JPH053236A - 微粒子検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体基板表面の微粒子と窪みとを高精度で
検出する。 【構成】 被検体１１の表面にほぼ平行に光を照射する
光源１０１と、光源１０１から照射された光Ｌ１のう
ち、被検体１１上に存在する微粒子１７によって散乱さ
れた光Ｌ３〜Ｌ５を集光して検出し、微粒子１７の検出
を行う検出手段１４，１５とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、物体の表面に付着した
微粒子を検出する装置に係わり、特に半導体基板の表面
上の微粒子を検出するものに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体基板上に付着した微粒子の検出
は、一般的にレーザ光を照射させて散乱した光を集光す
ることで行われている。図３に、従来の微粒子検出装置
の構成を示す。真空チャック１２により、半導体基板１
１が水平に保持されている。この半導体基板１１の表面
上に、レーザ光源１００より一定の入射角度でレーザ光
Ｌ１１が照射される。半導体基板１１上には、内部が鏡
面になっている積分球２１が設置されている。この積分
球２１には、外部からレーザ光Ｌ１１を内部へ通過させ
るための穴２３と、半導体基板１１上にレーザ光Ｌ１１
を照射し、散乱した光Ｌ１３〜Ｌ１５を取り入れるため
の散乱光取入れ口２２、さらには半導体基板１１にレー
ザ光Ｌ１１が照射されて正反射した反射光Ｌ１２を外部
へ逃がす穴２４が形成されている。

【０００３】半導体基板１１の表面上に微粒子１７が存
在すると、照射されたレーザ光Ｌ１１が散乱する。この
散乱したレーザ光Ｌ１３〜Ｌ１５は、半導体基板１１上
に設置された積分球２１の散乱光取入れ口２２より入っ
て内部を反射しつつ上方へ向かう。そして、積分球２１
の上部に設けられた光検出器１５により、散乱光Ｌ１３
〜Ｌ１５が検出される。真空チャック１２は、モータ１
３によって矢印Ａの方向に回転し、さらに図示されてい
ない褶動機構により矢印Ｂ又はＣの方向に褶動すること
ができる。これにより、半導体基板１１の全面にレーザ
光Ｌ１１を照射させることができ、半導体基板１１上の
微粒子１７の分布や総数を測定することが可能となる。

【０００４】なお、レーザ光Ｌ１１のうち半導体基板１
１により正反射された反射光Ｌ１２は、微粒子１７によ
って散乱されたものではない。従って、このような反射
光Ｌ１２が光検出器１５により検出されると、微粒子１
７の検出が妨害されることになる。そこで、反射光Ｌ１
２は穴２４より積分球２１の外部へ出して光検出器１５
で検出されないようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の微粒子
検出装置には次のような問題があった。最近の研究によ
り、図４に示されるように、半導体基板１１の表面上に
は直径約０．１μｍの微小な窪み３１が存在することが
判明してきた。このような窪み３１が存在すると、レー
ザ光Ｌ１１は半導体基板１１上で散乱される。このた
め、光検出器１５によって窪み３１が微粒子１７として
誤って検出されることになる。このように、従来の微粒
子検出装置には微粒子１７を窪み３１と区別して検出す
ることができず、測定精度が低いという問題があった。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、微粒子を高精度で検出することができる微粒子検出
装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の微粒子検出装置
は、被検体の表面にほぼ平行に光を照射する光源と、光
源から照射された光のうち被検体上に存在する微粒子に
よって散乱された光を集光して検出し、この微粒子の検
出を行う手段とを備えたことを特徴としている。あるい
は本発明の微粒子検出装置は、被検体の表面にほぼ平行
に光を照射する第１の光源と、被検体の表面に所定の入
射角度で光を照射する第２の光源と、第１の光源から照
射された光のうち微粒子によって散乱された光を集光し
て検出し微粒子の検出を行い、第２の光源から照射され
た光のうち被検体上に存在する微粒子と被検体の表面に
存在する窪みによって散乱された光を集光して検出し微
粒子と窪みとの検出を行う検出手段とを備えたことを特
徴としている。

