KR970000709B1 - 반도체 웨이퍼의 표면 검사장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

반도체 웨이퍼의 표면 검사장치

제1도는 종래의 반도체 웨이퍼의 표면 검사장치의 구성을 도시한 설명도.

제2도는 종래의 피이크 값 검출회로를 사용한 피검사물체의 비임 주사 스포트를 도시한 설명도.

제3도는 본 발명의 1실시예의 반도체 웨이퍼의 표면 검사장치의 개략 구성을 도시한 설명도.

제4도는 반사경의 구조를 도시한 단면도.

제5도의 (a)도는 반사경을 구성하는 타원형 리플렉터의 설명도.

제5도의 (b)도는 제5(a)도의 B-B선에 따른 단면도.

제6도는 드로틀판을 착설한 암(暗)상자의 설명도.

제7도는 타원헝 리플렉터의 다른 예를 도시한 설명도.

제8도는 타원형 리플렉터의 다른 예의 설명도.

제9도는 전해 치환법에 의한 타원형 리플렉터의 제조방법을 도시한 설명도.

제10도는 육면체 용기의 다른 예를 도시한 설명도.

제11도는 피이크 값 검출회로의 구성을 도시한 블록도.

제12도는 제11도의 피이크 값 검출회로의 동작 타이밍을 도시한 설명도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 반도체 웨이퍼 2 : 회전 테이블

3 : 레이저 광원 4 : 레이저광

4a : 비임 스포트 5 : 적분구(積分救)

6 : 산란광 7 : 암(暗)상자

8 : 광검출기 9,10,11 : 창

12 : 잘못 들어온 광(迷入光) 15 : 구획

16 : 반도체 웨이퍼 18 : 산란광

20 : 지지체 20a : 펄스 모우터

20b : 지지대 21 : 반도체 웨이퍼

22 : 광검출수단 23 : 반사경

23a,23b : 창 24 : 피이크검출회로

25 : 연산 처리부 26 : 스텝핑 모우터

26a : 볼나사 27a,27b : 가이드 밀러

28 : 비임 익스팬더(Beam expander)

29 : 대물렌즈 30a,30b : 가이드 밀러

31 : 검출광 31a : 산란광

32 : 광원 33 : 반사면

34 : 암 상자 34a : 입광부(창문)

36 : 타원형 리플렉터 37 : 잘못 들어온 광

38 : 드로틀판 38a : 후드

39 : 미세한 간극 41 : 타원형 리플렉터

42 : 타원면체 44 : 반사피막

46 : 타원면 48,49 : 육면체 용기

50 : 입력단자(금속) 52 : 전원

53 : 샘플홀드회로 54 : 한쌍의 광투과 구멍

54 : 지연펄스 발생기 55 : 피이크홀드회로

520,521,522,…52n : 출력단자 D0,D1…Dn : 디지탈신호

51,52 : A/D변환기 X : 가로방향

P₁: 제1촛점 P₂: 제2촛점

L : 기준선 t_s: 시간

Ai : 입력신호 t_AD: 아날로그 디피탈 변환시간

본 발명은, 반도체 웨이퍼의 표면위의 먼지등의 이물질이나 상처를 검출하는 반도체 웨이퍼의 표면 검사 장치에 관한 것이다.

초집적 LSI(Ultra Large Scale Integrated Circuit)를 제조할 때에는, 예를 들면 반도체 웨이퍼의 표면위의 먼지등의 이물질에 대한 관리가 중요하다.

즉, 근년에, 반도체 소자를 제조하기 위한 클린 롬(Clean room)은 높은 청정도로써 관리되고 있다.

그러나, 반도체 소자를 제조하기 위하여 사용하는 각종 장치의 내부에서 여러가지 반응이 행하여진다.

이 때문에, 먼지등이 장치내에서 발생하기 쉽고, 그리하여 각종 제조 프로세스로 사용되는 장치가 초집적 LSI의 대량 생산에 적합한 청결상태로 되어 있는가의 여부를 관리할 필요가 있다.

이와 같은 반도체 웨이퍼에 악영향을 미치게 하는 먼지 등을 충분히 관리함으로써 초집적 LSI의 제조 수율을 높일 수가 있다.

제1도는, 반도체 웨이퍼의 표면 검사에 사용하는 종래의 표면 검사장치의 구성을 도시하고 있다.

