JPS62135751A - 表面検査装置 - Google Patents

表面検査装置

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JPS62135751A
JPS62135751A JP60277545A JP27754585A JPS62135751A JP S62135751 A JPS62135751 A JP S62135751A JP 60277545 A JP60277545 A JP 60277545A JP 27754585 A JP27754585 A JP 27754585A JP S62135751 A JPS62135751 A JP S62135751A
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light
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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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    • 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

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  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
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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] この発明はに仮の表面状態を検査する表面検査装置に係
り、特に光学的反射率が異なる基板において同一の条件
で検査を行なうことができるようにした改良に関する。
[発明の技y、i的背景とその問題点〕基板の表面状態
、例えばキズの発生状想や表面付着物の大きさなどを検
査する場合、従来では基板表面上に光を照射し、このと
きの基板表面からの散乱光を集光し、この強度変化を検
出することによって行なう方法が一般的である。特に最
近では、表面検査装置として半導体ウェーハ表面上のチ
リ、ゴミなどの付着物の大きさを検出するものか重要視
されている。このような用途の表面検査装置は、レーザ
光で半導体ウェーハの表面を走査して、ウェー八表面上
のチリ、ゴミなどによる散乱光を集光し、これを光電子
倍増管(フォトマルチプライヤチューブ、以下、PMT
と略称する)で検出するような構成が一般的である。シ
リコン半導体ウェーハ上の標準粒子からの散乱光信号の
撮幅(波高値)は粒径と申請増加の関係にある。
そこで、特定の粒径に対する信号レベルをスライスレベ
ルに設定することにより、チリ、ゴミなどの大きさの判
定を行なっている。そして、特定のね径以上のチリ、ゴ
ミか特定数以上付着しているものについては再洗浄など
を行なうようにしている。
第8図は横軸にチリ、ゴミなど表面付着物の粒径D(μ
m)を、縦軸には散乱光信号の波高値P(V)をそれぞ
れとった特性曲線図である。第8図中の曲線aは下地基
板がシリコン基板そのままのちの、曲線すはシリコン基
板表面が多結晶シリコン税で覆われているもの、曲51
Gはシリコン基板表面がシリコン酸化膜で覆われている
もの、曲(ldはシリコン基板表面がシリコンナイトラ
イド膜で覆われているもの、それぞれの場合である。
このような曲線図は一般に感度特性曲線図と呼ばれ、感
度特性はシリコン基板表面上に形成された膜の光学的性
質、特に反射率に依存する。このため、表面に膿が形成
されているシリコン基板上でチリ、ゴミなどの検出を行
なう場合には感度特性がシリコン基板の場合とはそれぞ
れ異なるため、スライスレベルの設定が非常に困難であ
る。この結果、従来では、種々の膜が表面上に形成され
ているシリコン基板上の付着物の検出をシリコン基板の
153合と同一の感度で行なうことが不可能であるとい
う欠点がある。
[発明の目的] この発明は上記のような事情を考慮してなされたもので
あり、その目的は光反削率が異なる基板表面上の粒子か
らの散乱光を同一の感度で検出することができる表面検
査装置を1是供することにある。
[発明の概要] 上記目的を達成するため、この発明にあっては、基板の
表面に光を照射し、この基板表面からの散乱光を集光し
、この散乱光強度を光検出系で検出して基板の表面状態
を検査する表面検査装置において、上記基板表面におけ
る光学的反射率に対応して上記光検出系の検出感文を補
正しておくことにより、光反Q1率が異なるm +i表
面上の粒子からの散乱光を同一の感度で検出できるよう
にしている。
[発明の実施例] 以下、図面を参照してこの発明の実rI1例を説明する
第1図はこの発明に係る表面検査装置の第1の実施例の
構成を示すブロック図である。光#i11から梵せられ
るレーザ光により被検査基板12の表面が順次走査され
るようになっている。この基板12の表面からの正反射
光13は積分球14の一つの開孔部から外部に出される
。また、基板12の表面による散乱光15は積分球14
により積分され、積分球14の他の開孔部から外部に導
出される。この導出された散乱光はP〜IT<光電子倍
増管)16の受光面に大割され、ここでその光強度に応
じた電圧信号に変換される。ここで変換された電圧信号
は増幅率が固定されたヘッドアンプ17で増幅され、図
示しない測定回路に供給される。この測定回路では特定
の粒径に対応したスライスレベルが設定されてあり、こ
のスライスレベルで上記ヘッドアンプ17の出力を検出
することにより特定粒径以上のチリ、ゴミなどの検出が
行なわれる。
一方、ヘッドアンプ17からの出力電圧は平均部18に
供給される。この平均部18は所定期間における上記ヘ
ッドアンプ17の出力電圧を平均化し、これを保持する
。この平均部18の保持電圧は高圧電源制御部19に供
給される。この高圧電源制御部19は上記平均部18で
の保持電圧に応じた制御信号を高圧電源部(HV)20
に供給する。高圧電源部20−は上記PlvlT16に
直流高電圧を供給するものであり、その値は上記制御信
号に応じて設定される。
なお、上記PMT16、ヘッドアンプ17、平均部18
、高圧電源制御部19及び高圧電源部20は基板12の
散乱光強度を検出する光検出系を構成している。
このような構成において、チリ、ゴミなどの検出を行な
う前にまず、基板12の表面に光源11からのレーザ光
を所定期間照射し、このときの基板12の表面からの散
乱光15をPM716で電圧信号に変換し、さらに平均
部18で平均化する。この場合のレーザ光の走査方法と
しては、例えば第2図に示すように、被測定基板12の
ほぼ中心点aにレーザ光の焦点を合せておき、この状態
で基板12を図中の矢印すの方向に回転させるとともに
矢印Cの方向に平行移動させる。そして基板12が例え
ば1回転する期間にPMT16の変換信号を平均部18
