JPH09210918A - シリコンウエハ表面の異物検出光学系 - Google Patents
シリコンウエハ表面の異物検出光学系Info
- Publication number
- JPH09210918A JPH09210918A JP3548096A JP3548096A JPH09210918A JP H09210918 A JPH09210918 A JP H09210918A JP 3548096 A JP3548096 A JP 3548096A JP 3548096 A JP3548096 A JP 3548096A JP H09210918 A JPH09210918 A JP H09210918A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- foreign matter
- angle
- polarized
- silicon wafer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 シリコンウエハの表面または内部に存在す
る、結晶欠陥と酸化物層によるノイズを減少して、表面
に存在する０．１μｍ以下の異物を検出する。 【解決手段】 波長４８８ｎｍのＰ偏光のレーザビーム
ＬT を出力するアルゴンレーザ発振管511 と、これを集
束してウエハ１の表面に対してブリュースター角θB で
投射する集束レンズ512 とよりなる投光系51と、光軸が
ブリュースター角θB と等しい受光角θR に設定され、
約２０°の集光角を有する集光レンズ521と、Ｓ偏光フ
ィルタ522 、および光電子増倍管523 よりなる受光系52
とにより構成される。
る、結晶欠陥と酸化物層によるノイズを減少して、表面
に存在する０．１μｍ以下の異物を検出する。 【解決手段】 波長４８８ｎｍのＰ偏光のレーザビーム
ＬT を出力するアルゴンレーザ発振管511 と、これを集
束してウエハ１の表面に対してブリュースター角θB で
投射する集束レンズ512 とよりなる投光系51と、光軸が
ブリュースター角θB と等しい受光角θR に設定され、
約２０°の集光角を有する集光レンズ521と、Ｓ偏光フ
ィルタ522 、および光電子増倍管523 よりなる受光系52
とにより構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、シリコンウエハ
の表面に存在する異物を検出するための光学系に関す
る。
の表面に存在する異物を検出するための光学系に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体ＩＣの素材のシリコンウエハは、
高純度の多結晶シリコンから、引き上げ法などにより単
結晶シリコンのインゴットを作り、これをスライスして
薄板とし、その表面を研磨して鏡面に仕上げて製作さ
れ、さらに表面に付着した異物を洗浄して使用される。
この洗浄にもかかわらず、いくらかの異物が表面に残留
することがあり、これが残留するとＩＣの品質を阻害す
るので、異物検査装置により異物の有無が検査され、も
し有るときはさらに洗浄が繰り返されるどの措置がとら
れている。
高純度の多結晶シリコンから、引き上げ法などにより単
結晶シリコンのインゴットを作り、これをスライスして
薄板とし、その表面を研磨して鏡面に仕上げて製作さ
れ、さらに表面に付着した異物を洗浄して使用される。
この洗浄にもかかわらず、いくらかの異物が表面に残留
することがあり、これが残留するとＩＣの品質を阻害す
るので、異物検査装置により異物の有無が検査され、も
し有るときはさらに洗浄が繰り返されるどの措置がとら
れている。
【０００３】図６により従来の異物検査装置の概要を説
明する。(a) は異物検査装置の基本構成を示し、回転・
移動テーブル２と、検査光学系３、およびデータ処理部
４などよりなる。被検査のシリコンウエハ（以下単にウ
エハ）１は回転・移動テーブル２に載置され、これに対
して検査光学系３のレーザ光源31が出力するレーザビー
ムＬT は、コリメータレンズ32により平行とされ、ミラ
ー33を経て集束レンズ34によりスポットＳP に集束され
てウエハ１の表面に垂直に投射される。回転・移動テー
ブル２の回転と半径方向の移動により、スポットＳP は
ウエハ１の表面をスパイラル状に走査してウエハ１の全
面が走査される。表面に異物ｅが存在すると、(b) に示
すように、スポットＳP は異物ｅによりランダムな方向
に散乱光Ｓe を散乱し、その一部は光軸が４５°をなす
集光レンズ35により集光されて光電子増倍管（ＰＭＴ）
36に受光され、その出力信号はデータ処理部４の異物検
出回路41に入力し、これに設定された適当な閾値ｖに比
較されてノイズが除去され、異物ｅとその大きさが検出
される。検出された大きさデータはデータ編集回路42に
入力し、異物ｅのＸＹ座標値が付加されて異物データが
編集され、プリンタ43によりプリントされてマップ表示
される。
明する。(a) は異物検査装置の基本構成を示し、回転・
移動テーブル２と、検査光学系３、およびデータ処理部
４などよりなる。被検査のシリコンウエハ（以下単にウ
エハ）１は回転・移動テーブル２に載置され、これに対
して検査光学系３のレーザ光源31が出力するレーザビー
ムＬT は、コリメータレンズ32により平行とされ、ミラ
ー33を経て集束レンズ34によりスポットＳP に集束され
てウエハ１の表面に垂直に投射される。回転・移動テー
ブル２の回転と半径方向の移動により、スポットＳP は
ウエハ１の表面をスパイラル状に走査してウエハ１の全
面が走査される。表面に異物ｅが存在すると、(b) に示
すように、スポットＳP は異物ｅによりランダムな方向
に散乱光Ｓe を散乱し、その一部は光軸が４５°をなす
