JP3875383B2

JP3875383B2 - 表面検査装置

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Publication number: JP3875383B2
Application number: JP34573697A
Authority: JP
Inventors: 明彦関根; 陽一郎岩; 浩明相馬; 直人神酒; 久磯崎
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 1997-12-02
Filing date: 1997-12-02
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2017-12-02
Also published as: JPH11160245A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，広くは各種物体の表面検査装置に関し、詳しくは薄板状の物体たとえば半導体ウェーハの表面の異物（パーティクル等）や傷（結晶欠陥等）を検査するウェーハ表面検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、異なる被検査物ごとに、被検査物の表面に角度を変えて光束を照射し、その表面からの散乱光を受光して、被検査物表面の異物等を検査する装置は知られている。
【０００３】
たとえば、特開昭５６−６７７３９号公報には、光ビームとして互いに異なる方向から入射する複数のコヒーレント光ビームを用いた欠陥検査装置が示されている。
【０００４】
特開平１−５９５２２号公報には、検出点に対してその周囲の４方向の斜め上方より偏光レーザを照射し、検出点からの反射光のうち特定偏向成分を抽出して回路パターンが形成されたウエハ上に存在する異物を検出するようにしたウエハ異物検出装置が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
被検査物として半導体ウエハを想定すると、検査対象としては半導体ウエハ表面の異物（一般に凸状のもの）及び結晶欠陥（一般に凹状のもの）がある。
【０００６】
また、検査対象の種類によって望ましい照射角度に違いがある。この点に着目し、さらにこの検査対象ごとに適切な条件で、しかも同時に検査を行うことが望ましい。
【０００７】
しかし、従来の表面検査装置は、異物（一般に凸状のもの）及び結晶欠陥（一般に凹状のもの）の同時検査を実現できなかった。
【０００８】
本発明は，このような事情に鑑みてなされたもので、被検査物の表面に存在する異物や結晶欠陥の検査を同時に精度良く行うことのできる表面検査装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決手段は、前掲の請求項１〜８に記載の表面検査装置である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、異なる照射角度で光束を被検査物に照射し、その表面からの各角度ごとの散乱光を同時に受光して、被検査物の表面の凸状の異物や凹状の結晶欠陥などを、同時に検査することができる表面検査装置を提供するものである。
【００１１】
たとえば、本発明による表面検査装置は、第１波長の光束と第２波長の光束を発する光源部と、上記第１波長の光束を第１照射角度により被検査物の表面に照射する第１照射光学系と、上記第２波長の光束を第１照射角度とは異なる第２照射角度により被検査物の表面に照射する第２照射光学系と、第１照射光学系で照射されて被検査物表面の検査対象からの散乱光を第１受光方向から受光する第１受光光学系と、第２照射光学系で照射された被検査物表面の検査対象からの散乱光を第２受光方向から受光する第２受光光学系と、第１受光光学系で受光した第１波長の散乱光を第１受光信号に変換する第１受光部と、第１受光光学系で受光した第２波長の散乱光を第２受光信号に変換する第２受光部と、第２受光光学系で受光した第１波長の散乱光を第３受光信号に変換する第３受光部と、第２受光光学系で受光した第２波長の散乱光を第４受光信号に変換する第４受光部と、上記被検査物と上記照射光学系の照射光束とを相対的に変位させる変位部と、上記第１乃至第４受光信号から検査対象を弁別する信号処理部とを備えている。
【００１２】
