JPH051813Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、例えば半導体製造用真空装置のよう
な真空プロセス装置に使用され得る表面異物検査
装置に関するものである。

従来の技術 例えば、半導体製造技術等において、ウエハ等
の基板表面上に付着しているダスト粒子等の異物
を観察、検査することは、歩留り向上の観点から
も重要なことである。

従来用いられてきた基板表面上の異物を検査す
る方法としては、レーザ光線等の光を利用してそ
の散乱光により異物の粒径等を検出する方法や顕
微鏡、走査型電子顕微鏡を利用して検査する方法
等がある。

この中でラインで速やかに検査できる光散乱法
が広く用いられており、その中でも、検出感度が
高く、小さな粒子まで検出できるという理由で、
レーザを光源としたものが利用されている。これ
らのものは完成された装置として市販されている
が、製造工程中に検査工程を別個に加える必要が
あり、その分だけ、時間的にもマイナスとなる。

そのために、異物検査装置を製造装置に組み込
むという要求があり、特に、真空プロセス装置の
ような特殊な環境の装置に組み込み、インライン
で測定したいという要望が益々強まつている。

ところで、大気中で使用される従来のレーザダ
ストモニタと異なり、レーザ光線を真空装置内へ
導入する場合、あるいはウエハ上で鏡面反射した
光を真空装置外へ出す場合には、必ず真空窓が必
要となり、真空窓部分での反射光がバツクグラウ
ンドを上げる等の問題となり、検出感度を低下さ
せることになる。

これらの問題を解決するために、先に、レーザ
光線導入用真空窓およびレーザ光線導出用真空窓
に反射防止膜を備えたガラスを使用することを提
案し、これにより、インライン真空装置に組み込
み可能な表面異物検査装置が実現できた。

この表面異物検査装置では、添附図面の第３図
に示すように、真空容器Ａ内のウエハＢをレーザ
スキヤナＣによりレーザスキヤンした場合に、ウ
エハＢの端部で鏡面反射した光はレーザ光線導出
用真空窓Ｄで約0.4％程度矢印で示すように真空
容器Ａ内に反射される。真空容器Ａの内壁に当つ
た光はそこで乱反射し、真空容器Ａ内で大きな迷
光となる。その結果、バツクグラウンドが上昇
し、ダストの信号よりもバツクグラウンドが大き
くなるため、ダストの測定が不可能になる。従つ
て、事実上はウエハ径の半分以下程度しか測定で
きないことになる。

ところで、半導体プロセスにおいては、ウエハ
１枚当りのダストが10個以下という厳しい基準が
あり、ウエハ全面を測定できるモニタでなけれ
ば、インプロセスモニタとしては完全なものとは
言えない。

そこで、このような問題点を解決するために、
第４図に示すように、第３図に示す装置を改良し
て、スキヤナミラーＥを中心とした曲率半径をも
つ球面の反射防止膜を備えたガラスをレーザ光線
導出用真空窓Ｆに使用した表面異物検査装置を提
案した。これにより、レーザビームは１点から出
ているのでレーザ光線導出用真空窓Ｆに対してす
べて垂直に入射することになり、反射光は元の経
路を戻り、真空容器Ａの内壁に当ることはない。
従つて、バツクグラウンドは極力低く押えられ、
しかもウエハ全面をスキヤンして測定できること
になる。

考案が解決しようとする問題点 第３，４図に示すように、スキヤナミラーを使
用してレーザ光線をスキヤンする場合には、レー
ザ光線は見掛け上１点から射出していることにな
り、ウエハＢで鏡面反射した光は、レーザ光線導
出用真空窓Ｄ，Ｆ付近ではウエハＢの寸法すなわ
ちスキヤン範囲より多きな幅になつてしまうた
め、さらに多きな窓が必要となる。

最近では、ウエハの寸法も６インチ以上にもな
るため、レーザ光線導出用真空窓は12インチ以上
にする必要がある。従つて、装置が大きくなれば
さらに窓は大きくなることになる。このような多
きな窓に曲率半径をつけることは工作精度上も好
ましくなく、反射防止膜にもむらが生じやすくな
り、しかも非常に高価なものとなる。

レーザをスキヤンせずにウエハをステージごと
動かすことが考えられるが、ステージを動かすこ
とは、インライン装置に組み込むことを考える
と、非現実的であり、またステージが動くことに
よりダストが発生する恐れがあり、好ましくな
い。

そこで、本考案の目的は、レーザの入口側およ
び出口側ともに被検査物と同程度の寸法にでき、
しかもバツクグラウンドに関する問題点も解決し
た小形で経済的な表面異物検査装置を提供するこ
とにある。

