(57)【要約】【課題】膜の位置情報を精度よく管理可能な検査方法を提供する。【解決手段】表面に膜が形成されたウェハの端部近傍を検査するための検査方法であって、ウェハの端部位置を検出する第１のステップ（Ｓ１０１）と、先に検出したウェハの端部位置におけるウェハの端部近傍を撮像し、ウェハの端部近傍の画像から膜の端部位置を検出する第２のステップ（Ｓ１０４）と、先のステップでそれぞれ検出したウェハの端部位置および膜の端部位置から、ウェハの半径方向に沿ったウェハの端部と膜の端部との間の距離を求め、当該距離に基づいてウェハの端部近傍における異常の有無を検査する第３のステップ（Ｓ１０６）とを有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の平面部を略覆う膜を有する円盤状の基板の端部近傍を検査するための検査方法であって、
前記基板の端部位置を検出する第１のステップと、
前記第１のステップで検出した前記基板の端部位置において前記膜の端部を含む前記基板の端部近傍を撮像する第２のステップと、
前記第２のステップで撮像した前記基板の端部近傍の画像から前記膜の端部位置を検出する第３のステップと、
前記第１および第３のステップでそれぞれ検出した前記基板の端部位置および前記膜の端部位置から、前記基板の半径方向に沿った前記基板の端部と前記膜の端部との間の距離を求める第４のステップと、
前記第４のステップで求めた前記基板の端部と前記膜の端部との間の距離に基づいて、前記基板の端部近傍における異常の有無を検査する第５のステップとを有することを特徴とする検査方法。
【請求項２】
前記第１のステップにおいて、前記基板を回転させながら前記基板の全周に亘る前記基板の端部位置を検出し、
前記第２のステップにおいて、前記基板を回転させながら前記基板の全周に亘り前記基板の端部近傍を撮像し、
前記第３のステップにおいて、前記基板の全周に亘る前記膜の端部位置を検出し、
前記第４のステップにおいて、前記基板の全周に亘り前記基板の半径方向に沿った前記基板の端部と前記膜の端部との間の距離を求め、
前記第５のステップにおいて、前記基板の全周に亘って求めた前記基板の端部と前記膜の端部との間の距離に基づいて、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に記載の検査方法。
【請求項３】
一方の平面部を略覆う膜を有する円盤状の基板の端部近傍を検査するための検査装置であって、
前記基板の端部位置を検出する第１の検出部と、
前記第１の検出部が検出した前記基板の端部位置において前記膜の端部を含む前記基板の端部近傍を撮像する撮像部と、
前記撮像部に撮像された前記基板の端部近傍の画像から前記膜の端部位置を検出する第２の検出部と、
前記第１および第２の検出部に検出された前記基板の端部位置および前記膜の端部位置から、前記基板の半径方向に沿った前記基板の端部と前記膜の端部との間の距離を求める演算部と、
前記演算部で求めた前記基板の端部と前記膜の端部との間の距離に基づいて、前記基板の端部近傍における異常の有無を検査する検査部とを備えて構成されることを特徴とする検査装置。
【請求項４】
前記基板を回転可能に支持する支持部を備え、
前記第１の検出部は、前記支持部により前記基板を回転させながら前記基板の全周に亘る前記基板の端部位置を検出し、
前記撮像部は、前記支持部により前記基板を回転させながら前記基板の全周に亘り前記基板の端部近傍を撮像し、
前記第２の検出部は、前記基板の全周に亘る前記膜の端部位置を検出し、
前記演算部は、前記基板の全周に亘り前記基板の半径方向に沿った前記基板の端部と前記膜の端部との間の距離を求め、
前記検査部は、前記基板の全周に亘って求めた前記基板の端部と前記膜の端部との間の距離に基づいて、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３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、半導体ウェハや液晶ガラス基板等の基板の端部近傍を検査するための検査方法および検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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とともに、半導体製造工程でウェハの表面処理に用いられる膜の種類が増加している。これに伴い、膜の境界部分に位置するウェハの外周端部付近の検査が重要となってきている。すなわち、ウェハの端部近傍における欠陥管理が、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外周端部周辺（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している（例えば、特許文献１を参照）。