その場合、好ましくは、上記第１照射光学系の第１照射角度は、上記第２照射光学系の第２照射角度よりも小さく設定してある。第１受光光学系が受光する第１受光方向が上記第１照射光学系又は上記第２照射光学系で照射された光束の被検査物の表面での正反射方向に対してなす第１受光角度は、第２受光光学系がその正反射方向となす第２受光角度よりも大きく設定されている。上記信号処理部は、上記第１受光信号若しくは第３受光信号に基づき第１処理信号を、又は上記第２受光信号若しくは第４受光信号に基づき第２処理信号を形成して、上記第１処理信号と上記第２処理信号との両者に含まれるデータから第１検査対象を、又は上記第１処理信号と上記第２処理信号との一方にしか含まれないデータから第２検査対象を、検査対象として判別する。
【００１３】
さらに好ましくは、上記第１受光部乃至第４受光部の感度をそれぞれ高感度と低感度に切換可能な感度設定手段を設ける。感度設定手段は、上記被検査物が表面散乱の少ないものであるときに、上記第１受光部及び上記第２受光部を高感度に設定し、上記第３受光部及び第４受光部を低感度に設定する。さらに、感度設定手段は、上記被検査物が表面散乱の多いものであるときに、上記第１受光部及び上記第２受光部を低感度に設定し、上記第３受光部及び第４受光部を高感度に設定する。
【００１４】
また、上記被検査物は、ベアの半導体ウエハとし、上記信号処理部は、上記第１検査対象として半導体ウエハ表面の異物を判別し、上記第２検査対象として半導体ウエハ表面の小さな凹部を判別する。さらに、上記信号処理部が判別した上記第１検査対象たる半導体ウエハ表面の異物及び上記第２検査対象たる半導体ウエハ表面の小さな凹部の何れか一つ又はその両方を表示する表示部を設ける。
【００１５】
さらに、上記信号処理部が判別した判別結果を記憶する記憶部を設け、すでに検査した検査対象を再び検査する際に、上記信号処理部が、記憶部に記憶された判別結果と今回の測定の判別結果とを関連づける。
【００１６】
【実施例】
図１は、本発明の好適な１つの実施例による表面検査装置の主要な光学要素の概略配置図である。
【００１７】
表面検査装置１は、少なくとも第１波長λ１の光束１１と、これと異なる第２波長λ２の光束１２を発するレーザチューブ等の光源部１０と、光源部１０からの第１波長λ１の光束１１を第１照射角度θ１によって、被検査物である半導体ウエハ２に照射する第１照射光学系２０と、光源部１０からの第２波長λ２の光束１２を第２照射角度θ２によって、第１照射光学系２０と同様に半導体ウエハ２の表面の検査点Ｐ上に照射する第２照射光学系３０と、第１照射光学系２０と第２照射光学系３０によって照射された光束１１、１２による半導体ウエハ２の表面の検査点Ｐからの散乱光を第１受光方向から受光する第１受光光学系４０と、第１照射光学系２０又は第２照射光学系３０によって照射された光束１１、１２による半導体ウエハ２の表面の検査点Ｐからの散乱光を第１受光方向とは異なる第２受光方向から受光する第２受光光学系５０と、被検査物たる半導体ウエハ２を上記第１照射光学系２０の照射光束１１に対して相対的に直線及び回転移動可能とする変位部６０とを有する。第１受光光学系４０の仰角は、３０°であり、第２受光光学系５０の仰角は、３０°である。
【００１８】
光源部１０を説明すると、少なくとも第１波長の光束１１と、これとは異なる第２波長の光束１２を発する光源部１０としては、複数の波長の光束を発する各種のものが利用できる。例えばマルチラインのレーザのように一つの光源で複数の波長の光束を発するものや、異なる波長の光束を発する複数の光源の光束をハーフミラーなどで合成して一つのビームを形成するものが採用できる。
【００１９】
マルチラインのレーザを採用する際に、不必要な波長の光束が発生する場合は、第１波長と第２波長を通過させるバンドパスフィルターを通過させることにより、必要な波長の光束のみを取り出すことができる。
【００２０】
異なる波長の光束を発する複数の光源を使用する場合は、複数の光束をハーフミラーなどで合成して一つのビームを形成する。その一例を図１１に示す。２個の光源１０からビーム（光束）を発し、途中でハーフミラー２０１で合成して合成ビームを作る。たとえば、ヘリウムカドミウムレーザを使用し、４４１．６ｎｍの波長と３２５ｎｍの波長を選択する。
【００２１】
図１の例で光源部１０としてアルゴンイオンレーザを用いれば、４８８ｎｍの波長と５１４．５ｎｍの波長が選択できる。光源部１０から射出された光束は、第１波長λ１の光束１１を通過させ、第２波長λ２の光束１２を反射させるダイクロイックミラー３によって、第１波長の光束１１と第２波長の光束１２が分離される。第１波長の光束１１は、第１ミラー２１によって向きが変えられ、第１照射レンズ群２２、第２ミラー２３を介して第１照射角度θ１で被検査物２の表面の照射点Ｐに照射される。第２波長の光束１２は、ダイクロイックミラー３によって反射され、第２照射レンズ群３１、第３ミラー３２及び第４ミラー３３を介して第２照射角度θ２で被検査物２の表面の照射点Ｐに照射される。
