JPS63298035A

JPS63298035A - 欠陥検査装置

Info

Publication number: JPS63298035A
Application number: JP13181487A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Terada; 茂樹寺田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-05-29
Filing date: 1987-05-29
Publication date: 1988-12-05
Anticipated expiration: 2009-08-22
Also published as: JPH0663981B2

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、例えばＬＳＩなどの半導体装置の製造プロセ
スにおいて各種パターンの欠陥を光学的に検査する欠陥
検査装置に関する。

（従来の技術）近時、ＬＳＩなどの半導体装置の表面欠陥検査の自動化
が進んでいる。この場合の欠陥検査は、光学的に非接触
で行うものがほとんどである。とりわけ、被検査体から
の欠陥情報を示す反射光を積分球にて集光する方式が普
及している。たとえば、第７図は、その−例を示すもの
であるが、半導体レーザ装置（Ａ）から、レーザ光（Ｂ
）を光路体（Ｃ）を経由して入射角θでウェーノ（Ｄ）
に投射し、このときの散乱反射光を積分球（ｇ）にて集
光したのち、この積分球（Ｔ（）に連設された光電子増
倍管（Ｆ）にて受光し、光電変換するようにしている。

この場合、ウェーハ（Ｄ）からの正反射光は、積分球（
Ｅ）に穿設され電通孔（Ｇ）を経由して外部に逃すよう
ｉこしている。

ところで、ウヱー・・（Ｄ）上には、通常、検出対象で
あるキズ、クボミなどの欠陥の他に、直接の検出対象で
はないダストなどが付着している。しかるに、上記積分
球を用いる欠陥検出方法では、ダストに基因する散乱光
も、欠陥に基因する散乱光と同時に講光してしまうため
両者を混同してしまう不具合をもっている。つまり、従
来の欠陥検出方法では、後プロセスで洗浄により除去さ
れるダストを欠陥と誤認する欠点をもっている丸め、製
品歩留にも少なからず悪影響を及ぼしていた０（発明が
解決しようとする問題点）本色明は、従来の積分球を用いる欠陥検出に内在する問
題点を顕慮してなされたもので、ダストと欠陥を峻別し
て高精度欠陥検出が可能な欠陥検査装置を提供すること
を目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決する丸めの手段と作用）被検査物（こレ
ーザ光を投射する投光部と、ダスト及び欠陥による散乱
光を受光する第１受光部とダストによる散乱光のみを受
光する第２受光部と、第１及び第２受光部から出力され
た光電変換信号に基づいて欠陥検出を行う欠陥検出部と
からなり、ダストと欠陥とを峻別して、欠陥のみを抽出
できるようにしたものである。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳述する。

第１図は、この実施例の欠陥検査装置を示している。こ
の装置は、被検査物である半導体装置用のシリコン（Ｓ
ｉ）族ウェーハ（１）を着脱自在且つ同軸的に保持して
位置決めする保持部（２）と、この保持部（２）に保持
されているウェーハ（１）にレーザ光（３）を入射角０
ｔにて投射する投光部（４）と、上記ウェーハ（１）か
らのレーザ光（３）を反射角θ１位置にて受光し光電変
換する第１受光部（５）と、ウエーノ５（１）からのレ
ーザ光（３）を反射角０２位置にて受光し光電変換する
第２受光部＼Ｇ）と、これら第１及び第２受光部（５）
。

