(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を検査する検査装置において、
複数の領域に分割されたファンフィルタユニットと、
前記ファンフィルタユニットからの空気を排気するための複数の領域に分割された排気ユニットと、
前記ファンフィルタユニットと前記排気ユニットとの間に配置された搬送系とを有し、
前記搬送系の動作に応じて、前記ファンフィルタユニットの一部の領域の流量と、前記排気ユニットの一部の領域の流量とを制御し、
さらに、風速センサを有し、
前記ファンフィルタユニットと前記排気ユニットとは、前記風速センサの情報に応じて、流量を変更され、
前記風速センサは、前記搬送系における被検査物の受け渡し位置、または検査位置の少なくともいずれか１つに配置される検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検査装置において、
少なくとも前記ファンフィルタの後方、または前記排気ユニットの前方のいずれか１つにルーバを有する検査装置。
【請求項３】
複数の領域に分割されたファンフィルタユニットと、
複数の領域に分割され、前記ファンフィルタユニットからの空気を排気するための排気ユニットと、
前記ファンフィルタユニットと前記排気ユニットとの間に配置された搬送系とを有し、
さらに、風速センサを有し、
前記搬送系の動作に応じて、前記ファンフィルタユニットの少なくとも一部の領域の流量、及び前記排気ユニットの少なくとも一部の領域の流量は変更され、
前記ファンフィルタユニットと前記排気ユニットとは、前記風速センサの情報に応じて、流量を変更し、
前記風速センサは、前記搬送系における被検査物の受け渡し位置、および検査位置の少なくとも１つに配置される検査装置。
【請求項４】
請求項３に記載の検査装置において、
前記ファンフィルタユニットから前記搬送系に至る経路にルーバを有する検査装置。
【請求項５】
請求項３に記載の検査装置において、
前記ファンフィルタユニットから前記搬送系に至る経路にルーバを有し、
前記ファンフィルタユニット、前記排気ユニット、及び前記ルーバによって前記被検査物上には層流が形成される検査装置。
【請求項６】
請求項３に記載の検査装置において、
前記ファンフィルタユニットは前記搬送系の横に配置される検査装置。
【請求項７】
請求項６に記載の検査装置において、
前記搬送系の上方に他のファンフィルタユニットを有する検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査装置および検査方法に関し、例えば超清浄度空間内で磁気デイスク，半導体ウェーハ等のような被検査物である基板の検査に用いられる検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板や薄膜基板等の製造ラインにおいて、製造装置の発塵状況の監視や、製品となるウェーハ上の異物，キズ、その他欠陥の有無検査が行われている。特に近年、半導体回路パターンの微細化に伴い、数１０ｎｍ以下までもの微小な異物や欠陥の検出が必要であり、それに伴い、基板を検査する環境は、局所的に清浄度空間を実現し基板への異物付着を限りなくゼロにすることが要求されている。
【０００３】
これらの要求に対して種々の改善例が報告されている。  
例えば、基板をレーザ顕微鏡で観察するため、ケーシング内部に上方から下方に流れる気流を取り込んで排出することでＸＹ軸の移動機構を持ったステージからの発塵を除去できるようにしている（特許文献１）。
【０００４】
また、半導体ウェーハ等の検査を行う環境を高いクリーン度に保ち、微細なパターンの検査を適切に行うために、半導体ウェーハが設置される検査用ステージなどを覆ったクリーンボックスの内部に清浄な空気を供給し、検査用ステージの下端部に張出部を設けて清浄な空気を検査用ステージ上に導くようなことが行われている（特許文献２）。
【０００５】
また、システムをケースによって取り囲まれ、小分けされた中の一部に基板を載せて、ＸＹ方向移動できる検査ステージが設置された構成で、上部から吸引された空気をウェーハ上を平行に誘導されるように複数の空気案内パネルにより、空気流をウェーハ上に導くようなことが行われている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２３００３７号公報
【特許文献２】特開２００１−１１８８９６号公報