【００２２】
照射点Ｐに検査対象すなわち異物等が存在した場合、これに照射光束が照射されると、所定の指向性に従って散乱光が生じる。第１照射角度θ１及び第２照射角度θ２は、被検査物２の法線方向を基準に設定する。図１の実施例において、第１照射角度θ１は、入射角度として０度から４０度の範囲から所定角度が選択される。第２照射角度θ２は５０度から８５度の範囲から所定角度が選択される。水平方向は、一致していても異なっていても差し支えない。
【００２３】
図１の実施例においては、第１照射角度θ１＜第２照射角度θ２の関係が成立している。第１波長λ１と第２波長λ２の大きさは、任意に選択可能である。但し、入射角度が大きいほど検出感度が良くなり、また使用波長λが短いほど検出感度が良くなる傾向があるので、第１波長λ１よりも第２波長λ２が長い関係（第１波長λ１＜第２波長λ２）とすれば、それにより、第１照射角度θ１による検出感度と第２照射角度θ２による検出感度とが等しくなる方向に設定することができる。
【００２４】
次は、第１受光光学系４０（側方散乱光）と第２受光光学系５０（前方散乱）を説明する。
【００２５】
前述の散乱光を受光するために第１受光光学系４０と第２受光光学系５０が設けられている。第１受光光学系４０は、第１照射光学系２０と第２照射光学系３０によって照射された光束１１、１２による半導体ウエハ２の表面の検査点Ｐからの散乱光を第１受光方向から受光する。第２受光光学系５０は、第１照射光学系２０と第２照射光学系３０によって照射された光束１１、１２による半導体ウエハ２の表面の検査点Ｐからの散乱光を第１受光方向とは異なる第２受光方向から受光する。
【００２６】
第１受光方向の第１受光水平角θＨ１（たとえば９０°）及び第２受光方向の第２受光水平角θＨ２（たとえば５０°）は、第１照射光学系２０と第２照射光学系３０による照射光束１１、１２が被検査物２で鏡面反射されたときの反射方向を基準に測る。図１の実施例においては、第１受光水平角θＨ１＞第２受光水平角θＨ２の関係にある。
【００２７】
第１及び第２受光方向の受光仰角は例えば３０°に設定される。
【００２８】
図２に示すように、第１受光光学系４０で受光された受光光束は、受光光路に挿入又はこれから離脱するために矢印方向に移動可能に配置されているＮＤフィルタ２００を経たあと、第１波長λ１の光束と第２波長λ２の光束に第２ダイクロイックミラー３ａで分離される。そして、第１受光部４１は、第１受光光学系４０で受光した第１波長λ１の散乱光を受光し、第１受光信号に変換する。第２受光部４２は、第１受光光学系４０で受光した第２波長λ２の散乱光を受光し、第２受光信号に変換する。
【００２９】
第２受光光学系５０も、図２に示すものと同様の光学系により、矢印方向に移動可能に配置されているＮＤフィルタのあと第１波長λ１の光束と第２波長λ２の光束に第２ダイクロイックミラー３ａで分離する。第３受光部４３が、第２受光光学系５０で受光した第１波長λ１の散乱光を受光し、第３受光信号に変換する。第４受光部４４が、第２受光光学系５０で受光した第２波長λ２の散乱光を受光し、第４受光信号に変換する。
【００３０】
前述の第１受光部乃至第４受光部４１〜４４は、フォトマルチプライヤーなどの高感度の受光素子が望ましい。
【００３１】
また、変位部６０を説明すると、変位部６０は、被検査物２を回転変位させる回転変位部６１と被検査物２を直線変位させる直線変位部６２とから構成されている。回転変位部６１の一回転の変位に対して、直線変位を光束の幅の所定割合だけ移動させるようにすることで、被検査物２を第１及び第２照射光学系２０、３０の照射光によりくまなく螺旋走査を行う。
【００３２】
本発明は前述のような走査方法に限られるものではなく、回転変位の代わりに照射光束をポリゴンミラーなどで直線走査を行うようにしても構わない。
【００３３】
図１の実施例では、回転変位部６１が回転テーブルを回転させる回転モータにより構成され、直線変位部６２がその回転モータを直線的に移動させるスライド移動部で構成されている。スライド移動部は、その移動により照射光学系２０、３０の照射光束１１、１２の照射位置が被検査物２の中心を通り、直径方向によぎるように変位させる。
【００３４】
図３は、本発明による表面検査装置のブロック図である。
