JP2964974B2 - 異物検査方法 - Google Patents

異物検査方法

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JP2964974B2 JP2883397A JP2883397A JP2964974B2 JP 2964974 B2 JP2964974 B2 JP 2964974B2 JP 2883397 A JP2883397 A JP 2883397A JP 2883397 A JP2883397 A JP 2883397A JP 2964974 B2 JP2964974 B2 JP 2964974B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は異物検査方法に係わ
り、特にレーザー光を使用した半導体ウエハの検査方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の半導体装置の検査方法に
ついて、図4を参照して説明する。
【0003】図4(A)は、異物検査装置を用いて基板
表面をレーザー光で走査することにより得られる散乱光
強度取込み波形図であり、縦軸に検出された散乱光強
度、横軸に時間(走査時間)をとり、(a)−(e)の
5つの波形が示されている。
【0004】図4(B)は、図4(A)の波形を任意の
散乱光の強度(各波形のピーク値、以下同様)で分類し
た結果の一例である。そして、これらの散乱光強度取込
み波形を得るための検査装置の構成図は、図2である。
【0005】図2を参照して、レーザー3から出力され
るレーザー光1は、基板駆動部7により直進回転運動
(渦巻き状)する半導体ウエハ(以後、ウエハ、と称
す)5の表面に垂直に照射される。
【0006】ウエハ5上に異物6がない場合は、ウエハ
表面に垂直に入射してきたレーザー光1は全反射し、レ
ーザー光の散乱を伴わない。よって、ウエハ表面より任
意の角度で取り付けれれている光検出器4では、光を検
出しない。
【0007】ウエハ5上に異物6がある場合は、ウエハ
表面に垂直に入射してきたレーザー光1は異物6により
散乱され、光検出器4により散乱光強度として検出され
る。レーザー光1でウエハ5全面を渦巻状に走査して得
られる散乱光の散乱光強度変化を連続的に取り込み、そ
の散乱光強度取込み波形の一部を示したのが、図4
(A)である。
【0008】従来のこの種の検査装置は、各波形におい
て得られた散乱光の強度を任意のレベル(L1、L2、
L3)で類別し、散乱光の強度の大きい場合は大きい異
物、小さい場合は小さい異物として、散乱光の強度を異
物の大小に置き換えて分類していた。
【0009】図4(A)を元に散乱光の強度を異物の大
小で各波形を分類すると、散乱光の強度XがL1<X<
L2に該当する異物(L1レベル)は2ヶになる。同様
に散乱光の強度XがL2<X<L3に該当する異物(L
2レベル)も2ヶになる。L3レベルの異物は散乱光の
強度XがL3<Xであり、0ヶである。これらの結果を
示したのが図4(B)である。
【0010】従来のこの種の検査装置の場合、散乱光の
強度の大小のみで異物の大小を表現していた。その結
果、異物の種類による散乱率の違いが、散乱光の強度と
異物の大小との関係を不明確にしていた。
【0011】例えば、同一状況でレーザー光を照射した
とき、散乱率の違いにより、同じ大きさでもシリコンの
破片は樹脂の破片より散乱光の強度が大きくなる。
【0012】よって、散乱光の強度のみでの異物の大き
さ分類を行うと、散乱率の違う異物が混在した場合、異
物の大きさでの分類が不正確になる。
【0013】次に特開昭62−121339号公報に
「表面欠陥検査装置」と題して開示されてある従来技術
を説明する。これは、異物が付着している基板材料の光
学的性質に依存せずに、同一基準で異物の大きさを判別
する装置である。したがって、異物種による散乱率の違
いは特に考慮されていないので、同一基準で散乱率の異
なる異物の大きさを正しく判別することが出来ない。
【0014】続いて特開平4−245660号公報に
「異物検査方法」と題して開示されてある従来技術を説
明する。これは、ウエハ基板上にレーザー光を低角度で
2本直交させて異物に照射することで、異物の付着個
数、基板上の付着位置と形状を正確に検査しようとする
方法である。したがってこの従来技術においても、異物
種固有の散乱率の違いが考慮されていないので、散乱率
の異なる異物の大きさを正しく分類する事は不可能であ
る。
【0015】最後に特開平5−6929号公報に「ウエ
ハ異物検査方法及び装置」と題して開示されてある従来
技術を説明する。これは、予め大きさの分かっている異
物にレーザー光を照射して得られた反射光と散乱光の関
係から、未知の異物の大きさを算出するものである。こ
の場合は、予め異物に対する反射光と散乱光の関係を確
認するので、散乱率の異なる異物についても、ある程度
の分類は可能であると思われる。しかしながら、基板上
に付着する異物を全て事前に確認することは無理であ
り、よって、基板上の異物を全て分類する事はできな
