JPH0353541A - 半導体ウエハの表面検査装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体ウェハの表面の異物有無を異物による
散乱光の強度によって検査する半導体ウェハの表面検査
装置に関する． 〔従来の技術〕 半導体装置を製造する場合、例えば半導体ウェハの表面
に所望のデバイス形或に必要な膜を形成して、次の工程
へと移行するが、膜形或時、及び工程間における半導体
ウェハの搬送時に該ウェハ表面に微小なゴξなどの異物
が付着することがある。この異物は後工程で種々な弊害
を引き起こすことがあるために、従来では、次工程への
移行前において半導体ウェハの表面を検査することを行
っている． この半導体ウェハの表面検査装置として例えば第６図に
示すものが知られている．図中、！は半導体ウェハ２が
搭載されるテーブル３を回転駆動するウェハ回転用モー
タ、４はウェハ回転用モータｌを一方向に直線的に移動
させるウェハ送り機構、５は所定径の光を半導体ウェハ
２の表面に照射させる光照射器、６は半導体ウェハ２の
表面上の異物によって散乱される光を受光する受光部で
ある． 光照射器５は、半導体レーザなどの光源５１と、この光
源５１からの出射光を半導体ウェハ２に対して集束する
図示省略の光学系とを少なくとも具備している。また、
受光部６は、内面を鏡面とした積分球６ｌと、積分球６
１の上部に設けられた光電子増倍管６２とを具備してお
り、この光電子増倍管６２から受光光量に応して出力さ
れる電気信号に基づいて図示省略の信号処理回路でもっ
て異物有無異物の大きさ及び異物の個数などが判定され
る。

積分球６１の所定箇所には前述の光照射器５が取り付け
られるとともに、この先照射器５で光を半導体ウェハ２
に対して照射したとき、半導体ウェハ２により正反射さ
れる光を外部に放出する開口６３が設けられている． この表面検査装置では、光照射器５の光出射方向を一定
にしておき、半導体ウェハ２を回転させるとともに一方
向に直線的に送ることにより、半導体ウェハ２の表面上
において螺旋状の軌跡を描くようにして半導体ウェハ２
の表面各位置の検査を行うものである．しかしながら、
上記表面検査装置では、半導体ウェハ２の回転と送りと
を行うためのウェハ回転用モークｌ及びウェハ送り機構
４の二つが必要となり、装置が複雑になり、装置のコス
トが高くつくといった欠点がある。

これに対して、第７図に示すような半導体ウェハの表面
検査装置がある。図において第６図に示す部品，部分と
対応するものに同一の符号を付してある。この装置は、
半導体ウェハ２の表面を一方Ｆリに横切るような光走査
を行うことによって半導体ウェハ２上の光照射位置を順
次変えるとともに、半導体ウェハ２を一方向に直線的に
送ることによって、半導体ウェハ２表面に対する光照射
位置を順次変えて、検査を行うものである。この表面検
査装置は、光出射方向を任意に可変設定可能な光照射器
５と、半導体ウェハ２を矢中方向に直線的に送る図示省
略の送り手段と、半導体ウェハ２からの敗乱光を受光す
る受光部６とを少なくとも具備している。

ここでの光照射器５は、光＃５ｌからの出射光を？ＪＷ
数の光学素子５２Ａ〜５２Ｃにて集束した光を適宜に偏
光させる偏光ミラー５３を備えている．また、受光部６
は、半導体ウェハ２上の異物などにより散乱された光を
集光する集光ミラー６１（第６図の積分器に相当）と、
第６図のものと同一の光電子増倍管６２と、一端が集光
ミラー６ｌの焦点に配置され他端が光電子増倍管６２側
に配置される複数の光ファイバ６４とを少なくとも備え
た構成である．この装置による検査手順を説明する． 送り手段によって半導体ウェハ２を図中の矢印方向に直
線的に所定速度でもって送る．この移送中において、半
導体ウェハ２の表面において該ウェハ２の送り方向と直
交する垂直面、例えば半導体ウェハ２のファセット部２
ｌに対して平行となる領域に、偏光ミラー５３でもって
光出射方向を順次変えることにより光を照射させる． ところで、検査位置にゴミなどの異物が存在しなければ
、光の散乱がなく、入射光の入射角に応じた角度で全反
射が行われるが、検査位置にゴミなどの異物が存在する
と、光が全反射せずに敗乱させられる。つまり、一回の
光走査により光照射領域７における散乱光の電気的な強
度分布が検出され、この強度分布に基づいて、異物イｆ
無，異物の大きさ，異物の個数などが図示省略の信号処
理回路により判定される． このように、半導体ウェハ２の表面を一方向に俣切るよ
うな光走査を行うことによって半導体ウェハ２上の光照
射位置を順次変えることと、半導体ウェハ２を一方向に
直線的に送ることによって半導体ウェハ２表面の光走査
位置を順次変えることとで、検査を進行するようにし、
半導体ウェハ２の回転動作を無くしている。

