JPH0554621B2 - - Google Patents

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JPH0554621B2
JPH0554621B2 JP60064896A JP6489685A JPH0554621B2 JP H0554621 B2 JPH0554621 B2 JP H0554621B2 JP 60064896 A JP60064896 A JP 60064896A JP 6489685 A JP6489685 A JP 6489685A JP H0554621 B2 JPH0554621 B2 JP H0554621B2
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JP
Japan
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detection
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scattered light
light
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JP60064896A
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JPS61223541A (ja
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Juichiro Yamazaki
Motosuke Myoshi
Katsuya Okumura
Shigeru Ogawa
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Priority to KR1019860002296A priority patent/KR910000794B1/ko
Priority to US06/844,601 priority patent/US4902131A/en
Priority to EP86104444A priority patent/EP0200918B1/en
Priority to DE8686104444T priority patent/DE3673226D1/de
Publication of JPS61223541A publication Critical patent/JPS61223541A/ja
Publication of JPH0554621B2 publication Critical patent/JPH0554621B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/94Investigating contamination, e.g. dust

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体ウエーハ等の基板表面に光を照
射し、その基板表面からの散乱光により基板の表
面を検査する表面検査方法および装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
半導体装置の製造にあつては、半導体ウエーハ
から得られる半導体チツプの歩留まりを向上させ
るため、半導体ウエーハの表面に付着したパーテ
イクルの検出を行なうのが一般的である。従来、
この検出は半導体ウエーハ等の基板表面にレーザ
光等を照射して、その表面からの散乱光を集光
し、得られた散乱光を光電子増倍管で検出してい
る。例えば、基板がシリコンウエーハの場合に
は、第11図の感度特性曲線Aで示すように、基
板上のパーテイクル粒子からの散乱光による出力
電圧が単調増加の関係にあるため、特定のパーテ
イクル粒径に対するレベルでスライスレベルを設
定して光電子増倍管の出力電圧からパーテイクル
径の判定を行なつている。
しかしながら、シリコンウエーハ表面に他の化
合物の薄膜が形成された場合にあつては、このス
ライスレベルの決定が困難になるという問題があ
つた。すなわち、第11図の曲線Bはシリコンウ
エーハ表面にポリシリコンの薄膜が形成された場
合の感度特性曲線であり、曲線Cは酸化シリコン
の薄膜が形成された場合の感度特性曲線であり、
曲線Dは窒化シリコンの薄膜が形成された場合の
感度特性曲線である。いずれも薄膜の光学的性
質、特に、反射率特性が相違するため、シリコン
ウエーハの感度特性曲線Aと異なつており、スラ
イスレベルの決定が困難となるとともに、シリコ
ンウエーハと同一の感度でパーテイクルを検出す
ることができなかつた。
〔発明の目的〕
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、
表面の反射率が異なる基板であつても、同一のス
ライスレベルでかつ同一の感度でパーテイクルの
検出をすることができる表面検査方法および装置
を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するために本発明による表面検
査方法は、基板に照射して得られる散乱光の検出
を、散乱光の強度と、基準値に対する前記基板表
面の相対的な反射率との間に成立する線形性の関
係を用いてその検出感度を補正することを特徴と
する。
また、本発明による表面検査装置は、散乱光を
検出する検出手段に加えて、検出された散乱光の
強度と、基準値に対する基板表面の相対的な反射