도면중(1)은, 회전테이블(2) 위에 실려 있는 반도체 웨이퍼(이하 단순히 웨이퍼라 약칭함)이다.

이 장치에서는, 웨이퍼(1)의 표면에 레이저 광원(3)에서 레이저광(4)을 적분구(5)를 통해 조사한다.

그리고, 웨이퍼(1)의 표면위에 존재하는 상처나 이물질에 의하여 산란된 광(6)을 적분구(5)로써 집광한다.

이 집광된 빛을 암상자(7)내에 설치한 광검출기(8)로써 수광한다. 적분구(5)는, 산란된 광(6)의 집광수단이다. 적분구(5)의 안쪽면은, 전체 반사면으로 되어 있다. 레이저광(4)은, 적분구(5)에 형성된 창(9),(10)을 관통하여 웨이퍼(1)의 표면에서 반사되고, 이어서 전체 반사면에서 반사하여 적분구(5)의 다른 창(11)을 통하여 광검출기(8)에 들어간다.

광검출기(7)에 들어간 레이저광(4)은, 예를 들면 전기신호로 변환된다.

이와 같은 적분구(5)를 사용한 표면 검사장치에서는, 창(9)에서 잘못 들어온 광(12)도 전체 반사면에서 전반사한다.

이 때문에, 잘못 들어온 광(12)과 검출을 요하는 산란된 광(6)의 양쪽이 광검출기(8)내에 인도된다. 이 때문에, 광검출기(8)의 광학적인 SN비가 저하되는 문제가 있다.

또한, 상기한 구조의 적분구(5)는, 산란된 광(6)을 이상적으로 전반사시키기 어렵다. 이 때문에, 산란된 광(6)의 반사를 반복하는 동안에 빛(6)의 강도가 감쇠된다. 그 결과, 광검출기(8)의 검출신호의 레벨을 저하시키는 문제가 있다.

그리고, 웨이퍼(1)의 표면 전체의 검사를 하기 위하여서는 웨이퍼(1)를 회전시켜 레이저(4)를 가로방향(X)으로 이동하면 좋다.

또한, 주사후의 결과를 예를들면 CRT상 X 지점이 화면에 지도형상으로 표시한다.

CRT 표시기의 표시분해 능력에는 한계가 있다. 이 때문에, 제2도에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(1)의 표면을 예를들면 4방이 1mm의 구획(15)으로 세분화한다. 그리고, 이 구획(15)으로 세분화한 레이저광(4)의 비임스포트(4a)를 주사시킨다.

레이저광(4)의 비임의 크기로서는, 예를 들면 100μΦ 정도의 것을 사용한다. 광검출기(8)에서는 아날로그신호를 얻는다. 이 때문에, 먼지등을 검출할때에, 예를 들면 피이크값 검출회로를 사용한다. 피이크값 검출회로는, 레이저광(4)의 X방향 및 Y방향에로의 주사에 의하여 1회의 검사만으로 웨이퍼(1)의 표면상태를 알 수가 있다.

피이크값 검출회로를 사용하지 않을 경우에는, 예를 들면 레이저광(4)을 X방향으로 10회 주사하고, Y방향으로 10회 주사한다. 이들의 합계인 레이저광(4)의 100회의 주사후에 웨이퍼(1)의 1구획(15)의 검사를 행한다. 그러나, 레이저광(4)을 일정한 속도로 상술한 바와 같이 웨이퍼(1)의 표면위에서 주사하면, 검출신호는 펄스폭이 1㎲ 정도에서 변화하는 아날로그 신호로 된다.

이와 같은 검출신호의 피이크값은, 아날로그 디지탈 변환(A/D변환)하여, 디지탈신호로서 읽어낸다. 이 경우에, A/D변환기에는 변환시간이 1㎲ 이상의 고속변환이 가능한 것이 요구된다.

또한, 디지탈신호를 고속도로 처러할 수 있는 특별한 프로세서가 필요하게 된다. 그 결과, 장치 전체가 복잡한 구조로 되어서 고가품이 된다.

본 발명의 목적은, 반도체 웨이퍼의 표면에서 반사한 광을 효율좋게 집광할 수 있는 동시에, 불필요한 빛의 검출을 회피하여 반도체 웨이퍼의 표면 검사를 높은 정밀도 및 신뢰성하에서 행할 수가 있는 반도체 웨이퍼의 표면 검사장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 검출된 고속변화를 따르는 아날로그신호의 피이크값 검출을 저속의 디지털 신호 처리로써 대처할 수 있게 하여, 간단한 구조로, 또한 값산 반도체 웨이퍼의 표면 검사장치를 제공하는데 있다.

