(57)【要約】【課題】検査プロセスの前段階で生じた裏面欠陥なのか、もしくは検査時に生じた裏面欠陥なのかを検出することができる基板検査方法を提供する。【解決手段】本発明に係る基板検査方法は、表面に複数のパターンが形成されるウエハの裏面および裏面以外の面における欠陥を検査する基板検査方法であって、ウエハの裏面における欠陥の存在およびその位置を検出する第１裏面欠陥検出ステップＳ２０１と、ウエハの裏面以外の面における欠陥の存在およびその位置を検出する他面欠陥検出ステップＳ２０２〜２０４と、ウエハの裏面における欠陥の存在およびその位置を再度検出する第２裏面欠陥検出ステップＳ２０５とを備える。【選択図】図１
2010203892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に複数のパターンが形成される被検基板の裏面および裏面以外の面における欠陥を検査する基板検査方法であって、
前記被検基板の裏面における欠陥の存在およびその位置を検出する第１裏面欠陥検出ステップと、
前記被検基板の裏面以外の面における欠陥の存在およびその位置を検出する他面欠陥検出ステップと、
前記被検基板の裏面における欠陥の存在およびその位置を再度検出する第２裏面欠陥検出ステップとを備えたことを特徴とする基板検査方法。
【請求項２】
前記被検基板の裏面および裏面以外の面を任意領域に分割して、その領域毎に欠陥検出結果を比較する検出結果比較ステップを備えたことを特徴とする請求項１に記載の基板検査方法。
【請求項３】
前記他面欠陥検査ステップが、
前記被検基板の表面における欠陥の存在およびその位置を検出する表面欠陥検出ステップと、
前記被検基板の外周端部における欠陥の存在およびその位置を検出する端部欠陥検出ステップとを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板検査方法。
【請求項４】
前記裏面以外の面は、前記表面または前記表面と前記裏面との間にある面との少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の基板検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の被検基板における裏面および裏面以外の面における欠陥を検査する基板検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ（以下、ウエハとも称する）は種々の製造工程を経て表面に複数の回路パターンが形成され、最終的に回路パターン毎に分割されて半導体チップ（ＩＣチップ等）が作られる。このとき各製造工程においてその表面に欠陥が存在すると、回路パターンからなる半導体チップの所期の性能が得られなくなる等の影響が生じるため、ウエハ製造工程における表面の欠陥検査は非常に重要である。また近年、ウエハ表面に形成される回路パターンの集積度が高くなるのに伴い、ウエハ端部もしくはその近傍にゴミ等の端部欠陥があると、後の製造工程においてこの端部欠陥がウエハの表面側に回り込んで上述のような悪影響を及ぼす場合があるため、ウエハ端部の欠陥検査も重要となってきている。
【０００３】
さらに、露光工程における回路パターンの線幅不良等、ウエハ製造工程における表面欠陥の発生は、ウエハ裏面に存在する傷やゴミの付着等の裏面欠陥に関連することが多いと考えられ、これに伴ってウエハ裏面の欠陥検査も重要となってきている。このようにウエハ製造工程におけるウエハの欠陥検査は、表面検査、端部検査および裏面検査と複数の検査プロセスを経てウエハの全面の欠陥検査を行うことが主流になりつつある。このようなウエハの全面の欠陥検査は、従来から知られた表面検査装置（例えば、特許文献１を参照）、端部検査装置（特許文献２を参照）および裏面検査装置（例えば、特許文献３を参照）を組み合わせて構成される装置を用いて行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８‐２８１５０２号公報
【特許文献２】特開２００８‐４５９６４号公報