（６）からの電気信号８Ｌ１．ＳＬ、２に基づいてウエ
ーノ・（１）上の欠陥又はダストの存在を示す信号５Ｉ
３ｔ、ＳＤを出力する欠陥検出部（７）と、信号ＳＢｒ
、　ＳＤが入力された時点における保持部（２）の位置
を記憶するとともに保持部（２）によるウェーハ（１）
の位置決め制御を行う制御部８）と、この制御部（８）
に記憶されているウェーハ（１）の欠陥情報を表示する
プリンタ、ブラウン管等の表示部（９）とから構成され
ている。しかして、保持部（２）は、ウエーノ（１）を
着脱自在に真空吸着する円盤状のテーブルｌｉ１と、こ
のテーブルＱＣの下端部に同軸に連結された回転軸ｌ！
υ及びこの回転軸を矢印（１２方向に回転駆動するステ
ッピングモータ０りを有しウエーノ・（１）の周方向の
位置決めを行う第１位置決め部Ｉと、この第１位置決め
部α荀及びテーブルａ〔を一体的に支持する支持体（（
２１示せず）及びこの支持体に係合する送りねじ（図示
せず）及びこの送りねじを回転駆動するステッピングモ
ータ住９を有しウェーハ（１）の径方向の位置決めを行
う第２位置決め部（ｌｅとからなっている。そうして、
ステッピングモータｕ３）、（１５は、それぞれ制御部
（８）から出力された制御信号ｓｅｔ、　ｓｅ２により
駆動され、ウェーハ（１）が所定位置に位置決めされる
ようになっている。一方、投光部（４）は、保持部（２
）近辺に配設された例えばヘリウム−ネオン（Ｈｅ−Ｎ
ｅ）レーザ装置又は半導体レーザ装置からなるもので、
出射されたり−ザ光（３）のウェーハ（１）上における
入射角θ、は、３０度〜８０度の範囲に設けられている
。この投射部（４）は、制御部（８）からの制御信号Ｓ
Ｏにより発振制御が行われる。他方、第１受光部（５）
は、レーザ光（３）のウェーハ（１）からの正反射光路
（ｌη（反射角θ、となる。）上に設けられレーザ光（
３）の正反射部分のみを遮断する円盤状の遮光板（１８
と、レーザ光（３）の正反射光路αη近傍を通過する散
乱光α］を集光する集光レンズ■と、この集光レンズ（
至）による散乱光α］の集光位置（こ設けられ集光され
た散乱光臼を受光量に応じて光電変換し電気信号ＳＰ１
を出力する例えばフォトダイオード、フォトトランジス
タ、光電子増倍管等の受光素子ａｌ）と、電気信号８Ｐ
ｔを入力して増幅し電気信号ＳＬＩを出力する増幅器（
ハ）とからなっている口また、第２受光部（６）は、レ
ーザ光（３）のウエーノ・（１）からの反射角θ７位置
にて散乱光＋２３を入射して集光する位置に設けられた
集光レンズＣ）４）と、この集光レンズ＠による散乱光
（至）の集光位置に設けられ集光された散乱光（ハ）を
受光量（こ応して光電変換し電気信号８Ｐ２を出力する
例えばフォトダイオード、フォトトランジスタ、光電子
増倍管等の受光素子（ハ）と、電気信号８Ｐ２を入力し
て増幅し電気信号ＳＬ２を出力する増幅器（至）とから
なっている０ところで、第２図は、ウエーノ・（１）上
にダスト彌があるときこのダスト１ａにレーザ光（３）
が投射されたときの散乱光強度分布を示しているが、こ
のときの散乱光（ハ）の強度は、ダスト１２？）５ｃ中
心として全域にわたってほぼ均等となっている０これに
対して、第３図は、ウェーハ（１）上にキズ、クボミな
どの欠陥（至）が存在するとき、この欠陥（ハ）にレー
ザ光（３）が投射されたときの散乱光強度分布を示して
いるが、このときの散乱光（１９の強度は、レーザ光（
３）の正反射光路（ｌη近傍に偏在している。つまり、
正反射光路Ｃ１７）からはずれた場所においては、散乱
光（１！Ｊを検出することはできないが、散乱光＠は検
出することができる。逆に、正反射光路αの近傍にては
、両方の散乱光ｌｉｅ、（ハ）を検出することができる
。よって、このことを利用することによりダスト１．２
７）と欠陥（至）とを峻別して、欠陥（至）のみを抽出
することができる０そこで、前記反射角θ１．θ、の差
Δθは、２０度〜５０度に設定されている。しかして、
前記欠陥検出部（７）は、電気信号ＳＬｌを入力して論
理レベルｒＯＪ又は「１」に２値化する閾値ＶＴＩが設
定された２値化回路（至）と、電気信号８Ｌ２を入力し
て論理レベルｒＯＪ又は「１」に２値化するＩＶ４値Ｖ
Ｔ２が設定された２値化回路（至）と、上記２値化回路
（ハ）の出力側に入力側が接続されたマルチバイブレー
タＣ３１）と、上記２値化回路（至）の出力側に入力側
が接続されたマルチバイブレータＧ３と、これらマルチ
バイブレータＧυ、ｃ３２の出力側に入力側が接続され
たＡＮＤ回路曽と、このＡＮＤ回路（至）の出力側に入
力側が接続されたラッチ回路（ロ）とからなっている。