【特許文献３】特開２００５−１４０７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記従来技術で示したように、半導体ウェーハ，磁気デイスク等に対する検査装置では、パターン線幅の微細化や高密度化に伴い基板の表面において異物・欠陥を数１０ｎｍ以下までもの最小検出性能が要求されている。
【０００８】
これらの検出部は基板表面への付着異物を限りなくゼロにする必要がある。しかし、検査部内には基板を全面検査するためにＸＹ移動ステージ機構や高速回転機構などの可動部があり、ファンフィルタユニット（以下ＦＦＵ）も、付着異物をゼロにすることは困難である。
【０００９】
前記従来技術では、ＸＹステージ移動機構の周辺において空気流を作ることで基板表面に付着する異物を抑制している。しかし、例えばΦ３００mm半導体ウェーハなどの基板を高速回転しながら移動し全面検査する可動部がある場合、高速回転することによって基板周辺において引き起こされるエクマン螺旋渦流またはカルマン渦流などによる気流の乱れる点については配慮がなされていない。
【００１０】
この現象によって高速回転する基板を保持するウェーハチャックまたは基板周辺においてエクマン螺旋渦流またはカルマン渦流による気流の乱れにより可動部分から異物が巻き上がり基板の周辺に数個〜数１０個付着するなどの問題を引き起こすことがあった。
【００１１】
前記従来技術では、ＦＦＵや排気機構を用いて超清浄度空間を実現しているが、その制御方法は一定条件（以下スタティック制御）でなされており、ウェーハチャック動作、ＸＹステージ動作や構造物の配置条件に対して、必ずしも最適な条件とは言えず、充分な超清浄度空間を実現しているとは言い難い。
【００１２】
そこで、本発明の課題は、かかる状況に鑑み超清浄度空間において高速回転と移動機構の動作があっても、基板表面上に異物を付着させない手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、複数の領域に分割されたファンフィルタユニットと、前記ファンフィルタユニットからの空気を排気するための複数の領域に分割された排気ユニットと、前記ファンフィルタユニットと前記排気ユニットとの間に配置された搬送系とを有し、前記搬送系の動作に応じて、前記ファンフィルタユニットの一部の領域の流量と、前記排気ユニットの一部の領域の流量とを制御することを第１の特徴とする。
【００１４】
本発明の第２の特徴は、風速センサを有し、前記ファンフィルタユニットと前記排気ユニットとは、前記風速センサの情報に応じて、流量を変化させることにある。
【００１５】
本発明の第３の特徴は、前記風速センサが、前記搬送系における被検査物の受け渡し位置、または検査位置の少なくともいずれか１つに配置されることにある。
【００１６】
本発明の第４の特徴は、少なくとも前記ファンフィルタの後方、または前記排気ユニットの前方のいずれか１つにルーバを有することにある。
【００１７】
本発明の第５の特徴は清浄気体供給風量，供給位置の制御，排気風量，排気位置を装置の動作シーケンスに合わせて制御できる制御部を有することにある。
【発明の効果】
【００１８】
本発明による気流制御手段によれば、クリーン化のレベル及び安定性が向上し、信頼性の高い検査が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例の係る検査装置の概略図である。
【図２】本発明の一実施例の細部を示した構成図である。
【図３】本発明の一実施例の動作シーケンスを表した一覧である。
【図４】本発明の一実施例の動作シーケンス一覧と各部動作ポイントを示す図である。
【図５】本発明の一実施例のルーバ動作の効果を示す図である。
【図６】本発明の一実施例のＴＰ位置での気流シミュレーションを元にダイナミック制御とスタティック制御の違いを示す図である。
【図７】本発明の一実施例のダイナミック制御とスタティック制御の違いをポジッション毎の速度で表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２１】
最初に本発明に係る検査装置および検査方法の概略について図１を用いて説明する。  
検査装置は、試料１（ウェーハ等の基板を含む）を載置し移動する搬送系６０１と、光１０１を基板に照射する照射光学系２０１と、試料からの光１０２（散乱光，反射光等）を検出する検出光学系３０１と、検出結果から試料の検査を行う検査処理系４０１と、様々な情報を表示し、入力する入出力系５０１とを有する。
【００２２】