問題点を解決するための手段 上記の目的を達成するための、本考案による表
面異物検査装置は、異物検査すべき被検査物を収
容し、レーザ光線導入用口部及び収容された被検
査物上で鏡面反射したレーザ光線を外部へ導出す
るレーザ光線導出用窓を備えた容器と、上記レー
ザ光線導入用口部を介して上記容器内の被検査物
表面上に導入されるレーザ光線を上記被検査物表
面上で少なくとも一つの方向に走査させるスキヤ
ナミラーを備えたレーザスキヤナと、被検査物上
の異物によつて乱反射したレーザ光線を検出でき
る位置に配置された検出器と、上記レーザスキヤ
ナのスキヤナミラーから焦点距離だけ離れた上記
レーザ光線導入用口部内の位置に設けられ、上記
レーザスキヤナからのレーザ光線を全て平行にし
て上記容器内の被検査物表面上に導入させる凸レ
ンズとを有することを特徴としている。

レーザ光線導出用窓および凸レンズには反射防
止膜が施され得る。

レーザ光線導出用窓は、レーザ光線が偏光して
いる場合にはブリユースタ窓でもよい。

作 用 このように構成した本考案による表面異物検査
装置においては、レーザスキヤナは、容器内の被
検査物表面上をＸ，Ｙ方向あるいはＸ方向のみに
スキヤンすることができ、Ｘ，Ｙ両方向にスキヤ
ンするときは被検査物は測定中動かさない。一
方、Ｘ方向のみにスキヤンするときには、被検査
物をインラインの搬送系によつて適当な速度でＹ
方向に送りながら検査を行なうことができる。容
器に設けたレーザ光線導入用口部における凸レン
ズを通つたレーザ光線はすべて平行となり、容器
内の被検査物表面上に導入され、このレーザ光線
により被検査物表面上をＸ，Ｙ方向に走査する。
被検査物表面上で鏡面反射した光線はレーザ光線
導出用窓に垂直に入射し、このレーザ光線導出用
窓で反射された0.4％程度の反射光線は全て同一
経路を通つて戻ることになる。

もしこの被検査物表面上に何らかの異物が存在
していると、導入されたレーザ光線は被検査物上
で鏡面反射してレーザ光線導出用真空窓を通つて
外部へ導出される他、その異物に衝突したレーザ
光線部分は乱反射して検出器に入射する。これに
より、検出器は被検査物表面上の異物を検出す
る。この場合、一連の異物検査操作はインライン
で行なうことができる。

実施例 以下、添附図面第１，２図を参照して本考案の
実施例について説明する。

図面には真空装置内の基板上の異物の検出に適
用した本考案による表面異物検査装置の構成を示
し、１は真空容器で、この真空容器１にはＹ方向
に動くことのできる可動テーブル２が設けられ、
この可動テーブル２上には基板ホルダ３が取付け
られ、その上に被検査物である基板４が装着され
ている。真空容器１は、基板４に対して予定の入
射角度でレーザ光線を導入できる位置に設けられ
たレーザ光線導入用真空口部５と、このレーザ光
線導入用真空口部５に設けられた凸レンズ６と、
この凸レンズ６を通つて基板４に入射したレーザ
光線が鏡面反射して進む位置に設けられたレーザ
光線導出用真空窓７とが設けられている。８はレ
ーザ光線導入用真空口部５に取付けられたレーザ
光線発生導入装置で、レーザ光源８ａとレーザ光
線８ａからのレーザ光線を基板４上でＸ，Ｙ方向
に走査させるスキヤナ８ｂとスキヤナミラー８ｃ
とを備えている。スキヤナミラー８ｃは凸レンズ
６の焦点付近に位置され、凸レンズ６を通た光線
がすべて平行になるように設定され得る。一方、
レーザ光線発生導入装置８とレーザ光線導入用真
空口部５における凸レンズ６とレーザ光線導出用
真空窓７とを通る平面に対して所要の角度を成し
て光電子増倍管から成る検出器９が真空容器１に
取付けられている。検出器９としては任意の適当
な型式のものが用いられ得、その出力は例えばコ
ンピユータ装置（図示してない）に接続されてい
る。

レーザ光線導入用真空口部５における凸レンズ
６およびレーザ光線導出用真空窓７は、好ましく
はそれぞれ反射防止膜を備え、口部５，７ａに密
封的に装着されている。

このように構成した図示装置の動作において、
まずレーザ光線発生導入装置８で発生されたレー
ザ光線をスキヤナ８ｂによつてスキヤンし、レー
ザ光線導入用真空口部５における凸レンズ６を通
つてすべて平行にされ、可動テーブル２上の基板
４上をＸ方向に走査する。レーザ光線で走査した
基板４に異物がなければ、レーザ光線はその基板
４で鏡面反射してレーザ光線導出用真空窓７を通
つて真空容器１外へ出て行く。もし基板に異物が
あれば、その異物に衝突したレーザ光線部分は散
乱され、この散乱光は検出器９により検出され、
こうして基板上の異物を検出することができる。

