(57)【要約】【課題】従来技術では検査が困難で時間のかかる裏面の荒れたウエハー基板上の汚染粒子・異物や微細領域の表面の凹凸、スクラッチ等の欠陥を、大視野で瞬時に識別し、その位置を特定することを可能にしたウエハー基板の表面上の異物・表面検査方法を提供する。【解決手段】レーザー照射光をウエハー側方からウエハー面に対して平行に照射し、照射光をウエハー面に対して垂直方向に移動させ、ウエハー面上に付着する粒子、ウエハー面上の凹凸、スクラッチ等を全ウエハー面に亘って計測検査する。ウエハー面より広い範囲のシート状光を使用し、ウェハーの外形と位置を瞬時に記録し，ついでウェハー表面に付着した汚染微粒子からの散乱光を記録し、更に散乱光の強度から粒子径を求めることで、ウエハー上の全汚染微粒子の位置とそれぞれの粒径を一括して測定する。      【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー照射光をウエハーまたは液晶ディスプレイ用透明ガラス等の被検査物側方から被検査物面に対して平行に照射し、照射光を被検査物面に対して垂直方向に移動させて被検査物の表面形状を記録し、さらに、照射光を被検査物面に対して垂直方向に移動させて被検査物面上に付着する粒子、被検査物面上の凹凸、スクラッチ等からの側方散乱光を捕らえ、前記被検査物表面の輪郭内に表示することにより、全被検査物面に亘って散乱光の強度から粒子径、被検査物の表面上の凹凸、スクラッチを求めることを特徴とする被検査物の表面上の異物・表面検査方法。
【請求項２】
前記照射光は、一本または多方面から照射される複数本のレーザ光であることを特徴とする請求項１に記載の被検査物の表面上の異物・表面検査方法。
【請求項３】
前記照射光は、平行走査シート状光かまたは拡大平行シート光であることを特徴とする請求項１に記載の被検査物の表面上の異物・表面検査方法。
【請求項４】
前記平行走査シート状光または拡大平行シート光は被検査物面より広い平行走査シート状光かまたは拡大平行シート光であることを特徴とする請求項３に記載の被検査物の表面上の異物・表面検査方法。
【請求項５】
前記請求項１〜請求項４に記載の被検査物の表面上の異物・表面検査方法に使用する装置であって、前記装置は、レーザ光源、前記レーザ光源からのレーザ光を被検査物の表面に平行に照射するレーザ照射手段、被測定物としての被検査物を支持する支持手段、被検査物からの散乱光や反射光または被検査物面の欠陥や異物からの散乱光や反射光を撮影する撮影手段を備え、前記レーザ照射手段と支持手段は互いの位置を調整できる調整機構を備えていることを特徴とする被検査物の表面上の異物・表面検査装置。
【請求項６】
前記被検査物の表面に平行に照射するレーザ照射手段はシート状のレーザ光を照射できるようにしたことを特徴とする請求項５に記載の被検査物の表面上の異物・表面検査装置。
【請求項７】
被検査物の全面にわたって微粒子の散乱光強度を撮影するために、前記レーザ照射手段の光学系に１／２波長板を配置するとともに、前記撮影手段の光学系に偏光板を配置したことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の被検査物の表面上の異物・表面検査装置。
【請求項８】
前記撮影手段の光学系中に分光光学系を配置し、微粒子の組成を測定できるようにしたことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の被検査物の表面上の異物・表面検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハー基板、液晶ディスプレイ用透明ガラス等の被検査物の表面上の異物・表面検査方法およびその装置に関するものである。さらに詳細には、従来技術では検査が困難で時間のかかる表面透明で裏面の荒れたウエハー基板や液晶ディスプレイ用透明ガラス等の上に存在する汚染粒子・異物や微細領域の表面の凹凸、スクラッチ等の欠陥を、大視野で瞬時に識別し、その位置を特定することを可能にしたウエハー基板、液晶ディスプレイ用透明ガラス等の被検査物の表面上の異物・表面検査方法およびその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のウエハー等の基板検査方法について簡単に説明すると以下のような検査方法が知られている。
