JPS62103547A - 表面検査装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、例えば半導体ウェハなどの被検査物の表面
をレーザ光などの光ビームにより走査し、その反射光を
受光器で受光して光電変換し、その光電変換信号に基づ
き被検査物の表面の欠陥や異物などを検出する表面検査
装置に関し、さらに詳しくは、被検査物表面の走査のＬ
走査を光ビームの偏向により行い、副走査を被検査物の
移動により１１゛うｊ翫す式の表面検査装置に関する。

［従来の技術］ 従来、そのような型式の表面検査装置は、被検査物を副
走査方向に１回移動させる間に、被検査物の表面の全体
を走査して検査するように構成されている。つまり、光
ビームの偏向光学系と受光器は、その光ビーム偏向幅お
よび受光幅が被検査物の表面の幅（１：、走査方向の寸
法）以上となるように構成されている。

［解決しようとする問題点コ 例えば、半導体ウェハを対象とした表面検査装置におい
ては、近年のｉ′導体ウェハの大型化に伴い、光ビーム
偏向光学系の光ビーム偏向幅および受光器の受光幅が増
大している。このように光ビーム偏向幅および受光幅が
大き（なるに従い、光ビームの！に１射密度のばらつき
、および反射光の検出感度のばらつきが増加しやすく、
そのようなばらつきを抑制するために、光ビーム偏向光
学系および受光器が複雑大型化するという問題が生じて
いる。

［発明の目的コ この発明の１−１的は、そのような問題点に関して改良
した表面検査装置を提供すことにある。

［問題点を解決するための手段］ このＬ＋的を達成するために、この発明は、被検査物の
表面を光ビームにより走査し、被検査物表面からの反射
光を受光器で受光して光電変換し、その光電変換信号に
基づき被検査物表面の欠陥などを検出するものであって
、前記走査の主走査を光ビームの偏向により好い、副走
査を被検査物の移動により好う表面検査装置において、
光ビームの偏向光学系と被検査物の表面との主走査方向
の相対的位置を切り換える手段を具備せしめ、かつ偏向
光学系を光ビームの偏向幅が被検査物表面の幅より狭く
なるように構成し、偏向光学系と被検査物表面との主走
査方向の相対的位置を切り換えて被検査物表面を複数回
に分けて走査させるものである。

［作用］ 被検査物の表面は、複数の領域に分割されて走査される
ため、光ビームの偏向幅は１つの分割領域の幅以上であ
ればよい。当然、受光器についても、その受光幅を１つ
の分割領域の幅まで減少させることができる。

したがって、偏向光学系および受光器をりｔ純小型化し
、かつ大型の被検査物の表面＠杏が可能な表面検査装置
を実現できる。

換８すれば、従来と同様な光ビーム偏向幅および受光幅
であって、従来より大型の被検査物の表面検査が可能な
表面検査装置を実現できる。

［実施例］ 以上、図面を参ｐ（ｌ　Ｌ　、この発明の実施例につい
て説明する。なお、以下に説明する各実施例は、゛μ導
体ウェハの表面検査を行う表面検査装置である。　　゛ 第１図は、この発明の＝一実施例を示す概略斜視図であ
る。この図において、ｌＯは移動台であり、回転スクリ
ュー１２を正回転または逆回転させることにより、副走
査方向（十Ｙ方向または−Ｙ方向）に移動１−ＩＪ能で
ある。１４は回転スクリュー１２を回転駆動するための
モータであり、その回転軸は結合器１６を介して回転ス
クリュー１２の一端と結合されている。

移動台ｌＯには、円板伏のウェハチャック１８が支持部
２０を介して同転１１能に支持されている。

この支持部２０は、図示しないピエゾアクチュエータな
どによりウェハチャック１８をＺ方向（−ヒト方向）に
移動させることができるようになっている。

移動台１０が左端位置（ロード／アンロード位置）に移
動した状態で、図示しないロード／アンロード機構によ
りゝト導体ウェハ２０がウェハチャック２２にロードさ
れ、負圧吸着によりウェハチャック１８に保持される（
そのロード時の状態が鎖線で図示されている）。検査終
ｒ後、）ト導体ウェハ２２はウェハチャック１８から搬
出されるが、この゛１４導体ウェハのアンロードもロー
ドと同位置で行われる。

