表面検査装置
【課題】 ウエハ表面の傷、膜残滓物等の存在を光学的に且つ的確に検出する。
【解決手段】 ウエハ１０を保持するウエハ保持部２０と、直線偏光の検査光を生成照射する検査光源３１，３２と、検査光源からの検査光をウエハ１０の表面の検査部分に照射したときの検査部分からの反射光を検出する受光部３３，３４とを備えて表面検査装置が構成される。そして、検査光源からの検査光が検査部分の表面に対してブリュースター角で入射するように検査光源を配置し、且つ、検査光が検査部分の表面から正反射した光を避けて検査部分からの反射散乱光を受光する位置に受光部３３，３４を配置し、この受光部により受光した反射散乱光に基づいて検査部分の欠陥検査を行う。
【解決手段】 ウエハ１０を保持するウエハ保持部２０と、直線偏光の検査光を生成照射する検査光源３１，３２と、検査光源からの検査光をウエハ１０の表面の検査部分に照射したときの検査部分からの反射光を検出する受光部３３，３４とを備えて表面検査装置が構成される。そして、検査光源からの検査光が検査部分の表面に対してブリュースター角で入射するように検査光源を配置し、且つ、検査光が検査部分の表面から正反射した光を避けて検査部分からの反射散乱光を受光する位置に受光部３３，３４を配置し、この受光部により受光した反射散乱光に基づいて検査部分の欠陥検査を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直線偏光を用いてシリコンウエハ、液晶ガラス基板等のような検査対象物の表面欠陥を検査する表面検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウエハ上に電子回路を形成する半導体製造装置は従来から良く知られているが、この半導体製造は複雑な多岐に亘る工程を経て行われ、この工程中において、電子回路が形成される基板となるシリコンウエハの表面の傷や、レジスト膜の残滓物有無を検査することが必要である。これは例えば、シリコンウエハに傷があれば、半導体製造工程内にこの傷が原因でウエハにクラックが発生したり、割れたりしてそれまでの製造作業が無駄となるという問題があるためである。また、半導体製造工程、特に光リソグラフィー工程においてウエハの表面処理に用いられる薄膜は、ゴミの発生対策等のために円盤状ウエハの外周部においてその都度除去されウエハが露出するが、この部分に膜残滓物等が残っていると、これが後の製造工程で剥がれてウエハの表面側に付着して、製造不良を発生させるおそれがあるためである。
【０００３】
そこで、製造工程中で薄膜が除去されてウエハ表面が露出するウエハ外周端部周辺部（例えば、アペックスや上下のベベル）を複数の方向から観察して膜残差物、傷等を検出する表面検査装置が考案されている（例えば、特許文献１を参照）。このような検査装置にはレーザ光等の照射により生じる散乱光を利用して表面欠陥を検出する構成のものや、ラインセンサにより被検基板の画像を帯状に形成して欠陥を検出する構成のものがある。
【特許文献１】特開２００４−３２５３８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、このような表面検査装置は検査対象部に光を照射してその反射光（反射散乱光、正反射光等）から欠陥を検査する構成であるため、ウエハ表面の傷がこの表面に残された膜残滓物により覆われているようなときには、膜残滓物表面において照射光が反射されて（すなわち、膜残滓物により傷が隠されて）この傷が検出できないおそれがあるという問題がある。一方、半導体製造プロセスでウエハ表面に形成されるレジスト層等の薄膜は光透過性を有しているため、上記従来の検査装置では薄膜の存在を検出するのが難しいという問題もある。
【０００５】
本発明はこのような問題に鑑みたもので、ウエハ表面の傷、膜残滓物等の存在を光学的に且つ的確に検出できるような表面検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的達成のため、第１の本発明おいては、検査対象物を保持する保持部と、直線偏光の検査光を生成照射する検査光源と、前記検査光源からの検査光を前記検査対象物の表面の検査部分に照射したときの前記検査部分からの反射光を検出する受光部とを備えて表面検査装置が構成される。そして、前記検査光源からの検査光が前記検査部分の表面に対してブリュースター角で入射するように前記検査光源を配置し、且つ、前記検査光が前記検査部分の表面から正反射した光を避けて前記検査部分からの反射散乱光を受光する位置に前記受光部を配置し、前記受光部により受光した反射散乱光に基づいて前記検査部分の欠陥検査を行うように構成される。
【０００７】
上記表面検査装置において、前記検査光源から前記検査部分に水平偏光の検査光および垂直偏光の検査光を切り換えて照射でき、前記受光部が水平偏光および垂直偏光を切り換えて受光できるように構成されていることが好ましい。
【０００８】
さらにこの表面検査装置において、前記受光部により受光された水平偏光散乱光と垂直偏光散乱光との強度差に基づいて、検査対象物の欠陥の種類を区別する検査処理部を有していることが好ましい。
【０００９】
上記表面検査装置において、検査対象物がシリコンウエハであり、前記検査処理部により前記シリコンウエハ表面における傷の有無および半導体製造プロセスで表面に形成される膜残滓物の有無を検出することが好ましい。
【００１０】
第２の本発明に係る表面検査装置は、検査対象物を保持する保持部と、偏光方向が水平偏光方向に対して４５度傾いた直線偏光の検査光を生成照射する検査光源と、前記検査光源からの検査光を前記検査対象物の表面の検査部分に照射したときの前記検査部分からの反射光を検出する受光部とを備えて構成される。そして、前記検査光源からの検査光が前記検査部分の表面に対して所定の角度で入射するように前記検査光源を配置し、且つ、前記検査光が前記検査部分の表面から正反射した光を受光する位置に前記受光部を配置し、前記受光部が前記検査光源からの検査光の直線偏光に対してクロスニコル関係となる直線偏光のみを通過させる直線偏光子を有し、前記直線偏光子を通過して前記受光部により受光した光に基づいて前記検査部分の欠陥検査を行うように構成される。
【００１１】
上記表面検査装置において、検査対象物がシリコンウエハであり、前記検査処理部により前記シリコンウエハ表面における半導体製造プロセスで表面に形成される膜残滓物の有無を検出することが好ましい。
【００１２】
第３の本発明に係る表面検査装置は、検査対象物を保持する保持部と、偏光方向が水平偏光方向に対して４５度傾いた直線偏光の検査光を生成照射する検査光源と、前記検査光源からの検査光を前記検査対象物の表面の検査部分に照射したときの前記検査部分からの反射光を検出する第１受光部および第２受光部とを備えて構成される。そして、前記検査光源からの検査光が前記検査部分の表面に対してブリュースター角で入射するように前記検査光源を配置し、前記検査光が前記検査部分の表面から正反射した光を避けて前記検査部分からの反射散乱光を受光する位置に前記第１受光部を配置し、前記第１受光部により受光した反射散乱光に基づいて前記検査部分の欠陥検査を行い、前記第２受光部を前記検査光が前記検査部分の表面から正反射した光を受光する位置に配置し、前記第２受光部が前記検査光源からの検査光の直線偏光に対してクロスニコル関係となる直線偏光のみを通過させる直線偏光子を有し、前記直線偏光子を通過して前記第２受光部により受光した光に基づいても前記検査部分の欠陥検査を行うように構成される。
【００１３】
なお、上記第１〜第３の本発明に係る表面検査装置において、前記検査光源および前記受光部に対して前記保持部により保持された前記検査対象物を相対移動させることが可能に構成され、前記検査対象物を相対移動させて前記検査部分を前記検査対象物の所望範囲内に広げて検査できることが好ましい。
【００１４】
上記第１〜第３の本発明に係る表面検査装置において、前記検査対象物が円盤状のシリコンウエハである場合に、半導体製造プロセスにおいて表面に形成されたレジスト膜などが除去される前記シリコンウエハの外周部を前記検査部分として検査を行うことが好ましい。
【００１５】
