JPS6373635A - 半導体ウエハ表面検査用レ−ザビ−ムの走査方法および走査装置 - Google Patents
半導体ウエハ表面検査用レ−ザビ−ムの走査方法および走査装置Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は、半導体装置製造に際して半導体ウェハの表面
を検査するためにレーザビームを走査するための方法お
よび装置に関する。
を検査するためにレーザビームを走査するための方法お
よび装置に関する。
（従来の技術）
半導体ウェハ表面に付着した微小粒子（ｍ埃等）や表面
に生じた欠陥を検出するためには、細く絞ったレーザビ
ームでウェハ表面を走査し、上記微小粒子や欠陥部から
散乱される散乱光を横用することが行なわれている。こ
の場合のレーザビーム走査方法は、従来、大別して次の
２通）に分かれる。（１）第１の方法は、レーザビーム
照射用の光学系を固定したままとし、第３図に示すよう
にウニ八１１を搭載したステージを回転方向θおよび一
定方向Ｘに動かし、結果としてウニ八１１上をレーザビ
ーム光で螺旋状の軌跡Ａを描くように走査する。（２）
第２の方法は、第４図に示すようにウニ八１ノを搭載し
たステージを固定したままとし、ウニ八１ノ上をレーザ
ビーム光でＸ、Ｙ方向にラスク走査する。あるいは、ス
テージを一定方向Ｙに動かしながら、ウェハ１１上を上
記Ｙ方向に直交する方向Ｘにレーザビーム光で走査し、
結果として図示Ｂのような軌跡を描くように走査する。
に生じた欠陥を検出するためには、細く絞ったレーザビ
ームでウェハ表面を走査し、上記微小粒子や欠陥部から
散乱される散乱光を横用することが行なわれている。こ
の場合のレーザビーム走査方法は、従来、大別して次の
２通）に分かれる。（１）第１の方法は、レーザビーム
照射用の光学系を固定したままとし、第３図に示すよう
にウニ八１１を搭載したステージを回転方向θおよび一
定方向Ｘに動かし、結果としてウニ八１１上をレーザビ
ーム光で螺旋状の軌跡Ａを描くように走査する。（２）
第２の方法は、第４図に示すようにウニ八１ノを搭載し
たステージを固定したままとし、ウニ八１ノ上をレーザ
ビーム光でＸ、Ｙ方向にラスク走査する。あるいは、ス
テージを一定方向Ｙに動かしながら、ウェハ１１上を上
記Ｙ方向に直交する方向Ｘにレーザビーム光で走査し、
結果として図示Ｂのような軌跡を描くように走査する。
このビーム光走査は、レーザビーム光４１をポリゴンミ
ラー（多面回転鏡）４２に照射し、その反射を利用して
行なうことができる。
ラー（多面回転鏡）４２に照射し、その反射を利用して
行なうことができる。
ところで、従来のウニ八表面検査技術においては、ｗＡ
射面におけるレーザビーム光のスポット径は１００μｍ
ψ 程度であシ、最高検出感度は０．３〜０．５μｍφ
（φは検出粒子の直径）でありた、この程度の大きさの
スポット径のレーザビーム光を用いてウェハ全面を走査
する場合には、測定時間（走査に要する時間）も光学系
の設計技術上の問題も比較的容易に解決されていた。一
方、検出すべき塵埃とか欠陥の大きさが、ウェハパター
ンの微細化技術の進歩に伴なって益々小さくなシ、一層
高い検出感度が要求されてきている。この要求に応える
最も有効な方法は、レーザビーム光のビーム径を細く絞
つて単位面積当シの照射光強度を大きくすることである
。たとえば検出感度を０．１μｍψにするためには、ビ
ームスポット径を１０μｍψに縮小する必要がある。し
かし、前述した従来のレーザビーム走査方法において、
ビームスポット径の縮小を行なおうとすると１次に述べ
るような問題点が生じてくる。 （１）＠旋状にビーム
を走査する方法においては、ビームスポット径の縮小に
伴なって必然的に走査距離が長くなシ、測定時間。
射面におけるレーザビーム光のスポット径は１００μｍ
ψ 程度であシ、最高検出感度は０．３〜０．５μｍφ
（φは検出粒子の直径）でありた、この程度の大きさの
スポット径のレーザビーム光を用いてウェハ全面を走査
する場合には、測定時間（走査に要する時間）も光学系
の設計技術上の問題も比較的容易に解決されていた。一
方、検出すべき塵埃とか欠陥の大きさが、ウェハパター