【特許文献３】特開平１０-９２８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ウエハの表面検査および端部検査を行う装置では、一般にウエハをホルダ上に載置保持した状態、すなわちウエハ裏面がホルダ上面に接触した状態で検査が行われる。そのため、このホルダ上面にゴミ等が付着していた場合、このゴミ等がウエハ裏面に付着して裏面欠陥となる虞がある。このように検査時にウエハ裏面に生じた欠陥は、後にウエハの裏面検査を行うことで検出されるが、この欠陥が先の検査時に生じた欠陥であるか、もしくは検査プロセスの前段階で生じた欠陥なのかを検出することはできない。そのため従来では、検査時に裏面欠陥が生じる場合に、その原因を取り除く対策を迅速にとることができないという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みたものであり、検査プロセスの前段階で生じた裏面欠陥なのか、もしくは検査時に生じた裏面欠陥なのかを検出することができる基板検査方法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】
【０００７】
このような目的を達成するため、本発明に係る基板検査方法は、表面に複数のパターンが形成される被検基板の裏面および裏面以外の面における欠陥を検査する基板検査方法であって、前記被検基板の裏面における欠陥の存在およびその位置を検出する第１裏面欠陥検出ステップと、前記被検基板の裏面以外の面における欠陥の存在およびその位置を検出する他面欠陥検出ステップと、前記被検基板の裏面における欠陥の存在およびその位置を再度検出する第２裏面欠陥検出ステップとを備える。
【０００８】
上記基板検査方法において、前記被検基板の裏面および裏面以外の面を任意領域に分割して、その領域毎に欠陥検出結果を比較する検出結果比較ステップを備えることが好ましい。
【０００９】
また、上記基板検査方法において、前記他面欠陥検査ステップが、前記被検基板の表面における欠陥の存在およびその位置を検出する表面欠陥検出ステップと、前記被検基板の外周端部における欠陥の存在およびその位置を検出する端部欠陥検出ステップとを有するのが好ましい。
【００１０】
また、上記基板検査方法において、前記裏面以外の面は、前記表面または前記表面と前記裏面との間にある面との少なくとも一方を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、検査プロセスの最初と最後に被検基板の裏面における欠陥検出を行うため、検査プロセスの前段階で生じた裏面欠陥なのか、もしくは検査時に生じた裏面欠陥なのかを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る検査方法の内容を示すフローチャートである。
【図２】本発明を適用した検査装置の全体構成を示す図である。
【図３】上記検査装置を構成する裏面検査ステージの構成を示す図である。
【図４】上記検査装置を構成する端部検査ステージの構成を示す図である。
【図５】上記検査装置を構成する第１表面検査ステージの構成を示す図である。
【図６】上記検査装置を構成する第２表面検査ステージの構成を示す図である。
【図７】上記各検査ステージによる検査結果を示すデータベースの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。本発明を適用した検査装置の全体構成を図２に示し、この検査装置１を構成する各検査ステージの構成を図３〜６に示しており、まずこれらの図面を参照して検査装置１の概略構成について説明する。
【００１４】
検査装置１は、図２に示すように、被検基板である半導体ウエハＷ（以下、単にウエハＷと称する）の裏面を撮像する裏面検査ステージＳＴ１と、ウエハＷの外周端部を撮像する端部検査ステージＳＴ２と、多数の回路パターンが形成されたウエハＷの表面からの散乱光を受けてウエハ表面を撮像する第１表面検査ステージＳＴ３と、ウエハＷの表面からの正反射光もしくは回折光を受けてウエハ表面を撮像する第２表面検査ステージＳＴ４と、ウエハＷを各検査ステージに搬送するウエハ搬送装置１０と、各検査ステージにおいて撮像されたウエハＷの画像に基づいて欠陥検査を行う画像処理検査部５０とを備えて構成される。
