JPS62261045A - 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−１−の利用分野］ この発明は、被検査面」二の異物検出を行うための表面
検査装置に関する。

［従来の技術］ デポジション膜付きウェハなどの表面の異物を検出する
ための装置として、デポジション膜面などの被検査面に
斜めに光を照射し、その散乱光を光電素子で電気信号に
変換し、その電気信号を所定の閾値と比較することによ
り異物の有ｊ！１（を判定する表面検査装置がある。

［解決しようとする問題点コ さて、照明光源の劣化などによる光は変動、光電変模索
−ｒの劣化などによる光電変換動ネ（の変動、その他回
路の劣化などの影響によって、散乱光の充電変換信号の
値が変動する。

したがって、従来の装置の構成では、被検査面の状態（
被検査面の種類）や各部の劣化などに応じて判定閾値を
適切に調整しないと、判定エラーが起こりやすく、また
そのために装置の保守を頻繁に行う必要があるなどの問
題があった。

また、そのような変動の影響に対する余裕を充分に見込
んだ判定閾値を設定すると、微小異物に対する検出能力
の低下を招くという問題がある。

［発明の目的コ したがって、この発明の目的は、装置各部の劣化などの
影響を受けにくい構成の表面検査装置を提供することに
ある。

［問題点を解決するための手段］ この目的を達成するために、この発明による表面検査装
置は、被検査面を走査しながら異物を検出するものであ
って、被検査面の走査点の部分に光ビームを斜め方向よ
り投射する手段と、走査点からの散乱光を受光して光電
変換する光電変換素子と、この光電変換素子の出力信号
を入力されて、その出力信号の時間的変化１誂を検出す
る手段と、この手段によって検出された時間的変化量に
基づき異物の仔細を判定する手段とをイｆする構成のも
のである。

［作用コ 光電変換素子の視野は、走査点に追従して被検査面上を
走査方向に移動する。素地の部分を視野が移動している
場合、その出力信号はほぼ一定の値となるが、視野が異
物を横切；て移動すると、光電変換素子の出力信号は時
間的に変化する。

照射光量の変動、光電変換素子の変換効率の変動などに
よって、光電変換素子の出力信号は影響を受けるが、そ
の影響は素地の部分でも異物の部分でも同様に及ぶため
、上記出力信号の時間的変化量には殆ど影響を与えない
。その時間的変化量は、素地からの散乱光Ｉａと異物か
らの散乱光用との差によってほぼ決まる。

したがって、光電変換素子の出力信号の時間的変化間に
基づき人物のイｒ無を判定する構成であれば、装置各部
の劣化などの影響を殆ど受けることなく、安定な異物検
出が可能である。また、従来はど頻繁に保守を行う必要
がなくなる。

［実施例コ 以下、図面を参照し、この発明の一実施例について詳細
に説明する。

第１図は、この発明による表面検査装置の一実施例の概
要図である。この図において、１０は例エバアルミニウ
ム、タングステンシリサイドなどのデポジション膜が形
成された半導体ウエノＸ（被検査物）である。この半導
体ウェハ１０は、回転ステージ１２に例えば負圧吸着な
どの手段によって保持される。この回転ステージ１２は
、水平方向（ウェハ１０の半径方向）に移動する移動ス
テージ１４に取り付けられている。

１６はランプ、レーザ発振器などの光源である。

この光源１６から発せられる光ビームは、レンズ１８に
よって絞られてからウェハ１０の表面（被検査面）に斜
めに投射される。

なお、この図には、光源１６とレンズ１８は１組だけ示
されているが、好ましくは複数組設けられ、それぞれに
よって異なった方向より光ビームが投射される。この場
合、いずれの組による光ビームのスポットも一致するよ
うに投射方向が調整される。

２０はウェハ１０の表面（デポジション膜面）の光ビー
ム・スポットの領域から、はぼ垂直方向への散乱光を受
ける対物レンズである。この対物レンズ２０を経由した
散乱光は、５０画素のリニア・イメージセンサ２４に入
射する。このイメージセンサ２４は、光電変換素子とし
てのピン・シリコン・ダイオードを画素対応に５０個配
列したアレイである。各画素の光電変換信号は並列的に
出力される。

第２図に示すように、イメージセンサ２４の各画素に対
応するウェハ面上の視！ｌ’）　２４　Ａは約５μｍ角
領域であり、゛１′径方向（走査方向Ｏと直交する方向
）に５０個の視野が連続する。当然のことながら、その
５０個の視野は光ビームのスポット領域に含まれる。

