(57)【要約】【課題】表面に薄膜が形成されている基板上の異物の検査を精度良く行う。【解決手段】ウエハＷ表面にＡｒレーザー４を照射し、反射光に含まれる散乱光強度を測定する。同じ位置にＨｅ−Ｎｅレーザー３を照射して、その反射光をフォトダイオード３３に入射させ、ウエハＷ表面に形成されている薄膜の屈折率と膜厚を測定する。屈折率と膜厚の測定値で、異物と判定する散乱光強度の閾値を補正し、この補正された閾値に基づいて散乱光強度の検出値から異物の判定を行う。【選択図】図２
2007113930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜が形成されている基板の表面に光を照射し、前記表面からの反射光を受光し、前記反射光に含まれている散乱光の強度を検出し、異物と判定する散乱光強度の閾値と前記検出された散乱光強度を比較することで、前記基板上の異物を検出する異物検査方法であって、
前記基板の表面に形成されている薄膜の膜厚および屈折率の少なくともいずれかを測定し、この測定値で前記閾値を補正し、この補正された閾値に基づいて散乱光強度の検出値から異物の判定を行うことを特徴とする異物検査方法。
【請求項２】
前記基板の表面の複数位置に光を照射し、これらの位置からの反射光を受光し、これらの位置で前記薄膜の膜厚および屈折率の少なくともいずれかを測定し、各測定値で各位置における前記閾値を補正し、補正された各閾値に基づいて各位置における異物の判定を行うことを特徴とする請求項１記載の異物検査方法。
【請求項３】
基板を載せるステージと、
このステージを移動させる移動手段と、
ステージ上の基板の表面に所定波長の光を照射する光照射手段と、
前記基板からの反射光を受光してこれに含まれる散乱光強度を検出する散乱光強度検出手段と、
前記基板からの反射光を受光して前記基板表面の膜厚および屈折率の少なくともいずれかを測定する特性測定手段と、
前記特性測定手段からの特性測定値で異物と判定する散乱光強度の閾値を補正し、この補正された閾値に基づいて散乱光強度検出値から異物の有無および大きさを決める異物判定手段と、
を備えたことを特徴とする異物検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の基板表面に存在する異物（パーティクル等）の検査方法およびこの方法が実施可能な装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ等の基板表面に存在する異物の検査方法の従来例としては、下記の特許文献１の図３に示す方法が挙げられる。
この方法では、ウエハの表面に光を照射し、前記表面からの反射光を受光し、前記反射光に含まれている散乱光の強度を検出し、異物と判定する散乱光強度の閾値と前記検出された散乱光強度を比較することで異物の検出を行っている。
【０００３】
しかしながら、この方法で、表面に薄膜が形成されているウエハを検査すると、薄膜の表面からの反射光と下地のシリコン面からの反射光が干渉し、薄膜の膜厚によって検出される散乱光強度が変化するため、正確な検査を行うことができない。そのため、下記の特許文献１では、波長の異なる複数の光源を用い、ウエハ全面の各位置でこれらの光源からの光照射による異物検査を行った後に、両光源による検査結果を比較して各光源の最適な（干渉の影響を最小にできる）照射光量を指定し、再度各光源からの光照射を行って異物検査を行う方法を提案している。
【特許文献１】特開平６−１４８０８５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の前記提案では、干渉の影響を最小にできる照射光量をどのようにして指定するのか不明であり、表面に薄膜が形成されているウエハの異物検査が実際に精度良く行われるのかどうか疑問である。
