
ャンミラー１３，走査装置１４及びミラー１５は光源か
らの光を一定の範囲で線上に被検出物上を走査する走査
手段であり、ミラー１５は光を被測定物の表面に略垂直
に入射させる光路変更手段である。レンズ１２はスキャ
ンミラー１３及びミラー１５を介してレーザ光をウエハ
３上に照射したとき、ウエハ３上に集束するように焦点
位置が定められているものとする。こうすればウエハ３
が停止している場合には、走査装置１４によってスキャ
ンミラー１３を回動させることにより投光スポットはウ
エハ上を図示のように直線状に走査する。スキャンビー
ムが通過する領域で異物があれば、異物上を走査したと
きに散乱光が得られることとなる。ミラー１５の上部に
は散乱光を集光するための受光レンズ１６が設けられ
る。受光レンズ１６による散乱光の集束位置には散乱光
の偏光成分に応じて光を分離する偏光ビームスプリッタ
１７が設けられ、偏光ビームスプリッタ１７を透過する
位置及び反射する位置に第１，第２の受光手段であるフ
ォトダイオード等の受光素子１８，１９が設けられる。
受光素子１８はレーザダイオードの偏光方向と同一の偏
光方向の偏光ビームスプリッタを通過する光を受光する
第１の受光素子であり、受光素子１９はこれと垂直な偏
光成分の光、即ち光源であるレーザダイオードと９０°
異なった偏光方向の光を受光する第２の受光素子であ
る。

【００１６】ウエハ３は加工前には表面が平坦である
が、加工によってパターン等が形成され、その表面は凹
凸になっている場合がある。パターンは多くの場合、Ｘ
軸又はＹ軸と平行であり、このようなパターンが形成さ
れている場合には、Ｘ軸に沿った偏光成分を有するウエ
ハ３への照射光があればその偏光成分はほとんど保存さ
れる。従ってパターンによる散乱光は偏光ビームスプリ
ッタ１７を透過し、受光素子１８によって受光されるこ
ととなる。一方ウエハ３上にごみ等の微粒子（異物）が
付着している場合には、光を照射すると散乱光が生じる
が、偏光成分は保存されないため、受光素子１８，１９
のいずれにも散乱光は得られる。従って２つの受光素子
の受光レベルの比に基づいて微粒子の有無を判別するこ
とができる。以下の表はウエハの回転角度をＸ軸及びＹ
軸に平行な方向にパターンを有する状態を０°とし、夫
々０°，４５°，９０°回転させて移動させた状態での
２つの受光素子の受光比（受光素子１９の出力／受光素
子１８の出力）を測定した実験データである。

【表１】

【００１７】この場合にはウエハの回転角度０°及び９
０°では、最大値が０．２３以下であり、受光比はほぼ
同じとなる。回転角度が４５°のときには最大値は１．
６０となる。又パターンのない平坦なウエハ上に粒径
０．３μｍ及び１．０μｍの微粒子が付着していると
き、受光比は夫々０．４９、０．５０となる。このため
ウエハの移動方向（この場合はＹ軸）とウエハのパター
ンの方向とを一致させておくことによって、受光比から
ウエハ上の異物の有無をパターンと区別して判別するこ
とができる。受光素子１８，１９の前面には夫々Ｘ軸に
平行、及びＹ軸に平行な偏光成分の光のみを受光素子に
入射するように、偏光フィルタ２０，２１を設けること
が好ましい。又偏光ビームスプリッタ１７に代えてハー
フミラーを用いることができる。ハーフミラーを用いた
場合には受光素子１８及び１９の前面には偏光フィルタ
２０，２１を設けることが必要となる。又搬送手段によ
ってウエハ３がロードロックチャンバー４を搬送されて
きたことを検出するために、正反射光受光手段である受
光素子２２を反射光が検出できる位置に設けておき、正
反射光が検出された後に異物の検出処理を行うようにし
てもよい。例えばミラー１５から投光スポットをウエハ
に照射するＺ軸方向の光軸をＺ軸とわずかにずらせ、正
反射光をスキャンビーム１３，レンズ１５を介して受光
できるようにレーザダイオード１１に近接する位置に受
光素子２２を設けておいてもよい。又ウエハ３に光学ス
ポットが照射される位置にきたことを検出するための光
電センサ等を設け、その受光素子の出力を信号処理部に
入力するようにしてもよい。

