(57)【要約】【課題】異常の分類が可能な表面検査装置を提供する。【解決手段】表面検査装置が、ウェハ１０を保持する保持部と、当該保持部に保持されたウェハ１０の端部近傍に斜光Ｌを照明する照明部３０と、斜光Ｌが照明されたウェハ１０の端部近傍からの光の分布を検出する検出部４０と、検出部４０に検出された光の分布に基づいてウェハ１０の端部近傍における異常の有無を検査する検査部とを備えて構成される。【選択図】図４
2010019707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持する保持部と、
前記保持部に保持された前記基板の端部近傍に斜光を照明する照明部と、
前記斜光が照明された前記基板の端部近傍からの反射光の分布を検出する検出部と、
前記検出部に検出された前記光の分布に基づいて前記基板の端部近傍の検査を行う検査部とを備えて構成されることを特徴とする表面検査装置。
【請求項２】
前記検出部は、前記基板の端部を覆うように配置された複数の光検出器を有して構成されて前記反射光の方向分布を検出す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】
前記複数の光検出器を支持する半球状の支持部を備えて構成され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】
前記検査部は、異常の種類に応じた前記光の分布の情報を記録したデータベースを有し、
前記検出部で検出された前記光の分布の情報を前記データベースに記録された前記光の分布の情報と比較することにより、前記基板の端部近傍における前記異常を検出するとともに、検出した前記異常を分類することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の表面検査装置。
【請求項５】
前記保持部は、略円盤状に形成された前記基板の回転対称軸を回転軸として前記基板を回転可能に保持し、
前記保持部により前記基板を回転させながら、前記照明部が前記基板の端部近傍に前記斜光を照明するとともに、前記検出部が前記光の分布を検出し、前記検査部が前記検出部に検出された前記光の分布に基づいて前記基板の端部近傍における異常の有無を検査することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の表面検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハや液晶ガラス基板等といった基板の端部を表面検査する表面検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
検査対象物の表面状態を検査する表面検査装置は種々考案されているが（例えば、特許文献１を参照）、近年、半導体ウェハに形成される回路素子パターンの集積度が高くなるのに伴い、ウェハの端部の検査が重要となってきている。ウェハの端部もしくは端部近傍に異物等の異常があると、後の工程で異物等がウェハの表面側に回り込んで悪影響を及ぼし、ウェハから作り出される回路素子の歩留まりに影響する。
【０００３】
そこで、半導体ウェハ等の円盤状に形成された基板の端部近傍（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（検出）して、異物や膜の剥離、膜内の気泡、膜の回り込み等といった異常の有無を検査する表面検査装置が考案されている。このような表面検査装置には、基板を回転させながら基板の端部近傍の画像を連続的に撮像して異物等を検出する構成のものや、レーザ光等の照射により生じる散乱光を利用して異物等を検出する構成のもの等がある。
【特許文献１】特開平１１−２８１３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
散乱光を利用して異物等を検出する場合、基板の全周にわたる検査を短時間で行うことはできるが、異常の有無を検出できるだけで、異常の分類ができなかった。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、異常の分類が可能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、本発明に係る表面検査装置は、基板を保持する保持部と、前記保持部に保持された前記基板の端部近傍に斜光を照明する照明部と、前記斜光が照明された前記基板の端部近傍からの反射光の分布を検出する検出部と、前記検出部に検出された前記光の分布に基づいて前記基板の端部近傍の検査を行う検査部とを備えて構成される。
【０００７】
