(57)【要約】本発明の半導体ウエハ検査装置は、半導体ウエハを吸着保持する回転テーブルと、前記回転テーブル上に保持された前記半導体ウエハの少なくともエッジ部を照明する照明装置と、前記照明装置により照明された前記半導体ウエハのエッジ部を撮像する撮像装置と、前記撮像装置により撮像された前記エッジ部の画像を取得して少なくともエッジカット量又はクラックを検出する画像処理装置と、前記画像処理装置で画像処理された前記エッジ部の画像を表示出力する表示部と、を具備している。
2003028089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハを吸着保持する回転テーブルと、
前記回転テーブル上に保持された前記半導体ウエハの少なくともエッジ部を照明する照明装置と、
前記照明装置により照明された前記半導体ウエハのエッジ部を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置により撮像された前記エッジ部の画像を取得して少なくともエッジカット量又はクラックを検出する画像処理装置と、
前記画像処理装置で画像処理された前記エッジ部の画像を表示出力する表示部と、
を具備したことを特徴とする半導体ウエハ検査装置。
【請求項２】
前記画像処理装置は、前記エッジカット量が規定値から外れる場合、その半導体ウエハを不良と判断する機能を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体ウエハ検査装置。
【請求項３】
前記画像処理装置は、前記クラックであると判断した場合、その半導体ウエハを不良と判断する機能を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体ウエハ検査装置。
【請求項４】
前記撮像装置は、前記半導体ウエハのエッジ部を所定の倍率で拡大する対物レンズを備え、前記回転テーブルは、前記半導体ウエハのエッジ部を前記対物レンズの下に移動させる２軸移動ステージを備え、前記回転テーブルを回転させながら前記撮像装置で前記半導体ウエハのエッジ部を撮像することを特徴とする請求項１に記載の半導体ウエハ検査装置。
【請求項５】
前記２軸移動ステージは、前記回転テーブルの回転動作に連動して予め求められた前記半導体ウエハの中心が回転中心となるようにＸＹ方向に移動制御されることを特徴とする請求項４に記載の半導体ウエハ検査装置。
【請求項６】
前記２軸移動ステージは、前記回転テーブルの回転動作に連動して予め求められた前記半導体ウエハの中心ずれ量に基づいて、前記半導体ウエハのエッジ部が前記対物レンズの視野内に常に入るようにＸＹ方向に移動制御されることを特徴とする請求項４に記載の半導体ウエハ検査装置。
【請求項７】
前記２軸移動ステージは、前記対物レンズの視野中心に前記エッジ部を位置するためにポインティングデバイスによりＸＹ方向に微調整されることを特徴とする請求項４に記載の半導体ウエハ検査装置。
【請求項８】
前記撮像装置は、前記回転テーブルを回転させながら前記半導体ウエハのエッジ部を一次元で連続撮像し、前記画像処理装置は、前記撮像装置で取り込まれた前記半導体ウエハのエッジ部を帯状のエッジ画像として取得することを特徴とする請求項１に記載の半導体ウエハ検査装置。
【請求項９】
前記画像処理装置は、前記表示部に前記半導体ウエハのウエハマップを表示させ、このウエハマップの周縁位置に対応させて前記帯状のエッジ画像を複数に分割して表示することを特徴とする請求項８に記載の半導体ウエハ検査装置。
【請求項１０】
前記画像処理装置は、前記表示部に前記半導体ウエハのウエハマップの周縁に前記帯状のエッジ画像を重ねて表示し、このエッジ画像上に表示された欠陥部をポインタでクリックすることにより該欠陥部の拡大画像を表示することを特徴とする請求項８又は９に記載の半導体ウエハ検査装置。
【請求項１１】
前記回転テーブルは、前記半導体ウエハの少なくとも３点のエッジ座標を検出する落射テレセントリック照明結像光学系と前記エッジ部の画像を取り込む画像センサからなるアライナ機能を備え、この画像センサを前記撮像装置として用いることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウエハ検査装置。
【請求項１２】
前記撮像装置と前記照明装置とを前記半導体ウエハ面に対して所定の角度に配置し、前記照明装置の照射角度を可変にしたことを特徴とする請求項１に記載の半導体ウエハ検査装置。
【請求項１３】
前記撮像装置は、オートフォーカス機能を有し、前記回転テーブルを回転し前記半導体ウエハの検査開始時に前記オートフォーカス機能を解除することを特徴とする請求項１に記載の半導体ウエハ検査装置。