２６は時間的変化ｆｉｉ検出回路であり、イメージセン
サ２４の画素対応に合計５０組あるが、図には２組だけ
示されている。各時間的変化量検出回路２６は、イメー
ジセンサ２４の対応画素の出力信号を人力される遅延要
素としてのサンプルホールド回路２８と、その画素の出
力信号およびサンプルホールド回路２８の出力信号を入
力され、両人力信号の差の絶対値に比例した電圧を出力
する差検出回路３０とから構成されている。

３２は時間的変化量に基づいて異物の有無を判定するた
めのコンパレータであり、時間的変化量検出回路２６に
対応して設けられているが、図中には２個だけ示されて
いる。各コンパレータ３２は対応する時間的変化量検出
回路２６の出力電圧と閾値電圧ＴＨ，とを比較し、前者
の電圧が後者の電圧を越えると出力信号がＨレベルにな
る。

合計５０個のコンパレータ３２の出力信号はオアゲート
３４によって論理和され、その論理和信号はアンドゲー
ト３６に人力される。

また、イメージセンサ２４の各画素に対応させてコンパ
レータ４０が設けられている（合計５０個あるが、２個
だけ図示されている）。各コンパレータ４０は、イメー
ジセンサ２４の対応画素の出力信けを閾値電圧ＴＨ２と
比較し、前者が後者を越えると出力信号がＨレベルにな
る。

各コンパレータ４０の出力信号はオアゲート４２によっ
て論理和され、その論理和信号と１１１１記アンドゲー
ト３６の出力信号はオアゲート４４によって論理和され
て、最終的な異物検出信号ＤＥＴとなる。

なお、回転ステージ１２と移動ステージ１４の駆動制御
、それらの位置検出、ゲートパルスＧ１サンプリングパ
ルスＰなどの発生、異物検出情報の処理記憶などのため
の手段もあるが、この発明の要旨に直接関連しないので
、図中省略されている。

次に、この表面検査装置の動作について説明する。回転
ステージ１２の回転と移動ステージ１４の定速移動によ
り、イメージセンサ２４の５０個の連続した視野（走査
点）はウェハ１０の表面を螺旋状に移動（走査）する。

それに追従して、照射光ビームのスポットも移動する。

イメージセンサ２４からは、各視野からの散乱光の強さ
に比例した電圧の信ぢ・が出力される。

図示しないタイミングパルス発生用手段より、サンプリ
ングパルスＰが連続的に送出される。イメージセンサ２
４の視野が第２図に実線で示す位置にある時にサンプリ
ングパルスＰが発生すると、その次のサンプリングパル
スＰの発生時刻には、例えば視野は走査方向θ（円周方
向）に約５μｍ進んで、第２図に破線で示すような位置
に移動している。ただし、これは飽くまで一例であり、
サンプリングパルスＰの発生タイミングは適宜変更し得
るものである。

各時間的変化量検出回路２６のサンプルホールド回路２
８は、サンプリングパルスＰの立ち上がりで、イメージ
センサ２４の対応画素の出力信号をサンプリングし、サ
ンプリングパルスＰの＼ｙち下かりてサンプリング値を
ホールドする。そして、各差検１１１回路３０からは、
対応するサンプルホールド回路２５の人力信号と出力信
号の差に比例した電圧信号が出力され、この差信号は対
応する各コンパレータ３２によって閾値電圧ＴＨ，と比
較される。

また、前記サンプリングパルスＰの直前に狭いゲートパ
ルスＧが発生し、そのＨレベル期間だけアンドゲート３
６はオアゲート３４の出力信号レベルを出力側へ伝達す
る。つまり、サンプリング周期でゲートパルスＧが発生
した時に、少なくとも一つのサンプルホールド回路２８
の入力信号と出力信号との差、換言すれば、５μｍだけ
ずれた隣合う２走査点での散乱光の強さの差、あるいは
、サンプリング周期だけずれた２時刻間でのイメージセ
ンサ２４の出力信号の変化量が、閾値電圧ＴＨ１に対応
する所定値を越えていれば、アンドゲート３６からパル
スが出力される。

より具体的に説明する。あるゲートパルスＧが発生した
時にイメージセンサ２４のある画素の視野に異物が入り
、次のゲートパルスＧが発生した時には、その画素の視
野からそのＶ４物が出たとする。この場合、その画素の
入射散乱光量は、その前後２時点間で充分に変化し、し
たがってその光電変換信号の変化量は所定値を越えるた
め、アンドゲートゲート３６からパルスが出力される。

