JPH0278936A

JPH0278936A - 表面検査装置

Info

Publication number: JPH0278936A
Application number: JP23137288A
Authority: JP
Inventors: Giichi Konishi; 義一小西
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 1988-09-14
Filing date: 1988-09-14
Publication date: 1990-03-19
Anticipated expiration: 2013-11-05
Also published as: JP2821681B2

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】「産業上の利用分野」本発明は、物体表面の做少な塵等を、光錯乱によって検
出する表面検査装置にｆ系わり、特に、半導体製造にお
けるウェーハ表面の塵、欠陥等を、定量的に検出するた
めの検査装置に好適であり、検出ダイナミックレンジ福
の広い表面検査装置に関するものである。

「従来の技術」近年、半導体デバイスの高集積化に伴い、回路パターン
幅はますます＠辛田化され、サブミクロン時代を迎えて
いる９この様な半導体製造プロセスでは、プロセス中に
発生する塵が製品の分留りを低下させる要因となってい
た。そこで、ウェーハ表面上に付着した塵を検出して、
プロセスラインの塵管理を行っていた。この鏡面ウェー
ハ上に付着している塵等を検出する方法には、ウェーへ
上の聾に光を照射し、その散乱光を検出することにより
、塵の大きさ、数、位置等を定量的に検出する方法が採
用されている。この散乱光による聾検出装置には、第５
図に示す様に、レーザ光をウェーハ１００上で走査し、
塵等による散乱光を光電子増倍管２００で受光する探に
構成されている９なお、鴎の形成はイ；規則形天て′あ
るため、散乱光があＩ′）ゆる方向に出力されるので、
オアティカルフフイベや方１ｋＩＪ而鏡或はｒへ分球を
介して集光する方法が採用されている、これらの装置は
、比較的大きな爬（φ０．２μ口１程度）に対して十分
な検出性能を備え、非線形回路を利用する等により、ｔ
＊出部のダイナミックレンジ幅を１０程度ｆ！：実現し
ていた。

ｒ発明が解決しようとする５題」しかしながら、最近の半導体製造技街の向上から、半導
体のＮターン幅が益々侠くなる傾向にあり、土竜の歩留
まりを向上させるために、更に做少な塵の検出が必要に
なってきた、このため、φ０．１〜ｌ／１ｍ程度の昨を
検出するには、第６図に示す探に、ｌ（〕５程度の検出
ダイナミ・Ｉクレソンが必要となる　ところが、検出ダ
イナミ・ツクレンジを広域にするために、検出感度を高
くすると、比較的大きい塵等による出力信号が飽和して
しまうという問題点があった。そして、大きい塵等に合
わせて感度を決定すると、倣少な塵等による検出信号は
ノイズ成分により消されてしまうという問題点があった
。この問題点を解決するために、例えば光源に８１日光
とＰ旧光の２本のレーザ発振装置を用意し、更に、散乱
光の検出にビーム分光器と２個の検出素子を用いて計測
する装置が提案された。即ち、小さい塵等に対しては５
ｌｌｉｉ光の散乱光を使用し、大きい塵等に対してはＰ
ＡＮ光の散乱光を使用して検出する方法が用いるもので
ある。

しかしながら、この装置は、光学系が極めて複雑となる
上、２本のレーザビームを１点に合わせることが極めて
困難であるという問題があり、実用性に乏しいものであ
った、また、構造が複雑であるため、メインテナンスが
容易に行えず、コストの高い装置となるという問題点が
あった。

「課題を解決するための手段」本発明は上記課題に鑑み案出されたもので、光源と、こ
の光源からの光を集光させて被検査物に照射するための
照射光学系と、該照射光学系から照射された照射光によ
り、上記被検査物から生じる散乱光を検出するための検
出光学系と、該検出光学系で検出した光を授受するため
の検出感度の異なる少なくとも２以上の受光素子と、上
記２以上の受光素子の出力から上記被検査物上の直、欠
陥等を判別するための判別手段とから構成されている、
特に、上記検出光学系は、少なくとも複数の光ファイバ
を備えており、この光ファイバは受光素子の数に分離さ
れており、上記受光素子に対して光が導かれる構成にす
ることもできる。

「作用」以上の様に構成された本発明は、照射光学系が、光源か
らの光を集光し、被検査物に対して照射させる。検出光
学系が、被検査物から生じた散乱光を検出し、検出感度
の異なる少なくとも２個の受光素子が、検出光学系で検
出した散乱光を受光する。そして判別手段が、受光素子
の出力から被検査物上の塵を判別することができる。特
に複数の光ファイバにより、散乱光を検出することもで
き。

