JP2009288032A - 表面検査装置および表面検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】測定視野の大きさによらず、測定視野外からの散乱光を低減することができる表面検査装置を提供する。
【解決手段】被検査体であるウエハ１の表面に光ビーム４５８を照射する光照射部４５０と、ウエハ１を駆動することにより光照射部４５０からの光ビーム４５８をウエハ１の表面に走査させるウエハ駆動手段４７０と、ウエハ１からの散乱光４５９を検出する光検出器４６０ａ，４６０ｂの受光素子４６３と、受光素子４６３に到達する散乱光の透過範囲を変更する視野絞り４６２とを備え、コントローラ５１０により、光ビーム４５８の光径と視野絞り４６２の透過範囲を対応させて制御する。
【選択図】図９

Description

本発明は、半導体ウエハ等の試料の被検査面上の異物、傷、欠陥、汚れ等を検査する表面検査装置及び表面検査方法に関する。

半導体デバイスの製造工程において、高歩留まりを実現し維持するためには、各製造工程において半導体ウエハ（以下、単にウエハと記載する）の被検査面上の異物、傷、欠陥および汚れ等（以下、これらを総称して欠陥と記載する）を検出・管理し、その欠陥の低減対策を施すことが非常に重要である。そこで、従来からウエハや半導体デバイスの製造工程においては、表面検査装置によりウエハ表面の検査が実施されている。

この種の表面検査装置としては、例えば、ウエハ表面にレーザ光などの電磁波を照射し、このレーザ光によって欠陥から生ずる散乱光を検出器で受光することにより、その欠陥の有無、大きさ、及び位置等を検出するものがある（特許文献１等参照）。

特開２００５−１５６５３７号公報

上に述べたような表面検査装置において一時に検査できる範囲（測定視野）は、ウエハ表面のレーザ光照射範囲のうち、照度が欠陥検出に必要な値に達している範囲であり、その範囲外（照度の不十分な範囲）のレーザ光による散乱光は欠陥検出におけるノイズとなる。このようなノイズとなる散乱光の検出を避けるため、表面検査装置の散乱光検出器には測定視野外の散乱光を遮断するための視野絞りが設けられる。

また、ウエハ表面に照射されるレーザ光の光径（照射面積）は、その表面検査に求められる欠陥検出精度や検出速度により設定されるので、検査の度に同じであるとは限らない。したがって、視野絞りの開口部（散乱光の透過範囲）の大きさは、レーザ光の光径（照射面積）の可変範囲内の最大値に合わせて設定される。

しかしながら、上述のように視野絞りの大きさを設定すると、レーザ光の光径（照射面積）、つまり測定視野を狭くして表面検査を実施する場合に、測定視野外からの散乱光（ノイズ要因）を十分に遮断することができず、誤検出の増加や大小判別精度の低下が懸念される。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、測定視野の大きさによらず、測定視野外からの散乱光（ノイズ要因）を低減することができる表面検査装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、被検査体の表面に光ビームを照射する照射手段と、前記照射手段からの光ビームを前記被検査体の表面に走査する走査手段と、前記被検査体からの散乱光を検出する検出手段と、前記検出手段に到達する散乱光の透過範囲を変更する絞り手段と、前記光ビームの光径と前記絞り手段による散乱光の透過範囲を対応させて制御する制御手段とを備えるものとする。

本発明によれば、測定視野の大きさによらず、測定視野外からの散乱光（ノイズ要因）を低減することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

本発明の第１の実施の形態を図１〜図１１を用いて説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る表面検査装置の全体構成を示した図である。

図１において、本実施の形態の表面検査装置は、被検査体であるウエハ１を表面検査装置に出し入れするためのインタフェース部である１つ以上（例えば２つ）のロードポート１００と、表面検査装置内においてウエハ１を搬送する搬送部２００と、ウエハ１の粗位置補正を行うプリアライメント部３００と、ウエハ１の表面検査（欠陥検出）を行う検査部４００と、表面検査装置全体の制御機能を有するデータ処理部５００とを備えている。

ロードポート１００は、被検査体であるウエハ１を収納したウエハポッド１１０を載置し、このウエハポッド１１０内に収納されたウエハ１を表面検査装置に出し入れするインタフェース部であり、ウエハ１を表面検査装置に出し入れするゲートバルブ１２０を備えている。

ウエハポッド１１０は、検査対象である複数のウエハ１を埃等の異物から隔離して収納する収納容器であるとともに、表面検査装置やその他の半導体製造装置間においてウエハ１を搬送する搬送容器でもある。ウエハポッド１１０は、ウエハ１を出し入れする開閉部（図示せず）を有しており、この開閉部をロードポート１００のゲートバルブ１２０と気密性を保持して接続することにより、表面検査装置内及びウエハポッド１１０内への埃等の異物の侵入を抑制しつつ、ウエハ１の出し入れを行うことができる。

ロードポート１００におけるウエハポッド１１０の載置位置近傍には、ウエハポッド１１０内のウエハ１の有無や位置を検出するセンサ（図示せず）が設けられており、ウエハポッド１１０内のウエハ１の配置状況を検出し、その情報をデータ処理部５００（後述）に出力する。

搬送部２００は、ウエハ１を保持して移動させるハンドリングアーム２２０と、ハンドリングアーム２２０を駆動する駆動手段（図示せず）と、ハンドリングアーム２２０を搬送する搬送手段２１０とを備えている。搬送部２００は、ハンドリングアーム２２０によりウエハ１を保持し、ロードポート１００のウエハポッド１１０、プリアライメント部３００、及び検査部４００（後述）の間を搬送する。