〔発明が解決しようとする課題〕 ところで、第７図の半導体ウェハの表面検査装置でも、
次のような問題がある。

１１ｐち、半導体ウェハ２の帯状の光照肘領域７におい
て長手方向の各位置に対する光の入射角がそれぞれ一定
でなく異なるため、仮に前記各位置毎に同一の異物が存
在した場合でも、光の入射角の違いに基づき各異物によ
る光の散乱方向がばらばらとなり、特に異物の大きさを
正確に判定できなくなってしまう。

そこで、偏光ξラー５３を半導体ウェハ２から遠ざけて
両者の離間間隔を可及的に大きくとることによって各検
査領域に対する光の入射角を可及的に近似させれば、光
の散乱方向のばらつきを抑えることが可能ではあるもの
の、この場合、偏光ミラー５３と半導体ウェハ２との間
の光度長が長くなるため、装置が大型化してしまう。特
に、近年の技術革新による半導体ウェハ２の大口径化に
対応するには、前記偏光ミラー５３の配置がネックとな
り、より一層の装置大型化を余儀無くされる。

本発明はこのような事情に鑑みて創案されたもので、装
置の小型化を′図りながらも、正確な検査を行えるよう
にすることを目的としている．〔課題を解決するための
手段〕 本発明は、このような目的を達戒するために、半導体ウ
ェハを水平姿勢で一方向に直線的に送る送り手段と、半
導体ウェハ表面において当該ウェハの送り方向と直交す
る垂直面に沿って光を照射させる光照射手段と、半導体
ウェハ表面における光照射領域からの散乱光による光強
度分布を検出し、この光強度分布に基づいて半導体ウェ
ハ衷面の異物の大きさや個数などを判定する検出手段と
を具備した構成の半導体ウェハの表面検査装置において
、次のような構成をとる。

本発明の半導体ウェハの表面検査装置では、前記光照射
手段が、半導体ウェハの表面に対して斜めから光を入射
させるとともに、半導体ウェハにおける光照射領域の各
位置に対する光の入射角を一定にする光学手段を具備し
ていることに特徴を有する． 〔作用〕 上記構成において、光照射手段に備える光学手段でもっ
て、半導体ウェハの全検査位置への光の入射角を一定と
するから、各検査位置での異物による光の散乱方向のば
らつきが抑えられることになり、異物による散乱光の受
光強度が半導体ウェハの位置に関係なくほぼ一様になる
． しかも、光学手段は、実施例中で説明するように、プリ
ズムやシリンドリ力ルレンズなどのような光学素子から
なるものであって、それらが半導体ウェハとの相対位置
と密接な関係を全く持たないので、この光学手段の半導
体ウェハに対する配置位置を任意に設定でき、装置の小
型化を図るための設計が可能となる。

（実施例〕 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図ないし第３図に本発明の一実施例を示している．
図において従来例の第７図に示す部品．部分と対応する
ものに同じ符号を付し、その説明を省略する。

本実施例において第７図に示す従来例と異なる構成は、
主として光照射器５である。

即ち、光照射器５は、光ａＳｌからの出射光を減光フィ
ルタ５４Ａを介して六角プリズム５５に入射させ、この
六角プリズム５５を図示省略の制御機構で回転制御する
ことにより、縦方向面内で光軸を平行としたまま上下方
向にずらして出射させ、スリット板５６及び第１，第２
の反射ミラー５４Ｂ，　５４Ｃを介して半導体ウェハ２
の表面の所定箇所に順次入射させるように構成されてい
る。この光照射器５は、六角プリズム５５の回転位相を
変えることにより、所定の時間差をもって光を上下方向
に平行にずらして出射させることができ、半恵体ウェハ
２の表面に対して斜めから光を人射さ一仕るようになっ
ている．入射角（第３図中のθ，〜θ，）としては例え
ば５〜６度に設定される．つまり、請求項に記載の光学
手段は六角プリズム５５及びスリソト板５６を含む． なお、図において、８は光源５ｌを駆動制御する制御回
路、９は受光部６からの出力信号を処理する信号処理回
路である．請求項に記載の検出手段は、受光部６と信号
処理回路９とを含む．また、１０は第２反射ミラー５４
Ｃを揺動させて光を変調させるビーム変調器、１１はか
かる表面検査装置本体に対する半導体ウェハ２の位置を
検出するセンサである． そして、受光部６においては、従来例の光電子増倍管６
２に代えて、受光素子アレイ６５が用いられている． 次に、検査手順を説明する． 図示省略の送り手段（例えば搬送ベルトを用いた構造や
ポールネジを用いた構造など〉によって半導体ウェハ２
を矢印方向つまりファセ・ノト部２ｌの長手方向と直交
する方向の一方に所定速度で送る．同時に、半導体ウェ
ハ２の表面においてそのファセット部２１にほぼ平行と
なる垂直面に沿って光を順次照射させる。具体的には、
まず、六角プリズム５５が第２図ｔａｌに示す位置のと
き、光源５１から入射される光がその光軸よりも下方に
平行にずれて出射され、第３図中の■で示すような光路
として、半導体ウェハ２における第１検査位置Ｘ１に入
射する．次いで、六角プリズム５５が第２図（ｂｌに示
す位置のとき、光源５１からの入射光の光軸が変わらず
に同軸のまま出射され、第３図中の■で示すような光路
として、半導体ウエノ＼２における第２検査位置Ｘｓに
入射する．さらに、六角プリズム５５が第２図（Ｃｌに
示す位置のとき、光源５ｌからの入射される光がその先
軸よりも上方に平行にずれ出射され、第３図中の■で示
すような光路として、半導体ウェハ２における第３検査
位Ｈ　Ｘ　ｓに入射する。

