(57)【要約】  基板照明、および検査装置は、基板、特に基板のエッジを照明して検査する。装置は光拡散器を使用し、基板の均一な拡散照明を行うために光拡散器の外部又は内部に複数の光源が配置されている。光拡散器の外部に設けられた光学系及び撮像装置を使用して鏡面を含む基板の複数の表面の検査を行う。光学系は表面法線に対して角度をなして保持され、基板の鏡面からの反射像を回避する。光学系は基板のエッジの中心点に対して放射状に回転させることができ、基板のエッジの全表面に焦点を合わせて検査を行うことができる。複数の光源は光の色と強度を調節することができ、基板の欠陥検査性能を高めることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハのエッジの一部を含む前記ウェハの一部を収容するためのスリットを有する光拡散器と、
前記光拡散器に近接する複数の光源と、
前記ウェハを観察するための光学系であって、前記光拡散器の外部に設けられ、前記ウェハのエッジの表面法線に対して角度をなして配置された光学系と、
を含み、
前記スリットは、前記光拡散器の長手方向に沿って設けられた基板照明・検査装置。
【請求項２】
請求項１において、前記複数の光源を独立して制御するための光源コントローラをさらに含む基板照明・検査装置。
【請求項３】
請求項１において、前記光学系を前記ウェハのエッジ領域の中心点に対して放射状に回転させるための回転機構をさらに含む基板照明・検査装置。
【請求項４】
請求項１において、前記光拡散器が石英管である基板照明・検査装置。
【請求項５】
請求項１において、前記複数の光源がＬＥＤマトリックスである基板照明・検査装置。
【請求項６】
請求項５において、前記ＬＥＤマトリックスにおける各ＬＥＤが独立して制御可能である基板照明・検査装置。
【請求項７】
請求項１において、前記複数の光源が、距離を置いて配置されたランプにそれぞれ接続された光ファイバのアレイである基板照明・検査装置。
【請求項８】
請求項７において、前記光ファイバのアレイにおける各ランプが独立して制御可能である基板照明・検査装置。
【請求項９】
請求項１において、前記複数の光源がＬＣＤマトリックスである基板照明・検査装置。
【請求項１０】
請求項１において、前記複数の光源がフレキシブルＯＬＥＤである基板照明・検査装置。
【請求項１１】
ウェハエッジの一部を収容するためのスリットを有し、
光を放射する光源と、
前記光源から放射される光の位置と輝度を制御するための光源コントローラと、
を含み、
前記スリットは、前記光拡散器の長手方向に沿って設けられた基板照明装置。
【請求項１２】
請求項１１において、前記光源がフレキシブルＯＬＥＤを含む基板照明装置。
【請求項１３】
請求項１１において、前記光源がＬＣＤ表示装置を含む基板照明装置。
【請求項１４】
請求項１１において、前記ウェハを観察するための光学系であって、前記光拡散器の外部に設けられ、前記ウェハのエッジの表面法線に対して角度をなして配置された光学系をさらに含む基板照明装置。
【請求項１５】
請求項１１において、前記光源コントローラが前記光源から放射される光の色も制御する基板照明装置。
【請求項１６】
基板の鏡面を撮像するための基板撮像装置であって、
前記基板の一部を収容するための開口部を有する光拡散器ハウジングであって、前記光拡散器ハウジングの内部が撮像対象の鏡面に対する均一な中間背景であり、ウェハの上面から前記ウェハのエッジ及び前記ウェハの下面に延びる光拡散器ハウジングと、
前記基板の撮像対象の領域の表面法線に対して角度をなして設けられ、前記光拡散器ハウジングの外部に配置された光学レンズと、
前記光拡散器ハウジング内に配置された光源と、
を含む基板撮像装置。
【請求項１７】
請求項１６において、前記光源が、前記光源から前記光拡散器ハウジングの複数の位置に光を向けるための光ファイバーに接続されている基板撮像装置。
【請求項１８】
請求項１６において、前記光源がＬＥＤマトリックス、ＬＣＤマトリックス、ＯＬＥＤから選択されてなる基板撮像装置。
【請求項１９】
請求項１６において、前記光源の色と輝度を制御するための光源コントローラをさらに含む基板撮像装置。
【請求項２０】
請求項１６において、前記光源がＬＥＤマトリックス、ＬＣＤマトリックス、ＯＬＥＤから選択され、前記光拡散器ハウジングが前記光源に取り付けられたカバーである基板撮像装置。
【請求項２１】
