【書類名】 明細書
【発明の名称】 表面検査装置及び方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】 光源と、
その光源からの光束で検査表面を所定の傾斜角度で照明する照明光学系と、
上記検査表面からの散乱反射光を受光する第１受光光学系と、
第１受光光学系で受けとられた散乱反射光を受光する第１受光部と、
上記検査表面からの鏡面反射光を受光する第２受光光学系と、
第２受光光学系で受けとられた鏡面反射光を受光する第２受光部と、
上記第１受光部からの第１信号に基づき上記検査表面にある異物の大きさを求め、また上記第２受光部からの第２信号に基づき上記検査表面にある異物の高さを求める制御演算部とを有し、
上記制御演算部は、求められた異物の大きさが上記検査表面に照明された光束の径と略等しいかそれ以上である場合に、第２信号に基づき上記検査表面にある異物の高さを求めるように構成されていることを特徴とする表面検査装置。
【請求項２】 請求項１記載の表面検査装置において、
上記制御演算部は、上記第１受光部からの第１信号が所定のスライスレベル以上である場合に、異物の存在と判断し、異物の存在と判断された領域での第２信号及び異物の存在と判断された領域の周辺での第２信号に基づき、異物の高さを求めるように構成されていることを特徴とする表面検査装置。
【請求項３】 請求項２記載の表面検査装置において、
上記所定のスライスレベルは、第１信号の所定範囲での平均値に応じて決定され、第１信号のうねりに追随するように構成されていることを特徴とする表面検査装置。
【請求項４】 請求項２記載の表面検査装置において、
上記制御演算部は、異物の存在と判断された領域での第２信号によるデータと、異物の存在と判断された領域の周辺の領域での第２信号によるデータとの平均値の差に基づき、異物の高さを求めるように構成されていることを特徴とする表面検査装置。
【請求項５】 請求項１記載の表面検査装置において、
上記制御演算部は、測定対象を所定の多数の単位面積のピクセルに区分けし、その各ピクセル内での第１信号及び／又は第２信号の最大値をそのピクセルでの各信号の値として扱うように構成されていることを特徴とする表面検査装置。
【請求項６】 請求項５記載の表面検査装置において、
上記制御演算部は、異物の存在と判断された領域でピクセル処理された第２信号によるデータと、異物の存在と判断された領域の周辺の領域でピクセル処理された第２信号によるデータとの平均値の差に基づき、異物の高さを求めるように構成されていることを特徴とする表面検査装置。
【請求項７】 請求項６記載の表面検査装置において、
上記制御演算部は、ピクセル処理された第１信号に基づいて異物の存在を判断し、異物の存在と判断された箇所でピクセル内の各アナログ第１信号及びアナログ第２信号に基づき、異物の高さを求めるように構成されていることを特徴とする表面検査装置。
【請求項８】 光束で検査表面を所定の傾斜角度で照明する工程と、
上記検査表面からの散乱反射光を受光して第１信号を得る工程と、
上記被検査表面からの鏡面反射光を受光して第２信号を得る工程と、
上記第１信号に基づき上記検査表面にある異物の大きさを求める工程と、
求められた異物の大きさが上記検査表面に照明された光束の径と略等しいかそれ以上である場合に、上記第２信号に基づき上記検査表面にある異物の高さを求める工程と
を含むことを特徴とする表面検査方法。
【請求項９】 上記第１信号が所定のスライスレベル以上である場合に、異物の存在と判断し、異物の存在と判断された領域での第２信号及び異物の存在と判断された領域の周辺での第２信号に基づき、異物の高さを求めることを特徴とする請求項８に記載の表面検査方法。
【請求項１０】 請求項９記載の表面検査方法において、
上記所定のスライスレベルは、第１信号の所定範囲での平均値に応じて決定され、第１信号のうねりに追随することを特徴とする表面検査方法。
【請求項１１】 請求項９記載の表面検査方法において、
異物の存在と判断された領域での第２信号によるデータと、異物の存在と判断された領域の周辺の領域での第２信号によるデータとの平均値の差に基づき、異物の高さを求めることを特徴とする表面検査方法。
【請求項１２】 請求項８記載の表面検査方法において、
測定対象を所定の単位面積の多数のピクセルに区分けし、その各ピクセル内での第１信号及び／又は第２信号の最大値をそのピクセルでの各信号の値として扱うことを特徴とする表面検査方法。
【請求項１３】 請求項１２記載の表面検査方法において、
異物の存在と判断された領域でピクセル処理された第２信号によるデータと、異物の存在と判断された領域の周辺の領域でピクセル処理された第２信号によるデータとの平均の差に基づき、異物の高さを求めることを特徴とする表面検査方法。
【請求項１４】 請求項１３記載の表面検査方法において、
ピクセル処理された第１信号に基づいて異物の存在を判断し、
異物の存在と判断した箇所でピクセル内の各アナログ第１信号及びアナログ第２信号に基づき、異物の高さを求めることを特徴とする表面検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、検査対象の検査表面における異物の高さと大きさを精密に測定し得る表面検査装置及び方法に関するものである。さらに詳しく言えば、本発明は、薄板状の物体たとえば半導体ウエハの表面の測定対象、たとえば異物（パーティクル等）を検査する表面検査装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、異なる検査対象（ウエハ）ごとに、検査対象の表面に光束を照射し、その表面からの鏡面反射光と散乱反射光を受光して、検査対象表面の異物等を検査する装置は知られている。
【０００３】
たとえば、特開昭５６−６７７３９号公報には、光束として互いに異なる方向から入射する複数のコヒーレント光ビームを用いた欠陥検査装置が示されている。
【０００４】
特開平１−５９５２２号公報には、検出点に対してその周囲の４方向の斜め上方より偏光レーザの光束を照射し、検出点からの反射光のうち特定偏向成分を抽出して回路パターンが形成されたウエハ上に存在する異物を検出するようにしたウエハ異物検出装置が開示されている。
【０００５】
検査対象として半導体ウエハを想定すると、検査対象（測定対象）としては、半導体ウエハ表面の異物（一般に凸状のもの）がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の表面検出装置及び方法では、検査対象の種類によって、とくに異物の高さの検出精度に違いが生じる。たとえば、検査表面にうねりがある場合、異物の高さは正確に検出できない。なぜならば、うねりの上方部と下方部では、同じ高さの異物であっても、検出される高さが違ってくるからである。
【０００７】
このような場合でも、検査対象ごとに適切な条件で異物の高さをより正確に検査をすることが望ましい。
【０００８】
本発明は、従来技術で生じる不都合を解決して、異物の高さ検出での誤差を軽減できる表面検出装置及び方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決手段を例示すると、前掲の請求項１〜１４に記載の表面検出装置及び方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の表面検査装置は、光源と、その光源からの光束で検査表面を所定の傾斜角度で照明する照明光学系と、該検査表面からの散乱反射光を受光する第１受光光学系と、第１受光光学系で受けとられた散乱反射光を受光する第１受光部と、上記検査表面からの鏡面反射光を受光する第２受光光学系と、第２受光光学系で受けとられた鏡面反射光を受光する第２受光部と、上記第１受光部からの第１信号に基づき上記検査表面にある異物の大きさを求め、また上記第２受光部からの第２信号に基づき上記検査表面にある異物の高さを求める制御演算部とを有する。