さらに、上記第１〜第３の本発明に係る表面検査装置において、前記検査光源が白熱ランプからの光を用いて前記検査光を生成するように構成したり、前記検査光源がレーザ光源からのレーザ光を用いて前記検査光を生成したりするように構成しても良い。
【発明の効果】
【００１６】
上記のように構成された第１の本発明に係る表面検査装置によれば、検査光源からの検査光が検査部分の表面に対してブリュースター角で入射するので、表面に残滓膜が存在しても検査光はこの残滓膜を透過するため、残滓膜の下側に隠れた傷も的確に検出することができる。
【００１７】
第２の本発明に係る表面検査装置によれば、偏光方向が水平偏光方向に対して４５度傾いた直線偏光の検査光が検査部分に照射され、その正反射光のうち検査光とクロスニコル関係となる直線偏光のみが受光されるため、表面に残された膜残滓物に検査光が照射されてここで複屈折現象が生じると偏光面が回転するため、受光部でこれを検出でき、膜残滓物の存在を的確に検出することができる。
【００１８】
第３の本発明に係る表面検査装置は、上記第１および第２の本発明の二つの構成を有する装置であり、これにより検査対象物表面の傷および膜残滓物を的確に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明を適用した表面検査装置の一例を図１に示しており、この表面検査装置１は、シリコンウエハもしくは半導体ウエハ１０（以下、単にウエハ１０と称する）の外周端部および外周端部近傍における欠陥（傷、残滓膜等）の有無を自動的にもしくは目視で検査する構成である。なお、ウエハ１０の表面に電子回路を形成する半導体製造プロセスにおいて、製品に使用されることがないウエハ１０の外周部は表面に形成された薄膜が除去されてウエハ表面が露出する部分であり、表面検査装置１によりこの外周部分における傷、膜残滓物の有無の検査が行われる。
【００２０】
検査対象となるウエハ１０はシリコンからなる薄い円盤状に形成されており、その表面に複数の半導体チップに対応して回路パターンを形成するために、光リソグラフィー工程等の種々の工程を経て所定パターンで絶縁膜、電極配線膜、半導体膜等の薄膜が多層形成される。図２に示すように、ウエハの表面（上面）における外周端部には上ベベル部１１がリング状に形成され、この上レベル部１１より内周側の表面に回路パターンが形成される。また、ウエハ１０の裏面（下面）における外周端部には下ベベル部１２がリング状に且つ上ベベル部１１と上下対称に形成される。そして、上ベベル部１１と下ベベル部１２とを繋ぐアペックス部１３がウエハ端面を形成している。
【００２１】
表面検査装置１は、ウエハ１０を保持して回転させるウエハ保持部２０と、ウエハ１０の外周端部（上下ベベル部１１，１２及びアペックス部１３）の表面に検査光を照射してその反射光を受光する検査部３０と、検査部３０で受光された光信号に基づいて欠陥検査処理を行う検査処理部４と、ウエハ保持部２０によるウエハ１０の回転移動制御および検査部３０による検査制御を行う制御部５とを備える。さらに、制御部５に繋がって、画像表示部を備えたパソコンからなるインターフェース部６と、検査処理部４での検査結果を保存する記憶部７が設けられている。
【００２２】
ウエハ保持部２０は、回転駆動機構２１と、回転駆動機構２１から上方に延びた回転軸２２と、回転軸２２の上端部に略水平に取り付けられて上面側においてウエハ１０を保持するウエハホルダ２３とを有して構成される。ウエハホルダ２３の内部には真空吸着機構（図示せず）が設けられており、ウエハホルダ２３の上にウエハ１０がその中心を回転軸２２の中心と一致して真空吸着されて保持される。
【００２３】
回転駆動機構２１は回転軸２２を回転駆動し、これにより回転軸２２の上に取り付けられたウエハホルダ２３とともにそこに吸着保持されたウエハ１０をその回転中心Ｏを中心として回転させる。なお、ウエハホルダ２３はウエハ１０より径の小さい略円盤状に形成されており、ウエハホルダ２３上にウエハ１０が吸着保持された状態で、上ベベル部１１、下ベベル部１２およびアペックス部１３を含むウエハ１０の外周端部がウエハホルダ２３から外周側にはみ出るようになっている。
【００２４】
検査部３０は、図２に示すように、ウエハ１０の外周端部における上ベベル部１１、下ベベル部１２およびアペックス部１３に対向し、且つ円周方向に離れて合計３個配設されており、ウエハ１０の表面に所定検査光を照射し、その反射光を検出して表面検査を行うように構成されている。その具体的な構成および検査内容について、以下に説明するが、まず、図３を参照して、この検査装置による検査対象となるウエハ表面の傷および膜残滓物について説明する。
【００２５】
図３には、ウエハ１０の外周端部に傷および残滓膜が存在する例を示している。図３（Ａ）および（Ｂ）が一つの例で、図３（Ｃ）および（Ｄ）が別の例を示しており、図３（Ａ）および（Ｃ）がウエハ端部を断面して傷Ｋ１〜Ｋ５および膜Ｍ１〜Ｍ４の具体例を示しており、図３（Ｂ）および（Ｄ）にその側面から見た状態を示している。このように、特にウエハ１０の端部に傷Ｋ１〜Ｋ５が存在すると、ここを起点としてウエハ１０にクラックが生じてウエハ１０が破損するおそれがあるため、このような傷の検出は非常に重要である。また、ウエハ１０の表面に残滓膜Ｍ１〜Ｍ４が存在すると、半導体製造プロセスにおいてウエハ表面１０から残滓膜Ｍ１〜Ｍ４が剥がれ、これが回路パターンが形成されるウエハ１０の表面に付着して不良品を発生させるおそれがあるため、このような残滓膜の検出も非常に重要である。
【００２６】
このような傷Ｋ１〜Ｋ５および残滓膜Ｍ１〜Ｍ４の検出を行うために検査部３０が設けられており、第１の実施例としての検査部３０の構成および作動について、図４を参照して説明する。なお、図４では、ウエハ１０の上ベベル部１１の表面を検査対象部とした例を示しており、この検査対象部に傷Ｋおよびこの傷Ｋの上にこれを覆う形で残滓膜Ｍが存在する例を示している。
【００２７】
この検査部３０は、光源３１と、この光源３１からの光を透過させて垂直偏光を作り出す（垂直偏光成分のみを透過させる）第１垂直偏光子３２ａおよび水平偏光を作り出す第１水平偏光子３２ｂとを切換使用自在に有した照射側偏光子３２を備える。なお、図示しないが、光源３１の光を所定方向に揃えて照射検査光Ｌ１を作り出す照射光学系が設けられており、且つ、この入射検査光Ｌ１が照射側偏光子３２を通って直線偏光にされてウエハ１０の検査対象部に照射されるようになっている。このとき、入射検査光Ｌ１が残滓膜Ｍに対してブリュースター角で入射するように設定されている。すなわち、半導体製造プロセスで使用される膜材料は予め分かっているため、この膜材料による残滓膜Ｍが残っているとして、これに対して入射検査光Ｌ１がブリュースター角となるように、光源３１、入力側偏光子３２および入射光学系が配置されている。
【００２８】
検査部３０はさらに、ブリュースター角で入射した入射検査光Ｌ１が正反射する光路Ｌ２を避けた暗視野位置（傷や残滓膜等の異常が無い場合は暗く見える）に受光素子３４を有している。すなわち、図４に示すように、入射検査光Ｌ１が傷Ｋにおいて散乱反射されたときにその散乱光成分Ｌ３を受ける位置に受光素子３４が設けられている。さらに、この受光素子３４の前側で散乱光成分Ｌ３の光路中に位置して、垂直偏光成分のみを透過させる第２垂直偏光子３３ａおよび水平偏光成分のみを透過させる第２水平偏光子３３ｂを切換使用自在に有した受光側偏光子３３が設けられている。なお、図示しないが、散乱光成分Ｌ３を、受光側偏光子３３を通過させて受光素子３４に導く受光光学系が設けられている。
【００２９】
受光素子３４により受光された受光信号は検査処理部４に送られて、傷Ｋおよび残滓膜Ｍの検出が行われるのであるが、これについて以下に説明する。
【００３０】
まず、図４に示すように、照射検査光Ｌ１の光路中に第１垂直偏光子３２ａが位置するように照射側偏光子３２の切換位置が設定され、且つ散乱光成分Ｌ３の光路中に第２垂直偏光子３３ａが位置するように受光側偏光子３３の切換位置が設定され、光源３１からの照射光が照射光学系により光路Ｌ１を通って検査対象部に照射される。このとき、光源３１からの光は第１垂直偏光子３２ａを通って垂直偏光となり、これが検査対象部に照射される。