（Ａ）鏡面および薄膜付ウエハー上異物検査
従来の鏡面および薄膜付ウエハー上異物検査では基板に対して垂直上方照明と斜方照明の両方を備えているものが多く、受光器はウェハーからの正反射光が入らないような角度で散乱光を集光する方法が採られている。しかしこの方法では（ａ）レーザ光線が拡げられておらず、１本の光線でウェハー上を走査するから検査に時問がかかる。また（ｂ）被測定粒子のウエハー上の位置の特定に時間がかる、等の問題がある。
（Ｂ）表面透明裏面荒れウエハー上異物検査
この検査例として非特許文献１に示された方法がある。
この方法は表面と裏面とを弁別して検出する必要があり、ウェハー裏面からの信号を除去する固有の空間フィルタにより、裏面ノイズの除去および装置の感度の向上を行っている。レーザ光はウエハー面に対して高角度をもって照射されている。ウエハーまたは光学ヘツドはリニアステージに載せられ、ウェハーは回転するから、光学ヘッドはらせん状に表面を測定する。そして、検査受光器はエリプソメータ、リフレクトメータ、スキヤツタロメータ、光学式プロファイラを１つの光学ヘッドとして融合したＯＳＡ（Optica1 Surface Ana1yzer）で検出する。なお、斜方照射光は裏面反射が強くウェハー表面上に付着した微粒子からの散乱光を裏面散乱の外乱光から分離することには非常に精密な情報光分離の光学系が必要になる。
【０００３】
【非特許文献１】２００４、オプトデバイス技術大全、Ｐ３６０、Ｐ３５９、Cande1a Instrument/ 東朋テクノロジー
【０００４】
しかし、前記（Ｂ）による方法は、裏面反射ウエハー上の粒子の検出は受光光学系と解析アルゴリズムが複雑であるから、ウェハー面上を大視野で計測することが困難である。また、検査時間が長くなる可能性が高い。斜方照射光は裏面反射が強くウェハー表面上に付着した微粒子からの乱光を裏面散乱の外乱光から分離することには非常に精密な情報光分離の光学系が必要になる、という短所がある。
【０００５】
（Ｃ）液晶ディスプレイ用透明基板の検査
この透明基板の検査法としては、ガラス基板の表面にレーザ光を低角度から照射し、異物からの散乱光をＣＣＤ受光素子により受光し、異物信号として検出する方法がある。この方法では表面０．３μｍの感度にて裏面の５０μｍ以下の異物を検出しない。検出部では低角度レーザ光照射し、ＣＣＤ受光部をガラス面に垂直方向からオートフォーカス部でコントロールして表裏分離性能を向上させている。また、ライン状のレーザ光をサンプル基板表面上に低角度で照射し、基板上の異物からの散乱光を基板上方に配置された結像検出光学系を介してラインセンサーで受光する方式であるため、レーザ照射光学系、検出光学系とも可動部は無く、サンプル基板を搭載したＸ−Ｙステージを動かすことによって、全面スキヤン・全面検査を行うことができる。検査速度は１１００×１２５０ｍｍ基板の場合３分／１枚である。
この方法は、照射光束がライン状であって被検査基板の全面を一度に検査しようという思想が無い。従って測定時間が長い、微粒子を検出したときの位置決めに時間がかかるなどの欠点がある。また、照射レーザ光が裏面に局所的に当たるから、粒子サイズの検出感度は低くなる。
（Ｄ）鏡面ウエハーから表面透明裏面荒れウエハーまであらゆる種類の基板の検査
この方法は、前述した（Ｂ）で述べた前記非特許文献１があたるが、（Ｂ）で述べたような問題点がある。
（Ｅ）パターン付ウエハー上の微粒子検査
この検査法として斜方照明、上方検出が行われている（下記非特許文献２参照）が、上述した方法と同様の問題点がある。
【０００６】
【非特許文献２】セミコン産業に於ける計測検査技術、秋山伸幸、異物検査技術、  ０ pluseＥ、Vol.23、NO5(2001-5) 、P558