２４は゛１′導体ウェハ２２を１８０度回転させるため
のモータであり、その回転軸にゴムローラ２６が固着さ
れている。移動台１０が右端まで移動スルト、ゴムロー
ラ２６の周面とウエノ１チャック１８の周面が接触する
ように、ゴムローラ２６の位置が決定されている。

２８はレーザビームを゛ト導体ウェハの表面にほぼ垂直
力向より照射し、そのレーザビームを主走査方向Ｘに偏
向させる光ビーム偏向光学系である。

この光ビーム偏向光学系２８は、レーザ光源３０から出
力されるレーザビームをビームエキスパンダ３２を介し
てガルバノミラ−３４に入射させ、このガルバノミラ−
３４によりレーザビームを主走査方向Ｘに偏向し、偏向
後のレーザビームをｆ−０レンズ３６を介して半導体ウ
ェハ２２の表面に照射させるようにしてなるものである
。このレーザビームの偏向幅は、検査対象の゛ト導体ウ
ェハ２０の半径よりわずかに大きくなっている（第２図
参照）。

３８　ｔ　＋　　３８２は、半導体ウェハ２２の表面で
散乱されたレーザ光を斜め方向より受光し、光電変換す
る受光器である。各受光器３８／、３８２の受光幅はレ
ーザビーム偏向幅以上であればよく、好ましくはほぼ一
致させられている。

゛ｌ′導体ウェハ表面のレーザビーム照射点に欠陥があ
ったり、異物が付着していたりして］ｌ滑でない場合、
レーザビームが乱反射され、散乱レーザ光が受光器３８
１，３８２に入射する。レーザビームの照射点に欠陥や
異物がなく、平滑であれば、照射レーザビームはほぼ完
璧に正反射されるため、受光器３８１，３８２には殆ど
レーザ光は入射しない。

受光器３８．．３８２から出力される光電変換信号は信
号処理部４０へ送られる。この信号処理部４０は、入力
された光電変換信号を所定の基準レベルと比較し、光電
変換信号３・が基準レベルを越えたときに、その走査位
置（レーザビームの照射点）に欠陥または異物が存在す
と判断し、その走査位置の情報を内部のメモリに記憶す
などの処理を行う。

なお、信号処理部４０の動作制御、モータ１４゜２６、
ガルバノミラ−３４の往復回転部ｅ用モータ（図示せず
）、’＋’＝導体ウェハのロード／アンロード機構（図
示せず）の駆動制御、ウェハチャック１８の負圧吸着動
作のτＩｒｌ制御などを行う制御部が存在するが、図示
されていない。

以上、この表面検査装置の動作を説明する。まず、移動
台１０はロード／アンロード位置に移動させられ、検査
すべき半導体ウェハ２２がウェハチャック１８−１−、
にロードされ、負圧吸着される。

次に、モータ１４は正方向駆動されて回転スクリュー】
２をＩＥ回転せしめ、移動台１０は＋Ｙ方向に移動せし
められる。はぼ同時に、光ビーム偏向光学系２８も起動
される。

移動台１０と一緒に半導体ウェハ２２も＋Ｙ方向に移動
し、半導体ウェハ２２の表面は、そのほぼ１１分の領域
Ａ（第２図（ａ　）　参！１．（ｉ）をレーザビームに
より順次走査（Ｘ方向にＬ走査、−Ｙ方向に副走査）さ
れ、検査される。つまり、第２図（ａ）において、゛ト
導体ウェハ２２の中心線から１−１１分の領域Ａが走査
されるように、光ビーム偏向光学系２８のレーザビーム
偏向範囲が設定されている。

移動台１０が右端位置に到達する前に、領域Ａの走査お
よび検査は終了する。移動台１０が右端位置に到達し、
ウェハチャック１８の周面とゴムローラ２６の周面が接
触すると、制御部によりモータ１４は停止させられる。

