半導体ウェハの表面検査装置、及び半導体ウェハの表面検査方法

【課題】半導体ウェハの検査工程を効率化することのできる半導体ウェハの表面検査装置を提供すること。
【解決手段】光照射手段２、受光手段、光電変換手段６、信号増幅手段２６、計測手段２２、及び計数手段２３を備えた半導体ウェハの表面検査装置は、信号増幅手段２６による増幅倍率を固定したときに、予め標本測定により算出された半導体ウェハ表面の異物又は欠陥の大きさに応じて設定された信頼区間幅が格納された信頼区間幅格納手段２５と、信号増幅手段２６による増幅倍率を固定して、異物又は欠陥の大きさに応じた信頼区間幅に基づいて、計測手段２２により計測された半導体ウェハ表面の異物又は欠陥の大きさを算出し、該半導体ウェハ表面の異物又は欠陥の大きさに応じた計数値から、半導体ウェハ表面の良否判定を行う良否判定手段２４とを備えている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハの表面検査装置、及び半導体ウェハの表面検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウェハ表面の微細な欠陥や異物の有無を検査する方法として、半導体ウェハ表面にレーザ光を照射し、欠陥等にレーザ光が照射された際の微弱な光散乱を、光電子増倍管を用いて増幅して電気信号として検出し、検出された欠陥の大きさがどの程度のものであるかを把握し、その数を計数して、ウェハの良否判定を行う方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
一方、半導体デバイス製造業者からの半導体ウェハの要求品質としては、例えば、半導体ウェハの外周から３ｍｍより内側で、０．１２μｍ〜０．３０μｍのサイズの欠陥がいくつ以下であること等が挙げられる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２６４２６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような光電子増倍管により増幅する方法では、光電子増倍管をある一定の増幅倍率（ゲイン）に固定し、小さな欠陥から大きな欠陥までを検出することは困難である。
これは、ある増幅倍率で検出できる欠陥の大きさが、光電子増倍管の増幅倍率によって異なっており、一定の増幅倍率に固定して検出することは、半導体ウェハの表面検査装置を製造する側では保証していないからである。
また、光電子増倍管による検出においては、半導体ウェハのエッジ近傍で生じるハレーション、半導体ウェハの表面の高Ｈａｚｅや、表面検査装置の電気信号処理におけるシステムノイズ等のバックグラウンドノイズ等により、高精度に半導体ウェハ表面の欠陥を検出することが困難である。
このため、従来、この種の表面検査においては、各ゲインで保証されたサイズの欠陥の数を計数し、これが要求品質を満たすかどうかによってウェハの良否判定を行っていた。この場合、上記理由により検出が保証された欠陥の大きさの範囲は限られているため、被検査対象となる各ウェハについてゲインを変更して複数回の欠陥の計数を行わなければならず、検査工程の煩雑化を招くという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、半導体ウェハの検査工程を効率化することのできる半導体ウェハの表面検査装置、及び半導体ウェハの表面検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る半導体ウェハの表面検査装置は、
被検査対象物となる半導体ウェハの表面を光学的手法によって測定し、前記半導体ウェハ表面の異物又は欠陥を検出する半導体ウェハの表面検査装置であって、
前記半導体ウェハ表面に光を照射する光照射手段と、
前記半導体ウェハ表面からの反射光又は散乱光を受光する受光手段と、