プリアライメント部３００は、ウエハ１を載置する載置部３１０と、載置部３１０に載置されたウエハ１の外周（エッジ）位置、及びウエハ１の方向の基準となるノッチ位置を検出するセンサ３２０とを備えている。プリアライメント部３００は、載置部３１０に載置されたウエハ１の外周位置及びノッチ位置をセンサ３２０により検出し、ウエハ１の中心位置及びウエハ１の方向を予め定めた位置及び方向に調整する粗位置補正（プリアライメント）を行う。

図２は、表面検査装置の検査部４００の詳細を示す側面図である。

図２において、検査部４００は、ウエハ１を保持する保持機構４１０と、保持機構４１０を駆動し、ウエハ１の位置調整を行うウエハ駆動手段４７０と、ウエハ１の表面（被検査面）に光ビーム４５８を照射する光照射部４５０と、ウエハ１からの散乱光４５９を検出する１つ以上（例えば２つ）の光検出器４６０ａ，４６０ｂとを備えている。

ウエハ駆動手段４７０は、保持機構４１０を周方向に回転駆動する回転駆動機構４２０と、回転駆動機構４２０を保持し、上下方向（垂直方向）に駆動する昇降駆動機構４３０と、昇降駆動機構４３０を保持し、水平方向に駆動する進退駆動機構４４０とを備えている。

回転駆動機構４２０は、例えばスピンドルモータ等の回転装置であり、エンコーダ等からなる回転角度検出器（図示せず）を備えている。また、昇降駆動機構４３０及び進退駆動機構４４０は、それぞれ上下方向（垂直）位置、及び水平方向位置を検出する垂直位置検出器（図示せず）及び水平位置検出器（図示せず）を備えている。ウエハ駆動手段４７０の各検出器（回転角度検出器、垂直位置検出器、水平位置検出器）で検出された検出信号（角度データ、位置データ）は、データ処理部５００に入力される。

ウエハ駆動手段４７０は、ウエハ１を回転駆動しつつ、水平駆動することにより、光照射部４５０から照射される光ビーム４５８をウエハ１の表面(被検査面)に螺旋状、又は同心円状に走査させる。

図３は、光照射部４５０の詳細を示す平面図であり、図４は図３に示した光照射部４５０のＡ−Ａ線断面図である。

図３及び図４において、光照射部４５０は、光ビーム４５８を発生させるレーザ光源４５１と、光ビーム４５８の強度（エネルギー密度）を調整するアッテネータ４５３と、光ビーム４５８の光軸を補正する光軸補正機構４５４と、光ビーム４５８の遮断又は通過を切り換えるシャッタ４５２と、光ビーム４５８の断面形状（光径、形状）を成形する２つのビーム成形機構４５６ａ，４５６ｂと、光ビーム４５８の進行方向をビーム成形機構４５６ａとビーム成形機構４５６ｂのいずれか一方に切り換える照射方向切換機構４５５と、光ビーム４５８を反射し、その進行方向を変える複数のミラー４５７ａ〜４５７ｇと、光ビーム４５８をウエハ１の表面（被検査面）に対して斜方から照射する出射部７００ａと、光ビーム４５８をウエハ１の表面（被検査面）に対して略垂直に照射する出射部７００ｂとを備えている。

レーザ光源４５１から照射された光ビーム４５８は、ミラー４５７ａにより反射され、アッテネータ４５３によりエネルギー密度を調整され、光軸補正機構４５４により光軸を補正され、シャッタ４５２を通過し、ミラー４５７ｂにより反射されて照射方向切換機構４５５に入射される。

照射方向切換機構４５５により、光ビーム４５８の進行方向がビーム成形機構４５６ａ側に切り換えられると、光ビーム４５８はミラー４５７ｃにより反射され、ビーム成形機構４５６ａを通過して成形され、ミラー４５７ｄ，４５７ｅにより反射されて、出射部７００ａのミラー４５７ｆに反射されてウエハ１の表面（被検査面）に照射される。また、照射方向切換機構４５５により、光ビーム４５８の進行方向がビーム成形機構４５６ｂ側に切り換えられると、光ビーム４５８はビーム成形機構４５６ｂを通過して成形され、出射部７００ｂのミラー４５７ｇに反射されてウエハ１の表面（被検査面）に照射される。

出射部７００ａのミラー４５７ｆには、角度を調整する駆動機構（図示せず）を備えられており、この駆動機構によりミラー４５７ｆの角度を調整することにより、ウエハ１の表面（被検査面）における法線と出射部７００ａからウエハ１の表面（被検査面）に照射される光ビーム４５８の光軸の成す角度（照射角度）θｉが調整される。

図５〜図７は、同様の構成を有する複数の光検出器４６０ａ，４６０ｂのうち、光検出器４６０ａを代表して示す図である。

図５において、光検出器４６０ａは、ウエハ１の表面（被検査面）における光ビーム４５８の照射部からの散乱光を集光するレンズ４６１と、レンズ４６１により集光された散乱光を受光し、その受光した散乱光の光量に応じた電気信号をプリアンプ（図示せず）を介してデータ処理部５００に入力する受光素子４６３と、レンズ４６１と受光素子４６３の間の焦点面（結像面）に配置され、光ビーム４５８の照射部における測定視野４５８ａの範囲外からの散乱光（ノイズ要因）を遮断する視野絞り４６２と、視野絞り４６２を駆動する駆動装置（図示せず）とを備えている。

ここで、本実施の形態における測定視野とは、ウエハ１の表面（被検査面）に照射された光ビーム４５８の照射範囲（照射部）のうち、照度が欠陥検出に必要な値（予め設定する）に達している範囲のことである。これに対し、測定視野の範囲外（照度の不十分な範囲）の散乱光は欠陥検出（表面検査）におけるノイズとなる。

図５において、測定視野４５８ａからの散乱光４５９ａは、レンズ４６１によって集光され、視野絞り４６２の透過部（後述）を通過して受光素子４６３に受光される。一方、測定視野４５８ａの範囲外からの散乱光（図示せず）も同様にレンズ４６１によって集光されるが、視野絞り４６２により遮断される。

