(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に光を照明する照明光学系と、
前記基板からの光を光ファイバの束で集光して結像する検出光学系と、
前記光ファイバの束の集光側を回転させる回転部と、
前記光ファイバの結像側に配置され、前記結像された像を検出する光検出器と、
前記検出器の検出結果を用いて前記基板の欠陥を検出する処理部と、を有し、
前記集光側の断面は、平行四辺形であることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検査装置において、
前記結像側の断面は、長方形であることを特徴とする検査装置。
【請求項３】
請求項１に記載の検査装置において、
前記集光側の形状を保つための第１のフォルダを有することを特徴とする検査装置。
【請求項４】
請求項１に記載の検査装置において、
前記第１のフォルダを回転させるための第２のフォルダを有することを特徴とする検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の傷、異物等の欠陥を検査する検査装置，検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程では、ウェハ表面にパターンを転写し、エッチングで削ることによって回路を形成してゆく。この回路を形成していく様々な半導体デバイスの製造工程において、ウェハ表面の欠陥は、歩留まりを低下させる大きな要因となってくる。
【０００３】
そのため、ウェハ表面の欠陥は、各製造工程において管理され、低減対策が施されている。このウェハ表面に付着している異物やウェハ表面に存在する欠陥などを高感度、及び高スループットで検出するのが、ウェハ表面検査装置である。
【０００４】
ウェハ表面検査装置は、ウェハ表面にレーザ光などの電磁波を照射し、該照射光によって異物・欠陥から生ずる散乱光を検出器で受光することにより、異物の大きさや位置座標データを検出する。検査の高スループット化のため、ウェハが搭載される検査テーブルを高速で回転させながら、検査テーブルが配置されるステージを検査面と同一平面の一軸方向に移動させ、検査用レーザ光を走査させる方式となっている。この表面検査装置は、特許文献１に記載されている。
【０００５】
その他の技術については、特許文献２、及び特許文献３が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１５６５３７号公報
【特許文献２】特開２００１−３１１６０８号公報
【特許文献３】特開２００９−８８０２６公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
検査装置においては検査速度を向上させるためにウェハ表面に細長い光を照明し、照明領域の像を光検出器で結像して、検査を行う方式も考えられる。しかし、光検出器に照明領域の像を正しく結像させるのは容易ではない。従来技術ではこの点に配慮なされていなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、光ファイバの束を有する結像光学系を有し、さらに前記光ファイバの束の集光側を回転させる機構を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、照明領域からの散乱光を正しく光検出器に結像させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施例の表面検査装置の概略構成。
【図２】検査部２００を詳細に説明する図。
【図３】ウェハ１と第１−第４の結像光学系２９１−２９４との関係を上方から見た図。
【図４】散乱光の集光，結像を説明する図。
【図５】第１の端部２８３，第２の端部２８４を説明する図。
【図６】光ファイバの束の角度補正について説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
〔実施例〕
図１は本実施例の表面検査装置の概略構成を示した図である。
【００１２】
検査対象であるウェハ１は格納容器であるウェハポッド４１０に格納されている。
【００１３】
ウェハポッド４１０は検査装置のロードポート４００に配置される。
【００１４】
ウェハ搬送装置３００の中にはウェハ搬送ロボット３１０が配置されている。
【００１５】
ウェハ搬送ロボット３１０はウェハ１を搬送するためのウェハハンドリングアーム３１１を有する。
【００１６】
ウェハハンドリングアーム３１１はウェハポッド４１０に格納されたウェハ１を取り出し、プリアライメント部３２０に移動する。