【０００８】

【作用】光源から被検体の表面にほぼ平行に光が照射さ
れ、微粒子によって散乱された光が検出手段によって集
光され検出されることによって、微粒子の検出が行われ
る。この場合に、被検体の表面に窪みが存在しても被検
体の表面にほぼ平行に照射された光は散乱されないた
め、微粒子のみが検出される。

【０００９】あるいは、第１の光源から被検体の表面に
ほぼ平行に光が照射され、微粒子によって散乱されて微
粒子が検出される。さらに、第２の光源から被検体の表
面に所定の入射角度で光が照射され、微粒子と窪みとに
よって散乱された光が集光され検出される。これによ
り、微粒子のみの検出と、微粒子及び窪みの検出が可能
になる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。図１に、第１の実施例による微粒子検出
装置の構成を示す。図３に示された従来の微粒子検出装
置は、半導体基板１１上に一定の入射角を持ってレーザ
光を照射する光源１００を備えていた。これに対し、本
実施例では半導体基板１１にほぼ平行にレーザ光Ｌ１を
照射する光源１０１を備えている点に特徴がある。これ
に伴い、積分球１４には散乱光を取り入れる散乱光取入
れ口１６以外にレーザ光を通過させる穴は設けられてい
ない。他の従来の装置と同様の構成要素には、同一番号
を付して説明を省略する。

【００１１】光源１０１から照射されたレーザ光Ｌ１
は、半導体基板１１とほぼ平行に進み微粒子１７が存在
する地点では散乱され、散乱光Ｌ３〜Ｌ５が積分球１４
の内部で集光される。微粒子１７がない領域では、レー
ザ光Ｌ１は半導体基板１１上をそのまま直進し（レーザ
光Ｌ２）、積分球１４には集光されない。このため、微
粒子１７によって散乱された光Ｌ３〜Ｌ５のみを集光す
ることができ、測定精度の低下が防止される。

【００１２】そして本実施例では、半導体基板１１とほ
ぼ平行にレーザ光Ｌ１が照射されるため、半導体基板１
１上の微粒子１７のみによって散乱され、窪みによって
は散乱されない。これにより、微粒子１７のみを検出す
ることができ、極めて高い測定精度が得られる。

【００１３】第１の実施例による検出装置を用いて、微
粒子を検出した結果について述べる。光源１０１には、
波長４８８ｎｍのレーザ光Ｌ１を照射することのできる
アルゴンレーザを用いた。また、積分球２１に設けられ
る散乱光取入れ口１６は、同時に複数の微粒子１７が検
出されないように可能な限り小さい方がよい。そこで、
穴の大きさは直径１００μｍとした。半導体基板１１に
は、市販されている直径５インチで結晶方位が＜１００
＞のｐ型シリコン基板２５枚を用いた。このような半導
体基板の表面上に付着している微粒子の数を、本実施例
の装置を用いて測定した。その結果、直径０．１μｍ以
上の微粒子が、各半導体基板に平均２１５個ずつ付着し
ているという測定結果が得られた。また、同じ半導体基
板の微粒子の数を従来の装置で測定したところ、平均３
５０個という結果が得られた。

【００１４】この本実施例の装置による測定値と従来の
装置による測定値との差（１３５個）は、窪みの数のみ
らなず、測定装置の持つ誤差が起因している可能性も考
えられる。そこで、測定に用いた半導体基板に故意に微
粒子を付着させ、本実施例による装置と従来の装置とを
用いて再び微粒子の数の測定を行った。その結果、本実
施例による装置では、１枚の半導体基板当り平均６２５
個であったのに対し、従来の装置を用いた場合には平均
７５５個であった。このときの測定値の差は、１３０個
である。測定値の差がほぼ一致していることから、この
数値は半導体基板の表面に存在する窪みの数であること
が判明した。従って、本実施例による微粒子検出装置に
よれば、窪みが測定値に誤差として与える影響は無視し
得ることができ、微粒子の数のみを高精度で測定するこ
とができることが確認された。微粒子の数を正確に測定
できることにより、半導体製造工程中における微粒子の
挙動を明らかにすることが可能であり、歩留まりの向上
がもたらされる。