本発明の課題は、表面に薄膜が形成されている基板上の異物の検査を精度良く行うことができる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の異物検査方法は、薄膜が形成されている基板の表面に光を照射し、前記表面からの反射光を受光し、前記反射光に含まれている散乱光の強度を検出し、異物と判定する散乱光強度の閾値と前記検出された散乱光強度を比較することで、前記基板上の異物を検出する異物検査方法であって、前記基板の表面に形成されている薄膜の膜厚および屈折率の少なくともいずれかを測定し、この測定値で前記閾値を補正し、この補正された閾値に基づいて散乱光強度の検出値から異物の判定を行うことを特徴とする。
【０００６】
図１に示すように、異物の存在状態が同じ場合であっても、薄膜が形成されていない基板（Ａ）と薄膜が形成されている基板（Ｂ）とでは、検出される散乱光強度に差（Ｈ）が生じる。そのため、薄膜が形成されていない基板（Ａ）に合わせて設定された閾値（ＳA ）と、薄膜が形成されている基板（Ｂ）の散乱光強度とを比較すると、ピークＢ1 は閾値（ＳA ）より下にあるため異物と判定されず、閾値（ＳA ）より上にあるピークも幅が小さく（例えば矢印「Ｐ」のピーク幅がＰ1 でなくＰ2 と）判定される。ピーク幅は異物の大きさに対応するため、異物の大きさが小さく測定される。
【０００７】
本発明の異物検査方法では、基板の表面に形成されている薄膜の膜厚および屈折率の少なくともいずれかを測定し、この測定値で前記閾値を補正する。すなわち、薄膜が形成されている基板用として適切な閾値（ＳB ）と、この基板の散乱光強度（Ｂ）を比較することで、図１のピークＢ1 が閾値（ＳB ）より上にあるため異物と判定され、矢印「Ｐ」のピーク幅がＰ1 と判定されて、異物の大きさが精度良く測定される。
【０００８】
本発明の異物検査方法においては、前記基板の表面の複数位置に光を照射し、これらの位置からの反射光を受光し、これらの位置で前記薄膜の膜厚および屈折率の少なくともいずれかを測定し、各測定値で各位置における前記閾値を補正し、補正された各閾値に基づいて各位置における異物の判定を行うことにより、基板面内で薄膜の膜厚および屈折率にバラツキがあっても、異物検査を精度良く行うことができる。
【０００９】
本発明の異物検査装置は、本発明の方法を実施できる装置であり、基板を載せるステージと、このステージを移動させる移動手段と、ステージ上の基板の表面に所定波長の光を照射する光照射手段と、前記基板からの反射光を受光してこれに含まれる散乱光強度を検出する散乱光強度検出手段と、前記基板からの反射光を受光して前記基板表面の膜厚および屈折率の少なくともいずれかを測定する特性測定手段と、前記特性測定手段からの特性測定値で異物と判定する散乱光強度の閾値を補正し、この補正された閾値に基づいて散乱光強度検出値から異物の有無および大きさを決める異物判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図２は、本発明の一実施形態に相当する異物検査装置を示す概略構成図である。
この装置は、ウエハ（基板）Ｗを載せるステージ１と、このステージ１を移動させる移動機構（移動手段）２と、ステージ１上のウエハＷの表面に光軸を向けて配置されたＨｅ−Ｎｅレーザー３およびＡｒレーザー４を備えている。移動機構２は、モーター２１の駆動により、Ｘ方向およびＹ方向にステージ１を移動させる機構であり、モーター２１にはモーター駆動回路２２が接続されている。
【００１１】
Ｈｅ−Ｎｅレーザー３は、出射光がステージ１上のウエハＷの表面に、所定角度θ（Ｔ例えば３０°以下）で入射されるように配置され、その光軸を塞ぐ位置にシャッタ３１が配置されている。シャッタ３１にはシャッタ駆動回路３２が接続されている。