第１乃至第４受光部４１、４２、４３、４４の第１乃至第４受光信号は、それぞれ第１乃至第４Ａ／Ｄ変換器１１１、１１２、１１３、１１４により、デジタル信号に変換された後、信号処理部の働きを行う制御演算部１２０に送られ所定の信号処理がなされる。制御演算部１２０は、後述する所定の信号処理を行い、検査結果を必要に応じて表示部１３０で表示させたり、記憶部１４０に記憶したり、その記憶内容の読み出しを行う。
【００３５】
また、制御演算部１２０は、回転変位部６１の回転モータや直線変位部６２のスライド移動部を制御したり、被検査物２の種類に応じて、第１乃至第４受光部４１、４２、４３，４４の感度切換部１５０を制御する。
【００３６】
感度切換部１５０は、ＮＤフィルター２００を図２の矢印方向に移動して、第１乃至第４受光部４１、４２、４３、４４の受光窓ににＮＤフィルター２００を挿入して感度を下げたり、受光窓からＮＤフィルター２００を離脱して感度を上げたりすることにより感度切換を行う。
【００３７】
第１乃至第４受光部４１、４２、４３、４４をフォトマルチプライヤーで形成したときには、これらに加える電圧調整により感度を切り換えることもできる。
【００３８】
図４は、検査の概略手順を示す。
【００３９】
検査が開始されると、ステップＳ１において、被検査物２の種類を判別し、表面散乱の少ないもの（例えばベアウエハ、ＳｉＯ_２膜付きのもの）か、表面散乱の多いもの（例えば、金属膜付きのウエハ）かを判別する。被検査物２が、表面散乱の少ない被検査物のときには、ステップＳ２に進み、第１乃至第４受光部４１〜４４の感度を表面散乱の少ない被検査物に適した設定とする。すなわち表面散乱の少ない被検査物のときには、第１受光部４１及び第２受光部４２の感度を高感度に切換え、第３受光部４３及び第４受光部４４の感度を低感度に切換え（この状態を第１検査条件という）、ステップＳ３に進む。
【００４０】
ステップＳ３では、第１照射光学系２０及び第２照射光学系３０から第１波長λ１の光束１１と第２波長λ２の光束１２がともに照射された状態で変位部６０が回転変位と直線変位を行い、螺旋走査が行われ、ステップＳ４に進む。
【００４１】
ステップＳ４では、制御演算部１２０が第１乃至第４受光部４１〜４４からの第１乃至第４受光信号を受け取り、信号処理を行う受光信号を選択し、ステップＳ５に進む。
【００４２】
ステップＳ５では、制御演算部１２０が選択された受光信号に所定の信号処理を施し、検査対象（たとえば凸状の異物や、凹状の結晶欠陥等）を抽出し、その開始座標、終了座標、ピーク座標などのデータを求め、ステップＳ６に進む。
【００４３】
ステップＳ６では、抽出された高角度照射によるデータと抽出された低角度照射によるデータに基づき、検査対象の種類（たとえば凸状の異物や、凹状の結晶欠陥）を判別し、ステップＳ７に進む。
【００４４】
ステップＳ７では、走査を終了するか否かが判断される。終了でなければ、ステップＳ４に戻り、処理が走査が終了まで繰り返される。走査終了であれば、ステップＳ８に進む。
【００４５】
ステップＳ８では、検査対象の検査データを記憶部１４０に記憶し、ステップＳ９に進む。
【００４６】
ステップＳ９では、後述する検査対象の検査データを所定の形式で表示部１３０で表示し、ステップＳ１０に進む。
【００４７】
ステップＳ１０では、測定終了かどうかが判断される。測定終了でなければ、ステップＳ１に戻り、新たな測定が行われる。そうでなければ、そのまま終了する。
【００４８】
ステップＳ１において、被検査物２が、表面散乱の多いもの（例えば、金属膜付きのウエハ）と判断されたときには、ステップＳ１１に進み、第１乃至第４受光部４１〜４４の感度を表面散乱の多い被検査物に適した設定とする。すなわち表面散乱の多い被検査物のときには、第１受光部４１及び第２受光部４２の感度を低感度に切換え第３受光部４３及び第４受光部４４の感度を高感度に切換える。この状態を第２検査条件という。この場合、ステップＳ３に進み、検査が、上述したものと同様に行われる。
【００４９】
受光信号の選択は、次のように行われる。
【００５０】
図４のステップＳ４で行われる信号選択処理について以下に説明する。
【００５１】
被検査物２が、表面散乱の少ないもの（例えばベアウエハ、ＳｉＯ_２膜付きのもの）である場合、第１乃至第４受光部４１〜４４の感度を表面散乱の少ない被検査物に適した設定とされる。すなわち表面散乱の少ない被検査物のときには、第１受光部４１及び第２受光部４２の感度を高感度に切換え、第３受光部４３及び第４受光部４４の感度を低感度に切換える。この状態を第１検査条件という。この状態で検査が行われる。
【００５２】