前記受光手段で受光された光を、光電効果により電気信号に変換する光電変換手段と、
前記光電変換手段で変換された電気信号を増幅する信号増幅手段と、
前記信号増幅手段で増幅された電気信号に基づいて、前記半導体ウェハ表面の異物又は欠陥の大きさを計測する計測手段と、
前記計測手段で計測された異物又は欠陥の大きさに応じてその数を計数する計数手段と、
前記信号増幅手段による各増幅倍率について、予め標本測定により算出された前記半導体ウェハ表面の異物又は欠陥の大きさに応じて設定された信頼区間幅が格納された信頼区間幅格納手段と、
前記信号増幅手段による増幅倍率を固定して、前記異物又は欠陥の大きさに応じた信頼区間幅に基づいて、前記計測手段により計測された前記半導体ウェハ表面の異物又は欠陥の大きさを算出し、該半導体ウェハ表面の異物又は欠陥の大きさに応じた計数値から、前記半導体ウェハ表面の良否判定を行う良否判定手段とを備えていることを特徴とする。
【０００７】
ここで、信頼区間幅格納手段に格納される信頼区間幅は、１枚の半導体ウェハを標本とし、信号増幅手段による増幅倍率を固定して、この半導体ウェハ表面に光照射手段により光を照射して、受光手段、信号増幅手段、及び計測手段により計測された異物又は欠陥の大きさの計測値を複数得て、一般的な統計的手法により算出することができ、例えば、標本の平均値、及び分散を用いて母平均の信頼区間を推定することにより、算出することができる。
この発明によれば、半導体ウェハの表面検査装置が信頼区間幅格納手段を備え、良否判定手段は、この信頼区間幅格納手段に格納された、半導体ウェハ表面の異物又は欠陥の大きさに応じた信頼区間幅に基づいて、半導体ウェハ表面の異物又は欠陥の大きさを算出する。そして、大きさに応じた異物又は欠陥の計数値から、半導体ウェハ表面の良否判定を行っているので、信号増幅手段による増幅倍率を固定した状態で、異物又は欠陥の大きさを計測しても、計測値から信頼区間幅を引いた下限値を基準とし、計数手段による異物又は欠陥の計数を行うことができる。
従って、異物又は欠陥の大きさに応じて信号増幅手段による増幅倍率を変更することなく、高精度に半導体ウェハ表面の異物又は欠陥の計数を行うことができ、半導体ウェハの良否判定の精度が向上するとともに、検査工程の大幅な短縮を図ることができる。
【０００８】
本発明に係る半導体ウェハの表面検査方法は、
被検査対象物となる半導体ウェハの表面を光学的手法によって測定し、前記半導体ウェハ表面の異物又は欠陥を検出する半導体ウェハの表面検査方法であって、
複数の前記半導体ウェハのうち、いずれか１つの半導体ウェハを標本として選択する手順と、
標本として選択された前記半導体ウェハの表面を光学的手法により測定し、電気信号に変換する手順と、
変換された電気信号を、増幅倍率を固定して増幅する手順と、
増幅された電気信号に基づいて、前記半導体ウェハ表面の異物又は欠陥の大きさを計測する手順と、
前記標本となる半導体ウェハについて、光学的手法により測定し、電気信号に変換する手順乃至前記異物又は欠陥の大きさを計測する手順を複数回繰り返し、得られた結果から前記異物又は欠陥の大きさの平均値及び分散を算出し、統計的手法により、前記異物又は欠陥の大きさに平均値に対する信頼区間幅を設定する手順と、
他の半導体ウェハの表面を、前記光学的手法により測定し、電気信号に変換するとともに、変換された電気信号を、前記固定された増幅倍率で増幅し、設定された前記信頼区間幅に基づいて、前記他の半導体ウェハ表面の異物又は欠陥の大きさを計測し、前記他の半導体ウェハ表面の異物又は欠陥の大きさに応じて、異物又は欠陥の数を計数することにより、該他の半導体ウェハの良否判定を行う手順とを実施することを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、信号増幅手段による増幅倍率を固定した状態で、標本となる半導体ウェハ表面の大きさの異なる欠陥又は異物の大きさを複数回計測し、計測結果から異物又は欠陥の大きさに応じた信頼区間幅を設定し、他の半導体ウェハ表面の異物又は欠陥の数を計数するに際して、欠陥又は異物の大きさに応じた信頼区間幅を考慮して計数することができるため、異物又は欠陥の数を高精度に計数することができ、良否判定を高精度に行うことができる。