【００３１】
ここで、この光路Ｌ１は検査対象部の表面に対してブリュースター角となる設定であるため、この光路Ｌ１を通って検査対象部に入射された垂直偏光は検査対象部に対する反射率がほぼ零となり、表面に光透過性を有する残滓膜Ｍがあってもこれをそのまま透過し、その下側のウエハ１０の表面に到達する。このため、もし残滓膜Ｍの下側に図示のように傷Ｋがあると、ウエハ１０は光透過性を有していないため、この傷に当たって散乱し、その散乱光の一部が光路Ｌ３の方に出射される。この光路Ｌ３には第２垂直偏光子３３ａが設けられているが、検査対象部に照射された垂直偏光はその偏光方向をほぼ維持したまま散乱光として光路Ｌ３に出射されるため、第２垂直偏光子３３ａを通って受光素子３４に受光される。
【００３２】
以上のことから分かるように、図４に記載の検査部３０を用いれば、残滓膜Ｍの下に傷Ｋが存在する場合でも、この傷Ｋを検出できる。なお、膜残滓Ｍに被われることなく傷Ｋが露出している場合には、ウエハ１０は光透過性を有していないため、光路Ｌ１を通って入射した検査光は傷Ｋに当たると散乱し、光路Ｌ３を通る散乱光成分は第２垂直偏光子３３ａを通って受光素子３４に受光されるため、これも当然検出できる。
【００３３】
さらに、図４に記載の検査部３０での検査に際しては、上記のように照射検査光Ｌ１の光路中に第１垂直偏光子３２ａを位置させるとともに散乱光成分Ｌ３の光路中に第２垂直偏光子３３ａを位置させた状態で、光源３１から第１垂直偏光子３３ａを通過した垂直偏光の検査光を検査対象部に照射して表面検査を行った後、照射検査光Ｌ１の光路中に第１水平偏光子３２ｂを位置させるとともに散乱光成分Ｌ３の光路中に第２水平偏光子３３ｂを位置させた状態で、光源３１から第１水平偏光子３３ｂを通過した水平偏光の検査光を検査対象部に照射して同一部分の表面検査を行う。
【００３４】
ここで、検査光が垂直偏光のときと水平偏光のときには、ブリュースター角で入射しても、水平偏光の方が残滓膜Ｍを透過する率が低く、ある程度は残滓膜Ｍの表面で正反射される。このため、受光素子３４により散乱光を受光して傷Ｋを検出したときに、傷Ｋの表面に残滓膜Ｍがあるときには、この傷Ｋからの散乱光強度が、垂直偏光を用いた場合の方が水平偏光を用いた場合より大きくなる。一方、傷Ｋの表面に残滓膜Ｍが無く、傷Ｋが露出している場合には、垂直および水平偏光での散乱強度に差が無くなる。このように、垂直および水平偏光に対する散乱光強度の差の有無に基づいて、傷Ｋの表面が残滓膜Ｍにより覆われているか否かを検出することができる。
【００３５】
次に、第２実施例に係る検査部１３０を用いた表面欠陥の検査について、図５を参照して説明する。この検査部１３０は、光源１３１と、この光源１３１からの光を透過させて、偏光方向が水平偏光方向に対して４５度傾いた直線偏光を作り出す照射側直線偏光子１３２を備える。ここでも、図示しないが、光源１３１の光を所定方向に揃えて照射検査光Ｌ１１を作り出す照射光学系が設けられており、且つ、この入射検査光Ｌ１１が照射側直線偏光子１３２を通って直線偏光にされてウエハ１０の検査対象部に照射されるようになっている。但し、このときの入射検査光Ｌ１１の入射角は任意の角度で良く、上述のようにブリュースター角で入射するように設定する必要はない。
【００３６】
検査部１３０はさらに、このように入射した入射検査光Ｌ１１が正反射する光路Ｌ１２上に受光素子１３４を有しており、この受光素子１３４の前側で正反射光Ｌ１２の光路中に位置して、照射側直線偏光子１３２に対してクロスニコル関係となる直線偏光のみを通過させる受光側直線偏光子１３３が設けられている。これも図示しないが、正反射光Ｌ１２を、受光側直線偏光子１３３を通過させて受光素子３４に導く受光光学系が設けられている。
【００３７】
この検査部１３０による検査は、ウエハ１０の表面に付着して残された残滓膜Ｍを検出するもので、光源１３１からの光は照射側直線偏光子１３２を通過して偏光方向が水平偏光方向に対して４５度傾いた直線偏光からなる検査光Ｌ１１が作り出され、この検査光Ｌ１１がウエハ１０の表面の検査対象部に照射される。この検査光Ｌ１１は検査対象部において反射され、その正反射光Ｌ１２は受光側直線偏光子１３３を通過して受光素子３４に入り込む。
【００３８】
ここで、受光側直線偏光子１３３は照射側直線偏光子１３２に対してクロスニコル関係となる直線偏光のみを通過させるものであるため、残滓膜Ｍが無い状態のウエハ１０の表面において反射されたときには、偏光方向は変化せずにそのまま反射されるため、受光側直線偏光子１３３において反射光が遮断され、受光素子３４に反射光は入り込まない。ところが、図５に示すように、ウエハ１０の表面に残滓膜Ｍが存在すると、ここに照射された検査光は残滓膜Ｍにより複屈折現象を起こした後に正反射光Ｌ１２として反射される。このように残滓膜Ｍによる複屈折現象、すなわち、垂直偏光と水平成分との屈折率が相違する現象が生じると、検査光Ｌ１１は偏光方向が水平偏光方向に対して４５度傾いた直線偏光であるため、正反射光Ｌ１２に円偏光成分が生じ、この成分に対応する光が受光側直線偏光子１３３を通過し、受光素子１３４がその光を検出する。
【００３９】
以上の説明から分かるように、検査光Ｌ１１がウエハ１０の表面において直接正反射されたときには受光素子１３４は光を検出しないが、ウエハ１０の表面に残された残滓膜Ｍに照射されたときには複屈折現象が生じるために受光素子１３４が光を検出し、残滓膜Ｍの存在を検出することができる。
【００４０】
次に、第３実施例に係る検査部２３０を用いた表面欠陥の検査について、図６を参照して説明する。この検査部２３０は、上述した第１実施例の検査部３０と第２実施例の検査部１３０とを組み合わせた構成となっている。すなわち、検査部２３０は、光源２３１と、この光源２３１からの光を透過させて、垂直偏光を作り出す第１垂直偏光子２３２ａ、水平偏光を作り出す第１水平偏光子２３２ｂおよび偏光方向が水平偏光方向に対して４５度傾いた直線偏光を作り出す照射側直線偏光子２３２ｃ（図示せず）とを切換使用自在に有した照射側偏光子２３２を備える。ここでも図示しないが、光源２３１の光を所定方向に揃えて照射検査光Ｌ２１を作り出す照射光学系が設けられており、且つ、この入射検査光Ｌ２１が照射側偏光子２３２を通って直線偏光にされてウエハ１０の検査対象部にブリュースター角で照射されるようになっている。
【００４１】
さらに、ブリュースター角で入射した入射検査光Ｌ２１が正反射する光路Ｌ２３を避けた暗視野位置に第１受光素子２３４を有している。すなわち、図６に示すように、入射検査光Ｌ２１が傷Ｋにおいて散乱反射されたときにその散乱光成分Ｌ２２を受ける位置に第１受光素子２３４が設けられている。さらに、この第１受光素子２３４の前側で散乱光成分Ｌ２２の光路中に位置して、垂直偏光成分のみを透過させる第２垂直偏光子２３３ａおよび水平偏光成分のみを透過させる第２水平偏光子２３３ｂを切換使用自在に有した第１受光側偏光子２３３が設けられている。なお、図示しないが、散乱光成分Ｌ２２を、第１受光側偏光子２３３を通過させて第１受光素子２３４に導く受光光学系が設けられている。
【００４２】
この検査部２３０はさらに、ブリュースター角で入射した入射検査光Ｌ２１が正反射する光路Ｌ２３上に、第２受光素子２３６を有しており、この第２受光素子２３６の前側で正反射光Ｌ２３の光路中に位置して、照射側直線偏光子２３２ｃに対してクロスニコル関係となる直線偏光のみを通過させる第２受光側直線偏光子２３５が設けられている。これも図示しないが、正反射光Ｌ２３を、第２受光側直線偏光子２３５を通過させて第２受光素子２３６に導く受光光学系が設けられている。
【００４３】
以上の構成の第３実施例による検査部２３０は、第１および第２実施例の組み合わせであるので、その検査方法を以下に簡単に説明する。
【００４４】
まず、図６に示すように、照射検査光Ｌ２１の光路中に第１垂直偏光子２３２ａを位置させ、散乱光成分Ｌ２２の光路中に第２垂直偏光子２３３ａを位置させた状態で、光源２３１からの光を、第１垂直偏光子２３２ａを通って垂直偏光の検査光とし、これを検査対象部に照射する。
【００４５】