率との間に成立する線形性の関係を用いて、検出
手段の検出感度を補正する補正手段を設けたこと
を特徴とする。
〔発明の実施例〕
以下本発明を図示の一実施例により説明する。
第1図、第2図に本発明の一実施例による表面
検査装置を示す。半導体ウエーハ等の基板1は駆
動機構2によつて左右の移動および水平面内での
回転がおこなわれる。この駆動機構2は基板1が
載置されるターンテーブル21と、ターンテーブ
ル21を回転させるモータ22と、モータ22お
よびターンテーブル21を左右に移動させるラツ
ク23と、ラツク23を回転させるモータ24と
からなつており、これらにより、基板1の全面を
走査し、検査部分の割出しが行なわれるようにな
つている。
基板1を検査する表面検査装置は、基板1の検
査部分にレーザ光等の光を照射する光源3と、こ
の光が反射する散乱光を集光させる集光手段4
と、集光された散乱光を検出する検出手段5と、
検出手段の検出感度を補正する補正手段8とから
なつている。集光手段4は基板1に面する下端部
が切欠かれた積分球であり、その上端部には基板
の表面に当たつて基板から正反射を行なう反射光
のみを外部に導く窓4bが開設されると共に、側
面部には基板1上に付着したパーテイクルに当た
つて散乱する散乱光を集光する集光容4cが開設
させている。そして、この集光器4cに検出手段
5の感光部が設けられており、検出手段5にはパ
ーテイクルからの散乱光が入射するようになつて
いる。検出手段5は、本実施例では第2図に示す
ように積分球4の集光容4cに設けられ散乱光を
検出する光電子増倍管6と、光電子増倍管6で検
出された散乱光信号を増幅するヘツドアンプ7と
からなつており、さらにヘツドアンプ7には図示
しないが公知の計測表示装置が接続されて、その
出力が処理表示されるようになつている。補正手
段8はこのような検出手段の光電子増倍管6の検
出感度を基板1の反射率に応じて補正するもので
あり、本実施例においては高圧電源9により光電
子増倍管6に印加される印加電圧を、高圧電源制
御部10により基板1の反射率に応じて制御する
ようにしている。すなわち、高圧電源制御部10
には基板の反射率にあわせて感度を設定するプロ
グラムが内蔵されており、基板1の種類に応じて
光電子増倍管6への印加電圧が適宜選択されるよ
うになつている。
次に、以上のような装置により、基板の表面を
検査する方法を説明する。なお、以下の説明にお
いては、第11図に示す曲線B,C,Dを曲線A
にならうように補正する場合について説明する。
第3図はポリシリコン薄膜、酸化シリコン薄
膜、窒化シリコン薄膜がシリコンウエーハ表面に
被覆された基板を使用し、これらの基板上に径
2μmの標準粒子のパーテイクルを付着させて、そ
の反射率と出力電圧との関係をプロツトしたもの
であり、同図のように標準粒子からの反射率と出
力電圧とは直線的に増加する関係となつている。
又、第4図は、同径の標準粒子による出力電圧と
光電子増倍管6への印加電圧の関係を示してお
り、直線関係となつている。従つて、以上2つの
関係から第5図のような相対的反射率と光電子増
倍管への印加電圧の関係が得られる。この第5図
は薄膜が被覆されて反射率が変化した基板の感度
特性を、薄膜が被覆されないシリコンウエーハ基
板の感度特性に一致させるためのグラフである。
シリコンウエーハに対する相対的反射率がわかれ
ば光電子増倍管6に印加すべき印加電圧が第5図
からわかる。例えばシリコンウエーハ基板Aの場
合の印加電圧−360Vに対して、ポリシリコン薄
膜が被覆された基板Bの場合には第5図に示すよ
うに約2.1の相対的反射率であるから光電子増倍
管6への印加電圧を−316Vに調整することによ
り、第6図に示すように曲線Bから曲線B1に変
化してシリコンウエーハ基板の曲線Aとほぼ一致
する。従つて、この場合は補正手段8によつて光
電子増倍管6への印加電圧を−319Vに調整する
ことにより、その出力電圧はシリコンウエーハ基
板の出力と同値となり、パーテイクルの大きさを
同様に判別することが可能となる。また薄膜が酸
化シリコンの場合には、第5図の矢印Cから印加
すべき印加電圧−377Vがわかる。そのように印
加電圧を調整することにより、第7図の曲線Cを
曲線C1に変化させシリコンウエーハ基板の曲線
Aと一致させることができる。さらに薄膜が窒化
シリコンの場合には、第5図を用いて同様にして
印加電圧を−397Vに調整することで、第8図の
ように曲線Aにほぼ一致する曲線D1が得られる。
従つて、このように光電子増倍管6への印加電圧
を基板の反射率の変化量に応じて補正することに
よつてシリコンウエーハ基板を同一の感度でパー
テイクルを検出することができる。
第9図は本発明の他の実施例による表面検査装
置を示すブロツク図であり、前記実施例と同一の
部分は同一の符号で対応させてある。この実施例
においては、光電子増倍管6への印加電子は一定
であるが、補正手段として光電子増倍管6の前面
に遮光率を変化させることができるフイルタ11
が設けられている。このフイルタ11は例えば、
液晶のような光変調デバイスが使用され、光変調
制御部12によつて基板の反射率に応じて液晶へ
の印加電圧が調整されてその遮光率が変化させら
れる。これにより光電子増倍管6の検出感度をシ
リコンウエーハ基板の感度に一致させるようにな
つている。したがつて前述の実施例と同様にパー
テイクルの検出が可能である。なお光変調デバイ
スのかわりに遮光率を変化させるため複数のND