い。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように従
来の問題点は、散乱光の強度のみで異物の大きさ分類を
行うと、散乱率の異なる異物が混在した場合、その大き
さの分類が不正確になる点である。
【0017】その理由は、従来のこの種の検査方法の場
合、散乱光の強度の大小のみで異物を表現していたか
ら、その結果、異物の種類による散乱率の違いが、散乱
光の強度と異物の大小との関係を不明確にしていたから
である。
【0018】例えば、同一状況でレーザー光を照射した
とき、散乱率の違いにより、シリコンの破片は樹脂の破
片より散乱光の強度が大きくなる。よって、従来のこの
種の検査方法では、同じ大きさの破片でも、シリコンの
破片は樹脂の破片より大きい異物と判断してしまう。
【0019】本発明の目的は、同一基準で散乱率の異な
る種類の異物の大きさを正しく判別できる検査方法を提
供することである。
【0020】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、レーザ
ー光を使用して基板表面の異物を検査する方法におい
て、前記基板表面をレーザー光で走査し、そのレーザー
光が異物に照射された時に得られる散乱光の強度および
その強度分布の幅を用いて異物を分類する異物検査方法
にある。ここで、前記基板は半導体装置の製造段階にお
ける半導体ウエハであることが好ましい。この場合、前
記異物にはシリコンの破片と樹脂の破片とを含み、前記
シリコンの破片と前記樹脂の破片とを分類することがで
きる。また、前記強度分布の幅は所定の散乱光強度レベ
ル以上の時間で示すことができる。あるいは、前記強度
分布の幅はそれぞれの波形において、(散乱光強度分布
の積分値)/(散乱光の強度:波形のピーク値)で算出
した時間で示すことができる。
【0021】すなわち本発明は、散乱光の強度とその強
度分布との関係は、任意の異物から出る異物固有の関係
があることに着目し、散乱光の強度とその強度分布の幅
をそれぞれ適当な値で分類するものである。
【0022】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【0023】図1は本発明の第1の実施の形態の検査方
法を示す図である。図1(A)は図4(A)と同様に、
基板表面をレーザー光で走査し、得られる散乱光強度取
込み波形図であり、縦軸に検出された散乱光強度、横軸
に時間(走査時間)をとり、(a)−(e)の5つの波
形が示されている。
【0024】すなわち、図1(A)は、本発明の第1の
実施の形態の検査方法で基板表面、例えばウエハ表面を
レーザー光で走査し、得られる散乱光強度取込み波形の
概念図である。図1(B)は、図1(A)の波形を任意
の散乱光の強度すなわち波形のピーク値と、その強度波
形の幅(時間)とで分類した結果の一例である。そし
て、これらの散乱光強度取込波形を得るために図2で示
す検査装置を用いることが出来る。
【0025】レーザー光3から出力される例えば30m
Wのレーザー光1は、基板駆動部7により直進回転運動
(渦巻き状)するウエハ5表面に垂直に照射される。ウ
エハ5上に異物6がない場合は、ウエハ表面に垂直に入
射してきたレーザー光1は全反射し、レーザー光の散乱
を伴わない。よって、ウエハ表面より任意の角度、例え
ば30度の角度で取り付けられている光検出器4では、
光検出しない。
【0026】ウエハ5上に異物がある場合は、ウエハ表
面に垂直に入射してきたレーザー光1は異物6により散
乱され、ウエハ表面より任意の角度、例えば30度の角
度で取り付けられている光検出器4により散乱光強度と
して検出される。
【0027】レーザー光1でウエハ5全面を渦巻状に走
査して得られる散乱光の散乱光強度変化を連続的に取り
組み、その散乱光強度取込波形の一部分を示したのが、
図1(A)である。
【0028】本発明の検査方法では、得られた散乱光の
強度(波形のピーク値)Xを任意のレベル(L1、L
2、L3)で類別し、さらに散乱光強度分布の幅Yでも
任意のレベル(W1、W2、W3)で類別し、2次元的
に異物を分類する。
【0029】図1(A)を元に散乱光の強度とその強度
分布の幅で異物種と大きさに分類すると、例えば散乱光
の強度がL1<X<L2、強度分布幅がW1<Y<W2
に該当する異物(L1W1レベル)は1ヶになる。
【0030】同様に、散乱光の強度がL2<X<L3、
強度分布幅がW3<Yに該当する異物(L2W3レベ
ル)も1ヶになる。
【0031】L3レベルの異物は散乱光の強度がL3<
Xであり、0ヶである。これらの結果を示したのが図1
(B)である。
【0032】図1(A)において、例えば、シリコンの
破片から得られる散乱光強度波形はナローな波形(c)
であり、樹脂のは破片から得られる散乱光強度波形はブ
ロードな波形(d)である。
【0033】例えば、散乱光の強度をしきい値10m
V、15mV、40mVで類別し、更に所定の散乱光強
度レベル(異物の存在が問題とならない程度の低レベ
ル)L0をクロスする波形部間の幅で規定する散乱光強
度分布の幅Yでも、走査している間に散乱光を検知して
いる時間のしきい値0.05m秒、0.07m秒、0.