【００１５】
ウエハＷは薄い円盤状に形成されており、特に図示していないが、その表面にはウエハＷから取り出される複数の半導体チップ（チップ領域）に対応した回路パターンが形成するために、絶縁膜、電極配線膜、半導体膜などの薄膜が多層にわたって形成される。一方、ウエハＷの裏面には上記回路パターン等は形成されてなく、ウエハＷの裏面は鏡面状になっている（すなわち回路パターン等が形成されていない）。また、ウエハＷの外周端部は、表面側外周部にリング状に形成された上ベベル、裏面側外周部に上ベベルと表裏対称に形成された下ベベル、および上ベベルと下ベベルとを繋ぐアペックス（ウエハ端面）を有した形状になっている。
【００１６】
ウエハ搬送装置１０は、図２に示すように、検査テーブルＴ上に固定されたガイドレール１１と、ガイドレール１１に沿って移動自在に取り付けられたベース部１２と、ベース部１２に取り付けられた屈伸アーム１３と、真空吸着等の手段によりウエハＷを保持可能な搬送アーム１５とを備えて構成される。ベース部１２は不図示の電動モータ等の作動によりガイドレール１１に沿って移動可能である。屈伸アーム１３は、一端がベース部１２に連結されて他端には搬送アーム１５が連結されており、不図示の電動モータ等の作動により水平面内での屈伸作動を含む動作を行って搬送アーム１５を水平姿勢のまま自在に移動させることができる。このウエハ搬送装置１０は、搬送アーム１５に保持したウエハＷを、ベース部１２のガイドレール１１に沿った移動および屈伸アーム１３の屈伸作動等により、複数のウエハＷを収納するウエハカセット５と各検査ステージとの間で自在に搬送させることができるようになっている。
【００１７】
裏面検査ステージＳＴ１は、図３に示すように、裏面を下方に露出させた状態でウエハＷを保持する裏面検査用ホルダ２０を備え、ウエハ搬送装置１０（図２を参照）により搬送されてくるウエハＷがこの裏面検査用ホルダ２０により裏面を下方に露出させて保持される。このとき、ウエハＷはウエハ端部に形成された切欠部（図示せず）を基準に位置合わせされる。裏面検査用ホルダ２０は、例えばウエハＷの周縁部のみを支持する支持部材、もしくはウエハＷの裏面全体を支持する透明な支持部材により構成され、ウエハＷの裏面を下方に露出させた状態で保持することが可能になっている。
【００１８】
裏面検査ステージＳＴ１はさらに、裏面検査用ホルダ２０に保持されたウエハＷの裏面に対して浅い（小さい）角度で検査用照明光Ｌｉ（以下、照明光Ｌｉと称する）を照射する裏面照明装置３０と、この照明光Ｌｉの照射を受けたウエハＷの裏面からの正反射光Ｌｏ（１）が入射しない暗視野位置に配置され、暗視野照明を利用してウエハＷの裏面を撮像する裏面撮像装置４０とを備えて構成される。裏面撮像装置４０は、撮像素子４２と不図示の撮像光学系を有し、撮像素子４２はその撮像面に形成されたウエハＷの裏面の像を画像信号に変換して画像処理検査部５０に出力する。
【００１９】
裏面照明装置３０によりウエハＷの裏面に照明光Ｌｉが照射されると、ウエハＷの裏面が鏡面状であるため、ウエハ裏面において正反射されて正反射光Ｌｏ（１）が図３に示すように出射する。裏面撮像装置４０によりウエハＷの裏面を撮像した場合、裏面撮像装置４０が暗視野位置に配置されている（裏面撮像装置４０には正反射光Ｌｏ（１）が入射しない）ため、ウエハＷの裏面に異物の付着や傷などがなく正常なウエハＷであれば、撮像素子４２からの画像信号に基づいて画像処理検査部５０により生成される画像としては、真っ黒なウエハ裏面の画像が得られるだけである。
【００２０】
しかしながら、ウエハＷの裏面に欠陥ｄ（異物の付着や傷など）が存在した場合には、ウエハ裏面に照射された照明光Ｌｉがこの欠陥ｄで乱反射され、その乱反射光である散乱光Ｌｏ（２）の一部が裏面撮像装置４０にも入射する。このため、撮像素子４２からの画像信号に基づいて画像処理検査部５０により生成されるウエハ裏面の画像には、欠陥ｄを示す輝点（所定輝度よりも明るい輝度を有する部分）が現れ、これによりウエハＷの裏面における欠陥ｄの存在を検出できる。
