(57)【要約】【課題】  回路パターンからの散乱光の影響を抑えた方向から照明光の照射を行うことで、基板の端部近傍の欠陥検査をより正確に行うことができる検査装置を提供する。【解決手段】  表面に回路パターンが形成されたウェハ１０の端部近傍に対して、複数の方向から照明光の照射が可能な照明部３０と、前記照明光が照射されたウェハ１０の端部近傍の前記回路パターンからの散乱光を検出する撮像部４０と、撮像部４０を用いて検出された前記回路パターンからの散乱光に基づき、ウェハ１０の端部近傍の検査を行う検査部８０と、各種制御を行う制御部６０とを有し、制御部６０は検査時に前記回路パターンに対して照明部３０により照射する照明光の照射方向を照射可能な複数の方向から選択する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に回路パターンが形成された基板の前記回路パターンを含む端部近傍に対して、複数の方向から照明光の照射が可能な照明部と、
前記照明光が照射された前記基板の端部近傍からの散乱光を検出する検出部と、
前記検出部により検出された散乱光に基づき、前記基板の端部近傍の検査を行う検査部と、
前記検査時に前記回路パターンに対して前記照明部により照射する前記照明光の照射方向を、照射可能な前記複数の方向から選択する選択部とを有することを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記選択部は、前記回路パターンに対して前記照明部により前記複数の方向の各々から前記照明光の照射を行わせ、各方向から前記照明光の照射が行われる度に前記検出部による前記散乱光の検出を行い、検出された前記散乱光が閾値以下である照射方向を、前記回路パターンに対する前記照明光の照射方向として、前記複数の方向から選択することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記基板を保持して回転可能な保持部を有し、
前記照明部は、前記選択部により選択された前記回路パターンに対する前記照明光の照射方向を維持するように、前記保持部により前記基板を回転させた量に応じて、前記照明光の照射方向を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記照明部は、リング状の基板上に複数のＬＥＤを配置して構成されたものであり、これら複数のＬＥＤを選択的に点灯制御することにより、前記照明光の照射方向を変更することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項５】
前記基板の外周端部にはノッチ部が形成されており、
前記選択部は、前記検査を行う前に、前記ノッチ部における前記回路パターンの方向に基づき、前記照明光の照射方向を前記複数の方向から選択することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハ等の基板の端部を検査するための検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体ウェハ上に形成される回路パターンの集積度が高くなるに伴い、ウェハの端部近傍の検査が重要となってきている。ウェハの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ためである。
【０００３】
そこで、半導体ウェハ等の略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（例えば、特許文献１を参照）。このような表面検査装置は、ウェハの端部表面に所定の照明光（例えば散乱光を発生させるのに適した光）を照射し、この表面からの散乱光を集光し、この集光した光をカメラの撮像素子に照射させてその受像面にウェハ端部表面の像を形成し（ウェハ端部表面をカメラにより撮像し）、得られた画像に基づき、ウェハ端部表面における傷、異物の付着等の欠陥を検出するように構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３０３８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
散乱光を利用してウェハ端部の欠陥検出を行う場合、もともと回路パターンからの散乱光は強く、これに対して欠陥部分からの散乱光は弱いものであるが、照明光の照射方向によってはその差がさらに顕著となってしまい、回路パターン上に傷や異物等の欠陥が存在していても欠陥からの散乱光を検出することができず、正確な欠陥検出ができないというおそれがあった。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、回路パターンからの散乱光の影響を抑えた方向から照明光の照射を行うことで、基板の端部近傍の欠陥検査をより正確に行うことができる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】
【０００７】
このような目的を達成するため、本発明の検査装置は、表面に回路パターンが形成された基板の端部近傍に対して、複数の方向から照明光の照射が可能な照明部と、前記照明光が照射された前記基板の端部近傍の前記回路パターンを含む領域からの散乱光を検出する検出部と、前記検出部により検出された散乱光に基づき、前記基板の端部近傍の検査を行う検査部と、前記検査時に前記回路パターンに対して前記照明部により照射する前記照明光の照射方向を、照射可能な前記複数の方向から選択する選択部とを有する。