【請求項１４】
前記表示部は、前記半導体ウエハのウエハマップに観察位置を示す観察ポイントを表示することを特徴とする請求項１に記載の半導体ウエハ検査装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、半導体ウエハの外周部（以下、ウエハエッジ部と称する）における傷や塵、クラックなどの欠陥を検出する半導体ウエハ検査装置に関する。
背景技術
半導体の製造工程は、通常以下の通りであり、製造工程毎に欠陥検査が行なわれている。半導体製造の前工程では、先ず、半導体ウエハ（以下、単にウエハと称する）の表面上に酸化膜（ＳｉＯ２）が形成され、次にこの酸化膜上にシリコン窒化膜の薄膜が堆積される。
次に、フォトリソグラフィー工程に移り、ウエハの表面上にフォトレジスト（感光性樹脂）の薄膜が塗布される。次に、ウエハのウエハエッジ部にリンス液が適量滴下され、ウエハのウエハエッジ部のフォトレジストが所定幅だけカットされる。
次に、ステッパーなどの露光機において、半導体の回路パターンが形成されたマスクを通して紫外線がフォトレジストの塗布されたウエハに照射され、半導体の回路パターンがフォトレジストに転写される。次に、現像が行なわれ、例えば露光部のフォトレジストが溶剤により溶解され、未露光部のレジストパターンが残される。
次に、ウエハの表面上に残ったレジストパターンをマスクにしてウエハの表面上の酸化膜とシリコン窒化膜とが連続的に選択除去（エッチング）される。次に、ウエハの表面上のレジストパターンがアッシングにより除去される（レジスト剥離）。次に、ウエハの洗浄が行なわれ、不純物が取り除かれる。
上記のような半導体の製造工程においては、各製造工程毎に欠陥検査が行なわれる。この欠陥検査は、例えば半導体ウエハの表面上の傷や塵の付着、クラック、汚れ、むらなどの欠陥部の検査が主流である。最近では、ウエハのエッジカット量や分布などの観察が要求されている。特に、クラックによりウエハが割れることがあり、なるべく早い工程でウエハエッジ部におけるクラックの有無を検出して、ウエハの良否を決定することが望まれている。
また、ウエハエッジ部は、ウエハの表面上にフォトレジストの薄膜が塗布された後、リンス液が適量滴下されてフォトレジストが所定幅だけカットされるが、このときのフォトレジストのカット幅（以下、エッジカットライン幅と称する）を検出することも、それ以降の工程で処理を進めて良品の半導体ウエハを製造する上で重要な検査項目となる。
ウエハエッジ部の検査を行なう技術としては、例えば特開平９−２６９２９８号公報に記載されている。この技術では、楕円鏡を用いて集光した平行光をウエハのエッジ部に照射し、発生した回折光のうち低次元の回折光を遮光して高次元の回折光を楕円境により集光し、この回折光の強度及び／又は周波数成分からウエハのエッジ部の欠陥、性状を特定する。また、特開２０００−４６５３７号公報に記載されているように、ウエハの内部に焦点位置を合わせてウエハの内部からの散乱光を検出する技術がある。また、特開２０００−１３６９１６号公報に記載されているように、赤外線レーザビームをウエハのエッジ部に照射し、ウエハをレーザビームに対して傾斜させて少なくとも１つのビデオカメラで検査する技術がある。
しかしながら、上記各技術は、いずれもウエハのエッジ部を検出することは可能であるが、ウエハのエッジ部における欠陥部、特にエッジカットライン幅を検出するものではない。このため、フォトレジストの薄膜が塗布された後の工程で処理を進めていく上で、不良のウエハを製造してしまうような不具合の原因となるおそれがある。
また欠陥検査では、ウエハの外周部の全周に亘る画像データ（エッジ画像）を取得しなければならないが、上記各技術は、全周のエッジ画像を取得するものではなく、半導体ウエハのウエハエッジ部全周に亘る欠陥部を検出するものでもない。
本発明の目的は、半導体製造検査工程における半導体ウエハの外周部分の検査を、短時間で容易に行なうことが可能な半導体ウエハ検査装置を提供することにある。
発明の開示
本発明の半導体ウエハ検査装置は、半導体ウエハを吸着保持する回転テーブルと、前記回転テーブル上に保持された前記半導体ウエハの少なくともエッジ部を照明する照明装置と、前記照明装置により照明された前記半導体ウエハのエッジ部を撮像する撮像装置と、前記撮像装置により撮像された前記エッジ部の画像を取得して少なくともエッジカット量又はクラックを検出する画像処理装置と、前記画像処理装置で画像処理された前記エッジ部の画像を表示出力する表示部と、を具備している。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施例に係る半導体ウエハ検査装置を適用したアライナーの構成を示す図である。このアライナー１は、半導体ウエハ２（以下、単にウエハと称する）を欠陥検査装置本体３に渡す前にアライメントする機能を有する。欠陥検査装置本体３は、アライメントされた半導体ウエハ２を受け取り、この半導体ウエハ２の表面又は裏面の各種欠陥を、マクロ的又はミクロ的に検査する。