光ファイバを受光素子の数に分離し、散乱光を、それぞ
れの受光素子に導くことができる。

「実施例」本発明の一実施例を図面に基いて説明する。第１図は１
本実施例の構成を示すもので、表面検査装置本体１は、
レーザ光発生手段２１と光ファイバ３１と第１の受光素
子４と第２の受光素子５とからなっている。この表面検
査装置本体１には、　　　゛被検査物であるウェーハｌ
Ｏが載置されている。

レーザ光発生手段２１は光源に相当するものであり、本
実施例ではアルゴンイオンレーザが採用されている。光
ファイバ３１は検出光学系３を形成するもので、ウェー
ハｌＯ上の塵による散乱光を受光素子３．４に導くため
のものである。この光ファイバ３１は、先端部が２つに
分離されており２個の受光素子に散乱光を導くことがで
きる。第１の受光素子４は、粒径の小さい塵に対応する
受光素子であり、検出感度の比較的高い受光素子が採用
されている。第２の受光素子５は、粒径の大きい塵に対
応する受光素子であり、検出感度の比較的低い受光素子
が採用されている。第１．２の受光素子４．５は光電子
増＠ＩＦ（）オトマル）を採用することができるが、池
の受光素子であってらよい、即ち、レーザ光を受光でき
るものであれば尾りる。この様に構成された本実施例は
、レーザ発生子Ｖ９．２１により発生したレーザ光を、
つ工−ハ１０に照射すると、ウェーハ１０上で正反射光
が生しる。この際、ウェーハ１０上に廐がけ着している
と、散乱光が発生する。この散乱光を光ファイバ３１が
、第１，２の受光素子４．５に導く様になっている。そ
して第２図に示す様に、粒径が０．２ミクロン（μｍ）
程度までの小さい昨に対しては、第１の受光素子４が計
測し、粒径が０．２ミクロン（μｍ）程度以上の大きい
塵に対しては、第２の受光素子５が計測する探になって
いる９即ち、第１の受光素子４と第２の受光素子５との
Ｒ域を重ね合わせることにより、広域なダイナミックレ
ンジを確保することができる。

次に第３図に基いて、本実施例の光学系の概要を説明す
る。本実施例の光学系は、照射光学系２と検出−光学系
３とから構成されている。　照射光学系２は、レーザ光
発生手段（アルゴンイオンレーザ）２１と、ビームエキ
スパンダ２２と、第１のミラー２３１と第２のミラー２
３２と、ポリゴンミラー２４と、Ｆθレンズ２５とから
なっている。レーザ光発生手段２１は、高輝度の照射と
行うための光源であり、アルゴンイオンレーザのみなら
ず、Ｈｅ　−Ｎ　ｅレーザやレーザダイオード等を採用
することができる２レ一ザ光発生手段２１で発生しなレ
ーザ光は、ビームエキスパンダ２２で集光され、第１、
第２のミラー２３１，２３２を介してポリゴンミラー２
４に送られる、ポリゴンミラー２４は、一定の速度で回
転しており、Ｆθレンズ２５との組合せにより、被測定
ウェーへ１０上でレーザ光を一定速度で走査することが
できる。この様に構成された本実施例では、約１０ミク
ロン（μｔｎ　）程度のビームスポットを走査させるこ
とができる。

検出光学系３は、光ファイバ３１とからなっており、入
射された散乱光を２つに分離する様に構成されている。

この光ファイバ３１の分離端には、第１の受光素子４と
第２の受光素子５とが接続されている。

この第１の受光素子４は、第２図に示す様に、粒径が０
．２ミクロン（μｍ）以下の塵の測定用であり、第２の
受光素子５は、粒径が０．２ミクロン（μｍ）以上の聾
の測定用である。ダイナミックレンジ福を拡大するため
に、検出感度の異なる２個の受光素子を採用している９次に第４図に基いて１本実施例の演算処理システムを説
明する。判別手段８は、第１、第２の受光素子４．５か
らの出力信号により、ウェーハ１０上の塵を判別するた
めのものである。この判別手段８は、プリアンプ８１と
、加算器８２と、Ａ、／’　［）コンバータ９４と、コ
ンパレータ８３と、バ・ソファメモリ８４と、データ処
理回路８５と、メインメモリ８６と、ＣＰＵ８７とから
構成されている。プリアンプ８１は、第１．２の受光素
子４．５（フォトマル）からの出力信号を電気信号に変
換するものであり、その信号は加算器８２で加算される
。コンパレータ８３は、受光素子からの信号と、ＣＰＵ
８７からの信号のレベル比較を行うためのものである。