なお、上述の発明において、前記検出部は、前記基板の端部を覆うように配置された複数の光検出器を有して構成されて前記反射光の方向分布を検出することが好ましい。
【０００８】
さらに、上述の発明において、前記複数の光検出器を支持する半球状の支持部を備えて構成されることが好ましい。
【０００９】
また、上述の発明において、前記検査部は、異常の種類に応じた前記光の分布の情報を記録したデータベースを有し、前記検出部で検出された前記光の分布の情報を前記データベースに記録された前記光の分布の情報と比較することにより、前記基板の端部近傍における前記異常を検出するとともに、検出した前記異常を分類することが好ましい。
【００１０】
また、上述の発明において、前記保持部は、略円盤状に形成された前記基板の回転対称軸を回転軸として前記基板を回転可能に保持し、前記保持部により前記基板を回転させながら、前記照明部が前記基板の端部近傍に前記斜光を照明するとともに、前記検出部が前記光の分布を検出し、前記検査部が前記検出部に検出された前記光の分布に基づいて前記基板の端部近傍における異常の有無を検査することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、検出した異常の分類が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明に係る表面検査装置の一例を図１および図２に示しており、この表面検査装置１は、半導体ウェハ１０（以下、ウェハ１０と称する）の端部および端部近傍における異常（傷、異物の付着等）の有無を検査するためのものである。
【００１３】
ウェハ１０は薄い円盤状に形成されており、その表面には、ウェハ１０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（図示せず）を形成するために、絶縁膜、電極配線膜、半導体膜等の薄膜（図示せず）が多層にわたって形成される。図３に示すように、ウェハ１０の表面（上面）における外周端部内側には、上ベベル部１１がリング状に形成され、この上ベベル部１１の内側に回路パターンが形成されることになる。また、ウェハ１０の裏面（下面）における外周端部内側には、下ベベル部１２がウェハ１０を基準に上ベベル部１１と表裏対称に形成される。そして、上ベベル部１１と下ベベル部１２とに繋がるウェハ端面がアペックス部１３となる。
【００１４】
ところで、表面検査装置１は、ウェハ１０を回転可能に保持するウェハ保持部２０と、ウェハ保持部２０に保持されたウェハ１０の端部近傍に斜光Ｌを照明する照明部３０と、斜光Ｌが照明されたウェハ１０の端部近傍からの光の分布を検出する検出部４０と、検出部４０から入力された光検出信号に基づいて所定の演算処理を行う演算処理部５０と、演算処理部５０による処理結果等を表示するモニター５５とを主体に構成される。
【００１５】
ウェハ保持部２０は、基台２１と、基台２１から上方へ垂直に延びて設けられた回転軸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でウェハ１０を支持するウェハホルダ２３とを有して構成される。ウェハホルダ２３の内部には真空吸着機構（図示せず）が設けられており、真空吸着機構による真空吸着を利用してウェハホルダ２３上のウェハ１０が吸着保持される。
【００１６】
基台２１の内部には、回転軸２２を回転駆動させる回転駆動機構（図示せず）が設けられており、回転駆動機構により回転軸２２を回転させることで、回転軸２２に取り付けられたウェハホルダ２３とともに、ウェハホルダ２３上に吸着保持されたウェハ１０がウェハ１０の中心（回転対称軸）を回転軸として回転駆動される。なお、ウェハホルダ２３はウェハ１０より径の小さい略円盤状に形成されており、ウェハホルダ２３上にウェハ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を含むウェハ１０の外周端部近傍がウェハホルダ２３からはみ出るようになっている。
【００１７】
照明部３０は、光源３１と、コリメータレンズ３２とを有し、その光軸がウェハ１０の表面の法線に対して傾斜するように構成される。光源３１から射出された斜光Ｌは、コリメータレンズ３２により平行光となって検出部４０に覆われたウェハ１０の端部近傍（上ベベル部１１）に照明される。
【００１８】
検出部４０は、図４（ａ）に示すように、ウェハ１０の端部近傍を覆う筐体部４１と、筐体部４１に取り付けられた複数の光検出器４３とを有して構成される。筐体部４１は、半球形をなしたドーム型に形成され、ウェハ１０の端部近傍を上方から（非接触で）覆うように配置される。このとき、図２に示すように、筐体部４１の中心（回転対象軸）がウェハ１０の端部の上方に位置するようにする。なお、筐体部４１には、照明部３０からの斜光Ｌを筐体部４１（検出部４０）の内側に通過させる開口４２が形成されている。この開口４２は、なるべく多くの光検出器４３を配置できるように、できるだけ小さくすることが好ましい。