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来の殆どの検査法・検査装置で用いられるウエハー表面付着微粒子の検出法による問題点。
１）斜方照明で上方検出の方法は、シリコンウエハー等の鏡面ウエハー上の汚染粒子検出にはウエハー表面からの外乱光が入らず効果は高いが、ウエハー表面が透明な基板で特に裏面が荒らされているものに対する微粒子測定では、斜方照射光の裏面反射が強くウエハー表面上に付着した微粒子からの散乱光を裏面散乱の外乱光から分離することは非常に困難である。従って、表面透明裏面荒れのウエハーの表面付着微粒子の測定には非常に精密な情報光分離の光学系が必要になる、という短所がある。また、斜方照射によるウエハー面の外乱光が微粒子からの散乱光より強くなるから、微粒子の測定可能サイズを下げることは困難である、という欠点がある。
２）さらに、１本のビームを照射光とする照明方法では、ウェハー全面を検査するためにはそれが当たったウエハー面上の微粒子を検出器で捉えながら、測定点を走査してウエハー全面を検査することが必要となり、１ビーム照射の従来の方法では、ウェハー面上を大視野で計測することが困難であり、検査時間が長くなる可能性が高い、という欠点がある。
【０００８】
そこで本発明者は、上記のような従来技術のもつ問題点を解決するために、被検査物（ウェハー）面より広い範囲のシート状光を使うことで検査時問を短縮するとともに、被検査物面に平行照射することにより裏面からの反射光の問題も解決できる以下のような検査装置および方法を提供する。
（１）レーザ光のような光線を走査したり、あるいは光学系によってレーザ光を平行シート状光にして、（イ）被検査物としてのウェハー面に平行な照射光、（ロ）被検査物としてのウェハー面より広い範囲の平行照射光をつくって、ウェハー面に対して平行に照射する。
（２）平行照射光がウエハー表面に平行でウエハーの側面に当たる高さで照射され、それをウエハー表面の上方からＣＣＤカメラで撮影すれば、ウエハーの表面と平行な断面の形が明確な形で観測される。
（３）この結果、ウエハー面の全体の形がＣＣＤカメラの画面上の特定の位置に一瞬に記録される。
（４）ウエハー面に平行な拡大平行照射光はウエハー表面に接触した位置から平行に徐々に引き上げられ、ウエハー表面に触らない位置まで上がってくる。
（５）この間に、ウエハー表面に付着した汚染微粒子は平行光に照射されて、側方散乱光を発する。
（６）レーザ光等の照射光の方向がウエハー表面に平行に照射されている関係で、ウエハー表面からの散乱の外乱光は付着微粒子等の散乱光に比べて非常に弱いから、微粒子からの散乱光は容易に分離観測される。
（７）ウエハー表面に対して斜方向から照射される場合に比べて、ウエハー表面あるいは裏面からの外乱光の影響は格段に小さい。
（８）散乱光計測にあたっては、照射光はウエハーに触らない位置から徐々にウエハー表面に触る位置まで下げながら、ウエハー表面上の粒子による散乱光を検出することも同様の効果がある。なお、照射光学系を移動せずにウエハー面を上下に移動しても散乱光を検出することもできる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このため、本発明が採用した技術解決手段は、
レーザー照射光をウエハーまたは液晶ディスプレイ用透明ガラス等の被検査物側方から被検査物面に対して平行に照射し、照射光を被検査物面に対して垂直方向に移動させて被検査物の表面形状を記録し、さらに、照射光を被検査物面に対して垂直方向に移動させて被検査物面上に付着する粒子、被検査物面上の凹凸、スクラッチ等からの側方散乱光を捕らえ、前記被検査物表面の輪郭内に表示することにより、全被検査物面に亘って散乱光の強度から粒子径、被検査物の表面上の凹凸、スクラッチを求めることを特徴とする被検査物の表面上の異物・表面検査方法である。
また、前記照射光は、一本または多方面から照射される複数本のレーザ光であることを特徴とする被検査物の表面上の異物・表面検査方法である。