基板のエッジ領域の鏡面を撮像するための方法であって、
撮像対象の前記基板の一部を、前記基板のエッジ領域を取り囲む発光体内に隔離し、
撮像対象の前記鏡面に光を照射し、
前記エッジ領域の表面法線に対して角度をなして配置された光学系によって、前記発光体の外部の位置から前記鏡面を撮像することを含む方法。
【請求項２２】
請求項２１において、前記基板を回転させ、前記基板のエッジ領域を連続的に撮像することをさらに含む方法。
【請求項２３】
請求項２１において、一部の前記発光体の輝度を制御することをさらに含む方法。
【請求項２４】
請求項２１において、前記発光体から放射される光の色を変化させることをさらに含む方法。
【請求項２５】
請求項２１において、前記発光体から放射される光の色を調節して薄膜を検出することをさらに含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板の照明及び検査に関し、さらに詳細には、ウェハのエッジの観察性能を向上させるための複数の光源からの拡散光によるシリコンウェハのエッジの鏡面の照明及び検査に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下に本発明に関連する背景情報を記載するが、従来技術を構成するものではない。
【０００３】
基板の加工、特にシリコンウェハの加工では、集積回路の製造の各種段階において成膜及び膜のエッチングやその他の処理が行われる。このような処理により、ウェハのエッジ領域に汚染物質、粒子、その他の欠陥が生じる。例えば、ウェハのエッジ近傍領域（エッジ近傍上面及びエッジ近傍裏面）及びエッジ（上部傾斜面、頂部、下部傾斜面を含む）に生じる粒子、汚染物質、チッピング、割れ又は剥離等の欠陥である。得られる集積回路の歩留り低下のかなりの割合は、ウェハのエッジ領域から生じ、ウェハのＦＱＡ（ｆｉｘｅｄ  ｑｕａｌｉｔｙ  ａｒｅａ）において致命的な欠陥を引き起こす微粒子汚染によるものである。欠陥とウェハエッジ検査方法については、例えば、Ｂｒａｕｎ、Ｔｈｅ  Ｗａｆｅｒ’ｓ  Ｅｄｇｅ、Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（２００６年３月１日）を参照されたい。
【０００４】
ウェハのエッジ領域を高倍率で検査することは、表面の照明が不十分なために困難であった。製造中のウェハのエッジ領域を適切に照明して検査することは難しい。通常、製造中のウェハは反射性の鏡面を有する。表面法線位置から鏡面を照明すると、ウェハのエッジの周囲の環境が反射される場合が多く、欠陥を画像化したり、欠陥と反射像を区別することが困難となる。また、ウェハのエッジ領域には、エッジ近傍上面から上部傾斜面、頂部、下部傾斜面を経てエッジ近傍下面に及ぶ複数の鏡面がある。そのため、ウェハのエッジ領域の観察と欠陥検査に必要な光が不均一に反射される。また、ウェハエッジ検査装置には、観察する膜に対する色彩の忠実度と照明のコントラストが重要である。
【０００５】
従って、検査のためにウェハのエッジ領域を適切に照明する装置が求められている。装置は、複数の表面に及ぶ非常に反射性の高い表面及び観察される様々な欠陥に適した照明と観察が可能であることが重要である。装置は、様々な欠陥に関してエッジ領域を効率的かつ有効に検査することができなければならない。
【発明の開示】
【０００６】
本発明の利用可能性のさらなる領域は、以下の説明から明らかになるだろう。なお、以下の説明と特定の例は単なる例示のみを意図するものであり、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
【０００７】
本発明によれば、基板照明装置は、ウェハのエッジを収容するために少なくとも一定の長さを有して延びるスリットを有する光拡散器を含む。また、基板照明装置は光拡散器に近接する複数の光源を含む。基板照明装置は、ウェハを観察するための光学系であって、光拡散器の外部に設けられ、ウェハのエッジの表面法線位置に対して角度をなして配置された光学系をさらに含む。
【０００８】