즉, 본 발명은 피검사물체를 소정의 위치에 지지하는 지지체와, 이 피검사물체의 표면에 제1촛점을 가지고, 또한 이 피검사물체의 표면 이외의 부위에 제2촛점을 가지는 반사경과, 상기 제1촛점에 검사광을 조사하는 광원과, 상기 제1촛점측에 배치되고, 또한 상기 제1촛점에서 반사하여 상기 반사경에서 집광된 상기 검사광을 수광하는 광검출수단과, 이 광검출수단에서 공급된 전기신호의 피이크값을 유지하는 피이크홀드회로와, 이 피이크홀드회로에 리세트 시간을 설정하기 위한 지연제어신호를 출력하는 지연신호발생기와, 상기 피이크홀드회로에서 공급된 신호를 상기 지연제어신호에 따라 샘플링하여 유지하는 샘플홀드회로와, 이 샘플홀드회로에서 공급된 신호를 아날로그/디지탈 변환하는 A/D변환기와, 이 A/D변환기에서 공급된 신호를 연산 처리하는 연산처리부와를 구비하는 반도체 웨이퍼의 표면 검사장치.

여기에서, 본 발명의 피검사물체로서는, 반도체 웨이퍼는 물론이고 연마된 각종 금속의 표면등이라도 좋다. 피처리체를 지지하는 지지체로서는, 예를 들면 지지대를 구비한 회전가능한 테이블을 사용한다.

지지대는, 예를 들면 진공펌프에 접속된 배큠씨일(Vacuum seal)을 가지고 있는 것을 사용한다. 지지체의 회전수단으로서는, 예를 들면 펄스모우터를 사용한다. 지지체에는 피검사물체를 반입하기 위한 소정의 반입기구 및 그 제어부가 접속되어 있다.

광원으로는, 예를 들면 미세한 비임형상인 레이저광을 출력하는 He-Ne 레이저 등을 사용한다.

광원을 포함하는 광학계의 부분에는, 지지체에 대하여 소정방향으로 자유롭게 이동할 수 있도록, 예를 들면 스텝핑모우터가 접속되어 있다.

이 광학계의 이동 또는 지지체의 회전에 의하며 피검사물체의 표면위의 임의의 위치에, 광원으로부터 발사된 검사광을 주사할 수 있게 되어 있다. 반사경으로서는 예를들면 타원구의 1/4부분의 안쪽면 또는 타원형상의 원통면에서 반사면을 형성한 타원형 리플렉터를 사용한다. 타원형 리플렉터에는 검사광을 통과하기 위한 창이 형성되어 있다.

타원형 리플렉터는, 예를 들면 타원면을 가진 용기에 따라 전해의 치환에 의하여 얻어진 타원면체의 안쪽면에 반사피막을 형성한 것으로 구성하는 것이 바람직하다.

타원면체 및 반사피막의 재질로서는, 예를 들면 니켈, 로듐, 기계적인 강도가 큰 금속등을 사용한다.

광검출수단으로서는, 예를 들면 빛을 전기신호로 변환하는 수광소자를 사용한다. 광검출수단으로서는, 불필요한 빛을 차단하기 위한 드로틀(throttle)판을 착설하여도 좋다.

지연신호발생기는, 예를 들면 지연펄스발생기를 사용한다. 지연신호발생기로서는, 예를들면 단안정 멀티바이브레이터가 2단 접속한 것을 사용한다. 지연신호발생기로 발생시키는 지연신호는, 예를 들면 변환개시 신호에 따라 A/D변환기에서 얻어진 상태신호를 사용한다.

A/D변환기로는, 예를 들면 아날로그 디지탈 변환시간이 100㎲ 정도의 것을 사용할 수가 있다.

피이크홀드회로는, 예를 들면 리세트시간이 0.5㎲의 것을 사용할 수가 있다. 피이크홀드회로의 펄스폭으로 가해지는 리세트시간과 샘플홀드회로의 샘플홀드를 위한 시간의 가산된 시간을 본 발명의 장치에 있어서의 광검출수단의 출력신호의 피이크값을 검출할 수 없는 손실시간으로 할 수가 있다.

