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JPH0795039B2 - 欠陥検査装置 - Google Patents
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JPH0795039B2 - 欠陥検査装置 - Google Patents

欠陥検査装置

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JPH0795039B2
JPH0795039B2 JP26870686A JP26870686A JPH0795039B2 JP H0795039 B2 JPH0795039 B2 JP H0795039B2 JP 26870686 A JP26870686 A JP 26870686A JP 26870686 A JP26870686 A JP 26870686A JP H0795039 B2 JPH0795039 B2 JP H0795039B2
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    • G01MEASURING; TESTING
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    • 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
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/9501Semiconductor wafers

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  • 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】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、例えばLSIなどの半導体装置の製造プロセス
において各種パターンの欠陥を光学的に検査する欠陥検
査装置に関する。
(従来の技術) 近時、LSIなどの半導体装置の表面欠陥検査の自動化が
進んでいる。この場合の欠陥検査は、光学的に非接触で
行うものがほとんどである。とりわけ、被検査体からの
欠陥情報を示す反射光を積分球にて集光する方式が普及
している。たとえば、第6図は、その一例を示すもので
あるが、半導体レーザ装置(A)から、レーザ光(B)
を光路体(C)を経由して入射角θでウェーハ(D)に
投射し、このときの散乱反射光を積分球(E)にて集光
したのち、この積分球(E)に連設された光電子増倍管
(F)にて受光し、光電変換するようにしている。この
場合、ウェーハ(D)からの正反射光は、積分球(E)
から穿設された通孔(G)を経由して外部に逃すように
している。
ところで、ウェーハ(D)上には、通常、検出対象であ
るキズ,クボミなどの欠陥の他に、直接の検出対象では
ないダストなどが付着している。しかるに、上記積分球
を用いる欠陥検出方法では、ダストに基因する散乱光
も、欠陥に基因する散乱光と同時に集光してしまうため
両者の混同してしまう不具合をもっている。つまり、従
来の欠陥検出方法では、後プロセスで洗浄により除去さ
れるダストな欠陥と誤認する欠点をもっているため、製
品歩留にも小なからず悪影響を及ぼしていた。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、従来の積分球を用いる欠陥検出に内在する問
題点を顧慮してなされたもので、ダストと欠陥を峻別し
て高精度欠陥検出が可能な欠陥検査装置を提供すること
を目的とする。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段と作用) 被検査物にレーザ光を投射する投光部と、ダスト及び欠
陥による散乱光を受光する第1受光部とダストによる散
乱光のみを受光する第2受光部と、第1及び第2受光部
から出力された光電変換信号に基づいて欠陥検出を行う
欠陥検出部とからなり、ダストと欠陥とを峻別して、欠
陥のみを抽出できるようにしたものである。
(実施例) 以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳述する。
第1図は、この実施例の欠陥検査装置を示している。こ
の装置は、被検査物である半導体装置用のシリコン(S
i)製ウェーハ(1)を着脱自在且つ同軸的に保持して
位置決めする保持部(2)と、この保持部(2)に保持
されているウェーハ(1)にレーザ光(3)を入射角θ
にて投射する透光部(4)と、上記ウェーハ(1)か
らのレーザ光(3)を反射角θ位置にて受光し光電変
換する第1受光部(5)と、ウェーハ(1)からのレー
ザ光(3)を反射角θ位置にて受光し光電変換する第
2受光部(6)と、これら第1及び第2受光部(5),
(6)からの電気信号SL1,SL2に基づいてウェーハ
(1)上の欠陥の存在を示す欠陥信号SDを出力する欠陥
検出部(7)と、欠陥信号SDが入力された時点における
保持部(2)の位置を記憶するとともに保持部(2)に