【００１５】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。この第２の実施例による微粒子検出装置の構成
は、図２に示されるようである。この実施例は、半導体
基板１１にほぼ平行にレーザ光Ｌ１を照射する光源１０
１に加えて、半導体基板１１に所定の入射角度を持たせ
てレーザ光Ｌ１１を照射する光源１００をさらに備えた
点に特徴がある。これに伴い、積分球２１には光源１０
０からのレーザ光Ｌ１１を通過させるための穴２３と、
反射光を逃がすための穴２４が形成されている。

【００１６】先ず、光源１０１のみからレーザ光Ｌ１１
を照射し、微粒子１７によって散乱された光Ｌ３〜Ｌ５
を集光して検出する。これにより、第１の実施例の場合
と同様に微粒子１７のみの数が検出される。

【００１７】さらに、光源１００のみからレーザ光Ｌ１
を照射し、半導体基板１１上の微粒子１７と窪みとによ
って散乱された光Ｌ１３〜Ｌ１５を集光し検出する。こ
れによって、従来の場合と同様に微粒子１７の数と窪み
の数とを合計した値が測定される。この値から、微粒子
１７のみの数を差し引くことで、窪みのみの数を求める
ことができる。

【００１８】このような第２の実施例による微粒子検出
装置を用いて、市販されている種々の半導体基板の表面
に存在する窪みの検出を行った。これによると、製造会
社によって窪みの大きさや分布、密度に特徴があること
が判明した。そして、窪みの発生はシリコン単結晶が成
長する条件や加工条件に大きく依存することも判明し
た。このため、本実施例による装置を用いて窪みの検出
を行うことで、半導体基板の結晶品質の評価が可能とな
り、より良質の基板を選別し、歩留まりを向上させるこ
とができる。

【００１９】上述した実施例はいずれも一例であり、本
発明を限定するものではない。例えば、実施例では光源
としてアルゴンレーザを用いているが、他の光源を用い
てもよい。また積分球に限らず、微粒子又は窪みによっ
て散乱された光を集光し得るものであれば、いずれの集
光手段を用いてもよい。

【００２０】

【発明の効果】本発明の微粒子検出装置は、光源から光
が被検体の表面にほぼ平行に照射されるため、微粒子に
よってのみ散乱され窪みによっては散乱されず、微粒子
のみを高精度で検出することが可能である。

【００２１】さらに、被検体の表面にほぼ平行に光を照
射する第１の光源のみならず、所定の入射角度で光を照
射する第２の光源をさらに備える場合には、第２の光源
から照射された光は微粒子と窪みとによって散乱される
ため、微粒子と窪みとを合計した数を検出することがで
き、微粒子のみの数と窪みのみの数とをそれぞれ精度良
く検出することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による微粒子検出装置の
構成を示した縦断面図。

【図２】本発明の第２の実施例による微粒子検出装置の
構成を示した縦断面図。

【図３】従来の微粒子検出装置の構成を示した縦断面
図。

【図４】本発明による微粒子検出装置の検出対象となる
半導体基板の縦断面図。

【符号の説明】

１１ 半導体基板 １２ 真空チャック １３ モータ １５ 光検出器 １６，２２ 散乱光取入れ口 １７ 微粒子 ２１ 積分球 ２３，２４ 穴 １００，１０１ 光源 Ｌ１，Ｌ２，Ｌ１１，Ｌ１２ レーザ光 Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ１３，Ｌ１４，Ｌ１５ 散乱光

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検体の表面にほぼ平行に光を照射する光
   源と、前記光源から照射された光のうち、前記被検体上
   に存在する微粒子によって散乱された光を集光して検出
   し、前記微粒子の検出を行う検出手段とを備えたことを
   特徴とする微粒子検出装置。
2. 【請求項２】被検体の表面にほぼ平行に光を照射する第
   １の光源と、前記被検体の表面に所定の入射角度で光を
   照射する第２の光源と、前記第１の光源から照射された
   光のうち微粒子によって散乱された光を集光して検出し
   て前記微粒子の検出を行い、前記第２の光源から照射さ
   れた光のうち前記被検体上に存在する前記微粒子と前記
   被検体の表面に存在する窪みによって散乱された光を集
   光して検出し前記微粒子と前記窪みとの検出を行う検出
   手段とを備えたことを特徴とする微粒子検出装置。