본 발명의 장치에서는, 피검사물체 위의 제1촛점에서 발생한 산란광을 1회의 반사로 광검출수단에 도달시킬 수가 있다.

또한, 불필요한 빛의 반사경의 제2촛점에 집광하는 확률을 저하시킬 수가 있다. 그 결과, 피검사물체의 표면 검사 정밀도를 높일 수가 있다.

또한, 육면체 용기와 높은 형상의 정밀도를 가진 반사피막을 이용하여 반사경을 구성하는 타원형 리플렉터를 제작함으로써 더욱 표면 검사의 정밀도를 높일 수가 있다.

또한, 본 발명의 장치에서는, 지연제어신호의 시간폭으로 피이크홀드의 리세트를 행한다. 이 때문에, 피이크값을 검출할 수 없는 손실시간을, 샘플홀드시간 및 리세트 시간만으로 할 수가 있다.

따라서, 이 손실시간 이외의 전체 시간중에 가해지는 펄스폭이 좁은 아날로그 신호일지라도, 그 피이크값을 용이하게 검출할 수가 있다.

또한, 검출된 피이크값은 샘플홀드회로로 유지된다. 이 때문에, 처리속도가 느린 A/D변환기를 사용하여 광검출수단으로부터의 아날로그 신호를 용이하게 디지탈신호로 변환할 수가 있다. 그 결과, 장치를 간단한 구조로, 또한 값싸게 할 수가 있다.

(실시예)

다음에, 본 발명의 1실시예를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도는, 본 발명의 1실시예의 반도체 웨이퍼의 표면 검사장치의 개략적인 구성을 도시한 설명도이다.

도면중(20)은, 피검사물체인 반도체 웨이퍼(21) (이하 단순히 웨이퍼라 약칭함)를 지지하는 지지체이다.

지지체(20)는, 펄스모우터(20a)로써 자유롭게 회전하는 테이블로 구성되어 있다. 테이블의 상부에는, 웨이퍼(21)를 지지하는 지지대(20b)가 형성되어 있다.

지지대(20b)에는 도시하지 않은 진공펌프가 접속되어 있다. 이 진공펌프의 흡인작용에 의하여 형성되는 배큠씨일에 의하여 웨이퍼(21)를 지지하게 되어 있다. 지지체(90)의 위쪽에는, 지지체(20)에 지지된 웨이퍼(21)의 표면위에 제1촛점(P₁)을 가지고, 또한 후술하는 광검출수단(22)의 입광부에 제2촛점(P₂)을 가진 반사경(23)이 형성되어 있다.

광검출수단(22)에는, 피이크검출회로(24) 및 연산처리부(25)가 순차적으로 직렬로 접속되어 있다.

광검출수단(22)은, 예를들면 He-Ne 레이저광인 0.633㎛의 파장에 대하여 고감도를 가진 광전 변환소자(photo multiplier)로써 형성되어 있다. 광검출수단(22) 및 반사경(23)을 포함한 광학계의 부분은, 지지체(20) 위의 웨이퍼(21)의 표면에 대하여 소정방향으로 소정량만큼 이동할 수 있게 스텝핑 모우터(26)가 설치되어 있다.

스템핑 모우터(26)는, 볼나사(26a)를 개재하여 광검출수단(22)의 지지부에 접속되어 있다.

광학계의 부분에는, 가이드밀러(27a),(27b), 비임익스 팬더(28), 대물렌즈(29), 가이드밀러(30a),(30b)를 순차적으로 개재하여 반사경(23)의 창(23a)으로부터 웨이퍼(21)의 표면에 검사광(31)을 조사하는 광원(32)이 마련되어 있다. 광원(32)은, 예를들면 파장치 0.633㎛인 미세한 비임형상의 레이저광을 출력하는 He-Ne 레이저로 구성되어 있다. 이 레이저비임의 형상을 작게하면, 광에너지가 높아져서 광검출수단(22)의 검출감도를 높일 수가 있다.

또한, 광검출수단(22)의 입광부에 마련된 필터의 구멍을 예를 들면 3mmΦ로 하여 검출 감도를 낮추지 않고, 불필요한 빛의 검출을 회피하여 S/N비를 개선하는 것이 바람직하다.

검출광(31)은, 펄스모우터(20a)에 의한 지지체(20)의 회전에 의하여 웨이퍼(21)를 주사할 수 있게 되어있다.