その上、異物又は欠陥の大きさが異なる場合であっても、増幅倍率を変更することなく、同じ増幅倍率で計数することができ、半導体ウェハ表面の検査を迅速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本発明の実施形態に係る半導体ウェハの表面検査装置１が示されており、この半導体ウェハの表面検査装置１は、レーザ発振器２、反射ミラー３、楕円面ミラー４、導光体５、及び光電子増倍管６を備えて構成され、楕円面ミラー４の下方に配置される半導体ウェハＷの表面検査を行う装置である。
光照射手段としてのレーザ発振器２は、キャビティ内にアルゴンガスが封入された構成を具備し、キャビティ内のアルゴンガスを励起させることにより、所定波長のレーザ光を反射ミラー３に照射する。
【００１１】
反射ミラー３は、レーザ発振器２から照射されたレーザ光を反射して、楕円面ミラー４の上面に形成された開口４１に導く部材である。
楕円面ミラー４は、下面が楕円曲面状の反射面とされた集光部材であり、開口４１から入ったレーザ光は、下方の半導体ウェハＷ表面に入射する。レーザ光が半導体ウェハＷ表面上の異物又は欠陥に照射されると、微弱な光散乱が生じ、楕円面ミラー４の反射面によって導光体５の光入射端面に入射する。
導光体５は、光ファイバ等の束として構成され、光入射端面５１側は楕円面ミラー４の幅に応じた長方形状の端面として構成され、光射出側端面側は、光電子増倍管６の光入射面に応じた円形状の端面として構成されている。そして、楕円面ミラー４のいずれかの場所で生じた散乱光は、導光体５の光入射端面５１で捕捉され、内面反射を繰り返しながら、光電子増倍管６に供給される。
【００１２】
光電子増倍管６は、図１では図示を略したが、入射した光の光電変換を行う光電面と、光電面で変換された電子を増幅する複数の増幅電極から構成されており、導光体５から入射した散乱光は、光電効果により光電面で電子に変換され、電圧印加された複数の増幅電極によって増幅され、電気信号とされる。この光電子増倍管６による増幅倍率は、増幅電極への印加電圧を調整することにより、変更することができる。光電子増倍管６の後段には、図示を略したが、コンピュータ等の演算処理装置が設けられており、光電子増倍管６で増幅変換された電気信号は、このコンピュータで処理される。尚、増幅倍率は、光電子増倍管６と、コンピュータとの間に信号増幅器を設けることによって変更してもよい。
また、図１では図示を略したが、半導体ウェハＷは、水平方向に移動自在なＸＹテーブル上に載置されている。そして、レーザ発振器２からレーザ光を照射しながら、このＸＹテーブルによって半導体ウェハＷを水平方向に移動させることにより、半導体ウェハＷの表面のレーザ光による走査が行われる。
【００１３】
図２には、前述した半導体ウェハの表面検査装置１を制御するコンピュータ２０が示されており、このコンピュータ２０は、Ａ／Ｄ変換器２１、計測手段２２、計数手段２３、良否判定手段２４、信頼区間幅格納手段２５、増幅倍率切替手段２６、電圧印加制御手段２７、制御手段２８、表示制御手段２９、及びディスプレイ３０を備えて構成される。
Ａ／Ｄ変換器２１は、光電子増倍管６から出力されたアナログ電気信号をコンピュータ２０で処理可能なデジタル電気信号に変換する部分である。
計測手段２２は、光電子増倍管６で検出された電気信号からＬＰＤの大きさから異物又は欠陥の大きさを計測する部分であり、計測された異物又は欠陥の大きさを良否判定手段２４に出力する。