【００２１】
端部検査ステージＳＴ２は、図４に示すように、ウエハＷを回転可能に保持する端部検査用ホルダ６０を備え、ウエハ搬送装置１０（図２を参照）により搬送されてくるウエハＷがこの端部検査用ホルダ６０の上に真空吸着等により回転可能に保持される。このときウエハＷは、上記裏面検査ステージＳＴ１と同様に、ウエハ端部の切欠部を基準に位置合わせされる。
【００２２】
端部検査ステージＳＴ２はさらに、端部検査用ホルダ６０に保持されたウエハＷの外周端部を落射照明（図示せず）により照明し、その照明されたウエハＷの外周端部（上述した上下ベベルおよびアペックス）を撮像する端部撮像装置７０を備えて構成される。端部撮像装置７０は、ウエハＷの外周端面（アペックス）と対向するように配置され、端部検査用ホルダ６０によりウエハＷを回転させることで、ウエハＷの全周にわたるアペックスを撮像することができる。また、端部撮像装置７０は、不図示の移動機構によりウエハＷの上下ベベルとそれぞれ対向する位置に移動可能であり、ウエハＷの全周にわたる上下ベベルを撮像することもできる。端部撮像装置７０の撮像素子７２は、その撮像面に形成されたウエハＷの外周端部の像を画像信号に変換して画像処理検査部５０に出力する。
【００２３】
第１表面検査ステージＳＴ３は、図５に示すように、表面を上に向けた状態でウエハＷを載置保持する第１表面検査用ホルダ８０を備え、ウエハ搬送装置１０（図２を参照）により搬送されてくるウエハＷがこの第１表面検査用ホルダ８０の上に載置され真空吸着等の手段を用いて固定保持される。このときウエハＷは、上記検査ステージＳＴ１，ＳＴ２と同様に、ウエハ端部の切欠部を基準に位置合わせされる。
【００２４】
第１表面検査ステージＳＴ３はさらに、第１表面検査用ホルダ８０に保持されたウエハＷの表面に対して浅い（小さい）角度で検査用照明光Ｌｉ′（以下、照明光Ｌｉ′と称する）を照射する第１表面照明装置９０と、この照明光Ｌｉ′の照射を受けたウエハＷの表面からの正反射光Ｌｏ′（１）および回折光Ｌｏ′（３）が入射しない暗視野位置に配置され、暗視野照明を利用してウエハＷの表面を撮像する第１表面撮像装置１００とを備えて構成される。第１表面撮像装置１００の撮像素子１０２は、その撮像面に形成されたウエハＷの表面の像を画像信号に変換して画像処理検査部５０に出力する。
【００２５】
第１表面照明装置９０によりウエハＷの表面に照明光Ｌｉ′が照射されると、ウエハ表面において正反射されて正反射光Ｌｏ′（１）が図５に示すように出射する。また、上述したようにウエハＷの表面には回路パターンが形成せれており、この回路パターンを形成する配線の繰り返しピッチと照明光Ｌｉ′の波長とに対応した方向に回折光Ｌｏ′（３）が図５に示すように出射する。
【００２６】
第１表面撮像装置１００によりウエハＷの表面を撮像した場合、第１表面撮像装置１００が暗視野位置に配置されている（第１表面撮像装置１００には正反射光Ｌｏ′（１）および回折光Ｌｏ′（３）が入射しない）ため、ウエハＷの表面に異物の付着や傷などがなく正常なウエハＷであれば、撮像素子１０２からの画像信号に基づいて画像処理検査部５０により生成される画像としては、真っ黒なウエハ裏面の画像が得られるだけである。しかしながら、ウエハＷの表面に欠陥ｄ′（異物の付着や傷など）が存在した場合には、ウエハ表面に照射された照明光Ｌｉ′がこの欠陥ｄ′で乱反射され、その乱反射光である散乱光Ｌｏ′（２）の一部が第１表面撮像装置１００にも入射する。このため、撮像素子１０２からの画像信号に基づいて画像処理検査部５０により生成されるウエハ裏面の画像には、欠陥ｄ′を示す輝点（所定輝度よりも明るい輝度を有する部分）が現れ、これによりウエハＷの表面における欠陥ｄ′の存在を検出できる。
【００２７】