반사경(23)은, 광원(32)으로부터 발사된 검출광(31)을 제4도에 도시한 바와 같이, 창(23a)을 관통시켜서 웨이퍼(21)의 제1촛점(P₁)에 안내한다.

제1촛점(P₁)의 상처나 이물질에서 반사된 산란광(31a)은, 반사경(23)의 안쪽면에 형성된 반사면(33)에서 반사하여 광검출수단(22)을 수용한 암상자(34)의 입광부(34a)에 있는 제2촛점(P₂)을 통과하여 광검출수단(22)에 의하여 수광된다.

반사경(23)은, 제5도의 a, 제5도의 b에 도시한 바와 같이, 타원구의 1/4부분의 안쪽면을 반사면(33)으로 하고, 아래면 및 측면쪽을 해방한 타원형 리플렉터(36)로 구성되어 있다.

이 경우에, 검사광(31)으로서의 레이저광의 입사각은, 웨이퍼(21)의 표면위의 직각을 이루는 기준선(L)과 의 비교에서 명백한 바와 같이 45도 이하로 설정한다.

이와 같이, 웨이퍼(21)에 조사되고, 그 표면에서 반사한 레이저광(31b)은 타원형 리플렉터(36)의 창(23b)으로부터 외부로 도피한다.

한편, 제1촛점(P₁)에 존재하는 먼지나 이물질로부터의 산란광(31a)은, 반사면(33)에서 받아서 반사시키고, 제2촛점(P₂)에 집광할 수가 있다. 즉, 산란광(31a)은, 타원형 리플렉터(33)의 반사면(33)에서의 1회의 반사만으로, 감쇠를 수반하지 않고, 제2촛점(P₂)에 집광된다.

그리고, 암상자(34)의 창(34a)으로부터 암상자(34)내에 인도되어, 광검출수단(22)으로써 검출된다.

그 결과, 산란광(31a)의 감쇠가 적다.

그리고, 광검출수단(22)은, 빛을 전기신호로 변환하는 수광수자로 구성되어 있으므로, 산란광(31a)을 전기신호로서 검출할 수가 있다.

또한, 광학계의 오염등에 의한 반사로 창(23a),(23b)에서 검사면에 들어간 불필요한 빛으로서의 잘못 들어온 광(37)은, 제1촛점(P1)에 닿는 확률이 낮고, 웨이퍼(21)의 표면에서 반사된 후에, 반사면(33)에서 반사한다.

그러나, 제2촛점(P₂)에로의 집광확률은 매우 적기 때문에, 광검출수단(22)에서 신호로서의 검출은 거의 행하여지지 않는다. 따라서, 산란광 검출의 S/N비가 높아진다.

특히, 타원형 리플렉터(36)는, 완전 타원구체의 1/4부분으로 구성되어 있으므로, 이물질로부터의 산란광(31a)을 전체 입체각의 어느 방향에서도 90도 이상의 빛을 용이하게 집광하여 효율좋게 광검출수단(22)으로 인도할 수가 있다. 그런데, 암상자(34)는, 산란광(31a)을 끌어들이기 위하여 창(34a)으로써 개구되어 있다.

그러나, 예를 들면 제6도에 도시된 바와 같이, 드로틀판(38)을 착설하여도 좋다.

드로틀판(38)은 중앙에 필요한 산란광(31a)을 통과시키기 위하여, 앞면을 좁게 암상자(34)의 내부를 향하여 경사면으로써 커지게 한 미세한 간극(39)을 형성하고 있다.

또한, 그 미세한 간극(39)을 중심으로 하여 불필요한 빛을 차단하기 위한 통형상인 후드(38a)를 형성하고 있다.

이와 같은 드로틀판(38)을 사용함으로써, 자연광이나 잘못 들어오는 광등 불필요한 광이 들어오는 것을 억제하여 SN비를 개선할 수가 있다.

또한, 제7도에 도시한 바와 같이, 타원형 리플렉터(40)를 타원형상의 원통면으로써 반사면(33)으로 한 것으로서, 산란광(31a)을 암상자(34)의 앞면부에 형성한 장방형상의 창(34a)에 인도하도록 하여도 좋다.

또한, 제8도에 도시한 바와 같이, 타원형 리플렉터(41)를 육면체 용기에 의거하여 전해의 치환에 의하여 형성된 니켈등의 금속으로 된 타원면체(42)의 안쪽면에 전기 분해법에 의하여 로듐등의 금속재료를 씌워 붙임으로써 반사피막(44)을 설치하여 반사면으로 한 것이라도 좋다.

