JPH08159979A - 表面検査装置 - Google Patents

表面検査装置

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JPH08159979A
JPH08159979A JP6302109A JP30210994A JPH08159979A JP H08159979 A JPH08159979 A JP H08159979A JP 6302109 A JP6302109 A JP 6302109A JP 30210994 A JP30210994 A JP 30210994A JP H08159979 A JPH08159979 A JP H08159979A
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JP
Japan
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surface inspection
refractive index
inspected
light source
detector
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Pending
Application number
JP6302109A
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English (en)
Inventor
Tetsuya Naito
哲也 内藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ステージに被検査物を載置し、装置を駆動さ
せるだけで自動的に全反射による表面検査が行える表面
検査装置を提供する。 【構成】 被検査物の表面に全反射を起こすように光を
照射する表面検査用光源と、前記被検査物の表面で反射
した反射光を検出する表面検査用検出器と、を有する表
面検査装置であって、前記被検査物の屈折率を検出する
屈折率測定手段と、前記屈折率測定手段で得られた屈折
率から全反射角を求めるとともに前記全反射角に基づい
て前記表面検査用光源および表面検査用検出器の位置を
制御する処理・制御装置とを有する構造となっている。
前記屈折率測定手段は被検査物の表面に光を照射する屈
折率測定用光源と、前記被検査物の表面で反射した光を
検出する屈折率測定用検出器とからなっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は表面検査装置、特に半導
体装置製造における半導体基板(ウエハ)の表面検査に
適用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】IC,LSI等半導体装置の製造におい
ては半導体基板が使用されるが、回路パターンの微細化
に伴い、ウエハ表面の状態の検出が重要となっている。
すなわち、ウエハの表面は、たとえば、株式会社プレス
ジャーナル発行「月刊Semiconductor World 」1986年3
月号、同年2月15日発行、P109〜P115「表面欠陥検査へ
の光散乱の応用」に記載されているように、パーティク
ル(異物)付着,ピットあるいはスクラッチ,スパイク
等の凹凸による欠陥が多々存在する。このような異物を
検査する検査手段としては、同文献に示されるようにウ
エハ表面に照射した光の散乱光の検出による異物検査手
段や、工業調査会発行「電子材料」1991年8月号、同年
8月1日発行、P32〜P36に記載されている全反射を利
用したウエハ表面分析手段が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】全反射蛍光X線分析法
は、前記文献に記載されているように、(1)表面近傍
の情報が得られる、(2)通常の蛍光X線分析法で常に
問題となる共存元素の影響を受けにくい、(3)バック
グラウンドの原因となる試料内部からの散乱が発生しに
くい等の特長を有する。
【0004】従来の全反射を利用した表面検査装置は、
被検査物の全反射角を認識した上で、表面検査用光源と
表面検査用検出器の位置を設定して表面検査を行ってい
る。しかし、従来の表面検査装置では、被検査物の表面
の物質の全反射角が分かっていない場合には、表面検査
用光源および表面検査用検出器の位置設定ができ難い。
【0005】本発明の目的は、ステージに被検査物を載
置し、装置を駆動させるだけで自動的に全反射による表
面検査が行える表面検査装置を提供することにある。
【0006】本発明の前記ならびにそのほかの目的と新
規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきら
かになるであろう。
【0007】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。すなわち、本発明の表面検査装置
は、被検査物の表面に全反射を起こすように光を照射す
る表面検査用光源と、前記被検査物の表面で反射した反
射光を検出する表面検査用検出器と、を有する表面検査
装置であって、前記被検査物の屈折率を検出する屈折率
測定手段と、前記屈折率測定手段で得られた屈折率から
全反射角を求めるとともに前記全反射角に基づいて前記
表面検査用光源および表面検査用検出器の位置を制御す
る処理・制御装置とを有する構造となっている。前記表
面検査用光源および表面検査用検出器は、被検査物を載
置するステージの上方に配置されるドームに取り付けら
れた円弧状に延在するレールに沿って移動制御可能に配
設されている。また、前記屈折率測定手段は被検査物の
表面に光を照射する屈折率測定用光源と、前記被検査物
の表面で反射した光を検出する屈折率測定用検出器とか
らなるとともに、前記ドームに固定されている。
【0008】
【作用】上記した手段によれば、本発明の表面検査装置