また、ＥＢＲ処理の管理や膜の塗布状態を管理する目的で、ウェハの端部付近に位置する膜の端部位置を複数箇所でサンプリングし、膜の位置を管理する場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９４１３７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、落射照明を用いた撮像系でウェハの端部近傍を撮像すると、落射照明による反射像を撮像しているため、ベベル部の傾斜角度によってはウェハの端部を検出できない。そのため、ウェハの端部から膜の端部までの距離を正確に把握できずに、膜の位置を適切に管理できないおそれがあった。
【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、膜の位置情報を精度よく管理可能な検査方法および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】
このような目的達成のため、本発明に係る検査方法は、一方の平面部を略覆う膜を有する円盤状の基板の端部近傍を検査するための検査方法であって、前記基板の端部位置を検出する第１のステップと、前記第１のステップで検出した前記基板の端部位置において前記膜の端部を含む前記基板の端部近傍を撮像する第２のステップと、前記第２のステップで撮像した前記基板の端部近傍の画像から前記膜の端部位置を検出する第３のステップと、前記第１および第３のステップでそれぞれ検出した前記基板の端部位置および前記膜の端部位置から、前記基板の半径方向に沿った前記基板の端部と前記膜の端部との間の距離を求める第４のステップと、前記第４のステップで求めた前記基板の端部と前記膜の端部との間の距離に基づいて、前記基板の端部近傍における異常の有無を検査する第５のステップとを有している。
【０００８】
なお、上述の検査方法では、前記第１のステップにおいて、前記基板を回転させながら前記基板の全周に亘る前記基板の端部位置を検出し、前記第２のステップにおいて、前記基板を回転させながら前記基板の全周に亘り前記基板の端部近傍を撮像し、前記第３のステップにおいて、前記基板の全周に亘る前記膜の端部位置を検出し、前記第４のステップにおいて、前記基板の全周に亘り前記基板の半径方向に沿った前記基板の端部と前記膜の端部との間の距離を求め、前記第５のステップにおいて、前記基板の全周に亘って求めた前記基板の端部と前記膜の端部との間の距離に基づいて、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。
【０００９】
また、本発明に係る検査装置は、一方の平面部を略覆う膜を有する円盤状の基板の端部近傍を検査するための検査装置であって、前記基板の端部位置を検出する第１の検出部と、前記第１の検出部が検出した前記基板の端部位置において前記膜の端部を含む前記基板の端部近傍を撮像する撮像部と、前記撮像部に撮像された前記基板の端部近傍の画像から前記膜の端部位置を検出する第２の検出部と、前記第１および第２の検出部に検出された前記基板の端部位置および前記膜の端部位置から、前記基板の半径方向に沿った前記基板の端部と前記膜の端部との間の距離を求める演算部と、前記演算部で求めた前記基板の端部と前記膜の端部との間の距離に基づいて、前記基板の端部近傍における異常の有無を検査する検査部とを備えて構成される。
【００１０】
なお、上述の検査装置では、前記基板を回転可能に支持する支持部を備え、前記第１の検出部は、前記支持部により前記基板を回転させながら前記基板の全周に亘る前記基板の端部位置を検出し、前記撮像部は、前記支持部により前記基板を回転させながら前記基板の全周に亘り前記基板の端部近傍を撮像し、前記第２の検出部は、前記基板の全周に亘る前記膜の端部位置を検出し、前記演算部は、前記基板の全周に亘り前記基板の半径方向に沿った前記基板の端部と前記膜の端部との間の距離を求め、前記検査部は、前記基板の全周に亘って求めた前記基板の端部と前記膜の端部との間の距離に基づいて、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、膜の位置情報を精度よく管理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る検査方法のフローチャートである。
【図２】本実施形態に係る検査装置の概略構成図である。
【図３】ウェハの平面図である。
【図４】撮像部における視野の一例を示す図である。
【図５】ウェハの外周端部近傍を示す側面図である。
【図６】ウェハの中心と視野との関係を示す図である。