【０００８】
なお、本発明の検査装置において、前記選択部は、前記回路パターンに対して前記照明部により前記複数の方向の各々から前記照明光の照射を行わせ、各方向から前記照明光の照射が行われる度に前記検出部による前記散乱光の検出を行い、検出された前記散乱光が閾値以下である照射方向を、前記回路パターンに対する前記照明光の照射方向として、前記複数の方向から選択することが好ましい。
【０００９】
また、本発明の検査装置において、前記基板を保持して回転可能な保持部を有し、前記照明部は、前記選択部により選択された前記回路パターンに対する前記照明光の照射方向を維持するように、前記保持部により前記基板を回転させた量に応じて、前記照明光の照射方向を変更することが好ましい。
【００１０】
また、本発明の検査装置において、前記照明部は、リング状の基板上に複数のＬＥＤを配置して構成されたものであり、これら複数のＬＥＤを選択的に点灯制御することにより、前記照明光の照射方向を変更することが好ましい。
【００１１】
また、本発明の検査装置において、前記基板の外周端部にはノッチ部が形成されており、前記選択部は、前記検査を行う前に、前記ノッチ部における前記回路パターンの方向に基づき、前記照明光の照射方向を前記複数の方向から選択することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、回路パターンからの散乱光の影響を抑えた方向から照明光の照射を行うことで、基板の端部近傍の欠陥検査をより正確に行うことができる検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係る検査装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】ウェハ外周端部近傍を示す側面図である。
【図３】照明部の平面図及び照明部により照明されているウェハの端部近傍の撮像画像である。
【図４】散乱光面積に基づいて、パターンからの散乱光からの影響を抑えた照明光の照射方向（点灯させる発光ダイオードの位置）の見つけ方を説明するための図である。
【図５】ウェハに傷や異物が存在した場合のインターフェース部の画面に表示される画像例を示す図である。
【図６】本実施形態に係る検査方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１に、本実施形態に係る検査装置の一例を示す。この検査装置１は、半導体ウェハ１０（以下、ウェハ１０と称する）を被検物として、その端部近傍における表面欠陥（傷、異物の付着等）の有無を検査するためのものである。
【００１５】
被検物であるウェハ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）が多層に亘って形成される。図２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１０の端面がアペックス部１３となる。
【００１６】
検査装置１は、ウェハ１０を保持して回転可能な保持部２０と、保持部２０により保持されたウェハ１０の端部近傍に複数の方向から照明光の照射が可能な照明部３０と、照明光が照射されたウェハ１０の端部近傍を撮像する撮像部４０と、撮像部４０で撮像されたウェハ１０のからの画像信号に基づいて画像処理を行う画像処理部５０と、保持部２０によるウェハ１０の回転駆動、照明部３０による照明光の照射方向の制御、撮像部４０による撮像制御などの各種制御を行う制御部６０と、画像表示及び外部入力等が可能なパーソナルコンピュータを用いたインターフェース部７０と、欠陥検査処理を行う検査部８０とを有して構成される。
【００１７】
照明部３０は、図３に示すように、リング状の基板上に複数（本実施形態ではｎ個）の発光ダイオードＬ1〜Ｌnが装着されたものであり、その照明光束の中心が撮像部４０の光軸と一致するようにウェハ１０と撮像部４０との間に設置されている。照明部３０は、制御部６０による制御に基づき、ｎ個の発光ダイオードＬ1〜Ｌnを１つまたは複数のグループとして点灯させることにより、ウェハ１０に対する照明光の照射方向を変えたり、同時に複数の方向からウェハ１０を照射したりすることが可能である。また、照明部３０では、発光ダイオードＬ1〜Ｌnの光軸がそれぞれウェハ１０の表面の法線に対して傾斜するように装着されており、照明光がウェハ１０の端部近傍を真上からではなく、斜め方向から照明（斜光照明）するようになっている。
【００１８】
撮像部４０は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を備えたカメラであり、照明光が照射されたウェハ１０の端部近傍（上ベベル部１１）からの正反射光及び回折光がいずれも到達しない位置に配設され、暗視野照明を利用してウェハ１０の端部近傍を撮像するとともに、撮像したウェハ１０の端部近傍からの画像信号を画像処理部５０へ出力する。
【００１９】