第２表面検査ステージＳＴ４は、図６に示すように、表面を上に向けた状態でウエハＷを載置保持する第２表面検査用ホルダ１１０を備え、ウエハ搬送装置１０（図２を参照）により搬送されてくるウエハＷがこの第２表面検査用ホルダ１１０の上に載置され真空吸着等の手段を用いて固定保持される。このときウエハＷは、上記検査ステージＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ３と同様に、ウエハ端部の切欠部を基準に位置合わせされる。
【００２８】
第２表面検査用ホルダ１１０は、このように固定保持したウエハＷの中心（第２表面検査用ホルダ１１０の中心）を通りウエハ表面に垂直な軸ＡＸ（以下、垂直軸ＡＸと称する）を回転軸としてウエハＷを回転（ウエハＷの表面内での回転）可能に保持する。また、第２表面検査用ホルダ１１０は、ウエハ表面を通る軸を中心にウエハＷをチルト（傾動）させ、ウエハ表面に対する検査用照明光の入射角θｉを調整可能である。
【００２９】
第２表面検査ステージＳＴ４はさらに、第２表面検査用ホルダ１１０に固定保持されたウエハＷの表面に検査用照明光（以下、照明光と称する）を照射する照明光学系１２０と、照明光学系１２０により照明光が照射されたウエハＷの表面を撮像する撮像光学系１３０とを備えて構成される。
【００３０】
照明光学系１２０は、水銀ランプ等の光源を有して照明光を出射する表面照明装置１２１と、表面照明装置１２１から出射される照明光をウエハＷの表面に向けて反射させる照明系凹面鏡１２２とを主体に構成される。表面照明装置１２１は、波長選択フィルタ（図示せず）を有して構成され、ウエハ表面に形成された回路パターンに応じた特定の波長を有する照明光を出射することができる。表面照明装置１２１から出射された照明光は、照明光学系１２０の光軸を中心に広がり（発散して）照明系凹面鏡１２２へ出射されるが、表面照明装置１２１の出射端が照明系凹面鏡１２２の焦点位置に配置されているため、照明系凹面鏡１２２によりほぼ平行な光束に変換されて第２表面検査用ホルダ１１０に保持されたウエハＷの表面に照射される。
【００３１】
撮像光学系１３０は、ウエハＷの表面からの検査光（正反射光もしくは回折光）を集光する撮像系凹面鏡１３１と、撮像系凹面鏡１３１により集光された検査光を受けてウエハＷの表面の像を形成する第２表面撮像装置１３５とを主体に構成される。撮像系凹面鏡１３１は、正反射光を検査光として検査を行う場合には、第２表面検査用ホルダ１１０のチルト調整により、ウエハＷの表面に入射角θｉで照射された照明光がウエハＷの表面で正反射されて出射角θｒ（＝入射角θｉ）を有して出射された正反射検査光を受光する位置に配置され、このウエハＷの表面からの正反射検査光を反射して収束光束に変換（集光）する。また、回折光を検査光として検査を行う場合には、第２表面検査用ホルダ１１０のチルト調整により、ウエハＷの表面に入射角θｉで照射された照明光がウエハＷの表面で反射されて出射角θｒ（回折角）を有して出射された回折光を受光する位置に配置され、ウエハＷの表面からの回折光である検査光を反射して収束光束に変換（集光）する。
【００３２】
このようにして撮像系凹面鏡１３１により集光された検査光は、第２表面撮像装置１３５の結像レンズ１３６を通って撮像素子１３７に達し、ウエハＷの表面の像（正反射光による像もしくは回折光による像）が撮像素子１３７の撮像面に形成される。第２表面撮像装置１３５の撮像素子１３７は、その撮像面に形成されたウエハ表面の像を光電変換して画像信号を生成し、その画像信号を画像処理検査部５０に出力する。
【００３３】
画像処理検査部５０は、各検査ステージにおける撮像装置から入力されたウエハＷの画像信号に基づいて、ウエハＷのデジタル画像を生成し、この画像に基づいてウエハＷにおける欠陥を検査する。画像処理検査部５０には、良品ウエハの画像（検査基準画像）等が予め記憶されたデータベース部５１と、検査結果等を表示する画像表示装置５２とが電気的に接続されている。画像処理検査部５０による検査結果およびそのときのウエハＷの画像は、データベース部５１に記憶されるとともに画像表示装置５２で出力表示される。