【図７】検査装置の変形例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明に係る検査装置の一例を図２に示しており、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）の外周端部および外周端部近傍における異常の有無を検査するためのものである。
【００１４】
被検基板であるウェハ１０は薄い円盤状に形成されており、その表面（主に平面部）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、例えばレジスト膜１５が形成される。図５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、外周側に傾斜した上ベベル部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部がアペックス部１３となる。
【００１５】
ところで、表面検査装置１は、図２に示すように、ウェハ１０を支持して回転させるウェハ支持部２０と、ウェハ１０の端部位置を検出するためのアライメント部３０と、ウェハ１０の外周端部および外周端部近傍を撮像する撮像部４０と、アライメント部３０や撮像部４０から入力されたデータに対して所定のデータ処理を行うデータ処理部５０とを備えて構成される。
【００１６】
ウェハ支持部２０は、Ｘステージ２１と、Ｘステージ２１上に設けられたＹステージ２２と、Ｙステージ２２上に設けられてウェハ１０を支持するθステージ２３とを有して構成される。θステージ２３は、上部の支持面が略円形に形成され、ウェハ１０の中心を回転中心としてウェハ１０を回転可能に支持する。θステージ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θステージ２３上のウェハ１０が吸着保持される。なお、ウェハ１０はθステージ２３の支持面よりも大きな径を有しており、θステージ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θステージ２３からはみ出るようになっている。Ｘステージ２１およびＹステージ２２は、θステージ２３を２次元の方向にそれぞれ駆動することで、θステージ２３上に吸着保持されたウェハ１０を略水平面内で縦横に移動させる。
【００１７】
アライメント部３０は、透過照明部３１と、ラインセンサ３２とを有して構成される。透過照明部３１は、ウェハ支持部２０の側方にウェハ１０（θステージ２３）の半径方向に沿って配設され、ウェハ１０の下方からウェハ１０の外周端部近傍に平行光である照明光を照射する。ラインセンサ３２は、ウェハ支持部２０の上方にウェハ１０（θステージ２３）の半径方向に沿って配設され、ウェハ１０を通り過ぎた透過照明部３１からの照明光を検出する。これにより、ラインセンサ３２は、ウェハ１０を挟んで透過照明部３１と対向するように配置されて、透過照明部３１からの平行光（照明光）を検出するように構成されるため、ラインセンサ３２で検出される光の情報（ウェハ１０で遮られる照明光が検出される位置）から、ウェハ１０の半径方向に沿ったウェハ１０の端部位置を検出することができる。
【００１８】
また、ウェハ支持部２０に支持されたウェハ１０を回転させると、ラインセンサ３２に対してウェハ１０の外周端部がウェハ１０の周方向へ相対回転するため、ラインセンサ３２によりウェハ１０の全周に亘るウェハ１０の端部位置を検出することができる。なお、ラインセンサ３２で得られた検出データは、データ処理部５０へ出力される。
【００１９】
撮像部４０は、ウェハ１０の上ベベル部１１と対向するようにウェハ支持部２０の上方に配設され、落射照明部４１と、イメージセンサ４２とを有して構成される。落射照明部４１による照明光が図示しない撮像光学系を介してウェハ１０の外周端部近傍に照射されると、ウェハ１０からの反射光が撮像光学系によってイメージセンサ４２に導かれ、撮像光学系により上ベベル部１１やレジスト膜１５の端部を含むウェハ１０の外周端部近傍の反射像がイメージセンサ４２の撮像面上に結像される。そして、イメージセンサ４２は、ウェハ１０の外周端部近傍の反射像を撮像し、ウェハ１０の外周端部近傍の画像データをデータ処理部５０へ出力する。なお、ウェハ支持部２０に支持されたウェハ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の外周端部がウェハ１０の周方向へ相対回転するため、撮像部４０によりウェハ１０の外周端部近傍を周方向（すなわち相対回転方向）へ連続的に複数撮像することができ、ウェハ１０の全周に亘ってウェハ１０の外周端部近傍を撮像することが可能になる。
【００２０】
