JPS61223541A - 表面検査方法および装置 - Google Patents

表面検査方法および装置

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JPS61223541A
JPS61223541A JP60064896A JP6489685A JPS61223541A JP S61223541 A JPS61223541 A JP S61223541A JP 60064896 A JP60064896 A JP 60064896A JP 6489685 A JP6489685 A JP 6489685A JP S61223541 A JPS61223541 A JP S61223541A
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light
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Yuichiro Yamazaki
裕一郎 山崎
Motosuke Miyoshi
元介 三好
Katsuya Okumura
勝弥 奥村
Shigeru Ogawa
茂 小川
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Toshiba Corp
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/94Investigating contamination, e.g. dust

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体ウェー八等の基板表面に光を照射し、そ
の基板表面からの散乱光により基板の表面を検査する表
面検査方法および装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
半導体装置の製造にあっては、半導体ウェーハから得ら
れる半導体チップの歩留まりを向上させるため、半導体
ウェーハの表面に付着したパーティクルの検出を行なう
のが一般的である。従来、この検出は半導体ウェー八等
の基板表面にレーザ光等を照射して、その表面からの散
乱光を集光し、得られた散乱光を光電子増倍管で検出し
ている。
例えば、基板がシリコンウェーへの場合には、第11図
の感度特性向、線Aで示すように、基板上のパーティク
ル粒子からの散乱光による出力電圧が単調増加の関係に
あるため、特定のパーティクル粒径に対するレベルでス
ライスレベルを設定して光電子増倍管の出力電圧からパ
ーティクル径の判定を行なっている。
しかしながら、シリコンウェーハ表面に他の化合物のI
WAが形成された場合にあっては、このスライスレベル
の決定が困難になるという問題があった。すなわち、第
11図の曲1iiBはシリコンウェーハ表面にポリシリ
コンの薄膜が形成された場合の感度特性曲線であり、曲
線Cは酸化シリコンの薄膜が形成された場合の感度特性
曲線であり、曲線りは窒化シリコンの薄膜が形成された
場合の感度特性曲線である。いずれも薄膜の光学的性質
、特に、反射率特性が相違するため、シリコンウェーへ
の感度特性曲線Aと異なっており、スライスレベルの決
定が困難となるとともに、シリコンウェー八と同一の感
度でパーティクルを検出することができなかった。
〔発明の目的〕
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、表面の反
射率が異なる基板であっても、同一のスライスレベルで
かつ同一の感度でパーティクルの検出をすることができ
る表面検査方法および装置を提供することを目的とする
〔発明の概要〕
上記目的を達成するために本発明による表面検査方法は
、基板に照射して得られる散乱光の検出を、基板の反射
率に応じてその感度を補正することを特徴とする。
また、本発明による表面検査装置は、散乱光を検出する
検出手段に加えて、基板の反射率に応じて、検出手段の
検出感度を補正する補正手段を設けたことを特徴とする
〔発明の実施例〕
以下本発明を図示の一実施例により説明する。
第1図、第2図に本発明の一実施例による表面検査装置
を示す。半導体ウェーハ等の基板1は駆動機構2によっ
て左右の移動および水平面内での回転がおこなわれる。
この駆動機構2は基板1が載置されるターンテーブル2
1と、ターンテーブル21を回転させるモータ22と、
モータ22およびターンテーブル21を左右に移動させ
るラック23と、ラック23を回転させるモータ24と
からなっており、これらにより、基板1の全面を走査し
、検査部分の割出しが行なわれるようになっている。
基板1を検査する表面検査装置は、基板1の検査部分に
レーザ光等の光を照射する光源3と、この光が反射する
散乱光を集光させる集光手段4と、集光された散乱光を
検出する検出手段5と、検出手段の検出感度を補正する
補正手段8とからなつている。集光手段4は基板1に面
する下端部が切欠かれた積分球であり、その上端部には