図６に示すように、図５に示した測定視野４５８ａよりも小さい（面積の狭い）測定視野４５８ｂからの散乱光４５９ｂが光検出器４６０ａに入射される場合、図５に示した視野絞り４６２における透過範囲（透過部の大きさ）のままでは、測定視野４５８ｂの範囲外からの散乱光４６４ｂ（図６参照）が視野絞り４６２を通過し、受光素子４６３に受光されてしまう。

したがって、この場合、図示しない駆動装置により視野絞り４６２を駆動し、図７に示すように散乱光の透過範囲（透過部の大きさ）を測定視野４５８ｂからの散乱光４５９ｂに合わせることにより、測定視野４５８ｂの範囲外からの散乱光４６４ｂを遮断する。

図８は、図５〜図７に示した視野絞り４６２を散乱光の入射方向（図５〜図７中左方向）から見た図である。

図８において、視野絞り４６２は、その平面部に散乱光を透過する複数（例えば４つ）の透過部４６２ａ〜４６２ｄを有する略円盤状の部材であり、レンズ４６１から受光素子４６３に向かう散乱光に対して垂直に配置されている（図５〜図７参照）。

透過部４６２ａ〜４６２ｄは、視野絞り４６２の一方の面から他方の面に散乱光４５９が通過可能とした部分であり、例えば、視野絞り４６２の平面に貫通して設けられた孔である。

透過部４６２ａ〜４６２ｄは、長軸を視野絞り４６２の径方向に向けた略楕円形であり、視野絞り４６２の中心から同一半径上に周方向に等間隔に配置されている。また、透過部４６２ａ〜４６２ｄは、相似形状で互いに大きさが異なり、例えば、透過部４６２ａ，４６２ｂ，４６２ｃ，４６２ｄの順に面積が小さくなるよう構成されている。

視野絞り４６２は、複数の透過部４６２ａ〜４６２ｄのうちの１つがレンズ４６１と受光素子４６３の間、すなわち、散乱光の経路上に位置するよう配置されている。視野絞り４６２を図示しない駆動装置により周方向に回転駆動することにより、散乱光の経路上に配置される透過部の大きさを変更し、視野絞り４６２の透過範囲を変更することができる。

図１に戻り、表面検査装置のデータ制御部５００は、表面検査装置全体の制御を行うコントローラ５１０と、コントローラ５１０にウエハ１の表面検査開始等の指示や種々の設定値等を入力する入力装置５２０（例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、及びＧＵＩ（Graphical User Interface）等）と、表面検査の設定条件、検査結果、及び検査装置の動作状態等を表示する表示装置５３０（例えば、ＣＲＴ、フラットパネルディスプレイ等）と、表面検査の設定条件、検査結果、及び検査装置の動作状態等の情報を出力する出力装置５４０（例えば、プリンタ等）と、表面検査の検査条件及び検査結果等を記憶する外部記憶装置５５０（例えば、ハードディスク、光学ディスクレコーダ等）とを備えている。

図９を用いて、コントローラ５１０の処理内容の詳細を説明する。

図９は、コントローラ５１０の機能ブロックを、その周辺構成及び検査部４００と共に示す図である。

図９において、コントローラ５１０は、コントローラ５１０全体の制御を行う制御装置５１３と、制御装置５１３からの指令に基づき演算処理を行う演算処理装置５１１と、ソフトウェア（検査プログラムなど）、設定条件、及び検査結果（演算結果）等を記憶する記憶装置５１２と、検査部４００の光検出器４６０ａ，４６０ｂからのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路５１４と、コントローラ５１０の外部との信号（各種データ）のやり取りを仲介するインタフェース５１５とを備えている。

記憶装置５１２には、上記ソフトウェア（検査プログラムなど）、設定条件、及び検査結果（演算結果）等の他に、光照射部４５０の出射部７００ａ（又は出射部７００ｂ）から照射される光ビーム４５８の光径（測定視野）と光検出器４６０ａ，４６ｂの視野絞り４６２の透過部４６２ａ〜４６２ｄの対応テーブルが記憶されている。

制御装置５１３は、記憶装置５１２及び演算処理装置５１１の動作、表面検査装置の搬送部２００及びプリアライメント部３００の動作、検査部４００の光照射部４５０、光検出器４６０ａ，４６０ｂ、及びウエハ駆動手段４７０の動作等を入力装置５２０により入力された設定条件や指令に基づいて制御する。例えば、制御装置５１３は、入力装置５２０により入力された走査条件の設定（後述）に従って光ビーム４５８の光径、すなわち、測定視野を設定すると共に、記憶装置５１２に記憶した光ビーム４５８の光径（測定視野）と視野絞り４６２の透過部４６２ａ〜４６２ｄの対応テーブルに基づいて、視野絞り４６２の透過範囲（透過部の大きさ）を設定する。

Ａ／Ｄ変換回路５１４は、光照射部４５０からウエハ１の表面（被検査面）に照射された光ビーム４５８による散乱光４５９を検出した光検出器４６０ａ，４６０ｂからのアナログ信号をデジタル信号に変換し、記憶装置５１２に記憶する。

演算処理装置５１１は、記憶装置５１２に記憶された光検出器４６０ａ，４６０ｂによる散乱光４５９の検出データと、ウエハ駆動手段４７０のセンサ（図示せず）からの位置データを用いて、ウエハ１の表面（被検査面）上の欠陥の有無、大きさ、位置座標等を演算し、記憶装置５１２に記憶する。