다음에, 전해 치환법에 의한 타원형 리플렉터(41)의 제조방법에 대하여 설명한다.

예를 들면, 제9도에 도시한 바와 같이, 정밀하게 타원면(46)을 형성한 육면체 용기(48)를 양극으로 하고, 니켈등의 금속(50)을 음극으로 설정한다.

이것에, 전해액중에서 전원(52)에서 전압을 가하여 육면체 용기(48)의 타원면(46)의 내부에 금속(50)의 전기 분해를 행한다.

그 결과 니켈등의 금속 기초 재료로 되는 타원면체(41)가 형성된다.

다음에, 제9도의 (b)에 도시된 바와 같이, 육면체 용기(48)에서 타원면체(41)를 분리한다. 이어서, 전해액중에 침지하여, 전기분해에 의하여 반사율이 높은, 예를 들면 로듐등외 반사피막(44)을 씌워 붙인다.

다음에, 타원면체(42)를 2개로 분할하여 제9도의 (c)에 도시한 1/4 타원면을 가진 타원면체(42)로 되는 타원 리플렉터(40)을 얻을 수 있다.

이와 같이 형성한 경우에, 타원형 리플렉터(41)는, 육면체 용기(48)의 타원면(46)의 형상에 합치하고, 형상 정밀도가 높은 것이 생산면에서 얻어진다.

그리고, 반사피막(44)의 표면에는, 보호막을 설치하고, 반사면에 대한 상처의 발생을 방지한다.

이와 같이 하여 얻어진 타원형 리플렉터(41)는, 제9도의 (c)에서 파선으로 도시된 바와 같이, 한쌍의 광투과 구멍(54)을 형성한다.

이어서, 제8도에 도시한 바와 같이, 지지아암(56)에 접착제, 나사등의 고정 수단에 의하여 착설하여 검사 테이블(10) 위쪽의 특정 위치에 설치한다. 지지아암(56)에 대한 타원형 리플렉터(41)의 착설은, 예를 들면 탄성 재료를 사용하여 탄성적으로 고정하는 것도 가능하다.

구체적인 고정 형태로서는, 타원형 리플렉터(41)에 구멍을 뚫어서 나사로 고정시키거나 그 가장자리부에 브레킷이나 나사의 머리부를 걸어서 행하여도 좋다.

이와 같이 하면, 타원형 리플렉터(41)의 형상 정밀도와 함께 반사율을 높게 설정할 수가 있다.

검사 매체로서의 광, 예를 들면 레이저광은, 그 광원에서 타원형 리플렉터(41)의 광투과 구멍(54)을 관통하여 반도체 웨이퍼(16) 등의 피검사물체의 표면에 조사된다.

그 산란광(18)을 타원형 리플렉터(41)의 반사피막(44)의 표면에서 집광하여, 암상자(34)내의 광검출기(22)로 효율좋게 인도하여, 표면 상태를 고정밀도로 검출할 수가 있다.

또한, 1/2의 타원면을 가진 상기 육면체 용기(48) 이외에도, 제10도에 도시된 바와 같이, 1/4의 타원면(47)을 가진 육면체 용기(49)를 사용하여, 전해의 치환에 의하여 제10도의 (a)에 도시한 바와 같이, 타원형 리플렉터(41)를 형성하면, 제9도의 (c)에 도시한 타원형 리플렉터(41)의 분할 공정을 생략할 수가 있다.

그리고, 타원형 리플렉터(41)의 기초 재료로서의 타원면체(42)나 반사피막(44)은, 니켈이나 로듐외에, 기계적인 강도가 큰 금속재료를 사용하여 형성할 수가 있다.

제11도는, 광검출수단(22)에서 출력된 전기 신호의 피이크값을 검출하는 피이크값 검출회로의 구성을 도시하고 있다.

입력단자(50)에는 광검출수단(22)에서 피이크값을 검출해야 할 입력신호(Ai)가 가해진다.

이 입력신호(Ai)는, 시간(t)의 경과와 함께 그 레벨(V)이 변화하는 신호이다. 예를들면, 피검사물체인 웨이퍼(21)의 표면의 반사광을 전기신호로 변환한 것 등이다.

또한, 입력신호(Ai)의 피이크값을 디지탈신호로 변환하는 A/D변환기(51)의 제어입력단자(52)에는, 제12의 (A)도에 도시된 변환 스타트 신호(Cs)가 가해진다.