集光レンズ35により集光されて光電子増倍管（ＰＭＴ）
36に受光され、その出力信号はデータ処理部４の異物検
出回路41に入力し、これに設定された適当な閾値ｖに比
較されてノイズが除去され、異物ｅとその大きさが検出
される。検出された大きさデータはデータ編集回路42に
入力し、異物ｅのＸＹ座標値が付加されて異物データが
編集され、プリンタ43によりプリントされてマップ表示
される。
【０００４】上記の検査光学系３においては、レーザ光
源31として、短い波長のレーザを発振するアルゴンレー
ザ管を使用し、スポットＳP の直径を微小な数μｍとし
て強度を強くし、集光レンズ35には集光角の大きいもの
を使用して散乱光Ｓe を有効に集光し、またＰＭＴ36は
大きい増幅率を有するので、異物ｅは０．１５μｍ程度
の直径まで検出可能とされている。
源31として、短い波長のレーザを発振するアルゴンレー
ザ管を使用し、スポットＳP の直径を微小な数μｍとし
て強度を強くし、集光レンズ35には集光角の大きいもの
を使用して散乱光Ｓe を有効に集光し、またＰＭＴ36は
大きい増幅率を有するので、異物ｅは０．１５μｍ程度
の直径まで検出可能とされている。
【０００５】最近におけるＩＣメモリの集積密度は１６
メガビットから６４メガビットまたはそれ以上に向上し
ており、１６メガビット以下のＩＣメモリの異物管理
は、０．２μｍ以上の直径のものが有害とされていた
が、６４メガビット以上の場合は、０．１μｍ以下の異
物も品質を阻害するものとされている。これに対して、
上記のスポットＳP の強度や、集光レンズ35の集光角、
ＰＭＴ36の増幅率などをさらに増強しても、これに伴っ
てノイズが増加するため、０．１μｍ以下の異物ｅの検
出は困難である。このノイズの原因は種々あるが、その
中には、ウエハ１の製造過程で生じ、表面または内部に
存在する結晶欠陥（ＣＯＰ；crystal Originated Part
icle）や酸化物層（ＯＳＦ；Oxidation Induced Stacki
ng Folt ）があり、これらが散乱する散乱光がノイズと
なって、異物の散乱光Ｓe のＳ／Ｎ比が劣化するからで
ある。
メガビットから６４メガビットまたはそれ以上に向上し
ており、１６メガビット以下のＩＣメモリの異物管理
は、０．２μｍ以上の直径のものが有害とされていた
が、６４メガビット以上の場合は、０．１μｍ以下の異
物も品質を阻害するものとされている。これに対して、
上記のスポットＳP の強度や、集光レンズ35の集光角、
ＰＭＴ36の増幅率などをさらに増強しても、これに伴っ
てノイズが増加するため、０．１μｍ以下の異物ｅの検
出は困難である。このノイズの原因は種々あるが、その
中には、ウエハ１の製造過程で生じ、表面または内部に
存在する結晶欠陥（ＣＯＰ；crystal Originated Part
icle）や酸化物層（ＯＳＦ；Oxidation Induced Stacki
ng Folt ）があり、これらが散乱する散乱光がノイズと
なって、異物の散乱光Ｓe のＳ／Ｎ比が劣化するからで
ある。
【０００６】図７は、ＣＯＰとＯＳＦのモデルを示す断
面図で、ＣＯＰはウエハ１の表面に皿状をなして浅く、
またはやや深く存在し、または内部にも存在する。ＯＳ
Ｆも同様に表面や内部に存在し、これらは異物ｅと同様
にレーザビームＬT を散乱する。
面図で、ＣＯＰはウエハ１の表面に皿状をなして浅く、
またはやや深く存在し、または内部にも存在する。ＯＳ
Ｆも同様に表面や内部に存在し、これらは異物ｅと同様
にレーザビームＬT を散乱する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】異物ｅの検出性能を従
来以上に向上するためには、ＣＯＰとＯＳＦによるノイ
ズを減少して、異物ｅの散乱光Ｓe のＳ／Ｎ比を良好と
することが必要である。この発明は、上記の検査光学系
３を改善して、ＣＯＰとＯＳＦによるノイズを減少し、
０．１μｍ以下の異物を検出することを課題とする。
来以上に向上するためには、ＣＯＰとＯＳＦによるノイ
ズを減少して、異物ｅの散乱光Ｓe のＳ／Ｎ比を良好と
することが必要である。この発明は、上記の検査光学系
３を改善して、ＣＯＰとＯＳＦによるノイズを減少し、
０．１μｍ以下の異物を検出することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決したシリコンウエハ表面の異物検出光学系であっ
て、屈折率ｎのシリコンウエハの表面に対して、レーザ
光源よりＰ偏光のレーザビームをブリュースター角θB
で投射し、投射されたレーザビームの表面によるＰ偏光
の正反射光を零に近い極小値とする投光系と、投光系に
対して対称的に設けられ、光軸がブリュースター角θB
に等しい受光角θR に設定され、適当な集光角を有し、
表面に存在する異物によるランダム偏光の散乱光を集光
する集光レンズと、集光された散乱光のＳ偏光成分を抽
出するＳ偏光フィルタ、および抽出されたＳ偏光成分を
受光して、異物信号を出力する受光器よりなる受光系と
により構成される。
を解決したシリコンウエハ表面の異物検出光学系であっ
て、屈折率ｎのシリコンウエハの表面に対して、レーザ
光源よりＰ偏光のレーザビームをブリュースター角θB
で投射し、投射されたレーザビームの表面によるＰ偏光
の正反射光を零に近い極小値とする投光系と、投光系に
対して対称的に設けられ、光軸がブリュースター角θB
に等しい受光角θR に設定され、適当な集光角を有し、
表面に存在する異物によるランダム偏光の散乱光を集光
する集光レンズと、集光された散乱光のＳ偏光成分を抽
出するＳ偏光フィルタ、および抽出されたＳ偏光成分を
受光して、異物信号を出力する受光器よりなる受光系と
により構成される。
【０００９】上記の投光系のレーザ光源は、波長λが４