図１０は、図９のウエハ載置部に載置されたウエハ１を被測定面側から見た平面図である。

光ビーム４５８が出射部７００ａから予め設定した照射角度θｉ（図４参照）でウエハ１の略中心に照射される。ウエハ１は保持機構４１０を介して回転駆動機構４２０で高速回転させられながら、光ビーム４５８が出射される出射部７００ａの方向（矢印Ｂの方向）に向かって、進退駆動機構４４０により水平方向に移動される。このウエハの矢印Ｂ方向への直進移動（水平移動）により、ウエハ１の表面（被検査面）に対する光ビーム４５８の照射位置が移動し、光ビーム４５８による走査が行われる。

光ビーム４５８によるウエハ１の表面（被検査面）の走査は、螺旋状（スパイラル）、又は同心円状に行われる。ウエハ１の表面を螺旋状に走査する場合は、光ビーム４５８をウエハ１の表面に照射した状態で、ウエハ駆動手段４７０の回転駆動機構４２０によりウエハ１を回転させながら進退駆動機構４４０により水平方向に連続的に移動する。ウエハ１の表面を同心円状に走査する場合は、光ビーム４５８をウエハ１の表面に照射した状態で、ウエハ駆動手段４７０の回転駆動機構４２０によりウエハ１を回転させながら、ウエハ１が予め定めた設定数だけ回転する度に進退駆動機構４４０により水平方向に予め定めた距離ずつ移動する。

図１１は、データ制御部５００の表示装置５３０に表示される走査条件設定画面を示す図である。

走査条件設定画面５３１は、走査方式設定部５３１ａ、回転数設定部５３１ｂ、及びビーム倍率設定部５３１ｃを有している。

走査方式設定部５３１ａは、光ビーム４５８によるウエハ１の表面（被検査面）の走査方式を設定する設定部であり、「スパイラル」と「同心円」から選択して走査方式を設定する。走査方式設定部５３１において「スパイラル」が選択されると、光ビーム４５８によってウエハ１の表面（被検査面）は螺旋状に走査され、「同心円」が選択されると、光ビーム４５８によってウエハ１の表面（被検査面）は同心円状に走査される。

回転数設定部５３１ｂは、ウエハ１の走査時における回転数を設定する設定部であり、「高速」、「中速」、「低速」の３つから１つを選択して設定する。ウエハ１は、選択された回転数に応じて、一定速度で回転駆動機構４２０により回転駆動される。

ビーム倍率設定部５３１ｃは、表面検査の解像度を設定する設定部であり、ウエハ１の表面（被検査面）に照射される光ビーム４５８の光径、即ち測定視野の大きさを設定する。ビーム倍率設定部５３１では、「通常」、「高倍」、「超高倍」の３つから１つを選択して設定する。各設定に対するビーム光径（測定視野）の大きさは、「通常」、「高倍」、「超高倍」の順に小さくなる。

データ処理部５００のデータ処理部５１０は、上記のビーム倍率設定部５３１ｃの設定に従って光ビーム４５８の光径、すなわち、測定視野を設定すると共に、記憶装置５１２に記憶した光ビーム４５８の光径（測定視野）と視野絞り４６２の透過部４６２ａ〜４６２ｄの対応テーブルに基づいて、視野絞り４６２の透過範囲（透過部の大きさ）を設定する。例えば、ビーム倍率設定部５３１において「通常」が設定された場合は、視野絞り４６２の透過部４６２ｂが設定される。また、「高倍」が設定された場合は、透過部４６２ｃが設定され、「超高倍」が設定された場合は、透過部４６２ｄが設定される。

以上のように構成した本実施の形態の動作を説明する。
＜検査準備＞
まず、検査対象であるウエハ１が収納されたウエハポッド１１０をロードポート１００に載置する。

この時、検査部４００の光照射部４５０のシャッタ４５２によりレーザ光源４５１からの光ビーム４５８は遮断されており、従って、射出部７００ａ，７００ｂから光ビーム４５８は照射されない。

次に、表示装置５３０に表示された走査条件設定画面５３１の設定内容（走査方式、回転数、ビーム倍率）を入力装置５２０により設定する。このとき、ビーム倍率の設定に応じて、光検出器４６０ａ，４６０ｂの視野絞り４６２の透過範囲（透過部の大きさ）が設定される。すなわち、光ビーム４５８の光径の設定に応じて視野絞り４６２による散乱光の透過範囲を設定する。
＜被検査体の搬入＞
この状態において、入力装置５２０により、検査プログラムの実行をデータ処理部５１０に指示すると、ウエハポッド１１０に収納されたウエハ１は搬送部２００のハンドリングアーム２２０により、ゲートバルブ１２０を介してプリアライメント部３００に搬送され、中心位置及びノッチ位置が調整される。その後、ハンドリングアーム２２０によりゲートバルブ４９０を介して検査部４００の保持機構４１０に載置される。

ウエハ１が保持機構４１０に載置され、搬送部２００のハンドリングアーム２２０が検査部４００から退避すると、光照射部４５０の出射部７００ａ又は７００ｂの予め設定した一方から光ビーム４５８がウエハ１の表面（被検査面）に照射される。

ウエハ駆動機構４７０は、光ビーム４５８がウエハ１の検査開始位置に照射されるように位置補正を行うと同時に、ウエハ１の回転数を上昇させ、回転数が設定数まで上昇したら、その後は回転数を保持する。
＜表面検査（欠陥検査）＞
検査開始位置の補正が終了し、ウエハ１の回転数が設定の回転数に達すると、表面検査（欠陥検査）を開始する。

走査条件設定画面５３１により設定した走査方式（螺旋・同心円）に基づいて光ビーム４５８によりウエハ１上を走査する。

光ビーム４５８によるウエハ１上からの散乱光は、光検出器４６０ａ，４６０ｂにより検出され、その検出データ（散乱光の光量）がデータ処理部５００の記憶装置５１２に入力されると共に、その検出データが取得された時のウエハ１上における光ビーム４５８の照射位置（位置データ）がウエハ駆動機構４７０の各センサにより検出されデータ処理部５００の記憶装置５１２に入力される。

