JP2011053085A

JP2011053085A - ウェーハ表面のｌｐｄ検出方法

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Publication number: JP2011053085A
Application number: JP2009202274A
Authority: JP
Inventors: Eiji Kamiyama; 栄治神山
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2009-09-02
Filing date: 2009-09-02
Publication date: 2011-03-17

Abstract

【課題】レーザー光を用いてウェーハ表面のＬＰＤを検出する際に、ウェーハ表面のＬＰＤを高精度で検出することができる、ウェーハ表面のＬＰＤ検出方法を提供する。
【解決手段】レーザー光を発する光源と、該光源からウェーハ表面へ照射したレーザー光がウェーハ表面で散乱・乱反射された光を検出する検出器とを備える、暗視野像の撮影が可能な顕微鏡を用いて、光源から第１の光路を通って検出器へと入射した光を用いてウェーハ表面を検査し、第１の暗視野像を得る工程と、暗視野像の撮影が可能な顕微鏡を用いて、光源から第１の光路とは異なる光路を通って検出器へと入射した光を用いてウェーハ表面を検査し、少なくとも一つの暗視野像を得る工程と、前記第１の暗視野像と、前記少なくとも一つの暗視野像とを用いてＬＰＤを検出する工程とを含むことを特徴とする、ウェーハ表面のＬＰＤ検出方法である。
【選択図】図２

Description

本発明は、レーザー光を用いてウェーハ表面の欠陥・パーティクル等のＬＰＤ（ＬｉｇｈｔＰｏｉｎｔＤｅｆｅｃｔｓ）を検出する方法に関し、特には、スペックルを除去して高感度でＬＰＤを検出する方法に関するものである。

従来、シリコンウェーハ等のウェーハに存在する欠陥やウェーハ上に付着しているパーティクルを検出してウェーハの品質を精密に評価する方法として、ウェーハの表面に対してレーザー光を照射し、その際のレーザー光の散乱強度をレーザー光散乱式の表面検査装置を用いて検出し、この検出した散乱強度の値を用いて欠陥やパーティクルをＬＰＤとして検出する方法が知られている。

ここで、ウェーハの表面は完全な平面ではなく微小な粗さを持っており、また、レーザー光はコヒーレンスの高い光であるので、レーザー光をウェーハ表面に照射し、散乱した光を検出器で検出する場合、ウェーハ表面の各点で散乱された光が、表面粗さによって生じる不規則な位相関係で互いに干渉し合うことにより、検出したデータ中にはＬＰＤだけでなくスペックル（粒状模様）が含まれてしまう（例えば、非特許文献１参照）。

そのため、レーザー光の散乱強度を用いてＬＰＤを検出する従来法では、スペックルに起因するＨａｚｅ（ヘイズ）によりウェーハ表面のＬＰＤの数等を精度よく測定することができない場合があった。よって、通常はこのスペックルが含まれない低感度な範囲に検出器の閾値を設定してＬＰＤの検出を行う必要があった。

「レーザーハンドブック（第２版）」、レーザー学会、平成１７年４月２５日

そのため、レーザー光を用いてウェーハ表面のＬＰＤを検出する際に、スペックルの発生による影響を低減してウェーハ表面のＬＰＤを高精度で検出することができる、ウェーハ表面のＬＰＤ検出方法を確立することが求められていた。

これに対し、本発明者は、ウェーハ表面のＬＰＤを検出するに際し、暗視野像の撮影が可能で、且つ、レーザー光を光源とした顕微鏡（暗視野顕微鏡）を用いて、光路を異ならせた複数の暗視野像を撮影し処理することによりスペックルを除去した暗視野像が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。