８８ｎｍのＰ偏光のレーザビームを出力するアルゴンレ
ーザ管とし、この波長λに対するシリコンウエハの屈折
率ｎを４．０、この屈折率ｎに対するブリュースター角
θB を７６°とし、受光系の受光角θR を約７６°に、
集光レンズの集光角を約２０°にそれぞれ設定したもの
である。
８８ｎｍのＰ偏光のレーザビームを出力するアルゴンレ
ーザ管とし、この波長λに対するシリコンウエハの屈折
率ｎを４．０、この屈折率ｎに対するブリュースター角
θB を７６°とし、受光系の受光角θR を約７６°に、
集光レンズの集光角を約２０°にそれぞれ設定したもの
である。
【００１０】
【発明の実施の形態】まず、図１および図２により、こ
の発明において重要なブリュースター角θBについて説
明する。図１において、屈折率ｎ1 ＝１の空気側から、
屈折率ｎ2 の誘電体の表面に対して、［Ｐ］偏光波と
［Ｓ］偏光波の光束Ｌを、それぞれ適当な入射角θ1 で
投射すると、光束Ｌは表面により正反射され、また屈折
率ｎ2 により決まる屈折角θ2 を屈折して表面を透過
し、誘電体の内部に侵入する。この場合、［Ｐ］偏光波
の正反射光Ｒ［Ｐ］と透過光Ｔ［Ｐ］と、［Ｓ］偏光波
の正反射光Ｒ［Ｓ］と透過光Ｔ［Ｓ］とは、入射角θ1
のいかんによりそれぞれ大幅に変化する。いま、ｒを表
面のエネルギー反射率、ｔを表面のエネルギー透過率と
すると、［Ｐ］偏光波に対する反射率ｒ［Ｐ］，透過率
ｔ［Ｐ］と、［Ｓ］偏光波に対する反射率ｒ［Ｓ］，透
過率ｔ［Ｓ］は、次の公知の各式により与えられる。 ｒ［Ｐ］＝［ｔａｎ（θ1 −θ2)／ｔａｎ（θ1 ＋θ2)］2 ………(1) ｔ［Ｐ］＝１−ｒ［Ｐ］ ………(2) ｒ［Ｓ］＝［ｓｉｎ（θ1 −θ2)／ｓｉｎ（θ1 ＋θ2)］2 ………(3) ｔ［Ｓ］＝１−ｒ［Ｓ］ ………(4) ただし、θ2 はスネルの法則により、次式により決ま
る。 ｎ1 ｓｉｎθ1 ＝ｎ2 ｓｉｎθ2 ………(5) 式(1) において、θ1 ＋θ2 ＝π／２ のときはｔａｎ
（θ1 ＋θ2)が無限大となるため、ｒ［Ｐ］は０となっ
て正反射光Ｒ［Ｐ］は消失し、このときのθ1がすなわ
ちブリュースター角θB である。
の発明において重要なブリュースター角θBについて説
明する。図１において、屈折率ｎ1 ＝１の空気側から、
屈折率ｎ2 の誘電体の表面に対して、［Ｐ］偏光波と
［Ｓ］偏光波の光束Ｌを、それぞれ適当な入射角θ1 で
投射すると、光束Ｌは表面により正反射され、また屈折
率ｎ2 により決まる屈折角θ2 を屈折して表面を透過
し、誘電体の内部に侵入する。この場合、［Ｐ］偏光波
の正反射光Ｒ［Ｐ］と透過光Ｔ［Ｐ］と、［Ｓ］偏光波
の正反射光Ｒ［Ｓ］と透過光Ｔ［Ｓ］とは、入射角θ1
のいかんによりそれぞれ大幅に変化する。いま、ｒを表
面のエネルギー反射率、ｔを表面のエネルギー透過率と
すると、［Ｐ］偏光波に対する反射率ｒ［Ｐ］，透過率
ｔ［Ｐ］と、［Ｓ］偏光波に対する反射率ｒ［Ｓ］，透
過率ｔ［Ｓ］は、次の公知の各式により与えられる。 ｒ［Ｐ］＝［ｔａｎ（θ1 −θ2)／ｔａｎ（θ1 ＋θ2)］2 ………(1) ｔ［Ｐ］＝１−ｒ［Ｐ］ ………(2) ｒ［Ｓ］＝［ｓｉｎ（θ1 −θ2)／ｓｉｎ（θ1 ＋θ2)］2 ………(3) ｔ［Ｓ］＝１−ｒ［Ｓ］ ………(4) ただし、θ2 はスネルの法則により、次式により決ま
る。 ｎ1 ｓｉｎθ1 ＝ｎ2 ｓｉｎθ2 ………(5) 式(1) において、θ1 ＋θ2 ＝π／２ のときはｔａｎ
（θ1 ＋θ2)が無限大となるため、ｒ［Ｐ］は０となっ
て正反射光Ｒ［Ｐ］は消失し、このときのθ1がすなわ
ちブリュースター角θB である。
【００１１】さて、この発明においてはシリコンウエハ
１のブリュースター角θB を知ることが必要であり、こ
れはシリコンの屈折率ｎより算出することができる。た
だし、一般的にシリコンやガラスなどの屈折率ｎは波長
λに依存して変化するもので、例えば波長３μｍに対す
るシリコンの屈折率ｎとして、３．４３が公表されてい
る（光工学ハンドブック：ｐ307 参照）。しかし、検出
光学系に使用するレーザビームの波長λは、レーザ光源
の種類により異なるので、その波長λに対する正確な屈
折率ｎが欲しい。これに対して、この発明の発明者は、
実験によりシリコンウエハ１のブリュースター角θB を
直接求めている。
１のブリュースター角θB を知ることが必要であり、こ
れはシリコンの屈折率ｎより算出することができる。た
だし、一般的にシリコンやガラスなどの屈折率ｎは波長
λに依存して変化するもので、例えば波長３μｍに対す
るシリコンの屈折率ｎとして、３．４３が公表されてい
る（光工学ハンドブック：ｐ307 参照）。しかし、検出
光学系に使用するレーザビームの波長λは、レーザ光源
の種類により異なるので、その波長λに対する正確な屈
折率ｎが欲しい。これに対して、この発明の発明者は、
実験によりシリコンウエハ１のブリュースター角θB を
直接求めている。
【００１２】図２は、上記の実験データを示す曲線図
で、横軸は入射角θ1 、縦軸は反射率ｒと透過率ｔとを
％で示す。レーザ光源としてアルゴンレーザ管を使用
し、これが発振する４８８ｎｍ波長の直線偏光波の角度
を変えて、［Ｐ］偏光波と［Ｓ］偏光波を作り、それぞ
れをシリコンウエハ１の表面に投射し、入射角θ1 に対
する反射率ｒ［Ｐ］，透過率ｔ［Ｐ］と、反射率ｒ
［Ｓ］，透過率ｔ［Ｓ］とをそれぞれ測定して図に×で
示す実測値がえられている。反射率ｒ［Ｐ］はθ1 ＝７
６°で極小値を示すので、これが一応ブリュースター角
θB とされ、従って屈折角θ2 は１４°とされる。
で、横軸は入射角θ1 、縦軸は反射率ｒと透過率ｔとを
％で示す。レーザ光源としてアルゴンレーザ管を使用
し、これが発振する４８８ｎｍ波長の直線偏光波の角度
を変えて、［Ｐ］偏光波と［Ｓ］偏光波を作り、それぞ