しかして、マルチバイブレータＣ３１）、Ｑ３は、２値
化回路（至）。

関から出力され九２値化信号ＳＢＩ、　８８２の立上り
をトリガとして、設定時間ΔＴだけ、論理レベル「ｌ」
の信号ＳＣＩ、　ＳＣ２を出力するように設けられてい
る。

一方、ＡＮＤ回路器は、信号８Ｃ１，ｓｃ２を入力して
、両者の論理レベルの論理積をとるものである。また、
ラッチ回路（ロ）は、ＡＮＤ回路（至）からの信号ＳＤ
が示す論理レベルをラッチして、ラッチした論理レベル
を示す信号ＳＢを制御部（８）に出力するようになって
いる。しかして、制御部１８）は、２値化信号ＳＢｌも
得られるよう２値化回路（至）にも接続されている。そ
して、この制御回路（８）では、２値化信号ＳＢＩの立
上りから、時間ΔＴより長い時間ΔＴ′、ΔＴ′にわた
って、ラッチ回路（ロ）からの信号８Ｅの論理レベルを
記憶し、この時間△ＴＳΔ′ｒ′が経過すると、リセッ
ト信号ＳＲをラッチ回路（ロ）に出力し、ラッチ内容を
論理値「０」にクリアするようになっている。なお、Δ
Ｔ′、ΔＴ′は、信号ＳＥの後縁立下妙に同期して出力
されるよう設定されている。

つぎに、上記構成の欠陥検査装置の作動について述べる
。

まず、欠陥検査対象であるウェーハ（１）をテーブルａ
〔の所定位置に真空吸着させる。ついで、制御部（８）
から制御信号Ｓθ１．　Ｓｅ２をステッピングモー２０
国、（ハ）に印加し、ウェーハ（１）の径方向及び周方
向の位置決めを行う。つまり、制御信号ＳθＬ、　８ｅ
ｚによりウェーハ（１）上における欠陥検査座標がわか
る。つづいて、制御信号ＳＯにより投光部（４）からレ
ーザ光（３）をウェーハ（１）に入射角θ１にて投射す
る。

このときウェーハ（１）からのレーザ光（３）の正反射
光は遮光板（ＩＥＯにより遮断される。しかし、ウェー
ハ（１）上にダスト罰又は欠陥（至）があるときは、散
乱光（１９，！が受光素子ｔ２η、能にて受光され、受
光量に比例した電圧を有する電気信号ＳＰＩ、ＳＰ２に
変（・々される。これら電気信号ａｐｌ、ＳＰ２は、増
幅器Ｊ’２１　ｒ弼にてアナログ電気信号ＳＬＩ、　Ｓ
Ｌ２に増幅される。