【００１７】
プリアライメント部３２０では、後述する検査部２００で正しく位置決めが行われるように、ウェハ１の中心位置、及びノッチの位置の算出が行われる（プリアライメント）。
【００１８】
プリアライメントが行われたウェハ１は、ウェハハンドリングアーム３１１によって、検査部２００内の検査ステージ２１０のウェハ保持機構２１５に移動させられる。
【００１９】
図２は検査部２００を詳細に説明する図である。
【００２０】
図１で説明した検査ステージ２１０は直線移動を行いながら、ウェハ１を高速回転させるものである。検査ステージ２１０は水平方向に直線移動を行うためのＸステージ２１１、ウェハ１の高さを調節するためのＸステージに設けられたＺステージ、ウェハ１を高速回転させるためのＺステージ２１１上に設けられたθステージ２１３によって構成される。なお、θステージ２１３はスピンドルモータ等の高速回転な回転部を有する。そして、θステージ２１３上にウェハ保持機構２１５が配置されている。
【００２１】
上述した検査ステージ２１０の概略上方には、ウェハ１に光を照明するための光照射部２５０が配置されている。光照射部２５０はウェハに対して斜方から線状の光を照明する。
【００２２】
ウェハ１で発生した散乱光は第１の結像光学系２９１，第２の結像光学系２９２，後述する第３の結像光学系２９３，第４の結像光学系２９４によって、集光，結像，検出される。
【００２３】
第１の結像光学系２９１は第１の光ファイバアレイ２７１ａ、及び第１の光ファイバアレイ２７１ａの結像側に配置された第１の光検出器２７０ａを有する。
【００２４】
第２の結像光学系２９２は第２の光ファイバアレイ２７１ｂ、及び第１の光ファイバアレイ２７１ｂの結像側に配置された第１の光検出器２７０ｂを有する。
【００２５】
ここで、光検出器２７０ａ，２７０ｂは複数の画素を有するＣＣＤ，ＣＭＯＳセンサー，高速応答が可能なアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）アレイ、またはマルチピクセルフォトンカウンター等の光電変換器である。
【００２６】
第３の結像光学系２９３，第４の結像光学系２９４の構成も同様である。
【００２７】
光検出器２７０ａ，２７０ｂの検出信号は処理部２９０において、閾値と比較され閾値を超えた信号は欠陥と判定される。光検出器２７０ａ，２７０ｂの検出を使って欠陥の分類も行われる。
【００２８】
図３はウェハ１と第１−第４の結像光学系２９１−２９４との関係を上方から見た図である。
【００２９】
第１−第４の結像光学系２９１−２９４はそれぞれ光ファイバアレイを有する。そしてそれぞれの光ファイバアレイは、散乱光を集光するための端部（以降、集光側と称する）を有する。
【００３０】
第１の結像光学系２９１は第１の集光側３０１を有する。第２の結像光学系２９２は第２の集光側３０２を有する。第３の結像光学系２９３は第３の集光側３０３を有する。第４の結像光学系２９４は第４の集光側３０４を有する。
【００３１】
第１−第４の集光側３０１−３０４は、ウェハ１上に形成される照明光による照明スポット３０７を囲むように配置されている。
【００３２】
例えば、第１の集光側３０１はウェハ１に対してある方位角αで配置されている。第３の集光側３０３は照明光がウェハ１に形成する投影線３０５と直交する軸３０６に対して第１の集光側３０１と線対称に配置されている。第２の集光側３０２は投影線３０５に対して第３の集光側３０３と線対称に配置されている。第４の集光側３０４は投影線３０５に対して第１の集光側３０１と線対称に配置されている。なお、第１−第４の集光側３０１−３０４のウェハに対する仰角は同一である。このように配置することで効率よく欠陥を検出することができる。また、光ファイバアレイで集光した光を伝播するので、光検出器を任意の位置に配置することもできる。
【００３３】
図４は、散乱光の集光，結像を説明する図である。ここでは、第１の結像光学系２９１について説明するが、第２−第４の結像光学系についても同様である。
【００３４】
第１の結像光学系２９１は前述したように、第１の光ファイバアレイ２７１ａ、及び第１の光検出器２７０ａ、を有する。
【００３５】
第１の光検出器２７０ａは光電変換を行う光センサアレイ２８０を有する。
【００３６】
第１の光ファイバアレイ２７１ａは光ファイバの束２８２を有する。また、第１の光ファイバアレイ２７１ａは、束２８２の第１の端部２８３より前に第１の端部２８３へ照明領域２８６からの散乱光を集光するためのレンズ２８１を有する。ここで、レンズ２８１は束２８２の光ファイバ毎にレンズを備えたマイクロレンズアレイであっても良い。