れをシリコンウエハ１の表面に投射し、入射角θ1 に対
する反射率ｒ［Ｐ］，透過率ｔ［Ｐ］と、反射率ｒ
［Ｓ］，透過率ｔ［Ｓ］とをそれぞれ測定して図に×で
示す実測値がえられている。反射率ｒ［Ｐ］はθ1 ＝７
６°で極小値を示すので、これが一応ブリュースター角
θB とされ、従って屈折角θ2 は１４°とされる。
【００１３】ここで念のため、このブリュースター角θ
B が正しいか否かを検討してみる。上記の式(5) に、θ
1 ＝７６°，θ2 ＝１４°を代入してｎ2 を求めると、
シリコンウエハの屈折率ｎ＝４．０がえられる。式(5)
のｎ2 を４．０として種々のθ1 に対するθ2 を求め、
これらを式(1) 〜(4) に入れて、ｒ［Ｐ］，ｔ［Ｐ］，
ｒ［Ｓ］，およびｔ［Ｓ］を算出すると、図に示す計算
値がえられた。ｒ［Ｐ］とｔ［Ｐ］の実測値は、ブリュ
ースター角θB （７６°）の近傍で１％程度の差異があ
るが、これ以外の測定範囲に関しては、計算値とほぼ正
確に一致しているので、実測値が正しいことが認めら
る。ただし、ｒ［Ｓ］とｔ［Ｓ］の実測値は計算値と一
致せず、その理由は詳らかでないが、取りあえず不問と
する。
B が正しいか否かを検討してみる。上記の式(5) に、θ
1 ＝７６°，θ2 ＝１４°を代入してｎ2 を求めると、
シリコンウエハの屈折率ｎ＝４．０がえられる。式(5)
のｎ2 を４．０として種々のθ1 に対するθ2 を求め、
これらを式(1) 〜(4) に入れて、ｒ［Ｐ］，ｔ［Ｐ］，
ｒ［Ｓ］，およびｔ［Ｓ］を算出すると、図に示す計算
値がえられた。ｒ［Ｐ］とｔ［Ｐ］の実測値は、ブリュ
ースター角θB （７６°）の近傍で１％程度の差異があ
るが、これ以外の測定範囲に関しては、計算値とほぼ正
確に一致しているので、実測値が正しいことが認めら
る。ただし、ｒ［Ｓ］とｔ［Ｓ］の実測値は計算値と一
致せず、その理由は詳らかでないが、取りあえず不問と
する。
【００１４】図３は、上記の実験結果を踏まえて構成さ
れた、この発明の異物検出光学５の構成を示す。投光系
51はアルゴンレーザ発振管511 をレーザ光源とし、これ
が発振する波長４８８ｎｍのレーザビームＬT をＰ偏光
波とし、これを集束レンズ512 により集束して、ウエハ
１の表面に対してブリュースター角θB （７６°）で投
射する。表面による正反射光Ｒ［Ｐ］の強度は、投射し
たレーザビームＬT の１％程度である。一方、表面で屈
折した透過光Ｔ［Ｐ］の強度は、透過率ｔ［Ｐ］が〜９
９％であるため、ほとんどが表面を透過して内部に侵入
する。ウエハ１の減衰率αは、１．２８×１０4 ／ｃｍ
とされており、内部に侵入した透過光Ｔ［Ｐ］は、深さ
が例えば、１μｍで２７％、２μｍで７．７％、３μｍ
で２％……などと急激の減衰する。
れた、この発明の異物検出光学５の構成を示す。投光系
51はアルゴンレーザ発振管511 をレーザ光源とし、これ
が発振する波長４８８ｎｍのレーザビームＬT をＰ偏光
波とし、これを集束レンズ512 により集束して、ウエハ
１の表面に対してブリュースター角θB （７６°）で投
射する。表面による正反射光Ｒ［Ｐ］の強度は、投射し
たレーザビームＬT の１％程度である。一方、表面で屈
折した透過光Ｔ［Ｐ］の強度は、透過率ｔ［Ｐ］が〜９
９％であるため、ほとんどが表面を透過して内部に侵入
する。ウエハ１の減衰率αは、１．２８×１０4 ／ｃｍ
とされており、内部に侵入した透過光Ｔ［Ｐ］は、深さ
が例えば、１μｍで２７％、２μｍで７．７％、３μｍ
で２％……などと急激の減衰する。
【００１５】受光系52は、光軸がブリュースター角θB
と等しい受光角θR に設定され、２０°の集光角を有す
る集光レンズ521 とＳ偏光フィルタ522 、およびＰＭＴ
523よりなる。上記の１％程度の正反射光Ｒ［Ｐ］は、
受光系52の集光レンズ521 により集光されるが、Ｓ偏光
フィルタ522 により除去されるのでＰＭＴ523 には受光
されず、また投射したレーザビームＬT には［Ｓ］偏光
波は含まれていないので、その正反射光も存在せず、Ｐ
ＭＴ523 にはもちろん入射しないので、これらはノイズ
とならない。これに対して表面に存在する異物ｅは、
［Ｐ］と［Ｓ］の両成分が混在するランダム偏光の散乱
光Ｓe をランダムな方向に散乱し、その一部が集光レン
ズ521 により集光され、Ｓ偏光フィルタ522 により
［Ｐ］成分が除去されて［Ｓ］成分がＰＭＴ523 に受光
される。
と等しい受光角θR に設定され、２０°の集光角を有す
る集光レンズ521 とＳ偏光フィルタ522 、およびＰＭＴ
523よりなる。上記の１％程度の正反射光Ｒ［Ｐ］は、
受光系52の集光レンズ521 により集光されるが、Ｓ偏光
フィルタ522 により除去されるのでＰＭＴ523 には受光
されず、また投射したレーザビームＬT には［Ｓ］偏光
波は含まれていないので、その正反射光も存在せず、Ｐ
ＭＴ523 にはもちろん入射しないので、これらはノイズ
とならない。これに対して表面に存在する異物ｅは、
［Ｐ］と［Ｓ］の両成分が混在するランダム偏光の散乱
光Ｓe をランダムな方向に散乱し、その一部が集光レン
ズ521 により集光され、Ｓ偏光フィルタ522 により
［Ｐ］成分が除去されて［Ｓ］成分がＰＭＴ523 に受光
される。
【００１６】図４により、ＣＯＰとＯＳＦの散乱光Ｓc
とその受光状態を説明する。(a) において、ウエハ１の
表面に存在するＣＯＰまたはＯＳＦに、レーザビームＬ
T ［Ｐ］が投射されると、これらの形状が平面に近いた
め、その散乱光Ｓcは［Ｐ］成分が［Ｓ］成分より強
く、［Ｐ］成分はＳ偏光フィルタ522 により除去され
て、弱い［Ｓ］成分がＰＭＴ523 に受光されるので、異
物ｅの散乱光ＳeのＳ／Ｎ比はほとんど低下しない。(b)
において、ウエハ１の内部に存在するＣＯＰまたはＯ