データ処理部５０は、ラインセンサ３２から入力された検出データよりウェハ１０の半径方向に沿ったウェハ１０の端部位置を検出し、イメージセンサ４２から入力された画像データよりウェハ１０の半径方向に沿ったレジスト膜１５の端部位置を検出する。そして、データ処理部５０は、ウェハ１０の端部位置およびレジスト膜１５の端部位置を検出すると、これらに基づいてウェハ１０の半径方向に沿ったウェハ１０の端部とレジスト膜１５の端部との間の距離を求め、ウェハ１０の全周に亘って求めたウェハ１０の端部とレジスト膜１５の端部との間の距離に基づいて、ウェハ１０の外周端部近傍における異常の有無を検査する（詳細は後述する）。
【００２１】
以上のように構成される検査装置１を用いてウェハ１０の端部近傍を検査する方法について、図１に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、透過型センサであるラインセンサ３２を用いて、ウェハ１０の端部位置の位置データを取得する（ステップＳ１０１）。このとき、透過照明部３１は、ウェハ支持部２０に支持されたウェハ１０の下方からウェハ１０の外周端部近傍に平行光である照明光を照射し、ラインセンサ３２は、ウェハ１０を通り過ぎた透過照明部３１からの照明光を検出して、その検出データをデータ処理部５０へ出力する。そうすると、データ処理部５０は、ラインセンサ３２から入力された検出データより外径基準位置を求めるとともに、ウェハ１０の端部位置を検出し、検出したウェハ１０の端部位置の位置データを外径基準位置基準で図示しない内部メモリに記憶させる。
【００２２】
またこのとき、ウェハ支持部２０（θステージ２３）に支持されたウェハ１０を回転させて、所定の回転角度（例えば１度）毎にウェハ１０の端部位置を検出することで、ウェハ１０の全周に亘るウェハ１０の端部位置の位置データを繰り返し取得する（ステップＳ１０２）。なお、ウェハ１０の位置形状を円として求めるため、データの取得回数は３回以上であることが好ましい。
【００２３】
次に、データ処理部５０は、ステップＳ１０１およびＳ１０２で取得したウェハ１０の端部位置の位置データから、ウェハ１０の中心位置を求める（ステップＳ１０３）。また、データ処理部５０は、ウェハ１０の中心と予め求めておいたウェハ支持部２０（θステージ２３）の回転中心との間の偏芯量を求め、求めた偏芯量に応じて、先のステップで取得したウェハ１０の端部位置の位置データを、ウェハ１０の中心を基準とするウェハ１０の端部位置の位置データとなるように補正する。
【００２４】
次に、反射型センサであるイメージセンサ４２を用いて、レジスト膜１５の端部位置の位置データを取得する（ステップＳ１０４）。このとき、落射照明部４１による照明光が撮像部４０の撮像光学系（図示せず）を介してウェハ１０の外周端部近傍に照射され、ウェハ１０からの反射光が撮像光学系によってイメージセンサ４２に導かれて、撮像光学系により上ベベル部１１やレジスト膜１５の端部を含むウェハ１０の外周端部近傍の反射像がイメージセンサ４２の撮像面上に結像される。そこで、イメージセンサ４２は、ウェハ１０の外周端部近傍の反射像を撮像し、ウェハ１０の外周端部近傍の画像データをデータ処理部５０へ出力する。そうすると、データ処理部５０は、イメージセンサ４２から入力された画像データよりウェハ１０の半径方向に沿ったレジスト膜１５の端部位置と外径基準位置を検出し、検出したレジスト膜１５の端部位置の位置データを外径基準位置基準で図示しない内部メモリに記憶させる。
【００２５】
またこのとき、ウェハ支持部２０（θステージ２３）に支持されたウェハ１０を回転させて、所定の回転角度（例えば１度）毎にレジスト膜１５の端部位置を検出することで、ウェハ１０の全周に亘るレジスト膜１５の端部位置の位置データを繰り返し取得する（ステップＳ１０５）。なお、θステージ２３によりウェハ１０を回転させる際、Ｘステージ２１およびＹステージ２２は、ウェハ１０の中心とθステージ２３の回転中心との間の偏芯に拘わらずウェハ１０の外周端部近傍を一定の相対位置関係で撮像できるように、先のステップで求めた偏芯量に応じてθステージ２３上のウェハ１０を略水平面内で移動させる。
【００２６】
次に、データ処理部５０は、ウェハ１０の端部位置およびレジスト膜１５の端部位置を検出すると、これらに基づいてウェハ１０の半径方向に沿ったウェハ１０の端部とレジスト膜１５の端部との間の距離を求める（ステップＳ１０５）。このとき、前述した所定の回転角度（例えば１度）毎に、ウェハ１０の全周に亘りウェハ１０の端部とレジスト膜１５の端部との間の距離を求める。
【００２７】