【００１８】次にこの実施の形態による異物検査装置の
投光素子駆動部及び受光素子の出力を処理する信号処理
手段の構成について、図４を参照しつつ説明する。光源
であるレーザダイオード１１はＡＰＣ駆動回路３１が接
続される。ＡＰＣ駆動回路３１はレーザダイオード１１
のレベルを一定となるように駆動するものである。又受
光素子１８，１９及びウエハ検出用の受光素子２２の出
力は夫々増幅回路３２〜３４により増幅され、Ａ／Ｄ変
換回路３５〜３７を介してマイクロコンピュータ３８に
与えられる。マイクロコンピュータ３８はこれらのＡ／
Ｄ変換出力に基づいて、２つの受光素子の受光比から微
粒子数を計数し出力を出すものである。マイクロコンピ
ュータ３８は図４に示すように受光比演算手段３８ａ，
受光比を設定された閾値と比較する比較手段３８ｂ及び
閾値を越えたときに計数する計数手段３８ｃと、Ａ／Ｄ
変換回路３７からの出力を所定の閾値と比較するウエハ
判別手段３８ｄ及び計数制御手段３８ｅを有している。
又マイクロコンピュータ３８には比較手段３８ｂに閾値
を設定する閾値設定手段３８ｆを有している。計数制御
手段３８ｅはウエハ判別手段３８ｄからのウエハ有無の
判別信号が得られたときに計数手段３８ｃによって比較
出力の計数を開始させ、ウエハの判別出力が停止したと
きに計数を停止させて計数した異物数を出力するもので
ある。

【００１９】このような構成により投光用のレーザダイ
オード１１が駆動され、ウエハ３がロードロックチャン
バー４を通過し、ウエハ３上にスキャンビームが入射し
始めた時からマイクロコンピュータ３８で計数が開始さ
れる。スキャニングにより図１に実線で示す走査領域が
搬送につれて順次移動することとなり、ウエハ３のほぼ
全面を走査することができる。従ってウエハ判別出力が
得られなくなれば１枚のウエハの走査のほぼ全面の走査
が完了したため、計数手段３８ｃより異物数を出力す
る。こうすれば１枚のウエハについての異物数を検出す
ることができる。

【００２０】尚この実施の形態ではＹ軸方向への走査速
度はウエハ３の搬送速度によって決まる。従ってウエハ
３の全面を走査するためには、搬送速度が速ければスキ
ャンミラー１３の回動を高速にする必要がある。又ウエ
ハ３の全ての面を走査することなく図５（ａ）に示すよ
うに間引いて走査するようにしてもよい。又スキャニン
グの幅はウエハ３の直径と同一の幅としてもよく、又図
５（ｂ）に示すようにその中央部のみを走査してもよ
い。これらの場合には搬送速度が高速となった場合にも
高速で通過するウエハの異物を検出することができる。