２つのカセット４、５には、それぞれ未検査又は検査済みのウエハ２が収納されている。カセット４、５とアライナー１との間には、搬送ロボット６が設けられ、カセット４からウエハ２をアライナー１を介して欠陥検査装置本体３に搬送するローダ部を構成している。
搬送ロボット６は、伸縮可能な２本のアーム７、８を上下２段に備え、これらのアーム７、８にそれぞれハンド９、１０が取付けられている。なお、ハンド９、１０は、重なり合っているので１本に図示している。また、搬送ロボット６は、移動機構１１に設けられている。
移動機構１１は、カセット４、５の並設されている方向と並行にレールが設けられ、搬送ロボット６を矢印ａ方向へ移動させて、各カセット４、５と対応する各位置でそれぞれ停止させる。
アライナー１は、ウエハ２が回転テーブル１ａにセットされると、ウエハ２を一定の回転速度で回転させることにより、ウエハ２の中心位置とノッチ又はオリフラの方向を検出し、この検出結果に基づいてウエハ２のアライメントを行なう機能を有している。
図２は、本第１実施例に係る欠陥検査装置本体３の概略構成を示す図である。
図２において、２軸移動ステージ３０（電動ステージ）は、Ｘ軸及びＹ軸方向へ移動可能となっており、Ｙ方向移動ステージ３１ａとＸ方向移動ステージ３２ａとからなる。なお、Ｙ方向移動ステージ３１ａはＹ方向駆動部３１、Ｘ方向移動ステージ３２ａはＸ方向駆動部３２によって、それぞれＹ方向とＸ方向へ移動するように構成されている。２軸移動ステージ３０の上部には、ウエハを吸着保持し回転機構駆動部２０によって回転駆動する回転テーブル２１が配置されている。
またミクロ観察は、顕微鏡の対物レンズ６０を介して、撮像装置６１で撮影される。ウエハのエッジ部を検査する場合には、エッジ観察モードに設定することにより、Ｙ方向移動ステージ３１ａとＸ方向移動ステージ３２ａとを制御し、回転テーブル２１に吸着保持されたウエハのエッジ部を対物レンズ６０の下方に合わせる。このようにして、ウエハエッジ部を対物レンズ下方に合わせ撮像装置６１で撮像する。この撮像装置６１で撮影されたウエハエッジ部の画像は画像処理部で数値解析され、エッジカット量が算出される。
また、本半導体ウエハ検査装置の操作は、操作パネルあるいはコンピュータの表示部に表示されたＧＵＩ（グラフィック・ユーザ・インターフェース）によって行なう。
エッジ観察／通常観察切替機４０は、ポインティングデバイス５０の制御対象である回転機構駆動部２０とＹ方向駆動部３１とを切替えるためのスイッチである。ポインティングデバイス５０は、ジョイスティック（ＪＳ）などからなる。ポインティングデバイス５０は、２軸移動ステージ３０の位置を制御したり、回転テーブル２１によるウエハの回転方向、回転速度を制御したりする。これにより、ウエハのエッジ部（外周部）の観察時に、ウエハの位置の微調整を行なって対物レンズ６０の下方にウエハエッジ部に合わせたり、回転速度の微調整を行なって観察速度の調整をしたりすることが可能になる。
次に、上記のように構成された半導体ウエハ検査装置の動作について説明する。
図３は、本第１実施例に係る半導体ウエハ検査装置の動作の流れを示す図である。オペレータが、通常のウエハ表面の欠陥検査から、ウエハエッジ部の検査に移行するものとする。まずオペレータは、Ｓ１で、例えば操作パネルに取付けられているエッジ移動ボタン、又は表示装置の画面に表示されているエッジ位置移動ボタンを押す。以下、エッジ位置移動ボタン、回転ボタン、回転停止ボタン、回転／移動速度切換ボタン、ポインティングデバイスなどの各操作ボタンは表示装置に表示されており、その表示装置に表示された操作ボタンを押すことによって、操作が行なわれるものとする。
エッジ位置移動ボタンが押されると、例えば、２軸移動ステージ３０のＸ方向移動ステージ３２ａがＸ方向に移動する。これにより、Ｓ２で、回転テーブル２１に吸着／保持されたウエハのエッジ部が対物レンズ６０下に移動し、対物レンズ６０でウエハエッジ部近傍の詳細な画像を観察できるようになる。このとき、オートフォーカス機能を動作させて対物レンズ６０のフォーカスを行なった後、ウエハエッジが対物レンズ６１から外れてフォーカスが不能になることを防止するために、オートフォーカス機能を切ることが好ましい。ウエハエッジ部が対物レンズ６０下に移動すると、Ｓ３，Ｓ４で、ステージから完了信号が返されて、操作画面あるいは操作パネルにその旨が表示される。そして、オペレータが表示装置に表示された画像を確認して、Ｓ５で、必要に応じてポインティングデバイス５０を操作し、Ｓ６で、ウエハエッジ部が対物レンズの視野に完全に入るように２軸移動ステージ３０を微調整する。その後、Ｓ７，Ｓ８で、Ｙ方向駆動部３１及びＸ方向駆動部３２から完了信号が返される。