ところで、撮像部４０における視野ＦＯＶ（撮像範囲）を図３および図４に示す。前述したように、落射照明部４１を用いた撮像部４０でウェハ１０の外周端部近傍を撮像すると、落射照明による反射像を撮像しているため、上ベベル部１１の傾斜によってウェハ１０の端部位置Ｃを検出することができない。図５に示すように、視野ＦＯＶに映るウェハ１０の端部位置Ｂは、上ベベル部１１の（ウェハ１０の平坦部との）境界部の位置である。一方、アライメント部３０では、平行光を用いた透過照明（テレセントリックな光学系）を用いているため、図５に示すように、ラインセンサ３２において光の検出信号強度が立ち上がる位置を検出することで、ウェハ１０の端部位置Ｃを検出ことができ、図６に示すような、ウェハ１０の中心Ｐを基準とするウェハ１０の半径方向に沿ったウェハ１０の端部位置Ｃを求めることができる。なお、このときのウェハ１０の端部位置Ｃは、ウェハ１０の半径方向の線とウェハ１０の外周端部との交点Ｑの位置である。また、図５に示すように、イメージセンサ４２（ウェハ１０の外周端部近傍の画像）において信号強度が大きく変化する位置を検出することで、レジスト膜１５の端部位置Ａを検出することができる。そのため、ラインセンサ３２を用いて検出したウェハ１０の端部位置Ｃの位置データおよび、イメージセンサ４２を用いて検出したレジスト膜１５の端部位置Ａの位置データを用いることにより、ウェハ１０の半径方向に沿ったウェハ１０の端部とレジスト膜１５の端部との間の距離を精度よく求めることができる。なお、比較のため、図２、図３、図４、および図６において、ウェハ１０の外周端部（アペックス部１３）を破線で示す。
【００２８】
そして、データ処理部５０は、ウェハ１０の全周に亘って求めたウェハ１０の端部とレジスト膜１５の端部との間の距離に基づいて、ウェハ１０の外周端部近傍における異常の有無を検査する。このとき例えば、所定の回転角度毎に求めた距離についての標準偏差（もしくは３σ）を求め、求めた標準偏差が所定値より大きければ異常と判定し、その旨を報知する。これにより、レジスト膜１５の端部で生じた形状崩れ等を検出することができる。また、所定の回転角度毎に求めた距離についてＦＦＴアナライザ（図示せず）等により周波数変換を行い、所定の周波数よりも高い周波数成分が検出された場合に、異常と判定するようにしてもよい。これにより、レジスト膜１５の端部で生じた細かいうねり等を検出することができる。
【００２９】
この結果、本実施形態によれば、アライメント用のラインセンサ３２を用いて検出したウェハ１０の端部位置に基づいて、ウェハ１０の端部とレジスト膜１５の端部との間の距離を求めるため、ウェハ１０の端部位置を正確に検出できることから、膜の位置情報を精度よく管理することができ、検査精度を向上させることができる。なお、ウェハ１０の全周に亘ってウェハ１０の端部とレジスト膜１５の端部との間の距離を求めるようにすれば、膜の位置情報をさらに精度よく管理することができる。
【００３０】
なお、上述の実施形態において、図７に示すように、ウェハ支持部２０（θステージ２３）の側方に、ウェハ１０の側方からウェハ１０の外周端部近傍（上ベベル部１１等）を拡散照明するベベル照明装置６０を設けるようにしてもよい。このようにすれば、傾斜する上ベベル部１１に対して落射照明だけではなく拡散照明も行われるため、撮像部４０を用いて上ベベル部１１を鮮明に撮像することが可能となり、撮像部４０に撮像されたウェハ１０の外周端部近傍の画像から、上ベベル部１１まで達したレジスト膜１５の端部位置Ａを精度よく検出することができる。なお、ウェハ１０の端部位置Ｃは、上述の実施形態と同様、ラインセンサ３２を用いて検出されるが、上ベベル部１１の傾斜や撮像倍率によっては、拡散照明を用いて撮像部４０に撮像されたウェハ１０の外周端部近傍の画像から検出することもできる。
【００３１】
また、上述の実施形態において、ウェハ１０の表面にレジスト膜１５が形成されているが、これに限られるものではなく、例えば、いわゆるトップコート等の膜が設けられていてもよい。
【００３２】
また、上述の実施形態において、ウェハ１０の検査を行っているが、これに限られるものではなく、例えば、液晶ガラス基板等の基板の検査を行う場合であってもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１  検査装置
１０  半導体ウェハ（基板）              １１  上ベベル部
１２  下ベベル部                        １３  アペックス部
１５  レジスト膜
２０  ウェハ支持部
３０  アライメント部
３１  透過照明部                        ３２  ラインセンサ
４０  撮像部
４１  落射照明部                        ４２  イメージセンサ
５０  データ処理部（第１および第２の検出部、演算部、検査部）
【図１】
2011122934.tif 000003
【図２】
2011122934.tif 000004
【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】
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