ＳＦに、透過光Ｔ［Ｐ］が投射されると、これらはラン
ダム偏光の散乱光Ｓc をランダムな方向に散乱し、その
一部が集光レンズ521 に入射する。この場合、２０°の
集光角の集光レンズ521 の集光範囲は、ウエハ１の表面
に対して２５°と５°の角度範囲であり、両角度は表面
に対して低角度であるため、この角度範囲に対応する内
部側の角度範囲Δθは１°程度の微小で、集光レンズ52
1 に入射する散乱光Ｓc は、全体のほんの一部分にすぎ
ない。また、ＣＯＰ，ＯＳＦの深さｄが深いと、透過光
Ｔ［Ｐ］と散乱光Ｓc はともに、前記したように内部で
減衰する。これらにより集光レンズ521 に集光される散
乱光Ｓc は大幅に減少して、異物ｅの散乱光Ｓe のＳ／
Ｎ比をほとんど低下させない。以上により、異物ｅの散
乱光Ｓe は良好なＳ／Ｎ比でＰＭＴ523 に受光され、
０．１μｍ以下の異物ｅの検出が可能とされる。
とその受光状態を説明する。(a) において、ウエハ１の
表面に存在するＣＯＰまたはＯＳＦに、レーザビームＬ
T ［Ｐ］が投射されると、これらの形状が平面に近いた
め、その散乱光Ｓcは［Ｐ］成分が［Ｓ］成分より強
く、［Ｐ］成分はＳ偏光フィルタ522 により除去され
て、弱い［Ｓ］成分がＰＭＴ523 に受光されるので、異
物ｅの散乱光ＳeのＳ／Ｎ比はほとんど低下しない。(b)
において、ウエハ１の内部に存在するＣＯＰまたはＯ
ＳＦに、透過光Ｔ［Ｐ］が投射されると、これらはラン
ダム偏光の散乱光Ｓc をランダムな方向に散乱し、その
一部が集光レンズ521 に入射する。この場合、２０°の
集光角の集光レンズ521 の集光範囲は、ウエハ１の表面
に対して２５°と５°の角度範囲であり、両角度は表面
に対して低角度であるため、この角度範囲に対応する内
部側の角度範囲Δθは１°程度の微小で、集光レンズ52
1 に入射する散乱光Ｓc は、全体のほんの一部分にすぎ
ない。また、ＣＯＰ，ＯＳＦの深さｄが深いと、透過光
Ｔ［Ｐ］と散乱光Ｓc はともに、前記したように内部で
減衰する。これらにより集光レンズ521 に集光される散
乱光Ｓc は大幅に減少して、異物ｅの散乱光Ｓe のＳ／
Ｎ比をほとんど低下させない。以上により、異物ｅの散
乱光Ｓe は良好なＳ／Ｎ比でＰＭＴ523 に受光され、
０．１μｍ以下の異物ｅの検出が可能とされる。
【００１７】上記においては、アルゴンレーザ管511 が
発振する４８８ｎｍ波長のレーザビームを使用したが、
これ以外の、例えばヘリウムネオンレーザ管が発振する
６３３ｎｍ波長のレーザビームの場合について考察す
る。６３３ｎｍ波長に対するシリコンの屈折率は、取り
あえず明確でないが、例えば前記した３μｍに対する
３．４３の屈折率に対して、式(5) によりブリュースタ
ー角θB を計算すると、７３．７°がえられ、この角度
は４８８ｎｍに対する７６°と大差がない。６３３ｎｍ
は、４８８ｎｍと３μｍの間にあるので、そのブリュー
スター角θB も７３．７°と７６°の間にあると考えら
れる。従って、ヘリウムネオンレーザ管を光源とし、上
記と同様の実験を行って６３３ｎｍ波長に対するブリュ
ースター角θB を求めて投光系51を構成しても、上記と
同様の結果を得ることができる。
発振する４８８ｎｍ波長のレーザビームを使用したが、
これ以外の、例えばヘリウムネオンレーザ管が発振する
６３３ｎｍ波長のレーザビームの場合について考察す
る。６３３ｎｍ波長に対するシリコンの屈折率は、取り
あえず明確でないが、例えば前記した３μｍに対する
３．４３の屈折率に対して、式(5) によりブリュースタ
ー角θB を計算すると、７３．７°がえられ、この角度
は４８８ｎｍに対する７６°と大差がない。６３３ｎｍ
は、４８８ｎｍと３μｍの間にあるので、そのブリュー
スター角θB も７３．７°と７６°の間にあると考えら
れる。従って、ヘリウムネオンレーザ管を光源とし、上
記と同様の実験を行って６３３ｎｍ波長に対するブリュ
ースター角θB を求めて投光系51を構成しても、上記と
同様の結果を得ることができる。
【００１８】
【実施例】図５は、上記の異物検出光学系５を具備した
異物検査装置１０の一実施例の構成図を示す。異物検査
装置１０は、前記した図３の異物検出光学５を有し、た
だし投光系51には、コリメータレンズ513 と２個のミラ
ー514 ，515 を図示の位置に付加し、受光系52は全く同
一とする。また異物検査装置１０は、図６の従来の異物
検査装置と同様に、回転・移動テーブル２とデータ処理
部４とを有する。
異物検査装置１０の一実施例の構成図を示す。異物検査
装置１０は、前記した図３の異物検出光学５を有し、た
だし投光系51には、コリメータレンズ513 と２個のミラ
ー514 ，515 を図示の位置に付加し、受光系52は全く同
一とする。また異物検査装置１０は、図６の従来の異物
検査装置と同様に、回転・移動テーブル２とデータ処理
部４とを有する。
【００１９】以下、図５により上記の異物検査装置１０
の動作を説明する。被検査のウエハ１は回転・移動テー
ブル２に載置されて、回転と半径方向の移動する。これ
に対して異物検出光学系５のアルゴンレーザ管511 より
の４８８ｎｍ波長でＰ偏光のレーザビームＬT は、コリ
メータレンズ513 により平行とされ、両ミラー514,515
を経て集束レンズ512 によりスポットＳP に集束され
て、ブリュースター角θB （〜７５°とする）でウエハ
１の表面に投射され、スポットＳP がウエハ１の表面を
スパイラル状に走査する。
の動作を説明する。被検査のウエハ１は回転・移動テー
ブル２に載置されて、回転と半径方向の移動する。これ
に対して異物検出光学系５のアルゴンレーザ管511 より
の４８８ｎｍ波長でＰ偏光のレーザビームＬT は、コリ
メータレンズ513 により平行とされ、両ミラー514,515