基板の表面に当たって基板から正反射を行なう反射光の
みを外部に導く窓4bが開設されると共に、側面部には
基板1上に付着したパーティクルに当たって散乱する散
乱光を集光する集光窓4Cが開設させている。そして、
この集光窓4Cに検出手段5の感光部が設けられており
、検出手段5にはパーティクルからの散乱光が入射する
ようになっている。
検出手段5は、本実施例では第2図に示すように積分球
4の集光窓4Cに設けられ散乱光を検出する光電子増倍
管6と、光電子増倍管6で検出された散乱光信号を増幅
するヘッドアンプ7とからなっており、さらにヘッドア
ンプ7には図示しないが公知の計測表示装置が接続され
て、その出力が処理表示されるようになっている。補正
手段8はこのような検出手段の光電子増倍管6の検出感
度を基板1の反射率に応じて補正するものであり、本実
施例においては高圧電源9により光電子増倍管6に印加
される印加電圧を、高圧電源制御部10により基板1の
反射率に応じて制御するようにしている。すなわち、高
圧電源制御部10には基板の反射率にあわせて感度を設
定するプログラムが内蔵されており、基板1の種類に応
じて光電子増倍管6への印加電圧が適宜選択されるよう
になっている。
次に、以上のような装置により、基板の表面を検査する
方法を説明する。なお、以下の説明においては、第11
図に示す曲線B、C,Dを曲線へにならうように補正す
る場合について説明する。
第3図はポリシリコンlll5II化シリコン薄膜、窒
化シリコン薄膜がシリコンウェーハ表面に被覆された基
板を使用し、これらの基板上に径2μmの標準粒子のパ
ーティクルを付着させて、その反射率と出力電圧との関
係をプロットしたものであり、同図のように標準粒子か
らの反射率と出力電圧とは直線的に増加する関係となっ
ている。又、第4図は、同径の標準粒子による出力電圧
と光電子増倍管6への印加電圧の関係を示しており、直
1111係となっている。従って、以上2つの関係から
第5図のような相対的反射率と光電子増倍管への印加電
圧の関係が得られる。この第5図は薄膜が被覆されて反
射率が変化した基板の感度特性を、薄膜が被覆されない
シリコンウェーハ基板の感度特性に一致させるためのグ
ラフである。シリコンウェー八に対する相対的反射率が
わかれば光電子増倍管6に印加すべき印加電圧が第5図
かられかる。例えばシリコンウェーハ基板Aの場合の印
加電圧−360vに対して、ポリシリコン薄膜が被覆さ
れた基板Bの場合には第5図に示すように約2.1の相
対的反射率であるから光電子増倍管6への印加電圧を一
316■に調整することにより、第6図に示すように曲
線Bから曲線B1に変化してシリコンウェーハ基板の曲
線へとほぼ一致する。
従って、この場合は補正手段8によって光電子増倍管6
への印加電圧を一316■に調整することにより、その
出力電圧はシリコンウェーハ基板の出力と同値となり、
パーティクルの大きさを同様に判別することが可能とな
る。またHllが酸化シリコンの場合には、第5図の矢
印Cから印加すべき印加電圧(−377V)がわかる。
そのように印加電圧を調整することにより、第7図の曲
[ilGを曲線C1に変化させシリコンウェーハ基板の
曲線Aと一致させることができる。さらに1mlが窒化
シリコンの場合には、第5図を用いて同様にして印加電
圧を一397■に調整することで、第8図のように曲1
mAにほぼ一致する曲線D1が得られる。従って、この
ように光電子増倍管6への印加電圧を基板の反射率の変
化日に応じて補正することによってシリコンウェーハ基
板と同一の感度でパーティクルを検出することができる
第9図は本発明の他の実施例による表面検査装置を示す
ブロック図であ“す、前記実施例と同一の部分は同一の
符号で対応させである。この実施例においては、光電子
増倍管6への印加電圧は一定であるが、補正手段として
光電子増倍管6の前面に遮光率を変化させることができ
るフィルタ11が設けられている。このフィルタ11は
例えば、液晶のような光変調デバイスが使用され、光変
調制御部12によって基板の反射率に応じて液晶への印
加電圧が調整されてその遮光率が変化させられる。これ
により光電子増倍管6の検出感度をシリコンウェーハ基
板の感度に一致させるようになっている。したがって前
述の実施例と同様にパーティクルの検出が可能である。
なお光変調デバイスのかわりに遮光率を変化させるため
複数のNDフィルタを交換するようにしてもより1.ま
たフィルタ11の位置に可動絞りを設けて光電子増倍管
6への入射装置を調整するようにしてもよい。
第10図は本発明の更に他の実施例を示している。この
実施例では、光電子増倍管6で検出された散乱光信号を
増幅するヘッドアンプ7に補正手段が設けられている。
この補正手段は可変抵抗器R,R,R3を有する回路が
内蔵された切換スイッチ13からなり、光電子増倍管6
で検出された散乱光信号の増幅率を調整する。この調整
により薄膜が被覆された各基板の感度をシリコンウェー
ハ基板の感度に一致させることができる。
なお、本発明においては、以上の補正手段を複数組み合