【００３４】
以上のように構成される検査装置１を用いたウエハＷの欠陥検査方法について、図１に示すフローチャートを参照して以下に説明する。ウエハ製造工程におけるウエハＷの欠陥検査は、まず、裏面検査ステージＳＴ１においてウエハ裏面の欠陥検査を行う（ステップＳ２０１）。ウエハ搬送装置１０により裏面検査ステージＳＴ１に搬送されたウエハＷは、裏面検査用ホルダ２０により裏面を下方に露出させて保持される。そして、裏面照明装置３０によりウエハＷの裏面に照明光Ｌｉを照射する。
【００３５】
ウエハＷの裏面に照射光Ｌｉが照射されると、鏡面状のウエハＷの裏面に異物の付着や傷などがなく正常なウエハＷであれば、ウエハ裏面から正反射光のみが発生する。一方、ウエハＷの裏面に欠陥（異物の付着や傷など）が存在した場合には、照明光Ｌｉがこの欠陥で乱反射され、ウエハＷの裏面から散乱光（乱反射光）も発生する。
【００３６】
裏面撮像装置４０はウエハ裏面から出射された正反射光Ｌｏ（１）が入射しない位置に設けられており、ウエハＷの裏面の暗視野画像を撮像する。但し、ウエハＷの裏面に欠陥が存在して、この欠陥に照明光Ｌｉが当たって散乱光が出射された場合には、この散乱光の一部が裏面撮像装置４０の撮像素子４２の撮像面上に結像する。このとき、裏面撮像装置４０の撮像素子４２はこの散乱光によるウエハ裏面の撮像を行い、その撮像面上に形成されたウエハＷの裏面の像を光電変換して画像信号を生成し、その画像信号を画像処理検査部５０に出力する。
【００３７】
そして画像処理検査部５０は、裏面撮像装置４０から入力されたウエハ裏面の画像信号に基づいてウエハＷの裏面のデジタル画像を生成し、この画像に基づいてウエハＷの裏面における欠陥を検査する。具体的には、ウエハ裏面の画像における（輝度値に相当する）信号強度を測定し、その信号強度がデータベース部５１に予め設定された閾値を超えたときに欠陥があると判定して、ウエハＷの裏面における欠陥の有無および欠陥位置を検査する。
【００３８】
ウエハ裏面の欠陥検査が終わると、次に端部検査ステージＳＴ２においてウエハＷの外周端部の欠陥検査を行う（ステップＳ２０２）。ウエハ搬送装置１０により裏面検査ステージＳＴ１から端部検査ステージＳＴ２に搬送されたウエハＷは、端部検査用ホルダ６０によりウエハＷの中心と回転中心を一致させた状態で回転可能に保持される。そして端部撮像装置７０は、端部検査用ホルダ６０によりウエハＷを所定角度回転させる毎にウエハＷの外周端部（上下ベベル、アペックス）を撮像する。このとき、端部撮像装置７０の撮像素子７２はウエハＷの全周における外周端部の撮像を行い、その撮像面に形成されたウエハＷの外周端部の像を光電変換して画像信号を生成し、その画像信号を画像処理検査部５０に出力する。
【００３９】
そして画像処理検査部５０は、端部撮像装置７０から入力された画像信号に基づいてウエハＷの外周端部のデジタル画像を生成し、この画像に基づいてウエハＷの外周端部における欠陥を検査する。具体的には、ウエハＷの外周端部の画像と、データベース部５１に記憶された良品ウエハの画像（検査基準画像）とを比較して、検査基準画像との相違点の有無およびその位置を検出する。例えば、ウエハＷの外周端部に異物の付着や傷などの欠陥が存在する場合には、その部分に検査基準画像との明暗差が検出されるため、欠陥が存在することが検出される。
【００４０】
ウエハ外周端部の欠陥検査が終わると、次に第１表面検査ステージＳＴ３において散乱光に基づくウエハ表面の欠陥検査を行う（ステップＳ２０３）。ウエハ搬送装置１０により端部検査ステージＳＴ２から第１表面検査ステージＳＴ３に搬送されたウエハＷは、第１表面検査用ホルダ８０の上面に載置保持される。そして、第１表面照明装置９０によりウエハＷの表面に照明光Ｌｉ′を照射する。ウエハＷの表面に照射光Ｌｉ′が照射されると、ウエハＷの表面に異物の付着や傷などがなく正常なウエハＷであれば、ウエハ表面から正反射光および回折光が発生する。一方、ウエハＷの表面に欠陥（異物の付着や傷など）が存在した場合には、照明光Ｌｉ′がこの欠陥で乱反射され、ウエハＷの表面から散乱光（乱反射光）も発生する。