ンの微細化技術の進歩に伴なって益々小さくなシ、一層
高い検出感度が要求されてきている。この要求に応える
最も有効な方法は、レーザビーム光のビーム径を細く絞
つて単位面積当シの照射光強度を大きくすることである
。たとえば検出感度を０．１μｍψにするためには、ビ
ームスポット径を１０μｍψに縮小する必要がある。し
かし、前述した従来のレーザビーム走査方法において、
ビームスポット径の縮小を行なおうとすると１次に述べ
るような問題点が生じてくる。 （１）＠旋状にビーム
を走査する方法においては、ビームスポット径の縮小に
伴なって必然的に走査距離が長くなシ、測定時間。
即ち走査時間が長くなシ、実用性を失なうことになる。
（２）ウェハ全面にわたってビームをＸ、Ｙ方向に走査
する場合には、走査距離、即−ち振り幅が大きくなシ、
今後ウェハの大口径化が進むと益々振り幅が大きくなる
。ビームスポット径ヲ１０μｍψに絞るためには泪小光
学系を必要とするが、振り幅を大きくすると収差が犬き
くなシ、絞ること自体が困難となる。また、スポット内
部の照度分布もばらつき、このことは検出精度の低下を
きたす。
する場合には、走査距離、即−ち振り幅が大きくなシ、
今後ウェハの大口径化が進むと益々振り幅が大きくなる
。ビームスポット径ヲ１０μｍψに絞るためには泪小光
学系を必要とするが、振り幅を大きくすると収差が犬き
くなシ、絞ること自体が困難となる。また、スポット内
部の照度分布もばらつき、このことは検出精度の低下を
きたす。
また、振り幅が大きいと、ウェハ中央ではビーム断面が
真円であっても、ウェハ端部ではビーム断面が楕円にな
シ、このことは検出感度がウェハ上の測定位［Ｋよシ異
ってくることを意味している。
真円であっても、ウェハ端部ではビーム断面が楕円にな
シ、このことは検出感度がウェハ上の測定位［Ｋよシ異
ってくることを意味している。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明は、上記したように検出感度を上げるために細く
絞ったビームスポットを用いることに伴危う問題点を解
決すべくなされたもので、ウェハ全面を短かい走査時間
で走査でき、しかも光学系を技術的に容易なレベルで達
成し得る半導体ウェハ表面検査用レーザビームの走査方
法および走査装置を提供することを目的とするものであ
る。
絞ったビームスポットを用いることに伴危う問題点を解
決すべくなされたもので、ウェハ全面を短かい走査時間
で走査でき、しかも光学系を技術的に容易なレベルで達
成し得る半導体ウェハ表面検査用レーザビームの走査方
法および走査装置を提供することを目的とするものであ
る。
（問題点を解決するための手段）
本発明の半導体ウェハ表面検査用レーザビームの走査方
法は、半導体ウェハを回転させながら。
法は、半導体ウェハを回転させながら。
半導体ウェハ表面上で上記回転の方向に直交する方向へ
一定の振９幅でレーザビームの線状走査を繰り返し、上
記回転の一周毎に上記振り幅だけ半導体ウェハを上記線
状走査の方向またはその逆方向へ移動させることを特徴
とする。
一定の振９幅でレーザビームの線状走査を繰り返し、上
記回転の一周毎に上記振り幅だけ半導体ウェハを上記線
状走査の方向またはその逆方向へ移動させることを特徴
とする。
また、本発明の半導体ウェハ表面検査用レーザビームの
走査装置は、半導体ウェハを搭載し、この半導体ウェハ
を回転させると共に１回転毎に回転方向に直交する一定
方向へ一定量移動させるステージと、レーザビーム光源
からの照射光を反射させ、上記半導体ウェハ上で上記一
定方向における一定量の振力幅での反射光による線状走
査を繰り返させるポリゴンミラーとを具備することを特
徴とする。
走査装置は、半導体ウェハを搭載し、この半導体ウェハ
を回転させると共に１回転毎に回転方向に直交する一定
方向へ一定量移動させるステージと、レーザビーム光源
からの照射光を反射させ、上記半導体ウェハ上で上記一
定方向における一定量の振力幅での反射光による線状走
査を繰り返させるポリゴンミラーとを具備することを特
徴とする。
（作用）
上記本発明の走査方法においては、レーザビームスポッ
トは一定量の振力幅での線状走査を繰り返しながらウェ