フイルタを交換するようにしてもよく、またフイ
ルタ11の位置に可動絞りを設けて光電子増倍管
6への入射光量を調整するようにしてもよい。
第10図は本発明の更に他の実施例を示してい
る。この実施例では、光電子増倍管6で検出され
た散乱光信号を増幅するヘツドアンプ7に補正手
段が設けられている。この補正手段は可変抵抗器
R1,R2,R3を有する回路が内蔵された切換スイ
ツチ13からなり、光電子増倍管6で検出された
散乱光信号の増幅率を調整する。この調整により
薄膜が被覆された各基板の感度をシリコンウエー
ハ基板の感度に一致させることができる。
なお、本発明においては、以上の補正手段を複
数組み合わせて使用しても同様な効果を得ること
ができる。また本発明は半導体ウエーハの表面の
検査のみならず、他の基板表面の検査にも適用す
ることができる。
〔発明の効果〕
以上のとおり本発明によれば、散乱光の検出を
行なう検出手段の感度を基板の反射率に応じて補
正するようにしたから、基板の材質や薄膜の種類
や膜厚が異なつていても、同じスライスレベルで
かつ同じ感度で表面を検査することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による表面検査装置
の斜視図、第2図は同表面検査装置のブロツク
図、第3図は反射率と検出出力電圧との関係を示
すグラフ、第4図は検出出力電圧と印加電圧との
関係を示すグラフ、第5図は印加電圧と反射率と
の関係を示すグラフ、第6図ないし第8図は印加
電圧の調整による各種基板の検出出力電圧の変化
を示すグラフ、第9図は本発明の他の実施例によ
る表面検査装置を示すブロツク図、第10図は本
発明の更に他の実施例による表面検査装置を示す
ブロツク図、第11図は各種基板の検出出力電圧
とパーテイクル径との関係を示すグラフである。 1……基板、3……光源、4……集光手段、5
……検出手段、6……光電子増倍管、7……ヘツ
ドアンプ、8……補正手段、9……高圧電源、1
0……高圧電源制御部、11……フイルタ(補正
手段)、12……光変調制御部、13……切換ス
イツチ(補正手段)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 基板表面に光を照射し、この基板表面上の微
    粒子による散乱光を集光し、この集光された散乱
    光を検出手段を用いて検出し、この検出された散
    乱光の強度と、基準値に対する前記基板表面の相
    対的な反射率との間に成立する線形性の関係を用
    いて検出手段の検出感度を補正し、この検出感度
    が補正された前記検出手段からの出力により前記
    基板表面を検査することを特徴とする表面検査方
    法。 2 特許請求の範囲第1項記載の方法において、
    前記検出手段は光電子増倍管であつて、この光電
    子増倍管への印加電圧を調整することにより検出
    感度を補正することを特徴とする表面検出方法。 3 特許請求の範囲第1項記載の方法において、
    前記検出手段に入射する散乱光の遮光率を調整す
    ることにより前記検出手段の検出感度を補正する
    ことを特徴とする表面検出方法。 4 特許請求の範囲第1項記載の方法において、
    前記検出手段の検出手段出力の増幅率を調整する
    ことにより前記検出手段の検出感度を補正するこ
    とを特徴とする表面検査方法。 5 特許請求の範囲第1項ないし第4項のいずれ
    かに記載の方法において、前記基板にレーザ光を
    照射することを特徴する表面検査方法。 6 基板表面に光を照射する光源と、この基板表
    面上の微粒子による散乱光を集光する集光手段
    と、前記集光手段により集光された散乱光を検出
    する検出手段と、この検出された散乱光の強度
    と、基準値に対する前記基板表面の相対的な反射
    率との間に成立する線形性の関係を用いて前記検
    出手段の検出感度を補正する補正手段とを備えた
    ことを特徴とする表面検査装置。 7 特許請求の範囲第6項記載の装置において、
    前記検出手段は光電子増倍管であり、前記補正手
    段は、この光電子増倍管への印加電圧を調整する
    ことにより検出感度を補正するものであることを
    特徴とする表面検査装置。 8 特許請求の範囲第6項記載の装置において、
    前記補正手段は、前記検出手段の前面に設けられ
    た遮光率可変のフイルタであることを特徴とする
    表面検査装置。 9 特許請求の範囲第6項記載の装置において、
    前記補正手段は前記検出手段の前面に設けられた
    可動絞りであることを特徴とする表面検査装置。 10 特許請求の範囲第6項記載の装置におい
    て、前記補正手段は前記検出手段の検出回路の増
    幅率を調整するものであることを特徴とする表面
    検査装置。 11 特許請求の範囲第6項ないし第10項のい
    ずれかに記載の装置において、前記光源はレーザ
    光であることを特徴とする表面検査装置。
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US06/844,601 US4902131A (en) 1985-03-28 1986-03-27 Surface inspection method and apparatus therefor
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