10m秒で分類することにより、2次元的に異物を分類
する。その結果、例えば散乱光の強度Xが10mV<X
15mV、強度分布幅Yが0.05m秒<Y<0.07
m秒に該当する異物(L1W1レベル)は1ヶになる。
同様に散乱光強度が10mV<X15mV、強度分布幅
が0.1m秒<Yに該当する異物(L2W3レベル)も
1ヶになる。L3レベルの異物は散乱光強度が40mV
<Xであり、0ヶである。これらの結果を示したのが図
1(B)である。
【0034】本発明の検査方法の場合、散乱光の強度
と、その強度分布の幅を異物の分類に利用する事で、同
一基準で散乱率の異なる異物の大きさを正しく判別する
ことができる。例えば、同一状況でレーザー光を照射し
たときの散乱率の違いにより、シリコンの破片は樹脂の
破片より散乱光強度が大きくなるが、強度分布の幅が小
さくなるので、2次元的に異物を分類すると異なるエリ
アに分類される。
【0035】すなわち、散乱率の違う異物が混在した場
合でも、散乱光の強度とその強度分布の幅との関係は、
任意の異物から出る異物固有の関係があるので、異物種
別に大きさを正確に分類する事が出来る。
【0036】次に、本発明の第2の実施の形態について
図面を参照して詳細に説明する。
【0037】図3は本発明の第2の実施の形態の検査方
法を示す図である。図1(A)と同様に図3(A)は、
本発明の第2の実施の形態の検査方法で基板表面、例え
ばウエハ表面をレーザー光で走査し、得られる散乱光強
度取込み波形の概念図である。図3(B)は、図3
(A)の波形を任意の散乱光の強度Xと、強度分布の積
分値を散乱光の強度(各波形のピーク値)で除すことで
算出した時間幅幅Yをw値で分類した結果の一例であ
る。そして、これらの散乱光強度取込波形を得るために
も図2で示す検査装置を用いることが出来る。
【0038】すなわち、第1の実施の形態と同様の方法
で得られる散乱光の散乱光強度変化を連続的に取り組
み、その散乱光強度取込み波形の一部分を示した図3
(A)において、得られた散乱光の強度(波形のピーク
値)Xを任意のレベル(L1、L2、L3)で類別し、
更に散乱光強度分布の積分値(各波形(a)、(b)、
(c)、(d)において、右上のハチングを付した面
積)を散乱光の強度Xでそれぞれ除して算出したY値を
任意のレベル(w1、w2、w3)で類別し、2次元的
に異物を分類する。
【0039】図3(A)を元に散乱光の強度Xとその幅
値Yで異物の大きさを分類すると、例えば散乱光の強度
XがL1<X<L2、幅値Yがw1<Y<w2に該当す
る異物(L1w1レベル)は1ヶになる。同様に散乱光
の強度XがL1<X<L2、幅値Yがw3<Yに該当す
る異物(L2w3レベル)も1ヶになる。L3レベルの
異物は散乱光の強度がL3<Xであり、0ヶである。こ
れらの結果を示したのが図3(B)である。このように
w値で前第1の実施の形態と同様に分類することもでき
る。
【0040】この第2の実施の形態は、散乱光強度波形
の積分値で分類するので波形のS/N比が小さい場合に
も、波形の時間幅から直接分類する第1の実施の形態よ
り、正確にwの比較を行うことができる。
【0041】一方第1の実施の形態では積分を行わない
から、第2の実施の形態より、短かい時間で異物検査を
行うことができる。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、同
一基準で散乱率の異なる未知の異物に対しても、その大
きさを正しく判別することが出来るという効果を有す
る。例えば、ウエハ上のシリコンの破片と樹脂の破片と
を区別してそれぞれの大きさを判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す図であり、
(A)は散乱光強度取込み波形、(B)は(A)を分類
した結果をそれぞれ示している。
【図2】レーザー光を用いた異物検査装置の概念を示す
図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態を示す図であり、
(A)は散乱光強度取込み波形、(B)は(A)を分類
した結果をそれぞれ示している。
【図4】従来技術を示す図であり、(A)は散乱光強度
取込み波形、(B)は(A)を分類した結果をそれぞれ
示している。
【符号の説明】
1 レーザー光 2 散乱光 3 レーザー 4 光検出器 5 ウエハ(基板) 6 異物 7 基板駆動部

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザー光を使用して基板表面の異物を
    検査する方法において、前記基板表面をレーザー光で走
    査し、そのレーザー光が異物に照射された時に得られる
    散乱光の強度およびその強度分布の幅を用いて異物を分
    類することを特徴とする異物検査方法。
  2. 【請求項2】 前記基板は半導体装置の製造段階におけ
    る半導体ウエハであることを特徴とする請求項1記載の
    異物検査方法。
  3. 【請求項3】 前記異物にはシリコンの破片と樹脂の破
    片とを含み、前記シリコンの破片と前記樹脂の破片とを
    分類することを特徴とする請求項1もしくは請求項2記
    載の異物検査方法。
  4. 【請求項4】 前記強度分布の幅は所定の散乱光強度レ
    ベル以上の時間で示すことを特徴とする請求項1記載の
    異物検査方法。
  5. 【請求項5】 前記強度分布の幅は(散乱光強度分布の
    積分値)/(散乱光の強度)で算出することを特徴とす
    る請求項1記載の異物検査方法。
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