【００１１】
上記制御演算部は、検出された異物の大きさが照明光束の径と略等しいかそれ以上である場合に、第２信号に基づき上記検査表面にある異物の高さを求めるように構成されている。
【００１２】
好ましくは、上記制御演算部は、検査表面での鏡面反射光の位置変化、すなわち、高さデータの変化から異物の高さを求める。たとえば、上記第１受光部からの第１信号が所定のスライスレベル（スレッショルドレベルともいう。以下同じ）以上である場合に、異物の存在と判断し、異物の存在と判断された領域での第２信号及び異物の存在と判断された領域の周辺での第２信号に基づき、異物の高さを求める。
【００１３】
上記異物の高さは、第２信号の異物の前端と後端との位置の平均値に応じて決定され、検査表面のうねりに追随する。
【００１４】
上記制御演算部は、異物の存在と判断された領域での第２信号によるデータと、異物の存在と判断された領域の周辺の領域での第２信号によるデータとの平均値の差に基づき、異物の高さを求める。
【００１５】
また、本発明の別の実施形態では、いわゆるピクセル法を採用する。たとえば、制御演算部は、測定対象を所定の多数の単位面積のピクセルに区分けし、その各ピクセル内での第１信号及び／又は第２信号の最大値をそのピクセルでの各信号の値として扱う。
【００１６】
また、上記制御演算部は、異物の存在と判断された領域でピクセル処理された第２信号によるデータと、異物の存在と判断された領域の周辺の領域でピクセル処理された第２信号によるデータとの平均値の差に基づき、異物の高さを求める。
【００１７】
上記制御演算部は、ピクセル処理された第１信号に基づいて異物の存在を判断し、異物の存在と判断された箇所でピクセル内の各アナログ第１信号及びアナログ第２信号に基づき、異物の高さを求める。
【００１８】
本発明の表面検査方法は、光束で検査表面を所定の傾斜角度で照明する工程と、上記検査表面からの散乱反射光を受光して第1信号を得る工程と、上記被検 査表面からの鏡面反射光を受光して第２信号を得る工程と、上記第１信号に基づき上記検査表面にある異物の大きさを求める工程と、求められた異物の大きさが照明光束の径と略等しいかそれ以上である場合に、上記第２信号に基づき上記検査表面にある異物の高さを求める工程を含む。
【００１９】
好ましくは、上記方法において、上記第１信号が所定のスライスレベル以上である場合に、異物の存在と判断し、異物の存在と判断された領域での第２信号及び異物の存在と判断された領域の周辺での第２信号に基づき、異物の高さを求める。
【００２０】
異物の高さは、第２信号の所定範囲での平均値に応じて決定され、検査表面のうねりに追随する。
【００２１】
異物の存在と判断された領域での第２信号によるデータと、異物の存在と判断された領域の周辺の領域での第２信号によるデータとの平均値の差に基づき、異物の高さを求める。
【００２２】
本発明方法をピクセル法で実施する際には、測定対象を所定の単位面積の多数のピクセルに区分けし、その各ピクセル内での第１信号及び／又は第２信号の最大値をそのピクセルでの各信号の値として扱う。
【００２３】
そして、異物の存在と判断された領域でピクセル処理された第２信号によるデータと、異物の存在と判断された領域の周辺の領域でピクセル処理された第２信号によるデータとの平均値の差に基づき、異物の高さを求める。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面により説明する。
【００２５】
図１に概略的に示されているように、本発明の好適な実施例によれば、表面検査装置は、光源１と、その光源１からの光束２で検査対象３の検査表面３ａを所定の傾斜角度で照明する照明光学系４と、検査表面３ａからの散乱反射光５を受光する第１受光光学系６と、第１受光光学系６で受けとられた散乱反射光５を受光する第１受光部７と、検査表面３ａからの鏡面反射光８を受光する第２受光光学系９と、第２受光光学系９で受けとられた鏡面反射光８を受光する第２受光部１０と、第１受光部７からの第１信号１２に基づき検査表面３ａにある異物（図示せず）の大きさを求め、また第２受光部１０からの第２信号１３に基づき検査表面３ａにある異物の高さを求める制御演算部１４とを有する。
【００２６】
制御演算部１４は、求められた異物の大きさが上記検査表面に照明された光束２の径と略等しいかそれ以上である場合に、第２信号１３に基づき検査表面３ａにある異物の高さを求める。
【００２７】
制御演算部１４は、高さデータの変化から異物の高さを求める高さデータＨＲ方式（高密度で精密に測定を行う、いわゆるハイリゾリューション方式）の実施形態においては、第１受光部７からの第１信号１２が所定のスライスレベル以上である場合に、異物の存在と判断し、異物の存在と判断された領域での第２信号１３及び異物の存在と判断された領域の周辺での第２信号１３に基づき、異物の高さを求めるように構成されている。異物の高さは、第２信号１３の所定範囲での平均値に応じて決定され、検査表面のうねり（ソリその他の高さ変化を含む）に追随する。
【００２８】
また、制御演算部１４は、異物の存在と判断された領域での第２信号１３によるデータと、異物の存在と判断された領域の周辺の領域での第２信号１３によるデータとの平均値の差に基づき、異物の高さを求めるように構成されている。
【００２９】
また、本発明の表面検査装置は、ピクセル法を採用する実施形態においては、制御演算部１４が、測定対象３を所定の多数の単位面積のピクセルに区分けし、その各ピクセル内での第１信号１２及び／又は第２信号１３の最大値をそのピクセルでの各信号の値として扱うように構成されている。
【００３０】
この場合、制御演算部１４は、異物の存在と判断された領域でピクセル処理された第２信号１３によるデータと、異物の存在と判断された領域の周辺の領域でピクセル処理された第２信号１３によるデータとの平均値の差に基づき、異物の高さを求めるように構成されている。
【００３１】
そして、制御演算部１４は、ピクセル処理された第１信号１２に基づいて異物の存在を判断し、異物の存在と判断された箇所でピクセル内の各アナログ第１信号１２及びアナログ第２信号１３に基づき、異物の高さを求めるように構成されている。
【００３２】
制御演算部１４は、信号処理部を含んでおり、そこでの信号処理結果（異物の位置、個数、高さ、散乱反射光レベルなど）が表示部１５に表示される。
【００３３】
また、制御演算部１４は、従来と同様に、駆動部１６に制御信号を送り、測定対象３をのせるテーブル１８のＸ方向、Ｙ方向及びＺ（高さ）方向の移動や回転を制御する構成になっている。
【００３４】
さらに、制御演算部１４は、光源１、照明光学系４、第１受光光学系６、第１受光部７、第２受光光学系９、第２受光部１０、測定対象３を操作するためのロボットアーム駆動部（図示せず）にも処理信号を供給して制御する構成になっている。
【００３５】
第１実施例（高さデータＨＲ方式）
まず、Ｚデータ（つまり高さデータ）のＨＲ方式の表面検査装置及び方法を説明する。
【００３６】
ＺデータＨＲ法は、高さデータの変化から異物の高さを求める方式である。
【００３７】
この方式の場合、異物のピーク情報と共に高さデータを検出する。光束の径と比べて、サイズの大きな異物の場合、高さ情報に変化がおこる。この事に注目して異物の高さを検出する。
【００３８】
高さデータＨＲ法を採用する場合、図１の装置は、光源としてレーザ光源（ヘリウムネオン）が好ましく、波長は６３３ｎｍとする。照明光学系４は、その光源１からの光束２で検査表面３ａを所定傾斜角度（たとえば２２度）で照明する。第１受光光学系６は、検査表面３ａからの散乱反射光５を受光する。第１受光部７は、第１受光光学系６で受けとられた散乱反射光５を受光する。この第１受光部７としては、フォトマルチプライヤのような受光素子が好ましい。