バッファメモリ８４は、データを記憶するためのもので
ある、そして、データ処理回路８５は、第１．２の受光
素子４．５からの信号により、ウェーハ上の邸を認識す
るためのものである。データ処理に先立ち、ＡＤ変換を
行う必要がある９本実施例では、ウェーハ１０が載置さ
れたターンテーブルを回転させながらビーム走査を行い
、散乱光を検出し、その信号の大きさをコンパレータ８
３により予め設定されたスレ・ソショルドレベルで比較
を行い、Ａ／Ｄ変換し、位置データと共にＣＰＵ８７に
送出する。なお、この際、粒径が０．２ミクロン（ｔｔ
　ｍ　）以下の塵に対しては、第１の受光素子４が使用
され、粒径が０．２ミクロン（μｍ）以上の塵に対して
は、第２の受光素子５が使用される様に構成されている
、そしてＣＰＵ８７は、表面検査装置本体１の演算処理
をつかさどるものである、メインメモリ８６は、多数の
測定データを格納する際に必要なメモリである。ＤＡコ
ンバータ８８は、コンパレータ８３にスレッショルドレ
ベルを設定するためのＣＰＵ８７の信号をアナログ信号
に変換するものである２この判別手段８には、プリンタ
８つ、ＦＤＤ　（フロ・・ノビディスクドライブ）９０
、ＣＲＴ９１、キーボード９２が接続されている。プリ
ンタ８９は、検査結果を印刷するものであり１発塵を防
止するためにユポ紙等を使用することが望ましい９ＦＤ
Ｄ９９は、検査結果を記憶するための物であるが、クリ
ーンルームの集中管理を行っている場合には、データを
直接ホストコンピュータに送信することが望ましい。こ
の際、データ通信プロトコルには、Ｒ３−２３２Ｃ，５
ＥＣ３を採用することができる。ＣＲＴ９１は、検査結
果や測定条ｆ’ｌ−等のモニタを行うためのもので、Ｃ
ＲＴのみならず、液晶デイスプレィやプラズマデイスプ
レィと用いることができる。キーボード９２は、測定モ
ード、ウェーハサイズ、工・ソジカット鼠等を入力する
ためのものである。

なお、照射光学系２の光源には、アルゴンイオンレーザ
２１が採用されており、このアルゴンイオンレーザ２１
には、レーザ電源２１１が接続されている。また、レー
ザビームスポットを走査させるために、ポリゴンミラー
２４を回転させるためのモータドライバ２６が設けられ
ている。更に、ウェーへｌＯを載置させるためのターン
テーブルを回転させるためのモータ７１が設けられてお
り。

モータドライバ７３で駆動させる様になっている９また
。ウェーハ１０を搬送させるためにモータ７２を増設し
てもよい。これらのモータドライバ２６．７３は、シー
ケンサ７４を介してＣＰＵ８７によって制御される。

次に、本実施例の使用法について、説明する９まず、被
検査物であるウェーハ１０をターンテーブル上の載置す
る。そして、ＣＲＴ９１を見ながら、測定条件をキーボ
ード９２から入力する。そして、アルゴンイオンレーザ
２１を駆動させる。