より、具体的には、搬送系６０１は基板を載置するウェーハチャック９と、ウェーハチャック９を搭載し、移動する水平方向移動機構５と垂直方向移動機構６、及び高速回転機構４を含む。照射光学系２０１は光を発生する光源２０２と、基板と光源２０２との間に配置され、光を基板へ導く光学素子２０３とを含む。検出光学系３０１は、試料からの光を検出する光検出器３０２を含むが、基板と光検出器３０２との間に配置され、基板からの光を光検出器へ導く光学素子を含んでも良い。検査処理系４０１は、光検出器の検出結果から試料の欠陥を検査する欠陥処理部４０２を有する。入出力系５０１は、検査結果や欠陥の情報を表示する表示部５０２と、検査条件等を入力する入力部５０３とを含む。
【００２３】
細部については図２により説明する。  
本実施例は半導体ウェーハの全面を高精度に検査する光学検査装置である。  
本光学検査装置では、被検査物ウェーハ（以下ウェーハ）１の検査を行う光学系２と被検査物ウェーハ１を全面検査するための高速回転機構４と半径方向に移動する水平方向移動機構５および垂直方向に移動する垂直方向移動機構６を含んだ構成機構を収容する検出ユニット１３と、この検出ユニット１３の内部へ清浄な空気を供給する４分割したＦＦＵ（Fan Filter Unit）３、及び７により構成されている。ＦＦＵ３は横方向から清浄な空気を供給し、ＦＦＵ７は検出ユニットの上部から清浄な空気を供給している。ＦＦＵ３の前には清浄な空気の風量，風速制御が可能なルーバ８を設置している。ＦＦＵ３，７によって検出ユニット１３へ取り込まれた清浄な空気は４分割排気ユニット１１，集中排気機構１２によって検出ユニット１３の外側へ排出される。
【００２４】
ウェーハ１を検査する場合、図３に示す動作シーケンスに分けることができる。  
ミニエンバイロメントなど搬送装置からのウェーハ受け渡し動作（Ｎo.１），ウェーハ回転位置決め（Ｎo.２），受け渡し位置（ＴＰ位置）から検査位置（ＭＰ位置）への移動（Ｎo.３），検査時の高速回転（Ｎo.４），ウェーハチャック９の下降（Ｎo.５），検査位置（ＭＰ位置）から受け渡し位置（ＴＰ位置）への移動（Ｎo.６）。
【００２５】
これらの動作シーケンスにより生じる様々な気流はウェーハ１上への異物付着要因となり、従来のスタティックな気流制御では清浄度を維持するのに困難な場合があった。
【００２６】
また、検出ユニット１３内には検査をするために必要な高速回転機構４，水平移動機構５，垂直方向移動機構６などの構造物があり、ＦＦＵ３からの清浄な空気はこれらの構造物が障害となり、乱気流を発生させウェーハ１上へ異物を付着させる場合があった。
【００２７】
これを解決するためには、動作シーケンスや構造物による乱気流の発生を抑止し、それぞれのシーケンスや構造物の配置を考慮した気流制御（ダイナミック制御）を行うことが有効な手法である。
【００２８】
本方式の気流ダイナミック制御は検出ユニット１３内の清浄度を維持するため、ウェーハ１近傍（ＴＰ，ＭＰ位置）に風速センサ１４を配置し、その情報によってＦＦＵ３，７およびルーバ８，排気ユニット１１へフィードバック制御する手法である。
【００２９】
ステージの水平移動や垂直，回転移動、また、機構部の動作位置に応じた制御がなされるため、ウェーハ１上へ異物を付着させる要因の乱気流を抑止することができる。
【００３０】
また、風速センサ１４には風速が適正か判別するためのしきい値、若しくは設定範囲が設けられており、その値が適正値になるように、供給側と排気側の条件を合わせる。その設定値から外れた場合、アラームとして警報、若しくはシーケンスを停止して、センサ出力が適正値になるまで待機状態にすることが可能になっている。
【００３１】
また、気流ダイナミック制御の利点として省エネ効果が挙げられる。従来のスタティック制御ではウェーハ１の検査有無に関わらず、常時一定の風量制御を行っているが、本方式では動作に応じた制御を行っているため、待機中などの風量を抑えることにより、消費電力を少なくすることができる。ＦＦＵやエアー供給，排出部品などの部品においても本来必要とされる適正値以上の過剰な部品仕様を要求することがなく、適正な部品の使用が可能となる。
【００３２】
更に、気流の条件を最適化できることから、クリーン度を向上させることが可能となり、気流の流れ形成時間が短縮できるため、スループットに対する時間のロスを少なくすることができる。
【００３３】
更に、従来スタティック制御では上昇，巻き上げ気流等を抑制するために必要となっていた無駄な気流確保の空間を減らすことができ、装置の全体サイズを低減することも可能である。この場合、使用機材の小型化による省資源，省エネルギーの効果も見込める。