計数手段２３は、ある範囲の大きさの異物又は欠陥を計数する部分であり、計数された異物又は欠陥の数を良否判定手段２４に出力する。
【００１４】
良否判定手段２４は、計測手段２２で計測された異物又は欠陥の大きさ、及び計数手段２３で計数された異物又は欠陥の数に基づいて、被検査対象物である半導体ウェハＷの良否判定を行う部分である。
この際、良否判定手段２４は、増幅倍率切替手段２６で設定された電気信号の増幅倍率に基づいて、信頼区間幅格納手段２５に格納された異物又は欠陥の大きさの範囲に応じて設定された信頼区間幅を参照し、計測手段２２で計測された異物又は欠陥の大きさよりも信頼区間幅分内側設定された大きさの異物又は欠陥を、計数手段２３で計数させる。
信頼区間幅格納手段２５に格納された異物又は欠陥の大きさの範囲に応じて設定された信頼区間幅の設定方法については後述する。
【００１５】
増幅倍率切替手段２６は、光電子増倍管６による光電変換の際の電気信号の増幅倍率を変更する部分であり、増幅倍率切替手段２６で増幅倍率が変更されると、電圧印加制御手段２７で光電子増倍管６に印加される電圧が制御され、光電子増倍管６での増幅倍率が変更される。尚、本実施形態では、この増幅倍率切替手段２６で変更可能な増幅倍率は、下記表１に示されるようにＧａｉｎ１〜Ｇａｉｎ７に変更可能に構成され、Ｇａｉｎ１〜Ｇａｉｎ７のそれぞれの増幅倍率に応じて測定を保証する粒径範囲が決められている。
従って、従来の方法で半導体ウェハの表面検査装置１で測定する場合、測定する粒径範囲に応じて増幅倍率をＧａｉｎ１〜Ｇａｉｎ７に変化させながら、欠陥又は異物の大きさ毎にＬＰＤの数を計数しなければならない。
【００１６】
【表１】

【００１７】
制御手段２８は、光照射手段としてのレーザ発振器２、及び半導体ウェハＷの表面を走査するためのＸＹテーブル駆動機構７を駆動制御する部分である。
表示制御手段２９は、良否判定手段２４から出力される半導体ウェハＷ表面の画像をディスプレイ３０に表示させ、良否判定手段２４で判定されたＬＰＤの計測値、計数値に基づいて、半導体ウェハＷ表面の異物又は欠陥の分布を画像表示する部分である。
【００１８】
このような半導体ウェハの表面検査装置１により、半導体ウェハＷの表面をレーザ光で走査した場合、半導体ウェハＷの表面に異物又は欠陥があると、その部分で散乱現象が生じ、図３に示されるように、垂直入射するレーザ光の一部が散乱し、光電子増倍管６では、輝点（ＬＰＤ：Light Point Defect）として検出される。尚、図３に示されるように、半導体ウェハＷの平坦な部分で測定を行う際には、入射したレーザ光Ｂ１に対して、垂直に反射して開口４１から出るレーザ光Ｂ２は略９０％であり、楕円面ミラー４の反射面４２で反射して導光体５で捕捉される散乱光Ｂ３、Ｂ４は、略５％程度である。
【００１９】
しかしながら、図４に示すように、レーザ光が半導体ウェハＷのエッジ近傍を照射する場合、半導体ウェハＷ表面の平坦度が悪くなるため、半導体ウェハＷに垂直に入射したレーザ光Ｂ１のうち、垂直に反射して開口４１から出るレーザ光Ｂ５の光線量は減少してしまい、導光体５で捕捉されるレーザ光Ｂ６、Ｂ７の量が増大してしまう。具体的には、半導体ウェハＷのエッジ近傍におけるレーザ光Ｂ５は入射したレーザ光Ｂ１に対して略１０％程度しかなく、導光体５で捕捉されるレーザ光Ｂ６、Ｂ７の方が略９０％という逆転現象が見られる。
【００２０】
このため、光電子増倍管６で検出されるＬＰＤの分布をコンピュータによる処理を行って画像として把握すると、図５に示されるように、半導体ウェハＷの中央領域は、ＬＰＤ１１が散点状に検出されるのだが、半導体ウェハＷのエッジ領域では、半導体ウェハＷの外周縁に沿った曲線状のＬＰＤ１２が検出される。
これをハレーションと呼ぶが、これを光電子増倍管６で検出される信号強度で見ると、図６に示されるように、光電子増倍管６の回復曲線Ｃ１が領域Ｒ１の部分で信号強度の閾値Ｔ１を上回る信号強度となってしまう。この場合、光電子増倍管６の電荷飽和状態が回復するまで測定を行うことができない。