で平均化する。そして、このとき平均部18で保持され
た電圧信号に対応した直流高電圧が高圧電源部20から
出力される。これにより、PMT16の感度はそのとき
の基板12表面の光散乱率に応じたものに設定される。
なお、ここで上記高圧電源制御部19は基板12の種類
にかかわず、基板12の表面をレーザ光で走査する際に
得られるPMT16の変換電圧信号レベルが一定となる
ように高圧電源部20を制御するように予めプログラム
されている。
次にP M T 16の感度が設定された後に基板12
表面に付着している粒子の検出を行なう。この検出は次
のようにして行なう。すなわち、基板12の表面を光8
!11のレーザ光によって順次走査し、その都度、基板
12表面からの散乱光15の強度をP〜=I T16で
検出する。そして図示しない測定回路では検出しようと
する特定粒径のチリ、ゴミに対応したスライスレベルで
ヘッドアンプ17の出力を検出することにより特定粒径
以上のチリ、ゴミなどの検出を行なう。そして、基板1
2の種類が変わる毎に上記と同様にしてP M T 1
6の感度を設定し直して光検出系全体の感度を補正する
ことにより、光反射率が異なる基板表面上の粒子からの
散乱光を同一の感度で検出することができるものである
第3図はこの発明に係る表面検査装置の第2の実施例の
構成を示すブロック図である。この実施例装置ではPM
T16の受光面に液晶による光変調装置21を設け、こ
の光変調装置21を光変調制御部22の出力で制御して
遮光率を変えることにより、光検出系全体の感度を変え
るように構成したものである。そして上記光変調制御部
22には前記ヘッドアンプ17の出力を平均化する平均
部18の保持電圧信号が供給されている。なお、この実
施例装置の場合、PfvlT16には高圧電源部20か
ら常に一定値の直流高電圧が供給され、PMT16自体
の感度は一定にされている。この実施例装置では基板1
2の散乱光強度に対応して光変調装置21における遮光
率を変えることにより、PMT16、ヘッドアンプ17
、平均部18、高圧電源制御部19、高圧電源部20、
光変調装置21及び光変調制御部22からなる光検出系
全体の感度を補正するようにしている。
第4図はこの発明に係る表面検査装置の第3の実施例の
構成を示すブロック図である。この実施例装置ではPM
T16には高圧電源部20がらの一定の直流高電圧を供
給してPMT113の感度を一定に保つようにしている
。その代わりに前記ヘッドアンプ17の帰還ループ内に
このヘッドアンプ17の増幅率を決定する増幅率制御部
23を挿入し、この増幅率制御部23における帰還抵抗
の値を平均部18の保持電圧に応じて制御するようにし
ている。すなわち、基板12表面の散乱光強度に応じて
増幅率制御部23における抵抗値を変化させ、これによ
りヘッドアンプ17の増幅率を変化させることにより、
光反射率が異なる基板表面上に付着している同一径粒子
による散乱光を同一レベルの電圧信号として取り出すよ
うにしている。
第5図はこの発明に係る表面検査装置の第4の実施例の
構成を示すブロック図である。上記第1図、第3図及び
第4図の各実施例装置では光検出系の検出感度を、基板
表面の散乱光強度に応じて設定するようにしていたが、
この実施例装置では基板表面の正反射光強度に応じて設
定するようにしたものである。これは、散乱光強度及び
正反射光強度はそれぞれシリコン半導体基板表面の反射
率と線形増加の関係に゛あるためである。
この実施例装置では新たに正反射光13の強度測定用の
PMT24が設けられ、このPMT24で変換され正反
射光強度に比例した電圧信号がヘッドアンプ25で増幅
された後に平均部18に供給される。
そしてこの平均部18で平均化され、保持された電圧信
号が前記高圧電源制御部19に供給される。なお、図示
していないが、上記PMT24には高圧電源部で発生す
る一定の直流高電圧が供給されている。
第6図はこの発明に係る表面検査装置の第5の実施例の
構成を示すブロック図である。この実施例装置は前記第
3図に示すようにPlvIT16の受光面に光度FA装
置21が設けられ、この光変調装置21を光変調制御l
l m 22の出力で制no bて遮光率を変えるよう
にしたものにおいて、光検出系の検出感度を基板表面の
正反口1光強度に応じて設定するようにしたものである
。すなわち、この実施例′JA置でも正反射光13の強
度測定用のP M T 24が設けられ、このPMT2
4で変換され正反射光強度に比例した電圧信号がヘッド
アンプ25で増幅された後に平均部18に供給される。
そしてこの平均部18で平均化され、保持された電圧信
号が前記光変調制御部22に供給される。なお、この場
合にも図示していないが、上記PMT24には高圧電源
部で発生する一定の直流高電圧が供給されている。
第7図はこの発明に係る表面検査装置の第6の実施例の
構成を示すブロック図である。この実施例装置は前記第
48に示すようにヘッドアンプ17の増幅率を変えるこ
とにより検出感度の設定を行なうようにしたものにおい
て、光検出系の検出感度を基板表面の正反射光強度に応
じて設定するようにしたものである。すなわち、この実
施例装置て゛も正反射光13の強度ヨリ窓用のPMT2
4が設けられ、このPMT24で変換され正反射光強度
に比例した電圧信号がヘッドアンプ25で増幅された後
に平均部18に供給される。そしてこの平均部18で平
均化され、保持された電圧信号が前記増幅率制御部23
に供給される。なお、図示していないが、二つのPMT
16及び24には二つの高圧電源部で発生するそれぞれ
一定の直流高電圧が供給されている。
このように上記各実施例装置ではそれぞれ、異なる反射
率を持つ基板表面上に付着しているチリ、ゴミなどの粒
子による散乱光を一定の懸重特性で倹中することができ
る。この結果、基板のl質や表面に形成された′5jJ
膜の種類、膜厚が異なっていても、ある径の粒子を同一
の感度で検出することかできるものである。
[発明の効果] 以上説明したようにこの発明によれば、光反射率が異な
る基板表面上の粒子からの散乱光を同一の感度で検出す
ることができる表面検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の第1の実施例の構成を示すブロック
図、第2図は上記実施例装置を説明するための平面図、
第3図ないし第7図はそれぞれこの発明の異なる実施例
の構成を示すブロック図、第8図は基板表面に付着した
粒子の粒径と散乱光信号との関係を示す特性曲線図であ
る。 11・・・光源、12・・・基板、13・・・正反射光
、14・・・積分球、15・・・散乱光、16・・・P
MT(光電子倍増管)、17・・・ヘッドアンプ、18
・・・平均部、19・・・高圧電源イリ御部、20・・
・高圧電源部(HV)1.21・・・光変調装置、22
・・・光変調制御部、23・・・増幅率制御部、 24
・・・PMT、25・・・ヘッドアンプ。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 −D(pm) 第8図 第2図 12     第3図 第4図 z 第5[ 第6図 m7図

