JPS62220837A - 表面検査システム - Google Patents

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１・、の利用分野］ この発明は、１へ導体ウェハなどの被検査物の表面のソ
４物の有無などを検査する表面検査システムに関する。

［従来の技術］ ゛１１導体ウェハなどの表面検査を行うシステムとして
、被検査物表面に光ビームを照射して、その反射光を電
気信号に変換する検査系を有し、その電気信号に基づき
半導体ウェハなどの被検査物の表面の光ビーム照射部分
での異物の有無などを判定するものがある。

このような表面検査システムにあっては、被検査物から
の反射光の光電変換信号に基づき異物の有１！１（など
を判定する関係十１、検査系の特性、特に感度を許容範
囲内に維持する必認がある。一方、検査系には、劣化を
伴う光源や九電変換素了などが含まれているから、検査
系の特性変化を完全に防１［−することは不可能である
。そこで、検査系などについて、定期的に保守を行う必
要がある。

［解決しようとする問題点］ しかし実際には、そのような保守が充分に打われないこ
とも多く、検査系の特性が許容範囲から逸脱しても、利
用者がそれに気づかず、そのまま放置され、検査結果の
信頼性が損なわれるという問題があった。

［発明の目的コ したがって、この発明の「１的は、そのような問題点を
解決するために、検査系の性能低下を検知し、利用者に
警告するようにした表面検査システムを提供すことにあ
る。

［問題点を解決するための手段］ この目的を達成するために、この発明は、被検査物の表
面に光ビームを照射してその反射光を電気（ハ号に変換
する検査系を打し、その電気信号に基づき被検査物の表
面の光ビーム闇討部分での異物の有無などを判定する表
面検査システムにおいて、一定の反射特性を有する校ｉ
Ｅ面と、この校ｉＥ面に尤ビームを照射させるように前
記校正面と１１；１記検査系との相対的位置を側御する
手段と、前記校＋Ｅ　ｉｆ旧と光ビームがＩＫ１射され
た時に前記検査系によって得られる電気信号に基づき前
記検査系の特性を１トド価する１段と、この１段によっ
て前記検査系の特性が異常と評価された場合に警報を発
する手段とを設けるものである。

［作用コ 校ＩＥ面の反射特性は一定であるから、その反射光の光
電変換信７ｊに検査系の特性が直接的に反映するため、
光電変換信号に基づいて検査系の特性を評価することが
できる。そして、検査系性能が異常と評価されると警報
が発せられ、システム利用者は検査系の特性異常を直ち
に認識し処置できる。

したがって、検査系の保守が必要であるにも拘わらず、
それに気付かずシステムをそのまま使用し続けることが
なくなり、検査結果の信頼度が向ヒする。

［実施例コ 以下、図面を参照し、この発明の一実施例について詳細
に説明する。

第１図は、この発明による表面検査システムの概要図で
ある。この図において、１０は１へ導体ウェハ１２（被
検査物）を保持するためのテーブルである。このテーブ
ルｌＯはＸＹＺステージ機構１４によって左右（Ｘ）方
向、前後（Ｙ）方向および１−ド（Ｚ）方向に移動され
るようになっており、また図示しないモータによって回
転させられるようになっている。１６はＸＹＺステージ
機横１４の移動用モータ（図示せず）および前記回転駆
動用モータの駆動回路である。テーブル１０の水平位置
および回転角変位１社の検出手段もＸＹＺステージ機構
１４に設けられているが、図示されていない。

この表面検査システムにあっては、半導体ウェハ１２の
表面１−を観測視野を螺旋状に移動させながら異物の検
出を行う。このような観測視野の移動はテーブル１２の
回転およびＸ方向移動によってなされる。

１８は検査系であり、これはｌＩＪ側視！ｆ内の半導体
ウェハ表面の部分にＳ偏光レーザビームを照射し、その
Ｚ方向の反射レーザ光のＰ偏光成分を電気信号Ｉに変換
するものである。