【００２１】
一方、検出精度の低下の原因としては、上述したハレーションのみではなく、半導体ウェハの表面検査装置１のシステム的なノイズ、及び、被測定対象物である半導体ウェハＷの表面のＨａｚｅの相互作用によって生じるゴーストによる疑似ＬＰＤの発生がある。
すなわち、図７に示されるように、光電子増倍管６で検出される電気信号は、半導体ウェハの表面検査装置１に応じたシステムノイズＮ１と半導体ウェハＷの表面のＨａｚｅに起因するノイズＮ２が存在するが、通常は、ＬＰＤのピークＰ１からこれらのノイズＮ１、Ｎ２を除去するために、ＨＰＦ（High Pass FIlter）によって一定の閾値Ｔ２以下のノイズ成分を除去している。
【００２２】
しかしながら、システムノイズＮ１と半導体ウェハＷの表面のＨａｚｅが相互に作用すると、本来、ＬＰＤのピークＰ１として検出されるものの他に、ゴースト、即ち疑似ＬＰＤのピークＰ２が閾値を超えて生じることがある。具体的には、半導体ウェハＷの表面のＨａｚｅに起因するノイズＮ２が低く、システムノイズＮ１が小さい場合は、問題とならないが、いずれかのノイズが大きい場合には、疑似ＬＰＤのピークＰ２が閾値Ｔ２を超えて検出されることがある。
この場合、半導体ウェハＷの表面には、図８に示されるように、本来の異物欠陥に基づくＬＰＤ１１に隣接して、ゴーストに起因する疑似ＬＰＤ１３が分布することとなり、これも検出精度の低下の一因となる。
【００２３】
このようなハレーション、ゴースト等の影響を確認するために、本発明者らは、増幅倍率Ｇａｉｎ６、Ｇａｉｎ７の２つの水準でハレーション、ゴースト等の発生状況を確認した。問題となるのは０．１２μｍ付近でハレーション、ゴースト等の影響を受けることが確認され、増幅倍率がＧａｉｎ６よりもＧａｉｎ７を活用し、半導体ウェハの表面検査装置１のＳ／Ｎ（Signal/Noise）比を上げることにより、０．１２μｍ付近のＬＰＤをハレーション、ゴーストと分離できることが確認できた。
すなわち、ハレーションについては、Ｇａｉｎ６→Ｇａｉｎ７とすることにより、図９に示されるように、Ｇａｉｎ７における閾値Ｔ２が上昇することとなるので、ハレーション発生領域が生じなくなる。
また、ゴーストについても同様に、図１０に示されるように、０．１２μｍ検出のための閾値（threshold）が上昇するために、同様に疑似ＬＰＤが検出されなくなる。
【００２４】
このように増幅倍率をＧａｉｎ６からＧａｉｎ７と高感度側に設定することにより、ハレーション、ゴースト等の影響を受けないことを確認することができたが、前述した表１のように、半導体ウェハの表面検査装置１では、一定の増幅倍率で測定を保証する異物又は欠陥の大きさの範囲が限られているため、統計的手法を用いてこれらを補償することにより、０．１２μｍ〜０．１６μｍの異物又は欠陥の大きさの範囲を保証するＧａｉｎ７で０．３０μｍまでの異物又は欠陥の大きさの範囲を測定することを可能とした。
具体的には、母集団の母平均μと母分散σ^２を未知として、同一種類の半導体ウェハＷの中から、標本として１枚の半導体ウェハＷの表面の大きさの異なる異物又は欠陥の大きさを複数回測定する。尚、標本の標本平均ｘ_ａｖｅは、下記式（１）、標本の分散Ｖは、下記式（２）で求められる。
【００２５】
【数１】

【００２６】
標本平均ｘ_ａｖｅ、標本の分散Ｖが求められたら、この標本の分布がｔ分布に従うとすると、母集団の平均μの信頼区間は、次の式（３）で推定することができる。ここで、Ｎは標本のデータ数、φは自由度（＝Ｎ−１）、ｔ（φ、α／２）を自由度φ、両側確率αでのスチューデントのｔ分布の逆関数の値とする。
【００２７】
【数２】

【００２８】