そして、ＣＰｔＪ８７がモータドライバ２６を駆動させ
、ポリゴンミラー２４を回転させる、このポリゴンミラ
ー２４とＦθレンズ２５の組合せにより、ビームスポッ
トをウェーハｌＯ上で走査させることができる。ウェー
ハ１０面で正反射した光は、外部に逃がされ、ウェーハ
１０上の塵によって発生した散乱光は、光ファイバ３１
によって第１の受光手段４と第２の受光手段５に送られ
る、ＣＰＵ８７がモータドライバ７３を駆動させ、ウェ
ーハ１０が載置されたターンテーブルを回転させる。光
ファイバ３１によって集光された散乱光は、第１、第２
の受光素子（フォトマル）４，５で電気信号に変換され
る。この際、比較的粒径の小さい應に対して（本実施例
では０，２ミクロン以下）は、第１の受光素子４が使用
され、比較的粒径の大きい塵に対して（本実施例では０
．２ミクロン以上）は、第２の受光素子５が使用される
様になっており、両者の受光素子による領域を接続する
ことにより、ダイナミックレンジ幅の広い表面検査装置
を提供することができる。第１．２の受光素子４．５に
は、塵の大きさに対応した出力電圧信号が生じ、プリア
ンプ８１、加算器８２、コンパレータ８３、Ａ　、／　
Ｄ変換器９４を介してバッファメモリ８４に記憶される
。そして、データ処理回路が塵を認識し、その大きさに
応じて識別記号を付するようになっている。更に、直の
位置も特定し、ＣＰｔＪ８７に送出する。この処理をリ
アルタイムに行い、データをメインメモリ８６に記憶さ
せる。そして、メインメモリ８６に記憶されたデータは
、極座漂データであるので、Ｘ−Ｙ座環に変換し、ＣＲ
Ｔ９１又はプリンタ８９に出力する。なお、これらのデ
ータ処理は、ウェーハ１０全体に行うが１周辺カット部
分を除いた領域の塵の数を、聾等の大きさに分類して計
数することもできる。なお、本実施例では、受光素子の
領域を２つに分離し、２ＩＪの受光素子を採用したが、
３個以上の領域に分離し、３個以上の受光素子から構成
することもできる。

なお本実施例では、標準粒子による校正方法を採用して
いる９即ち、標準粒子を均一にけ着させたウェーハを用
意し、キャリブレーションを行うものである。粒子の散
乱による出力信号は、細いパルス波形となり、粒子の大
きさに対応した高さとなる、これらの波高値を用いてキ
ヤリブレーシヨンを行うことができる。

以上の様に構成された本実施例は、検出感度の異なる２
個の受光素子を採用し、検出頭域全本を分割して、それ
ぞれの受光素子が負担領域を検出し、各受光素子の出力
を合成するｌ１ｆｆｌを有するので、測定のダイナミッ
クレンジ幅を広げることができるという効果がある。特
に、光源を２個使用する従来例の探に、光源の出力差、
照射方向の相違による影響がないという効果がある。更
に、非線形回路を使用する従来例に比較しても、ダイナ
ミックレンジ幅が広いという卓越した効果がある。

そして本発明は、ウェーへ１０上の塵の検査装置だけで
なく、他の用途の検査装置に応用できることは言うまで
もない。

「効果」以上の探に構成された本発明は、光源と、照射光学系と
、検出光学系と、該検出光学系で検出した光を授受する
ための検出感度の異なる少なくとも２以上の受光素子と
、上記２以上の受光素子の出力から上記被検査物上の塵
を判別するための判別手段とから構成されているので、
検出の全ダイナミックレンジ幅を分割し、それぞれの分
割領域を検出感度の異なる受光素子が測定し、それぞれ
の受光素子の出力信号を合成することができる。

従って、全体のダイナミックレンジ幅を広げることがで
きるという効果がある。特に、上記検出光学系は、少な
くとも複数の光ファイバを備えており、この光ファイバ
は受光素子の数に分離されており、上記受光素子に対し
て光が導かれる構成にすれば、部品点数が少なくメイン
テナンスの容易な表面検査装置を提供することができる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示すもので、第１図は本実施例
の構成を説明する図であり、第２図は粒子径と受光素子
の出力電圧の関係を示す図、第３図は本実施例の光学系
を説明する図、第４図は本実施例の構成を示すブロック
図、第５図は従来技術を示す図であり、第６図はダイナ
ミックレンジ幅を説明する図である９１・・表面検査装置本体２・・照射光学系２トアルゴンイオンレーザ２４・・ポリゴンミラー２５・・Ｆθレンズ３・・検出光学系３１・光ファイバ４・・第１の受光素子５・・第２の受光素子８・・判別手段特許出願人　東京光学機械株式会社第１図ａ＋怪（赳ｍ）第２図ｎ　＋　ｆｌ（、ａｍ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光源と、この光源からの光を集光させて被検査物
に照射するための照射光学系と、該照射光学系から照射
された照射光により、上記被検査物から生じる散乱光を
検出するための検出光学系と、該検出光学系で検出した
光を授受するための検出感度の異なる少なくとも２以上
の受光素子と、上記２以上の受光素子の出力から上記被
検査物上の塵、欠陥等を判別するための判別手段とを有
することを特徴とする表面検査装置。
（２）上記検出光学系は、少なくとも複数の光ファイバ
を備えており、この光ファイバは受光素子の数に分離さ
れており、上記受光素子に対して光が導かれる構成を有
する請求項１記載の表面検査装置。