【００２１】次に本発明の第２の実施の形態について説
明する。図６は第２の実施の形態のウエハ表面異物検査
装置であり、第１の実施の形態と同一部分は同一符号を
付して詳細な説明を省略する。この実施の形態では互い
に直交する２つの投光用のレーザダイオードを用いる。
レーザダイオード４１はＸ軸方向の直線偏光成分を有す
るレーザダイオードであり、その前方にレーザ光を集束
するレンズ４２が設けられる。レーザダイオード４３は
Ｙ軸方向に偏光方向を有するレーザダイオードであり、
その前方にレーザ光を集束するレンズ４４が設けられ
る。これらのレーザダイオード４１，４３からの光は偏
光ビームスプリッタ４５によって透過及び反射され、２
つのレーザ光が共にスキャンミラー１３に入射される。
レーザダイオード４１，４３はスキャンミラー１３の走
査及びウエハの走行時間よりも十分短い時間間隔で交互
に点灯するものとし、異なった偏光方向の光をウエハ上
に照射する。その他の光学系は前述した第１の実施の形
態と同様であり、受光レンズ１６の焦点位置にはＸ軸方
向に偏光成分を有する散乱光を透過させる偏光フィルタ
４６及び受光素子４７を設ける。

【００２２】図７はこの実施の形態によるウエハ表面異
物検査装置の投光部及び信号処理部の構成を示すブロッ
ク図である。本図に示すようにタイミング回路５１は同
一の周期で投光時間がずれた投光パルス信号５１ａ，５
１ｂを発生し、ＡＰＣ駆動回路５２，５３に与える。Ａ
ＰＣ駆動回路５２，５３はこれらの投光パルスに基づい
てレーザダイオード４１，４３を交互に駆動するもので
ある。又受光素子４７の出力は増幅回路５４を介してサ
ンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路５５に与えられる。サン
プルホールド回路５５はタイミング回路５１より出力さ
れる２つの投光パルスの双方のタイミングで増幅出力を
保持するものであり、保持された受光レベルはＡ／Ｄ変
換回路５６を介してマイクロコンピュータ５７に入力さ
れる。マイクロコンピュータ５７にもタイミング回路５
１より投光パルスのタイミング信号が与えられている。
マイクロコンピュータ５７内にはこのタイミング信号に
基づいてＡ／Ｄ変換回路５６からのＡ／Ｄ変換出力を保
持する受光レベル保持手段５７ａ，受光比演算手段５７
ｂ，比較手段５７ｃ，計数手段５７ｄ及び比較手段に閾
値を与えるための閾値設定手段５７ｅと、外部からのウ
エハ判別信号によって計数の開始，終了及びリセットを
制御する計数制御手段５７ｆが設けられている。

【００２３】この実施の形態ではタイミング回路５１よ
り発生する投光パルスに基づいて２つのレーザダイオー
ド４１，４３を交互に駆動する。前述したようにウエハ
３にパターンが形成されていない場合又はＸ軸及びＹ軸
に平行なパターンが形成されている場合には、Ｘ軸に沿
った偏光方向を有するレーザダイオード４１を投光した
ときには、その偏光成分が保存された散乱光が得られ、
受光レンズ１６によって散乱光が集光されて偏光フィル
タ４６を介して受光素子４７に得られる。Ｘ軸及びＹ軸
に平行なパターンのみの場合には、レーザダイオード４
３によりＹ軸に平行な偏光成分の光を投光しても同様の
散乱光が得られるが、ほとんど偏光フィルタ４６を透過
しないため受光レベルは極めて低いレベルとなる。従っ
てこの場合には２つの受光レベルの比は大きくなる。又
ウエハ３上に異物が付着している場合には、いずれの偏
光方向のレーザ光を投光しても散乱光の一部は偏光フィ
ルタ４６を透過し受光素子４７で受光されることとな
る。従ってレーザダイオード４１，４３を点灯している
ときに得られる受光素子のレベルの比は小さい値とな
る。このため比較手段５７ｃでその比を閾値と比較する
ことによって、ウエハ３に形成されたパターンとウエハ
上の異物とを識別して検出することができる。このため
前述した実施の形態と同様に、ウエハの１枚の通過時に
計数手段５７ｄで計数し、通過後に計数出力を出すこと
によってウエハ上の異物数を出力することができる。

