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図面 (6)

目的

ステージ被検査物を載置し、装置を駆動させるだけで自動的に全反射による表面検査が行える表面検査装置を提供する。

構成

被検査物の表面に全反射を起こすように光を照射する表面検査用光源と、前記被検査物の表面で反射した反射光を検出する表面検査用検出器と、を有する表面検査装置であって、前記被検査物の屈折率を検出する屈折率測定手段と、前記屈折率測定手段で得られた屈折率から全反射角を求めるとともに前記全反射角に基づいて前記表面検査用光源および表面検査用検出器の位置を制御する処理・制御装置とを有する構造となっている。前記屈折率測定手段は被検査物の表面に光を照射する屈折率測定用光源と、前記被検査物の表面で反射した光を検出する屈折率測定用検出器とからなっている。

概要

背景

IC,LSI等半導体装置の製造においては半導体基板が使用されるが、回路パターン微細化に伴い、ウエハ表面の状態の検出が重要となっている。すなわち、ウエハの表面は、たとえば、株式会社プレスジャーナル発行「月刊Semiconductor World 」1986年3月号、同年2月15日発行、P109〜P115「表面欠陥検査への光散乱の応用」に記載されているように、パーティクル異物)付着,ピットあるいはスクラッチスパイク等の凹凸による欠陥が多々存在する。このような異物を検査する検査手段としては、同文献に示されるようにウエハ表面に照射した光の散乱光の検出による異物検査手段や、工業調査会発行「電子材料」1991年8月号、同年8月1日発行、P32〜P36に記載されている全反射を利用したウエハ表面分析手段が知られている。

概要

ステージ被検査物を載置し、装置を駆動させるだけで自動的に全反射による表面検査が行える表面検査装置を提供する。

被検査物の表面に全反射を起こすように光を照射する表面検査用光源と、前記被検査物の表面で反射した反射光を検出する表面検査用検出器と、を有する表面検査装置であって、前記被検査物の屈折率を検出する屈折率測定手段と、前記屈折率測定手段で得られた屈折率から全反射角を求めるとともに前記全反射角に基づいて前記表面検査用光源および表面検査用検出器の位置を制御する処理・制御装置とを有する構造となっている。前記屈折率測定手段は被検査物の表面に光を照射する屈折率測定用光源と、前記被検査物の表面で反射した光を検出する屈折率測定用検出器とからなっている。

目的

本発明の目的は、ステージに被検査物を載置し、装置を駆動させるだけで自動的に全反射による表面検査が行える表面検査装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

被検査物の表面に全反射を起こすように光を照射する表面検査用光源と、前記被検査物の表面で反射した反射光を検出する表面検査検出器と、を有する表面検査装置であって、前記被検査物の屈折率を検出する屈折率測定手段と、前記屈折率測定手段で得られた屈折率から全反射角を求めるとともに前記全反射角に基づいて前記表面検査用光源および表面検査用検出器の位置を制御する処理・制御装置とを有することを特徴とする表面検査装置。

請求項2

前記表面検査用光源および表面検査用検出器は被検査物を載置するステージの上方に配置されるドームに取り付けられた円弧状に延在するレールに沿って移動制御可能に配設されていることを特徴とする請求項1記載の表面検査装置。

請求項3

前記屈折率測定手段は被検査物の表面に光を照射する屈折率測定用光源と、前記被検査物の表面で反射した光を検出する屈折率測定用検出器とからなるとともに、前記ドームに固定されていることを特徴とする請求項1記載の表面検査装置。

技術分野

0001

本発明は表面検査装置、特に半導体装置製造における半導体基板ウエハ)の表面検査に適用して有効な技術に関する。

背景技術

0002

IC,LSI等半導体装置の製造においては半導体基板が使用されるが、回路パターン微細化に伴い、ウエハ表面の状態の検出が重要となっている。すなわち、ウエハの表面は、たとえば、株式会社プレスジャーナル発行「月刊Semiconductor World 」1986年3月号、同年2月15日発行、P109〜P115「表面欠陥検査への光散乱の応用」に記載されているように、パーティクル異物)付着,ピットあるいはスクラッチスパイク等の凹凸による欠陥が多々存在する。このような異物を検査する検査手段としては、同文献に示されるようにウエハ表面に照射した光の散乱光の検出による異物検査手段や、工業調査会発行「電子材料」1991年8月号、同年8月1日発行、P32〜P36に記載されている全反射を利用したウエハ表面分析手段が知られている。

発明が解決しようとする課題

0003

全反射蛍光X線分析法は、前記文献に記載されているように、(1)表面近傍の情報が得られる、(2)通常の蛍光X線分析法で常に問題となる共存元素の影響を受けにくい、(3)バックグラウンドの原因となる試料内部からの散乱が発生しにくい等の特長を有する。

0004

従来の全反射を利用した表面検査装置は、被検査物全反射角を認識した上で、表面検査用光源と表面検査用検出器の位置を設定して表面検査を行っている。しかし、従来の表面検査装置では、被検査物の表面の物質の全反射角が分かっていない場合には、表面検査用光源および表面検査用検出器の位置設定ができ難い。