このときに、高角度で照射される光束による第１波長λ１の散乱光は、高感度に設定された第１受光部４１、低感度に設定された第３受光部４３で受光され、第１受光信号、第３受光信号が形成される。
【００５３】
低角度で照射される光束による第２波長λ２の散乱光は、高感度に設定された第２受光部４２と、低感度に設定された第４受光部４４で受光され、第２受光信号と、第４受光信号が形成される。この時の各受光信号の一例を図５の（１）（２）（３）（４）に示す。
【００５４】
図５に示されているように、検査対象を抽出する信号処理が行われる受光信号は、検査対象からの散乱光の強度によって決定される。たとえば、一例として、高感度に設定されている第１受光部４１の出力である第１受光信号４１ａ〜４１ｄが飽和していないときには、第１受光信号が第１波長λ１の散乱光の信号として信号処理の対象に選択される。第１受光信号４１ａ〜４１ｄの少なくとも一つが飽和しているときには、低感度に設定されている第３受光部４３の出力である第３受光信号４３ａ〜４３ｄが第１波長λ１の散乱光の信号として信号処理の対象に選択される。これにより高角度照射の場合の散乱特性が得られる。
【００５５】
一方、低角度照射の場合の散乱特性に関しては、高感度に設定されている第２受光部４２の出力である第２受光信号４２ａ〜４２ｄのすべてが飽和していないときには、第２受光信号４２ａ〜４２ｄが第２波長λ２の散乱光の信号として信号処理の対象に選択される。第２受光信号４２ａ〜４２ｄのいずれかが飽和しているときには、低感度に設定されている第４受光部４４の出力である第４受光信号４４ａ〜４４ｄが第２波長λ２の散乱光の信号として信号処理の対象に選択される。
【００５６】
さらに、検査対象データの抽出信号の処理のしかたを具体的に説明する。
【００５７】
検査対象のデータの処理は、図４に示すステップＳ５において行われる。その検査対象のデータ抽出処理に関して説明すると、検査対象を表現するための各種の方式がある。一例として、検査対象を、その開始座標、終了座標、ピーク座標として求めるものを示す。
【００５８】
図６は、そのような本発明のフローチャートの一例を示す。
【００５９】
図６において、まず測定が開始されると、ステップ１において、測定データが入力され、ステップ２に進む。
【００６０】
ステップ２において、得られた測定データSnがスライスレベルSLよりも大きいかどうかが判断され、小さい場合はステップ３に進み、大きい場合は、ステップ７に進む。
【００６１】
ステップ３において、異物の幅を示す幅カウントSWcnt の計数が０かどうか、即ち既に測定データSnがスライスレベルSLを越えたかどうかを判断する。
言い換えると、直前に異物のデータを測定をしたかどうかを判断する。
ここで直前とは、ステップ１３で判断される所定値SEset のカウント以内を意味する。
【００６２】
SWcnt の計数が０である場合、即ち直前に異物データがない場合、ステップ１に戻り次の測定データの処理に移る。SWcnt の計数が０でない場合、即ち直前に異物データがある場合には、ステップ４に進み、得られた測定データSnがスライスレベルSLよりも小さい期間を計数するSEcnt カウント（無信号期間カウント）を計数する処理が行われる。
【００６３】
ステップ４において、SEcnt ＝０の場合、エンド信号計数が０であるかどうかが判断され、SEcnt ＝０の場合はステップ５に進み、それ以外はステップ１２に進む。
【００６４】
ステップ５において、即ち得られた測定データSnがスライスレベルSLを越えていた状態からスライスレベルSL下回った時に、その時の座標値X 、Y 座標をXend、Yendとして記憶し、ステップ６に進む。ステップ６において、SEcnt 計数値に１が加えられ、ステップ１へ戻り次の測定データ処理に移る。
ステップ２において、得られた測定データSnがスライスレベルSLよりも大きいかどうかが判断されたときには、ステップ７に進む。ステップ７において、SWcnt の計数が０かどうか、即ち測定データSnがスライスレベルSLを越えたかどうかが判断され、初めて越えたときにはステップ８に進み、初めてでないときには、ステップ１０に進む。
【００６５】
ステップ８においては、この時の座標値を異物の開始座標（スタート点の座標値）Xstart, Ystartとして記憶し、ステップ９に進む。
【００６６】
一方、ステップ７において、異物の開始からの計数値SWcnt の計数が０でない、即ち最初に測定データSnがスライスレベルSLを越えたものでないと判断したときには、ステップ１０に進み、
無信号期間カウントSEcnt の計数値が０でないかどうかを判断する。