つまり、異物検出信号ＤＥＴが発生する。

このようなイメージセンサ２４の出力信号の時間的変化
量に基づく異物検出系によって、少なくとも走査方向の
サイズがイメージセンサ２４の各画素の視野の幅より小
さな異物は確実に検出できる。

視野内に連続的に入るような大きな異物でも、そのエツ
ジ都がゲートパルスＧの発生時に視野に入り、次のゲー
トパルスＧの発生時にその視野から実質的に外れるか、
それと逆の関係になる場合には、検出が可能である。つ
まり、異物のエツジの前後での光電変換信号の変化量を
検出できれば、大きな異物でも検出可能である。

しかし、そのような場合以外は、大きな異物を検出でき
ない。これに対処するために、従来と同様にイメージセ
ンサ２４の出力信号に基づいて異物のイｆ無を判定する
ためのコンパレータ４０が設けられている。このような
異物判定系は、小さな異物を検出すようとすると、判定
閾値電圧ＴＨ２をウェハの素地に対応する光電変換信′
ｆ」の値に接近させる必要があるため、従来技術に関連
して述べたような問題が起こる。しかし、大きな異物だ
けを検出するのであれば、判定閾値電圧ＴＨ２を素地対
応の光電変換信号の値よりもかなり高めに設定できるた
め、そのような問題は解消する。

以上、一実施例について説明したが、この発明はそれだ
けに限定されるものではない。

例えば、前記実施例では、検査時間を短縮するために複
数画素のイメージセンサを光電変換素子として用いたが
、ホトマルチプライヤなどの１画素の光電変換素子を用
いてもよい。

前記実施例では、光電変換素子の視野の幅に対応する時
間間隔でサンプリングパルスとゲートパルスを発生した
が、それに限定されるものではない。

サンプルホールド回路の代わり、遅延線などの３）４Ｍ
要素を用いてもよい。この場合、前記実施例のアンドゲ
ート３６のような安素は省き得る。

前記実施例では走査は螺旋状に行われるが、ＸＹ定走査
することもできる。

前記実施例ではアナログ回路を用いた構成であるが、光
電変換素子の出力信号をデジタル信号に変換して、デジ
タル回路を用いて］）１１記処理を行うように構成して
もよい。この場合、遅延要素としてシフトレジスタなど
を用いることができる。

また、前記実施例ではデポジション膜付きウェハの異物
検出を行ったが、この発明は、鏡面ウェハなど、他の被
検査物の表面検査に同様に適用し得るものである。

［発明の効果コ 以上説明したように、この発明は、被検台面の走査点の
フタ分に光ビームを斜め方向より投射し、走査点からの
散乱光を光電変換素子で受光して光電変換し、その出力
信号の時間的変化量を検出し、検出した時間的変化量に
基づき異物の有無を判定するものであり、その時間的変
化量は照射光ｈ１の変動、光電変換素子の変換効率の変
動などによる影響を殆ど受けないため、従来はど頻繁に
保守を行わなくとも、長期間安定な大物検出が可能な表
面検査装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による表面検査装置の一実施例の概要
図、第２図はイメージセンサの視野に関する説明図であ
る。 １０・・・デポジション膜付きウェハ、１２・・・回転
ステージ、１４・・・移動ステージ、１Ｂ・・・光源、
２４・・・イメージセンサ、２６・・・時間的変化量検
出回路、２８・・・サンプルホールド回路、３０・・・
差検出回路、３２．４０・・・コンパレータ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検査面を走査しながら異物を検出する表面検査
   装置であって、前記被検査面の走査点の部分に光ビーム
   を斜め方向より投射する手段と、前記走査点からの散乱
   光を受光して光電変換する光電変換素子と、この光電変
   換素子の出力信号を入力されて、その出力信号の時間的
   変化量を検出する手段と、この手段によって検出された
   時間的変化量に基づき異物の有無を判定する手段とを有
   することを特徴とする表面検査装置。
2. （２）時間的変化量を検出する手段は、光電変換素子の
   出力信号を入力されて、その出力信号を所定時間だけ遅
   延させて出力する回路と、この回路の出力信号と前記光
   電変換素子の出力信号とを入力されて、その両信号の差
   の信号を出力する回路とからなり、この差の信号は時間
   的変化量を示す信号として異物の有無を判定する手段に
   入力され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）異物の有無を判定する手段は、時間的変化量を所
   定の閾値と比較することによって異物の有無を判定する
   ものであ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。