即ち、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明のウェーハ表面のＬＰＤ検出方法は、レーザー光を発する光源と、該光源からウェーハ表面へ照射したレーザー光がウェーハ表面で散乱・乱反射された光を検出する検出器とを備える、暗視野像の撮影が可能な顕微鏡を用いて、前記光源から第１の光路を通って前記検出器へと入射した光を用いてウェーハ表面を検査し、第１の暗視野像を得る工程と、前記顕微鏡を用いて、前記光源から前記第１の光路とは異なる光路を通って前記検出器へと入射した光を用いて前記ウェーハ表面を検査し、少なくとも一つの暗視野像を得る工程と、前記第１の暗視野像と、前記少なくとも一つの暗視野像とを用いてＬＰＤを検出する工程とを含むことを特徴とする。一般に、実体のあるＬＰＤとは異なり実体が存在しないスペックルは、光源から検出器までの光の光路によって生じる（観測される）位置が異なるので、このように、第１の暗視野像と、第１の暗視野像とは異なる光路で同一視野を撮影した少なくとも一つの暗視野像とを用いれば、暗視野像中にスペックルが存在する場合に、例えば各像中のスペックルの位置の違いに基づき暗視野像からスペックルを除去することができる。従って、スペックルを除去した暗視野像を用いてＬＰＤを高精度で検出することができる。なお、実体のあるＬＰＤは光路が変わっても生じる位置は同一である。

ここで、本発明のウェーハ表面のＬＰＤ検出方法は、前記第１の光路と、前記第１の光路とは異なる光路とを、前記光源および前記検出器の少なくとも一方の位置を変更することにより異ならせることが好ましい。

また、本発明のウェーハ表面のＬＰＤ検出方法は、焦点位置の異なる検出器を用いて、前記第１の光路と、前記第１の光路とは異なる光路とを異ならせることが好ましい。

更に、本発明のウェーハ表面のＬＰＤ検出方法は、前記第１の暗視野像の輝度と、前記少なくとも一つの暗視野像の輝度とを掛け算することにより暗視野像からスペックルを除去してＬＰＤを検出することが好ましい。輝度を掛け算することにより、スペックルをより効果的に除去することができるからである。

そして、本発明のウェーハ表面のＬＰＤ検出方法は、前記検出器がＣＣＤまたはＣＭＯＳイメージセンサーであることが好ましい。

本発明によれば、レーザー光を用いてウェーハ表面のＬＰＤを検出する際に、スペックルの発生による影響を低減してウェーハ表面のＬＰＤを高精度で検出することができる。

レーザー光を光源とした暗視野顕微鏡を用いて撮影したウェーハ表面の暗視野像である。図１に示す暗視野像を用いて得た、スペックルを除去した暗視野像である。

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。ここに、本発明のウェーハ表面のＬＰＤ（ＬｉｇｈｔＰｏｉｎｔＤｅｆｅｃｔｓ）検出方法は、レーザー光を発する光源と、該光源から観察対象（ウェーハ表面）へ照射したレーザー光が観察対象で散乱・乱反射された光を検出する検出器とを備える、暗視野像の撮影が可能な顕微鏡（暗視野顕微鏡）を用いることを特徴とする。

ここで、上記暗視野顕微鏡としては、例えば波長が６８０ｎｍ帯（ＬＤ）、５３２ｎｍ（ＹＡＧ２倍高調波）、４８８ｎｍ（ＡｒＧａｓ）、４００ｎｍ帯（ＬＤ）、３５５ｎｍ（ＹＡＧ３倍高調波）、２６６ｎｍ（ＹＡＧ４倍高調波）等のレーザー光を発する光源と、検出器としてのＣＣＤまたはＣＭＯＳイメージセンサーとを備える暗視野顕微鏡を用いることができる。

また、本発明を用いてＬＰＤを検出するウェーハとしては、例えば、二乗平均粗さ（ＲＭＳ）が０．１ｎｍ以下で、ＬＰＤとして検出される直径５０ｎｍ（ポリスチレンラテックス粒子換算の直径）以下のパーティクルを表面に有するものが挙げられる。

そして、本発明のウェーハ表面のＬＰＤ検出方法の一例では、まず、暗視野顕微鏡を用いて、光源から第１の光路を通って検出器へと入射した光を用いてウェーハ表面を検査（撮影）し、スペックルを有する第１の暗視野像を得る。