また、前記照射光は、平行走査シート状光かまたは拡大平行シート光であることを特徴とする被検査物の表面上の異物・表面検査方法である。
また、前記平行走査シート状光または拡大平行シート光は被検査物面より広い平行走査シート状光かまたは拡大平行シート光であることを特徴とする被検査物の表面上の異物・表面検査方法である。
また、前記に記載の被検査物の表面上の異物・表面検査方法に使用する装置であって、前記装置は、レーザ光源、前記レーザ光源からのレーザ光を被検査物の表面に平行に照射するレーザ照射手段、被測定物としての被検査物を支持する支持手段、被検査物からの散乱光や反射光または被検査物面の欠陥や異物からの散乱光や反射光を撮影する撮影手段を備え、前記レーザ照射手段と支持手段は互いの位置を調整できる調整機構を備えていることを特徴とする被検査物の表面上の異物・表面検査装置である。
また、前記被検査物の表面に平行に照射するレーザ照射手段はシート状のレーザ光を照射できるようにしたことを特徴とする被検査物の表面上の異物・表面検査装置である。
また、被検査物の全面にわたって微粒子の散乱光強度を撮影するために、前記レーザ照射手段の光学系に１／２波長板を配置するとともに、前記撮影手段の光学系に偏光板を配置したことを特徴とする被検査物の表面上の異物・表面検査装置である。
また、前記撮影手段の光学系中に分光光学系を配置し、微粒子の組成を測定できるようにしたことを特徴とする被検査物の表面上の異物・表面検査装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、
１．被検査物としての基板（たとえばウエハー）のサイズに合わせて広い検査視野をつくり、ウエハー面上の全体をいちどに検査することができ、従来の方法に無い検査速度の優位性がある。
２．拡大平行光をウエハー面に平行照射することによってウエハー面の外乱光を抑え、汚染粒子からの微弱な散乱光を瞬時に全面的に取得するという手法を使うことにより、従来法に比べて被検査粒径限界を高め、検査速度を高める優位性がある。
３．装置が構造上比較的簡単で、製造上コスト面で従来法に比べて優位である。
等の優れた効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、レーザー照射光を被検査物側方から被検査物面に対して平行に照射し、照射光を被検査物面に対して垂直方向に移動させ、被検査物面上に付着する粒子、被検査物面上の凹凸、スクラッチ等を全被検査物面に亘って計測検査する方法である。被検査物面より広い範囲のシート状光を使用し、被検査物（ウェハー）面に対して平行に側面から照射し、それを徐々に上方に引き上げ、平行照射光が被検査物表面に触らない位置まで上がった瞬間に、ウェハー表面の上方からＣＣＤカメラで撮影する。この工程によりウェハーの外形と位置を瞬時に記録することができる。ついで、照射光を更に上方に移動すると、ウェハー表面に付着した汚染微粒子がこの平行光に照射されるため、ウェハー表面からの外乱光に比べてはるかに強い側方散乱光が微粒子から発せられる。これらの散乱光を記録し、更に散乱光の強度から粒子径を求めることで、被検査物上の全汚染微粒子の位置とそれぞれの粒径を一括して測定することができ、被検査物の検査時間を著しく短縮することができる。また本発明は、ウェハー表面上の突起物を平行光の照射により検出するものであるため、汚染微粒子だけではなく、被検査物自体の凹凸、スクラッチ等の検査も迅速に行なうことができる。
【実施例】
【００１２】
以下、本発明の実施例を説明すると、図１は本発明を実施するための装置の概略構成図である。装置は、従来の検査装置と略同じ構成を備えており、図１に示すＣＣＤカメラから取得された画像は、画像解析装置で解析され、ウエハー面上の汚染微粒子の状況が適宜表示手段で表示される。図２は本発明の要部の拡大図、図３は同要部の平面図、図４はレーザ光源から、ウエハー面に平行なレーザー光照射する照射手段の平面図である。
【００１３】