【００３９】
第２受光光学系９は、検査表面３ａからの鏡面反射光８を受光する。第２受光部１０は、第１受光光学系９で受けとられた鏡面反射光８を受光する。制御演算部１４は、所定のスライスレベルを越える、第１受光部７からの第１信号１２の位置座標に基づき、検査表面３ａにある異物の大きさ(外縁)を求め、また第２受光部１０でどの位置に入射したかにより、即ち第２信号１３で出力(ピーク)の位置に基づき、検査表面３ａにある異物の高さを求める。第２受光部１０は、例えばＰＳＤ等が採用することができる。
【００４０】
制御演算部１４は、第１受光部７からの第１信号１２が所定のスライスレベル以上である場合に、異物の存在と判断し、異物の存在と判断された領域での第２信号１３及び異物の存在と判断された領域の周辺の領域での第２信号１３に基づき、異物の高さを求める。
【００４１】
また、制御演算部１４は、異物の存在と判断された領域での第２信号１３によるデータと異物の存在と判断された領域の周辺の領域での第２信号１３によるデータの平均値の差に基づき異物の高さを求めるように構成されている。
【００４２】
さらに、制御演算部１４は、異物が存在しないと判断した領域の第１信号１２のデータに基づき変化させるように構成されている。照明光学系４からの照明光束２の径は、測定対象３とする異物の大きさよりも小さく設定されている。
【００４３】
図２は、前述の高さデータＨＲ方式の表面検査装置の処理手順の概略を示している。
【００４４】
図２を参照する。表面検査を開始する。つまり、周知のように、光源１を発光させて、ウエハ（検査対象３の典型例）を回転して、光源１から光束２をウエハ３の検査表面に照射する。
【００４５】
制御演算部１４において、ウエハの高さレベルの初期設定を行う。つまりＺ0 レベルを設定する。さらに、第１信号１２と第２信号１３の値をメモリに記憶する。次に、その第１信号１２が所定のスライスレベル（スレッショルドレベル）を越えたか否かを判断する。越えなかったときは（Ｎｏのときは）、そのまま次に進む。越えたときは（Ｙｅｓのときは）、第１信号１２と第２信号１３の値を記憶して次に進む。
【００４６】
ＺｓとＳｓにおいて、大文字のＺは高さ、大文字のＳはスキャッタレベル、小文字のｓはスタート（開始）、小文字のｅはエンド（終了）を示す。
【００４７】
第１信号１２で第２信号１３のピークを判断する。Ｙｅｓのときは、ピークをＺｐ、Ｓｐ（大文字のＺは高さ、大文字のＳはスキャッタレベル、小文字のｐはピークを示す）として記憶して、次に進む。Ｎｏのときは、そのまま次に進む。
【００４８】
次は、第１スライスレベルを下まわったか否かを判断する。Ｙｅｓのときは、それらをＳｅ、Ｚｅ（大文字のＳはスキャッタレベル、大文字のＺは高さ、小文字のｅはエンド（終了）を示す）として記憶して、次に進む。Ｎｏのときは、そのまま次に進む。
【００４９】
所定の期間Ｔ0が経過したか否かを判断し、Ｙｅｓのときは、所定の検査範囲 を終了したか否かを判断し、Ｎｏのときは、元の第１信号が所定レベルを越えたか否かを判断する工程に戻る。
【００５０】
所定期間Ｔ0を経過したと判断したときは（つまりＹｅｓのときは）、所定の検査範囲を終了したか否かを判断する。Ｎｏのときは、前の期間での異物の有無の判断を経て、次に進む。
【００５１】
所定の検査範囲が終了したと判断したときは、つまりＹｅｓのときは、第１信号１２から開始時のスキャッタレベル（Ｓｓ）と終了時のスキャッタレベル（Ｓｅ）の座標値（時間で換算）から異物の幅Ｗを演算する。他方、第２信号１３から所定時間Ｔ0中の開始時の高さ（Ｚｓ）と終了時の高さ（Ｚｅ）以外の高さ（Ｚ）データの平均値を演算する。
【００５２】
そのあと、測定を終了するときは、「終了」となり、終了しないときは、最初の手順（１）に戻る。
【００５３】
一方、所定の検査範囲が終了していないとき、つまりＮｏのときは、エンコーダーからの信号により測定範囲を区分した一単位に相当する。前の期間で異物があったか否かを判断し、Ｎｏのときは第２信号１３の平均値を算出し、Ｙｅｓのときは、第２信号１３の異物以外の値の平均値（Ｚｓ−Ｚｅ）／２を求め、信号１２によるピーク位置Ｚｐからこの平均値を引くことにより真の異物の高さＺｔｈを求めることができる。Ｎｏのときは第２信号１３の平均値を求めて、次に進む。
【００５４】
図１の制御演算部１４に関連するＨＲ方式の動作を、図４を参照して説明する。
【００５５】
図４において、主に異物の存否や異物表面の情報を含む、第１受光部７からの出力信号１３は、第１増幅器２１及び第１Ａ／Ｄ変換器２２を介して、ＨＲ制御演算部２３に送られる。また、主に検査表面３ａの位置又は異物の高さ情報を含む、第２受光部１０からの出力信号１３は、第２増幅器２４及び第２Ａ／Ｄ変換器２５を介して、ＨＲ制御演算部２３に送られる。第１Ａ／Ｄ変換器２２及び第２Ａ／Ｄ変換器２５は、クロック発生器２６からのクロック信号２７に応じて、Ａ／Ｄ変換を行う。また、クロック発生部２６からのクロック信号２８は、ＨＲ制御演算部２３にも送られる。
【００５６】
ＨＲ制御演算部２３は、駆動部１６に制御信号を出力し、モーター２９や光源１の所定の制御を行う一方、駆動部１６による回転情報を含む信号（例えば、被検物であるウエハを回転させるモータ２９の所定回転ごとにパルス信号）をエンコーダー部３０から受け取る。ＨＲ制御演算部２３は、必要に応じて、メモリ部３１との間でデータのやりとりを行う。ＨＲ制御演算部２３は、図２に示す処理を実行し、必要な表示を表示部３３で表示させる。
【００５７】
第２実施例 (ピクセル方式）
次は、ピクセル方式の表面検査装置及び方法を説明する。
【００５８】
前述の高さデータＨＲ方式の実施形態では、異物のあった点でＺ値（高さ）が求められ、周辺のＺ値は不明である。しかし、ピクセル方式の実施形態では、相対的高さの測定が可能となる。
【００５９】
高さデータＨＲ方式の場合、データのあった場所のみのＺ値（高さ）が取り込まれる。しかし、実際にはうねり（そり等を含む）が含まれるため、たとえＺ値で絶対値に近い値が得られたとしても、異物の高さデータが不正確になる。
【００６０】
しかし、ピクセル方式でデータを処理すると、異物のないピクセルでも、Ｚ値（最大値）を得ることが可能であるため、その値は近辺のＺ値を現している可能性が高い。
【００６１】
そこで測定したい異物を周囲に異物の無いピクセルの平均Ｚ値を求める事で、誤差を少なくし、異物の高さを求める事ができる。
【００６２】
真の異物の高さＺｔｈ ＝ 測定時Ｚ値 − 周辺平均Ｚ値
ここでいう周辺平均Ｚ値について説明する。
【００６３】
仮に多数のピクセルの中にタテ、ヨコ３個ずつ（合計９個）のピクセル群があると想定すると、そのピクセル群の中で最小検出値以下のピクセルのみを対象とし、異物の周辺の最大８個のピクセルの平均、もしくはスキャン方向のみ前後２個程度のピクセルの平均を求める。
【００６４】
このような周辺ピクセル平均法をさらに説明すると、ピクセル群の中に位置する一つのピクセルのみに異物があった場合は、平均の対象は、そのピクセルの周辺の部分になる。つまり、ピークのある中心のピクセルの周辺に位置する残り８個のピクセルで平均を求める。異物のあるピクセルは平均処理から除外する。
【００６５】
さらに、近傍の他の１つのピクセルにも異物がある場合（つまり合計２個のピクセルに異物がある場合）、それらの２個のピクセルを平均処理から除外する。残り７個のピクセルで平均処理するのである。
【００６６】
多数のピクセルがあって、一定のスキャン方向のみでみていく場合、ピークのあるピクセルの横方向にのみ位置する周辺部分のピクセルについて平均処理する。
【００６７】