0005

本発明の目的は、ステージに被検査物を載置し、装置を駆動させるだけで自動的に全反射による表面検査が行える表面検査装置を提供することにある。

0006

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。

課題を解決するための手段

0007

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。すなわち、本発明の表面検査装置は、被検査物の表面に全反射を起こすように光を照射する表面検査用光源と、前記被検査物の表面で反射した反射光を検出する表面検査用検出器と、を有する表面検査装置であって、前記被検査物の屈折率を検出する屈折率測定手段と、前記屈折率測定手段で得られた屈折率から全反射角を求めるとともに前記全反射角に基づいて前記表面検査用光源および表面検査用検出器の位置を制御する処理・制御装置とを有する構造となっている。前記表面検査用光源および表面検査用検出器は、被検査物を載置するステージの上方に配置されるドームに取り付けられた円弧状に延在するレールに沿って移動制御可能に配設されている。また、前記屈折率測定手段は被検査物の表面に光を照射する屈折率測定用光源と、前記被検査物の表面で反射した光を検出する屈折率測定用検出器とからなるとともに、前記ドームに固定されている。

0008

上記した手段によれば、本発明の表面検査装置は、ステージに被検査物を載置し、装置を駆動させると、被検査物の表面の屈折率を自動的に測定するとともに、全反射角を求め、表面検査用光源および表面検査用検出器の位置を制御して全反射による表面検査が行えるため、被検査物の表面の屈折率や全反射角を知らなくても全反射利用による表面検査が可能となる。

0009

下図面を参照して本発明の一実施例について説明する。図1は本発明の一実施例による表面検査装置の要部を示す模式的断面図、図2は同じく要部を示す模式的平面図、図3は表面検査用光源を支持する支持部の概要を示す模式図、図4は同じく模式的断面図、図5は本実施例の表面検査装置の機能構成を示すブロック図である。

0010

本実施例の表面検査装置は、半導体基板(ウエハ)等の被検査物1を載置するステージ2を有している。前記ステージ2は、平面X方向にモータ3の駆動によって移動するXテーブル4と、平面Y方向にモータ5の駆動によって移動するYテーブル6とからなっている。ステージ2は処理・制御装置10によって制御される。

0011

一方、前記ステージ2の上方には半球状のドーム11が配設されている。このドーム11の天井面には、屈折率測定用光源12および屈折率測定用検出器13が配設されている。前記屈折率測定用光源12からは被検査物1に向かって光が発光される。被検査物1の表面で反射された光は前記屈折率測定用検出器13によって検出され、被検査物1の表面の屈折率が測定される。前記屈折率測定用光源12および屈折率測定用検出器13の配置状態は、図2に示すような位置関係となる。

0012

他方、前記ドーム11の天井面には円弧状のレール15が張り付けるように配設されている。このレール15には表面検査用光源16が取り付けられた光源支持装置17および表面検査用検出器18が取り付けられた検出器支持装置19が取り付けられている。前記光源支持装置17と検出器支持装置19とは、表面検査用光源16と表面検査用検出器18とが異なるだけで他の部分は同一となっている。

0013

光源支持装置17は、図3および図4に示すような構造となっている。すなわち、レール15は、たとえば、図4に示すように断面がI型構造となるとともに、このI型構造の窪みには車輪20が回転自在に嵌合されている。車輪20はコの字断面ハウジング21に支持されている。ハウジング21はI型構造のレール15の内側を覆うようになっている。また、前記レール15の内側の面には、ラック22が張り付けるように固定されている。このラック22にはピニオン23が噛み合うように取り付けられる。ピニオン23は、前記ハウジング21の外側に取り付けられたモータ24の回転軸25に固定されている。したがって、前記モータ24の正転によって光源支持装置17はレール15に沿って上昇し、逆転によって光源支持装置17はレール15に沿って下降するようになる。

0014

また、ハウジング21には支持板26が取り付けられるとともに、この支持板26には表面検査用光源16が取り付けられている。なお、検出器支持装置19は、前述のように光源支持装置17と同一構造となっていることから、図1に示すように、表面検査用検出器18以外の部品名称,符号は光源支持装置17と同じとする。

0015

つぎに、制御系について説明する。図5は本実施例の表面検査装置の機能構成を示すブロック図であり、10は処理・制御装置、30は指示入力部、13は屈折率測定用検出器、2はステージ、31は表面検査用光源系、32は表面検査用検出系、33は情報出力装置、34は補助記憶装置である。前記処理・制御装置10はコンピュータで構成され、ステージ2,表面検査用光源系31,表面検査用検出系32を制御するとともに、屈折率測定用検出器13からの情報に基づいて被検査物(ウエハ)1の表面の物質(膜)の全反射角度θを算出し、表面検査用光源系31および表面検査用検出系32の位置制御を行い、ウエハ1の表面状態を全反射検出状態で検出させるようになっている。また、処理・制御装置10によってステージ2を制御され、載置されるウエハ1の表面全域の表面検査が行われる。表面の検出情報は情報出力装置33から出力されるとともに、補助記憶装置34に記憶される。

