专利名称：表面检查方法及表面检查装置的制作方法
技术领域：
本申请根据先前的日本专利申请号2002-88555(2002年3月27日申请)主张优先权的利益，其全部内容被引用包含在本申请中。
本发明涉及对硅片等基片表面的异物进行检测的表面检查方法及表面检查装置。
表面检查装置是向基片表面照射检查光线，通过使用受光检测器接受来自基片的反射散行射光，来进行异物的检测。来自基片的反射光根据基片表面形成的膜质、膜厚的不同，反射特性发生变化。为此，要求对与膜质相对应的检查条件进行设定，以提高S/N比并提高表面检查的精度。
另外，在上述受光检测器检测出的反射光中，不仅包含异物形成的散射反射光，还包含来自基片表面自身的散射反射光。来自该基片表面自身的散射反射光变为噪声，已成为造成异物的检测精度降低的原因。
消除来自基片表面自身的散射反射光并提高检测精度的表面检查装置，有特开2001-208697公布的表面检查装置。
该特开2001-208697的发明着眼于使激光光线照射在基片上反射时，利用基片表面的散射反射改变偏振光状态。它把S偏振光的激光光线照射在基片上，从基片表面反射椭圆偏振光的激光光线。在受光系上配置偏振片，并通过该偏振片接受散射反射光，转动该偏振片，找出受光检测器的受光水平最低的状态(基片表面上的反射光减少到最低的状态)，以此状态对偏振片在转动位置进行定位，实行对基片的表面检查。
它通过偏振片使来自基片表面的散射反射光减低，来增大异物产生的散射反射光和来自基片表面的散射反射光之比即S/N比，并提高检测精度。
人们都知道，在基片表面上的散射反射光中，根据在基片表面形成的膜的种类不同，含有多数的偏振光成分。这时，像上述现有的表面检查装置那样，在通过找出来自基片表面上的散射反射光变为最低的偏光片的转动位置来消除反射光的影响的方法中，来自基片表面上的反射光变为极小值的偏光片的转动位置形成多数。进而，人们知道异物形成的散射反射光也会由于偏光片的转动位置使检测光量受到影响。为此，目前存在的问题是，仅通过转动偏光片，在基片表面上的散射反射光变为最低状态下进行异物的表面检查，是不能得到足够的检测精度的。
为达到上述目的，有关本发明的表面检查方法包括，在具有受光部和受光偏振角变更部件的表面检查装置中，利用上述受光偏振角变更部件改变受光偏振角，接受来自涂有标准粒子的基片表面的散射反射光的步骤，和在受光输出的S/N比变为最大的状态下设定受光偏振角，进行表面检查的步骤。另外，有关本发明的表面检查方法，上述S/N比的最大值是根据标准粒子散射输出和基片表面散射输出求出的。另外，有关本发明的表面检查方法，上述S/N比的最大值是通过对直方图上得出的极小值、极大值进行明确分离得到的。另外，有关本发明的表面检查方法，是以极小值、极大值的比是0.7以上判断S/N比为最大。
另外，有关本发明的表面检查装置包括向被检查面照射检查光的投光光学系；接受来自有异物的被检查面的散射反射光的受光部；设在受光光轴上、变更上述受光部的受光偏振角的受光偏振角变更部件；利用由该受光偏振角变更部件变更受光偏振角得到的来自上述受光部的受光输出，对上述受光偏振角变更部件的S/N比变为最大的受光偏振角进行计算的运算部。另外，有关本发明的表面检查装置，上述运算部是变更受光偏振角，对每个受光偏振角求出直方图，通过比较求出的直方图找出极小值、极大值的比为最大的点，由此对上述受光偏振角变更部件的受光偏振角进行计算。另外，有关本发明的表面检查装置，上述运算部是以规定的角度对被检查面照射检查光，在受光部对异物形成的散射反射光和被检查面自身形成的散射反射光分别进行检测，根据异物形成的散射反射光输出和被检查面自身形成的散射反射光输出，对S/N比变为最大值的上述受光偏振角变更部件的受光偏振角进行计算。进而，有关本发明的表面检查装置，以极小值、极大值的比是0.7以上判断为最大。
图2是表示同上实施例的方框图。
图3是表示PSL粒子(标准粒子)形成的散射反射光和受光偏振角度的状态的线图。
图4是表示来自硅片表面的散射反射光和受光偏振角度的状态的线图。
图5是表示PSL粒子(标准粒子)形成的散射反射光和来自硅片表面的散躬反射光的受光输出比和受光偏振角度的状态的线图。
图6是表示直方图曲线的图。