ハの回転に伴なって円周運動を行なうので、ビームスポ
ット径を絞った場合でもウェハ全面をほぼ螺旋状に短時
間で走査することが可能になる。この場合、ビームの振
９幅はウェハの直径よ）短かくてよく、ビーム走査位置
によるビーム形状とかビームスポット径の変化が殆んど
問題にならず、ウニへ表面検出感度はビーム走査位置に
よつて変化せずに均一に得られる。
トは一定量の振力幅での線状走査を繰り返しながらウェ
ハの回転に伴なって円周運動を行なうので、ビームスポ
ット径を絞った場合でもウェハ全面をほぼ螺旋状に短時
間で走査することが可能になる。この場合、ビームの振
９幅はウェハの直径よ）短かくてよく、ビーム走査位置
によるビーム形状とかビームスポット径の変化が殆んど
問題にならず、ウニへ表面検出感度はビーム走査位置に
よつて変化せずに均一に得られる。
一方、上記走査方法に使用される本発明の走査装置にお
いては、ステージは回転と一回転毎に一定方向への一定
量の直線移動するものでおシ、ポリゴンミラーはレーザ
ビームを一定量の振＃）幅で繰り返し巌状走査させるも
ので１Ｌこれらを実現する上で機械系、光学系とも技術
的に容易なレベルで達成することが可能である。
いては、ステージは回転と一回転毎に一定方向への一定
量の直線移動するものでおシ、ポリゴンミラーはレーザ
ビームを一定量の振＃）幅で繰り返し巌状走査させるも
ので１Ｌこれらを実現する上で機械系、光学系とも技術
的に容易なレベルで達成することが可能である。
（実施例）
以下１図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
る。
第１図は牛導体つニへ表面検査用レーザビームの走査装
置を概略的に示している。即ち、１ノは半導体ウェハで
あって、ステージ（図示せず）上に搭載されている。こ
のステージは、回転および一定方向の直線移動が可能で
あり、一定速度で回転しながら一回転毎に回転方向θに
直交する一定方向Ｘに一定量づつ移動するように駆動制
御される。一方、１２はポリゴンミラーであり、レーザ
ビーム光源からのレーザビーム照射光１３を前記ウェハ
１ノの表面に向けて反射させる位置で回転するように設
げられておシ、このポリゴンミラー１２によってウェハ
表面上に一定の振ｐ幅Ｗで前記一定方向Ｘに向ってレー
ザビームの腺状走ｆｙｔ繰夛返すことが可能になつてい
る。なお、１４は上記ポリゴンミラー１２とウニ八１１
との間に設けられた集束レンズ（たとえばｆθレンズ）
でおシ、ポリゴンミラー１２による反射ｆ、１５１を均
一に集束するためのもので６９．これによってポリゴン
ミラー１２Ｃ）回転に伴なうビーム走査位置の変化がら
つてもビームの形状およびビーム径が変化することはな
い、また、ウニ八表面に照射されたレーザビーム光がウ
ニ八表面に付層している塵次に、上記レーザビーム走査
装置を用いたレーザビーム走査方法およびウェハ表面検
査方法を説明する。ステージによシウエハ１ノをθ方向
に回転させながら、ポリゴンミラー１２によυレーザビ
ームをウェハ面上でＸ方向に同って振り幅Ｗで図示Ｃの
如く線状走査させる動作を繰り返し行ない、ウニ八表面
からの散乱光を表面検査装置で検出する。このようにし
てウェハ表面上の一周分の測定が終了したら、振り幅Ｗ
分だけステージをＸ方向に移動させる。次に、ウェハ表
面上のさらに１周分について前述したよりな振り幅Ｗで
のレーザビームの線状走査を繰り返し行なって測定を行
ない、このよりな１周分の測定毎にステージをＸ方向に
移動させてウェハ内周側からウェハ外周側までのウェハ
全面にわ九って測定を行なり。この場合におけるウェハ
上のビーム走査の軌跡りを第２図中に示しておシ、ビー
ムスポットは、振り幅Ｗの線状走査を繰９返しながらウ
エノ・１１の回転に伴なって円周運動を行なうので、全
体としてほぼ螺旋軌道を描くように走査する。ｔた。ビ
ームの損υ幅Ｗはウェハ１ノの直径よシ短かくてよく。
置を概略的に示している。即ち、１ノは半導体ウェハで
あって、ステージ（図示せず）上に搭載されている。こ
のステージは、回転および一定方向の直線移動が可能で
あり、一定速度で回転しながら一回転毎に回転方向θに
直交する一定方向Ｘに一定量づつ移動するように駆動制