別の態様において、基板照明装置は、複数の光源を独立して制御するための光源コントローラ（照明制御装置）をさらに含む。複数の光源は、個別又はグループ単位で調光することができる。また、複数の光源は、個別又はグループ単位で色を変化させることができる。別の態様において、装置は、光学系をウェハの上面に対向する位置からウェハの下面に対向する位置に回転させるための回転機構を含む。基板照明装置の別の態様において、複数の光源はＬＥＤマトリックス、フレキシブルＯＬＥＤ又はＬＣＤである。本態様では、フレキシブルＯＬＥＤ又はＬＣＤは複数の光源又は光拡散器と複数の光源の代わりにとして機能することができる。光源は少なくとも１つのハロゲンランプであってもよい。少なくとも１つのハロゲンランプは光ファイバアレイに接続することができる。
【０００９】
別の態様において、装置は、基板の鏡面を撮像するための方法を含む。方法は、基板の一部を光拡散器内に隔離し、撮像する鏡面に光を照射し、鏡面の法線に対して角度をなして配置された光学系によって、光拡散器の外部の位置から鏡面を撮像することを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図面は単なる例示であって、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
【００１１】
以下の説明は単なる例示であって、本発明及びその用途又は使用を限定することを意図するものではない。なお、図面において対応する参照符号は、同一又は対応する部分及び特徴を示す。
【００１２】
図１、図２、図３に示すように、本発明の基板照明装置１０（以下、「装置」という）は、長さ（長手方向）に沿って設けられたスリット１４を有する光拡散器１２と、光拡散器１２の外周を取り囲む複数の光源１６と、を有する。光拡散器１２の外部には、スリット１４内に保持された基板２２を撮像するための撮像装置２０に接続された光学系１８が設けられている。複数の光源１６は、光源コントローラ３４に接続されている。
【００１３】
装置１０は、エッジ近傍上面２４と、エッジ近傍下面２６と、上部傾斜面２８と、下部傾斜面３０と、頂部３２とを含む、基板２２のエッジ領域の全表面を明視野検査のために均一に照明するために使用することができる。
【００１４】
光学系１８は、レンズ又はレンズ、プリズム及び関連光学ハードウェアの組み合わせである。光学系１８は、基板２２の頂部３２の表面法線に対して角度をなして基板２２に対向している。光学系１８が角度をなして基板２２に対向しているため、基板２２の鏡面２２が光学系１８を反射する（光学系１８に光学系１８の像が入射する）ことを防止することができる。視野角は、通常は法線に対して３〜６°である。基板２２に対する照明装置の位置合わせと光学系１８の特定の構成によっては上記範囲以外で視野角を最適化することもできる。
【００１５】
撮像装置２０は、例えば顕微鏡撮像に適した電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラである。撮像装置２０は、基板２２の像を観察、分析、保存するために表示モニタ及び／又はコンピュータ（図示せず）に接続することができる。
【００１６】
光拡散器１２は、均一な拡散照明を行うために適した半透明材料で形成されている。光拡散器１２は、通過する光を均一に拡散させる磨りガラス、砂吹き石英、プラスチック等で形成することができる。好ましい実施形態では、光拡散器１２は図示するように円筒体である。光拡散器１２は、楕円円筒体、一般化円筒体又は基板２２のエッジを含む基板２２の一部を取り囲んで隔離することができるその他の形状であってもよい。光拡散器１２のスリット１４は、エッジ領域を均一に照明し、光拡散器１２の外部からエッジ領域を隔離するために十分に基板２２を光拡散器１２に導入することができる長さにわたって延びている。
【００１７】
重要なことは、光拡散器１２の内部が、光学系１８に入射する基板２２の鏡面からの反射に対して均一な中間背景として機能することである。そのため、頂部３２の鏡面上の焦点Ｆを向いた光学系１８は位置Ｉにおいて光拡散器１２の内部を撮像する。同様に、上部傾斜面２８及び下部傾斜面３０の鏡面上の焦点Ｆ′及びＦ″を向いた光学系１８は位置Ｉ′及びＩ″において光拡散器１２の内部を撮像する。
【００１８】
光学系１８の角度と光拡散器１２により、反射像が基板２２のエッジ領域の複数の鏡面の撮像と干渉することを防止することができる。そして、光拡散器１２の内部の均一な背景が基板２２の鏡面の反射において観察されることになる。
【００１９】