ついで、モータ２４が駆動されてゴムローラ２６を介し
ウェハチャック１８が回転せしめられ、１８０度回転し
た時刻にモータ２４は停止させられる。半導体ウェハ２
２は、その中心がウェハチャック１８の中心と一致する
ように保持されているため、半導体ウェハ２２も、その
中心を回転中心として１８０度回転する。

このようにして半導体ウェハ２２が１８０度回転させら
れた後、モータ１４は逆方向に駆動されて回転スクリュ
ー１２を逆方向に回転せしめ、移動台１０は−Ｙ方向に
移動せしめら°れる。

この移動の期間についても、光ビーム偏向光学系２８は
同様な動作を行うから、第２図（ｂ）に示すように、半
導体ウェハ２２の表面の半分の領域Ｂについて走査・検
査が行われる。

移動台１０が左端位置、つまりロード／アンロード位置
に到達する前に、そのような領域Ｂの走査・検査は終了
する。移動台１０がロード／アンロード位置に達すると
、モータ１４は停止せしめられる。この後、半導体ウニ
／１２２の負圧吸着が解除され、図示しないロード／ア
ンロード機構が作動せしめられて、ウエノ１チャ・ツク
１８上から半導体ウェハ２２が外部の搬送ベルトなどへ
搬出される。

このように、この実施例によれば、同一径の半導体ウェ
ハの検査を行うための従来の同様装置に比べ、レーザビ
ーム偏向幅をほぼ半分に減らすことができるため、光ビ
ーム偏向光学系２８を簡易小型にすることができるとと
もに、レーザビームの照射密度を容易に均一化できる。

同様に、受光ｍ３８１．３８２の受光幅も従来装置の場
合のほぼ１分にできるため、受光Ｊ３８ｚ、３８２を小
型化でき、また検出感度を均一化できる。

逆に３うならば、同等のレーザビーム偏向幅および受光
幅にて、従来装置で検査可能な最大ウェハのほぼ２倍の
径のウェハの検査が１１能となる。

また、この実施例にあっては、前述のように、同一位置
にて゛ｌ’−導体ウ導体ウェードおよびアンロードを行
うことができ、ロード／アンロード機構の単純化、半導
体ウェハの搬送系の簡略化などを図ることができる。

第３図は、この発明の他の実施例を示す概略斜視図であ
り、前記実施例と相違する部分だけを示している。

この図において、１２８１，１２８２は、Ｓ偏光レーザ
ビームを゛ｉ導体ウつノ１の表面に斜め方向より照射し
、その偏光レーザビームを主走査方向Ｘに偏向させる光
ビーム偏向光学系である。各光ビーム偏向光学系１２８
／、１２８２は同一構成であり、レーザ光源３０（Ｓ偏
光レーザ光源）から出力されるＳ偏光レーザビームをビ
ームエキスパンダ３２を介してガルバノミラ−３４に入
射させ、このガルバノミラ−３４によりＳ偏光レーザビ
ームを主走査方向Ｘに偏向し、偏向後のＳ偏光レーザビ
ームをｆ−θレンズ３６を介して半導体ウェハ２２の表
面に照射させるようにしてなるものもある。このＳ偏光
レーザビームの偏向幅は、検査対象の半導体ウェハ２０
の半径の１／２よりわずかに人き（なっている（第４図
参！１．（（）。

１３８２は、半導体ウェハ２２の表面からほぼ重置方向
へ反射されたレーザ光のＰ偏光成分を受光し、光電変換
する受光器であり、入射面にＳ偏光成分をカットする偏
光フィルタ１３９を備えている。受光器１３３の受光幅
はＳレーザビーム偏向幅量−１−であればよく、好まし
くはほぼ一致させられている。

゛１′−導体ウエバ表面のレーザビーム照射点に欠陥が
あったり、異物が付着していたりしてミクロ的に見て平
滑でない場合、Ｓ偏光レーザビームが乱反射されて反射
レーザ光のＰ偏光成分が多くなり、受光器１３８の充電
変換信号のレベルが増大する。