次に、Ｓ９で、オペレータが回転ボタンを押して回転方向を選択すると、Ｓ１０で、回転機構駆動部２０が駆動し、ウエハ２が回転ステージ２１によって回転を開始する。回転ステージ２１が回転すると、Ｓ１１，Ｓ１２で、回転機構駆動部２０から回転開始信号が返される。回転テーブル２１の回転は、オペレータが回転停止ボタンを押すまで続けられる。回転テーブル２１が回転すると対物レンズ６０の下のウエハ２のエッジ部が撮像装置６１により撮像され表示装置に表示される。オペレータは表示装置に表示されたウエハエッジ部の画像を観察する。なお、ウエハ２が回転を開始した時点であるいはオペレータの指示によって、エッジ観察／通常観察切替機４０がエッジ観察モードに切換えると、ポインティングデバイス５０は回転機構２１による回転速度を調整できるようになる。
これにより、ウエハエッジ部の観察開始前には、ポインティングデバイス５０によって２軸移動ステージ３０の位置を制御して、ウエハエッジ部の観察位置が対物レンズ６０の視野中心にくるように微調整できる。また、ウエハエッジ部の観察開始後には、ポインティングデバイス５０によって回転機構２１の回転速度を制御して観察速度をオペレータの好みに合わせて調整できる。このような制御により、操作性の向上を図ることができる。
ウエハエッジ部の観察が終了し、Ｓ１３で、オペレータが回転停止ボタンを押すと、Ｓ１４で、回転機構駆動部２０に停止信号が送られ回転テーブル２１の回転（ウエハの回転）が停止する。その後、Ｓ１５，Ｓ１６で、回転機構駆動部２０から回転停止信号が返される。なお、このウエハ２の回転／停止は、リンスカットの不良やクラックなどの欠陥部を見つけたら、必要に応じて停止させて、ウエハエッジ部を撮像装置６１により撮像し、その画像データを画像処理部で解析する。また、ウエハエッジ部の観察時には、定期的に（一定周期で）当該観察部分の画像データを取得して、画像処理部でリンスカット量やクラックなどの欠陥を解析する。
この画像処理部には自動欠陥分類ソフトがインストールされ、リンスカット量の規定値から外れた場合、又は欠陥がクラックである場合には、そのウエハ２は不良と判定される。画像処理部において、リンスカット不良と判定された場合には、そのウエハ２はレジスト膜除去工程に戻され、クラック不良と判定された場合には、そのウエハ２は後工程で割れるおそれがあるため廃棄処分される。
そして、ウエハエッジ観察モードを終了するとき、Ｓ１７で、オペレータがリセットボタンを押す。リセットボタンが押されると、Ｓ１８で、回転機構駆動部２０が制御され、回転テーブル２１が観察前の角度（初期状態）に戻る。すなわち、回転テーブル２１に吸着保持されたウエハ２のノッチが元の基準位置、例えば０°の位置に一致するようにウエハ角度（回転角度）を元に戻す。その後、Ｓ１９，Ｓ２０で、ステージから完了信号が返される。
図４Ａ，図４Ｂは、ウエハエッジ部の拡大表示例を示す図である。低倍率の対物レンズ６０でウエハエッジ部を観察しているときに、例えば、図４Ａのようなクラックらしき異常を見つけた場合、対物レンズを高倍率に変更して図４Ｂに示すように拡大して観察する。この倍率の変更は、オペレータが顕微鏡の接眼レンズで目視により異常を見つけた場合でも良いし、撮像装置により撮像された画像を画像処理の自動欠陥分類ソフトによって異常と判断した場合であっても良い。
このように、高倍率の対物レンズ６０に切換えて異常部分を拡大視することで欠陥によるものか否かを容易に判定できる。例えば、５倍程度までの低倍率で観察し、異常が見つかった場合に、低倍率の対物レンズより大きな１０倍、２０倍、５０倍、あるいは１００倍といった高倍率の対物レンズに変更して、異常部分を拡大して詳細な欠陥検査を行なう。また、このような異常が欠陥と判定された場合には、その欠陥データ及び画像データを登録しておくことが好ましい。これにより、当該欠陥データ及び画像データを後の検査に活用することができる。
また、ウエハエッジ部の観察を行なっている場合に、ウエハ２のどの部分を観察しているのかが分からなくなってしまうことがある。このため、図５に示すように、エッジ観察をしているときに、Ｙ方向駆動部３１、Ｘ方向駆動部３２、回転機構駆動部２０のパルス信号などに基づいて観察位置の座標と回転角度を求め、操作画面（あるいは操作パネル）６１にウエハ２のどの部分を現時点で観察しているのかを表示することが好ましい。例えば、図５に示すようにウエハマップ２’を操作画面に表示し、このウエハマップ２’上に観察ポイントＡが表示される。なお、図５の操作画面６１には、観察ポイントＡのウエハ画像の他、欠陥の種類を分類するための分類ボタン６２、欠陥画像を保存するための保存ボタン６３、欠陥データを登録するための登録ボタン６４が表示されている。