【００３４】
また、将来的には検査装置への要求事項としてウェーハの大口径化や高速化が必須となることが予測されるが、本発明による気流ダイナミック制御によれば、高速回転と移動機構の動作において、それぞれの条件に即した気流制御が可能であるため、ウェーハの大口径化や検査時間の高速化など、可動部の状態が変わっても対応が可能である。
【００３５】
ウェーハ１の受け渡し動作の具体例を以下に示す。  
一般的にウェーハ１は、搬送装置のような移載機により検出ユニット１３外から検出ユニット１３内へ搬送される。その際、ウェーハ１の受け渡し位置であるＴＰ位置ではウェーハ１の受け渡し動作により以下の現象が発生する。
【００３６】
搬送装置から運ばれたウェーハ１を受け渡しするため、ウェーハチャック９が垂直移動し、ウェーハ１を保持する。そして、位置決めのためウェーハチャック９は回転動作を行う。
【００３７】
ウェーハ１上の清浄度に影響を与える要素としてウェーハチャック９が垂直方向移動機構６による垂直移動動作をする場合に生じる気流の巻き上げがある。ウェーハチャック９が垂直方向に高速に移動することによって、ウェーハ１とウェーハチャック９の間の空気はウェーハチャック９周辺の外側へ押し流され、ウェーハチャック９上や周辺の微小な異物を巻き上げる現象が起こる。その巻き上がった異物は、ウェーハチャック９の回転動作により、ウェーハ１上へ付着しやすくなる。
【００３８】
そこで、本発明では図４に示すようにＴＰ位置での気流を最適化すると共に、各動作シーケンスでの気流制御を以下の条件とした。
【００３９】
ＦＦＵ３は４分割構成で個々に回転数に応じた制御が可能になっている。また排気ユニット１１も同様に４分割構成で個々の制御が可能な方式である。
【００４０】
ＦＦＵ３ではＴＰ位置でウェーハ１に近い（（１））のファンのみを動作させることにより、他のファンを稼動させた場合の構造物など障害によって生じる巻上げなどを減衰させる。ＦＦＵ３からの空気は機構などの構造物があった場合、構造物を避ける方向に空気の流れができたり、狭い空間へは流速を早くさせた上昇気流の発生など、意図しない方向への流れを作る場合がある。それらを抑止するため、必要箇所以外の気流を抑えた流量にし、乱気流を抑える。ＴＰ位置ではＴＰ位置側のＦＦＵ３を積極的に流量を増やす。
【００４１】
また、４分割ＦＦＵ３の（（１））の対抗にある４分割排気ユニット１１の（Ａ）のみを動作させることにより、ウェーハ１上で層流をつくる。ルーバ８は（ロ）の位置にし、気流の方向を制御することで、更に整流効果を上げる。
【００４２】
図５はルーバ８の効果を確認したシミュレーションであるが、ルーバ８の効果によりウェーハ１上で層流になっているのが、確認できる。
【００４３】
また、ウェーハ回転位置決め時には上部ＦＦＵ７を追加動作させ、ウェーハ１上に清浄な空気を供給することで、回転時に生じる渦流を低減させることができる。こうすることにより、ＴＰ位置でウェーハ１上の気流は層流となり、巻き上げ、渦流による気流を減衰させることができる。
【００４４】
ＴＰ位置でウェーハ回転位置決めが終了すると、ウェーハ１を載せたウェーハチャック９は検査動作を行うため、光学系２が配置されているＭＰ位置まで水平方向移動機構５により水平移動する。水平方向移動機構５はウェーハチャック９及び垂直方向移動機構６の下側に配置されているため、水平方向移動機構５が動作することにより検査室内下からの上昇気流が発生する。このシーケンスに関してはＦＦＵ３の下側と排気ユニット１１の下側を稼動させて、ウェーハチャック９側への上昇気流を抑制する。ルーバ８は検査室内下側への気流配分を多くするため、（イ）の状態にする。こうすることにより、より多くの清浄な空気が検査室内下側で層流に近い状態となり、上昇気流を減衰させる。
【００４５】
検査終了後のＭＰ位置からＴＰ位置へ移動するシーケンスも同じであるため、気流制御も本制御と同じになる。
【００４６】
ＴＰ位置から水平方向移動機構５により水平移動したウェーハチャック９はＭＰ位置で検査動作を行う。検査動作は高速回転機構４によりウェーハチャック９を高速回転させながら全面検査をする。高速回転することによって基板周辺において引き起こされるエクマン螺旋渦流またはカルマン渦流などによる気流の乱れが生じる。
【００４７】
このシーケンスではＦＦＵ３はＭＰ位置側を駆動させ、排気ユニット１１もＭＰ位置側を動作させる。
【００４８】