このとき、照射光路Ｌ２１は検査対象部の表面に対してブリュースター角となる設定であるため、表面に光透過性を有する残滓膜Ｍがあってもこれをそのまま透過し、もし残滓膜Ｍの下側に図示のように傷Ｋがあると、検査光はこの傷に当たって散乱し、その散乱光の一部が光路Ｌ２２の方に出射され、これが第２垂直偏光子２３３ａを通って第１受光素子２３４に受光され、傷Ｋを検出する。なお、当然ながら、膜残滓Ｍに被われることなく傷Ｋが露出している場合にも、第１受光素子２３４が傷Ｋからの散乱光を受光することにより傷Ｋを検出する。
【００４６】
さらに、この後に、照射検査光Ｌ２１の光路中に第１水平偏光子２３２ｂを位置させるとともに散乱光成分Ｌ２２の光路中に第２水平偏光子２３３ｂを位置させた状態で、光源３１から第１水平偏光子２３３ｂを通過した水平偏光の検査光を検査対象部に照射して同一部分の表面検査を行う。そして、上記第１実施例と同様に、同一部分の垂直偏光による検出散乱光強度と水平偏光による検出散乱光強度とを比較し、傷Ｋの表面が残滓膜Ｍにより覆われているか否かを検出することができる。
【００４７】
次に、照射検査光Ｌ２１の光路中に照射側直線偏光子２３２ｃを位置させ、光源２３１からの光を、照射側直線偏光子２３２ｃを通って偏光方向が水平偏光方向に対して４５度傾いた直線偏光を作り出し、これを検査光として検査対象部に照射する。この検査光Ｌ２１は検査対象部において反射され、その正反射光Ｌ２３は第２受光側直線偏光子２３５を通過して第２受光素子２３６に入り込む。
【００４８】
ここで、第２受光側直線偏光子２３５は照射側直線偏光子２３２ｃに対してクロスニコル関係となる直線偏光のみを通過させるものであり、残滓膜Ｍが無い状態のウエハ１０の表面において反射された正反射光は偏光方向はそのままのため、第２受光側直線偏光子２３５において反射光が遮断され、第２受光素子３４に反射光は入り込まないので、残滓膜Ｍがないことが分かる。一方、ウエハ１０の表面に残滓膜Ｍが存在すると、ここに照射された検査光は残滓膜Ｍにより複屈折現象を起こし、円偏光成分を有する正反射光Ｌ２３として第２受光側直線偏光子２３５に入射し、円偏光成分に対応する光が第２受光側直線偏光子２３５を通過し、第２受光素子２３６がその光を検出して残滓膜Ｍの存在が検出される。
【００４９】
なお、上記第１〜第３実施例において受光素子３４，１３４，２３４，２３６により検出された光情報は、検査処理部４において処理されて傷Ｋおよび残滓膜Ｍの有無が判断され、制御部５によるウエハ保持部２０の回転駆動制御内容と対比してウエハ１０上における傷Ｋおよび残滓幕Ｍの位置が算出され、その内容がインターフェース部６に画像表示され、記憶部７に記憶される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の好ましい実施形態に係る表面検査装置の概略構成図である。
【図２】上記表面検査装置による検査対象となるウエハの外周部と、検査部との位置関係を示す側断面図である。
【図３】検査対象となるウエハの外周部に形成される傷、残滓膜の例を示す断面図および側面図である。
【図４】第１実施例に係る検査部の構成およびこの検査部によるウエハ表面の欠陥検査例を示す概略図である。
【図５】第２実施例に係る検査部の構成およびこの検査部によるウエハ表面の欠陥検査例を示す概略図である。
【図６】第３実施例に係る検査部の構成およびこの検査部によるウエハ表面の欠陥検査例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 表面検査装置 ４ 検査処理部
１０ ウエハ ２０ ウエハ保持部
３０，１３０，２３０ 検査部
３１，１３１，２３１ 光源
３２，１３２，２３２ 照射側偏光子
３３，１３３，２３３ 受光側偏光子
３４，１３４，２３４，２３６ 受光部
Ｋ 傷 Ｍ 残滓幕
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直線偏光を用いてシリコンウエハ、液晶ガラス基板等のような検査対象物の表面欠陥を検査する表面検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウエハ上に電子回路を形成する半導体製造装置は従来から良く知られているが、この半導体製造は複雑な多岐に亘る工程を経て行われ、この工程中において、電子回路が形成される基板となるシリコンウエハの表面の傷や、レジスト膜の残滓物有無を検査することが必要である。これは例えば、シリコンウエハに傷があれば、半導体製造工程内にこの傷が原因でウエハにクラックが発生したり、割れたりしてそれまでの製造作業が無駄となるという問題があるためである。また、半導体製造工程、特に光リソグラフィー工程においてウエハの表面処理に用いられる薄膜は、ゴミの発生対策等のために円盤状ウエハの外周部においてその都度除去されウエハが露出するが、この部分に膜残滓物等が残っていると、これが後の製造工程で剥がれてウエハの表面側に付着して、製造不良を発生させるおそれがあるためである。
【０００３】
そこで、製造工程中で薄膜が除去されてウエハ表面が露出するウエハ外周端部周辺部（例えば、アペックスや上下のベベル）を複数の方向から観察して膜残差物、傷等を検出する表面検査装置が考案されている（例えば、特許文献１を参照）。このような検査装置にはレーザ光等の照射により生じる散乱光を利用して表面欠陥を検出する構成のものや、ラインセンサにより被検基板の画像を帯状に形成して欠陥を検出する構成のものがある。
【特許文献１】特開２００４−３２５３８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、このような表面検査装置は検査対象部に光を照射してその反射光（反射散乱光、正反射光等）から欠陥を検査する構成であるため、ウエハ表面の傷がこの表面に残された膜残滓物により覆われているようなときには、膜残滓物表面において照射光が反射されて（すなわち、膜残滓物により傷が隠されて）この傷が検出できないおそれがあるという問題がある。一方、半導体製造プロセスでウエハ表面に形成されるレジスト層等の薄膜は光透過性を有しているため、上記従来の検査装置では薄膜の存在を検出するのが難しいという問題もある。
【０００５】
本発明はこのような問題に鑑みたもので、ウエハ表面の傷、膜残滓物等の存在を光学的に且つ的確に検出できるような表面検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的達成のため、第１の本発明おいては、検査対象物を保持する保持部と、直線偏光の検査光を生成照射する検査光源と、前記検査光源からの検査光を前記検査対象物の表面の検査部分に照射したときの前記検査部分からの反射光を検出する受光部とを備えて表面検査装置が構成される。そして、前記検査光源からの検査光が前記検査部分の表面に対してブリュースター角で入射するように前記検査光源を配置し、且つ、前記検査光が前記検査部分の表面から正反射した光を避けて前記検査部分からの反射散乱光を受光する位置に前記受光部を配置し、前記受光部により受光した反射散乱光に基づいて前記検査部分の欠陥検査を行うように構成される。
【０００７】
上記表面検査装置において、前記検査光源から前記検査部分に水平偏光の検査光および垂直偏光の検査光を切り換えて照射でき、前記受光部が水平偏光および垂直偏光を切り換えて受光できるように構成されていることが好ましい。
【０００８】
さらにこの表面検査装置において、前記受光部により受光された水平偏光散乱光と垂直偏光散乱光との強度差に基づいて、検査対象物の欠陥の種類を区別する検査処理部を有していることが好ましい。
【０００９】
上記表面検査装置において、検査対象物がシリコンウエハであり、前記検査処理部により前記シリコンウエハ表面における傷の有無および半導体製造プロセスで表面に形成される膜残滓物の有無を検出することが好ましい。
【００１０】