なお、図示実施例において、検出器９の位置は
基板上の異物で乱反射した光を検出できる位置で
あればどの位置でもよい。また図示実施例では、
スキヤナ８ｂはレーザ光線をＸ方向にのみスキヤ
ンさせ、Ｙ方向には基板を動かしながら検査する
ようにしているが、当然、スキヤナ８ｂをＸ，Ｙ
両方向にスキヤンするように構成し、検査中は基
板を静止させるようにしてもよい。レーザ光線が
偏光している場合には、レーザ光線導出用真空窓
７はブリユースタ窓でもよい。さらにまた、スキ
ヤナ８ｂによるスキヤン操作とＹ方向への基板の
移動とは同期させて行なわれるべきであることが
認められる。

第２図には本考案の変形実施例を示し、第１図
の実施例に対応する部分は同じ符号で示す。この
変形実施例は、レーザ光線導入用真空口部５に反
射防止膜を備えた真空窓１０と凸レンズ１１とが
設けられている点においてのみ第１図の実施例と
相違している。なお、この変形実施例では凸レン
ズ１１は真空窓１０の真空容器側に配置されてい
るが、真空窓１０のスキヤナ側に配置してもよ
い。

考案の効果 以上説明してきたように、本考案によれば、異
物検査すべき被検査物を収容する容器にレーザ光
線導入用口部と上記容器内の被検査物上で鏡面反
射したレーザ光線を外部へ導出するレーザ光線導
出用窓とを設け、上記容器内の被検査物表面上に
導入されるレーザ光線を上記被検査物表面上で少
なくとも一つの方向に走査させるレーザスキヤナ
および被検査物上の異物によつて乱反射したレー
ザ光線を検出できる位置に配置された検出器を設
け、上記レーザ光線導入用口部に、上記レーザス
キヤナからのレーザ光線を全て平行にして上記容
器内の被検査物表面上に導入させる凸レンズを設
けているので、入口側の凸レンズによつてレーザ
光線はすべて平行になるため、出口側のレーザ光
線導出用窓に垂直に入射し、反射光はすべて同じ
径路を通つて戻り、従つて、被検査物の全面をス
キヤンできるだけでなく、凸レンズおよびレーザ
光線導出用窓は被検査物と同程度の寸法で構成で
き、装置自体を小形にできる。これにより、本発
明による装置は容易にインライン真空プロセス装
置に組み込むことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例による装置の構成を
示す概略断面図、第２図は本考案の変形実施例に
よる装置の構成を示す概略断面図、第３，４図は
従来例を示す概略断面図である。 図中、１……真空容器、２……可動テーブル、
４……基板、５……レーザ光線導入口部、６，１
１……凸レンズ、７……レーザ光線導出用真空
窓、８……レーザ光線発生導入装置、８ａ……レ
ーザ光源、８ｂ……スキヤナ、８ｃ……スキヤナ
ミラー、９……検出器、１０……真空窓。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 異物検査すべき被検査物を収容し、レーザ光
   線導入用口部及び収容された被検査物上で鏡面
   反射したレーザ光線を外部へ導出するレーザ光
   線導出用窓を備えた容器と、上記レーザ光線導
   入用口部を介して上記容器内の被検査物表面上
   に導入されるレーザ光線を上記被検査物表面上
   で少なくとも一つの方向に走査させるスキヤナ
   ミラーを備えたレーザスキヤナと、被検査物上
   の異物によつて乱反射したレーザ光線を検出で
   きる位置に配置された検出器と、上記レーザス
   キヤナのスキヤナミラーから焦点距離だけ離れ
   た上記レーザ光線導入用口部内の位置に設けら
   れ、上記レーザスキヤナからのレーザ光線を全
   て平行にして上記容器内の被検査物表面上に導
   入させる凸レンズとを有することを特徴とする
   表面異物検査装置。 ２ 容器内の被検査物上で鏡面反射したレーザ光
   線を外部へ導出するレーザ光線導出用窓が反射
   防止膜を備えたガラスで構成されている実用新
   案登録請求の範囲第１項に記載の表面異物検査
   装置。 ３ レーザ光線導入用口部に設けられた凸レンズ
   が反射防止膜を備えている実用新案登録請求の
   範囲第１項に記載の表面異物検査装置。 ４ 異物検査すべき被検査物を収容する容器が真
   空容器である実用新案登録請求の範囲第１項に
   記載の表面異物検査装置。