よるウェーハ(1)の位置決め制御を行う制御部(8)
と、この制御部(8)に記憶されているウェーハ(1)
の欠陥情報を表示するプリンタ,ブラウン管等の表示部
(9)とから構成されている。しかして、保持部(2)
は、ウェーハ(1)を着脱自在に真空吸着する円盤状の
テーブル(10)と、このテーブル(10)の下端部に同軸
に連結された回転軸(11)及びこの回転軸を矢印(12)
方向に回転駆動するステッピングモータ(13)を有しウ
ェーハ(1)の周方向の位置決めを行う第1位置決め部
(14)と、この第1位置決め部(14)及びテーブル(1
0)を一体的に支持する支持体(図示せず)及びこの支
持体に係合する送りねじ(図示せず)及びこの送りねじ
を回転駆動するステッピングモータ(15)を有しウェー
ハ(1)の径方向の位置決めを行う第2位置決め部(1
6)とからなっている。そうして、ステッピングモータ
(13),(15)は、それぞれ制御部(8)から出力され
た制御信号SC1,SC2により駆動され、ウェーハ(1)が
所定位置に位置決めされるようになっている。一方、投
光部(4)は、保持部(2)直上に配設された例えばヘ
リウム−ネオン(He−Ne)レーザ装置又は半導体レーザ
装置からなるもので、出射されたレーザ光(3)のウェ
ーハ(1)上における入射角θは、30度〜80度の範囲
に設けられている。この投射部(4)は、制御部(8)
からの制御信号SOにより発振制御が行われる。他方、第
1受光部(5)は、レーザ光(3)のウェーハ(1)か
らの正反射光路(17)(反射角θとなる。)上に設け
らたレーザ光(3)の正反射部分のみを遮断する円盤状
の遮光板(18)と、レーザ光(3)の正反射光路(17)
近傍を通過する散乱光(19)を集光する集光レンズ(2
0)と、この集光レンズ(20)による散乱光(19)の集
光位置に設けられ集光された散乱光(19)を受光量に応
じて光電変換し電気信号SP1を出力する例えばフォトダ
イオード,フォトトランジスタ等の受光素子(21)と、
電気信号SP1を入力して増幅し電気信号SL1を出力する増
幅器(22)とからなっている。また、第2受光部(6)
は、レーザ光(3)のウェーハ(1)からの反射角θ
位置にて散乱光(23)を入射して集光する位置に設けら
れた集光レンズ(24)と、この集光レンズ(24)による
散乱光(23)の集光位置に設けられ集光された散乱光
(23)を受光量に応じて光電変換し電気信号SP2を出力
する例えばフォトダイオード,フォトトランジスタ等の
受光素子(25)と、電気信号SP2を入力して増幅し電気
信号SL2を出力する増幅器(26)とからなっている。と
ころで、第2図は、ウェーハ(1)上にダスト(27)が
あるときこのダスト(27)にレーザ光(3)が投射され
たときの散乱光強度分布を示しているが、このときの散
乱光(23)の強度は、ダスト(27)を中心として全域に
わたってほぼ均等となっている。これに対して、第3図
は、ウェーハ(1)上にキズ,クボミなどの欠陥(28)
が存在するとき、この欠陥(28)にレーザ光(3)が投
射されたときの散乱光強度分布を示しているが、このと
きの散乱光(19)の強度は、レーザ光(3)の正反射光
路(17)近傍に偏在している。つまり、正反射光路(1
7)からはずれた場所にては、散乱光(19)を検出する
ことはできないが、散乱光(19)を検出することができ
る。逆に、正反射光路(17)近傍にては、両方の散乱光
(19),(23)を検出することができる。よって、この
ことを利用することによりダスト(27)と欠陥(28)と
を峻別して、欠陥(28)のみを抽出することができる。
そこで、前記反射角θ1の差△θは、20度〜50度に
設定されている。しかして、前記欠陥検出部(7)は、
電気信号SL1を入力して論理レベル「0」又は「1」に
2値化する閾値VT1が設定された2値化回路(29)と、
電気信号SL2を入力して論理レベル「0」又は「「1」
に2値化する閾値VT2が設定された2値化回路(30)
と、この2値化回路(30)から出力された2値化信号SB
2を入力して論理レベルを反転するインバータ(31)
と、このインバータ(31)からの反転信号SI及び2値化
回路(29)から出力された2値化信号SB1を入力してそ
れらの論理積動作を行い欠陥信号SDを制御部(8)に出
力するANDゲート(32)とからなっている。
つぎに、上記構成の欠陥検査装置の作動について述べ
る。
まず、欠陥検査対象であるウェーハ(1)をテーブル
(10)の所定位置に真空吸着させる。ついで、制御部
(8)から制御信号SC1,SC2をステッピングモータ(1
3),(15)に印加し、ウェーハ(1)の径方向及び周
方向の位置決めを行う。つまり、制御信号SC1,SC2によ
りウェーハ(1)上における欠陥検査座標がわかる。つ
づいて、制御信号SOにより投光部(4)からレーザ光
(3)をウェーハ(1)に入射角θ1にて投射する。こ
のときウェーハ(1)からのレーザ光(3)の正反射光
は遮光板(18)により遮断される。しかし、ウェーハ
(1)上にダスト(27)又は欠陥(28)があるときは、
散乱光(19),(23)が受光素子(21),(25)にて受
光され、受光量に比例した電圧を有する電気信号SP1,SP