わせて使用しても同様な効果を得ることができる。また
本発明は半導体ウェーへの表面の検査のみならず、他の
基板表面の検査にも適用することができる。
〔発明の効果〕
以上のとおり本発明によれば、散乱光の検出を行なう検
出手段の感度を基板の反射率に応じて補正するようにし
たから、基板の材質やaWaの種類や膜厚が異なってい
ても、同じスライスレベルでかつ同じ感度で表面を検査
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による表面検査装置の斜視図
、第2図は同表面検査装置の70ツク図、第3図は反射
率と検出出力電圧との関係を示すグラフ、第4図は検出
出力電圧と印加電圧との関係を示すグラフ、第5図は印
加電圧と反射率との関係を示すグラフ、第6図ないし第
8図は印加電圧の調整による各種基板の検出出力電圧の
変化を示すグラフ、第9図は本発明の他の実施例による
表面検査装置を示すブロック図、第10図は本発明の更
に他の実施例による表面検査装置を示すブロック図、第
11図は各種基板の検出出力電圧とパーティクル径との
関係を示すグラフである。 1・・・基板、3・・・光源、4・・・集光手段、5−
、−検出手段、6・・・光電子増倍管、7・・・ヘッド
アンプ、8・・・補正手段、9・・・高圧電源、10・
・・高圧電源制御部、11・・・フィルタ(補正手段)
、12・・・光変調制御部、13・・・切換スイッチ(
補正手段)。 出願人代理人  猪  股    清 j1!jt*91財早 第5図 IN $4−7反#早 第6図      第7図 j /〒−チlクルjl−fμm) 第9図 第10図 パーティクル径 (μm) 手続補正書 昭和60年4月22日

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、基板表面に光を照射し、この基板表面上の微粒子に
    よる散乱光を集光し、この集光された散乱光を前記基板
    表面の反射率に応じて検出手段の検出感度を補正し、こ
    の補正された検出手段出力により前記基板表面を検査す
    ることを特徴とする表面検査方法。 2、特許請求の範囲第1項記載の方法において、前記検
    出手段は光電子増倍管であつて、この光電子増倍管への
    印加電圧を調整することにより検出感度を補正すること
    を特徴とする表面検査方法。 3、特許請求の範囲第1項記載の方法において、前記検
    出手段に入射する散乱光の遮光率を調整することにより
    前記検出手段の検出感度を補正することを特徴とする表
    面検査方法。 4、特許請求の範囲第1項記載の方法において、前記検
    出手段の検出手段出力の増幅率を調整することにより前
    記検出手段の検出感度を補正することを特徴とする表面
    検査方法。 5、特許請求の範囲第1項ないし第4項のいずれかに記
    載の方法において、前記基板にレーザ光を照射すること
    を特徴とする表面検査方法。 6、基板表面に光を照射する光源と、この基板表面上の
    微粒子による散乱光を集光する集光手段と、前記集光手
    段により集光された散乱光を検出する検出手段と、前記
    基板表面の反射率に応じて前記検出手段の検出感度を補
    正する補正手段とを備えたことを特徴とする表面検査装
    置。 7、特許請求の範囲第6項記載の装置において、前記検
    出手段は光電子増倍管であり、前記補正手段は、この光
    電子増倍管への印加電圧を調整することにより検出感度
    を補正するものであることを特徴とする表面検査装置。 8、特許請求の範囲第6項記載の装置において、前記補
    正手段は、前記検出手段の前面に設けられた遮光率可変
    のフィルタであることを特徴とする表面検査装置。 9、特許請求の範囲第6項記載の装置において、前記補
    正手段は前記検出手段の前面に設けられた可動絞りであ
    ることを特徴とする表面検査装置。 10、特許請求の範囲第6項記載の装置において、前記
    補正手段は前記検出手段の検出回路の増幅率を調整する
    ものであることを特徴とする表面検査装置。 11、特許請求の範囲第6項ないし第10項のいずれか
    に記載の装置において、前記光源はレーザ光であること
    を特徴とする表面検査装置。
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US06/844,601 US4902131A (en) 1985-03-28 1986-03-27 Surface inspection method and apparatus therefor
DE8686104444T DE3673226D1 (de) 1985-03-28 1986-04-01 Verfahren und vorrichtung zur untersuchung von oberflaechen.
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