いずれの場合も、ピクセルサイズを０．５ｍｍカクとし、縦方向の高さ誤差をなくすように処理する。
【００６８】
光束の径と異物の影響に関していえば、高さセンサは受光重心位置の変化を電気量に変えて検出するのが好ましい。そして、光束の強度が９０％以内の径に重心があると考える。直径３０μｍ〜１００μｍの光束が異物をスキャンする時、異物が平面で１０ｕｍ以上あれば、重心移動は十分考えられる。
【００６９】
なお、実際の異物形状は、光反射に関わる面が完全に平面であることはほぼ無く、異物形状は様々になる。しかし、平面積の大きなものほど、正しいＺ値（高さ）を出力する特性はあると考えられる。
【００７０】
図１に概略的に示されているように、本発明の好適な実施例によれば、表面検査装置は、光源１と、その光源１からの光束２で検査対象３の検査表面３ａを所定の傾斜角度で照明する照明光学系４と、検査表面３ａからの散乱反射光５を受光する第１受光光学系６と、第１受光光学系６で受けとられた散乱反射光５を受光する第１受光部７と、検査表面３ａからの鏡面反射光８を受光する第２受光光学系９と、第２受光光学系９で受けとられた鏡面反射光８を受光する第２受光部１０と、第１受光部７からの第１信号１２に基づき検査表面３ａにある異物（図示せず）の大きさを求め、また第２受光部１０からの第２信号１３に基づき検査表面３ａにある異物の高さを求める制御演算部１４とを有する。
【００７１】
制御演算部１４は、求められた異物の大きさが上記検査表面に照明された光束２の径と略等しいかそれ以上である場合に、第２信号１３に基づき検査表面３ａにある異物の高さを求める。
【００７２】
制御演算部１４は、測定対象３を所定の多数の単位面積のピクセルに区分けし、その各ピクセル内での第１信号１２及び／又は第２信号１３の最大値をそのピクセルでの各信号の値として扱うように構成されている。
【００７３】
この場合、制御演算部１４は、異物の存在と判断された領域でピクセル処理された第２信号１３によるデータと、異物の存在と判断された領域の周辺の領域でピクセル処理された第２信号１３によるデータとの平均値の差に基づき、異物の高さを求めるように構成されている。
【００７４】
そして、制御演算部１４は、ピクセル処理された第１信号１２に基づいて異物の存在を判断し、異物の存在と判断された箇所でピクセル内の各アナログ第１信号１２及びアナログ第２信号１３に基づき、異物の高さを求めるように構成されている。
【００７５】
図３を参照して、ピクセル方式の表面検査の処理の流れを簡単に説明する。図２と同様に、大文字のＺは高さ、大文字のＳはスライスレベル（スレッショッドレベル）、小文字のｓはスタート（開始）、小文字のｅはエンド（終了）、小文字のｐはピークを示す。
【００７６】
操作を開始する。周知のように光源１を発光させて、光束２をウエハの検出表面に照射する。半導体ウエハ（検査対象の典型例）を回転させて、検査を開始する。
【００７７】
制御演算部１４で、スライスレベルと高さについて初期設定（開始時、終了時、ピーク時の値の設定）を行う。この例では、Ｓｐ、Ｚｐ、Ｓｓ、Ｚｓ、Ｓｅ、Ｚｅの初期値は、すべてゼロに設定されている。
【００７８】
次に、第１信号１２と第２信号１３の値がメモリに記憶される。そのあと、第１信号がスライスレベルを越えたか否かを判断する。Ｙｅｓのときは、ＺｓとＳｓを記憶する。Ｎｏのときは、ピクセル終点を判断する後工程（後述）に進む。
【００７９】
ピーク値（Ｓｐ、Ｚｐ）について判断し、Ｎｏのときは、ピクセル終点を判断する後工程（後述）に進む。Ｙｅｓのときは、それらのピーク値が前回のピーク値よりも大か否かを判断する。Ｙｅｓのときはピーク値を更新して、Ｎｏのときは、そのまま、次に進む。
【００８０】
第１信号が所定のスライスレベル以下であるか否かを判断する。Ｙｅｓのときは、ＳｅとＺｅを記憶して、Ｎｏのときは、そのまま次に進む。
【００８１】
ピクセル終点を判断し、Ｎｏのときは前述の第１信号と第２信号をメモリに記憶する工程に戻り、Ｙｅｓのときは、第１信号と第２信号のピーク値をそのピクセルの代表値として記憶する。
【００８２】
次は、検査範囲を終了したか否かを判断し、Ｎｏのときは前述の初期設定（ゼロ設定）に戻り、Ｙｅｓのときは、所定のスライスレベルを越えた信号のあるピクセル連続数を計算して異物の幅Ｗを求め、かつ、真の異物の高さＺｔｈを測定時Ｚ値−周辺平均Ｚ値として求める。
【００８３】
そのあと、終了の判断をして、Ｙｅｓのときは終了し、Ｎｏのときは、元の開始のところに戻る。
【００８４】
図１の制御演算部１４に関連するピクセル方式の動作を、図５を参照して説明する。
【００８５】
図５において、主に異物の存否や異物表面の情報を含む、第１受光部７からの出力信号１３は、第１増幅器２１及び第１Ａ／Ｄ変換器２２を介して、ピクセル制御演算部３３に送られる。また、主に検査表面３ａの位置又は異物の高さ情報を含む、第２受光部１０からの出力信号１３は、第２増幅器２４及び第２Ａ／Ｄ変換器２５を介して、ピクセル制御演算部３３に送られる。第１Ａ／Ｄ変換器２２及び第２Ａ／Ｄ変換器２５は、クロック発生部２６からのクロック信号２７に応じて、Ａ／Ｄ変換を行う。また、クロック発生部２６からのクロック信号２８は、ピクセル制御演算部３３にも送られる。
【００８６】
ピクセル制御演算部３３は、駆動部１６に制御信号を出力し、モーター２９や光源１の所定の制御を行う一方、駆動部１６による回転情報を含む信号（例えば、被検物であるウエハを回転させるモータ２９の所定回転ごとにパルス信号）をエンコーダー部３０から受け取る。ピクセル制御演算部３３は、必要に応じて、メモリ部３１との間でデータのやりとりを行う。ピクセル制御演算部３３は、図３に示す処理を実行し、必要な表示を表示部３３で表示させる。
【００８７】
第３実施例 （ピクセル方式及びＨＲ方式の併用）
１つの制御演算部１４において、前述の第１実施例と第２実施例を併用して実施することも可能である。
【００８８】
【発明の効果】
本発明によれば、異物からの散乱反射光と鏡面反射光をそれぞれの受光部（受光素子）で受光し、それらの信号から異物の大きさと高さを正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による表面検査装置の一例を示す概略説明図。
【図２】
本発明による高さデータＨＲ方式の表面検査装置の処理手順を示すフローチャ
ート。
【図３】
本発明によるピクセル方式の表面検査装置の処理手順を示すフローチャート。
【図４】
図１の制御演算部に関連するＨＲ方式の構成を概略的に示すブロック図。
【図５】
図１の制御演算部に関連するピクセル方式の構成を概略的に示すブロック図。
【符号の説明】
１ 光源
２ 光束
３ 測定対象
３ａ 検査表面
４ 照明光学系
５ 散乱反射光
６ 第１受光光学系
７ 第１受光部
８ 鏡面反射光
９ 第２受光光学系
１０ 第２受光部
１２ 第１信号
１３ 第２信号
１４ 制御演算部
１５ 表示部
１６ 駆動部
１８ テーブル
２１ 第１増幅器
２２ 第１Ａ／Ｄ変換器
２３ ＨＲ制御演算部
２４ 第２増幅器
２５ 第２Ａ／Ｄ変換器
２６ クロック発生部
２７ クロック信号
２８ クロック信号
２９ モータ
３０ エンコーダー部
３１ メモリ部
３３ 表示部
[Document name] Specification [Title of invention] Surface inspection device and method [Claims]
1. A light source and
An illumination optical system that illuminates the inspection surface at a predetermined tilt angle with the luminous flux from the light source.