上記のように、２軸移動ステージ３０上に配置された回転テーブル２１の回転中心からウエハ２の半径と同じ同心円上には、ウエハエッジを検出するセンサを３ヶ所に配置してなるアライメント機構が備えられている。アライメント機構は、３点のウエハエッジの座標データからウエハの中心ずれ量を求め、ウエハ２の中心が回転中心となるように回転テーブル２１の回転動作に連動させて、２軸移動ステージ３０を自動制御する。このように、回転テーブル２に偏心して吸着保持されたウエハ２の中心が回転中心となるように半導体ウエハ２の位置を補正することで、常に正確に半導体ウエハ２のウエハエッジ部の近傍を観察することができる。
なお、本発明は上記第１実施例に限定されるものではない。例えば、エッジ観察開始時に、２軸移動ステージにより半導体ウエハを、ミクロ観察光学系の光軸方向に対して垂直なＸ−Ｙ平面内で移動させ、ウエハエッジ部が対物レンズの下に移動するようにしたが、対物レンズがウエハエッジ部の上に移動するようにしても良い。
第２実施例の半導体ウエハ検査装置を適用したアライナーの構成は、図１と同一である。
図６は、本発明の第２実施例に係るウエハエッジ検査装置の概略構成を示す図である。上述したアライナー１には、図６に示すウエハエッジ検査装置７０が設けられている。アライナー１の上方には、照明装置７１が設けられている。この照明装置７１は、照明光をウエハ２のウエハエッジ部に対して所定の角度で照射（斜照明）する。照明装置７１は、照明光をウエハ２のウエハエッジ部に斜照明する際に、その照射角度θ１を任意の角度に設定できる。
また、照明装置７１から出力される照明光の光路上には、フィルタチェンジャー７２が設けられている。このフィルタチェンジャー７２は、バンドパスフィルタ７３１と偏光フィルタ７３２のいずれか一方を照明光の光路上に挿入（挿脱）する。なお、バンドパスフィルタ７３１を照明光路上に挿入すれば、指定する波長の照明光をウエハ２のウエハエッジ部に照射して干渉撮像が可能となる。また、偏光フィルタ７３２を照明光路上に挿入すれば、偏光撮像が可能となる。
さらに、アライナー１の上方に上記照明装置７１と反対側に撮像装置７４が設けられている。この撮像装置７４は、アライナー１によって一定の回転速度で回転しているウエハ２のウエハエッジ部を撮像する。撮像装置７４には、例えば一次元ＣＣＤ（ラインセンサカメラ）、二次元ＣＣＤセンサ、又はタイムディレーカメラ（ＴＤＩカメラ）が用いられる。撮像装置７４は、半導体ウエハ２のウエハエッジ部に対して任意の角度θ２で撮像可能である。また撮像装置７４は、撮像倍率を任意の倍率に変更可能となっており、縦解像度を選定できる。
この撮像装置７４として一次元ＣＣＤを用い、アライナー１の回転テーブル１ａの回転速度に同期して、一定の回転速度で回転しているウエハ２のウエハエッジ部を連続的に撮像することによって、ウエハエッジ部を帯状の撮像画像データとして取得する。従って撮像装置７４は、回転テーブル１ａの回転速度を可変することにより、撮像の横解像度（ウエハエッジ部の長手方向の解像度）を変更することが可能である。
なお、撮像装置７４の位置をウエハ２に接近させることにより、高倍率になる。撮像装置７４から出力される画像信号は、エッジ欠陥処理部７５に送られる。このエッジ欠陥処理部７５は、撮像装置７４での撮像により取得された帯状の撮像画像データと良品の前記ウエハの画像データとを比較して、ウエハのウエハエッジ部における欠陥部を検出し、かつ当該帯状の撮像画像データを表示出力する機能を有している。
具体的には、エッジ欠陥処理部７５は、ＣＰＵ等からなる主制御部７６と、この主制御部７６により読み出し、書み込みが可能で、撮像装置７４から出力された画像信号を帯状の撮像画像データとして記憶する画像メモリ７７と、良品のウエハのウエハエッジ部の画像データを記憶するための良品画像データメモリ７８と、帯状の撮像画像データと良品のウエハ２の画像データとを比較してウエハ２のウエハエッジ部における欠陥部を検出する欠陥検出部７９と、帯状の撮像画像データをディスプレイ８０に表示出力する表示部８１とから構成されている。
良品画像データメモリ７８に記憶される良品の半導体ウエハ２の画像データは、例えば過去の検査により良品として判定されたウエハ２の帯状の撮像画像データを用いたり、ロット中のウエハ２を順次検査する毎に良品のウエハ２を判定して、その良品のウエハ２の画像データを更新するようにしたりする。