第２の本発明に係る表面検査装置は、検査対象物を保持する保持部と、偏光方向が水平偏光方向に対して４５度傾いた直線偏光の検査光を生成照射する検査光源と、前記検査光源からの検査光を前記検査対象物の表面の検査部分に照射したときの前記検査部分からの反射光を検出する受光部とを備えて構成される。そして、前記検査光源からの検査光が前記検査部分の表面に対して所定の角度で入射するように前記検査光源を配置し、且つ、前記検査光が前記検査部分の表面から正反射した光を受光する位置に前記受光部を配置し、前記受光部が前記検査光源からの検査光の直線偏光に対してクロスニコル関係となる直線偏光のみを通過させる直線偏光子を有し、前記直線偏光子を通過して前記受光部により受光した光に基づいて前記検査部分の欠陥検査を行うように構成される。
【００１１】
上記表面検査装置において、検査対象物がシリコンウエハであり、前記検査処理部により前記シリコンウエハ表面における半導体製造プロセスで表面に形成される膜残滓物の有無を検出することが好ましい。
【００１２】
第３の本発明に係る表面検査装置は、検査対象物を保持する保持部と、偏光方向が水平偏光方向に対して４５度傾いた直線偏光の検査光を生成照射する検査光源と、前記検査光源からの検査光を前記検査対象物の表面の検査部分に照射したときの前記検査部分からの反射光を検出する第１受光部および第２受光部とを備えて構成される。そして、前記検査光源からの検査光が前記検査部分の表面に対してブリュースター角で入射するように前記検査光源を配置し、前記検査光が前記検査部分の表面から正反射した光を避けて前記検査部分からの反射散乱光を受光する位置に前記第１受光部を配置し、前記第１受光部により受光した反射散乱光に基づいて前記検査部分の欠陥検査を行い、前記第２受光部を前記検査光が前記検査部分の表面から正反射した光を受光する位置に配置し、前記第２受光部が前記検査光源からの検査光の直線偏光に対してクロスニコル関係となる直線偏光のみを通過させる直線偏光子を有し、前記直線偏光子を通過して前記第２受光部により受光した光に基づいても前記検査部分の欠陥検査を行うように構成される。
【００１３】
なお、上記第１〜第３の本発明に係る表面検査装置において、前記検査光源および前記受光部に対して前記保持部により保持された前記検査対象物を相対移動させることが可能に構成され、前記検査対象物を相対移動させて前記検査部分を前記検査対象物の所望範囲内に広げて検査できることが好ましい。
【００１４】
上記第１〜第３の本発明に係る表面検査装置において、前記検査対象物が円盤状のシリコンウエハである場合に、半導体製造プロセスにおいて表面に形成されたレジスト膜などが除去される前記シリコンウエハの外周部を前記検査部分として検査を行うことが好ましい。
【００１５】
さらに、上記第１〜第３の本発明に係る表面検査装置において、前記検査光源が白熱ランプからの光を用いて前記検査光を生成するように構成したり、前記検査光源がレーザ光源からのレーザ光を用いて前記検査光を生成したりするように構成しても良い。
【発明の効果】
【００１６】
上記のように構成された第１の本発明に係る表面検査装置によれば、検査光源からの検査光が検査部分の表面に対してブリュースター角で入射するので、表面に残滓膜が存在しても検査光はこの残滓膜を透過するため、残滓膜の下側に隠れた傷も的確に検出することができる。
【００１７】
第２の本発明に係る表面検査装置によれば、偏光方向が水平偏光方向に対して４５度傾いた直線偏光の検査光が検査部分に照射され、その正反射光のうち検査光とクロスニコル関係となる直線偏光のみが受光されるため、表面に残された膜残滓物に検査光が照射されてここで複屈折現象が生じると偏光面が回転するため、受光部でこれを検出でき、膜残滓物の存在を的確に検出することができる。
【００１８】
第３の本発明に係る表面検査装置は、上記第１および第２の本発明の二つの構成を有する装置であり、これにより検査対象物表面の傷および膜残滓物を的確に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明を適用した表面検査装置の一例を図１に示しており、この表面検査装置１は、シリコンウエハもしくは半導体ウエハ１０（以下、単にウエハ１０と称する）の外周端部および外周端部近傍における欠陥（傷、残滓膜等）の有無を自動的にもしくは目視で検査する構成である。なお、ウエハ１０の表面に電子回路を形成する半導体製造プロセスにおいて、製品に使用されることがないウエハ１０の外周部は表面に形成された薄膜が除去されてウエハ表面が露出する部分であり、表面検査装置１によりこの外周部分における傷、膜残滓物の有無の検査が行われる。
【００２０】
検査対象となるウエハ１０はシリコンからなる薄い円盤状に形成されており、その表面に複数の半導体チップに対応して回路パターンを形成するために、光リソグラフィー工程等の種々の工程を経て所定パターンで絶縁膜、電極配線膜、半導体膜等の薄膜が多層形成される。図２に示すように、ウエハの表面（上面）における外周端部には上ベベル部１１がリング状に形成され、この上レベル部１１より内周側の表面に回路パターンが形成される。また、ウエハ１０の裏面（下面）における外周端部には下ベベル部１２がリング状に且つ上ベベル部１１と上下対称に形成される。そして、上ベベル部１１と下ベベル部１２とを繋ぐアペックス部１３がウエハ端面を形成している。
【００２１】
表面検査装置１は、ウエハ１０を保持して回転させるウエハ保持部２０と、ウエハ１０の外周端部（上下ベベル部１１，１２及びアペックス部１３）の表面に検査光を照射してその反射光を受光する検査部３０と、検査部３０で受光された光信号に基づいて欠陥検査処理を行う検査処理部４と、ウエハ保持部２０によるウエハ１０の回転移動制御および検査部３０による検査制御を行う制御部５とを備える。さらに、制御部５に繋がって、画像表示部を備えたパソコンからなるインターフェース部６と、検査処理部４での検査結果を保存する記憶部７が設けられている。
【００２２】
ウエハ保持部２０は、回転駆動機構２１と、回転駆動機構２１から上方に延びた回転軸２２と、回転軸２２の上端部に略水平に取り付けられて上面側においてウエハ１０を保持するウエハホルダ２３とを有して構成される。ウエハホルダ２３の内部には真空吸着機構（図示せず）が設けられており、ウエハホルダ２３の上にウエハ１０がその中心を回転軸２２の中心と一致して真空吸着されて保持される。
【００２３】
回転駆動機構２１は回転軸２２を回転駆動し、これにより回転軸２２の上に取り付けられたウエハホルダ２３とともにそこに吸着保持されたウエハ１０をその回転中心Ｏを中心として回転させる。なお、ウエハホルダ２３はウエハ１０より径の小さい略円盤状に形成されており、ウエハホルダ２３上にウエハ１０が吸着保持された状態で、上ベベル部１１、下ベベル部１２およびアペックス部１３を含むウエハ１０の外周端部がウエハホルダ２３から外周側にはみ出るようになっている。
【００２４】
検査部３０は、図２に示すように、ウエハ１０の外周端部における上ベベル部１１、下ベベル部１２およびアペックス部１３に対向し、且つ円周方向に離れて合計３個配設されており、ウエハ１０の表面に所定検査光を照射し、その反射光を検出して表面検査を行うように構成されている。その具体的な構成および検査内容について、以下に説明するが、まず、図３を参照して、この検査装置による検査対象となるウエハ表面の傷および膜残滓物について説明する。
【００２５】
図３には、ウエハ１０の外周端部に傷および残滓膜が存在する例を示している。図３（Ａ）および（Ｂ）が一つの例で、図３（Ｃ）および（Ｄ）が別の例を示しており、図３（Ａ）および（Ｃ）がウエハ端部を断面して傷Ｋ１〜Ｋ５および膜Ｍ１〜Ｍ４の具体例を示しており、図３（Ｂ）および（Ｄ）にその側面から見た状態を示している。このように、特にウエハ１０の端部に傷Ｋ１〜Ｋ５が存在すると、ここを起点としてウエハ１０にクラックが生じてウエハ１０が破損するおそれがあるため、このような傷の検出は非常に重要である。また、ウエハ１０の表面に残滓膜Ｍ１〜Ｍ４が存在すると、半導体製造プロセスにおいてウエハ表面１０から残滓膜Ｍ１〜Ｍ４が剥がれ、これが回路パターンが形成されるウエハ１０の表面に付着して不良品を発生させるおそれがあるため、このような残滓膜の検出も非常に重要である。
【００２６】
このような傷Ｋ１〜Ｋ５および残滓膜Ｍ１〜Ｍ４の検出を行うために検査部３０が設けられており、第１の実施例としての検査部３０の構成および作動について、図４を参照して説明する。なお、図４では、ウエハ１０の上ベベル部１１の表面を検査対象部とした例を示しており、この検査対象部に傷Ｋおよびこの傷Ｋの上にこれを覆う形で残滓膜Ｍが存在する例を示している。