また、より積極的にウェーハ１上を層流にするためルーバ８は（ロ）の位置にする。それに加えて、高速回転による渦流の影響を低減させるため、上部ＦＦＵ７を稼動させる。これによりウェーハ１周辺部に付着する異物を低減させることができる。
【００４９】
図６に気流のダイナミック制御前後のＴＰ位置での気流シミュレーション結果を示す。ダイナミック制御前の状態ではエアーの供給，排出の条件が適正でないためにＦＦＵ３出口からウェーハチャック９入り口の気流条件が合わなくなり、流速の上昇加速が強くなって、気流が乱れている。気流の乱れは、クリーン条件の悪化に繋がり、クリーン度の不安定要因となる。
【００５０】
それに対してダイナミック制御後の結果ではエアーの供給，排出量条件が（バランスよく）適合されている。気流の流れは、一様になっていて、局所的な気流の速い場所、エアーだまりを形成している箇所がなくなっている。また、気流の時間変化が少なくて、気流の挙動も安定していることが確認できる。
【００５１】
図７はダイナミック制御と従来スタティック制御の風速分布の違いを表したものである。  
この図はウェーハチャック９がＴＰ位置にある場合の各ポジションにおける風速の分布をシミュレーションしたものであるが、従来のスタティック制御では検査室内の機構や構造物のために、位置によって風速のバラツキが生じている。特にウェーハチャック９機構があるＴＰの位置で風速が落ちているのが判る。それに対してダイナミック制御ではスタティック制御と比較して一応の分布となり、改善の傾向が表れている。
【００５２】
以上の通り、気流の制御を従来スタティック制御から本発明のダイナミック制御にすることにより、気流の安定化を図ることができ、クリーン環境を向上させることが可能となる。また、気流の流れ形成時間が短縮できるため、スループットに対する時間のロスを少なくすることができる。更に、シーケンス毎に適正なエアーの供給と排出が可能とる。
【００５３】
これまで述べてきたようにクリーン環境のダイナミック制御の効果として、ウェーハ１表面への異物付着による汚染防止がなされることにより、信頼性のより高い検査を可能とすることができる。
【００５４】
また、他の効果としては、以下のものが挙げられる。
【００５５】
（１）クリーン度が向上する。
（２）気流流れの形成時間が短縮できる→スループットの短縮化。
（３）クリーン環境形成設備の適正利用ができる。
（４）供給エアー，排出ブローの無駄がないので、過剰設備を必要としない。
（５）無駄な気流確保の空間を減らせるので、全体サイズを低減できる。
（６）長期的なクリーン度の安定性が確保できるため、定期的な清掃の周期が伸ばせる。
（７）適正部品の使用が可能で、必要以上な部品仕様を求めない。
【００５６】
更に、将来的に、以下のような将来要求条件に対応ができる。
（１）現在よりもさらにクリーン度のアップができる。
（２）今後のウェーハの大口径化時のクリーン環境が形成できる。
（３）今後のスループット短縮，高速化に適合できる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明では、ウェーハの表面検査装置を対象にした高速回転するウェーハ周辺の気流の流れを制御する気流制御手段を設けることを特徴としたが、ウェーハ以外のハードディスク，液晶基板等の基板検査に適用できる。
【００５８】
さらに、本発明は楕円球を用いて散乱光を集光する方式のウェーハ検査装置にも適用できるし、ハードディスクの欠陥を検査するハードディスク検査装置にも適用可能である。
【００５９】
また、ＦＦＵ及び排気ユニットの分割数は４つに限定されず、風速センサの数も実施例に限定されるものではない。エクマン螺旋渦流またはカルマン渦流などによる気流の乱れを抑制することができれば良い。
【符号の説明】
【００６０】
１  ウェーハ
２  光学系
３  ＦＦＵ（４分割）
４  回転機構
５  水平方向移動機構
６  垂直方向移動機構
７  ＦＦＵ（上部）
８  ルーバ
９  ウェーハチャック
１１  排気ユニット
１２  集中排気機構
１３  検出ユニット
１４  風速センサ
【図１】
0005452152.tif 000002
【図２】
0005452152.tif 000003
【図３】
0005452152.tif 000004
【図４】
0005452152.tif 000005
【図５】
0005452152.tif 000006
【図６】
0005452152.tif 000007
【図７】
0005452152.tif 000008