Ａｒレーザー４は、出射光がステージ１上のウエハＷの表面に、垂直入射されるように配置され、その光軸を塞ぐ位置にシャッタ４１が配置されている。シャッタ４１にはシャッタ駆動回路４２が接続されている。
【００１２】
この装置は、また、Ｈｅ−Ｎｅレーザー３のウエハＷ表面からの反射光を受光して電気信号に変換するフォトダイオード３３と、このフォトダイオード３３の電気信号を増幅するアンプ３４を備えている。
この装置は、また、Ａｒレーザー４のウエハＷ表面からの反射光に含まれる散乱光を集光する集光器４３と、集光器４３で集めた光を電気信号に変換するフォトダイオード４４と、このフォトダイオード４４の電気信号を増幅するアンプ４５を備えている。
【００１３】
この装置は、また、信号処理回路５と、その出力側に接続された表示装置６を備えている。信号処理回路５の出力側には、さらにモーター駆動回路２２およびシャッタ駆動回路３２，４２が接続され、入力側にはアンプ３４，４５が接続されている。
信号処理回路５はマイクロコンピュータからなり、図３にフローチャートで示す演算処理を行うように構成されている。
【００１４】
この演算処理は、ステップＳ１で、Ｈｅ−Ｎｅレーザー３およびＡｒレーザー４の光軸の交点とウエハＷ表面の初回測定位置とが一致するように、ステージ１を移動させるための信号Ｍ0 を、モーター駆動回路２２に駆動信号Ｍとして出力する。次に、ステップＳ２に移行して、カウンタｍを１に設定する。
次に、ステップＳ３に移行して、シャッタ駆動回路３２に、所定時間シャッタ３１を開けた後に閉じる開閉信号ＫA を出力する。次に、ステップＳ４に移行して、アンプ３４からの信号Ｆを入力する。次に、ステップＳ５に移行して、入力された信号Ｆに基づいてウエハＷ表面に形成されている薄膜の屈折率（Ｎｍ）と膜厚（Ｔｍ）を算出して、これらの算出値を記憶部に記憶する。
【００１５】
次に、ステップＳ６に移行して、シャッタ駆動回路４２に、所定時間シャッタ４１を開けた後に閉じる開閉信号ＫB を出力する。次に、ステップＳ７に移行して、アンプ４５からの信号Ｄを入力する。次に、ステップＳ８に移行して、入力された信号Ｄに基づいて集光器４３で集光された散乱光強度（Ｌｍ）を算出して、この算出値を記憶部に記憶する。
次に、ステップＳ９に移行して、カウンタｍが設定値ｎ（ウエハＷの測定点の総数であって、例えば３０）であるかどうかを判断する。ｍ＝ｎであればステップＳ１０に移行し、ｍ≠ｎであればステップＳ１１に移行する。ステップＳ１１では、ｍ＋１をカウンタｍに設定してステップＳ１２に移行する。
【００１６】
ステップＳ１２では、Ｈｅ−Ｎｅレーザー３およびＡｒレーザー４の光軸の交点とウエハＷ表面の次の測定位置とが一致するように、ステージ１を移動させるための信号Ｍａを、モーター駆動回路２２に駆動信号Ｍとして出力した後に、ステップＳ３に移行する。
ステップＳ１０では、記憶部に記憶されているｍ＝１〜ｎのＮｍ（Ｎ1 〜Ｎｎ）およびＴｍ（Ｔ1 〜Ｔｎ）により、異物と判定する散乱光強度Ｌｍ（Ｌ1 〜Ｌｎ）の閾値を補正して、新たな閾値Ｓｍ（Ｓ1 〜Ｓｎ）に設定する。すなわち、ウエハＷの下地であるシリコン面に対応させた閾値Ｓ0 を基準の閾値として設定しておき、この基準の閾値を各Ｎｍ（Ｎ1 〜Ｎｎ）およびＴｍ（Ｔ1 〜Ｔｎ）により補正して、測定位置毎に閾値Ｓｍ（Ｓ1 〜Ｓｎ）を設定する。
【００１７】
次に、ステップＳ１０からステップＳ１３に移行して、ステップＳ１０で設定された各閾値Ｓｍ（Ｓ1 〜Ｓｎ）に基づいて散乱光強度Ｌｍ（Ｌ1 〜Ｌｎ）から各測定位置での異物の有無を判断するとともに、異物のサイズを算出する。
次に、ステップＳ１４に移行して、ステップＳ１３で判断および算出された「全ての測定位置での異物の有無およびサイズを示す信号Ｒ」を表示体６に出力した後に、演算処理を終了する。
【００１８】
表示体６は、信号処理回路５から入力された信号Ｒに基づいて、異物検査の結果（全ての測定位置での異物の有無およびサイズ）を画面に表示する。