2に変換される。これら電気信号SP1,SP2は、増幅器(2
2),(26)にてアナログ電気信号SL1,SL2に増幅され
る。ついで、これら電気信号SB1,SB2は、2値化回路(2
9),(30)にて2値化信号SB1,SB2に2値化される。し
かして、2値化信号SB2は、インバータ(31)にて反転
され、反転信号SIが、2値化信号SB1とともにANDゲート
(32)に出力される。かくて、このANDゲート(32)か
らは、第4図に従った論理レベルを示す欠陥信号SDが制
御部(8)に出力される。ここで、ウェーハ(1)上に
ダスト(27)が存在するときは、第2図に示すように散
乱反射光(23)は、両方の受光素子(21),(25)にて
受光される。よって、電気信号SL1,SL2は、いずれも閾
値VT1,VT2よりも大きくなり、2値化信号SB1,SB2の論理
レベルは、いずれも「1」となる。よって、ANDゲート
(32)には、論理レベル「1」,「0」の信号SB1,SLが
入力し、欠陥信号SDの論理レベルは、無欠陥を示す
「0」となる。これに対して、ウェーハ(1)上に欠陥
(28)が存在するときは、第3図に示すように、そのと
き生じる散乱反射光(19)は、受光素子(21)のみにて
受光される。よって、電気信号SL1は、閾値VT1より大き
く、他方の電気信号SL2は、閾値VT2よりも小さくなる。
したがって、2値化信号SB1,SB2の論理レベルは、それ
ぞれ「1」,「0」となる。その結果、論理レベル
「0」の2値化信号SB2は、インバータ(31)にて反転
され、論理レベル「1」となる。だから、ANDゲート(3
2)には、いずれも論理レベル「1」の信号SB1,SLが入
力し、欠陥信号SDの論理レベルは、欠陥を示す「1」と
なる。さらに、ウェーハ(1)上にダスト(27)も欠陥
(29)も存在しないときは、2値化信号SB1,SB2の論理
レベルは、いずれも「0」となり、欠陥信号SDも、無欠
陥を示す論理レベル「0」となる。かくして、以上の演
算処理は、ウェーハ(1)の全面にわたって行われ、検
査結果は、その検査位置を示す座標とともに制御部
(8)にて記憶される。しかして、検査完了後、検査結
果が第5図のように表示部(9)にて表示される。
以上のように、この実施例の欠陥検査装置によれば、ウ
ェーハ(1)上の欠陥(28)とダスト(27)を峻別し、
欠陥(28)のみを高精度かつ高能率で検出することがで
きる。つまり、この装置によれば洗浄により容易に除去
できるダスト(27)を欠陥(28)と誤認する虞がなくな
る。したがって、製品歩留の無用な低下を防止できると
ともに、生産性向上にも役立つ。
なお、上記実施例においては、欠陥判定は、欠陥検出部
(7)にてハード的に行っているが、メモリに信号SB1,
SB2をいったん格納し、ソフト的に欠陥検出を行うよう
にしてもよい。さらに、ウェーハ(1)の位置決めは、
投光部側及び受光部側を一体的に動かすことにより相対
的に行ってもよい。さらに、検査対象についてもSiウェ
ーハに限定されることなく、何にでも適用できる。
〔発明の効果〕
本発明の欠陥検査装置は、被検査物上の検査対象外のダ
ストと検査対象である欠陥とを峻別して、欠陥のみを高
精度かつ高能率に検査することができる。よって、洗浄
により容易に除去できるダストと欠陥と誤認する虞がほ
とんどなくなり、製品歩留の無用な低下を防止できると
ともに、生産性向上にも寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を欠陥検査装置の構成図、第
2図乃至第4図は同じく欠陥検査の説明図、第5図は欠
陥検査結果を示す図、第6図は従来の欠陥検査装置の説
明図である。 (1):ウェーハ(被検査物), (3):レーザ光,(5):第1受光部, (6):第2受光部,(7):欠陥検出部, (17):正反射光路,(18):遮光板, (19):散乱光, (20):集光レンズ(第1光学系), (21):受光素子(第1−), (23):散乱光, (24):集光レンズ(第2光学系), (25):受光素子(第2−)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記構成を具備することを特徴とする欠陥
    検査装置。 (イ)被検査物にレーザ光を投射する投光部。 (ロ)上記レーザ光の上記被検査物からの正反射光を遮
    断する位置に設けられた遮光板と、上記被検査物に対し
    て上記遮光板の後方に設けられ上記正反射光の光路に沿
    った上記被検査物からの散乱反射光を集光する第1光学
    系、この第1光学系により集光された散乱反射光を受光
    して光電変換する第1受光素子とを有する第1受光部。 (ハ)上記被検査物に対して上記正反射光の光路からは
    ずれた位置に設けられた上記被検査物からの散乱反射光
    を集光する第2光学系、この第2光学系により集光され
    た散乱反射光を受光して光電変換する第2受光素子とを
    有する第2受光部。 (ニ)上記第1及び第2受光部から出力された電気信号
    に基づいて上記被検査物の欠陥を検出する欠陥検出部。
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