ついで、これら電気信号ＳＬＩ、　ＳＬ２は、２値化回
路四、（７）にて２値化信号ＳＢＩ、　ＳＢ２に２値化
される。ここで、ウェーハ（１）上に欠陥（ハ）が存在
するときは、第３図に示すように、そのとき生じる散乱
反射光（１１は、受光素子ＣＩ）のみにて受光される０
よって、電気信号ＳＬ１は、閾値ＶＴ１より大きく、他
方の電気信号８Ｉ、２は、閾値ＶＴ２よりも小さくなる
口したがって、第４図に示すように、２値化信号８８１
．８８２の論理レベルは、それぞれｒｌＪ、　ｒＱＪと
なる。その結果、信号ＳＢ１は、制御部（６）及びマル
チバイブレータ１３カに出力される０そして、マルチバ
イブレータ０１）にては、信号ＳＢＬの前縁立上妙をト
リガとして、時間ΔＴだけ、論理レベルｒｌＪの信号Ｓ
ＣｚがＡＮＤ回路（至）に出力される。一方、信号ＳＢ
ｔは、時間ΔＴ中、−貫して論理レベルｒＱＪであるの
で、マルチバイブレータ１３２からの信号ＳＣ２の論理
レベルも、時間Δτ中、−貫してｒＯＪとなる。その結
果、ＡＮＤ回路（ト）からの信号ＳＤの論理レベルもｒ
ＯＪとなり、この論理レベルは、ラッチ回路（ロ）から
信号８Ｅにより制御部ｔ３）に伝えられる。かくして、
制御部（８）にては、論理レベル「１」の信号ＳＢ及び
論理レベルｒＯＪの信号ＳＥを入力し、最終的に、「欠
陥あり。」の判定を下す。

つぎに、ウェーハ（１）上にダス）１２？）が存在する
ときは、第２図番こ示すように散乱反射光＠は、両方の
受光素子Ｃυ、（ハ）にて受光される。よって、電気信
号ＳＬＩ、　８Ｌ２ハ、イｆし４ｆｉｆｌＶＴ１．Ｖ’
ｒ２　　ヨｂ　モ大きくなり、２値化信号８１３１．８
８２の論理レベルは、いずれも「ｌ」となる。したがっ
て、マルチバイブレータ１３ａ、ｃ３ａからは、時間Δ
Ｔ中、論理レベル「１」の信号ＳＣＩ、８Ｃ２がＡＮＤ
回路（ハ）に出力される。その結果、ＡＮＤ回路（至）
からは、時間Ｔ中、論理値「１」の信号ＳＤがラッチ回
路（ロ）に出力される。ついで、ラッチ回路（ロ）から
は、論理値「１」の信号ＳＥが、同じく２値化回路凶か
ら出力された論理値「１」の信号ＳＢＩとともに、制御
部（８）に出（ｇ）力される。かくして、制御へにては、入力した信号ＳＢ
、Ｓｇの論理レベルがいずれもｒＬＪであることにより
、最終的に、「ダストあり。」の判定を下す。ところで
、ウェーハ（ｒ）上にダス）Ｈが存在する場合、信号Ｓ
ＬＩ、ＳＬ２の領域（ト）、（至）のようｌこ位相がず
れたり、あるいは、信号ＳＬＩの領域３′ｒＩ中に信号
ＳＬ２の領域（至）が含まれる場合がある。もし、信号
８８１のみにより欠陥判定を行った場合、前者は、「欠
陥あ’１ＪｏＪ　と誤認されやすく、また、後者は、［
ダストの前後に二つの欠陥あ１７ｏｊ　と誤認されやす
い。つまり、前者においては、第５図に示すように、信
号８Ｂｘ、　ＳＢ２の波形Ｐｉ、Ｐ２は、時間的に離間
し、また、後者においては、信号ＳＢｔの波形Ｂ３中、
こ、信号８８２の波形Ｐ４が含まれる０しかしながら、
マルチバイブレータｉ３υ、Ｇ２からの゛信号ＳＣＬ、
　ＳＣ２の波形Ｐ５．Ｐ６並びに波形Ｐ７．　Ｐ８は、
一部的に重なる。したがって、ＡＮＤ回路（至）からの
信号は、時間Δ′ｒ１．ΔＴ２中において論理レベル「
１」となる０このときの論理レベルは、ラッチ回路（ロ
）にてラッチされ、時間ΔＴ３中、論理レベル「１」の
信号Ｓｇが制御部（８）に出力される。しかして、この
制御部１８）にては、時間ΔＴ′中、論理レベル［ｊの
信号８Ｂｔ、　ｓｇを入力する。その結果、前と同様に
、最終的に「ダストあり。」の判定を下し、時間ΔＴ′
、ΔＴ′経過後、リセット信号ＳＲがラッチ回路（ロ）
に出力され、ラッチ内容がクリアされる。以上のよう壜
制御部・８）における判定アルゴリズムをまとめると下
表のようになる。つまり、論理レベルが、信号ＳＢＩと
信号８Ｆ、いずれも「１」のときは、「ダストあり。」
と判定され、また、信号８８１が「１」及び信号８”ｉ
Ｌが「Ｏ」　　のときは、「欠陥あり。」と判定される
。そして、信号ＳＢＩと信号ＳＥが、いずれもｒＯＪの
ときは、「欠陥・ダストなし。」つまり「正常」　と判
定される。