この検査系１８の校１１：、を説明すれば、２０はその
Ｓ偏光レーザビームを発生するＳ偏光レーザ光源である
。そのＳ偏光レーザビームは、半導体ウェハ１２の表面
の観測視野内の部分に例えば２度の角度で斜めに照射さ
れる。そのＳ偏光レーザビームのＺ方向の反射レーザ光
は、対物レンズ２１およびスリット２２を介してＳ偏光
カットフィルタ２３に導かれ、そこでＰ偏光成分だけが
抽出されて光電変換素子としてのホトマルチプライヤ２
６に入射し、電気信号に変換される。

ここで、半導体ウェハ１２がパターンなしのブランク膜
付きウェハ（または鏡面ウェハ）の場合、Ｓ偏光レーザ
光は、その照射スポット内に異物が存在しなければ、は
ぼ正反射され２方向には反射されないが、異物が存在す
れば、それにより乱反射されてＺ方向にも反射される。

異物の表面には・般に微小な凹凸があるため、その反射
レーザ光にはＰ偏光成分がかなり含まれることになる。

他方、パターン付きウェハの場合、Ｓ偏光レーザ光の照
射スポット内にパターンが存在すれば、Ｚ方向にも反射
されるが、そのパターンの而は微視的に平滑であるため
、反射レーザ光はほとんどＳ偏光成分だけであり、Ｐ偏
光成分は極めて少ない。

このように、観測視野に異物があるときにホトマルチプ
ライヤ２６の入射光ｍ（Ｐ偏光成分）が増加し、したが
ってホトマルチプライヤ２６の出力信号電圧が増加する
。そこで、その出力信号電圧を特定の閾値と比較すれば
、観測視野内の異物の有無を判定できる。この判定は判
定回路２８によって行われ、その判定出力信シシ・は異
物があるときに“１”となり、異物がないときに“Ｏ”
となる。

３０はポリシリコンを１・１曲に堆積させたシリコンウ
ェハである。このシリコンウェハ３０の上面、つまりポ
リシリコン而は、反射特性が一定の校正面として利用さ
れる。３２はシリコンウェハ３０を保持する台であり、
ＸＹＺステージ機構１４に固定されている。したがって
、水平方向および屯直力向ともに、シリコンウェハ３０
と゛１６導体ウェハ１２との相対的位置関係は一定であ
る。なお、シリコンウェハ３０の１−而（校正面）と半
導体シリコンウェハ１２の表面とが同一高さとなるよう
に、台３２は高さが調整できるようになっている。

検査系１８の感度が許容範囲内であれば、観測視野を校
１１：、面に移動させた場合、ホトマルチプライヤ２６
の出力信号電圧は所定の範囲内になるはずである。その
出力信号電圧がその所定範囲内であるか否かを判定する
ために、比較回路３４が設けられている。この比較回路
３４は、ホトマルチプライヤ２６の出力信号電圧が所定
範囲内であれば“１”信号を、所定範囲から外れれば“
０”信号・を出力する。

３６はａを発するブザーなどと光を発する発光ダイオー
ドなどを組合せた警報器であり、３８はその駆動回路で
ある。

この表面検査システムでは、その各部の制御、検出した
異物のデータなどの記憶などはプログラム制御によって
なされる。そのための要素としてマイクロプロセッサ５
０とメモリ５２がある。マイクロプロセッサ５０には、
インターフェイス回路５４を介して駆動回路１８．３８
、判定回路２８、比較回路３４、キーボード５６および
フロッピーディスク装置５８が接続されている。

システムの＼ｙち１−げ段階で、検査プログラムとカウ
ンタＮがフロッピーディスク装置５８からメモリ５２の
エリア５２Ａ、５２Ｄにそれぞれロードされ、またメモ
リ５２の異物テーブルのエリア５２Ｃがクリアされる。

次に、この表面検査システムの全体的動作を説明する。

第２図は動作の概略フローチャートである。

キーボード５６の開始キーが押丁されると、マイクロプ
ロセッサ５０は検査プログラム（５２Ａ）の実行を開始
する。まず、カウンタＮ　（５２Ｄ）の値が所定値（こ
こでは１０）を越えているかチェフクされる（ステージ
１００）。