次に、第１の暗視野像を撮影したのと同一のウェーハ表面（同一視野）に対し、暗視野顕微鏡を用いて、第１の光路とは異なる光路を通って光源から検出器へと入射した光を用いてウェーハ表面を検査（撮影）し、スペックルを有する少なくとも一つの暗視野像を得る。なお、スペックルは、ウェーハ表面の各点で散乱・乱反射された光が、表面粗さによって生じる不規則な位相関係で干渉し合うことにより生じるものであり、実体が存在しないので、光源から検出器までの光の光路によって生じる（観測される）位置が異なる。従って、上記少なくとも一つの暗視野像中のスペックルの位置は、第１の暗視野像中のスペックルの位置と異なる。一方、実体のあるＬＰＤは光路が変わっても生じる位置は同一であるので、上記少なくとも一つの暗視野像中のＬＰＤの位置は、第１の暗視野像中のＬＰＤの位置と同一である。

ここで、光源から検出器へと入射する光の光路を異ならせる方法としては、例えば以下の方法が挙げられる。
（１）第１の暗視野像を得る際と、光源および検出器の少なくとも一方の位置を異ならせて同一視野の暗視野像を撮影することにより光路を異ならせる。なお、光源および検出器の少なくとも一方の位置は、光軸をずらすことにより異ならせても良いし、同一の光軸線上で検出器の位置を変更することにより異ならせても良い。
（２）第１の暗視野像を得る際と光源および検出器の位置は同一のままで、焦点位置の異なる検出器を用いて同一視野の暗視野像を撮影することにより光路を異ならせる。

そして、本発明のウェーハ表面のＬＰＤ検出方法では、第１の暗視野像と、少なくとも一つの暗視野像とを用いてＬＰＤを検出する。具体的には、第１の光路を通った光を用いて撮影した第１の暗視野像中のスペックル位置と、第１の光路とは異なる光路を通った光を用いて撮影した少なくとも一つの暗視野像中のスペックル位置との違いを用いてスペックルを除去した暗視野像を得てＬＰＤを検出する。このように、第１の暗視野像中のスペックル位置と、第１の暗視野像とは異なる光路で同一視野を撮影した少なくとも一つの暗視野像中のスペックル位置との違いを用いれば、スペックルを除去してＬＰＤが明瞭に写った暗視野像を得ることができるので、スペックルを除去した暗視野像を用いてＬＰＤを高精度で検出することができる。なお、少なくとも一つの暗視野像の数は、任意の数とすることができるが、互いに異なる光路を通った光を用いて撮影する必要がある。

ここで、第１の暗視野像と、上記少なくとも一つの暗視野像とを用いてスペックルを除去した暗視野像を得る方法としては、暗視野像同士をコンポジット（合成）する手法が挙げられる。より具体的には、２つ以上の暗視野像の輝度を、掛け算、足し算または引き算してコンポジットし、スペックルを除去した暗視野像を得ることができる。実在しないスペックルは各暗視野像毎に位置が異なっており、実在するＬＰＤは各暗視野像の同じ位置にあることから、このように暗視野像の輝度を掛け算、足し算または引き算した場合、スペックルに起因する光点の輝度が弱くなり、ＬＰＤに起因する光点の輝度が強くなるので、スペックルのみを除去した暗視野像を得ることができる。なお、２つ以上の暗視野像をコンポジットする際には、効率的にスペックルを除去する観点から輝度の掛け算を用いることが好ましく、各画像に重み付けを行った上でコンポジットしても良い。

このように、本発明のウェーハ表面のＬＰＤ検出方法を用いれば、レーザー光を用いてウェーハ表面のＬＰＤを検出する際に、スペックルの発生による影響を低減してウェーハ表面のＬＰＤを高精度で検出することができる。

なお、上記実施形態では暗視野像中にスペックルが存在する場合について記載したが、本発明のウェーハ表面のＬＰＤ検出方法では、スペックルが存在しない暗視野像をコンポジットしてＬＰＤを検出しても良い。