A first light receiving optical system for receiving scattered light reflected from the test surface,
A first light receiving unit that receives scattered reflected light received by the first light receiving optical system, and a first light receiving unit.
A second light receiving optical system that receives specularly reflected light from the inspection surface, and
A second light receiving unit that receives specular reflected light received by the second light receiving optical system, and a second light receiving unit.
Control calculation to obtain the size of foreign matter on the inspection surface based on the first signal from the first light receiving unit, and to obtain the height of foreign matter on the inspection surface based on the second signal from the second light receiving unit. Has a part and
The control calculation unit determines the height of the foreign matter on the inspection surface based on the second signal when the determined size of the foreign matter is substantially equal to or larger than the diameter of the luminous flux illuminated on the inspection surface. A surface inspection device characterized in that it is configured as required.
2. In the surface inspection apparatus according to claim 1,
When the first signal from the first light receiving unit is equal to or higher than a predetermined slice level, the control calculation unit determines that a foreign substance is present, and determines that the second signal and the foreign substance are present in the region where the foreign substance is determined to be present. A surface inspection apparatus characterized in that it is configured to determine the height of a foreign substance based on a second signal around a region determined to be present.
3. In the surface inspection apparatus according to claim 2,
The surface inspection apparatus, wherein the predetermined slice level is determined according to an average value in a predetermined range of the first signal, and is configured to follow the swell of the first signal.
4. In the surface inspection apparatus according to claim 2,
The control calculation unit is based on the difference between the average value of the data obtained by the second signal in the region where the presence of foreign matter is determined and the data obtained by the second signal in the region around the region where the presence of foreign matter is determined. A surface inspection device characterized in that it is configured to determine the height of foreign matter.
5. In the surface inspection apparatus according to claim 1,
The control calculation unit divides the measurement target into pixels having a predetermined large number of unit areas, and treats the maximum value of the first signal and / or the second signal in each pixel as the value of each signal in that pixel. A surface inspection device characterized in that it is configured in such a manner.
6. In the surface inspection apparatus according to claim 5,
The control calculation unit includes data obtained by the second signal pixel-processed in the area determined to be the presence of foreign matter and data obtained by the second signal pixel-processed in the area around the area determined to be the presence of foreign matter. A surface inspection device characterized in that it is configured to determine the height of foreign matter based on the difference in average values.
7. In the surface inspection apparatus according to claim 6,
The control calculation unit determines the presence of foreign matter based on the pixel-processed first signal, and at the location where the presence of foreign matter is determined, the foreign matter is found based on each analog first signal and analog second signal in the pixel. A surface inspection device characterized in that it is configured to determine the height.
8. A step of illuminating an inspection surface with a luminous flux at a predetermined inclination angle.
The process of receiving the scattered and reflected light from the inspection surface to obtain the first signal, and
The process of receiving the specularly reflected light from the surface to be inspected to obtain the second signal, and
The process of determining the size of foreign matter on the inspection surface based on the first signal, and
This includes a step of finding the height of the foreign matter on the inspection surface based on the second signal when the size of the foreign matter obtained is substantially equal to or larger than the diameter of the luminous flux illuminated on the inspection surface. A surface inspection method characterized by that.
9. When the first signal is equal to or higher than a predetermined slice level, the presence of foreign matter is determined, and the second signal and the region determined to be foreign matter are present in the region where the presence of foreign matter is determined. The surface inspection method according to claim 8, wherein the height of the foreign matter is determined based on the second signal in the surrounding area.
10. In the surface inspection method according to claim 9,
The predetermined slice level is determined according to the average value in a predetermined range of the first signal, and is a surface inspection method characterized in that it follows the swell of the first signal.
11. In the surface inspection method according to claim 9,
The height of the foreign matter is determined based on the difference between the average value of the data from the second signal in the area where the presence of foreign matter is determined and the data from the second signal in the area around the area where the presence of foreign matter is determined. A surface inspection method characterized by being sought.
12. In the surface inspection method according to claim 8,
A surface characterized in that the measurement target is divided into a large number of pixels having a predetermined unit area, and the maximum value of the first signal and / or the second signal within each pixel is treated as the value of each signal at that pixel. Inspection method.
13. In the surface inspection method according to claim 12,
Based on the average difference between the data from the second signal pixel-processed in the area determined to be foreign matter and the data from the second signal pixel-processed in the area around the area determined to be foreign matter. A surface inspection method characterized by determining the height of a foreign substance.
14. In the surface inspection method according to claim 13,
The presence of foreign matter is determined based on the pixel-processed first signal,
A surface inspection method characterized in that the height of a foreign substance is determined based on each analog first signal and analog second signal in a pixel at a location where it is determined that a foreign substance is present.
Description: TECHNICAL FIELD [Detailed description of the invention]
[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a surface inspection apparatus and method capable of accurately measuring the height and size of a foreign substance on the inspection surface to be inspected. More specifically, the present invention relates to a surface inspection apparatus and method for inspecting a thin plate-like object, for example, a measurement target on the surface of a semiconductor wafer, for example, a foreign substance (particles, etc.).
0002.
[Conventional technology]
Conventionally, there has been known an apparatus for inspecting foreign matter on the surface of an inspection target by irradiating the surface of the inspection target with a luminous flux for each different inspection target (wafer) and receiving specular reflected light and diffuse reflected light from the surface. ing.
0003
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-67739 discloses a defect inspection apparatus using a plurality of coherent light beams incident from different directions as a luminous flux.
0004
Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-59522 describes a circuit pattern in which a detection point is irradiated with a light beam of a polarized laser from diagonally above in four directions around the detection point, and a specific deflection component is extracted from the reflected light from the detection point. A wafer foreign matter detecting device that detects foreign matter existing on the formed wafer is disclosed.
0005
Assuming that a semiconductor wafer is to be inspected, the inspection target (measurement target) is a foreign substance (generally a convex one) on the surface of the semiconductor wafer.
0006
[Problems to be Solved by the Invention]
In the conventional surface detection device and method, the detection accuracy of the height of foreign matter differs depending on the type of inspection target. For example, if the inspection surface has waviness, the height of the foreign matter cannot be detected accurately. This is because the detected heights of foreign objects of the same height differ between the upper part and the lower part of the swell.
0007
Even in such a case, it is desirable to inspect the height of the foreign matter more accurately under appropriate conditions for each inspection target.
0008
An object of the present invention is to provide a surface detection device and a method capable of solving inconveniences caused by the prior art and reducing an error in detecting the height of a foreign substance.
0009
[Means for solving problems]
Examples of the means for solving the present invention are the surface detection devices and methods according to claims 1 to 14 described above.
0010
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The surface inspection apparatus of the present invention includes a light source, an illumination optical system that illuminates the inspection surface at a predetermined inclination angle with a light beam from the light source, and a first light receiving optical system that receives diffuse reflected light from the inspection surface. It was received by the first light receiving unit that receives the scattered reflected light received by the first light receiving optical system, the second light receiving optical system that receives the mirror surface reflected light from the inspection surface, and the second light receiving optical system. The size of the foreign matter on the inspection surface is determined based on the second light receiving unit that receives the mirror-reflected light and the first signal from the first light receiving unit, and the size of the foreign matter on the inspection surface is obtained, and the size of the foreign matter is obtained based on the second signal from the second light receiving unit. It has a control calculation unit that obtains the height of foreign matter on the inspection surface.
0011
The control calculation unit is configured to obtain the height of the foreign matter on the inspection surface based on the second signal when the size of the detected foreign matter is substantially equal to or larger than the diameter of the illumination luminous flux. There is.