を経て集束レンズ512 によりスポットＳP に集束され
て、ブリュースター角θB （〜７５°とする）でウエハ
１の表面に投射され、スポットＳP がウエハ１の表面を
スパイラル状に走査する。
【００２０】表面に存在する異物ｅのランダム偏光の散
乱光Ｓe は、受光系52の集光レンズ521 により集光され
て、Ｓ偏光フィルタ522 により［Ｓ］成分が抽出され
る。一方、表面および内部に存在するＣＯＰとＯＳＦ
は、透過光Ｔ［Ｐ］を散乱し、このランダム偏光の散乱
光Ｓc は、その一部分が集光レンズ521 により集光さ
れ、Ｓ偏光フィルタ522 より［Ｓ］成分が抽出され、こ
れが前記した理由により、異物の散乱光Ｓe の［Ｓ］成
分より弱いので、異物ｅの散乱光Ｓe はＳ／Ｎがほとん
ど低下せずにＰＭＴ523 に受光される。ＰＭＴ523 が出
力する異物信号はデータ処理部４の異物検出回路41に入
力し、これに設定された適当な閾値ｖに比較されて微小
なノイズが除去され、０．１μｍ以下までの異物ｅと、
それぞれの大きさとが検出される。以下従来と同様に、
検出された大きさデータはデータ編集回路42に入力し、
各異物ｅのＸＹ座標値が付加されて異物データが編集さ
れ、これがプリンタ43によりプリントされてマップ表示
される。
乱光Ｓe は、受光系52の集光レンズ521 により集光され
て、Ｓ偏光フィルタ522 により［Ｓ］成分が抽出され
る。一方、表面および内部に存在するＣＯＰとＯＳＦ
は、透過光Ｔ［Ｐ］を散乱し、このランダム偏光の散乱
光Ｓc は、その一部分が集光レンズ521 により集光さ
れ、Ｓ偏光フィルタ522 より［Ｓ］成分が抽出され、こ
れが前記した理由により、異物の散乱光Ｓe の［Ｓ］成
分より弱いので、異物ｅの散乱光Ｓe はＳ／Ｎがほとん
ど低下せずにＰＭＴ523 に受光される。ＰＭＴ523 が出
力する異物信号はデータ処理部４の異物検出回路41に入
力し、これに設定された適当な閾値ｖに比較されて微小
なノイズが除去され、０．１μｍ以下までの異物ｅと、
それぞれの大きさとが検出される。以下従来と同様に、
検出された大きさデータはデータ編集回路42に入力し、
各異物ｅのＸＹ座標値が付加されて異物データが編集さ
れ、これがプリンタ43によりプリントされてマップ表示
される。
【００２１】
【発明の効果】以上の説明のとおり、この発明の異物検
出光学系においては、シリコンウエハの表面に対して、
投光系のレーザ光源よりのＰ偏光のレーザビームをブリ
ュースター角θB で投射することが大きい特徴で、これ
により、表面によるＰ偏光の正反射光は零に近い極小値
とされ、さらに受光系のＳ偏光フィルタにより除去され
て、異物の散乱光に対するその影響が排除され、また表
面と内部に存在する結晶欠陥と酸化物層のランダム偏光
の散乱光とは、それぞれの一部分が受光系の集光レンズ
により集光されるが、Ｓ偏光フィルタによりこれらの
［Ｐ］偏光成分が除去されて強度が減少するので、表面
に存在する異物の散乱光はＳ／Ｎ比が低下することなく
受光器に受光され、従来困難であった０．１μｍ以下の
直径の異物までを検出可能とするもので、６４メガビッ
ト以上の高集積密度のＩＣに対するシリコンウエハの異
物検査に寄与する効果には、大きいものがある。
出光学系においては、シリコンウエハの表面に対して、
投光系のレーザ光源よりのＰ偏光のレーザビームをブリ
ュースター角θB で投射することが大きい特徴で、これ
により、表面によるＰ偏光の正反射光は零に近い極小値
とされ、さらに受光系のＳ偏光フィルタにより除去され
て、異物の散乱光に対するその影響が排除され、また表
面と内部に存在する結晶欠陥と酸化物層のランダム偏光
の散乱光とは、それぞれの一部分が受光系の集光レンズ
により集光されるが、Ｓ偏光フィルタによりこれらの
［Ｐ］偏光成分が除去されて強度が減少するので、表面
に存在する異物の散乱光はＳ／Ｎ比が低下することなく
受光器に受光され、従来困難であった０．１μｍ以下の
直径の異物までを検出可能とするもので、６４メガビッ
ト以上の高集積密度のＩＣに対するシリコンウエハの異
物検査に寄与する効果には、大きいものがある。
【図１】図１は、この発明におけるブリュースター角の
説明図である。
説明図である。
【図２】図２は、シリコンウエハの反射率などの実験デ
ータを示す曲線図である。
ータを示す曲線図である。
【図３】図３は、この発明の異物検出光学系の構成図で
ある。
ある。
【図４】図４は、異物検出光学系における結晶欠陥と酸
化物層によるノイズの発生と受光状態の説明図で、(a)
は結晶欠陥と酸化物層が表面に存在する場合、(b) は内
部に存在する場合である。
化物層によるノイズの発生と受光状態の説明図で、(a)
は結晶欠陥と酸化物層が表面に存在する場合、(b) は内
部に存在する場合である。
【図５】図５は、異物検出光学系を具備した異物検査装
置の構成図である。
置の構成図である。
【図６】図６は、従来の異物検査装置の説明図で、(a)
は基本構成図、(b) はレーザビームの異物による散乱光
の説明図である。
は基本構成図、(b) はレーザビームの異物による散乱光
の説明図である。
【図７】図７は、シリコンウエハの表面または内部に存
在する、結晶欠陥と酸化物層のモデルを示す断面図であ
る。
在する、結晶欠陥と酸化物層のモデルを示す断面図であ
る。
１…シリコンウエハ、単にウエハ、２…ＸＹ移動ステー
ジ、３…従来の異物検査光学系、31…レーザ光源、32…
コリメータレンズ、33…ミラー、34…集束レンズ、35…
集光レンズ、36…光電子増倍管（ＰＭＴ）、４…データ
処理部、41…異物検出回路、42…データ編集回路、43…
プリンタ、５…この発明の異物検出光学系、51…投光
系、511 …アルゴンレーザ管、512 …集束レンズ、513
