JPH0254494B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はほぼ平担な面に発生する欠陥を検査
する装置に関する。

半導体製造プロセスや電子管製造プロセス等に
おいては、ほぼ平担な表面を有する被検体上に各
種の不規則な欠陥が生じ、プロセスの生産率を大
きく左右している。

このため、従来製造ラインでは、このような欠
陥を発生後直ちに発見・除去するために、光学的
顕微鏡を用いた肉眼目視検査が行なわれていた。
特に微小な欠陥を検出するには、白熱電燈からの
光を斜入射させ、欠陥からの散乱光を検出し、そ
の光量の変化から欠陥の有無や大小を判別してい
た。

この目視検査では、肉眼による検査のため個人
差が大きいこと、強力な光源がないために欠陥で
散乱される光量が少なく見落しが多いこと、欠陥
に方向性がある場合見る（検査する）方向によつ
て思わぬ大きな欠陥を見落す危険性が高い等の欠
点を持つていた。

この発明は上記事情に鑑みて為されたものであ
り、その目的は上記欠点を除き信頼性の高い欠陥
検査装置を提供するにある。

本発明によれば、被検体の照明に複数のコヒー
レント光ビームを用い、各ビームは互いに異なる
方向から被検体表面の所定位置に照射される、好
ましくはこれらのビームは被検体の表面に対して
数度の角度を為して入射される。

第１図にこの発明の一実施例を示す。同図にお
いて１はほぼ平担な表面を有する被検体であり、
例えばシリコンウエハである。被検体１はテーブ
ル２に載置されており、テーブル２は回転機構３
により矢印Ａの方向へ回転するとともに、移動機
構４により矢印Ｂの方向へ移動されるように構成
されている。被検体１の表面上の１点Ｐにはレー
ザ光源５₁，５₂，５₃からのレーザビーム１０₁，
１０₂，１０₃が照射される。各レーザビームは点
Ｐで反射、その反射光２０₁，２０₂，２０₃とな
る。しかしながら、点Ｐでは散乱光が生じてい
る。散乱光はレンズ系６を介して光検出器７に導
びかれる。本実施例ではレンズ系６の光軸は被検
体１と垂直に設定してある。

ここで、光検出器７がレーザビームの正反射成
分を受光していない理由は、表面の欠陥からの
（散乱光）信号が微弱であり、正反射成分に対す
る欠陥信号の変調度が非常に小さくＳ／Ｎが劣る
ためである。

また、各レーザビーム１０₁，１０₂，１０₃は
互いに異なる方向から点Ｐに入射している。各レ
ーザビームの波長はそれぞれ異なるものであつて
も同一であつてもよい。

回転機構３及び移動機構４とは被検体１の全表
面を走査するための機構であり、これらの機構に
よつてビーム照射点Ｐは被検体１の表面をスパイ
ラル状（渦巻き状）に走査することになる。

次にコヒーレント光ビームを多方向から照射す
ることの有用性を第２図を用いて説明する。第２
図ａは被検体１の正面図であり、糸くずのような
欠陥１００が存在する。第２図ｂはその断面図で
ある。このような欠陥１００に対して矢印１０１
の方向から照射された場合の散乱光と、矢印１０
２の方向から照射された場合の散乱光とでは当然
矢印１０２の方向から照射した場合の方が多い。
これは照明ビームに対する欠陥１００の散乱断面
積が矢印１０１の方向からよりも矢印１０２の方
向からのほうが大きいためである。

また第２図ｃ，ｄは、被検体１の表面に凹状欠
陥１０３がある状態を示している。第２図ｄにお
いて矢印１０４，１０５，１０６はそれぞれ照明
ビームの入射方向を示している。この種の欠陥か
らの散乱光は、主として凹部のエツジでの散乱に
よつている。従つて欠陥１０３に対して垂直に入
射するビーム１０４よりも、矢印１０５，１０６
方向からの照明ビームによるほうが検出に有利で
あることが明らかである。