撮像部４０は、ウェハ１０の上ベベル部１１と対向するように配置され、上ベベル部１１を部分的に撮像するようになっている。これにより、保持部２０に保持されたウェハ１０を回転させると撮像部４０の撮像領域に対して、ウェハ１０の外周端部、すなわち上ベベル部１１がウェハ１０の周方向へ相対回転するため、上ベベル部１１と対向配置された撮像部４０は、上ベベル部１１を周方向（すなわち相対回転方向）へ連続的に撮像することができ、ウェハ１０の全周に亘って上ベベル部１１を撮像することが可能となる。このようにして撮像部４０で撮像された画像信号は画像処理部５０へ出力されて、ここで画像処理が行われ、各位置における上ベベル部１１の画像データが得られる。
【００２０】
制御部６０は、各種制御を行う制御基板等から構成され、保持部２０によるウェハ１０の回転駆動、照明部３０による照明光の照射方向の制御（発光ダイオードＬ1〜Ｌnの点灯制御）、撮像部４０による撮像制御、画像処理部５０における撮像部４０から出力された画像信号から画像データを得る画像処理制御などの各種制御を行う。
【００２１】
本実施形態においては、制御部６０は、検査時に回路パターンに対して照明部３０により照射する照明光の照射方向を、照射可能な複数の方向から選択する。すなわち、制御部６０が、ウェハ１０の端部近傍の回路パターンに対して照明部３０により複数の方向の各々から照明光の照射を行わせ、各方向から照明光の照射が行われる度に（撮像部４０を利用して）散乱光の検出を行い、検出された散乱光が閾値以下である照射方向を、検査時に回路パターンに対する照明光の照射方向として設定する。
【００２２】
ウェハ１０の表面に形成されている回路パターンは直線形状であるため、散乱光が大きくなる照明光の照射方向は決まっている。一方、傷や異物等の欠陥は形状がユニークであることが多く、どの方向から照明光の照射を行っても欠陥部分から何らかの散乱光が発生する。また、発生する散乱光の強度は、回路パターンの方が欠陥部分よりも大きい。したがって、パターンからの散乱光を避ける方向から照明光の照射を行うことで、Ｓ／Ｎ比を向上させることができ、より高精度に欠陥を検出することが可能となる。
【００２３】
実際には、制御部６０は、照明部３０のリング状に配置されているｎ個の発光ダイオードＬ1〜Ｌnを１つずつ点灯させ、点灯させるダイオードを切り替える度に撮像部４０による撮像を行い、図４に示すように、その撮像画像から所定輝度を上回る面積（散乱光面積）を算出し、この散乱光面積が閾値を下回る発光ダイオードを選択し（複数ある場合は組み合わせ）、これを検査時に点灯させる発光ダイオードとして、図示しない内部メモリに照明条件（レシピ）として登録（記録）する。なお、図４では、照明部３０を構成するｎ個の発光ダイオードＬ1〜Ｌnのうち、散乱光面積が閾値を下回るＬ1〜Ｌa、Ｌb〜Ｌc、Ｌd〜Ｌｎ（但し、ａ＜ｂ＜ｃ＜ｄ＜ｎとする）で示す位置にある発光ダイオードが選択すべきダイオードであることを示している。なお、散乱光面積が全ての照射方向からでもほぼ同じ場合や閾値以下である場合は、全ての発光ダイオードを点灯させる。
【００２４】
この構成によれば、回路パターンからの散乱光の影響を抑えることができるため、より確実にウェハ１０の端部近傍に存在する傷や異物（ゴミ、ほこり等）からの散乱光を検出することができ、欠陥検出感度の向上を図ることが可能となる。
【００２５】
検査部８０は、画像処理部５０における画像処理により得られたウェハ１０の端部近傍の画像データを受信し、ウェハ１０の端部近傍の傷、異物の付着等の欠陥の有無の検査を行う。また、同時にインターフェース部７０の表示画面に検査処理結果（欠陥の有無や、欠陥の存在位置等）を表示する。
【００２６】
このように構成される検査装置１において、ウェハ１０の端部近傍（上ベベル部１１）における欠陥（傷や異物の付着等）の有無を検査するには、まず、搬送装置（図示せず）により検査対象となるウェハ１０が保持部２０の上面に載置され、保持部２０は内蔵の真空吸引機構（図示せず）を利用してウェハ１０を吸着して保持する。このとき、ウェハ１０の中心（回転対称軸）が保持部２０の回転中心に一致するようにアライメントを行う。
【００２７】
保持部２０によりウェハ１０が吸着保持されると、制御部６０は、ウェハ１０の端部近傍の回路パターンに対する照明光の照射方向を設定する。この工程においては、照明部３０のリング状に配置されているｎ個の発光ダイオードＬ1〜Ｌnを１つずつ点灯させ、点灯させるダイオードを切り替える度に撮像部４０による撮像を行い、その撮像画像から所定輝度を上回る面積（散乱光面積）を算出し、この散乱光面積が閾値を下回る発光ダイオードを選択し、複数ある場合は組み合わせ、これを検査時に点灯させる発光ダイオードとして、図示しない内部メモリに照明条件として登録する。
【００２８】
そして、この登録した照明条件に基づいて、照明部３０からウェハ１０の端部近傍に照明光を照射する。なお、本実施形態の検査装置１は、正反射光及び回折光のいずれも受けない位置に撮像部４０が配設されており、暗視野照明を利用してウェハ１０の端部近傍を撮像するように構成されている。このようにして撮像部４０によりウェハ１０の端部近傍を撮像した場合、撮像部４０には正反射光も回折光も入射しないため、ウェハ１０の表面に傷や異物（ゴミ、ほこり等）の付着がなく正常なウェハ１０であれば、撮像部４０からの画像信号を画像処理部５０により処理してインターフェース部７０の表示画面に表示される画像としては、真っ黒な画像が得られるだけである。
【００２９】