御される。一方、１２はポリゴンミラーであり、レーザ
ビーム光源からのレーザビーム照射光１３を前記ウェハ
１ノの表面に向けて反射させる位置で回転するように設
げられておシ、このポリゴンミラー１２によってウェハ
表面上に一定の振ｐ幅Ｗで前記一定方向Ｘに向ってレー
ザビームの腺状走ｆｙｔ繰夛返すことが可能になつてい
る。なお、１４は上記ポリゴンミラー１２とウニ八１１
との間に設けられた集束レンズ（たとえばｆθレンズ）
でおシ、ポリゴンミラー１２による反射ｆ、１５１を均
一に集束するためのもので６９．これによってポリゴン
ミラー１２Ｃ）回転に伴なうビーム走査位置の変化がら
つてもビームの形状およびビーム径が変化することはな
い、また、ウニ八表面に照射されたレーザビーム光がウ
ニ八表面に付層している塵次に、上記レーザビーム走査
装置を用いたレーザビーム走査方法およびウェハ表面検
査方法を説明する。ステージによシウエハ１ノをθ方向
に回転させながら、ポリゴンミラー１２によυレーザビ
ームをウェハ面上でＸ方向に同って振り幅Ｗで図示Ｃの
如く線状走査させる動作を繰り返し行ない、ウニ八表面
からの散乱光を表面検査装置で検出する。このようにし
てウェハ表面上の一周分の測定が終了したら、振り幅Ｗ
分だけステージをＸ方向に移動させる。次に、ウェハ表
面上のさらに１周分について前述したよりな振り幅Ｗで
のレーザビームの線状走査を繰り返し行なって測定を行
ない、このよりな１周分の測定毎にステージをＸ方向に
移動させてウェハ内周側からウェハ外周側までのウェハ
全面にわ九って測定を行なり。この場合におけるウェハ
上のビーム走査の軌跡りを第２図中に示しておシ、ビー
ムスポットは、振り幅Ｗの線状走査を繰９返しながらウ
エノ・１１の回転に伴なって円周運動を行なうので、全
体としてほぼ螺旋軌道を描くように走査する。ｔた。ビ
ームの損υ幅Ｗはウェハ１ノの直径よシ短かくてよく。
検出感度０．１μｍψを得るためにスポット径をたとえ
ば１０μｍψに絞った場合におけるレーザビームの振り
幅は１０鵡〜１５臥が最適である。この程度の振り幅Ｗ
であれば、ポリゴンミラー１２で振られたビームは、前
記集束レンズ１４によシ均一に集束され、ビーム走査に
よる位置の変化があってもビーム形状とかビームスポッ
ト径が変化することはないのでウェハ表面検出感度は均
一に得られる。
ば１０μｍψに絞った場合におけるレーザビームの振り
幅は１０鵡〜１５臥が最適である。この程度の振り幅Ｗ
であれば、ポリゴンミラー１２で振られたビームは、前
記集束レンズ１４によシ均一に集束され、ビーム走査に
よる位置の変化があってもビーム形状とかビームスポッ
ト径が変化することはないのでウェハ表面検出感度は均
一に得られる。
上記実施例のように、スポット径を１０μｍψに絞った
レーザビームをポリゴンミラーによυ、たとえば１５膓
の振り幅で緑夛返し線状走査させながら全体としてウェ
ハ面上にほぼ螺旋状のビーム走査を行なう走査方法によ
れば、６インチウェハ全面を走査するのにポリゴンミラ
ーの回転数が２００ Ｏｒｐｍとして走査時間は僅か３
０秒でｂった。
レーザビームをポリゴンミラーによυ、たとえば１５膓
の振り幅で緑夛返し線状走査させながら全体としてウェ
ハ面上にほぼ螺旋状のビーム走査を行なう走査方法によ
れば、６インチウェハ全面を走査するのにポリゴンミラ
ーの回転数が２００ Ｏｒｐｍとして走査時間は僅か３
０秒でｂった。
また、このときのビームスポット径の変化は±１０％以
内であった。これに対しで、上記と同じ条件で従来例の
螺旋状走査方法によシビーム走査を行なうと、ウェハ全
面の走査に要する時間は約５分であシ、この従来例の方
法に比べて上Ｂピ実施例の方法によれば走査時間が約１
／８に短縮している。
内であった。これに対しで、上記と同じ条件で従来例の
螺旋状走査方法によシビーム走査を行なうと、ウェハ全
面の走査に要する時間は約５分であシ、この従来例の方
法に比べて上Ｂピ実施例の方法によれば走査時間が約１
／８に短縮している。
また、上記したようなレーザビーム走査方法で使用され
るレーザビーム走査装Ｗｔは、 半導体ウェハを回転方
向θおよびこれに直交する一定方向ＸＫ移動させるステ
ージと、一定の振ル＠Ｗでレーｆｔ’−ムの線状走査を