無信号期間カウントSEcnt の計数値が０でないときは、ステップ１１で、SEcnt の計数値を０とし、ステップ９に進む。無信号期間カウントSEcnt の計数値が０のときは直接ステップ９に進む。
【００６７】
ステップ９においては、今回の測定データが以前の測定データより大きいかどうかを判断し、大きい方をピークデータとして記憶するピーク処理がなされ、ステップ１２に進む。
【００６８】
ステップ１２においては、異物の開始座標の点（スタート点、異物の前端に相当）からの計数値SWcnt に１を加え、ステップ１に戻る。
【００６９】
ステップ４において、SEcnt ＝０でない場合、即ち無信号期間カウントSEcnt の計数値が０でない場合は、ステップ１３に進む。ここでは、無信号期間カウントSEcnt が予め定めた計数値SEset より大きいかどうかが判断される。無信号期間カウントSEcnt が予め定めた計数値SEset より小さい場合は、ステップ６へ進み次の測定データ処理が行われる。
【００７０】
また無信号期間カウントSEcnt が予め定めた計数値SEset より大きい場合は、ステップ１４へ進み、次の測定データ処理が行われる。
【００７１】
ステップ１４においては、ステップ８で記憶された異物のスタート点の座標値Xstart, Ystartを、ステップ５で記憶された座標値Xend, Yendを、メモリに記憶されているピーク値を、それぞれ今回測定対象となっている異物のスタート点の座標値、異物のエンド点の座標値及びピーク値としてデータ転送し、メモリに記憶し、ステップ１５に進む。
【００７２】
ステップ１５において、測定終了かどうかが判断され、測定終了であればそのまま測定を終了し、そうでなければステップ１６に進む。
【００７３】
ステップ１６において、初期設定が行われ、として異物の開始座標値Xstart, Ystart、終了座標値Xend, Yend及びピーク値Ｐ、無信号期間カウントSEcnt 並びに異物の開始からの計数値SWcnt を０として、ステップ１に戻る。
【００７４】
図７は、本発明によるピーク値その他の処理のしかたを示している。
【００７５】
検出光を所定方向に走査させていくとき、異物の散乱信号がスレッショルド信号（図７に水平に実線で示されている）を越えたら、そこをスタート点（Ｓｔａｒｔ）として記憶し、その後、異物散乱信号がスレッショルド信号を下回ったら、そこをエンド点（Ｅｎｄ）として記憶し、スタート点とエンド点との間で異物散乱信号が最も大きかったところをピーク（Ｐｅａｋ）として記憶する。異物散乱信号の位置データとしてスタート点（Ｓｔａｒｔ）、ピーク（Ｐｅａｋ）およびエンド点（Ｅｎｄ）からなる位置情報に基いて検査対象物の表面上の異物を特定する。
【００７６】
図７においては、異物は、Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃが特定されるので、異物の個数は３になる。この場合、区間Ａ、Ｂのデータは異物の個数に無関係になり、異物の個数は３個とカウントされるのである。
【００７７】
次は、Ｚ方向の検出を説明する。
【００７８】
照射光束の鏡面反射光を受光して、その受光位置から被検査物２の高さを知ることができる。必要に応じて、検査対象位置のＹ方向座標（被検査物２の直線移動方向）を補正することもできる。たとえば、受光部からの出力信号に基づき、演算同期回路部が、ウエハ表面２上の検査時に基準面を基準としてウエハの高さがｄＺだけ変位した場合、基準面に入射する光と基準面とのなす角度をθとすると、ピーク検出回路部により得られた径方向の座標Ｙｍ…に対して補正量ｄＹだけ補正を施す。ここで、ｄＹ＝ｄＺ／tan θとする。たとえば、補正後のピークの座標は、Ｙｍｄａｔａ−ｄＹとして求める。螺旋走査の場合には、径方向にしか座標値にズレが生じないが、他の走査方式に適用する場合には高さの変位がズレとして現れる方向の座標について補正を施す。
【００７９】
次は、検査対象の判別について説明する。
【００８０】
図４のステップＳ７で行われる検査対象の種類を判別についてより具体的に説明する。
【００８１】
ここでは、抽出された高角度照射によるデータと抽出された低角度照射によるデータに基づき、検査対象の種類を判別する。
【００８２】
表面散乱の少ない被検査物２を検査しているときには、図５の（１）（２）（３）（４）に示すような各種の第１乃至第４受光信号が得られる。そして、これらの受光信号には、表面の凸部に相当する小さな表面異物の信号や、表面の凹部に相当する結晶欠陥の信号や、表面の凸部に相当する大きな異物の信号が含まれている。
【００８３】