欠陥検出部７９は、帯状の撮像画像データと良品のウエハ２の画像データとを比較することによって、ウエハ２のウエハエッジ部における欠陥部の種類、例えば塵、傷、欠け（ウエハチッピング）、ひび割れ（クラック）などを判定し、これら欠陥部の欠陥数、座標位置（Ｘ，Ｙ）と、欠陥の面積（大きさ）などとを算出する機能を有している。
また欠陥検出部７９は、半導体製造工程におけるウエハ２の表面へのフォトレジスト塗布の後に、ウエハ２のウエハエッジ部にリンス液を滴下して所定幅だけフォトレジストをカットしたときのエッジカットライン幅を検出し、このエッジカットライン幅と予め設定された閾値とを比較してエッジカットライン幅の異常部分を判定し、その座標位置（Ｘ，Ｙ）と、その面積とを算出する機能を有している。
図７は、本ウエハエッジ検査装置における帯状の撮像画像データの表示出力例を示す図である。表示部８１は、例えば図７に示すように帯状の撮像画像データを複数に分割、例えば角度９０度ごとに分割した４つの分割画像データＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを作成し、これら分割画像データＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄをディスプレイ３０に表示する機能を有している。
ここで、分割画像データＡにおけるＧ１は欠けを示し、分割画像データＢにおけるＧ２は傷、分割画像データＣにおけるＧ３は塵、分割画像データＤにおけるＧ４はエッジカットライン幅の異常部分を示している。
表示部８１は、図７に示すようにラインセンサカメラで撮像した帯状の撮像画像データをウエハマップの画面上に円形状に展開して、ディスプレイ８０に表示する機能を有している。このときの画像処理では、４つの分割画像データＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを張り合わせることにより円形状の撮像画像を得ている。
表示部８１は、ディスプレイ８０に表示されているウエハマップ上で、例えばポインタを欠陥部Ｇ１〜Ｇ４の任意の１つに移動させて、クリック操作することにより、図８に示すようにポインタで指示された欠陥部Ｇ１〜Ｇ４の拡大画像をディスプレイ８０に表示する機能を有している。
また表示部８１は、帯状の撮像画像データ（分割画像データＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）が表示されているディスプレイ８０の画面上において、欠陥部Ｇ１〜Ｇ４の種類に応じて、これら欠陥部Ｇ１〜Ｇ４を色分け表示する機能を有している。
さらに表示部８１は、帯状の撮像画像データ（分割画像データＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を表示出力すると共に、欠陥検出部７９による判定結果を表示する機能を有している。半導体ウエハ２のウエハエッジ部における欠陥部としては、例えば図９に示す傷、ゴミ、欠け（ウエハチッピング）、エッジカットライン幅の異常部分や、塵、ひび割れなどであり、判定結果としては、各欠陥部の座標位置（Ｘ，Ｙ）と、その面積などである。
次に、上記のように構成されたウエハエッジ検査装置の動作について説明する。
アライナー１は、ウエハ２がセットされると、このウエハ２を一定の回転速度で回転させることにより、１つのエッジセンサによりウエハ２の３点のエッジ座標を検出し、この３点のエッジ座標データからウエハ２の中心位置とノッチの方向を検出し、この検出結果に基づいて半導体ウエハ２のアライメントを行なう。
これと共に、照明装置７１は、一定の回転速度で回転している半導体ウエハ２のウエハエッジ部に対して、照明光を所定の照射角度θ１で斜照明する。
撮像装置７４は、アライナー１によって一定の回転速度で回転しているウエハ２のウエハエッジ部からの反射光を、ウエハ２のウエハエッジ部に対して任意の角度θ２で撮像し、その画像信号を出力する。この画像信号は、エッジ欠陥処理部７５の画像メモリ７７に、ウエハのウエハエッジ部の帯状の撮像画像データとして記憶される。
エッジ欠陥処理部７５の欠陥検出部７９は、撮像画像データと良品画像データとを比較して、ウエハエッジ部における欠陥である塵、傷、欠け（ウエハチッピング）、ひび割れ、エッジカットライン幅の異常部分などの座標位置（Ｘ，Ｙ）と、その面積とを算出する。