第３図に実験結果を示す。同図は数μm程度の
誘電体凸起検出にあたつての照射角依存性を単一
レーザ光を用いて実験したものである。縦軸には
（欠陥＋表面散乱光光電出力）／（表面散乱光光
電出力）をとり、横軸に被検体の表面との為す角
度（照射角）をとつて示した。照射角が1゜以下で
データがないのは、ビームの太さにより被検体の
表面に対してこの値以下で照射することができな
いためである。同図より、照射角は小さい程検出
能力が大きいことが判る。すなわち、第１図にお
けるレーザビーム１０₁，１０₂，１０₃は被検体
１の表面に対してほぼ平行に近い1゜〜3゜で入射す
ることが望ましい。

以上のように本発明によれば、ほぼ平担な表面
を持つ被検体に生じる各種欠陥を信頼性高く検出
することができる。特に第１図に示すように欠陥
情報を光電検出系の光軸で得ているため、光学系
の収差の影響が少ないので安価な光学素子を用い
て高性能な検査装置を構成することができる。ま
た本発明で用いる光学系は、被検体からの正反射
成分を用いずに、検査光ビームに対してほぼ垂直
方向より欠陥情報を得ているため、被検体を回転
させながら検査することができる。即ち、被検体
の回転と水平方向へのシフトの組合せによるスパ
イラル状の走査によつて、大面積における欠陥検
査を容易に行なうことができる。このようなスパ
イラル状の走査は保守性・信頼性に優れまた、検
査ビーム自身を走査させる場合において出力信号
中に生ずるシエーデイングの影響も除くことがで
きる。更に本発明において用いられる光学系はす
べて固定されてよいので調整も容易であるという
利点がある。また空間的に多くの方向から欠陥を
照明することは、実効的に輝度の高いインコヒー
レント照明を実現している意味もある。

今仮りに上述したような回転運動と水平運動に
よるスパイラル状の走査に代えてＸ―Ｙ二次元方
向の走査を行なつた場合を考えると、走査は同一
欠陥部に対し行きと帰りの双方向によるものとな
る。これをセンサの検出出力波形で見ると、装置
に設けられているセンサ７のレスポンス特性と図
示しないアンプの特性とによつて検出出力に尾引
き現象が必ずと言つてよい程起こる。それが同一
方向に現れるならば尾引き部分を考慮してその大
きさ等を判定することが出来る。しかし、この現
象が双方向に現れてしまうと、検出出力が実際の
欠陥部分のものか尾引き現象によるものかの判定
が難しく、欠陥の大きさを正確に判定できない
か、あるいは左右に現れる尾引きの部分が新たに
発生した別の欠陥であると誤判定してしまう可能
性もある。この場合、検査装置に設けられている
センサの感度を上げれば上げる程レスポンスが鈍
つてしまうので誤判定は著しく現れる。

又この二次元方向の走査を、同一位置の２度の
走査をし逆方向の走査を空走査とすることも考え
られるが、この様な方法によると検査にかなりの
時間を費してしまい全く効率が悪い。よつて上述
したようにスパイラル状の走査が検査精度と検査
時間からして最良の走査である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す図、第２図
ａ〜ｄ及び第３図はこの発明による効果を説明す
るための図である。 １……被検体、２……テーブル、３……回転機
構、４……移動機構、５₁，５₂，５₃……レーザ
光源、６……レンズ系、７……光検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ほぼ平坦な面よりなる被検体に光ビームを照
   射する光源と、前記被検体の面に対して、ほぼ垂
   直な方向に設けられ、前記光源からの光ビームの
   うち前記被検体表面の欠陥により散乱された光を
   受光する受光手段と、この受光手段により前記欠
   陥の検出を行う欠陥検査装置において、 前記被検体を保持する保持手段と、 この保持手段に保持された前記被検体に対し
   て、渦巻き状の走査を行うための走査手段とを備
   え、前記光源および受光手段とを固定したまま前
   記欠陥の検査を行うことを特徴とする欠陥検査装
   置。 ２ 光源は、複数の光ビームを照射するものであ
   つて、そのうち少なくとも１本は被検体の表面に
   対して微小角度をなして入射して成ることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の欠陥検査装
   置。