たとえば、図５の（１）に示す第１受光信号４１ａ〜４１ｄは、高照射角度で照射した第１波長λ１の光束が照射されたときに生じた散乱光を第１方向から受光した高感度に設定された第１受光部４１の出力である。この第１受光信号４１ａ〜４１ｄには、表面の凸部に相当する異物の信号と、表面の凹部に相当する結晶欠陥の信号が、スライスレベルＳＬを越える信号として現れる。但し、一番右側の大きな異物の信号４１ｄは、飽和している。
【００８４】
図５の（２）に示す第２受光信号４２ａ〜４２ｄは、低照射角度で照射した第２波長λ２の光束が照射されたときに生じた散乱光を第１方向から受光した高感度に設定された第２受光部４２の出力である。この第２受光信号４２ａ〜４２ｄでは、表面の凸部に相当する異物の信号４２ａ，４２ｄのみがスライスレベルＳＬを越える信号として現れ、表面の凹部に相当する結晶欠陥の信号４２ｂ，４２ｃはスライスレベルＳＬを下回る小さなレベルの信号として現れる。ただし、右端の信号４２ｄは飽和している。
【００８５】
図５の（３）に示す第３受光信号４３ａ〜４３ｄは、高照射角度で照射した第１波長λ１の光束が照射されたときに生じた散乱光を第２方向から受光した低感度に設定された第３受光部４３の出力である。この図５の（３）に示す第３受光信号４３ａ〜４３ｄは、第１受光信号４１ａ〜４１ｄのレベルを全体的に下げたものとして現れる。
【００８６】
図５の（４）に示す第４受光信号４４ａ〜４４ｄは、低照射角度で照射した第２波長λ２の光束が照射されたときに生じた散乱光を第２方向から受光した低感度に設定された第４受光部４４の出力である。この図５の（４）に示す第４受光信号４４ａ〜４４ｄは、第２受光信号４２ａ〜４２ｄのレベルを全体的に下げたものとして現れる。
【００８７】
従って、高照射角度で照射したときに得られた受光信号（第１受光信号又は第３受光信号）と低照射角度で照射したときに得られた受光信号（第２受光信号又は第４受光信号）の両方に現れた検査対象は、表面の凸部（すなわち異物）を表した信号として判別できる。また、高照射角度で照射したときに得られた受光信号（第１受光信号又は第３受光信号）に現れ、低照射角度で照射したときに得られた受光信号（第２受光信号又は第４受光信号）には現れない検査対象は、表面の凹部（すなわち結晶欠陥などの窪み）として判別する。
【００８８】
表示部１３０には、検査対象の種類ごとの個別表示か、検査対象の種類を区別可能に合成して表示させる。また過去に同じ被検査物を測定したデータがあるときは、検査対象（異物等）の増加、減少などの履歴がグラフなどで判断つくような形で表示される。
【００８９】
図８は、そのような検査結果の表示例を示す。図８の（ａ）では、被検査物２の輪郭図形中に検出した結晶欠陥のみを検出位置に対応させて○８１、８２で表示し、図８の（ｂ）では、被検査物２の輪郭図形中に検出した異物のみを検出位置に対応させて×８３、８４で表示し、図８の（ｃ）では、被検査物２の輪郭図形中に検出した結晶欠陥と異物を区別可能な記号（たとえば○、×）で検出位置に対応させて表示している。
【００９０】
また、図７に関連して説明したピークの値は色の違いで表示するのが好ましい。
【００９１】
図９と図１０は、過去に同じ被検査物を測定したデータがあるとき、検査対象の増加、減少などの履歴の一例を示した図である。
【００９２】
図９において、（ａ）は、第１回目（ｔ１）の検査データを示し（ｂ）は第２回目（ｔ２）の検査データを示し、（ｃ）は、第３回目（ｔ３）の検査データを示している。○印９１、９４、９５は凹状の検査対象（結晶欠陥など）を示し、×印９２、９３、９６、９７は、凸状の検査対象（パーティクルのような凸状のもの）を示している。（ａ）から（ｃ）に順に検査対象の個数が増加している。
【００９３】
図１０は、図９の（ａ）〜（ｃ）つまり（ｔ１）〜（ｔ３）における検査対象９１〜９７の履歴を示すグラフである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による表面検査装置の主な光学要素の概略配置図である。
【図２】受光光学系の詳細図である。
【図３】本発明の表面検査装置の概略を示すブロック図である。
【図４】本発明を適用した表面検査装置による検査の概略フローチャートを示す。
【図５】第１受光信号乃至第４受光信号の一例を示した図である。
【図６】本発明の表面検査装置における検査対象を求める信号処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】受光信号の一例を示した図である。
【図８】本発明の表面検査装置において検査結果を検査対象の種類に応じて単独させて表示したり、合成させて表示した例を示した図である。