0012
Preferably, the control calculation unit obtains the height of the foreign matter from the change in the position of the specularly reflected light on the inspection surface, that is, the change in the height data. For example, when the first signal from the first light receiving unit is equal to or higher than a predetermined slice level (also referred to as threshold level; the same applies hereinafter), it is determined that foreign matter is present, and the first signal in the region where foreign matter is determined to be present is determined. The height of the foreign matter is determined based on the 2 signals and the 2nd signal around the region where the presence of the foreign matter is determined.
0013
The height of the foreign matter is determined according to the average value of the positions of the front end and the rear end of the foreign matter in the second signal, and follows the undulation of the inspection surface.
0014.
The control calculation unit is based on the difference between the average value of the data obtained by the second signal in the region where the presence of foreign matter is determined and the data obtained by the second signal in the region around the region where the presence of foreign matter is determined. , Find the height of the foreign object.
0015.
Further, in another embodiment of the present invention, the so-called pixel method is adopted. For example, the control calculation unit divides the measurement target into pixels having a predetermined number of unit areas, and sets the maximum value of the first signal and / or the second signal in each pixel as the value of each signal in that pixel. deal with.
0016.
In addition, the control calculation unit includes data based on the second signal pixel-processed in the region determined to be the presence of foreign matter and data generated by the second signal pixel-processed in the region around the region determined to be present with the foreign matter. The height of the foreign matter is calculated based on the difference between the average value and the foreign matter.
[0017]
The control calculation unit determines the presence of foreign matter based on the pixel-processed first signal, and at the location where the presence of foreign matter is determined, the foreign matter is found based on each analog first signal and analog second signal in the pixel. Find the height.
0018
The surface inspection method of the present invention includes a step of illuminating the inspection surface with a luminous flux at a predetermined inclination angle, a step of receiving scattered reflected light from the inspection surface to obtain a first signal, and a step of obtaining a first signal from the inspection surface. The step of receiving the mirror-reflected light to obtain the second signal, the step of finding the size of the foreign matter on the inspection surface based on the first signal, and the found size of the foreign matter are substantially equal to the diameter of the illumination luminous flux. In the case of equal to or more than that, the step of determining the height of the foreign matter on the inspection surface based on the second signal is included.
0019
Preferably, in the above method, when the first signal is equal to or higher than a predetermined slice level, it is determined that the foreign matter is present, and the presence of the second signal and the foreign matter is determined in the region where the presence of the foreign matter is determined. The height of the foreign matter is determined based on the second signal around the region.
0020
The height of the foreign matter is determined according to the average value of the second signal in a predetermined range, and follows the waviness of the inspection surface.
0021.
The height of the foreign matter is determined based on the difference between the average value of the data from the second signal in the area where the presence of foreign matter is determined and the data from the second signal in the area around the area where the presence of foreign matter is determined. Ask.
0022.
When the method of the present invention is carried out by the pixel method, the measurement target is divided into a large number of pixels having a predetermined unit area, and the maximum value of the first signal and / or the second signal within each pixel is determined by the pixels. It is treated as the value of each signal of.
[0023]
Then, the difference between the average value of the data obtained by the second signal pixel-processed in the area where the presence of the foreign substance is determined and the data obtained by the second signal pixel-processed in the area around the area determined to be the presence of the foreign substance. The height of the foreign matter is calculated based on.
0024
【Example】
Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings.
0025
As schematically shown in FIG. 1, according to a preferred embodiment of the present invention, the surface inspection apparatus defines the inspection surface 3a of the inspection target 3 with the light source 1 and the light flux 2 from the light source 1. The illumination optical system 4 that illuminates at the inclination angle of, the first light receiving optical system 6 that receives the scattered reflected light 5 from the inspection surface 3a, and the scattered reflected light 5 received by the first light receiving optical system 6 are received. The first light receiving unit 7, the second light receiving optical system 9 that receives the mirror surface reflected light 8 from the inspection surface 3a, and the second light receiving unit 10 that receives the mirror surface reflected light 8 received by the second light receiving optical system 9. The size of the foreign matter (not shown) on the inspection surface 3a is determined based on the first signal 12 from the first light receiving unit 7, and the inspection surface 3a is obtained based on the second signal 13 from the second light receiving unit 10. It has a control calculation unit 14 for obtaining the height of a certain foreign object.
0026
When the determined size of the foreign matter is substantially equal to or larger than the diameter of the luminous flux 2 illuminated on the inspection surface, the control calculation unit 14 determines the height of the foreign matter on the inspection surface 3a based on the second signal 13. Ask for.
[0027]
The control calculation unit 14 is the first light receiving unit in the embodiment of the height data HR method (so-called high resolution method in which high-density and precise measurement is performed) in which the height of a foreign substance is obtained from a change in height data. When the first signal 12 from 7 is equal to or higher than the predetermined slice level, it is determined that the foreign matter is present, and the second signal 13 in the region where the foreign matter is determined to be present and the periphery of the region where the foreign matter is determined to be present. Based on the second signal 13 in the above, the height of the foreign matter is obtained. The height of the foreign matter is determined according to the average value of the second signal 13 in a predetermined range, and follows the waviness of the inspection surface (including warpage and other height changes).
[0028]
Further, the control calculation unit 14 is an average value of the data by the second signal 13 in the region where the presence of the foreign matter is determined and the data by the second signal 13 in the region around the region where the presence of the foreign matter is determined. It is configured to find the height of the foreign matter based on the difference between the two.
[0029]
Further, in the surface inspection apparatus of the present invention, in the embodiment in which the pixel method is adopted, the control calculation unit 14 divides the measurement target 3 into pixels having a predetermined large number of unit areas, and the first within each pixel. It is configured to treat the maximum value of the signal 12 and / or the second signal 13 as the value of each signal at that pixel.
[0030]
In this case, the control calculation unit 14 has the data obtained by the second signal 13 pixel-processed in the region determined to be the presence of the foreign matter and the second signal pixel-processed in the region around the region determined to be the presence of the foreign matter. It is configured to obtain the height of the foreign matter based on the difference between the average value and the data according to 13.
0031
Then, the control calculation unit 14 determines the presence of the foreign matter based on the pixel-processed first signal 12, and the analog first signal 12 and the analog second signal 13 in the pixel are determined to be the presence of the foreign matter. It is configured to find the height of the foreign matter based on.
[0032]
The control calculation unit 14 includes a signal processing unit, and the signal processing result (position, number, height, scattered reflected light level, etc.) of the signal processing unit is displayed on the display unit 15.
0033
Further, the control calculation unit 14 sends a control signal to the drive unit 16 to control the movement and rotation of the table 18 on which the measurement target 3 is placed in the X direction, the Y direction, and the Z (height) direction, as in the conventional case. It is configured.
0034
Further, the control calculation unit 14 is for operating the light source 1, the illumination optical system 4, the first light receiving optical system 6, the first light receiving unit 7, the second light receiving optical system 9, the second light receiving unit 10, and the measurement target 3. The robot arm drive unit (not shown) is also configured to supply and control processing signals.
0035.
First Example (Height Data HR Method)
First, an HR type surface inspection device and method for Z data (that is, height data) will be described.
0036
The Z data HR method is a method for obtaining the height of a foreign substance from a change in height data.
0037
In the case of this method, height data is detected together with peak information of foreign matter. In the case of a foreign substance having a size larger than the diameter of the luminous flux, the height information changes. Paying attention to this, the height of the foreign matter is detected.
[0038]
When the height data HR method is adopted, the apparatus of FIG. 1 preferably has a laser light source (helium neon) as a light source, and has a wavelength of 633 nm. The illumination optical system 4 illuminates the inspection surface 3a with a luminous flux 2 from the light source 1 at a predetermined inclination angle (for example, 22 degrees). The first light receiving optical system 6 receives the scattered reflected light 5 from the inspection surface 3a. The first light receiving unit 7 receives the scattered reflected light 5 received by the first light receiving optical system 6. As the first light receiving unit 7, a light receiving element such as a photomultiplier is preferable.