图7是表示检查条件设定工序的流程图。


图1表示表面检查装置的基本构成。
图中，1是基片扫描机构部，该扫描机构部1包括夹持基片(硅片)2的硅片卡盘3和转动该硅片卡盘3的转动马达4，该转动马达4设于在水平方向移动的滑动载物台20(参照图2)上，该滑动载物台20由滑动马达21(参照图2)驱动在水平方向移动。
另外，图中，6是激光光线发光部，7是投光光学系，8是受光部。从上述激光光线发光部6发出的激光光线由上述投光光学系7照射在硅片2表面上。
而且，图1中的投光光学系7的一例的构成为，以低入射角θ1照射的激光光线9和以高入射角θ2照射的激光光线10由共同的激光光线发光部6供给。
上述投光光学系7以所需的入射角把上述2条的激光光线9、10照射在上述硅片2上。
激光光线9实行偏振，以便由反射镜等偏振光学部件11、12、13以所需的入射角θ1入射到上述硅片2表面上，同时由光束扩展器14整理成光束的形状，又由透镜组15聚光在上述的硅片2表面上。
激光光线10实行偏振，以便由反射镜等偏振光学部件16、17以所需的入射角θ2入射到上述硅片2表面上，同时由光束扩展器18整理成光束的形状，又由透镜组19聚光在上述的硅片2表面上。
上述受光部8包括第1受光传感器23、第2受光传感器24和第3受光传感器25。第1受光传感器23接受上述激光光线9或上述激光光线10在上述硅片2的表面上反射的直接反射光，检测硅片2的高度方向的位置。第2受光传感器24、第3受光传感器25配置在规定的位置上，接受上述激光光线9或上述激光光线10在上述硅片2的表面上散射反射时的散射反射光。偏振片26转动自如地支持在上述第2受光传感器24的受光光轴上，该偏振片26可以由能够控制该偏振片26的转动位置的AC伺服马达、步进马达等受光偏振角设定马达31转动，上述偏振片26的受光偏振角由角度检测器32进行检测，检测出的受光偏振角输入到运算部28。而且，上述偏振片26也可以配置在上述第3受光传感器25的受光光轴上。
在上述第1受光传感器23上接受的反射光转换成电气信号，由第1信号处理部27放大，经A/D转换等所需的信号处理后，上述电气信号输入到上述运算部28。在该运算部28以来自第1信号处理部27的信号为基础对硅片2的高度方向的位置进行计算。
在上述第2受光传感器24、上述第3受光传感器25上接受的散射反射光在第2信号处理部29上放大，经A/D转换等所需的信号处理后，信号输入到上述运算部28。
对于小的入射角θ1，异物形成的散射发射光的影响变大，对于大的入射角θ2，上述硅片2表面上的散射反射的影响变大。因此，在适当选择检查光的入射角的基础上，通过得到上述第2受光传感器24、及上述第3受光传感器25上的受光结果，能够求出受光信号中的硅片2表面上的散射反射成分即噪声成分，或异物形成的散射反射成分即信号成分。
而且，在图2中，33是显示部，34是打印机，35是操作盘。
对依靠上述构成的表面检查装置的基片表面检查进行说明。
首先，对表面检查时的机构部的动作进行概括的说明。
在把上述激光光线9或上述激光光线10或者是两者照射在硅片2上的状态下，利用上述转动马达4使上述硅片2怛速转动，进而，利用上述滑动马达21使上述滑动载物台20恒速移动。通过上述硅片2的转动和上述滑动载物台20的移动，上述激光光线9或上述激光光线10的照射点以涡旋状对上述硅片2进行全面扫描。上述第1受光传感器23接受扫描中的来自上述硅片2表面的反射光，上述第2受光传感器24、上述第3受光传感器25接受来自上述硅片2表面的散射反射光，经过上述第2信号处理部29、上述第1信号处理部27把受光信号输入到上述运算部28。上述第2受光传感器24、上述第3受光传感器25可以把未图示的ND滤光器插入和退出到光路中，由此能够对散躬反射光的检测灵敏度进行高灵敏度用和低灵敏度用的切换。
在本表面检查装置中，转动上述偏振片26，在使异物形成的散射反射成分的信号比(S/N比)成为最大的转动位置上保持上述偏振片26，进行表面检查。
该偏振片26的转动位置在实行表面检查的前阶段的检查条件设定工序中决定。
准备已知粒径的异物(粒子)以已知密度附着的校正用硅片。并且，在该校正用硅片中，准备好的硅片要与实施膜种、膜厚等表面检查的硅片相符合。