次に、信頼率９５％（１−α：０．９５）とし、複数の半導体ウェハＷのうちの１枚を標本として選択し、この半導体ウェハＷ表面の大きさの異なる異物又は欠陥の大きさを半導体ウェハの表面検査装置１で１０回測定し、それぞれの異物又は欠陥の大きさにおける標本平均ｘ_ａｖｅ、標本の分散Ｖを算出したところ、表２のような結果が得られ、上記式（３）によって、それぞれの異物又は欠陥における信頼区間の推定を行ったところ、表３のような結果が得られた。
【００２９】
【表２】

【００３０】
【表３】

【００３１】
これらを整理すると、図１１に示されるように、増幅倍率Ｇａｉｎ７で０．１２μｍ〜０．３０μｍの異物又は欠陥を測定する場合、１３０ｎｍ（０．１３μｍ）〜１７０ｎｍ（０．１７μｍ）の範囲Ｄ１では、Ｇａｉｎ７で保証する測定範囲なので、信頼区間幅は±０．００μｍ、すなわち、測定値をそのまま信頼してもよいことが判る。
次に、１８０ｎｍ（０．１８μｍ）〜２５０ｎｍ（０．２５μｍ）の範囲Ｄ２では、信頼率９５％の信頼区間幅が±０．０１μｍとなるので、Ｇａｉｎ７で測定した値に対して、信頼区間幅０．０１μｍを減じた内側の値を用いて異物又は欠陥の大きさを推定する。つまり、例えば、Ｇａｉｎ７で平均値２００ｎｍ（０．２０μｍ）の異物又は欠陥を計数する際には、範囲Ｄ２の信頼区間幅０．０１を減じた１９０ｎｍ（０．１９μｍ）の大きさの異物又は欠陥として検出される可能性があるので、計数対象とする。
同様に、２５０ｎｍ（０．２５μｍ）〜３００ｎｍ（０．３０μｍ）の範囲Ｄ３では、信頼区間幅が±０．０２μｍとなるので、測定値に対して−０．０２μｍを減じた測定値に対してもこのＤ３の範囲に含まれるものとして計数する。
【００３２】
以上のような図１１に示されるグラフ又は内側設定値の表が得られたら、この値を半導体ウェハの表面検査装置１のメモリ等の記憶手段に格納し、実際の測定に際しては、記憶手段に格納された内側設定値の値を参照して、他の半導体ウェハＷの異物又は欠陥の大きさに応じたＬＰＤの計数を行う。その際、ＬＰＤの大きさが信頼区間幅による内側設定値よりも大きなものは、すべてその範囲に含まれる大きさの異物又は欠陥であると判定して、計数手段による計数対象に含めて計数する。
このような本実施形態によれば、標本となる半導体ウェハＷについて、増幅倍率を固定した状態で測定を行い、本来保証の範囲外の異物又は欠陥の大きさを測定し、これを信頼区間幅で内側設定を行った後、計数手段による他の半導体ウェハＷの異物又は欠陥の計数を行っているため、半導体ウェハの表面検査装置において、異物又は欠陥の大きさに応じて増幅倍率Ｇａｉｎ１〜Ｇａｉｎ７を変更する必要がない。従って、従来の測定作業と比較して、測定作業の大幅な効率化を図ることができる上、測定精度が損なわれることもない。
尚、本実施形態は、異物又は欠陥の測定の実際のばらつきの分布からｔ分布として推察を行った例であり、推察から統計的手法で一般的に用いられる別の分布を用いる可能性もある。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体ウェハの表面検査装置を表す概要斜視図。
【図２】前記実施形態におけるコンピュータの構造を表すブロック図。
【図３】前記実施形態におけるハレーションが生じない状態での測定原理を説明する模式図。
【図４】前記実施形態におけるハレーションが生じる原理を説明する模式図。
【図５】前記実施形態におけるハレーションが発生した際のＬＰＤの分布を示す模式図。
【図６】前記実施形態における光電子増倍管の回復曲線とハレーションが発生する領域を表すグラフ。
【図７】前記実施形態におけるゴーストによる疑似ＬＰＤが生じる原理を説明するためのグラフ。
【図８】前記実施形態における疑似ＬＰＤが発生した際のＬＰＤの分布を示す模式図。
【図９】前記実施形態における増幅倍率を高倍率側に設定した際の光電子増倍管の回復曲線と閾値の関係を表すグラフ。