A/D변환기(51)는, 예를 들면 아날로그 디지탈 변환시간 100㎲ 정도의 것이 사용되고 있다. A/D변환기(51)는 이 변환 스타트신호(Cs)가 가해지면, 제12의 (b)도에 도시한 상태 신호(ST)를 발생한다.

이 상태신호(ST)는, 샘플·홀드회로(53)에 가해지는 동시에, 신호지연수단으로서 설치된 지연펄스발생기(54)에 가해진다.

지연펄스발생기(54)는, 제12도의 (c)에 도시한 바와 같이, 상태 신호(ST)의 앞가장자리에서 t_s를 지연시간으로 하고, 펄스폭(t_P)의 지연제어신호인 지연 펄스(DP)를 발생한다.

지연펄스발생기(54)는, 예를들면 단안정 멀티바이브레이터의 2단 접속에 의하여 구성할 수가 있다.

지연 펄스(DP)는, 피이크·홀드회로(55)에 리세트 제어신호로서 가해진다. 그 펄스폭(t_P)으로 부여되는 시간내에서 피이크홀드회로(55)를 리세트한다. 지연 펄스(DP)의 펄스폭(t_P)은, 피이크홀드회로(55)가 리세트하는데 필요한 최소시간, 예를들면 0.5㎲로 설정한다.

그리고, 피이크홀드회로(55)로 유지된 입력신호(Ai)의 피이크값은, 샘플홀드회로(53)에 가해진다.

샘플홀드회로(53)는, 상태신호(ST)를 샘플링펄스로서, 피이크홀드회로(55)에서의 피이크값 출력(PH)을 지연펄스발생기(54)의 동작 시간(t_S)에 샘플링하여 유지한다.

이 샘플홀드회로(53)가 유지한 샘플홀드출력(SH)은, A/D변환기(51)에 가하여진다. A/D변환기(51)는, 제12도의 (B)에 도시한 상태신호(ST)의 시간(t_AD)에서 지연펄스발생기(54)의 동작 시간(ts)을 제외한 변환 시간에 있어서, 피이크값을 복수 피트의 디지탈신호(D₀),(D₁)…(D_n)로 변환하고, 디지탈화한 피이크값 출력으로서 출력 단자(52₀),(52₁),(52₂)…(52_n)에서 출력한다.

이상에서와 같이 구성되어 있으므로, 피이크·홀드회로(55)에는, 샘플홀드의 종료와 동시에, 리세트신호가 가해지고, 피이크홀드회로(55)는, 샘플홀드의 직후에 리세트 상태로 이동하여 가고, 그 리세트는 시간(t_s) 완료하고, 다음의 리세트 신호가 도래할때까지의 시간동안, 입력신호(Ai)의 피이크값을 검출하여, 그 값을 유지 한다.

따라서, 입력신호(Ai)의 피이크값을 검출할 수 없는 손실시간은, 샘플홀드를 위한 시간(ts)과 피이크홀드회로(55)의 펄스폭(t_p)으로 주어지는 시간과의 가산 시간(t_s+t_P)만큼이다.

그 이외의 시간은, 어떠한 고속 신호일지라도 피이크값을 검출할 수가 있게 된다.

이 때문에, A/D변환기(51)의 아날로그 디지탈 변환시간(t_AD)은, 100㎲ 정도이면 좋다.

디지탈신호 처리도 고속처리용으로 복잡하고, 또한 고가품이 아니라, 간이한 컴퓨터 등으로 용이하게 처리할 수가 있다.

환언하면, 신호의 피이크값 검출은, 100㎲의 A/D변환에 의하여 1㎲ 정도의 고속 A/D변환과 동등한 처리를 실현할 수가 있다.

그러므로, 웨이퍼(21)에서의 반사광을 전기신호로 변환하고, 그 신호의 피이크간을 고속도로 검출할 수가 있다.