[0039]
The second light receiving optical system 9 receives the specular reflected light 8 from the inspection surface 3a. The second light receiving unit 10 receives the specular reflected light 8 received by the first light receiving optical system 9. The control calculation unit 14 obtains the size (outer edge) of the foreign matter on the inspection surface 3a based on the position coordinates of the first signal 12 from the first light receiving unit 7 that exceeds a predetermined slice level, and the second light receiving unit 14 also obtains the size (outer edge) of the foreign matter on the inspection surface 3a. The height of the foreign matter on the inspection surface 3a is determined based on the position of the incident at 10 and the position of the output (peak) at the second signal 13. The second light receiving unit 10 can be adopted by, for example, PSD or the like.
0040
When the first signal 12 from the first light receiving unit 7 is equal to or higher than a predetermined slice level, the control calculation unit 14 determines that foreign matter is present, and determines that the presence of foreign matter is present in the second signal 13 and the region determined to be foreign matter. The height of the foreign matter is determined based on the second signal 13 in the region around the region where the presence of the foreign matter is determined.
[0041]
Further, the control calculation unit 14 is the difference between the average value of the data by the second signal 13 in the region determined to be the presence of the foreign matter and the data by the second signal 13 in the region around the region determined to be the presence of the foreign matter. It is configured to find the height of the foreign matter based on.
[0042]
Further, the control calculation unit 14 is configured to change based on the data of the first signal 12 in the region where it is determined that no foreign matter exists. The diameter of the illumination luminous flux 2 from the illumination optical system 4 is set to be smaller than the size of the foreign matter to be measured.
[0043]
FIG. 2 shows an outline of the processing procedure of the above-mentioned height data HR type surface inspection apparatus.
[0044]
See FIG. Start surface inspection. That is, as is well known, the light source 1 is made to emit light, the wafer (typical example of the inspection target 3) is rotated, and the light flux 2 is irradiated from the light source 1 to the inspection surface of the wafer 3.
0045
The control calculation unit 14 initially sets the height level of the wafer. That is, the Z 0 level is set. Further, the values of the first signal 12 and the second signal 13 are stored in the memory. Next, it is determined whether or not the first signal 12 exceeds a predetermined slice level (threshold level). If it does not exceed (No), proceed to the next step. When it exceeds (when Yes), the values of the first signal 12 and the second signal 13 are memorized and the process proceeds to the next step.
[0046]
In Zs and Ss, the uppercase Z indicates the height, the uppercase S indicates the scatter level, the lowercase s indicates the start (start), and the lowercase e indicates the end (end).
[0047]
The peak of the second signal 13 is determined by the first signal 12. In the case of Yes, the peak is stored as Zp and Sp (uppercase Z indicates height, uppercase S indicates scatter level, lowercase p indicates peak), and the process proceeds to the next step. If No, proceed to the next step.
0048
Next, it is determined whether or not the level has fallen below the first slice level. In the case of Yes, they are memorized as Se and Ze (uppercase S indicates the scatter level, uppercase Z indicates the height, and lowercase e indicates the end), and the process proceeds to the next step. If No, proceed to the next step.
[0049]
It is determined whether or not T 0 has passed for a predetermined period, and if Yes, it is determined whether or not the predetermined inspection range has been completed. If No, whether the original first signal has exceeded the predetermined level. Return to the process of determining whether or not.
0050
When it is determined that the predetermined period T 0 has passed (that is, when Yes), it is determined whether or not the predetermined inspection range has been completed. If No, the process proceeds after determining the presence or absence of foreign matter in the previous period.
0051
When it is determined that the predetermined inspection range has been completed, that is, when Yes, from the coordinate values (converted in time) of the scatter level (Ss) at the start and the scatter level (Se) at the end from the first signal 12. Calculate the width W of the foreign matter. On the other hand, the average value of the height (Z) data other than the height (Zs) at the start and the height (Ze) at the end during the predetermined time T 0 is calculated from the second signal 13.
[0052]
After that, when the measurement is finished, it is "finished", and when it is not finished, the process returns to the first step (1).
[0053]
On the other hand, when the predetermined inspection range is not completed, that is, when No, it corresponds to one unit in which the measurement range is divided by the signal from the encoder. It is determined whether or not there is a foreign substance in the previous period, and if No, the average value of the second signal 13 is calculated, and if Yes, the average value of the values of the second signal 13 other than the foreign substance (Zs-Ze). By obtaining / 2 and subtracting this average value from the peak position Zp by the signal 12, the true height Zth of the foreign matter can be obtained. If No, the average value of the second signal 13 is obtained, and the process proceeds to the next step.
0054
The operation of the HR system related to the control calculation unit 14 of FIG. 1 will be described with reference to FIG.
0055
In FIG. 4, the output signal 13 from the first light receiving unit 7, which mainly includes information on the presence or absence of foreign matter and the surface of foreign matter, is transmitted to the HR control calculation unit 23 via the first amplifier 21 and the first A / D converter 22. Will be sent to. Further, the output signal 13 from the second light receiving unit 10, which mainly includes the position of the inspection surface 3a or the height information of the foreign matter, is transmitted to the HR control calculation unit via the second amplifier 24 and the second A / D converter 25. Sent to 23. The first A / D converter 22 and the second A / D converter 25 perform A / D conversion according to the clock signal 27 from the clock generator 26. Further, the clock signal 28 from the clock generation unit 26 is also sent to the HR control calculation unit 23.
0056
The HR control calculation unit 23 outputs a control signal to the drive unit 16 to perform predetermined control of the motor 29 and the light source 1, while rotating a signal including rotation information by the drive unit 16 (for example, rotating a wafer which is an object to be inspected). A pulse signal) is received from the encoder unit 30 at each predetermined rotation of the motor 29 to be operated. The HR control calculation unit 23 exchanges data with the memory unit 31 as necessary. The HR control calculation unit 23 executes the process shown in FIG. 2 and displays a necessary display on the display unit 33.
[0057]
Second Example (Pixel Method)
Next, a pixel-type surface inspection device and method will be described.
0058.
In the above-described height data HR method embodiment, the Z value (height) is obtained at the point where the foreign matter is present, and the peripheral Z value is unknown. However, in the pixel method embodiment, the relative height can be measured.
[0059]
In the case of the height data HR method, the Z value (height) of only the place where the data was located is taken in. However, since swells (including warps) are actually included, the height data of the foreign matter becomes inaccurate even if the Z value is close to the absolute value.
[0060]
However, when the data is processed by the pixel method, it is possible to obtain a Z value (maximum value) even in a pixel without foreign matter, so that value is likely to represent a nearby Z value.
[0061]
Therefore, by obtaining the average Z value of the pixels having no foreign matter around the foreign matter to be measured, the error can be reduced and the height of the foreign matter can be obtained.
[0062]
True foreign matter height Zth = Z value at the time of measurement − Peripheral average Z value The peripheral average Z value referred to here will be described.
[0063]
Assuming that there are 3 vertical and 3 horizontal pixels (9 in total) in a large number of pixels, only the pixels below the minimum detection value in the pixel group are targeted, and a maximum of 8 around the foreign matter is targeted. The average of one pixel or the average of about two pixels before and after only in the scanning direction is calculated.
[0064]
To further explain such a peripheral pixel averaging method, if only one pixel located in the pixel group has a foreign object, the target of averaging is the peripheral portion of that pixel. That is, the average is calculated from the remaining eight pixels located around the central pixel having the peak. Pixels with foreign matter are excluded from the averaging process.
[0065]
Furthermore, if another pixel in the vicinity also has foreign matter (that is, a total of two pixels have foreign matter), those two pixels are excluded from the averaging process. The remaining 7 pixels are averaged.
[0066]
When there are a large number of pixels and only a certain scanning direction is used, the peripheral pixels located only in the horizontal direction of the pixel with the peak are averaged.