如上所述，通过设在反射光轴上的上述偏振片26，接受异物形成的散射反射光和基片表面的散射反射光时，以该偏振片26的受光偏振角使受光量发生变动。
图3、图4表示向校正用硅片照射激光光线并转动上述受光部8的上述偏振片26得到的受光偏振角与上述第2受光传感器24的受光输出的关系。图3、图4中实线所示的线图表示在硅片表面形成的膜为A18000的场合的值，虚线所示的线图表示膜为Poly3000的场合的值。而且，A18000、Poly3000的前面的字母(A1、Poly)分别表示膜的材质，后面的数字(8000、3000)表示以埃为单位的膜厚。
图3是基于由PSL粒子(标准粒子)生成的散射反射光的为上述第2受光传感器24的受光输出的PSL粒子散射输出，从线图可知，A18000、Poly3000的受光偏振角分别在10°、20°出现了极大值。
另外，图4是基于校正用硅片表面生成的散射反射光的上述第2受光传感器24的受光输出-硅片表面散射输出，从线图可知，在A18000的场合，受光偏振角为-30°以下、20°、50°以上分别出现了极小值，在Poly3000的场合，受光偏振角分别为-30°、30°～40°出现了极小值。
比较图3、图4的结果可知，A18000的场合和Poly3000的场合，出现极大值的受光偏振角、出现极小值的受光偏振角都不一致，而且，几次出现极小值。
其次图5表示以图3、图4的检测结果为基础作出的PSL粒子/硅片表面散射反射输出比(S/N比)。在该S/N比的线图中，可以看出在A18000的场合，受光偏振角是20°出现极大值，另外在Poly3000的场合，受光偏振角是30°出现极大值。图5得到的极大值的位置，与图3得到的PSL粒子散射输出的极大值的受光偏振角错开，并且与硅片表面散射输出的极小值之一不一定是一致的。进而，极大值仅出现一处。
因此，例如如果在A18000的场合上述偏振片26的受光偏振角设定为20°，进行被检查体(硅片)的表面检查，因为是在S/N比变为最高的状态下实施检查，所以检查精度也得到提高。
如上所述，不仅是对于硅片的表面散射反射输出，对于PSL粒子散射反射输出，也要对伴随受光偏振角的变化进行信号处理，由此可得到图3、图4还有图5的结果，能够求出S/N比变为最高之前的偏振片26的受光偏振角。
另外，决定该偏振片26的受光偏振角时，由上述运算部28使上述受光偏振角设定马达31转动每个规定角度，求出上述偏振片26的每个规定角度的PSL粒子散射输出和硅片表面散射输出，进而，在上述运算部28中，把S/N比极大值的上述偏振片26的角度存储到存储器中，该角度将被反映到实际的表面检查中。
把激光光线照射到上述硅片2表面上得到的第2受光传感器24的受光输出是包含噪声及信号的，如上所述，转动上述偏振片26，改变受光偏振角，则受光输出中的S/N比发生变化。
使用校正用硅片得到的受光输出的S/N比的状态，即噪声的分离状态以直方图进行确认。
图6横轴表示异物的粒径，纵轴表示异物的检测度数，并且图中A的粒径是涂敷在校正用硅片上的粒子的。
图6中的实线所示的曲线(称直方图曲线)表示将上述偏振片26设定在S/N比最高的转动位置上的场合。
在S/N比变为最高的状态下，噪声被分离，峰值出现在粒径A上。它随着粒径变小而减少，在极小值出现后增大。极小值表示粒子检测信号和噪声的边界，极小值出现后的信号(度数)是噪声成分。即S/N比增大，噪声成分和信号成分分离，则极小值、极大值出现。另外，极大值的位置是已知的粒子的粒径。
虽然未进行图示，但通过转动上述偏振片26，受光输出的S/N比发生变化，直方图也产生变化。从图6的实线的状态，转动上述偏振片26，则受光输出中的噪声成分增多，噪声的分离状态恶化。为此，直方图的曲线的极大值和极小值的差别减小，一旦显示出噪声成分多的极端状态，则变为图6中的虚线所示的状态。
因此，把上述偏振片26转动到每个规定的角度，求出每个转动位置的直方图曲线，如果以该直方图曲线求出极大值、极小值最显著出现的上述偏振片26的转动位置，那就是该转动位置的S/N比变为最大的位置。
而且，即使不是受光输出的S/N比变为最大的状态，以极小值的度数为h1，极大值的度数为hp，如果h1/hp约0.7以上，则可以认为S/N比已变为最大。