0016

前記屈折率測定用検出器13によって検出された屈折率nから、次式によって全反射角度θが求められる。

0017

θ=sin-1(1/n) ………(1)
このような表面検査装置においては、前記ステージ2上に載置されたウエハ1におけるパーティクル等による異物,ピット,スパイク等の異常有無や異常分布を検出する。この場合、測定者はウエハ1の表面の屈折率を知らなくても、また全反射角度を知らなくても、本実施例の表面検査装置は自動的に屈折率を測定し、全反射角度を求めて全反射状態で異物検査等の表面検査を行う。

0018

すなわち、前記ステージ2にウエハ1を載置した後、指示入力部30から作業開始を入力すると、屈折率測定用光源12からウエハ1の表面に光、たとえば、300〜400nmのレーザ光が照射される。このレーザ光はウエハ1の表面で反射し、反射光は屈折率測定用検出器13によって検出され、屈折率が測定される。たとえば、屈折率はSiO2 膜の場合は1.45、SiN膜の場合は2.00となる。屈折率測定用検出器13は市販の装置が使用される。屈折率測定用検出器13による測定情報は処理・制御装置10に送られる。処理・制御装置10では、演算部によって、全反射角度θが求められる。処理・制御装置10は、前記全反射角度θから、光源支持装置17および検出器支持装置19におけるモータ24を制御して、前記表面検査用光源16および表面検査用検出器18の位置を制御し、表面検査用検出器18によって全反射光を検出するように設定する。表面検査用光源16は、たとえば、300〜400nmの波長のレーザ光を発光する半導体レーザからなる。

0019

つぎに、表面検査用光源16を全反射を起こす位置に設定した後、ウエハ1の表面を検査する。この検査時、ステージ2は平面XY方向に移動制御され、ウエハ1の全表面がスキャンされる。表面検査情報は、情報出力装置33によって出力されるとともに、補助記憶装置34に記憶される。

0020

本実施例の表面検査装置によれば、ステージ2に載置された被検査物1は、自動的に屈折率が測定される。

0021

本実施例の表面検査装置によれば、ステージ2に載置された被検査物1は、自動的に屈折率が測定されるとともに、自動的に全反射角度θが求められる。

0022

本実施例の表面検査装置によれば、ステージ2に載置された被検査物1に対して、自動的に表面検査用光源16および表面検査用検出器18が位置設定され、表面検査用検出器18で全反射光を検出できるように設定される。

0023

本実施例の表面検査装置によれば、ステージ2に載置された被検査物1は、全反射光による検出によって被検査物1の全面の表面検査が自動的に行われる。

0024

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、前記実施例において、表面検査用検出器18に代えて光センサを取り付け、光強度を一定に保つようにすることで、表面検査用光源16の印加電圧の変化の程度を検出して表面検査を行うようにしても高精度の検出が可能となる。すなわち、ステージ2上に被検査物1と同じものでかつ異物等がないダミー品または被検査物1を載置しない状態(ブランク状態)で光センサーの光強度(Po )を検出する。その後、ステージ2上に被検査物1を載置し、光センサーにおける光強度Pを検出し、光強度PがPo となるように、表面検査用光源16の出力を制御する。被検査物1の表面に異物等が多く存在すればするほど、光強度Pは低下するため、表面検査用光源16に印加する電圧を大きくなる。そこで、表面検査用光源16に印加される電圧の変化から異物の存在および異物分布状況を知る。

0025

また、他の装置として、連続で波長が変更できる光源を持ち、屈折率,膜厚を測定し、表面反射する波長を計算し、その波長によって異物を検査してもよい。この例は、異物検査は全反射によらない一般の装置である。

発明の効果

0026

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。本発明の表面検査装置によれば、ステージに被検査物を載置し、装置を駆動させるだけで自動的に全反射による表面検査が行えることから、被検査物の屈折率や全反射角度を知らなくても全反射による表面検査を行うことができる。

図面の簡単な説明

0027

図1本発明の一実施例による表面検査装置の要部を示す模式的断面図である。
図2本実施例による表面検査装置の要部を示す模式的平面図である。
図3本実施例による表面検査装置における表面検査用光源を支持する支持部の概要を示す模式図である。
図4本実施例による表面検査装置における表面検査用光源を支持する支持部の概要を示す模式的断面図である。
図5本実施例の表面検査装置の機能構成を示すブロック図である。

--

0028

1…被検査物、2…ステージ、3…モータ、4…Xテーブル、5…モータ、6…Yテーブル、10…処理・制御装置、11…ドーム、12…屈折率測定用光源、13…屈折率測定用検出器、15…レール、16…表面検査用光源、17…光源支持装置、18…表面検査用検出器、19…検出器支持装置、20…車輪、21…ハウジング、22…ラック、23…ピニオン、24…モータ、25…回転軸、26…支持板、30…指示入力部、31…表面検査用光源系、32…表面検査用検出系、33…情報出力装置、34…補助記憶装置。

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