しかしながら、図３に示すウェハ１０の端部近傍の撮像画像４０ａに見られるように、ウェハ１０の回路パターン上に例えば傷ｄ１やゴミｄ２が存在した場合には、これら傷ｄ１やゴミｄ２に照射された照明光がここで乱反射され、その乱反射光である散乱光の一部が撮像部４０に入射する。本実施形態では、パターンからの散乱光が極力排除されるように照明光の照射方向が選定されているため、より確実に傷ｄ１やゴミｄ２からの散乱光を捕捉することができる。このため、図５に示すように、撮像部４０からの画像信号を画像処理部５０により処理してインターフェース部７０の表示画面に表示される画像７０ａには、傷ｄ１やゴミｄ２の位置を示す輝点（所定輝度よりも明るい輝度を有する部分）がより鮮明に現れ、これによりウェハ１０における傷、ゴミ等の存在を検出できる。
【００３０】
このようなウェハ１０の端部の検査は、制御部６０により保持部２０が回転駆動制御されて、ウェハ１０が所定の角度回転する毎に繰り返して行われる。すなわち、ウェハ１０の全周に亘り、照明部３０によりウェハ１０の端部近傍に照明光を照射し、撮像部４０による撮像を行ってウェハ１０の端部近傍で生じる散乱光を検出し、その検出結果をインターフェース部７０に画面表示するという一連の検査が行われる。
【００３１】
このとき、ウェハ１０を回転させると、その回転させた角度だけ、検査視野内での回路のパターン方向も回転する。そこで、本実施形態の照明条件を設定する工程では、ウェハ１０上の任意の検査位置（例えばノッチ位置）における回路パターンの方向を（撮像部４０による撮像を行い、その撮像画像を画像処理部５０により画像処理を施して）特定し、この特定されたパターン方向からの散乱光の影響を受けにくい照明光の照射方向を上述したように見出し、これらを組み合わせて照明条件として図示しないメモリに登録する。検査時にウェハ１０が回転しても、この登録した照明条件を満足するように、検査視野内のパターン方向の回転に同期させて点灯させる照明部３０の発光ダイオードＬ1〜Ｌnを変更すれば、常にパターン方向と照射方向との相関関係が維持され、良好な検査を実施できる。
【００３２】
ここでウェハ１０の全周に亘る端部検査について説明すると、図６に示すように、ウェハ１０に形成されたノッチ位置Ｎにおける回路パターンの方向を特定し（ステップＳ１）、この特定されたパターン方向からの散乱光の影響を受けにくい照明光の照射方向を見出し（ステップＳ２）、これらを組み合わせて照明条件として図示しないメモリに登録する。そして、ウェハ１０を回転させて、全周に亘る端部の欠陥検出検査を実施する（ステップＳ３）。すなわち、ウェハ１０が回転しても、先のステップで登録した照明条件を満足するように、検査視野内のパターン方向の回転に同期させて、照明部３０のリング状に配置された発光ダイオードＬ1〜Ｌnを点灯させる位置を変更する（ステップＳ３）。具体的には、ウェハ１０が４５度回転した場合は、照明光の照射方向も４５度ずれるように、制御部６０により該当する発光ダイオードＬ1〜ＬnのＯＮ・ＯＦＦ制御をする。
【００３３】
このように本実施形態においては、ウェハ１０の回転に伴い、検査位置における回路パターンの方向が変位しても、パターンに対する照明光の照射方向はほぼ一定となる。したがって、ウェハ１０の全周に亘り、回路パターンからの散乱光の影響を受けにくい方向からの照明光の照射が簡単かつ確実に行うことができ、ひいては高い精度での欠陥検出が可能となる。また、予め照明条件を設定しておくことで、ウェハ１０の全周に亘る端部検査であっても、効率良く実施することができる。
【００３４】
なお、ウェハ１０の回転にできるだけ合わせて照明光の照射方向をきめ細かく変化させるため、照明部３０はより多くの発光ダイオードを搭載した構成とすることが好ましい。
【００３５】
また、上述の実施形態においては、ウェハ１０の全周に亘ってウェハ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ことも可能である。
【００３６】
また、上述の実施形態においては、散乱光を検出する手段として、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を備えたカメラを用いたが、これに限られるものではなく、フォトダイオードを用いたり、ラインセンサを用いたりすることも可能である。
【００３７】
以上のように、本実施形態に係る検査装置１によれば、回路パターンからの散乱光を極力抑えて、ウェハ１０の表面に存在する傷や異物（ゴミ、ほこり等）からの散乱光を確実に検出することができ、欠陥検出精度を向上させることが可能である。
【００３８】
なお、本発明を分かりやすくするために、実施形態の構成要件を付して説明したが、本発明がこれに限定されるものではないことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３９】
１  検査装置
１０  ウェハ（基板）
２０  保持部
３０  照明部
４０  撮像部（検出部）
５０  画像処理部
６０  制御部（選択部）
７０  インターフェース部
８０  検査部
Ｌ1〜Ｌn  発光ダイオード
【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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