【００２７】
この検査部３０は、光源３１と、この光源３１からの光を透過させて垂直偏光を作り出す（垂直偏光成分のみを透過させる）第１垂直偏光子３２ａおよび水平偏光を作り出す第１水平偏光子３２ｂとを切換使用自在に有した照射側偏光子３２を備える。なお、図示しないが、光源３１の光を所定方向に揃えて照射検査光Ｌ１を作り出す照射光学系が設けられており、且つ、この入射検査光Ｌ１が照射側偏光子３２を通って直線偏光にされてウエハ１０の検査対象部に照射されるようになっている。このとき、入射検査光Ｌ１が残滓膜Ｍに対してブリュースター角で入射するように設定されている。すなわち、半導体製造プロセスで使用される膜材料は予め分かっているため、この膜材料による残滓膜Ｍが残っているとして、これに対して入射検査光Ｌ１がブリュースター角となるように、光源３１、入力側偏光子３２および入射光学系が配置されている。
【００２８】
検査部３０はさらに、ブリュースター角で入射した入射検査光Ｌ１が正反射する光路Ｌ２を避けた暗視野位置（傷や残滓膜等の異常が無い場合は暗く見える）に受光素子３４を有している。すなわち、図４に示すように、入射検査光Ｌ１が傷Ｋにおいて散乱反射されたときにその散乱光成分Ｌ３を受ける位置に受光素子３４が設けられている。さらに、この受光素子３４の前側で散乱光成分Ｌ３の光路中に位置して、垂直偏光成分のみを透過させる第２垂直偏光子３３ａおよび水平偏光成分のみを透過させる第２水平偏光子３３ｂを切換使用自在に有した受光側偏光子３３が設けられている。なお、図示しないが、散乱光成分Ｌ３を、受光側偏光子３３を通過させて受光素子３４に導く受光光学系が設けられている。
【００２９】
受光素子３４により受光された受光信号は検査処理部４に送られて、傷Ｋおよび残滓膜Ｍの検出が行われるのであるが、これについて以下に説明する。
【００３０】
まず、図４に示すように、照射検査光Ｌ１の光路中に第１垂直偏光子３２ａが位置するように照射側偏光子３２の切換位置が設定され、且つ散乱光成分Ｌ３の光路中に第２垂直偏光子３３ａが位置するように受光側偏光子３３の切換位置が設定され、光源３１からの照射光が照射光学系により光路Ｌ１を通って検査対象部に照射される。このとき、光源３１からの光は第１垂直偏光子３２ａを通って垂直偏光となり、これが検査対象部に照射される。
【００３１】
ここで、この光路Ｌ１は検査対象部の表面に対してブリュースター角となる設定であるため、この光路Ｌ１を通って検査対象部に入射された垂直偏光は検査対象部に対する反射率がほぼ零となり、表面に光透過性を有する残滓膜Ｍがあってもこれをそのまま透過し、その下側のウエハ１０の表面に到達する。このため、もし残滓膜Ｍの下側に図示のように傷Ｋがあると、ウエハ１０は光透過性を有していないため、この傷に当たって散乱し、その散乱光の一部が光路Ｌ３の方に出射される。この光路Ｌ３には第２垂直偏光子３３ａが設けられているが、検査対象部に照射された垂直偏光はその偏光方向をほぼ維持したまま散乱光として光路Ｌ３に出射されるため、第２垂直偏光子３３ａを通って受光素子３４に受光される。
【００３２】
以上のことから分かるように、図４に記載の検査部３０を用いれば、残滓膜Ｍの下に傷Ｋが存在する場合でも、この傷Ｋを検出できる。なお、膜残滓Ｍに被われることなく傷Ｋが露出している場合には、ウエハ１０は光透過性を有していないため、光路Ｌ１を通って入射した検査光は傷Ｋに当たると散乱し、光路Ｌ３を通る散乱光成分は第２垂直偏光子３３ａを通って受光素子３４に受光されるため、これも当然検出できる。
【００３３】
さらに、図４に記載の検査部３０での検査に際しては、上記のように照射検査光Ｌ１の光路中に第１垂直偏光子３２ａを位置させるとともに散乱光成分Ｌ３の光路中に第２垂直偏光子３３ａを位置させた状態で、光源３１から第１垂直偏光子３３ａを通過した垂直偏光の検査光を検査対象部に照射して表面検査を行った後、照射検査光Ｌ１の光路中に第１水平偏光子３２ｂを位置させるとともに散乱光成分Ｌ３の光路中に第２水平偏光子３３ｂを位置させた状態で、光源３１から第１水平偏光子３３ｂを通過した水平偏光の検査光を検査対象部に照射して同一部分の表面検査を行う。
【００３４】
ここで、検査光が垂直偏光のときと水平偏光のときには、ブリュースター角で入射しても、水平偏光の方が残滓膜Ｍを透過する率が低く、ある程度は残滓膜Ｍの表面で正反射される。このため、受光素子３４により散乱光を受光して傷Ｋを検出したときに、傷Ｋの表面に残滓膜Ｍがあるときには、この傷Ｋからの散乱光強度が、垂直偏光を用いた場合の方が水平偏光を用いた場合より大きくなる。一方、傷Ｋの表面に残滓膜Ｍが無く、傷Ｋが露出している場合には、垂直および水平偏光での散乱強度に差が無くなる。このように、垂直および水平偏光に対する散乱光強度の差の有無に基づいて、傷Ｋの表面が残滓膜Ｍにより覆われているか否かを検出することができる。
【００３５】
次に、第２実施例に係る検査部１３０を用いた表面欠陥の検査について、図５を参照して説明する。この検査部１３０は、光源１３１と、この光源１３１からの光を透過させて、偏光方向が水平偏光方向に対して４５度傾いた直線偏光を作り出す照射側直線偏光子１３２を備える。ここでも、図示しないが、光源１３１の光を所定方向に揃えて照射検査光Ｌ１１を作り出す照射光学系が設けられており、且つ、この入射検査光Ｌ１１が照射側直線偏光子１３２を通って直線偏光にされてウエハ１０の検査対象部に照射されるようになっている。但し、このときの入射検査光Ｌ１１の入射角は任意の角度で良く、上述のようにブリュースター角で入射するように設定する必要はない。
【００３６】
検査部１３０はさらに、このように入射した入射検査光Ｌ１１が正反射する光路Ｌ１２上に受光素子１３４を有しており、この受光素子１３４の前側で正反射光Ｌ１２の光路中に位置して、照射側直線偏光子１３２に対してクロスニコル関係となる直線偏光のみを通過させる受光側直線偏光子１３３が設けられている。これも図示しないが、正反射光Ｌ１２を、受光側直線偏光子１３３を通過させて受光素子３４に導く受光光学系が設けられている。
【００３７】
この検査部１３０による検査は、ウエハ１０の表面に付着して残された残滓膜Ｍを検出するもので、光源１３１からの光は照射側直線偏光子１３２を通過して偏光方向が水平偏光方向に対して４５度傾いた直線偏光からなる検査光Ｌ１１が作り出され、この検査光Ｌ１１がウエハ１０の表面の検査対象部に照射される。この検査光Ｌ１１は検査対象部において反射され、その正反射光Ｌ１２は受光側直線偏光子１３３を通過して受光素子３４に入り込む。
【００３８】
ここで、受光側直線偏光子１３３は照射側直線偏光子１３２に対してクロスニコル関係となる直線偏光のみを通過させるものであるため、残滓膜Ｍが無い状態のウエハ１０の表面において反射されたときには、偏光方向は変化せずにそのまま反射されるため、受光側直線偏光子１３３において反射光が遮断され、受光素子３４に反射光は入り込まない。ところが、図５に示すように、ウエハ１０の表面に残滓膜Ｍが存在すると、ここに照射された検査光は残滓膜Ｍにより複屈折現象を起こした後に正反射光Ｌ１２として反射される。このように残滓膜Ｍによる複屈折現象、すなわち、垂直偏光と水平成分との屈折率が相違する現象が生じると、検査光Ｌ１１は偏光方向が水平偏光方向に対して４５度傾いた直線偏光であるため、正反射光Ｌ１２に円偏光成分が生じ、この成分に対応する光が受光側直線偏光子１３３を通過し、受光素子１３４がその光を検出する。
【００３９】
以上の説明から分かるように、検査光Ｌ１１がウエハ１０の表面において直接正反射されたときには受光素子１３４は光を検出しないが、ウエハ１０の表面に残された残滓膜Ｍに照射されたときには複屈折現象が生じるために受光素子１３４が光を検出し、残滓膜Ｍの存在を検出することができる。
【００４０】