Claims (18)

1. 피검사물체(21)를 설정된 위치에 유지하는 지지체(20)와, 그 피검사물체(21)의 표면에 제1촛점(P₁)을 가지고, 또한 상기 피검사물체의 표면이외의 부위에 제2촛점(P₂)을 가지는 타원형 반사경(23)과, 상기 제1촛점(P₁)에 검사광(31)을 주사하여 조사하는 광원(32)과, 상기 제2촛점(P₂)쪽에 배치되고, 또 상기 제1촛점(P₁)에서 반사하여 상기 반사광으로부터 반사된 검사광을 수광하는 광검출수단(22)과, 상기 피검사물체(21)을 지지함과 동시에 회전이 가능한 지지대(20b)로 되는 반도체 웨이퍼의 표면 검사장치.
2. 제1항에 있어서, 피검사물체가 반도체 웨이퍼(1)인 반도체 웨이퍼의 표면 검사장치.
3. 제1항에 있어서, 반사경(23)이 타원구의 1/4부분의 안쪽면을 반사면(33)으로 하고, 배면부에 타원구를 관통한 창(9),(10),(11)을 가진 타원형 리플렉터(36),(41)인 반도체 웨이퍼의 표면 검사장치.
4. 제3항에 있어서, 반사면(33)이 타원형상의 원통면인 반도체 웨이퍼의 표면 검사장치.
5. 제1항에 있어서, 광원(32)이 레이저 광원(3)인 반도체 웨이퍼의 표면 검사장치.
6. 제5항에 있어서, 레이저 광원(3)이 가느다란 비임 형상인 레이저광(4)을 출력하는 것인 반도체 웨이퍼의 표면 검사장치.
7. 제1항에 있어서, 광검출수단(22)이 빛을 전기 신호로 변환하는 수광소자인 반도체 웨이퍼의 표면 검사장치 .
8. 제1항에 있어서, 광검출수단(22)에 불필요한 빛을 차단하는 드로틀판(38)이 착설되어 있는 반도체 웨이퍼의 표면 검사장치.
9. 제1항에 있어서, 반사경(23)이 타원면(46)을 가진 용기(48),(49)에 하여 전해의 치환에 의하여 얻어진 타원면체(42)의 안쪽면에 반사피막(44)을 형성하는 동시에 이 타원면체(42) 및 반사피막(44)을 관통한 창(34a)을 가진 타원형 리플렉터(36),(41)인 반도체 웨이퍼의 표면 검사장치.
10. 제9항에 있어서, 타원면체(42)의 재질이 니켈, 로듐, 기계적 강도가 큰 금속중의 어느 하나인 반도체 웨이퍼의 표면 검사장치.
11. 제9항에 있어서, 반사피막(44)의 재질이 니켈, 로듐, 기계적 강도가 큰 금속중의 어느 하나인 반도체 웨이퍼의 표면 검사장치.
12. 이 광검출수단에서 공급된 전기신호의 피이크값을 유지하는 피이크홀드회로(55)와, 이 피이크홀드회로(55)에 리세트 시간을 설정하기 위한 지연제어신호를 출력하는 지연신호발생기와, 상기 피이크홀드회로(55)에서 공급된 신호를 상기 지연제어신호에 따라 샘플링하여 유지하는 샘플홀드회로(53)와, 이 샘플홀드회로(53)에서 공급된 신호를 아날로그/디지탈 변환하는 A/D변환기(51),(52)와, 이 A/D변환기(51),(52)에서 공급된 신호를 연산처리하는 연산처리부(25)와를 구비한 반도체 웨이퍼의 표면 검사장치.
13. 제12항에 있어서, 지연제어신호가 변환개시신호에 따라 A/D변환기(51),(52)에서 얻어진 상태 신호인 반도체 웨이퍼의 표면 검사장치.
14. 제12항에 있어서, 지연신호발생기가 지연펄스발생기(54)인 반도체 웨이퍼의 표면 검사장치.
15. 제12항에 있어서, 지연펄스발생기(54)가 단안정 멀티바이브레이터가 2단으로 접속된 인 반도체 웨이퍼의 표면 검사장치.
16. 제12항에 있어서, 광검출수단에서 공급된 전기신호의 피이크값을 검출할 수 없는 손실 시간이 샘플 홀드를 위한 시간과, 피이크홀드회로(55)의 펄스폭으로 주어지는 시간과의 가산 시간인 반도체 웨이퍼의 표면 검사장치.
17. 제12항에 있어서, A/D변환기(51),(52)의 아날로그 디지탈 변환시간이 10 내지 100㎲ 정도의 것인 반도체 웨이퍼의 표면 검사장치.
18. 제12항에 있어서, 피이크홀드회로(55)의 리세트 시간이 약 0.5㎲인 반도체 웨이퍼의 표면 검사장치.

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