一方、表示部８１は、画像メモリ７７に記憶されている帯状の撮像画像データを、例えば図７に示すように複数に分割（円形状を想定して例えば９０度ごとに分割）して４つの分割画像データＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを作成し、これら分割画像データＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄをディスプレイ８０に表示する。これと共に表示部８１は、帯状の撮像画像データを半導体ウエハ２の円形形状に対応する円形状に展開して、ディスプレイ８０に表示する。
この場合、図７に示すようにディスプレイ８０の画面上の上部に円形状に展開した撮像画像データを表示し、下部に４つの帯状の分割画像データＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを上下方向に並べて表示する。そして、これら円形形状の画像と帯状の分割画像とに、各欠陥部Ｇ１〜Ｇ４（欠けＧ１、傷Ｇ２、塵Ｇ３、エッジカットライン幅の異常部分Ｇ４）の符号を一致させて表示する。
また表示部８１は、帯状の撮像画像データ（分割画像データＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）が表示されているディスプレイ８０の画面上で、欠陥部Ｇ１〜Ｇ４の種類に応じて、これら欠陥部Ｇ１〜Ｇ４を色分け表示する。
さらに表示部８１は、帯状の撮像画像データ（分割画像データＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を表示出力すると共に、欠陥検出部７９による判定結果を表示する。ウエハ２のウエハエッジ部における欠陥部としては、例えば図９に示す傷、ゴミ、欠け（ウエハチッピング）、エッジカットライン幅の異常部分や、塵、ひび割れなどであり、判定結果としては、各欠陥部の座標位置（Ｘ，Ｙ）と、その面積などである。
このように本第２実施例においては、アライナー１により一定の回転速度で回転しているウエハ２のウエハエッジ部を撮像装置７４によって撮像し、この撮像により取得された帯状の撮像画像データと良品の画像データとを比較して、半導体ウエハ２のウエハエッジ部の欠陥検査を行なう。それと共に、帯状の撮像画像データをその分割画像データＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとして表示し、かつ円形状に展開した撮像画像データとして表示するので、半導体ウエハ１の全周のウエハエッジ部における欠陥部である、塵、傷、欠け（ウエハチッピング）、ひび割れ、エッジカットライン幅の異常部分などを検出できる。
これにより、フォトレジストの薄膜が塗布された後の工程で処理を進めていく上で、不良のウエハを製造してしまうような不具合の原因の一つを確実に検出できる。そのうえ撮像装置７４は、アライナー１における回転速度を可変することにより、撮像の横解像度を変更できるので、ウエハエッジ部の長手方向の解像度を向上して歪みのない撮像画像データを取得し、欠陥部の検出精度を向上できる。
また、アライナー１では、ウエハ２を欠陥検査装置本体３に渡すためにアライメント動作するときに、半導体ウエハ２を一定の回転速度で回転させる。これを利用し、ウエハ２のウエハエッジ部の欠陥検査を行なうことにより、別途検査装置を設けることなく、既存のアライナー１に照明装置７１や撮像装置７４、エッジ欠陥処理部７５を備えるだけの簡単な構成で、ウエハエッジの検査を実現できる。
また、帯状の撮像画像データや円形状に展開した撮像画像データの表示を行なうことにより、塵、傷、欠け（ウエハチッピング）、ひび割れ、エッジカットライン幅の異常部分などの各欠陥部Ｇ１〜Ｇ４の位置が、実際の半導体ウエハ２上のどの位置であるかを視覚的に認識できる。
また、半導体ウエハ２のウエハエッジ部には、ウエハ２に関する情報、例えばウエハの識別番号（ウエハＩＤ）Ｗが付されている。この識別番号Ｗは、ウエハエッジ部上の予め決められた位置に付されている。識別番号Ｗは、例えば文字情報「ＡＥＯ２１」からなる。
この識別番号Ｗを認識する場合、識別番号Ｗの付されている位置に撮像装置７４を移動する。撮像装置７４から出力される画像信号を、図６に示すエッジ欠陥処理部７５内に追加した情報読取部８２で画像処理して、ウエハエッジ部に付されている半導体ウエハ２の識別番号を文字認識する。
なお、半導体ウエハ２のウエハエッジ部が薄膜で覆われている場合がある。この場合、半導体ウエハ２の識別番号Ｗは、文字認識されない。このような場合、照明装置７１又は撮像装置７４に所定波長のフィルタを装着する。これにより、半導体ウエハ２のウエハエッジ部が薄膜で覆われていても、識別番号Ｗを文字認識できる。
そのうえ、各欠陥部の種類等に応じて符号Ｇ１〜Ｇ４を付して表示したり、色分け表示したりすることにより、各欠陥部Ｇ１〜Ｇ４の位置や種類を間違えることも防止できる。