次に、第３実施例に係る検査部２３０を用いた表面欠陥の検査について、図６を参照して説明する。この検査部２３０は、上述した第１実施例の検査部３０と第２実施例の検査部１３０とを組み合わせた構成となっている。すなわち、検査部２３０は、光源２３１と、この光源２３１からの光を透過させて、垂直偏光を作り出す第１垂直偏光子２３２ａ、水平偏光を作り出す第１水平偏光子２３２ｂおよび偏光方向が水平偏光方向に対して４５度傾いた直線偏光を作り出す照射側直線偏光子２３２ｃ（図示せず）とを切換使用自在に有した照射側偏光子２３２を備える。ここでも図示しないが、光源２３１の光を所定方向に揃えて照射検査光Ｌ２１を作り出す照射光学系が設けられており、且つ、この入射検査光Ｌ２１が照射側偏光子２３２を通って直線偏光にされてウエハ１０の検査対象部にブリュースター角で照射されるようになっている。
【００４１】
さらに、ブリュースター角で入射した入射検査光Ｌ２１が正反射する光路Ｌ２３を避けた暗視野位置に第１受光素子２３４を有している。すなわち、図６に示すように、入射検査光Ｌ２１が傷Ｋにおいて散乱反射されたときにその散乱光成分Ｌ２２を受ける位置に第１受光素子２３４が設けられている。さらに、この第１受光素子２３４の前側で散乱光成分Ｌ２２の光路中に位置して、垂直偏光成分のみを透過させる第２垂直偏光子２３３ａおよび水平偏光成分のみを透過させる第２水平偏光子２３３ｂを切換使用自在に有した第１受光側偏光子２３３が設けられている。なお、図示しないが、散乱光成分Ｌ２２を、第１受光側偏光子２３３を通過させて第１受光素子２３４に導く受光光学系が設けられている。
【００４２】
この検査部２３０はさらに、ブリュースター角で入射した入射検査光Ｌ２１が正反射する光路Ｌ２３上に、第２受光素子２３６を有しており、この第２受光素子２３６の前側で正反射光Ｌ２３の光路中に位置して、照射側直線偏光子２３２ｃに対してクロスニコル関係となる直線偏光のみを通過させる第２受光側直線偏光子２３５が設けられている。これも図示しないが、正反射光Ｌ２３を、第２受光側直線偏光子２３５を通過させて第２受光素子２３６に導く受光光学系が設けられている。
【００４３】
以上の構成の第３実施例による検査部２３０は、第１および第２実施例の組み合わせであるので、その検査方法を以下に簡単に説明する。
【００４４】
まず、図６に示すように、照射検査光Ｌ２１の光路中に第１垂直偏光子２３２ａを位置させ、散乱光成分Ｌ２２の光路中に第２垂直偏光子２３３ａを位置させた状態で、光源２３１からの光を、第１垂直偏光子２３２ａを通って垂直偏光の検査光とし、これを検査対象部に照射する。
【００４５】
このとき、照射光路Ｌ２１は検査対象部の表面に対してブリュースター角となる設定であるため、表面に光透過性を有する残滓膜Ｍがあってもこれをそのまま透過し、もし残滓膜Ｍの下側に図示のように傷Ｋがあると、検査光はこの傷に当たって散乱し、その散乱光の一部が光路Ｌ２２の方に出射され、これが第２垂直偏光子２３３ａを通って第１受光素子２３４に受光され、傷Ｋを検出する。なお、当然ながら、膜残滓Ｍに被われることなく傷Ｋが露出している場合にも、第１受光素子２３４が傷Ｋからの散乱光を受光することにより傷Ｋを検出する。
【００４６】
さらに、この後に、照射検査光Ｌ２１の光路中に第１水平偏光子２３２ｂを位置させるとともに散乱光成分Ｌ２２の光路中に第２水平偏光子２３３ｂを位置させた状態で、光源３１から第１水平偏光子２３３ｂを通過した水平偏光の検査光を検査対象部に照射して同一部分の表面検査を行う。そして、上記第１実施例と同様に、同一部分の垂直偏光による検出散乱光強度と水平偏光による検出散乱光強度とを比較し、傷Ｋの表面が残滓膜Ｍにより覆われているか否かを検出することができる。
【００４７】
次に、照射検査光Ｌ２１の光路中に照射側直線偏光子２３２ｃを位置させ、光源２３１からの光を、照射側直線偏光子２３２ｃを通って偏光方向が水平偏光方向に対して４５度傾いた直線偏光を作り出し、これを検査光として検査対象部に照射する。この検査光Ｌ２１は検査対象部において反射され、その正反射光Ｌ２３は第２受光側直線偏光子２３５を通過して第２受光素子２３６に入り込む。
【００４８】
ここで、第２受光側直線偏光子２３５は照射側直線偏光子２３２ｃに対してクロスニコル関係となる直線偏光のみを通過させるものであり、残滓膜Ｍが無い状態のウエハ１０の表面において反射された正反射光は偏光方向はそのままのため、第２受光側直線偏光子２３５において反射光が遮断され、第２受光素子３４に反射光は入り込まないので、残滓膜Ｍがないことが分かる。一方、ウエハ１０の表面に残滓膜Ｍが存在すると、ここに照射された検査光は残滓膜Ｍにより複屈折現象を起こし、円偏光成分を有する正反射光Ｌ２３として第２受光側直線偏光子２３５に入射し、円偏光成分に対応する光が第２受光側直線偏光子２３５を通過し、第２受光素子２３６がその光を検出して残滓膜Ｍの存在が検出される。
【００４９】
なお、上記第１〜第３実施例において受光素子３４，１３４，２３４，２３６により検出された光情報は、検査処理部４において処理されて傷Ｋおよび残滓膜Ｍの有無が判断され、制御部５によるウエハ保持部２０の回転駆動制御内容と対比してウエハ１０上における傷Ｋおよび残滓幕Ｍの位置が算出され、その内容がインターフェース部６に画像表示され、記憶部７に記憶される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の好ましい実施形態に係る表面検査装置の概略構成図である。
【図２】上記表面検査装置による検査対象となるウエハの外周部と、検査部との位置関係を示す側断面図である。
【図３】検査対象となるウエハの外周部に形成される傷、残滓膜の例を示す断面図および側面図である。
【図４】第１実施例に係る検査部の構成およびこの検査部によるウエハ表面の欠陥検査例を示す概略図である。
【図５】第２実施例に係る検査部の構成およびこの検査部によるウエハ表面の欠陥検査例を示す概略図である。
【図６】第３実施例に係る検査部の構成およびこの検査部によるウエハ表面の欠陥検査例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 表面検査装置 ４ 検査処理部
１０ ウエハ ２０ ウエハ保持部
３０，１３０，２３０ 検査部
３１，１３１，２３１ 光源
３２，１３２，２３２ 照射側偏光子
３３，１３３，２３３ 受光側偏光子
３４，１３４，２３４，２３６ 受光部
Ｋ 傷 Ｍ 残滓幕
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物を保持する保持部と、直線偏光の検査光を生成照射する検査光源と、前記検査光源からの検査光を前記検査対象物の表面の検査部分に照射したときの前記検査部分からの反射光を検出する受光部とを備えて構成され、
前記検査光源からの検査光が前記検査部分の表面に対してブリュースター角で入射するように前記検査光源を配置し、且つ、前記検査光が前記検査部分の表面から正反射した光を避けて前記検査部分からの反射散乱光を受光する位置に前記受光部を配置し、前記受光部により受光した反射散乱光に基づいて前記検査部分の欠陥検査を行うように構成された表面検査装置。
【請求項２】
前記検査光源から前記検査部分に水平偏光の検査光および垂直偏光の検査光を切り換えて照射でき、前記受光部が水平偏光および垂直偏光を切り換えて受光できるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の表面検査装置。
【請求項３】
前記受光部により受光された水平偏光散乱光と垂直偏光散乱光との強度差に基づいて、検査対象物の欠陥の種類を区別する検査処理部を有していることを特徴とする請求項２に記載の表面検査装置。
【請求項４】
検査対象物がシリコンウエハであり、前記検査処理部により前記シリコンウエハ表面における傷の有無および半導体製造プロセスで表面に形成される膜残滓物の有無を検出することを特徴とする請求項３に記載の表面検査装置。
【請求項５】
検査対象物を保持する保持部と、偏光方向が水平偏光方向に対して４５度傾いた直線偏光の検査光を生成照射する検査光源と、前記検査光源からの検査光を前記検査対象物の表面の検査部分に照射したときの前記検査部分からの反射光を検出する受光部とを備えて構成され、