【図９】本発明の表面検査装置において過去の測定結果と関連づけられた検査結果を表示する他の例を示す図である。
【図１０】本発明の表面検査装置において過去の検査結果と関連づけられた検査結果を表示する一例を示す図である。
【図１１】複数の光束をハーフミラーで合成して１つのビームを形成する態様の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１表面検査装置
２被検査物
３ダイクロイックミラー
１０光源部
２０第１照射光学系
３０第２照射光学系
４０第１受光光学系
４１第２ダイクロイックミラー
５０第２受光光学系
６０変位部
６１回転変位部
６２直線変位部
４１〜４４第１乃至第４受光部
１１１〜１１４第１乃至第４Ａ／Ｄ変換器
１２０制御演算部
１３０表示部
１４０記憶部
１５０感度切換部

Claims

第１波長の光束と第２波長の光束を発する光源部と、
上記第１波長の光束を第１照射角度により被検査物の表面に照射する第１照射光学系と、
上記第２波長の光束を第１照射角度とは異なる第２照射角度により被検査物の表面に照射する第２照射光学系と、
第１照射光学系で照射されて被検査物表面の検査対象からの前方散乱光を第１受光方向から受光する第１受光光学系と、
第２照射光学系で照射された被検査物表面の検査対象からの側方散乱光を第２受光方向から受光する第２受光光学系と、
第１受光光学系で受光した第１波長の前方散乱光を第１受光信号に変換する第１受光部と、
第１受光光学系で受光した第２波長の前方散乱光を第２受光信号に変換する第２受光部と、
第２受光光学系で受光した第１波長の側方散乱光を第３受光信号に変換する第３受光部と、
第２受光光学系で受光した第２波長の側方散乱光を第４受光信号に変換する第４受光部と、
上記被検査物と上記照射光学系の照射光束とを相対的に変位させる変位部と、
上記第１乃至第４受光信号から検査対象を弁別する信号処理部と、
から構成されていることを特徴とする表面検査装置。
上記第１照射光学系の第１照射角度は、上記第２照射光学系の第２照射角度よりも小さく設定してあり、
第１受光光学系が受光する第１受光方向が上記第１照射光学系又は上記第２照射光学系で照射された光束の被検査物の表面での正反射方向に対してなす第１受光角度は、第２受光光学系がその正反射方向となす第２受光角度よりも大きく設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。
上記信号処理部は、被検査物表面の散乱の種類に応じて、上記第１受光信号若しくは第３受光信号に基づき第１処理信号を、上記第２受光信号若しくは第４受光信号に基づき第２処理信号を形成して、上記第１処理信号と上記第２処理信号との両者に含まれるデータから第１検査対象を、上記第１処理信号と上記第２処理信号との一方にしか含まれないデータから第２検査対象を、検査対象として判別するように構成されていることを特徴とする請求項２記載の表面検査装置。
さらに、上記第１受光部及び第２受光部の感度と第３受光部及び第４受光部の感度をそれぞれ高感度と低感度に切換可能な感度設定手段を設け、該感度設定手段は、上記被検査物の表面散乱が低散乱のものであるときに、上記第１受光部及び上記第２受光部を高感度に設定し、上記第３受光部及び第４受光部を低感度に設定するように構成したことを特徴とする請求項３記載の表面検査装置。
さらに、上記第１受光部及び第２受光部の感度と第３受光部及び第４受光部の感度をそれぞれ高感度と低感度に切換可能な感度設定手段を設け、該感度設定手段は、上記被検査物の表面散乱が高散乱のものであるときに、上記第１受光部及び上記第２受光部を低感度に設定し、上記第３受光部及び第４受光部を高感度に設定するように構成したことを特徴とする請求項３記載の表面検査装置。
上記被検査物は、ベアの半導体ウエハとし、上記信号処理部は、上記第１検査対象として半導体ウエハ表面の異物を、上記第２検査対象として半導体ウエハ表面の凹部を判別することを特徴とする請求項３記載の表面検査装置。
さらに、上記信号処理部が判別した上記第１検査対象たる半導体ウエハ表面の異物及び上記第２検査対象たる半導体ウエハ表面の凹部の何れか一つ又はその両方を表示する表示部を設けたことを特徴とする請求項６記載の表面検査装置。
さらに上記信号処理部が判別した判別結果を記憶する記憶部を設け、すでに検査した検査対象を再び検査する際に、上記信号処理部が、記憶部に記憶された判別結果と今回の測定の判別結果との履歴を示すように構成されていることを特徴とする請求項４記載の表面検査装置。