繰り返させるポリゴンミ２−とを主要な何故とするもの
であり、機械系、光学系とも技術的に安づ品なレベルで
達成できるので比較的安価に実現可能である。
るレーザビーム走査装Ｗｔは、 半導体ウェハを回転方
向θおよびこれに直交する一定方向ＸＫ移動させるステ
ージと、一定の振ル＠Ｗでレーｆｔ’−ムの線状走査を
繰り返させるポリゴンミ２−とを主要な何故とするもの
であり、機械系、光学系とも技術的に安づ品なレベルで
達成できるので比較的安価に実現可能である。
なお、本発明は上記実施例に限らず、牛導体りエハの一
回転毎に前記一定方向Ｘとは逆方向にクエハを移動させ
るようにしてもよい。
回転毎に前記一定方向Ｘとは逆方向にクエハを移動させ
るようにしてもよい。
また、ウニ八面上のビーム走査位置がウェハ外周側であ
るかウェハ内周側であるかに応じてウニへ回転速夏を変
化させることによってウェハ全面をほぼ均一な密度でビ
ーム走査するようにしてもよい。
るかウェハ内周側であるかに応じてウニへ回転速夏を変
化させることによってウェハ全面をほぼ均一な密度でビ
ーム走査するようにしてもよい。
上述したように本発明の半導体ウニ八表面検査用レーザ
ビームの走査方法および走査装置によれば、ウェハ全面
をビーム走査するのに必要な時間を著しく短縮でき、し
かもビーム走査に必要な機械系、光学系を技術的に安易
なレベルで達成できるので、牛導体つニへ表面検査工程
のコストを著しく低減することができる。
ビームの走査方法および走査装置によれば、ウェハ全面
をビーム走査するのに必要な時間を著しく短縮でき、し
かもビーム走査に必要な機械系、光学系を技術的に安易
なレベルで達成できるので、牛導体つニへ表面検査工程
のコストを著しく低減することができる。
第１図は本発明の牛導体りエへ表面検丘用レーザビーム
の走査装置の一笑施例を概略的に示す構成説明図、第２
図は第１図の装置を用いたレーザビーム走査方法による
ウェハ上のビーム走査軌跡を示す図、第３図および第４
図はそれぞれ従来の半導体ウニ八表面検査用レーザビー
ムの走査方法を示す図である。 １ノ・・・半導体ウェハ、１２・・・ポリゴンミラー、
θ・・・ウニ八回転方向、Ｘ・・・ウェハ移動方向、Ｗ
・・・レーザビーム線状走査の振り幅、Ｃ，Ｄ・・・レ
ーザビーム走査の軌跡。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 第２図 第３図 第４図
の走査装置の一笑施例を概略的に示す構成説明図、第２
図は第１図の装置を用いたレーザビーム走査方法による
ウェハ上のビーム走査軌跡を示す図、第３図および第４
図はそれぞれ従来の半導体ウニ八表面検査用レーザビー
ムの走査方法を示す図である。 １ノ・・・半導体ウェハ、１２・・・ポリゴンミラー、
θ・・・ウニ八回転方向、Ｘ・・・ウェハ移動方向、Ｗ
・・・レーザビーム線状走査の振り幅、Ｃ，Ｄ・・・レ
ーザビーム走査の軌跡。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 第２図 第３図 第４図
Claims (2)
- （１）半導体ウェハを回転させながら、半導体ウェハ表
面上で上記回転の方向に直交する方向へ一定の振り幅で
レーザビームの線状走査を繰り返し、上記回転の一周毎
に上記振り幅だけ半導体ウェハを上記線状走査の方向ま
たはその逆方向へ移動させることによつて、上記半導体
ウェハの表面に対してレーザビームをほぼ螺旋状に走査
するようにしたことを特徴とする半導体ウェハ表面検査
用レーザビームの走査方法。 - （２）半導体ウェハを搭載し、この半導体ウェハを回転
させると共に１回転毎に回転方向に直交する一定方向へ
一定量移動させるステージと、レーザビーム光源からの
照射光を反射させ、上記半導体ウェハ上で上記一定方向
における一定量の振り幅での反射光による線状走査を繰
り返させるポリゴンミラーとを具備することを特徴とす
る半導体ウェハ表面検査用レーザビームの走査装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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