【００４１】
第１表面撮像装置１００はウエハ表面から出射された正反射光および回折光が入射しない位置に設けられており、ウエハＷの表面の暗視野画像を撮像する。但し、ウエハＷの表面に欠陥が存在して、この欠陥に照明光Ｌｉ′が当たって散乱光が出射された場合には、この散乱光の一部が第１表面撮像装置１００の撮像素子１０２の撮像面上に結像する。このとき、第１表面撮像装置１００の撮像素子１０２はこの散乱光によるウエハ表面の撮像を行い、その撮像面上に形成されたウエハＷの表面の像を光電変換して画像信号を生成し、その画像信号を画像処理検査部５０に出力する。
【００４２】
そして画像処理検査部５０は、第１表面撮像装置１００から入力されたウエハ表面の画像信号に基づいてウエハＷの表面のデジタル画像を生成し、この画像に基づいてウエハＷの表面における欠陥を検査する。具体的には、ウエハ表面の画像における（輝度値に相当する）信号強度を測定し、その信号強度がデータベース部５１に予め設定された閾値を超えたときに欠陥があると判定して、ウエハＷの表面における欠陥の有無および欠陥位置を検査する。
【００４３】
散乱光に基づくウエハ表面の欠陥検査が終わると、次に第２表面検査ステージＳＴ４において正反射光もしくは回折光に基づくウエハ表面（回路パターン）の欠陥検査を行う（ステップＳ２０４）。ウエハ搬送装置１０により第１表面検査ステージＳＴ３から第２表面検査ステージＳＴ４に搬送されたウエハＷは、第２表面検査用ホルダ１１０の上面に載置保持される。そして、照明光学系１２０により特定の波長を有する照明光をウエハＷの表面に照射する。このとき、表面照明装置１２１の波長選択フィルタによりウエハ表面に形成された回路パターンに応じた照明光の波長が設定される。
【００４４】
そして、照明光学系１２０により照明光が照射されたウエハＷの表面から所望の検査光（正反射光もしくは回折光）が撮像系凹面鏡１３１に取り込まれるように、第２表面検査用ホルダ１１０を回転およびチルトさせる。ウエハＷの表面から出射された検査光は、撮像系凹面鏡１３１により集光され、第２表面撮像装置１３５の結像レンズ１３６を通って撮像素子１３７の撮像面上に結像する。このとき、第２表面撮像装置１３５の撮像素子１３７は、その撮像面上にウエハＷの表面の像（正反射光による像もしくは回折光による像）を光電変換して画像信号を生成し、その画像信号を画像処理検査部５０に出力する。
【００４５】
そして画像処理検査部５０は、第２表面撮像装置１３５から入力されたウエハ表面の画像信号に基づいて、ウエハＷの表面のデジタル画像を生成し、この画像（デジタル画像）とデータベース部５１にある良品ウエハの画像（検査基準画像）とを比較して、検査基準画像との相違点の有無およびその位置を検出する。具体的には、ウエハ表面の画像における（輝度値に相当する）信号強度を、良品ウエハの画像における信号強度と比較し、信号強度の変化量が予め設定した閾値を超えたとき、欠陥があると判定する。例えば、ウエハＷの表面にデフォーカスによるパターン形状の異常、膜厚ムラ、異物の付着、傷等の欠陥が存在する場合には、その部分に検査基準画像との明暗差が検出されるため、欠陥が存在することが検出される。
【００４６】
正反射光もしくは回折光に基づくウエハ表面（回路パターン）の欠陥検査が終わると、再び裏面検査ステージＳＴ１においてウエハ裏面の欠陥検査を行う（ステップＳ２０５）。ウエハ搬送装置１０により第２表面検査ステージＳＴ４から裏面検査ステージＳＴ１に搬送されたウエハＷは、裏面検査用ホルダ２０により裏面を下方に露出させて保持される。そして、上記ステップＳ２０１と同様に、ウエハＷの裏面における欠陥の有無および欠陥位置を検査する。
【００４７】
なお、上記の方法において、ステップＳ２０２におけるウエハ外周端部の欠陥検査と、ステップＳ２０３における散乱光に基づくウエハ表面の欠陥検査と、ステップＳ２０４における正反射光もしくは回折光に基づくウエハ表面の欠陥検査との検査順序は変更可能であり、例えば、ステップＳ２０３におけるウエハ外周端部の欠陥検査をステップＳ２０３もしくはステップＳ２０４の後で行うようにしてもよい。