【００２４】次に本発明の第３の実施の形態について図
８を用いて説明する。この実施の形態ではスキャンミラ
ーで走査された光をウエハ上に反射するためのＸＹ平面
より４５°傾いた反射面を有するミラー１５Ａをわずか
に湾曲させ、その湾曲の中心位置をスキャンミラーを介
してレーザ光を集束するレンズとなるようにしたもので
ある。その他の構成は前述した第１の実施の形態又は第
２の実施の形態と同様である。こうすればレーザ光から
の光はレンズからミラーまで及びウエハまでの距離が一
定となり、ウエハ３上のレーザ光のスキャニング位置に
かかわらず一定の径のスポットを投光することができ
る。この場合にはミラー１５Ａの湾曲をごくわずかにし
ておくことにより、偏光方向はほとんど変化することな
くウエハ３上に照射することができる。

【００２５】次に本発明の第４の実施の形態について説
明する。この実施の形態では図９に光学系の主要部を示
すように受光レンズをミラーで照射される位置の周辺か
らの散乱光を受光するために複数の受光レンズを１６
ａ，１６ｂを連結したものであり、その他の構成は前述
した各実施の形態と同一とする。この場合には各受光レ
ンズ１６ａ，１６ｂは正方形状のものとし、一辺を連結
して横長に用いる。この場合には夫々の受光レンズの焦
点位置に第１の実施の形態と同様の偏光ビームスプリッ
タ１７ａ，１７ｂや２つの受光素子１８ａ，１８ｂ，１
９ａ，１９ｂを配置する。この場合に各偏光方向の受光
素子１８ａ，１８ｂの出力を加算し、受光素子１９ａ，
１９ｂの出力を加算して信号処理をする必要がある。尚
受光レンズ数は２つに限らず、更に多数の受光レンズを
並列に配置してもよく、この場合は受光部を複数設けて
各受光素子の出力を加算して処理を行う。

【００２６】次に本発明の第５の実施の形態について説
明する。図１０は第５の実施の形態の光学系の主要部を
示す斜視図である。この実施の形態では、Ｘ軸方向の偏
光成分を有するレーザダイオード６１及びＸ軸から４５
°傾けた偏光方向となるレーザダイオード６２を用い
る。そしてレーザダイオード６１，６２の前面にはレー
ザ光を集束するためのレンズ６３，６４を配置する。そ
してレーザダイオード６１，６２の光軸を一致するため
にハーフミラー６５を用いて、ハーフミラー６５を反射
又は透過した光をスキャンミラー１３に導く。スキャン
ミラー１３で走査された光は第１の実施の形態と同様に
ミラー１５で反射され、図示しないウエハ３上を直線的
に走査する。そして前述した第２の実施の形態と同様
に、レーザダイオード６１，６２を交互に点灯し、スキ
ャンミラー１３，ミラー１５によってこれらの光をウエ
ハ上に照射する。そしてウエハより得られる散乱光を受
光レンズ１６によって受光する。受光レンズ１６の焦点
位置にはハーフミラー６６を配置し、散乱光を二分割す
る。そして分離された一方の散乱光について、光源であ
る一方のレーザダイオード６１と同一方向とこれに垂直
な方向の光を偏光ビームスプリッタ６７で分離し、第
１，第２の受光手段である受光素子６８ａ，６８ｂで受
光する。又分離された他方の散乱光についても同様に、
光源である他方のレーザダイオード６２と同一及びこれ
と垂直な方向の散乱光を偏光ビームスプリッタ６９で分
離し、第３，第４の受光手段である受光素子７０ａ，７
０ｂによって受光できるように光学系を配置する。