図１において、１はウエハー支持台、２は被検査物としてのウエハー、３はレーザ光源、４はビームエキスパンダー、５はレーザ照射手段、５ａはシート状レーザ光、６はＣＣＤカメラ、７は画像解析装置、これらの光学系には適宜ミラー、レンズ、１／２波長板、偏光板８が配置されている。なお、被検査物は以下の説明ではウエハー基板を前提に説明するが、ウエハー基板に限定することなく液晶ディスプレイ用透明ガラス基板等を対象とすることもできる。
レーザ照射手段５、ウエハー支持台１は、後述するようにウエハー面に平行なレーザ光を照射できるよう、またレーザ光とウエハー面との相対位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の位置）を変えることができるようになっている。なお、この位置調整機構は、現在公知の種々の手段を採用することができる。
【００１４】
この装置において、レーザ光源３からの照射光は、ミラー、ビームエキスパンダー、１／２波長板を通して、レーザ照射手段５からシート状レーザ光５ａとしてウエハー２に側面から照射される。この状態を図２に示す。なお、平行照射光束は複数方向から照射されてもよい。ウエハー２表面からの散乱光は、偏光板８を介してＣＣＤカメラ６によって撮影され、画像解析装置７（図１参照）で、解析され、ウエハー表面上の微粒子、ウエハー自体の凹凸、スクラッチ等を検出する。レーザ光は、図３に示すように、ウエハーの面よりも大きな幅を持つシート状光５ａとしてウエハーに側面から照射される。このとき照射されるレーザ光５ａは、λ／２板（１／２波長板）を通して照射する。被検査物（基板面）に平行照射する光束は検査面を舐める形で面平行に照射されてもよい。
【００１５】
上記装置による検査方法を説明する。
図２に示すようにレーザ光を被検査ウェハー面に平行な照射光、あるいは被検査ウェハー面より広い範囲の平行シート状照射光として、ウェハー面に対して平行に照射する。なお、レーザ光は１本のレーザ光であってもよいし、多方向から照射される複数本のレーザ光であってもよい。
【００１６】
先ず、レーザ照射手段５あるいはウエハー支持台の相対的位置を調整して平行照射光５ａをウエハー２表面に平行で、かつ、ウエハーの側面に当たる高さで照射し、それをウエハー２表面の上方からＣＣＤカメラ６で撮影する。具体的には、被検査ウエハー面に対してレーザ光５ａを平行に側面から照射し、それを徐々に上方に引き上げ、平行照射光がウエハー２表面に触らない位置まで上げる。それを、ウェハー２表面の上方からＣＣＤカメラ６で撮影することで、シート状の平行照射光５ａがウエハー２表面に接触するときにはウエハー２の外形と位置が一瞬に記録される。この結果、ウエハー２の表面と平行な断面の形が明確な形で観測される。言い換えるとウエハー２面の全体の形がＣＣＤカメラの画面上の特定の位置に一瞬に記録される。
【００１７】
その後、ウエハー２面に平行な拡大シート状の平行照射光５ａはウエハー２表面に接触した位置から平行に徐々に引き上げられ、ウエハー２表面に触らない位置まで上がってくる。この間に、ウエハー２表面に付着した汚染微粒子は平行光に照射されてウエハー表面からの外乱光に比べてはるかに強い側方散乱光を発する。レーザ光等の照射光の方向がウエハー２表面に平行に照射されている関係で、ウエハー２表面からの散乱の外乱光は付着微粒子等の散乱光に比べて非常に弱いから、微粒子からの散乱光は容易に分離観測される。そして、それらの散乱光強度と位置は前述した方法で観測されたウエハー２輸郭内に実時間的に表示される。また、散乱光強度によってミイ散乱（レーリー散乱も含まれる）から粒子径が求められ、ウエハー画像面上に粒径が位置と共に画像的に表示される。
このように本発明では従来の検査法のようにウエハー表面に対して斜方向からウエハーを照射する場合に比べて、ウエハー表面あるいは裏面からの外乱光の影響は格段に小さくなる。
なお、散乱光計測にあたっては、照射光はウエハーに触らない位置から徐々にウエハー表面に触る位置まで下げながら、ウエハー表面上の粒子による散乱光を検出することも同様の効果がある。なお、更に、照射光は固定し、ウエハー支持台を上下に移動してもよい。