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板の表面に光を照射し、この基板表面からの散
    乱光を集光し、これを光検出系で検出して基板の表面状
    態を検査する表面検査装置において、上記光検出系の検
    出感度を上記基板表面の光学的反射率に対応して補正す
    るように構成したことを特徴とする表面検査装置。
  2. (2)前記照射光がレーザ光である特許請求の範囲第1
    項に記載の表面検査装置。
  3. (3)前記基板表面の散乱光の強度に応じて前記光検出
    系の検出感度を補正しておくようにした特許請求の範囲
    第1項に記載の表面検査装置。
  4. (4)前記基板表面の正反射光の強度に応じて前記光検
    出系の検出感度を補正しておくようにした特許請求の範
    囲第1項に記載の表面検査装置。
  5. (5)前記光検出系が光電子倍増管及びこの光電子倍増
    管の出力を増幅する増幅回路とから構成されている特許
    請求の範囲第1項に記載の表面検査装置。
  6. (6)前記光電子倍増管の印加電圧を調整することによ
    つて前記光検出系の検出感度を補正するようにした特許
    請求の範囲第5項に記載の表面検査装置。
  7. (7)前記増幅回路の増幅率を調整することによって前
    記光検出系の検出感度を補正するようにした特許請求の
    範囲第5項に記載の表面検査装置。
  8. (8)前記光検出系が光電子倍増管、この光電子倍増管
    の受光面に設けられた光変調制御手段及び上記光電子倍
    増管の出力を増幅する増幅回路とから構成されている特
    許請求の範囲第1項に記載の表面検査装置。
  9. (9)前記光変調制御手段の遮光率を調整することによ
    って前記光検出系の検出感度を補正するようにした特許
    請求の範囲第8項に記載の表面検査装置。
JP60277545A 1985-03-28 1985-12-10 表面検査装置 Expired - Lifetime JPH0812061B2 (ja)

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