并且，按h1/hp约0.7以上确定上述偏振片26的转动位置。
上述偏振片26的转动位置决定后，实施被检查体硅片2的表面检查。因为已按受光输出的S/N比变为最高进行设定，所以能够进行高精度的表面检查。
在图7中，对检查条件设定工序进行说明。
把涂敷PSL粒子(标准粒子)的硅片2夹持至硅片卡盘3上。
从上述操作盘35设定膜的种类、测定对象粒径、激光光线的照射强度等表面检查所需的参数。
设定初期受光偏振角。
照射激光光线，转动和并滑动上述硅片2，对硅片表面进行全面扫描和测定。
从测定结果求出直方图，求出噪声的分离状态，分离状态例如以h1/hp是否约0.7以上进行判断，h1/hp＜0.7，则通过上述偏振片26的转动使受光偏振角转动规定角度，再次进行表面检查。
分离状态例如得出h1/hp＞0.7以上，则保存此时的受光偏振角，检查条件设定工序完成。
实际的表面检查是在得到的受光偏振角上保持上述偏振片26加以实施的。
在本发明中，不考虑膜质、膜厚，是在实际的受光输出的S/N比变为最大的状态下设定偏振片26的位置，进行表面检查的，所以对于特性不明的膜种、膜厚的硅片2也能实施高精度的表面检查。
而且，受光偏振角的改变，使用不转动偏光片能对偏振面的转动实行电气控制的液晶等液晶偏振滤光器那样的光学元件也可以。
根据本发明，在具有受光部和受光偏振角度变更部件的表面检查装置中，因为它包括利用上述受光偏振角度变更部件改变受光偏振角度接受来自涂敷标准粒子的基片表面的散射反射光的步骤，和在受光输出的S/N比变为最大的状态下设定受光偏振角，进行表面检查的步骤，不考虑膜质、膜厚，是在受光输出的S/N比变为最大的状态下进行表面检查的，所以对于表面性状特性不明的基片表面也能实施高精度的表面检查。
权利要求
1.一种表面检查方法，在具有受光部和受光偏振角度变更部件的表面检查装置中，该方法包括利用上述受光偏振角变更部件改变受光偏振角，接受来自涂有标准粒子的基片表面的散射反射光的步骤，和在受光输出的S/N比变为最大的状态下设定受光偏振角进行表面检查的步骤。
2.根据权利要求1所述的表面检查方法，其特征在于上述最大的S/N比是根据标准粒子散射输出和基片表面散射输出求出的。
3.根据权利要求1所述的表面检查方法，其特征在于上述S/N比的最大值是通过对以直方图得到的极小值、极大值进行明确分离得到的。
4.根据权利要求3所述的表面检查方法，其特征在于以极小值、极大值的比为0.7以上判断S/N比为最大。
5.一种表面检查装置，它包括向被检查面照射检查光的投光光学系；接受来自有异物的被检查面的散射反射光的受光部；设在受光光轴上、变更上述受光部的受光偏振角的受光偏振角变更部件；利用由该受光偏振角变更部件变更受光偏振角得到的来自上述受光部的受光输出，对S/N比变为最大的上述受光偏振角变更部件的受光偏振角进行计算的运算部。
6.根据权利要求5所述的表面检查装置，其特征在于上述运算部改变受光偏振角，对每个受光偏振角求出直方图，通过比较求出的直方图求出极小值、极大值的比为最大的点，对上述受光偏振角变更部件的受光偏振角进行计算。
7.根据权利要求5所述的表面检查装置，其特征在于上述运算部以规定的角度对被检查面照射检查光，分别在受光部对异物形成的散射反射光和被检查面自身形成的散射反射光进行检测，根据异物形成的散射反射光输出和被检查面自身形成的散射反射光输出，对S/N比变为最大的上述受光偏振角变更部件的受光偏振角进行计算。
8.根据权利要求6所述的表面检查装置，其特征在于以极小值、极大值的比为0.7以上判断S/N比为最大。
全文摘要
一种表面检查方法，它包括在具备受光部和受光偏振角变更部件的表面检查装置中，利用上述受光偏振角变更部件改变受光偏振角，接受来自涂有标准粒子的基片表面的散射反射光的步骤，和在受光输出的S/N比变为最大的状态下设定受光偏振角，进行表面检查的步骤。
文档编号G01N21/88GK1447411SQ03128610
公开日2003年10月8日 申请日期2003年3月27日 优先权日2002年3月27日
发明者矶崎久, 山崎伦启, 吉川浩, 神酒直人, 前川博之, 高桥直弘 申请人:株式会社拓普康, 富士通株式会社