【００１８】
ところで、上記検査方法を実施する際には、照射するレーザ光線はガウス分布強度をピンホールやレンズを用いた光学系等を補正し（このような補正は従来周知であり、説明は省略する）、光線の端部分の強度が弱くならないような光線断面の分布強度を保つようにしておくことが重要である。
被検査ウェハー面と付着微粒子からの散乱光を分離し、微粒子の散乱光強度を被検査基板全面にわたって画像上に実時間撮影するためには、照射光の偏光面がウエハー面と一定の角度を持つ必要がある。  照射光の偏光面を適切に選べるようにするため、照射光はλ／２板（１／２波長板）を通して照射する。
ウェハー面での散乱光と微粒子からの散乱光の画像を更に明確に分離するために、散乱光等の画像撮影には偏光板を備えた光学系を用い、微粒子からの散乱光画像を明確に分離可能にする。
レーザ光等照射光の波長は被測定物体の特性に合わせて適宜選択する。
受光光学系は分光光学系をＣＣＤカメラの前に付加し、微粒子の組成を測定可能とする。
測定粒子径は、粒子からの散乱光強度によってミイ散乱（レーリー散乱も含まれる）から求められ・ウェハー面上の位置と共に画像的に表示される。
なお、前記ＣＣＤカメラの代わりに光強度検出器（例えばアレイセンサ）、あるいは画像検出器（例えばＩＣＣカメラ（イメージインテンシファイア付きＣＣＤカメラ））を使用することもできる。
【００１９】
以上、本発明についてその実施例を説明したが、その実施例に限定されることなく、例えば、被検査物面に平行照射する光束は検査面を舐める形で面平行に照射されてもよい。また照射光線はレーザ光線等の平行光束であってもよいし、レーザ以外の光源からの光線であってもよい。さらに、照射光線は一本の光線を走査してもよいし、被検査基板に平行な拡大シート光、あるいは多方向から照射される複数のレーザ光であっでもよい。また、照射光の偏光面は１／２波長板を通してウェハー面と一定の角度を持たせて照射し、受光器であるＣＣＤカメラの前に偏光板と波長フィルタを付加して、微粒子の粒径検査性能を高めると共に組成測定を可能とする。また被検査物としては、ウエハー基板、液晶ディスプレイ用透明ガラス基板等の限定されることなく、同様の機能を達成する基板などを対象とすることもできる。
さらに、本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいかなる形でも実施できる。そのため、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず限定的に解釈してはならない。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は、表面透明で裏面の荒れたウェハーの検査、液晶ディスプレイ用透明基板の検査、鏡面ウエハー等も含むあらゆる種類の基板の検査、パターン付ウエハー上の微粒子検査等に広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明を実施するための装置の概略構成図である。
【図２】本発明の要部の拡大図である。
【図３】同要部の平面図である。
【図４】レーザ光源から、ウエハー面に平行なレーザー光照射する照射手段の平面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１          ウエハー支持台
２          被検査物としてのウエハー
３          レーザ光源
４          ビームエキスパンダー
５          レーザ照射手段
５ａ        シート状レーザ光
６          ＣＣＤカメラ
７          画像解析装置
８          偏光板
【図１】
2005274173.tif 000003
【図２】
2005274173.tif 000004
【図３】
2005274173.tif 000005
【図４】
2005274173.tif 000006