【００２７】次にこの実施の形態の投光部，信号処理部
の構成について図１１，図１２のブロック図を用いて説
明する。図１１において、レーザダイオード６１，６２
は前述した第２の実施の形態と同様に、タイミング回路
５１、ＡＰＣ駆動回路５２，５３によって交互に駆動さ
れる。又受光素子６８ａ，６８ｂ，７０ａ，７０ｂの出
力は夫々増幅回路７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂによ
って増幅され、サンプルホールド回路７３ａ，７３ｂ，
７４ａ，７４ｂに入力される。サンプルホールド回路７
３ａ，７３ｂはＡＰＣ駆動回路５２でレーザダイオード
６１が駆動されるタイミングで増幅出力をホールドし、
サンプルホールド回路７４ａ，７４ｂはレーザダイオー
ド６２を駆動するタイミングで増幅出力をホールドする
ものであり、夫々の出力はＡ／Ｄ変換回路７５ａ，７５
ｂ，７６ａ，７６ｂに与えられる。Ａ／Ｄ変換回路７５
ａ，７５ｂ，７６ａ，７６ｂはこれらのホールドされた
出力をデジタル値に変換してマイクロコンピュータ７７
に出力するものである。

【００２８】マイクロコンピュータ７７にも２つの投光
パルス信号５１ａ，５１ｂが与えられている。マイクロ
コンピュータ７７内には図１２に示すように、Ａ／Ｄ変
換回路７５ａ，７５ｂの出力を保持する受光レベル保持
手段７７ａ、Ａ／Ｄ変換回路７６ａ，７６ｂの出力を保
持する受光レベル保持手段７７ｂが設けられる。各受光
レベル保持手段７７ａ，７７ｂは夫々Ａ／Ｄ変換回路７
５ａと７５ｂ及び７６ａと７６ｂの受光レベルを保持す
るものである。又受光比演算手段７７ｃ，７５ｄは夫々
のＡ／Ｄ変換出力の受光比を算出するものであり、各受
光比は受光比比較手段７７ｅに与えられる。受光比比較
手段７７ｅは２つの受光比がほぼ同一のレベルかどうか
を判別するものであり、その出力は計数手段７７ｆに与
えられる。又計数制御手段７７ｇはウエハ判別信号が与
えられたときに計数手段７７ｆにより計数を開始させ、
ウエハの通過時に計数を終了して異物数を出力するもの
である。

【００２９】この場合にもウエハ３に投光スポットが照
射される位置に達すると、計数手段７７ｆにより計数を
開始する。ウエハ３上のパターンがＸ軸及びＹ軸と平行
であれば、レーザダイオード６１が駆動されているとき
には受光比演算手段７７ｃで得られる受光比は前述した
第１の実施の形態で得られる受光比演算手段３８ｆの出
力と同一となる。この場合にはパターンのみであれば受
光比は０．２３以下の小さいレベルとなっている。又異
物があれば受光比はこれより大きい値となる。一方レー
ザダイオード６２が駆動されているタイミングでは、受
光比演算手段７７ｂで得られる出力はばらつきが大きく
なるが、レーザダイオード６１を照射したときの受光比
との差が大きくなる。又異物が付着している場合にはレ
ーザダイオード６１を照射したときの受光比とほぼ同一
のレベルとなる。従って２つの受光比が同一レベルかど
うかを判別することによって、ウエハ上のパターンと異
物とを識別する。このようにパターンと一致した方向の
偏光成分及びこれに対して４５°傾いた偏光成分の夫々
の強度比に基づいて安定してウエハ上の異物のみを検出
することができる。

【００３０】次に本発明の第６の実施の形態について図
１３を用いて説明する。この実施の形態の光学系部分は
前述した第５の実施の形態とほぼ同様であり、同一部分
は同一符号を付して詳細な説明を省略する。この実施の
形態は２つのレーザダイオード８１，８２の波長をわず
かに異ならせ、ハーフミラー６５の位置に代えてダイク
ロイックミラー８３を用いる。ダイクロイックミラー８
３はレーザダイオード８１の光を反射し、レーザダイオ
ード６２の光を透過させることによって２つのレーザビ
ームを同一の光軸としてスキャンミラーにより走査す
る。この場合には散乱光を分離するためのハーフミラー
６６に代えて、ダイクロイックミラー８４を用いて波長
成分毎に散乱光を分離する。その他の構成は第５の実施
の形態と同様である。こうすればレーザダイオード８
１，８２の光を無駄なく有効に利用できるため、前述し
た第５の実施の形態よりもより高いレベルの散乱光を検
出することができる。このため高感度で異物の有無の判
別精度を向上させることができる。