このようにして、半導体ウェハ２におけるファセソト部
２１とほぼ平行に光走査させることによって、半導体ウ
ェハ２の光照射領域７の各検査位置（第３図に示すＸｌ
−Ｘｓ　）に対する光の入射角（第３図に示すθ，〜θ
３）を一定にしている。

なお、異物有無．異物の大きさ．異物の個数の判定は、
従来例の第７図に示すものとほぼ同様にして行われるの
で、ここでの説明は割愛する。

続いて、上述したと同様の手順でもって光照射の走査を
行い、順次，検査を行う。

また、第３図及び第４図に本発明の他の実施例を示して
いる．この実施例において、上記実施例と異なる構戒は
、六角プリズム５５の代わりに、二つのシリンドリカル
レンズ５７．　５８を用いている点である． そして、光の入射方向上流側には凹形シリンドリ力ルレ
ンズ５７が、それに対向させて光の入射方向下流側には
凸形シリンドリカルレンズ５８が配置されており、この
二つのシリンドリカルレンズ５７，５８によって光源５
ｌからの出射光の光東径を所定の倍率で拡大するように
なっている． この二つのシリンドリカルレンズ５７．　５８によって
拡大された光は、スリット板５６により縦長の帯状に整
形され、半導体ウェハ２の検査必要部位の一列を一度に
照射するようになっている。なお、この半導体ウェハ２
へ入射させる帯状の光の長さは、両シリンドリカルレン
ズ５７．　５８間の離間距離，スリット板５６のスリッ
ト寸法または第２反射ξラー５４Ｃによる反射角などを
調整することによって適宜可変設定できる． この場合も、帯状の光束の各光線は平行光なので、半導
体ウェハ２に対する各光線の入射角が一定となる． 〔発明の効果〕 以上のように、−本発明によれば、半導体ウェハの表面
のどの位置に対しても光の入射角を一定にして散乱光の
ばらつきを抑えたから、特に異物の大小の判定が正確に
行えるようになる。しかも、前記光の入射角を一定とす
る光学手段を半導体ウェハから遠く離した位置に配置す
る必要がないので、設計自由度が従来のものに比べて増
し、装置の小型化を実現できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例に係り、第１図
は半導体ウェハの表面検査装置の概略構成を示す斜視図
、第２図（ａｌないしｔｅｌは光照射時の動作説明に用
いる説明図、第３図は半導体ウェハに照射させる光路を
示す説明図である。 第４図及び第５図は本発明の他の実施例に係り、第４図
は第１図に対応する図、第５図は光照射時の動作説明に
用いる説明図である。 また、第６図及び第７図は異なる二つの従来例に係り、
いずれも概略構成を示す斜視図である。 ２・・・半４体ウェハ、　　　５・・・光照肘器、５５
・・・六角プリズム、　　　　５６・・・スリッｌ、５
７．５８・・・シリンドリカルレンズ、６・・・受光器
、 ７・・・光照射領域．

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体ウェハを水平姿勢で一方向に直線的に送る
   送り手段と、半導体ウェハ表面において当該ウェハの送
   り方向と直交する垂直面に沿って光を照射させる光照射
   手段と、半導体ウェハ表面における光照射領域からの散
   乱光による光強度分布を検出し、この光強度分布に基づ
   いて半導体ウェハ表面の異物の大きさや個数などを判定
   する検出手段とを具備した構成の半導体ウェハの表面検
   査装置において、 前記光照射手段が、半導体ウェハの表面に対して斜めか
   ら光を入射させるとともに、半導体ウェハにおける光照
   射領域の各位置に対する光の入射角を一定にする光学手
   段を具備していることを特徴とする半導体ウェハの表面
   検査装置。