…コリメータレンズ、514,515 …ミラー、52…受光系、
521 …集光レンズ、522 …Ｓ偏光フィルタ、523 …光電
子増倍管（ＰＭＴ）、１０…異物結晶光学系５を具備し
た異物検査装置、θ1 …入射角、θ2 …屈折角、θB …
ブリュースター角、ｎ…屈折率、λ…波長、ｅ…異物、
Ｓe …異物の散乱光、ｒ…反射率、ｔ…透過率、ｒ
［Ｐ］…Ｐ偏光波の反射率、ｒ［Ｓ］…Ｓ偏光波の反射
率、ｔ［Ｐ］…Ｐ偏光波の透過率、ｔ［Ｓ］…Ｓ偏光波
の透過率、ＣＯＰ…結晶欠陥、ＯＳＦ…酸化物層、Ｓc
…ＣＯＰとＯＳＦの散乱光。
ジ、３…従来の異物検査光学系、31…レーザ光源、32…
コリメータレンズ、33…ミラー、34…集束レンズ、35…
集光レンズ、36…光電子増倍管（ＰＭＴ）、４…データ
処理部、41…異物検出回路、42…データ編集回路、43…
プリンタ、５…この発明の異物検出光学系、51…投光
系、511 …アルゴンレーザ管、512 …集束レンズ、513
…コリメータレンズ、514,515 …ミラー、52…受光系、
521 …集光レンズ、522 …Ｓ偏光フィルタ、523 …光電
子増倍管（ＰＭＴ）、１０…異物結晶光学系５を具備し
た異物検査装置、θ1 …入射角、θ2 …屈折角、θB …
ブリュースター角、ｎ…屈折率、λ…波長、ｅ…異物、
Ｓe …異物の散乱光、ｒ…反射率、ｔ…透過率、ｒ
［Ｐ］…Ｐ偏光波の反射率、ｒ［Ｓ］…Ｓ偏光波の反射
率、ｔ［Ｐ］…Ｐ偏光波の透過率、ｔ［Ｓ］…Ｓ偏光波
の透過率、ＣＯＰ…結晶欠陥、ＯＳＦ…酸化物層、Ｓc
…ＣＯＰとＯＳＦの散乱光。
Claims (2)
- 【請求項１】屈折率ｎのシリコンウエハの表面に対し
て、レーザ光源よりＰ偏光のレーザビームをブリュース
ター角θB で投射し、該投射されたレーザビームの該表
面によるＰ偏光の正反射光を零に近い極小値とする投光
系と、該投光系に対して対称的に設けられ、光軸が該ブ
リュースター角θB に等しい受光角θR に設定され、適
当な集光角を有し、該表面に存在する異物によるランダ
ム偏光の散乱光を集光する集光レンズと、該集光された
散乱光のＳ偏光成分を抽出するＳ偏光フィルタ、および
該抽出されたＳ偏光成分を受光して、異物信号を出力す
る受光器よりなる受光系とにより構成されたことを特徴
とする、シリコンウエハ表面の異物検出光学系。 - 【請求項２】前記投光系のレーザ光源は、波長λが４８
８ｎｍの前記Ｐ偏光のレーザビームを出力するアルゴン
レーザ管を使用し、該波長λに対する前記シリコンウエ
ハの屈折率ｎを４．０、該屈折率ｎに対する前記ブリュ
ースター角θB を７６°とし、前記受光系の受光角θR
を約７６°に、前記集光レンズの集光角を約２０°にそ
れぞれ設定したことを特徴とする、請求項１記載のシリ
コンウエハ表面の異物検出光学系。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3548096A JPH09210918A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | シリコンウエハ表面の異物検出光学系 |
| US08/629,266 US5903342A (en) | 1995-04-10 | 1996-04-08 | Inspection method and device of wafer surface |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3548096A JPH09210918A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | シリコンウエハ表面の異物検出光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09210918A true JPH09210918A (ja) | 1997-08-15 |
Family
ID=12442933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3548096A Pending JPH09210918A (ja) | 1995-04-10 | 1996-01-30 | シリコンウエハ表面の異物検出光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09210918A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11190702A (ja) * | 1997-12-26 | 1999-07-13 | Hitachi Ltd | ウエハ検査装置 |
| US6118525A (en) * | 1995-03-06 | 2000-09-12 | Ade Optical Systems Corporation | Wafer inspection system for distinguishing pits and particles |
| US6731384B2 (en) * | 2000-10-10 | 2004-05-04 | Hitachi, Ltd. | Apparatus for detecting foreign particle and defect and the same method |
| JP2005033177A (ja) * | 2003-05-05 | 2005-02-03 | Kla-Tencor Technologies Corp | 反射率測定によるエッジビード除去の検査 |
| US7245364B2 (en) | 2004-07-02 | 2007-07-17 | Tokyo Electron Limited | Apparatus for inspecting a surface of an object to be processed |