他方、Ｓ偏光レーザビームの照射点に欠陥や異物がなり
、ミクロ的に見て（１シ滑であれば、垂直方向には殆ど
反射されず、たとえ東面方向に反射されても（パターン
のエツジなどでは、そのような反射が起こり得る）、反
射レーザ光に含まれるＰ偏光成分は１・分少な（、充電
変換信号は十分低レベルになる。したがって、前記実施
例と同様に、光電変換信シンを基環ルベルと比較するこ
とにより、゛１４導体ウェハ表面の欠陥や異物を検出で
きる。しかも、パターン付きの半導体ウェハの検査も可
能である。

移動台１１０は、前記実施例の場合と同様に回転スクリ
ュー１２によって＋Ｙ方向および−Ｙ方向に移動させる
ことができるものであるが、回転スクリュー１２と螺合
したベース１１１にＸテーブル１１２をＸ方向に移動可
能に取着した構造となっている。ウェハチャック１８は
支持部２０を介してＸテーブル１１２に回転＋ｒＪ能に
支持されている。１１４はＸテーブル１１２をＸ方向に
進退移動させるためのモータであり、ベースｔｔｔに固
定されている。このモータ１１４の回転軸は、Ｘテーブ
ル１１２と螺合した回転スクリュー１１５の一端と結合
され、モータ１１４を正回転または逆回転させることに
より、Ｘテーブル１１２をベース１１１」二においてＸ
方向に進退させることができる。

なお、この実施例においては、前記実施例におけるモー
タ２４とゴムローラ２６は設けられていない。これ以外
の構成は前記実施例と同様である。

この実施例においては、第４図に示すように、゛ｉ半導
体ウェハ表面は領域Ａ、　Ｂ、　Ｃ，Ｉ）に４分割され
、１分割領域ずつ４回に分けて走査・検査が行われる。

動作を説明すれば、ロード／アンロード位置（左端）に
移動台１１０が位置付けられた状態で、半導体ウェハが
ウェハチャック１８にロードされて負圧吸着される。つ
ぎに、移動テーブル１１０は＋Ｙ方向に移動せしめられ
、その移動期間に半導体ウェハの表面の領域Ａの走査・
検査が行われる。つまり、初めは、領域ＡがＳ偏光レー
ザビームにより走査されるように、Ｘテーブル１１２は
位置付けられる。

移動台１１０が右端まで移動すると、移動台１１０の移
動力向が切り換えられ、また半導体ウェハの領域ＢがＳ
偏光レーザビームにより走査されるようにＸテーブル１
１２が位置付けられる。

移動台１１０が左端まで移動すると、その移動方向が１
１１び切り換えられ、また゛１′−導体ウエノ１の領域
ＣがＳ偏、光レーザビームにより走査されるようにＸテ
ーブル１１２が位置付けられる。

移動台１１０が右端に到達すると、その移動方向が切り
換えられ、また半導体ウェハの領域りが走査されるよう
にＸテーブル１１２の位置が制御される。

移動台１１０が左端に戻ると、半導体ウエノ＼の表面全
体の走査・検査が完了する。そして、その半導体ウェハ
はウェハチャック１８からアンロードされる。

このように、この実施例によれば、同一サイズの半導体
ウェハを検査するための従来の同様装置に比較し、Ｓ偏
光レーザビームの偏向幅および受光幅をほぼ１／４に減
らすことができ、光ビーム偏光光学系および受光器を簡
易化、小型化することができる。逆に、Ｓ偏光レーザビ
ームの偏光幅および受光幅を変えることなく、従来装置
の４倍のサイズの゛１１導体ウェハの検査が可能な表面
検査装置を提供できる。