データ処理部５００は、記憶装置５１２に記憶された検査部４００からの散乱光の検出データ（散乱光の光量）と位置データを基に、ウエハ１上の各位置における、欠陥の有無、大きさなどを演算し、記憶装置５１２に記憶し、表示装置５３０に表示する。
＜被検査体の搬出＞
ウエハ１の表面（被検査面）の走査対象範囲を走査が終了し、表面検査（欠陥検査）が終了したら、搬送部２００のハンドリングアーム２２０により、ゲートバルブ１２０，４９０を介して所望のウエハポッド１１０に収納される。

以上のように構成した本実施の形態においては、欠陥検査における測定視野の大きさに応じて視野絞りの透過範囲（透過部の大きさ）を変更するように構成したので、測定視野の大きさによらず、測定視野外からの散乱光（ノイズ要因）を低減することができ、誤検出の増加や大小判別精度の低下を抑制することができる。

なお、本実施の形態においては、視野絞りとして、図７に示した円盤状の視野絞り４６２を例にとり説明したが、これに限られず、例えば、図１２に示すように、帯状の視野絞り４６７の長手方向（図１２中左右方向）に沿って大きさの異なる複数の透過部４６７ａ〜４６７ｄを設け、この視野絞り４６７を長手方向にスライド（移動）させることによって、透過範囲（透過部の大きさ）を変更する構成としても良い。透過部４６７ａ〜４６７ｄは、長軸を視野絞り４６２の幅方向（図１２中上下方向）に向けた略楕円形であり、視野絞り４６２の長手方向に等間隔に配置されている。この場合においても、本実施の形態と同様の効果を得ることが出来る。

また、視野絞り４６２の透過部４６２ａ〜４６２ｄの形状は略楕円形状としたがこれに限られず、例えば円形や多角形でも良い。

さらに、視野絞り４６２として透過部４６２ａ〜４６２ｄを有する略円盤状の部材を用い、この視野絞り４６２を図示しない駆動装置により周方向に回転駆動することにより視野絞り４６２の透過範囲を変更するように構成したがこれに限られず、例えば、複数枚の絞り羽根を有する視野絞りを用い、この絞り羽根を駆動することにより視野絞りの透過範囲を変更する虹彩絞りを視野絞り４６２として用いても良い。

また、ビーム倍率設定部５３１は３つのビーム倍率から１つを選択する方式としたがこれに限られず、選択するビーム倍率の数を変えたり、数値設定の方式としたりしても良い。

本発明の第２の実施の形態を図１３を用いて説明する。

本実施の形態は、第１の実施の形態の視野絞り４６２に換えて、液晶シャッタの視野絞り４６８を用いたものである。

図１３は、本実施の形態における視野絞り４６８を示す図である。

図１３において、視野絞り４６８は、任意の範囲において光（散乱光）の透過率を変更することができる液晶シャッタであり、光（散乱光）を遮断する遮断部４６８ａと、光（散乱光）を透過させる透過部４６８ｂとを有している。

液晶シャッタは、電気的な刺激（例えば電圧）を与えた範囲の透過率を変更することができるものであり、任意の範囲に電圧を印加できるよう多数の透明な電極（図示せず）が設けられている。すなわち、遮断部４６８ａは、その範囲の電極を介して予め定められた電圧を印加し、透過率を最小とした範囲であり、透過部４６８ｂは、その範囲の電極に電圧を印加せず、透過率を最大とした範囲である。

したがって、図示しない電極を介して電圧を印加する範囲を変えることにより、遮断部４６８ａ及び透過部３６８ｂの範囲（形状及び大きさ）、すなわち、視野絞り４６８の透過範囲を大きさに限らず、形状等も変更することが出来る。

また、本実施の形態において、記憶装置５１２には、光照射部４５０の出射部７００ａ（又は出射部７００ｂ）から照射される光ビーム４５８の光径（測定視野）と光検出器４６０ａ，４６ｂの視野絞り４６８の透過部４６８ｂの範囲（形状及び大きさ）の対応テーブルが記憶されている。

制御装置５１３は、入力装置５２０により入力された走査条件の設定（図１１参照）に従って光ビーム４５８の光径、すなわち、測定視野を設定すると共に、記憶装置５１２に記憶した光ビーム４５８の光径（測定視野）と視野絞り４６８の透過部４６８ｂの範囲の対応テーブルに基づいて、視野絞り４６８の透過範囲を設定する。

その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、走査条件設定画面５３１のビーム倍率設定部５３１ｄにおいて、光ビーム４５８の光径（測定視野）を例えば数値設定のように、より細かに設定できるようにした場合においても、光ビーム４５８の光径の設定値と視野絞り４６８の透過範囲の対応テーブルを用意し、測定視野に対応する視野絞り４６８の透過範囲を設定することにより、測定視野外からの散乱光（ノイズ要因）を低減することができ、誤検出の増加や大小判別精度の低下を抑制することができる。

さらに、光ビーム４５８の光径の径時変化などの微小な変化にも対応することができるので、光ビーム４５８の光径（測定視野）の面積を測定し、設定値との誤差を算出して、視野絞り４６８の透過範囲の大きさに反映させることにより、測定視野外からの散乱光（ノイズ要因）をより確実に低減することができる。

また、視野絞り４６８の電圧印加範囲を変えるだけで、透過範囲の大きさ及び形状を変更することができるので、光ビーム４５８の光径、形状の変更にも容易に対応することができる。

本発明の第３の実施の形態を図１４を用いて説明する。

本実施の形態は、第１の実施の形態の視野絞り４６２を周方向に回転駆動する構成に加え、レンズ４６１により集光され受光素子４６３に受光される散乱光４５９の経路（散乱光経路）方向（図１４中左右方向）に駆動する構成を用いたものである。