【００３１】次に本発明の第７の実施の形態について図
１４を用いて説明する。この実施の形態は第１の実施の
形態と基本的な構成はほぼ同様であり、同一部分は同一
符号を付して詳細な説明を省略する。この実施の形態は
第１の実施の形態で用いられるレーザダイオード１１と
レンズ１２との間にハーフミラー９１を配置する。ハー
フミラー９１はレーザダイオードより出射した光の一部
を透過してスキャンミラー１３に導くと共に、ウエハ３
で反射された正反射光を反射させて三分割フォトダイオ
ード９２に入射する。三分割フォトダイオード９２はウ
エハ３からの正反射光のスポットを受光するものであ
り、その受光出力は受光部９３に与えられる。受光部９
３は３つの領域の夫々の受光レベルの出力をフォーカス
サーボ手段９４に与える。フォーカスサーボ手段９４は
三分割フォトダイオード９２の中心の受光領域と両端の
受光領域の加算値の比が一定となるようにレンズ１２を
Ｚ軸方向に駆動するものである。こうしてフォーカスサ
ーボをかけると、ウエハ３上の投光スポットの径が所定
の径となるようにレンズ１２がＺ軸方向に駆動される。
こうすればレーザ光のスキャニング位置にかかわらずウ
エハ上でほぼ一定の投光スポット径を得ることができ
る。

【００３２】又本発明の第８の実施の形態について図１
５を用いて説明する。この実施の形態は第７の実施の形
態とほぼ同様であるが、ハーフミラー９１を用いること
なく図１５に示すようにレーザダイオード１１に隣接す
る位置に三分割フォトダイオード９２を配置している。
そしてウエハ３からの反射光が三分割フォトダイオード
９２に入射するように入射光をＺ軸からわずかに傾けて
照射するようにしたものである。こうすればハーフミラ
ー９１による光の損失がなく、高感度でフォーカスサー
ボをかけることができ、異物の有無を判別することがで
きる。又三分割フォトダイオード９２をウエハが測定領
域に達したことを検出するための受光素子として用いる
ため、各領域の出力を加算し、図４に示すようにＡ／Ｄ
変換回路３７に与えるようにしてもよい。

【００３３】ここで説明した各実施の形態による異物検
査装置は、プラズマＣＶＤ装置やスパッタ装置，エッチ
ング装置等の半導体や液晶の製造装置において、ウエハ
等を搬送する搬送部分に取付けることにより、常に異物
の検出が可能となる。従って全ての被検出物について製
造工程を変化させることなく検査が可能となる。

【００３４】尚前述した各実施の形態では光源と同一の
偏光方向の受光レベル及びこれと垂直な方向の偏光成分
の受光レベルの比に基づいて異物の有無を検出するよう
にしているが、２つの受光手段の出力の和に対する光源
に同一の偏光成分の受光レベルの比に基づいて異物を検
出するようにしてもよい。又２つの出力の和に対する光
源の偏光方向と垂直な偏光成分の受光レベルの比に基づ
いて異物の有無を検出するようにしてもよい。

【００３５】更に各実施の形態では、異物を検出する信
号処理の主要部の機能をマイクロプロセッサを用いたソ
フトウェアによって実現しているが、ハードウェアによ
って同等の機能を実現するようにしてもよいことはいう
までもない。