前記検査光源からの検査光が前記検査部分の表面に対して所定の角度で入射するように前記検査光源を配置し、且つ、前記検査光が前記検査部分の表面から正反射した光を受光する位置に前記受光部を配置し、前記受光部が前記検査光源からの検査光の直線偏光に対してクロスニコル関係となる直線偏光のみを通過させる直線偏光子を有し、前記直線偏光子を通過して前記受光部により受光した光に基づいて前記検査部分の欠陥検査を行うように構成された表面検査装置。
【請求項６】
検査対象物がシリコンウエハであり、前記検査処理部により前記シリコンウエハ表面における半導体製造プロセスで表面に形成される膜残滓物の有無を検出することを特徴とする請求項５に記載の表面検査装置。
【請求項７】
検査対象物を保持する保持部と、偏光方向が水平偏光方向に対して４５度傾いた直線偏光の検査光を生成照射する検査光源と、前記検査光源からの検査光を前記検査対象物の表面の検査部分に照射したときの前記検査部分からの反射光を検出する第１受光部および第２受光部とを備えて構成され、
前記検査光源からの検査光が前記検査部分の表面に対してブリュースター角で入射するように前記検査光源を配置し、
前記検査光が前記検査部分の表面から正反射した光を避けて前記検査部分からの反射散乱光を受光する位置に前記第１受光部を配置し、前記第１受光部により受光した反射散乱光に基づいて前記検査部分の欠陥検査を行い、
前記第２受光部を前記検査光が前記検査部分の表面から正反射した光を受光する位置に配置し、前記第２受光部が前記検査光源からの検査光の直線偏光に対してクロスニコル関係となる直線偏光のみを通過させる直線偏光子を有し、前記直線偏光子を通過して前記第２受光部により受光した光に基づいても前記検査部分の欠陥検査を行うように構成された表面検査装置。
【請求項８】
前記検査光源および前記受光部に対して前記保持部により保持された前記検査対象物を相対移動させることが可能に構成され、前記検査対象物を相対移動させて前記検査部分を前記検査対象物の所望範囲内に広げて検査できることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の表面検査装置。
【請求項９】
前記検査対象物が円盤状のシリコンウエハであり、半導体製造プロセスにおいて表面に形成されたレジスト膜などが除去される前記シリコンウエハの外周部を前記検査部分として検査を行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の表面検査装置。
【請求項１０】
前記検査光源が白熱ランプからの光を用いて前記検査光を生成することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の表面検査装置。
【請求項１１】
前記検査光源がレーザ光源からのレーザ光を用いて前記検査光を生成することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の表面検査装置。
【請求項１】
検査対象物を保持する保持部と、直線偏光の検査光を生成照射する検査光源と、前記検査光源からの検査光を前記検査対象物の表面の検査部分に照射したときの前記検査部分からの反射光を検出する受光部とを備えて構成され、
前記検査光源からの検査光が前記検査部分の表面に対してブリュースター角で入射するように前記検査光源を配置し、且つ、前記検査光が前記検査部分の表面から正反射した光を避けて前記検査部分からの反射散乱光を受光する位置に前記受光部を配置し、前記受光部により受光した反射散乱光に基づいて前記検査部分の欠陥検査を行うように構成された表面検査装置。
【請求項２】
前記検査光源から前記検査部分に水平偏光の検査光および垂直偏光の検査光を切り換えて照射でき、前記受光部が水平偏光および垂直偏光を切り換えて受光できるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の表面検査装置。
【請求項３】
前記受光部により受光された水平偏光散乱光と垂直偏光散乱光との強度差に基づいて、検査対象物の欠陥の種類を区別する検査処理部を有していることを特徴とする請求項２に記載の表面検査装置。
【請求項４】
検査対象物がシリコンウエハであり、前記検査処理部により前記シリコンウエハ表面における傷の有無および半導体製造プロセスで表面に形成される膜残滓物の有無を検出することを特徴とする請求項３に記載の表面検査装置。
【請求項５】
検査対象物を保持する保持部と、偏光方向が水平偏光方向に対して４５度傾いた直線偏光の検査光を生成照射する検査光源と、前記検査光源からの検査光を前記検査対象物の表面の検査部分に照射したときの前記検査部分からの反射光を検出する受光部とを備えて構成され、
前記検査光源からの検査光が前記検査部分の表面に対して所定の角度で入射するように前記検査光源を配置し、且つ、前記検査光が前記検査部分の表面から正反射した光を受光する位置に前記受光部を配置し、前記受光部が前記検査光源からの検査光の直線偏光に対してクロスニコル関係となる直線偏光のみを通過させる直線偏光子を有し、前記直線偏光子を通過して前記受光部により受光した光に基づいて前記検査部分の欠陥検査を行うように構成された表面検査装置。
【請求項６】
検査対象物がシリコンウエハであり、前記検査処理部により前記シリコンウエハ表面における半導体製造プロセスで表面に形成される膜残滓物の有無を検出することを特徴とする請求項５に記載の表面検査装置。
【請求項７】
検査対象物を保持する保持部と、偏光方向が水平偏光方向に対して４５度傾いた直線偏光の検査光を生成照射する検査光源と、前記検査光源からの検査光を前記検査対象物の表面の検査部分に照射したときの前記検査部分からの反射光を検出する第１受光部および第２受光部とを備えて構成され、
前記検査光源からの検査光が前記検査部分の表面に対してブリュースター角で入射するように前記検査光源を配置し、
前記検査光が前記検査部分の表面から正反射した光を避けて前記検査部分からの反射散乱光を受光する位置に前記第１受光部を配置し、前記第１受光部により受光した反射散乱光に基づいて前記検査部分の欠陥検査を行い、
前記第２受光部を前記検査光が前記検査部分の表面から正反射した光を受光する位置に配置し、前記第２受光部が前記検査光源からの検査光の直線偏光に対してクロスニコル関係となる直線偏光のみを通過させる直線偏光子を有し、前記直線偏光子を通過して前記第２受光部により受光した光に基づいても前記検査部分の欠陥検査を行うように構成された表面検査装置。
【請求項８】
前記検査光源および前記受光部に対して前記保持部により保持された前記検査対象物を相対移動させることが可能に構成され、前記検査対象物を相対移動させて前記検査部分を前記検査対象物の所望範囲内に広げて検査できることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の表面検査装置。
【請求項９】
前記検査対象物が円盤状のシリコンウエハであり、半導体製造プロセスにおいて表面に形成されたレジスト膜などが除去される前記シリコンウエハの外周部を前記検査部分として検査を行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の表面検査装置。
【請求項１０】
前記検査光源が白熱ランプからの光を用いて前記検査光を生成することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の表面検査装置。
【請求項１１】
前記検査光源がレーザ光源からのレーザ光を用いて前記検査光を生成することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の表面検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１４１１１９（Ｐ２０１１−１４１１１９Ａ）
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１９５００（Ｐ２００８−１１９５００）
【出願日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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