図１４は、本実施の形態の光検出器４６０ａの詳細を示す図である。図中、図５〜図７に示した部材と同様のものには同じ符号を付し、説明を省略する。

図１４において、光検出器４６０ａは、ウエハ１の表面（被検査面）における光ビーム４５８の照射部からの散乱光を集光するレンズ４６１と、レンズ４６１により集光された散乱光を受光し、その受光した散乱光の光量に応じた電気信号をプリアンプ（図示せず）を介してデータ処理部５００に入力する受光素子４６３と、レンズ４６１と受光素子４６３の間の焦点面（結像面）に配置され、光ビーム４５８の照射部における測定視野４５８ａの範囲外からの散乱光（ノイズ要因）を遮断する視野絞り４６２と、視野絞り４６２を周方向に回転駆動する駆動装置（図示せず）と、視野絞り４６２を図１４中左右方向に駆動する駆動装置（図示せず）とを備えている。

図５で示したように、測定視野４５８ａからの散乱光４５９ａは、レンズ４６１によって集光され、視野絞り４６２の透過部（後述）を通過して受光素子４６３に受光される。一方、測定視野４５８ａの範囲外からの散乱光（図示せず）も同様にレンズ４６１によって集光されるが、視野絞り４６２により遮断される。

図１４に示すように、測定視野４５８ａ（図５参照）よりも小さい（面積の狭い）測定視野４５８ｂからの散乱光４５９ｂが光検出器４６０ａに入射される場合、図５に示した視野絞り４６２における透過範囲（視野絞り４６２の位置）のままでは、測定視野４５８ｂの範囲外からの散乱光４６４ｂ（図１４参照）が視野絞り４６２を通過し、受光素子４６３に受光されてしまう。

したがって、この場合、図示しない駆動装置により視野絞り４６２を散乱光経路方向（図１４中左右方向）に駆動し、散乱光の透過範囲を測定視野４５８ｂからの散乱光４５９ｂに合わせることにより、測定視野４５８ｂの範囲外からの散乱光４６４ｂを遮断する。

また、本実施の形態において、記憶装置５１２には、光照射部４５０の出射部７００ａ（又は出射部７００ｂ）から照射される光ビーム４５８の光径（測定視野）と光検出器４６０ａ，４６ｂの視野絞り４６２の透過範囲（散乱光経路方向の位置）の対応テーブルが記憶されている。

制御装置５１３は、入力装置５２０により入力された走査条件の設定（図１１参照）に従って光ビーム４５８の光径、すなわち、測定視野を設定すると共に、記憶装置５１２に記憶した光ビーム４５８の光径（測定視野）と視野絞り４６２の透過範囲（散乱光経路方向の位置）の対応テーブルに基づいて、視野絞り４６２の透過範囲を設定する。

その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、視野絞り４６２の散乱経路方向の位置をより細かく設定することができるので、その位置によって決まる透過範囲の細かく調整することができる。

本発明の第４の実施の形態を図１５を用いて説明する。

本実施の形態は、第１の実施の形態において、ビーム倍率設定部５３１ｃの設定に従って視野絞り４６２の透過範囲（透過部の大きさ）を設定したのに対して、視野絞り４６２の透過範囲の設定に従ってビーム倍率（ビーム光径）を設定するものである。

図１５は、データ制御部５００の表示装置５３０に表示される走査条件設定画面を示す図である。図中、図１１と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

図１５において、本実施の形態の走査条件設定画面５３１Ａは、走査方式設定部５３１ａ、回転数設定部５３１ｂ、及びスリットサイズ設定部５３１ｄを有している。

スリットサイズ設定部５３１ｄは、視野絞り４６２のスリットサイズを設定する設定部であり、透過範囲（透過部の大きさ）を設定する。スリットサイズ設定部５３１ｄでは、設定「Ａ」〜設定「Ｄ」の４つの設定から１つを選択して設定する。各設定に対する透過部は、例えば、設定「Ａ」〜設定「Ｄ」に対して、それぞれ視野絞り４６２の透過部４６２ａ〜４６２ｄが対応する。

また、本実施の形態のデータ処理部５００のデータ処理部５１０は、上記のスリットサイズ設定部５３１ｄの設定に従って視野絞り４６２の透過範囲（透過部の大きさ）を設定すると共に、記憶装置５１２に記憶した光ビーム４５８の光径（測定視野）と視野絞り４６２の透過部４６２ａ〜４６２ｄの対応テーブルに基づいて光ビーム４５８の光径、すなわち、測定視野を設定する。

その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

本発明の第５の実施の形態を図１６及び図１７を用いて説明する。

本実施の形態は、第１の形態において、第１〜第４の実施の形態で説明した光検出器４６０ａ，４６０ｂと同様の構成の複数の光検出器を仰角が異なるように配置したものである。

図１６は、コントローラ５１０の機能ブロックを、その周辺構成及び検査部４００Ａと共に示す図である。図中、図９に示した部材と同様のものには同じ符号を付し、説明を省略する。

図１６において、検査部４００Ａは、ウエハ１を保持する保持機構４１０と、保持機構４１０を駆動し、ウエハ１の位置調整を行うウエハ駆動手段４７０と、ウエハ１の表面（被検査面）に光ビーム４５８を照射する光照射部４５０と、ウエハ１からの散乱光４５８ｃ（後述の図１７参照）を検出する複数の光検出器を有する光検出器群４６５とを備えている。