【００３６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本願の請求項
１〜７の発明によれば、投光スポットを線状に走査し、
その散乱光によってウエハ等の表面に実際に付着してい
る異物の有無を判別することができる。従ってこの装置
を被検出物の搬送経路に取付けておくだけで、ウエハ等
の被検出物の搬送途中で被検出物の表面を走査して異物
を判別することができるため、改めてウエハ移動ステー
ジやウエハ回転機構等を設ける必要がなく、構造を極め
て簡略化することができ、装置を小型化することができ
る。更に直線偏光を有する光をその偏光成分が保存され
ている散乱光と保存されない散乱光に分離し、それらの
出力に基づいて異物を判別するようにしているため、異
物の判別の精度を向上させることができるという効果が
得られる。又請求項４の発明では、被検出物から得られ
る正反射光に基づいてフォーカスサーボをかけているた
め、被検出物上に照射される投光スポットのスポット径
を一定とすることができる。又請求項６，７の発明で
は、被検出物が通過する際に計数を開始し、通過後に計
数を終了することで、被検出物上の異物数を計数して出
力することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態によるウエハ表面異
物判別装置の光学系の構成を示す図である。

【図２】この実施の形態が用いられる異物検出装置と半
導体製造装置の全体構成を示す斜視図である。

【図３】半導体製造装置に取付けられる異物検査装置と
搬送経路を示す側面図である。

【図４】この実施の形態によるウエハ異物検査装置の信
号処理部の構成を示すブロック図である。

【図５】この実施の形態による異物検検査置の投光スポ
ットとウエハを示す図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態によるウエハ表面異
物検査装置の光学系の構成を示す図である。

【図７】この実施の形態によるウエハ異物検査装置の信
号処理部の構成を示すブロック図である。

【図８】本発明の第３の実施の形態によるウエハ表面異
物検査装置の光学系の構成を示す図である。

【図９】本発明の第４の実施の形態によるウエハ表面異
物検査装置の光学系の構成を示す図である。

【図１０】本発明の第５の実施の形態によるウエハ表面
異物検査装置の光学系の構成を示す図である。

【図１１】この実施の形態によるウエハ異物検査装置の
信号処理部の構成を示すブロック図（その１）である。

【図１２】この実施の形態によるウエハ異物検査装置の
信号処理部の構成を示すブロック図（その２）である。

【図１３】本発明の第６の実施の形態によるウエハ表面
異物検査装置の光学系の構成を示す図である。

【図１４】本発明の第７の実施の形態によるウエハ表面
異物検査装置の光学系の構成を示す図である。

【図１５】本発明の第８の実施の形態によるウエハ表面
異物検査装置の光学系の構成を示す図である。

【符号の説明】

１，２ ウエハカセット ３ ウエハ ４ ロードロックチャンバー １０ ウエハ表面異物検査装置 １１，４１，４３，６１，６２，８１，８２ レーザダ
イオード １２，４２，４４ レンズ １３ スキャンミラー １４ 走査装置 １５，１５Ａ ミラー １６ 受光レンズ １７，２０，２１，４５，４６，６７，６９ 偏光ビー
ムスプリッタ １８，１９，２２，６８ａ，６８ｂ，７０ａ，７０ｂ
受光素子 ３１，３２，５２，５３ ＡＰＣ駆動回路 ３８，７７ マイクロコンピュータ ３８ａ，５７ｂ，７７ｃ，７７ｄ 受光比演算手段 ３８ｂ，５７ｃ 比較手段 ３８ｃ，５７ｄ，７７ｆ 計数手段 ３８ｄ ウエハ判別手段 ３８ｅ，５７ｆ，７７ｇ 計数制御手段 ３８ｆ，５７ｅ 閾値設定手段 ５７ａ，７７ａ，７７ｂ 受光レベル保持手段 ６５，６６，９１ ハーフミラー ７７ｅ 受光比比較手段 ８３，８４ ダイクロイックミラー ９２ 三分割フォトダイオード ９３ 受光部 ９４ フォーカスサーボ手段