複数の光源１６は、白熱光源等の高い非干渉性を有する光源である。好ましい実施形態では、複数の光源１６はＬＥＤアレイである。あるいは、石英ハロゲン電球を光源として使用し、光拡散器１２の周囲に単一光源の光を放射状に拡散させるために光ファイバ（図示せず）を使用することができる。別の好ましい実施形態では、複数の光源１６は、距離を置いて位置する独立した石英タングステンハロゲン（ＱＴＨ）ランプに接続された光ファイバのアレイである。
【００２０】
複数の光源１６は、最良の色彩の忠実度を有する白色光源であることが好ましい。基板２２を観察する際には、膜厚情報は薄膜干渉色によって伝達されるため、色彩の忠実度は重要である。基板２２の表面をスペクトルのバイアス（ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｂｉａｓ）を有する光によって照明すると、薄膜干渉情報が歪むことになる。光源の僅かなスペクトルのバイアスは、フィルタ及び／又は電子的調整（カメラホワイトバランス）を使用することによって調節することができる。
【００２１】
動作時には、ウェハ等の基板２２を、ウェハのエッジを光拡散器１２のスリット１４内に移動させる回転可能なチャック上（図示せず）に配置する。光源コントローラ３４は、ウェハのエッジ領域を均一に照明するために適当な輝度で複数の光源１６を作動させる。ウェハを光学系１８及び撮像装置２０を介して観察し、欠陥がないかどうか検査する。ウェハは、ウェハのエッジを選択的に観察するために自動的又は手動で回転させることができる。従って、欠陥を発見するためのウェハのエッジの観察が容易となり、ウェハの鏡面によって妨げられることはない。
【００２２】
図４及び図５に示すように、装置１０の一実施形態では、複数の光源１６は光源コントローラ３４によって個別に制御される。本実施形態では、光源コントローラ３４は、個別又はグループ単位で複数の光源を調光するために適した調光器／スイッチである。あるいは、光源コントローラ３４は米国特許第６、３６９、５２４号又は米国特許第５、６２９、６０７号に開示されるような光源コントローラであってもよい。米国特許第６、３６９、５２４号又は米国特許第５、６２９、６０７号の開示内容はこの参照によって本明細書に援用する。光源コントローラ３４は、個別又はグループ単位で複数の光源１６の光を調光又はオン／オフさせる。
【００２３】
複数の光源１６の一部の強度を減少又は増加させ、基板２２（特に非常に小さな曲率半径を有するエッジ形状に沿った微細位置）の鏡面の反射作用に対処する。そのような微細位置は、上面２４が上部傾斜面２８と交わり、上部傾斜面が頂部３２と交わり、頂部が下部傾斜面３０と交わり、下部傾斜面３０が下面２６と交わる遷移領域３３である。
【００２４】
図４及び図５は領域指定可能な照明の例を示しており、高い強度の照明３６を上部傾斜面２８、頂部３２、下部傾斜面３０に向け、低い強度の照明３８をそれらの間の遷移領域３３に向ける。このような照明構成によれば、遷移領域３３の像は、上部傾斜面２８、頂部３２、下部傾斜面３０と同様な強度で照明されているように見える。
【００２５】
また、上述した領域指定可能な照明は、基板２２のエッジ領域の視角係数（ｖｉｅｗ  ｆａｃｔｏｒ）に起因した光学系１８による強度変化に対処するために有用である。基板２２のエッジ領域の一部は光拡散器１２からの照明に対して高い視角係数を有し、相対的に明るく見える。低い視角係数を有するその他の部分は相対的に暗く見える。上述した領域指定可能な照明により、ウェハ表面に強度プロファイルをマッピングし、視角係数のばらつきを吸収し、均一に照明された像を得ることができる。必要な強度プロファイルは光学系１８の視野角変化に応じて変化する。
【００２６】
照明又はその照明強度の領域指定は様々な方法で行うことができる。一実施形態では、複数の光源１６に対応して光拡散器１２の外部の周囲に独立して制御可能な発光ダイオード（ＬＥＤ）を配置する。別の実施形態では、小型でフレキシブルな有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、液晶表示装置（ＬＣＤ）又はその他の超小型表示モジュールを使用する。そのようなモジュールによれば、ＬＥＤマトリックスよりも非常に正確に領域指定を行うことができる。本実施形態では、フレキシブルＯＬＥＤ、ＬＣＤ又はその他の超小型表示モジュールを複数の光源１６と光拡散器１２の代わりに使用することができる。例えば、フレキシブルＯＬＥＤは、照明を行うと共に拡散器及び中間背景として機能するマット仕上げの表面層を有することができる。また、フレキシブルＯＬＥＤは円筒体等の好適な形状に形成することができる。好適なＯＬＥＤの例は、米国特許第７、０１９、７１７号及び米国特許第７、００５、６７１号に開示されており、米国特許第７、０１９、７１７号及び米国特許第７、００５、６７１号の開示内容はこの参照によって本明細書に援用する。