光検出器群４６５の複数の光検出器は、ウエハ１の表面（被検査面）に対する配置により、さらに２つの光検出器群に分けられる。２の光検出器群はそれぞれ１つ以上の検出器を有している。一方は、ウエハ１の表面（被検査面）における光ビーム４５８の照射部から見て、ウエハ１の表面に対する仰角がより高い光検出器によって構成された光検出器群４６５ａであり、他方は、ウエハ１の表面に対する仰角がより低い光検出器によって構成された光検出器群４６５ｂである（図１６及び図１７参照）。つまり、光検出器群４６５ｂの光検出器に対し光検出器４６５ａの光検出器の方が、ウエハ１の表面に対する仰角が高くなるよう配置されている。

図１７は、光ビーム４５８によりウエハ１上の欠陥（異物含む）で生じる散乱光４５８ｃと光検出器群４６５ａ，４６５ｂの位置関係を示す図である。なお、図１７には欠陥１０として付着異物を例に示しているが、結晶欠陥等の欠陥においても同様に示される。

図１７に示すように、ウエハ１の表面（被検査面）の光ビーム４５８の照射部に欠陥（異物、傷、欠陥および汚れ等）１０がある場合、その欠陥１０により散乱光４５８ｃが生じる。散乱光４５８ｃの生じ方は、欠陥１０の種類により異なる。

例えば、欠陥１０が汚れ等の付着異物の場合、散乱光４５８ｃはほぼ無指向性である。しかし、欠陥１０が結晶欠陥等のように深さが直径に較べて非常に浅い欠陥の場合、散乱光４５８ｃはウエハ１の表面（被検査面）に対して約３０°以上という指向性を持ち、これ以下の角度（方向）にはほとんど散乱されない。

そこで、ウエハ１の表面を基準とした仰角が３５°〜６０°の角度方向に設けた光検出器群４６５ａの光検出器により付着異物や結晶欠陥による散乱光４５８ｃを主に検出し、ウエハ１の表面を基準とした仰角が３０°以下の角度方向に設けた光検出器群４６５ｂの光検出器により付着異物による散乱光４５８ｃを主に検出する。これにより、光検出器群４６５ａの光検出器と光検出器群４６５ｂの光検出器の両方により散乱光４５８ｃが検出された場合の欠陥は付着異物等であり、主に光検出器４６５ｂの光検出器により散乱光４５８ｃが検出された場合の欠陥は結晶欠陥等であると判定することができる。

図１６に戻り、コントローラ５１０は、コントローラ５１０全体の制御を行う制御装置５１３と、制御装置５１３からの指令に基づき演算処理を行う演算処理装置５１１と、ソフトウェア（検査プログラムなど）、設定条件、及び検査結果（演算結果）等を記憶する記憶装置５１２と、検査部４００Ａの光検出器群４６５の各光検出器からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路５１４と、コントローラ５１０の外部との信号（データ）のやり取りを仲介するインタフェース５１５とを備えている。

記憶装置５１２には、上記ソフトウェア（検査プログラムなど）、設定条件、及び検査結果（演算結果）等の他に、光照射部４５０の出射部７００ａ（又は出射部７００ｂ）から照射される光ビーム４５８の光径（測定視野）と光検出器群４６５の各光検出器の視野絞りの透過部の対応テーブルが個別に記憶されている。

制御装置５１３は、記憶装置５１２及び演算処理装置５１１の動作、表面検査装置の搬送部２００及びプリアライメント部３００の動作、検査部４００Ａの光照射部４５０、光検出器群４６５の各光検出器、及びウエハ駆動手段４７０の動作等を入力装置５２０により入力された設定条件や指令に基づいて制御する。例えば、光検出器群４６５の各光検出器が第１の実施の形態の光検出器４６２の場合、制御装置５１３は、入力装置５２０により入力された走査条件設定部５３１のビーム倍率設定部５３１ｄの設定に従って光ビーム４５８の光径、すなわち、測定視野を設定すると共に、記憶装置５１２に記憶した光ビーム４５８の光径（測定視野）と光検出器群４６５の各光検出器の視野絞り４６２の透過部４６２ａ〜４６２ｄの対応テーブルに基づいて、各視野絞り４６２の透過範囲（透過部の大きさ）を個別に設定する。

Ａ／Ｄ変換回路５１４は、光照射部４５０からウエハ１の表面（被検査面）に照射された光ビーム４５８による散乱光４５９を検出する光検出器群４５６の各光検出器からのアナログ信号をデジタル信号に変換し、記憶装置５１２に記憶する。

演算処理装置５１１は、記憶装置５１２に記憶された光検出器群４６５の各光検出器による散乱光４５９の検出データと、ウエハ駆動手段４７０のセンサ（図示せず）からの位置データを用いて、ウエハ１の表面（被検査面）上の欠陥の有無、大きさ、位置座標等を演算し、記憶装置５１２に記憶する。

以上のように構成した本実施の形態においても、第１〜第４の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、ウエハ１の表面を基準とした仰角が異なる高さに光検出器群４６５ａ及び光検出器群４６５ｂを配置したので、欠陥１０の種類による散乱光４５８ｃの指向性の違いを検出することができ、欠陥１０の種類を判別することができる。

さらに、ウエハ１の表面からの仰角、及び光ビーム４５８の照射方向に対する光検出器群４６５の各光検出器の位置によって、各光検出器からのウエハ１上の照射部（測定視野）の形状の見え方が異なるが、各光検出器のそれぞれについて視野絞りの透過範囲を適切に設定することができるので、各光検出器毎に測定視野外からの散乱光を除去することができ、誤検出の増加や大小判別精度の低下、欠陥種類の判別精度の低下をより確実に抑制することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る表面検査装置の全体構成を示す図である。 表面検査装置の検査部の詳細を示す側面図である。 光照射部の詳細を示す平面図である。 図３に示した光照射部のＡ−Ａ線断面図である。 光検出器の詳細を示す図である。 光検出器の詳細を示す図である。 光検出器の詳細を示す図である。 視野絞りを散乱光の入射方向から見た図である。 コントローラの機能ブロックを、その周辺構成及び検査部と共に示す図である。 ウエハ載置部に載置されたウエハを被測定面側から見た平面図である。 データ制御部の表示装置に表示される走査条件設定画面を示す図である。 視野絞りを散乱光の入射方向から見た図である。 本発明の第２の実施の形態における視野絞りを示す図である。 本発明の第３の実施の形態における光検出器の詳細を示す図である。 本発明の第４の実施の形態におけるデータ制御部の表示装置に表示される走査条件設定画面を示す図である。 本発明の第５の実施の形態におけるコントローラの機能ブロックを、その周辺構成及び検査部と共に示す図である。 光ビームによりウエハ上の欠陥で生じる散乱光と光検出器群の位置関係を示す図である。