は、ステージに被検査物を載置し、装置を駆動させる
と、被検査物の表面の屈折率を自動的に測定するととも
に、全反射角を求め、表面検査用光源および表面検査用
検出器の位置を制御して全反射による表面検査が行える
ため、被検査物の表面の屈折率や全反射角を知らなくて
も全反射利用による表面検査が可能となる。
【0009】
【実施例】以下図面を参照して本発明の一実施例につい
て説明する。図1は本発明の一実施例による表面検査装
置の要部を示す模式的断面図、図2は同じく要部を示す
模式的平面図、図3は表面検査用光源を支持する支持部
の概要を示す模式図、図4は同じく模式的断面図、図5
は本実施例の表面検査装置の機能構成を示すブロック図
である。
【0010】本実施例の表面検査装置は、半導体基板
(ウエハ)等の被検査物1を載置するステージ2を有し
ている。前記ステージ2は、平面X方向にモータ3の駆
動によって移動するXテーブル4と、平面Y方向にモー
タ5の駆動によって移動するYテーブル6とからなって
いる。ステージ2は処理・制御装置10によって制御さ
れる。
【0011】一方、前記ステージ2の上方には半球状の
ドーム11が配設されている。このドーム11の天井面
には、屈折率測定用光源12および屈折率測定用検出器
13が配設されている。前記屈折率測定用光源12から
は被検査物1に向かって光が発光される。被検査物1の
表面で反射された光は前記屈折率測定用検出器13によ
って検出され、被検査物1の表面の屈折率が測定され
る。前記屈折率測定用光源12および屈折率測定用検出
器13の配置状態は、図2に示すような位置関係とな
る。
【0012】他方、前記ドーム11の天井面には円弧状
のレール15が張り付けるように配設されている。この
レール15には表面検査用光源16が取り付けられた光
源支持装置17および表面検査用検出器18が取り付け
られた検出器支持装置19が取り付けられている。前記
光源支持装置17と検出器支持装置19とは、表面検査
用光源16と表面検査用検出器18とが異なるだけで他
の部分は同一となっている。
【0013】光源支持装置17は、図3および図4に示
すような構造となっている。すなわち、レール15は、
たとえば、図4に示すように断面がI型構造となるとと
もに、このI型構造の窪みには車輪20が回転自在に嵌
合されている。車輪20はコの字断面のハウジング21
に支持されている。ハウジング21はI型構造のレール
15の内側を覆うようになっている。また、前記レール
15の内側の面には、ラック22が張り付けるように固
定されている。このラック22にはピニオン23が噛み
合うように取り付けられる。ピニオン23は、前記ハウ
ジング21の外側に取り付けられたモータ24の回転軸
25に固定されている。したがって、前記モータ24の
正転によって光源支持装置17はレール15に沿って上
昇し、逆転によって光源支持装置17はレール15に沿
って下降するようになる。
【0014】また、ハウジング21には支持板26が取
り付けられるとともに、この支持板26には表面検査用
光源16が取り付けられている。なお、検出器支持装置
19は、前述のように光源支持装置17と同一構造とな
っていることから、図1に示すように、表面検査用検出
器18以外の部品の名称,符号は光源支持装置17と同
じとする。
【0015】つぎに、制御系について説明する。図5は
本実施例の表面検査装置の機能構成を示すブロック図で
あり、10は処理・制御装置、30は指示入力部、13
は屈折率測定用検出器、2はステージ、31は表面検査
用光源系、32は表面検査用検出系、33は情報出力装
置、34は補助記憶装置である。前記処理・制御装置1
0はコンピュータで構成され、ステージ2,表面検査用
光源系31,表面検査用検出系32を制御するととも
に、屈折率測定用検出器13からの情報に基づいて被検
査物(ウエハ)1の表面の物質(膜)の全反射角度θを
算出し、表面検査用光源系31および表面検査用検出系
32の位置制御を行い、ウエハ1の表面状態を全反射検
出状態で検出させるようになっている。また、処理・制
御装置10によってステージ2を制御され、載置される
ウエハ1の表面全域の表面検査が行われる。表面の検出
情報は情報出力装置33から出力されるとともに、補助
記憶装置34に記憶される。
【0016】前記屈折率測定用検出器13によって検出
された屈折率nから、次式によって全反射角度θが求め
られる。
【0017】
【数1】 θ=sin-1(1/n) ………(1) このような表面検査装置においては、前記ステージ2上
に載置されたウエハ1におけるパーティクル等による異
物,ピット,スパイク等の異常有無や異常分布を検出す
る。この場合、測定者はウエハ1の表面の屈折率を知ら
なくても、また全反射角度を知らなくても、本実施例の
表面検査装置は自動的に屈折率を測定し、全反射角度を
求めて全反射状態で異物検査等の表面検査を行う。
【0018】すなわち、前記ステージ2にウエハ1を載
置した後、指示入力部30から作業開始を入力すると、
屈折率測定用光源12からウエハ1の表面に光、たとえ
ば、300〜400nmのレーザ光が照射される。この
レーザ光はウエハ1の表面で反射し、反射光は屈折率測
定用検出器13によって検出され、屈折率が測定され
る。たとえば、屈折率はSiO2 膜の場合は1.45、
SiN膜の場合は2.00となる。屈折率測定用検出器
13は市販の装置が使用される。屈折率測定用検出器1
3による測定情報は処理・制御装置10に送られる。処
理・制御装置10では、演算部によって、全反射角度θ
が求められる。処理・制御装置10は、前記全反射角度
θから、光源支持装置17および検出器支持装置19に
おけるモータ24を制御して、前記表面検査用光源16
および表面検査用検出器18の位置を制御し、表面検査
用検出器18によって全反射光を検出するように設定す
る。表面検査用光源16は、たとえば、300〜400