【００１９】
筐体部４１の内側に取り付けられた複数の光検出器４３は、例えば応答性の良いフォトダイオードが用いられ、図４（ａ）に示すように、筐体部４１の内周面を構成するように（すなわち、ドーム型に）連続的に並んで配置される。これにより、斜光Ｌが照明されたウェハ１０の端部近傍で生じる正反射光、回折光、散乱光等の光の分布を検出することができる。光検出器４３により検出された光検出信号は、それぞれ演算処理部５０に出力される。
【００２０】
図１に示す演算処理部５０は、光検出器４３から入力された光検出信号に基づいて所定の演算処理を行い、ウェハ１０の端部近傍における異常の有無を検査する。また、演算処理部５０は、異常の種類に応じた光の分布の情報（後述の光強度分布の情報）を記憶したデータベース５１を有している。
【００２１】
このように構成される表面検査装置１において、暗視野観察を利用してウェハ１０の端部近傍（上ベベル部１１）における異常（傷や異物の付着等）の有無を検査するには、まず、図示しない搬送装置により検査対象となるウェハ１０がウェハ保持部２０のウェハホルダ２３上に載置され、ウェハホルダ２３は真空吸着を利用してウェハ１０を吸着保持する。このとき、ウェハ１０の中心（回転対称軸）がウェハホルダ２３の回転中心と一致するようにアライメントを行うとともに、検出部４０（筐体部４１）の中心（回転対象軸）がウェハ１０の端部の上方に位置するようにアライメントを行う。
【００２２】
ウェハ保持部２０がウェハ１０を吸着保持すると、照明部３０はウェハ保持部２０に保持されたウェハ１０の端部近傍に斜光Ｌを照明する。このとき、ドーム型の検出部４０によってウェハ１０の端部近傍が覆われているため、ウェハ１０の端部近傍に傷や異物（ゴミやほこり等）の付着がなく正常なウェハ１０であれば、ウェハ１０の端部近傍からの正反射光は、当該正反射光の到達位置に対応した光検出器４３によって検出される。一方、図４に示すように、ウェハ１０の端部近傍に例えば異物Ｄが存在した場合には、異物Ｄが存在する部分に照明された斜光Ｌがここで反射（もしくは回折）され、その反射光である散乱光（もしくは回折光）が検出部４０のいずれかの光検出器４３によって検出される。
【００２３】
またこのとき、ウェハ保持部２０によりウェハ１０を回転させながら、照明部３０がウェハ１０の端部近傍に斜光Ｌを照明し、検出部４０のいずれかの光検出器４３がウェハ１０の端部近傍で生じる正反射光、回折光、散乱光等の光の分布を連続的に検出する（なお、光の分布が検出されるときのウェハ１０の回転角度も検出する）。これにより、ウェハ１０の全周にわたる表面検査を効率的に行うことができる。また、光検出器４３として応答性の良いフォトダイオードを用いることで、光の検出時間が短縮されることから、ウェハ１０を比較的高速に回転させることが可能になり、短時間で検査を行うことができる。
【００２４】
光検出器４３は、ウェハ１０からの光を検出すると、光検出信号を演算処理部５０に出力する。演算処理部５０は、光検出器４３から光検出信号が入力されると、入力された光検出信号に基づいて、積分処理等を行うことにより、斜光Ｌの照明方向（ウェハ１０の外周端部における接線方向）に沿った１次元の光強度分布を生成する。図４（ａ）は、半球状の筐体部４１の内面に到達する光の分布を示しており、例えば、斜光Ｌの進行方向に沿った前方散乱の強い第１の散乱光Ｒ１（図４（ａ）を参照）が検出される場合には、光強度分布は図４（ｂ）のようなパターンとなり、広い範囲で前方散乱が生じる第２の散乱光Ｒ２（図４（ａ）を参照）が検出される場合には、光強度分布は図４（ｃ）のようなパターンとなる。また例えば、斜光Ｌの進行方向とは反対側の後方散乱も生じる第３の散乱光Ｒ３（図４（ａ）を参照）が検出される場合には、光強度分布は図４（ｄ）のようなパターンとなる。なお、この光強度分布は正反射光が除かれており、光強度が強いほど異常（欠陥）の程度が大きくなる。
【００２５】
また、光強度分布は、異常の大きさ、形状、表面状態等によって異なる。例えば、ウェハ１０の端部近傍（上ベベル部１１）にパーティクル等の異物（凸形状の欠陥）が存在した場合には、前方散乱が生じる第４の散乱光Ｒ４（図５（ａ）を参照）が光検出器４３に検出され、光強度分布は図５（ｂ）のようなパターンとなる。また、ウェハ１０の端部近傍（上ベベル部１１）にスクラッチ等の傷（凹形状の欠陥）が存在した場合には、後方散乱が生じる第５の散乱光Ｒ５（図５（ａ）を参照）が光検出器４３に検出され、光強度分布は図５（ｃ）のようなパターンとなる。また、ウェハ１０の端部近傍（上ベベル部１１）にレジストダレが存在した場合には、第６の散乱光Ｒ６（図５（ａ）を参照）のように散乱光が点在し、光強度分布は図５（ｄ）のようなパターンとなる。なお、直径が５μｍ程度の球形の粒子は、前方散乱量が大きい光強度分布を示し、直径が１μｍ以下になると、後方散乱量が大きくなって前方散乱量が少なくなる傾向がある。