【図１０】前記実施形態における増幅倍率を高倍率側に設定した際の光電子増倍管の疑似ＬＰＤのピーク高さと閾値の関係を表すグラフ。
【図１１】前記実施形態におけるＬＰＤの大きさの範囲と信頼区間の関係を表すグラフ。
【符号の説明】
【００３４】
１…半導体ウェハの表面検査装置、２…レーザ発振器、３…反射ミラー、４…楕円面ミラー、５…導光体、６…光電子増倍管、７…テーブル駆動機構、１１、１２、１３…ＬＰＤ、２０…コンピュータ、２１…Ａ／Ｄ変換器、２２…計測手段、２３…計数手段、２４…良否判定手段、２５…信頼区間幅格納手段、２６…増幅倍率切替手段、２７…電圧印加制御手段、２８…制御手段、２９…表示制御手段、３０…ディスプレイ、４１…開口、４２…反射面、５１…光入射端面、Ｂ１…レーザ光、Ｂ２…レーザ光、Ｂ３、Ｂ４…散乱光、Ｂ５…レーザ光、Ｂ６…レーザ光、Ｃ１…回復曲線、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３…範囲、Ｎ１…システムノイズ、Ｎ２…高Ｈａｚｅによるノイズ、Ｐ１、Ｐ２…ピーク、Ｒ１…領域、Ｔ１、Ｔ２…閾値、Ｗ…半導体ウェハ

【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査対象物となる半導体ウェハの表面を光学的手法によって測定し、前記半導体ウェハ表面の異物又は欠陥を検出する半導体ウェハの表面検査装置であって、
前記半導体ウェハ表面に光を照射する光照射手段と、
前記半導体ウェハ表面からの反射光又は散乱光を受光する受光手段と、
前記受光手段で受光された光を、光電効果により電気信号に変換する光電変換手段と、
前記光電変換手段で変換された電気信号を増幅する信号増幅手段と、
前記信号増幅手段で増幅された電気信号に基づいて、前記半導体ウェハ表面の異物又は欠陥の大きさを計測する計測手段と、
前記計測手段で計測された異物又は欠陥の大きさに応じてその数を計数する計数手段と、
前記信号増幅手段による各増幅倍率について、予め標本測定により算出された前記半導体ウェハ表面の異物又は欠陥の大きさに応じて設定された信頼区間幅が格納された信頼区間幅格納手段と、
前記信号増幅手段による増幅倍率を固定して、前記異物又は欠陥の大きさに応じた信頼区間幅に基づいて、前記計測手段により計測された前記半導体ウェハ表面の異物又は欠陥の大きさを算出し、該半導体ウェハ表面の異物又は欠陥の大きさに応じた計数値から、前記半導体ウェハ表面の良否判定を行う良否判定手段とを備えていることを特徴とする半導体ウェハの表面検査装置。
【請求項２】
被検査対象物となる半導体ウェハの表面を光学的手法によって測定し、前記半導体ウェハ表面の異物又は欠陥を検出する半導体ウェハの表面検査方法であって、
複数の前記半導体ウェハのうち、いずれか１つの半導体ウェハを標本として選択する手順と、
標本として選択された前記半導体ウェハの表面を光学的手法により測定し、電気信号に変換する手順と、
変換された電気信号を、増幅倍率を固定して増幅する手順と、
増幅された電気信号に基づいて、前記半導体ウェハ表面の異物又は欠陥の大きさを計測する手順と、
前記標本となる半導体ウェハについて、光学的手法により測定し、電気信号に変換する手順乃至前記異物又は欠陥の大きさを計測する手順を複数回繰り返し、得られた結果から前記異物又は欠陥の大きさの平均値及び分散を算出し、統計的手法により、前記異物又は欠陥の大きさの平均値に対する信頼区間幅を設定する手順と、
他の半導体ウェハの表面を、前記光学的手法により測定し、電気信号に変換するとともに、変換された電気信号を、前記固定された増幅倍率で増幅し、設定された前記信頼区間幅に基づいて、前記他の半導体ウェハ表面の異物又は欠陥の大きさを計測し、前記他の半導体ウェハ表面の異物又は欠陥の大きさに応じて、異物又は欠陥の数を計数することにより、該他の半導体ウェハの良否判定を行う手順とを実施することを特徴とする半導体ウェハの表面検査方法。

【図１】