符号の説明

１ ウエハ
１００ ロードポート
１１０ ウエハポッド
１２０ ゲートバルブ
２００ 搬送部
２１０ 搬送手段
２２０ ハンドリングアーム
３００ プリアライメント部
３１０ 載置部
３２０ センサ
４００ 検査部
４１０ 保持機構
４２０ 回転機構
４３０ 昇降駆動機構
４４０ 進退駆動機構
４５０ 光照射部
４５１ レーザ光源
４５２ シャッタ
４５３ アッテネータ
４５４ 光軸補正機構
４５５ 照射方向切換機構
４５６ ビーム成形機構
４５７ａ〜４５７ｇ ミラー
４５８ 光ビーム
４５９ 散乱光
４６０ａ，４６０ｂ 光検出器
４７０ ウエハ駆動装置
５００ データ処理部
７００ａ，７００ｂ 出射部

Claims (12)

1. 被検査体の表面に光ビームを照射する照射手段と、
   前記照射手段からの光ビームを前記被検査体の表面に走査する走査手段と、
   前記被検査体からの散乱光を検出する検出手段と、
   前記検出手段に到達する散乱光の透過範囲を変更する絞り手段と、
   前記光ビームの光径と前記絞り手段による散乱光の透過範囲を対応させて制御する制御手段と
   を備えることを特徴とする表面検査装置。
2. 被検査体の表面に光ビームを照射する照射手段と、
   前記照射手段からの光ビームを前記被検査体の表面に走査させる走査手段と、
   前記被検査体からの散乱光を集光する集光手段と、
   前記集光手段を透過した散乱光を検出する検出手段と、
   前記集光手段の前記検出手段側の焦点位置に配置され、前記検出手段に到達する散乱光の透過範囲を変更する絞り手段と、
   前記光ビームの光径と前記絞り手段による散乱光の透過範囲を対応させて制御する制御手段と
   を備えることを特徴とする表面検査装置。
3. 請求項２記載の表面検査装置において、
   前記制御装置は、前記光ビームの光径の設定に応じて前記絞り手段による散乱光の透過範囲を制御することを特徴とする表面検査装置。
4. 請求項２記載の表面検査装置において、
   前記制御装置は、前記絞り手段による散乱光の透過範囲の設定に応じて前記光ビームの光径を制御することを特徴とする表面検査装置。
5. 請求項３又は４記載の表面検査装置において、
   前記絞り手段は、周方向に沿って大きさの異なる複数の透過部を設けた円盤状の絞り部材であり、
   前記制御手段は、前記絞り部材を回転させることにより前記散乱光の透過範囲を制御することを特徴とする表面検査装置。
6. 請求項３又は４記載の表面検査装置において、
   前記絞り手段は、長手方向に沿って大きさの異なる複数の透過部を設けた帯状の絞り部材であり、
   前記制御手段は、前記絞り部材を長手方向にスライドさせることにより前記散乱光の透過範囲を制御することを特徴とする表面検査装置。
7. 請求項３又は４記載の表面検査装置において、
   前記絞り手段は、前記散乱光の透過範囲が可変の液晶シャッタであり、
   前記制御手段は、前記液晶シャッタの透過範囲を制御することを特徴とする表面検査装置。
8. 請求項２記載の表面検査装置において、
   前記制御手段は、前記光ビームの光径に応じて前記集光手段の焦点位置に対する前記絞り部材の位置を制御することを特徴とする表面検査装置。
9. 請求項２記載の表面検査装置において、
   前記光ビームの光径を設定する設定画面を表示する表示手段を備え、
   前記制御手段は、前記設定画面による設定に基づいて前記絞り手段による散乱光の透過範囲を制御することを特徴とする表面検査装置。
10. 請求項２記載の表面検査装置において、
    前記絞り手段による散乱光の透過範囲を設定する設定画面を表示する表示手段を備え、
    前記制御手段は、前記設定画面による設定に基づいて前記光ビームの光径を制御することを特徴とする表面検査装置。
11. 被検査体の表面に光ビームを照射する照射手段と、
    前記照射手段からの光ビームを前記被検査体の表面に走査させる走査手段と、
    前記被検査体の表面に対する仰角が異なるように配置され、前記被検査体からの散乱光を検出する複数の検出手段と、
    前記複数の検出手段の夫々に対して到達する散乱光の透過範囲を変更する複数の絞り手段と、
    前記光ビームの光径に応じて前記絞り手段による散乱光の透過範囲を前記絞り手段毎に制御する制御手段と
    を備えることを特徴とする表面検査装置。
12. 被検査体の表面に光ビームを照射する照射手段と、
    前記照射手段からの光ビームを前記被検査体の表面に走査させる走査手段と、
    前記被検査体からの散乱光を検出する検出手段と、
    前記検出手段に到達する散乱光の透過範囲を変更する絞り手段とを備えた表面検査装置を用い、
    前記光ビームの光径と前記絞り手段による散乱光の透過範囲を対応させて制御することを特徴とする表面検査装置。

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