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検出物の搬送位置に設けられ、被検出
   物の表面に付着した異物を検出する表面異物検査装置で
   あって、 直線方向の偏光成分を有する光を出射する光源手段と、 前記光源手段からの光を一定の範囲で線状に被検出物上
   を走査する走査手段と、 被検出物からの散乱光を集光する集光手段と、 前記集光手段によって集光された散乱光から前記光源手
   段と同一の偏光成分及びこれと垂直な偏光成分を有する
   散乱光を夫々受光する第１，第２の受光手段と、 前記第１，第２の受光手段からの出力に基づいて被検出
   物上の異物の有無を判別する信号処理手段と、を有する
   ことを特徴とする表面異物検査装置。
2. 【請求項２】 被検出物の搬送位置に設けられ、被検出
   物の表面に付着した異物を検出する表面異物検査装置で
   あって、 互いに偏光方向の直交する２つの直線偏光成分の光を交
   互に発光させ同一の光軸上に出射する光源手段と、 前記光源手段からの光を一定の範囲で線状に被検出物上
   を走査する走査手段と、 被検出物からの散乱光を集光する集光手段と、 前記集光された散乱光から前記光源のうちいずれか一方
   の偏光成分と同一の偏光成分を有する散乱光を偏光フィ
   ルタを介して受光する受光手段と、 前記光源手段の２つの直線偏光の夫々の光の駆動時点に
   おける前記受光手段からの出力に基づいて前記被検出物
   上の異物の有無を判別する信号処理手段と、を有するこ
   とを特徴とする表面異物検査装置。
3. 【請求項３】 被検出物の搬送位置に設けられ、被検出
   物の表面に付着した異物を検出する表面異物検査装置で
   あって、 直線偏光の第１の光源及びこれと４５°異なった方向の
   直線偏光の第２の光源を交互に発光させ同一の光軸上に
   出射する光源手段と、 前記光源手段からの光を一定の範囲で線状に被検出物上
   を走査する走査手段と、 被検出物からの散乱光を集光する集光手段と、 前記光源手段の第１の光源の投光時に集光された散乱光
   から前記第１の光源と同一の偏光成分及びこれと垂直な
   偏光成分を有する散乱光を夫々受光する第１，第２の受
   光手段と、 前記光源手段の第２の光源の投光時に集光された散乱光
   から前記第２の光源と同一の偏光成分及びこれと垂直な
   偏光成分を有する散乱光を夫々受光する第３，第４の受
   光手段と、 前記第１，第２の受光手段の相対値と、前記第３，第４
   の受光手段からの出力の相対値とが実質的に一致するか
   どうかに基づいて被検出物上の異物の有無を判別する信
   号処理手段と、を有することを特徴とする表面異物検査
   装置。
4. 【請求項４】 前記光源手段からの光を被検出物上に集
   束する集束レンズと、 前記光源手段より前記集束レンズ及び前記走査手段を介
   して被検出物上に照射され、被検出物より反射された正
   反射光を受光する分割型受光素子と、 前記分割型受光素子の各領域の受光レベルの比が所定値
   となるように前記集束レンズの位置を光軸方向に移動さ
   せ、被検出物上の投光スポット径を所定値に保持するフ
   ォーカスサーボ手段と、を更に有することを特徴とする
   請求項１〜３のいずれか１項記載の表面異物検査装置。
5. 【請求項５】 前記走査手段は、前記光源手段の光を前
   記被検出物の表面に略垂直に入射させる光路変更手段を
   有するものであることを特徴とする請求項１〜３のいず
   れか１項記載の表面異物検査装置。
6. 【請求項６】 前記信号処理手段は、被検出物が通過す
   る間の被検出物上に検出される異物数を計数するもので
   あることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載
   の表面異物検査装置。
7. 【請求項７】 前記被検出物からの正反射光を受光する
   正反射光受光手段を有し、前記信号処理手段は前記正反
   射光受光手段からの出力に基づいて被検出物の測定領域
   への到来を検出するものであることを特徴とする請求項
   ６記載の表面異物検査装置。