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
レーザー光を光源として搭載している暗視野顕微鏡を用いて、ウェーハの表面の暗視野像を２枚撮影した。なお、２枚の暗視野像は光源および検出器の位置は同一のままで焦点位置の異なる検出器を使用して（ピントをずらして）撮影した。得られた暗視野像ＡおよびＢを図１（ａ）、（ｂ）に示す。なお、図１（ａ）、（ｂ）中、中央の大きな光点はＬＰＤであり、他の小さい光点はスペックルである。
次に、暗視野像Ａおよび暗視野像Ｂの同一点の輝度（２５６階調）の掛け算を行うと共に、掛け算で得られた６５５３６階調の輝度を２５６階調に割り当て直してスペックルを除去した暗視野像を得た。得られた暗視野像Ａ×Ｂを図２（ａ）に示す。

（実施例２）
レーザー光を光源として搭載している暗視野顕微鏡を用いて、ウェーハの表面の暗視野像を２枚撮影した。なお、２枚の暗視野像は光源および検出器の位置を異ならせて（光軸をずらして）撮影した。得られた暗視野像ＣおよびＤを図１（ｃ）、（ｄ）に示す。
次に、暗視野像Ｃおよび暗視野像Ｄの同一点の輝度（２５６階調）の掛け算を行うと共に、掛け算で得られた６５５３６階調の輝度を２５６階調に割り当て直してスペックルを除去した暗視野像を得た。得られた暗視野像Ｃ×Ｄを図２（ｂ）に示す。なお、図１（ｃ）、（ｄ）中、中央の大きな光点はＬＰＤであり、他の小さい光点はスペックルである。

図２（ａ）、（ｂ）より、本発明のウェーハ表面のＬＰＤ検出方法を用いれば、スペックルを除去した暗視野像を得てウェーハ表面のＬＰＤを高精度で検出することができることが分かる。なお、図１（ａ）〜（ｄ）の暗視野像のＳ／Ｎ比は２．５であったが、図２（ａ）の暗視野像のＳ／Ｎ比は２５であり、図２（ｂ）の暗視野像のＳ／Ｎ比は５０であった。

本発明によれば、レーザー光を用いてウェーハ表面のＬＰＤを検出する際に、ウェーハ表面のＬＰＤを高精度で検出することができる。

Claims

レーザー光を発する光源と、該光源からウェーハ表面へ照射したレーザー光がウェーハ表面で散乱・乱反射された光を検出する検出器とを備える、暗視野像の撮影が可能な顕微鏡を用いて、前記光源から第１の光路を通って前記検出器へと入射した光を用いてウェーハ表面を検査し、第１の暗視野像を得る工程と、
前記顕微鏡を用いて、前記光源から前記第１の光路とは異なる光路を通って前記検出器へと入射した光を用いて前記ウェーハ表面を検査し、少なくとも一つの暗視野像を得る工程と、
前記第１の暗視野像と、前記少なくとも一つの暗視野像とを用いてＬＰＤを検出する工程と、
を含むことを特徴とする、ウェーハ表面のＬＰＤ検出方法。
前記第１の光路と、前記第１の光路とは異なる光路とを、前記光源および前記検出器の少なくとも一方の位置を変更することにより異ならせることを特徴とする、請求項１に記載のウェーハ表面のＬＰＤ検出方法。
焦点位置の異なる検出器を用いて、前記第１の光路と、前記第１の光路とは異なる光路とを異ならせることを特徴とする、請求項１に記載のウェーハ表面のＬＰＤ検出方法。
前記第１の暗視野像の輝度と、前記少なくとも一つの暗視野像の輝度とを掛け算することにより暗視野像からスペックルを除去してＬＰＤを検出することを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載のウェーハ表面のＬＰＤ検出方法。
前記検出器がＣＣＤまたはＣＭＯＳイメージセンサーであることを特徴とする、請求項１〜４の何れかに記載のウェーハ表面のＬＰＤ検出方法。