【００２７】
また、上記モジュールによれば、白色光を含む広い色範囲にわたってプログラム可能な照明を行うことができる。色の選択は、異なる薄膜を明るく照明するために使用することができ、一部が１つの色の光を放射し、別の部分が別の色の光を放射するＯＬＥＤと組み合わせて使用することもできる。場合によっては、例えば所与の厚み範囲の膜残渣に対する感度を得るために光スペクトルの一部のみを使用することが有益である。これは、特に自動的な欠陥の分類に適用できる解析モードである。背面におけるポリマーのエッチング残渣を検出するための解析方法では、スペクトルの緑色部分における反射光を観察する場合がある。従って、装置１０の本実施形態によれば、色差に基づく基板２２の適切な検査を行うことができる。
【００２８】
図６に示す装置１０の別の実施形態では、光学系１８は基板２２のエッジの中心点から所定の距離を維持しながら基板２２の周囲を放射方向４０に回転させることができる。光学系１８は、基板２２のエッジの表面法線に対する光学系１８の角度を維持しながら回転させることができる。これにより、上面２４、下面２６、上部傾斜面２８、下部傾斜面３０、頂部３２を含む基板２２の表面の全領域に焦点を合わせて撮像することができる。回転する光学系１８は、撮像装置２０を含むか、レンズとＣＣＤカメラの組み合わせからなるか、可動鏡とプリズムのサブセットであってもよい。本実施形態は、基板２２を観察するためにカメラアレイではなく１セットのカメラハードウェアを使用するという利点を有する。
【００２９】
図７及び図８に示す装置１０の別の実施形態では、光学系１８はフォールドミラー５０とズームレンズアセンブリ５２を含む。光学系１８は、基板２２のエッジの周囲において光学系１８を放射状に回転させるための回転可能な電機子５４に接続されている。基板２２は回転可能なチャック５６上に保持される。光拡散器１２は、支持台６２に接続された支持部材６０上に保持された照明円筒体５８に収容されている。
【００３０】
本実施形態の装置１０の動作は上述した動作と実質的に同じだが、光学系１８を放射状に移動させることによって基板２２のエッジの全表面を検査することが容易となるという利点がある。また、基板２２を回転可能なチャック５６によって手動又は自動で回転させることができ、検査工程が容易となる。
【００３１】
装置１０の実施形態を手動装置に関連して説明したが、自動装置も好適である。例えば、自動的に欠陥の分類を行う自動検査が挙げられる。また、ＦＯＵＰ又はＦＯＳＢによってウェハを搬送するロボットウェハ操作等の自動ウェハ操作に関連した自動検査も挙げられる。
【００３２】
本発明によれば、基板２２のエッジ領域の複数の表面を照明して検査を行い、鏡面による干渉を回避しながら検査対象表面の高品質な像を得る、費用対効果に優れ、効率的で有効な装置が提供される。本発明の装置は、ＩＣ製造工程において欠陥及びその原因を特定して対処する所期の効果を達成しながらエッジ検査によるウェハ加工の品質管理を向上させることができ、収率とスループットが向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の基板照明装置の概略上視図である。
【図２】図１に示す装置の概略側面図である。
【図３】図２の一部の詳細図である。
【図４】基板照明装置の別の実施形態の概略側面図である。
【図５】図４の一部の詳細図である。
【図６】基板照明装置の別の実施形態の概略側面図である。
【図７】基板照明装置のさらに別の実施形態の斜視図である。
【図８】図７に示す基板照明装置の別の実施形態の上視図である。
【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】
2009535782.tif 000009
【図８】
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【国際調査報告】
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