| JP2010092984A (ja) * | 2008-10-06 | 2010-04-22 | Sumco Corp | 表面検査方法 |
-
1996
- 1996-01-30 JP JP3548096A patent/JPH09210918A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6118525A (en) * | 1995-03-06 | 2000-09-12 | Ade Optical Systems Corporation | Wafer inspection system for distinguishing pits and particles |
| US6292259B1 (en) | 1995-03-06 | 2001-09-18 | Ade Optical Systems Corporation | Wafer inspection system for distinguishing pits and particles |
| US6509965B2 (en) | 1995-03-06 | 2003-01-21 | Ade Optical Systems Corporation | Wafer inspection system for distinguishing pits and particles |
| JPH11190702A (ja) * | 1997-12-26 | 1999-07-13 | Hitachi Ltd | ウエハ検査装置 |
| US6731384B2 (en) * | 2000-10-10 | 2004-05-04 | Hitachi, Ltd. | Apparatus for detecting foreign particle and defect and the same method |
| JP2005033177A (ja) * | 2003-05-05 | 2005-02-03 | Kla-Tencor Technologies Corp | 反射率測定によるエッジビード除去の検査 |
| US7245364B2 (en) | 2004-07-02 | 2007-07-17 | Tokyo Electron Limited | Apparatus for inspecting a surface of an object to be processed |
| JP2010092984A (ja) * | 2008-10-06 | 2010-04-22 | Sumco Corp | 表面検査方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3686160B2 (ja) | ウエハ表面検査方法および検査装置 | |
| US5903342A (en) | Inspection method and device of wafer surface | |
| JP2847458B2 (ja) | 欠陥評価装置 | |
| US7643139B2 (en) | Method and apparatus for detecting defects | |
| US7528942B2 (en) | Method and apparatus for detecting defects | |
| US5032734A (en) | Method and apparatus for nondestructively measuring micro defects in materials | |
| JP3381924B2 (ja) | 検査装置 | |
| EP0439881B1 (en) | Method and apparatus for nondestructively measuring micro defects in materials | |
| JP3404274B2 (ja) | ウエハ検査装置 | |
| US4978862A (en) | Method and apparatus for nondestructively measuring micro defects in materials | |
| US7773212B1 (en) | Contemporaneous surface and edge inspection | |
| JP3166841B2 (ja) | パーティクル検査装置 | |
| JP5349742B2 (ja) | 表面検査方法及び表面検査装置 | |
| JPH09210918A (ja) | シリコンウエハ表面の異物検出光学系 | |
| US6577389B2 (en) | System and methods for inspection of transparent mask substrates | |
| JPS63143830A (ja) | ヘイズ欠陥検出方法 | |
| JP2002340811A (ja) | 表面評価装置 | |
| JPH07318500A (ja) | 物体表面近傍の検査装置 | |
| JP5417793B2 (ja) | 表面検査方法 | |
| JPH06258238A (ja) | 結晶欠陥検査方法 | |
| JP3432273B2 (ja) | 異物検査装置及び異物検査方法 | |
| JP2004163240A (ja) | 表面評価装置 | |
| JP2577920B2 (ja) | 異物有無検査装置 | |
| JP2798288B2 (ja) | 材料の微細な欠陥を非破壊で計測する方法及び装置 | |
| JP3338118B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 |