【００３７】
なお、前述した第１の集光側とは例えば、レンズ２８１と第１の端部２８３を含むと表現することができる。
【００３８】
光センサアレイ２８０は画素Ｄ１−Ｄｎを有する。画素Ｄ１−Ｄｎは直線状に配列されている。
【００３９】
照明領域２８６から発生した散乱光はレンズ２８１によって集光される。集光された光は、第１の端部２８３の部分で結像される。結像された照明領域の像は第２の端部２８４側に伝播し、光センサアレイ２８０によって光電変換される。欠陥５からの散乱光は本実施例の場合画素Ｄ３で検出されることとなる。
【００４０】
図５は第１の端部２８３，第２の端部２８４を説明する図である。
【００４１】
第１の端部２８３では光ファイバの束の形状は、長軸５０１と長軸５０１より短い短軸５０２とを対角線とする平行四辺形となっている。この２軸を使うことで後述する補正が可能となる。なお、このように長さの異なる２軸を有すれば第１の端部２８３の形状は本実施例には限定されない。
【００４２】
一方、第２の端部２８４の形状は、対角線５３を有する長方形となっている。ここで、長軸５０１，短軸５０２，対角線５０３の関係は以下のように表現することができる。
短軸５０２＜対角線５０３＜長軸５０１
【００４３】
また、第１の端部２８３の長辺５０４と、第２の端部２８４の長辺５０５との関係は、以下のように表現することができる。
長辺５０４＝長辺５０５
【００４４】
さらに、前述した画素Ｄｎの形状は長方形であり、光ファイバ５１０−５１５からの光を検出する。
【００４５】
このようにすることで、後述する補正を行った場合に、常に照明領域からの散乱光を正しく検出することができる。
【００４６】
次に、図６を用いて光ファイバの束の角度補正について説明する。
【００４７】
第１の端部２８３はその形状を保つためフォルダ６００１、及びフォルダ６００１を回転させるための概略円形のフォルダ６００２を有する。さらに、フォルダ６００２には円柱型のピン６００３が配置されている。ピン６００３の近傍には凹みを有する移動機構６００４があり、移動機構６００４の凹みはピン６００３を囲っている。そして、移動機構６００４には移動機構６００４を直線的に移動させるボールネジ６００５が接続されている。ボールネジ６００５には、ボールネジ６００５を回転させるための回転体６００６（例えばモータ）が接続されている。即ち、回転体６００６が回転することにより第１の端部も回転することになる。例えば、回転体６００６がステッピングモータであれば、第１の端部２８３の回転角に相当するパルス信号を与えてやれば良い。
【００４８】
図６（ａ）は、前述したレンズ２８１によって照明領域からの散乱光が第１の端部２８３において、第１の端部の長辺５０４の長さと概略同じになるように結像されている場合である。この場合は補正は必要無い。
【００４９】
図６（ｂ）は、前述したレンズ２８１によって照明領域からの散乱光が第１の端部２８３において、第１の端部の長辺５４の長さより長く結像されてしまっている場合を説明する図である。この場合は、第１の端部２８３を前述した長軸５０１に沿うように角度θ１だけ回転させる。
【００５０】
図６（ｃ）は、前述したレンズ２８１によって照明領域からの散乱光が第１の端部２８３において、第１の端部の長辺５４の長さより短く結像されてしまっている場合を説明する図である。この場合は、第１の端部２８３を前述した短軸５０２に沿うように角度θ２だけ回転させる。
【００５１】
本実施例は上述した補正に関する制御を行う。このように補正を行うことで、常に照明領域からの散乱光を正しく光検出器に結像させることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１  ウェハ
２００  検査部
２１０  検査ステージ
２７０ａ  第１の光検出器
２７０ｂ  第２の光検出器
２７１ａ  第１の光ファイバアレイ
２７１ｂ  第２の光ファイバアレイ
２８０  光センサアレイ
２８１  レンズ
２８２  束
２８３  第１の端部
２８４  第２の端部
２９１  第１の結像光学系
２９２  第２の結像光学系
３０１  第１の集光側
３０２  第２の集光側
３０５  投影線
４００  ロードポート
４１０  ウェハポッド
５０１  長軸
５０２  短軸
【図１】
0005593213.tif 000002
【図２】
0005593213.tif 000003
【図３】
0005593213.tif 000004
【図４】
0005593213.tif 000005
【図５】
0005593213.tif 000006
【図６】
0005593213.tif 000007