カウンタＮの値が１０以ドならば、テーブル１０にセッ
トされたゝ１へ導体ウェハ１２の表面検査が始まるが、
その値がｌＯを越えた場合は、ステップ１４５以降の処
理（校正面を利用した検査系１８の特性評価）が実行さ
れる。

カウンタＮの値がｌＯ以下であるとすると、まず検査系
１８の観測視野のＸ、Ｙ方向の位置が検査開始位置に移
動するように、駆動回路１６を通じてＸＹＺステージ１
４の駆動用モータが制御される（ステップ１０５）。

その位置付けを完了すると、駆動回路１６を通じて、テ
ーブルｌＯの駆動用モータとＸＹＺステージ機構のＸ方
向駆動用モータが駆動され、テーブルｌＯが一定速度で
回転させられ、また一定速度でＸ方向に移動させられる
（ステップ１１０）。

ここから、実際の検査が始まる。

一定の時間間隔で、判定回路２８の出力信号（判定結果
情報）およびＸＹＺステージ機構１４からの位置情報が
サンプリングされ、マイクロプロセッサ５０の内部レン
スタに・時的に保持される（ステップ１１５）。その位
置情報によって示される観測視野の位置と、所定のＸ方
向路１拉置とが比較され、検査の終ｒ判定が行われる（
ステップ１２０）。

終ｒでなければ、判定結果情報が“１”であるか判定さ
れる（ステップ１２５）。′ｌ”ならば、現在の観測視
野内に異物が検出されたのであるから、その時の位置情
報が異物テーブル（５２Ｃ）に書き込まれる（ステップ
１３０）。この異物テーブル（５２Ｃ）には、検出され
た異物の位置情報が、その検出順に書き込まれる。

この後、ステップ１１５に戻る。ステップ１２５の判定
で判定結果情報が“０”の場合は、ステップ１３０はス
キップされる。

ステップ１２０で検査終了と判定されると、カウンタＮ
（５２１））が１だけインクリメントされる（ステップ
１３５）。次に異物テーブル（５２Ｃ）の内容に１へ導
体ウェハ１２の識別情報を付加したものと、カウンタＮ
（５２Ｄ）の内容がフロッピーディスク装置５８に転送
される（ステップ１４０）。最後に異物テーブル（５２
Ｃ）がクリアされ（ステップ１４２）、現在の゛１４導
体ウェハ１２の検査を完ｒし、次の゛１１導体ウェハの
表面検査がＩＩ）能な状態に戻る。

ステ、ツブ１００において、カウンタＮの値が１０を越
えたと判定された場合、シリコンウェハ３０のポリシリ
コン而（校正面）に検査系１８の観測視野を移動させる
ように、ＸＹＺステージ機横１４の駆動用モータが駆動
される（ステップ１４５）。

この位置付けが完ｒすると、比較回路３４の出力信号が
“０”レベルであるかチェックされる（ステップ１５０
）。前述のように検査系１８の感度などの性能が許容範
囲内であれば、その出力信号・は“１”レベルであるが
、その性能が許容範囲から逸脱しており保守が必要な場
合は、その出力信−ノ・は°“０”レベルである。

比較回路３４の出力信号が°“１”レベルの場合は、カ
ウンタＮがクリアされ（ステップ１５２）、ステップ１
０５に進み、１へ導体ウェハ１２の表面検査が始まる。

ステップ１５０の判定結果がＹＥＳとなった場合、駆動
回路３８を介して警報器３６が駆動されて警報（音およ
び光）が発生する（ステップ１５５）。そして、カウン
タＮがクリアされる（ステップ１６０）。ここで、キー
ボード５６からの指示待ちになる（ステップ１６５）。

システムの使用者は、−報の発生によって検査系１８の
保守が必要であると認識できる。そして使用者がキーボ
ード５６からＯＫ　ｔＦｒ示を人力すると、カウンタＮ
の内容がフロッピーディスク装置５８に転送されて保存
され（ステージ１７０）、動作を停止１−する。