この実施形態の装置において、Ｈｅ−Ｎｅレーザー３、シャッタ３１、シャッタ駆動回路３２、フォトダイオード３３、アンプ３４、信号処理回路５のステップＳ３〜５が、本発明の特性測定手段に相当する。
【００１９】
Ａｒレーザー４、シャッタ４１、シャッタ駆動回路４２、集光器４３、フォトダイオード４４、アンプ４５、信号処理回路５のステップＳ６〜８が、本発明の散乱光強度検出手段に相当する。
Ｈｅ−Ｎｅレーザー３、シャッタ３１、シャッタ駆動回路３２、信号処理回路５のステップＳ３が、本発明の光照射手段（特性測定用）に相当する。また、Ａｒレーザー４、シャッタ４１、シャッタ駆動回路４２、信号処理回路５のステップＳ６が、本発明の光照射手段（散乱光強度測定用）に相当する。
【００２０】
また、信号処理回路５のステップＳ１０，１３，１４が本発明の異物判定手段に相当する。
また、移動機構２と信号処理回路５のステップＳ１，１２が本発明の移動手段に相当する。
この実施形態の異物検査装置では、先ず、初回測定位置で、ウエハＷ表面に対するＨｅ−Ｎｅレーザー３の照射が所定時間行われ、その反射光が受光され、その強度を示す信号Ｆが信号処理回路５に入力されて、信号処理回路５で屈折率と膜厚が測定されて、この測定値が記憶される。次いで、同じ位置で、ウエハＷ表面に対するＡｒレーザー４の照射が所定時間行われ、その反射光に含まれる散乱光が受光され、その強度を示す信号Ｄが信号処理回路５に入力されて、信号処理回路５で散乱光強度が測定されて、この測定値が記憶される。
【００２１】
これらの測定がウエハＷ面内の各位置で行われた後に、信号処理回路５で、記憶部に記憶されているｍ＝１〜ｎのＮｍ（Ｎ1 〜Ｎｎ）およびＴｍ（Ｔ1 〜Ｔｎ）により、異物と判定する散乱光強度Ｌｍ（Ｌ1 〜Ｌｎ）の閾値が補正されて、新たな閾値Ｓｍ（Ｓ1 〜Ｓｎ）に設定される。次いで、信号処理回路５で、各閾値Ｓｍ（Ｓ1 〜Ｓｎ）に基づいて、散乱光強度Ｌｍ（Ｌ1 〜Ｌｎ）から各測定位置での異物の有無が判断され、異物のサイズが算出される。
【００２２】
次いで、信号処理回路５からの出力信号Ｒに応じた「全ての測定位置での異物の有無およびサイズ」が、表示体６の画面に表示される。
したがって、この実施形態の異物検査装置によれば、ウエハＷ表面に形成されている薄膜の膜厚および屈折率が測定され、この測定値で異物と判定する散乱光強度の閾値が補正され、この補正された閾値で異物の有無が判定され、異物の大きさが算出されるため、異物の有無の判定が精度良くななされるとともに、異物の大きさが精度良く測定される。
【００２３】
また、薄膜の膜厚および屈折率をウエハＷ面内の複数箇所で測定し、各測定値で各位置における前記閾値を補正し、補正された各閾値に基づいて各位置における異物の判定を行っているため、ウエハＷ面内で薄膜の膜厚および屈折率にバラツキがあっても、異物検査を精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の方法による閾値の補正を説明するグラフ。
【図２】本発明の装置の一実施形態を示す概略構成図。
【図３】信号処理回路が行う演算処理を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００２５】
１…ステージ、２…移動機構、２１…モーター、２２…モータ駆動回路、３…Ｈｅ−Ｎｅレーザー、３１…シャッタ、３２…シャッタ駆動回路、３３…フォトダイオード、３４…アンプ、４…Ａｒレーザー、４１…シャッタ、４２…シャッタ駆動回路、４３…集光器、４４…フォトダイオード、４５…アンプ、５…信号処理回路、６…表示装置、Ｗ…ウエハ（基板）。
【図１】
2007113930.tif 000003
【図２】
2007113930.tif 000004
【図３】
2007113930.tif 000005