nmの波長のレーザ光を発光する半導体レーザからな
る。
【0019】つぎに、表面検査用光源16を全反射を起
こす位置に設定した後、ウエハ1の表面を検査する。こ
の検査時、ステージ2は平面XY方向に移動制御され、
ウエハ1の全表面がスキャンされる。表面検査情報は、
情報出力装置33によって出力されるとともに、補助記
憶装置34に記憶される。
【0020】本実施例の表面検査装置によれば、ステー
ジ2に載置された被検査物1は、自動的に屈折率が測定
される。
【0021】本実施例の表面検査装置によれば、ステー
ジ2に載置された被検査物1は、自動的に屈折率が測定
されるとともに、自動的に全反射角度θが求められる。
【0022】本実施例の表面検査装置によれば、ステー
ジ2に載置された被検査物1に対して、自動的に表面検
査用光源16および表面検査用検出器18が位置設定さ
れ、表面検査用検出器18で全反射光を検出できるよう
に設定される。
【0023】本実施例の表面検査装置によれば、ステー
ジ2に載置された被検査物1は、全反射光による検出に
よって被検査物1の全面の表面検査が自動的に行われ
る。
【0024】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、
前記実施例において、表面検査用検出器18に代えて光
センサを取り付け、光強度を一定に保つようにすること
で、表面検査用光源16の印加電圧の変化の程度を検出
して表面検査を行うようにしても高精度の検出が可能と
なる。すなわち、ステージ2上に被検査物1と同じもの
でかつ異物等がないダミー品または被検査物1を載置し
ない状態(ブランク状態)で光センサーの光強度(Po
)を検出する。その後、ステージ2上に被検査物1を
載置し、光センサーにおける光強度Pを検出し、光強度
PがPo となるように、表面検査用光源16の出力を制
御する。被検査物1の表面に異物等が多く存在すればす
るほど、光強度Pは低下するため、表面検査用光源16
に印加する電圧を大きくなる。そこで、表面検査用光源
16に印加される電圧の変化から異物の存在および異物
分布状況を知る。
【0025】また、他の装置として、連続で波長が変更
できる光源を持ち、屈折率,膜厚を測定し、表面反射す
る波長を計算し、その波長によって異物を検査してもよ
い。この例は、異物検査は全反射によらない一般の装置
である。
【0026】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。本発明の表面検査装置によれば、ス
テージに被検査物を載置し、装置を駆動させるだけで自
動的に全反射による表面検査が行えることから、被検査
物の屈折率や全反射角度を知らなくても全反射による表
面検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による表面検査装置の要部を
示す模式的断面図である。
【図2】本実施例による表面検査装置の要部を示す模式
的平面図である。
【図3】本実施例による表面検査装置における表面検査
用光源を支持する支持部の概要を示す模式図である。
【図4】本実施例による表面検査装置における表面検査
用光源を支持する支持部の概要を示す模式的断面図であ
る。
【図5】本実施例の表面検査装置の機能構成を示すブロ
ック図である。
【符号の説明】
1…被検査物、2…ステージ、3…モータ、4…Xテー
ブル、5…モータ、6…Yテーブル、10…処理・制御
装置、11…ドーム、12…屈折率測定用光源、13…
屈折率測定用検出器、15…レール、16…表面検査用
光源、17…光源支持装置、18…表面検査用検出器、
19…検出器支持装置、20…車輪、21…ハウジン
グ、22…ラック、23…ピニオン、24…モータ、2
5…回転軸、26…支持板、30…指示入力部、31…
表面検査用光源系、32…表面検査用検出系、33…情
報出力装置、34…補助記憶装置。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検査物の表面に全反射を起こすように
    光を照射する表面検査用光源と、前記被検査物の表面で
    反射した反射光を検出する表面検査用検出器と、を有す
    る表面検査装置であって、前記被検査物の屈折率を検出
    する屈折率測定手段と、前記屈折率測定手段で得られた
    屈折率から全反射角を求めるとともに前記全反射角に基
    づいて前記表面検査用光源および表面検査用検出器の位
    置を制御する処理・制御装置とを有することを特徴とす
    る表面検査装置。
  2. 【請求項2】 前記表面検査用光源および表面検査用検
    出器は被検査物を載置するステージの上方に配置される
    ドームに取り付けられた円弧状に延在するレールに沿っ
    て移動制御可能に配設されていることを特徴とする請求
    項1記載の表面検査装置。
  3. 【請求項3】 前記屈折率測定手段は被検査物の表面に
    光を照射する屈折率測定用光源と、前記被検査物の表面
    で反射した光を検出する屈折率測定用検出器とからなる
    とともに、前記ドームに固定されていることを特徴とす
    る請求項1記載の表面検査装置。
JP6302109A 1994-12-06 1994-12-06 表面検査装置 Pending JPH08159979A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004117239A (ja) * 2002-09-27 2004-04-15 Nidec Tosok Corp エンボス文字検査装置
GB2411765A (en) * 2004-02-23 2005-09-07 Agilent Technologies Inc Integrated circuit package

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