[0067]
In either case, the pixel size and 0.5mm Kaku, treated to eliminate the vertical height error.
[0068]
Regarding the diameter of the luminous flux and the influence of foreign matter, it is preferable that the height sensor detects the change in the position of the center of gravity of the light receiving light by converting it into the amount of electricity. Then, it is considered that the center of gravity has a diameter within 90% of the intensity of the luminous flux. When a luminous flux having a diameter of 30 μm to 100 μm scans a foreign substance, if the foreign substance is 10 um or more on a flat surface, the movement of the center of gravity is sufficiently considered.
[0069]
In the actual foreign matter shape, the surface involved in light reflection is almost never completely flat, and the foreign matter shape varies. However, it is considered that the larger the flat area, the more the characteristic of outputting the correct Z value (height).
[0070]
As schematically shown in FIG. 1, according to a preferred embodiment of the present invention, the surface inspection apparatus defines the inspection surface 3a of the inspection target 3 with the light source 1 and the light flux 2 from the light source 1. The illumination optical system 4 that illuminates at the inclination angle of, the first light receiving optical system 6 that receives the scattered reflected light 5 from the inspection surface 3a, and the scattered reflected light 5 received by the first light receiving optical system 6 are received. The first light receiving unit 7, the second light receiving optical system 9 that receives the mirror surface reflected light 8 from the inspection surface 3a, and the second light receiving unit 10 that receives the mirror surface reflected light 8 received by the second light receiving optical system 9. The size of the foreign matter (not shown) on the inspection surface 3a is determined based on the first signal 12 from the first light receiving unit 7, and the inspection surface 3a is obtained based on the second signal 13 from the second light receiving unit 10. It has a control calculation unit 14 for obtaining the height of a certain foreign object.
[0071]
When the determined size of the foreign matter is substantially equal to or larger than the diameter of the luminous flux 2 illuminated on the inspection surface, the control calculation unit 14 determines the height of the foreign matter on the inspection surface 3a based on the second signal 13. Ask for.
[0072]
The control calculation unit 14 divides the measurement target 3 into pixels having a predetermined large number of unit areas, and sets the maximum value of the first signal 12 and / or the second signal 13 within each pixel of each signal in the pixel. It is configured to be treated as a value.
[0073]
In this case, the control calculation unit 14 has the data obtained by the second signal 13 pixel-processed in the region determined to be the presence of the foreign matter and the second signal pixel-processed in the region around the region determined to be the presence of the foreign matter. It is configured to obtain the height of the foreign matter based on the difference between the average value and the data according to 13.
[0074]
Then, the control calculation unit 14 determines the presence of the foreign matter based on the pixel-processed first signal 12, and the analog first signal 12 and the analog second signal 13 in the pixel are determined to be the presence of the foreign matter. It is configured to find the height of the foreign matter based on.
[0075]
The flow of the pixel-type surface inspection process will be briefly described with reference to FIG. As in FIG. 2, uppercase Z is the height, uppercase S is the slice level (threshold level), lowercase s is the start (start), lowercase e is the end (end), and lowercase p is the peak. Shown.
[0076]
Start the operation. As is well known, the light source 1 is made to emit light, and the light flux 2 is irradiated on the detection surface of the wafer. The semiconductor wafer (typical example of the inspection target) is rotated to start the inspection.
[0077]
The control calculation unit 14 performs initial settings (setting of values at the start, end, and peak) for the slice level and height. In this example, the initial values of Sp, Zp, Ss, Zs, Se, and Ze are all set to zero.
[0078]
Next, the values of the first signal 12 and the second signal 13 are stored in the memory. After that, it is determined whether or not the first signal exceeds the slice level. When Yes, Zs and Ss are stored. If No, the process proceeds to a post-process (described later) for determining the pixel end point.
[0079]
The peak value (Sp, Zp) is determined, and if No, the process proceeds to a post-process (described later) for determining the pixel end point. When Yes, it is determined whether or not those peak values are larger than the previous peak values. If Yes, the peak value is updated, and if No, the process proceeds as it is.
[0080]
It is determined whether or not the first signal is below a predetermined slice level. If Yes, Se and Ze are memorized, and if No, the process proceeds as it is.
[0081]
When the pixel end point is determined and No, the process returns to the process of storing the first signal and the second signal in the memory, and when Yes, the peak values of the first signal and the second signal are used as the representative values of the pixel. Remember.
[882]
Next, it is determined whether or not the inspection range has been completed. If No, the default setting (zero setting) is restored. If Yes, the number of consecutive pixels with a signal exceeding the predetermined slice level is calculated. Then, the width W of the foreign matter is obtained, and the true height Zth of the foreign matter is obtained as the Z value at the time of measurement − the peripheral average Z value.
[0083].
After that, the end is determined, and if Yes, the process ends, and if No, the process returns to the original start point.
[0084]
The operation of the pixel method related to the control calculation unit 14 of FIG. 1 will be described with reference to FIG.
[0085]
In FIG. 5, the output signal 13 from the first light receiving unit 7, which mainly includes information on the presence or absence of foreign matter and the surface of foreign matter, is transmitted to the pixel control calculation unit 33 via the first amplifier 21 and the first A / D converter 22. Will be sent to. Further, the output signal 13 from the second light receiving unit 10, which mainly includes the position of the inspection surface 3a or the height information of the foreign matter, is transmitted to the pixel control calculation unit via the second amplifier 24 and the second A / D converter 25. Sent to 33. The first A / D converter 22 and the second A / D converter 25 perform A / D conversion according to the clock signal 27 from the clock generation unit 26. Further, the clock signal 28 from the clock generation unit 26 is also sent to the pixel control calculation unit 33.
0083.
The pixel control calculation unit 33 outputs a control signal to the drive unit 16 to perform predetermined control of the motor 29 and the light source 1, while rotating a signal including rotation information by the drive unit 16 (for example, rotating a wafer which is an object to be inspected). A pulse signal) is received from the encoder unit 30 at each predetermined rotation of the motor 29 to be operated. The pixel control calculation unit 33 exchanges data with the memory unit 31 as needed. The pixel control calculation unit 33 executes the process shown in FIG. 3 and causes the display unit 33 to display a necessary display.
[0087]
Third Example (combination of pixel method and HR method)
In one control calculation unit 14, it is also possible to carry out the above-mentioned first embodiment and the second embodiment in combination.
[0088]
【Effect of the invention】
According to the present invention, the scattered reflected light and the specularly reflected light from the foreign matter are received by the respective light receiving units (light receiving elements), and the size and height of the foreign matter can be accurately measured from those signals.
[Simple explanation of drawings]
FIG. 1
The schematic explanatory view which shows an example of the surface inspection apparatus by this invention.
FIG. 2
The flowchart which shows the processing procedure of the surface inspection apparatus of the height data HR system by this invention.
FIG. 3
The flowchart which shows the processing procedure of the pixel type surface inspection apparatus by this invention.
FIG. 4
FIG. 3 is a block diagram schematically showing a configuration of an HR system related to the control calculation unit of FIG. 1.
FIG. 5
FIG. 3 is a block diagram schematically showing a configuration of a pixel system related to the control calculation unit of FIG. 1.
[Explanation of symbols]
1 Light source 2 Light beam 3 Measurement target 3a Inspection surface 4 Illumination optical system 5 Scattered reflected light 6 1st light receiving optical system 7 1st light receiving part 8 Specular reflected light 9 2nd light receiving optical system 10 2nd light receiving part 12 1st signal 13th 2 signals 14 Control calculation unit 15 Display unit 16 Drive unit 18 Table 21 1st amplifier 22 1st A / D converter 23 HR control calculation unit 24 2nd amplifier 25 2nd A / D converter 26 Clock generator 27 Clock signal 28 Clock Signal 29 Motor 30 Encoder 31 Memory 33 Display