【００２６】
本実施形態においては、図５（ｂ）〜（ｄ）に示すような、異常の種類に応じた光強度分布の情報がデータベース５１に記憶されている。そして、演算処理部５０は、光検出器４３からの光検出信号に基づいて生成した光強度分布をデータベース５１に記録された光強度分布と比較し、生成した光強度分布がデータベース５１に記録された光強度分布と同等である場合に異常があると判定し、該当する光強度分布の種類から検出した異常の種類を分類する。なお、演算処理部５０は、異常があると判定すると、ウェハ１０の端部近傍において異常を検出した旨および、そのときのウェハ１０の回転角度（すなわち、異常の存在位置）をモニター５５に表示させる。
【００２７】
この結果、本実施形態に係る表面検査装置１によれば、検出部４０に検出された光の分布に基づいてウェハ１０の端部近傍における異常の有無を検査するため、検出部４０によって検出される光の情報が多いことから、検出した異常の分類が可能になる。
【００２８】
なお、検出部４０は、ウェハ１０の端部を覆うように配置された複数の光検出器４３を有して構成されており、このようにすれば、応答性の良い光検出器４３（例えば、フォトダイオード）を用いることで、光の検出時間が短縮されることから、短時間で検査を行うことができる。
【００２９】
また、演算処理部５０は、光検出器４３からの光検出信号に基づいて生成した光強度分布をデータベース５１に記録された光強度分布と比較することにより、ウェハ１０の端部近傍における異常を検出するとともに、検出した異常を分類している。このようにすれば、複雑な演算を必要とせず、簡便な方法で異常の分類が可能になる。
【００３０】
なお、上述の実施形態において、演算処理部５０は、１次元の光強度分布を用いて異常を検出しているが、これに限られるものではなく、当該光強度分布と垂直な方向における第２の光強度分布を組み合わせて、異常の検出を行うようにしてもよい。このようにすれば、２次元的な光強度分布を用いて異常の検出を行うことになるため、異常の検出精度および分類精度を向上させることができる。
【００３１】
また、上述の実施形態において、ウェハ１０の全周にわたってウェハ１０の端部近傍（上ベベル部１１）の検査を行っているが、これに限られるものではなく、ウェハ１０の端部近傍における所望の回転角度についてのみ検査するようにしてもよい。これにより、ウェハ１０の端部近傍における所望の回転角度範囲についてのみ異常の有無を検査することができる。また、上述の実施形態においては、光検出器として複数のフォトセンサ（フォトダイオード）を用いたが、これに限られるものではなく、例えば、ラインセンサを用いるようにしてもよく、ＣＣＤ等のカラーセンサを用いるようにしてもよい。
【００３２】
また、上述の実施形態において、ウェハ１０の上ベベル部１１を検査しているが、これに限られるものではなく、ウェハ１０の下ベベル部１２を検査するようにしてもよく、ウェハ１０のアペックス部１３を検査するようにしてもよい。また、ウェハ１０に限らず、例えば、ガラス基板等を検査することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】表面検査装置の側面図である。
【図２】表面検査装置の平面図である。
【図３】ウェハの外周端部近傍を示す側面図である。
【図４】（ａ）は検査部の側断面図および底面図であり、（ｂ）〜（ｄ）は光強度分布の一例を示す図である。
【図５】（ａ）は検査部の底面図であり、（ｂ）〜（ｄ）は光強度分布の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  表面検査装置                      １０  ウェハ
２０  ウェハ保持部                      ３０  照明部
４０  検出部
４１  筐体部（支持部）                  ４３  光検出器
５０  演算処理部（検査部）              ５１  データベース
【図１】
2010019707.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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