以上のように、この実施例の欠陥検査装置くこよできる
。つまり、この装置によれば洗浄により容易に除去でき
るダスト罰を欠陥・」と誤認する鷹がなくなる。したが
って、製品歩留の無用な低下を防止できるとともに、生
産性向上にも役立つ。

なお、上記実施例においては、欠陥判定は、欠陥検出部
（７）にてハード的に行りているが、メモリに１号ＳＢ
Ｉ、　ＳＢ２をいったん格納し、ソフト的に欠陥検出を
行うようにしてもよい。さらに、ウェーハ（１）の位置
決めは、投光部側及び受光部側を一体的に動かすことに
より相対的に行ってもよい。

さら（こ、検査対象についてもＳｔウェーハに限定され
ることなく、何にでも適用できる。

〔発明の効果〕

本発明の欠陥検査装置は、被検査物上の検査対ゑ外のダ
ストと検査対象である欠陥とを峻別して、欠陥のみを高
精度かつ高能率に検査することができる。よって、洗浄
により容易に除去できるダストを欠陥と誤認する虞がほ
とんどなくなり、製品歩留の無用な低下を防止できると
ともに、生産性向上にも寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の欠陥検査装置の構成図、第
２図乃至第５図は同じく欠陥検査の説明図、第６図は欠
陥検査結果を示す図、第７図は従来の欠陥検査装置の説
明図である。（１）・・・ウェーハ（被検査物）。（３）・・・レーザ光、（５）・・・第１受光部。（６）・・・第２受光部、（７）・・・欠陥検出部。（８）・・・制御部（判定回路）。（１７）・・・正反射光路、　　　（１８・・・遮光板
。Ｑ９・・・散乱光。（イ）・・・集光レンズ（第１光学系）。（２１）・・・受光素子（第１□）。＠・・・散乱光。Ｑ乃・・・集光レンズ（第２光学系）。Ｑ９・・・受光素子（第２□）（ハ）・・・２値化回路（第１の□）。（至）・・・２値化回路（第２の□）。（３１）・・・マルチバイブレータ（第１のパルス信号
発生回路）。Ｃ３３・・・マルチバイブレータ（第２のパルス信号発
生回路）。（ハ）・・・ＡＮＤ回路（ゲート回路）０第１図沼第３図

Claims

【特許請求の範囲】

被検査物に測定光を投射する投光部と、上記測定光の上
記被検査物からの正反射光の光路に沿った散乱反射光を
受光して光電変換し第１光電信号を出力する第１受光素
子と、上記正反射光の光路からはずれた位置を通る上記
被検査物からの散乱反射光を受光して光電変換し第２光
電変換信号を出力する第２受光素子とを具備し、上記第
１及び第２光電信号に基づいて上記被検査物の欠陥検査
を行う欠陥検査装置において、上記第１光電信号を入力
しあらかじめ設けられた閾値に基づいて第１の２値化信
号を出力する第１の２値化回路と、上記第２光電信号を
入力しあらかじめ設けられた閾値に基づいて第２の２値
化信号を出力する第２の２値化回路と、上記第１の２値
化信号を入力して所定のパルス幅の第１パルス信号を出
力する第１のパルス信号発生回路と、上記第２の２値化
信号を入力して所定のパルス幅の第２パルス信号を出力
する第２のパルス信号発生回路と、上記第１及び第２パ
ルス信号を入力してゲートパルス信号を出力するゲート
回路と、上記第１の２値化信号及び上記ゲートパルス信
号を入力して上記被検査物の欠陥の有無を判定する判定
回路とを具備することを特徴とする欠陥検査装置。