【００４８】
上記ステップＳ２０１〜２０５における画像処理検査部５０による検査結果およびそのときのウエハ裏面、ウエハ外周端部およびウエハ表面の画像は、データベース部５１に記憶されるとともに画像表示装置５２で出力表示され、ウエハＷの状態を目視確認することもできる。データベース部５１には、図７に示すように、ウエハＷの表面、外周端部および裏面をそれぞれ対応する任意領域に分割して、その領域毎に欠陥情報（検査結果）が記憶される。またデータベース部５１には、ウエハカセット５内に設けられたウエハＷを収納するためのスロットの順（Ｎスロットの上に(Ｎ＋１)スロットが配置されている）に複数のウエハＷの検査結果がデータベース化されている。
【００４９】
これらの検査結果を比較することで、各々の欠陥の関連性を推定することが可能となる。例えば、あるウエハＷにおいて裏面欠陥検査と表面パターン検査結果を比較し、同じ分割領域に欠陥が集中している場合は、ウエハ裏面の欠陥が、その表裏関係にあるウエハ表面のパターン欠陥を生じさせた可能性が推定される。または、あるウエハＷにおいて端部検査結果と表面および裏面検査結果を比較し、同じ分割領域に欠陥が集中している場合は、ウエハ端部の欠陥が、ウエハ表面およびウエハ裏面の欠陥を生じさせた可能性が推定される。または、(Ｎ＋１)スロットのウエハＷの裏面検査結果と(Ｎ)スロットのウエハＷの表面検査結果を比較し、同じ分割領域に欠陥が集中している場合は、(Ｎ＋１)スロットのウエハＷの裏面欠陥（異物等）が、ウエハカセット５内で下方に収納された (Ｎ)スロットのウエハの表面に落下して付着した可能性が推定される。または、必ずしも一つのウエハにおける検査結果の比較や前後スロットのウエハ同士の比較に特化する必要がなく、ロット内のある特定スロットのウエハＷに欠陥が集中している傾向がある場合は、特定の工程の限定された装置起因の欠陥である可能性が推定される。
【００５０】
以上においては、ウエハＷの裏面を散乱光を用いて検査する例を示したが、これに代えて、ウエハＷの表面検査と同様な正反射光を用いた検査により欠陥の検出を行うようにしてもよい。但し、ウエハＷの裏面には回路パターンは形成されておらず鏡面状態であるため、回折光を用いた検査は行うことができない。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態に係るウエハＷの欠陥検査方法では、検査プロセスの最初と最後に裏面検査ステージＳＴ１においてウエハ裏面の欠陥検査を行っている。そのため、検査プロセスの最初に行うウエハＷの裏面欠陥検査において検出された欠陥は、検査プロセスの前段階で生じた裏面欠陥であると判断できる。また、検査プロセスの最後に行うウエハＷの裏面欠陥検査において検出された欠陥のうち、先の裏面欠陥検査で検出された欠陥以外の欠陥が、検査時に（検査プロセスのいずれかで）生じた裏面欠陥であると判断できる。これにより、検査時に生じる裏面欠陥が著しい場合には、その原因を取り除く対策（各検査用ホルダのウエハ支持面の清掃など）を迅速にとることができる。また、上記のようにウエハＷの表面、外周端部および裏面における欠陥検査結果を用いて、ウエハＷを任意領域に分割しマクロ的な観点で欠陥傾向を比較することにより、欠陥起因の一つの関連性を見出すことが可能となる。
【符号の説明】
【００５２】
ＳＴ１  裏面検査ステージ                  ＳＴ２  端部検査ステージ
ＳＴ３  第１表面検査ステージ              ＳＴ４  第２表面検査ステージ
Ｗ      ウエハ（被検基板）                １      検査装置
１０    ウエハ搬送装置                    ５０    画像処理検査部
５１    データベース部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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