ここまで説明から明らかなように、この実施例のシステ
ムにおいては、半導体ウェハの表面検査が１１回実行さ
れる毎に校正面を利用した検査系１８の特性の評価が行
われる。その回数の３１数はカウンタＮによって行われ
る。そして、検査系１８の特性が異常であると評価され
た場合は、警報器３６によって警報が発せられ、表面検
査は中１１−される。

したがって、使用者が検査系１８の性能異常に気づかな
いでシステムを使い続けるという不都合はな（なり、検
査結果の信頼性が向」−する。

以１−１−・実施例について説明したが、この発明はそ
れだけに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲内で適宜変形して実施し得るものである。

例えば、ｒＩｊ記実施例では検査系が固定し、被検査物
としての゛１４導体ウェハが移動するようになっている
が、その逆にすることもできる。

検査のための走査は螺旋走査限らず、例えばＸＹ走査を
行うように変形してもよい。

検査系は、非偏光レーザまたは非コヒーレント光を用い
るように変更することもできる。

このように表面検査システムは一般にディスプレイを備
えているから、その画面に警報を表示するようにしても
よい。

さらに、この発明は、゛μ導体ウェハ以外の被検合物の
表面検査を行うシステムにも、同様に適用できるもので
ある。

［発明の効果コ 以１−説明したように、この発明は、被検査物の表面に
光ビームを照射してその反射光を電気化−ｊに変換する
検査系を打し、その電気信号に基づき被検査物の表面の
光ビーム照射部分での兇物の有無などを判定する表面検
査システムにおいて、一定の反射特性を有する校正面と
、この校ｉＥ面に光ビームを照射させるように前記校１
１ミ而と前記検査系との相対的位置を制御するＰ段と、
前記校正面に光ビームが照射された時に前記検査系によ
って得られる電気信号に基づき前記検査系の特性を評価
する手段と、この手段によって前記検査系の特性が異常
と評価された場合に呵報を発する手段とを設けるもので
あり、検査系の性能が異常なりその保守が必要になれば
５報が発せられるため、システム利用者は検査系の特性
異常を直ちに認識し処置できる。したがって、検査系の
保守が必要であるにも拘わらず、それに気付かずシステ
ムをそのまま使用し続けることがな（なり、検査結果の
信頼度が向１−する。

このように、この発明によれば、従来よりも信頼性が優
れた表面検査システムを実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による表面検査システムの一実施例の
概要図、第２図は同実施例の動作の概略フローチャート
である。 １０・・・テーブル、１２・・パ１つ導体ウェハ（被検
査物）、、１４・・・ＸＹＺステージ機構、１８・・・
検査系、２０・・・Ｓ偏光レーザ発振器、２３・・・Ｓ
偏光カットフィルタ、２６・・・ホトマルチプライヤ、
２８・・・判定回路、３０・・・ポリシリコン付きシリ
コンウェハ（校正面）、３４・・・比較回路、５０・・
・マイクロプロセッサ、５２・・・メモリ。 特、ハ出願人

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検査物の表面の異物の検出などの表面検査を行
   うものであって、被検査物の表面に光ビームを照射して
   その反射光を電気信号に変換する検査系を有し、その電
   気信号に基づき被検査物の表面の光ビーム照射部分での
   異物の有無などを判定する表面検査システムにおいて、
   一定の反射特性を有する校正面と、この校正面に光ビー
   ムを照射させるように前記校正面と前記検査系との相対
   的位置を制御する手段と、前記校正面に光ビームが照射
   された時に前記検査系によって得られる電気信号に基づ
   き前記検査系の特性を評価する手段と、この手段によっ
   て前記検査系の特性が異常と評価された場合に警報を発
   する手段とを備えることを特徴とする表面検査システム
   。
2. （２）被検査物に対する表面検査が所定回数行われるた
   びに、校正面を利用した検査系の特性の評価が行われる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の表面検査
   システム。