また、この実施例においても、前記実施例と同様に半導
体ウェハのロード／アンロードラ同一位置にて行うこと
ができる。

以上、この発明の二つの実施例について説明したが、こ
の発明はそれら実施例に限定されるものではなく、適宜
変形して実施し得るものである。

例えば、前記各実施例においては、半導体ウェハの走査
のための光ビームは、レーザビームに限られるものでは
ない。

前記゛ト導体ウェハの走査・検査領域の切り換えは、光
ビーム偏向光学系および受光器を主走査方向に移動する
ことによって行うこともできる。

半導体ウェハの副走査方向移動の機構も適宜変形してよ
い。

光ビーム偏向光学系の構成も適宜変形してよい。

また　’ｌ＝、導体ウェハの表面の領域分割様態も適宜
変更してよい。

さらに、前記各実施例はＹ導体ウエノ１を対象としたも
のであったが、半導体ウエノ１以外の被検査物を対象と
した表面検査装置に対しても、この発明を同様に適用で
きることは当然である。

［発明の効果］ 以ｌ−説明したように、この発明は、被検査物の表面を
光ビームにより走査し、被検査物表面からの反射光を受
光器で受光して光電変換し、その光電変換信号に基づき
被検査物表面の欠陥などを検出するものであって、前記
走査の主走査を光ビームの偏向により行い、副走査を被
検査物の移動により行う表面検査装置において、光ビー
ムの偏向光学系と被検査物の表面との１走へ方向の相対
的位置を切り換える手段を具備せしめ、かつ偏向光学系
を光ビームの偏向幅が被検査物表面の幅より狭くなるよ
うに構成し、偏向光学系と被検査物表面との主走査方向
の相対的位置を切り換えて被検り物表面を複数回に分け
て走査させるものであり、光ビームの偏向幅は１つの分
割領域の幅量上であればよく、当然、受光器についても
、その受光幅を１つの分割領域の幅まで減少させること
ができ、したがって、偏向光学系および受光器を９１純
小型化し、かつ大型の被検査物の表面検査が可能な表面
検査装置を実現できる、などの効果を達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概略斜視図、第２図
は同実施例における半導体ウェハ表面の走査説明図、第
３図はこの発明の他の実施例を説明するための概略斜視
図、第４図は同地の実施例におけるゝ−導体ウつバ表面
の走査の説明図である。 １０．１１０・・・移動台、１８・・・ウェハチャック
、２４・・・半導体ウェハ回転用モータ、２８，１２８
１．１２８２・・・光ビーム偏向光学系、３８１．３８
２．１３８・・・受光器、１１２・・・Ｘテーブル、１
１４・・・Ｘテーブル駆動用モータ。 第１図 −か一一一−Ｙ 第２図 （Ｑ）（ｂ） 第４図 一一一一一一一一◆Ｙ Ｙ 第３図 禰か−−Ｙ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検査物の表面を光ビームにより走査し、前記表
   面からの反射光を受光器で受光して光電変換し、その光
   電変換信号に基づき前記表面の欠陥などを検出するもの
   であって、前記走査の主走査を前記光ビームの偏向によ
   り行い、前記走査の副走査を前記被検査物の移動により
   行う表面検査装置において、前記光ビームの偏向光学系
   と前記表面との前記主走査の方向の相対的位置を切り換
   える手段を備え、かつ前記偏向光学系を光ビームの偏向
   幅が前記表面の幅より狭くなるように構成し、前記偏向
   光学系と前記表面との前記主走査の方向の相対的位置を
   切り換えられながら前記表面の走査を複数回に分けて行
   うようにしてなることを特徴とする表面検査装置。
2. （２）前記相対位置の切り換え手段は前記被検査物をそ
   の中心を回転中心として１８０度回転させる手段であり
   、前記表面をほぼ半分ずつ２回に分けて走査するように
   してなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   表面検査装置。
3. （３）前記被検査物は、第１の位置から第２の位置へ移
   動させられる間に前記表面のほぼ半分を走査され、前記
   第２の位置において１８０度回転させられた後に前記第
   ２の位置から前記第１の位置へ移動させられる間に前記
   表面の残りのほぼ半分を走査されるようにしてなること
   を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の表面検査装置
   。