また、円形状に展開した撮像画像データを表示するときの実際の画像処理は、４つの分割画像データＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを張り合わせるだけなので、簡単な画像処理で済む。
また、半導体ウエハ２のウエハエッジ部における欠陥部Ｇ１〜Ｇ４として、例えば塵、傷、欠け（ウエハチッピング）、ひび割れ、エッジカットライン幅の異常部分などを表示し、さらに、それらの座標位置（Ｘ，Ｙ）と、その面積とを合わせて表示するので、各欠陥部Ｇ１〜Ｇ４の欠陥の状態を認識できる。そのうえ、欠陥部Ｇ１〜Ｇ４の拡大画像をディスプレイ３０の画面上に表示すれば、欠陥部Ｇ１〜Ｇ４の詳細な状態を視認できる。
また、フィルタチェンジャー７２によってバンドパスフィルタ７３１を照明光路上に挿入することにより、干渉撮像による観察を行なえる。また、フィルタチェンジャー７２によって偏光フィルタ７３２を照明光路上に挿入することにより、偏光撮像による観察を行なえる。
図１０は、本発明の第３実施例に係るエッジ欠陥検査装置の構成を示す図である。このエッジ欠陥検査装置１００は、落射テレセントリック照明結像光学系を用いている。センサ筐体１０１は、筒状に形成されている。
光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）１０２である。このＬＥＤ１０２は、ＬＥＤ光を出力する。ＬＥＤ１０２は、センサ筐体１０１の側面に設けられている。
ハーフミラー１０３は、センサ筐体４１内部に傾斜して設けられている。ハーフミラー１０３は、ＬＥＤ１０２から出力されたＬＥＤ光をテレセントリックレンズ１０４側に反射し、かつテレセントリックレンズ１０４により集光された半導体ウエハ２からの反射光を透過させる光路分割素子である。
テレセントリックレンズ１０４は、ＬＥＤ１０２から出力されたＬＥＤ光を平行光に整形して半導体ウエハ２のウエハエッジ部に照射するコリメートレンズ作用と、半導体ウエハ２から反射してきたＬＥＤ光を集光する集光レンズ作用とを有する。
画像センサ部１０６は、テレセントリックレンズ１０４の後焦点側の光軸Ｐ上に設けられている。この画像センサ部１０６は、絞り１０７と、リレー結像用レンズ１０８と、２次元撮像素子１０９とからなる。
２次元撮像素子１０９は、複数の固体撮像素子（ＣＣＤ）を２次元平面状に縦横に配列してなる。この２次元撮像素子１０９により取得された２次元画像信号のうち１ライン又は複数ラインの画像データを得ることで、画像センサ部１０６は、ラインセンサカメラとして作用する。
エッジ欠陥検査装置１００は、ウエハ２のウエハエッジ部の上方の、ウエハ２の搬送、搬出の邪魔にならない位置に設けられる。また、画像センサ部１０６の出力端子には、図６に示すエッジ欠陥処理部７５が接続されている。
本第３実施例のエッジ欠陥検査装置１００も、上記第２実施例と同様に、アライナー１によって一定の回転速度で回転している半導体ウエハ２のウエハエッジ部を撮像するものである。画像センサ部１０６の２次元撮像素子１０９は、アライナー１における一定の回転速度に同期して半導体ウエハ２のウエハエッジ部を撮像することにより、図７に示すようなウエハエッジ部の帯状の撮像画像データを取得する。なお、エッジ欠陥処理部７５による画像処理については、上記第２実施例と同様の処理がなされるので、その詳細な説明は省略する。
このように本第３実施例によれば、上記第２実施例と同様に、画像センサ部１０６により、回転しているウエハ２のウエハエッジ部を撮像し、この撮像により取得された帯状の撮像画像データと良品の画像データとを比較して、半導体ウエハ２のウエハエッジ部の欠陥検査を行なうことができる。
本第３実施例では、上記第２実施例と同様の効果が得られる他に、ハーフミラー１０３に近接してＬＥＤ１０２、テレセントリックレンズ１０４、及び画像センサ１０６を集約して配置し、エッジ欠陥検査装置１００の小型化を図っている。これにより、半導体製造工程に配給される半導体ウエハ２の表面欠陥やパターン形状計測を行なう検査装置や、露光装置などの製造装置に設けられたアライナーに、エッジ欠陥検査装置１００を容易に設置することができる。
なお、本発明は上記第２及び第３の実施例に限定されるものではない。例えば、ディスプレイ８０の画面上における表示方法は、次の通りに変形してもよい。
図１１，図１２は、本ウエハエッジ検査装置における帯状の撮像画像データの表示出力の変形例を示す図である。図１１に示す表示例は、円形状に展開した撮像画像データの外周側に沿って、各分割画像データＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを表示している。すなわち、円形状の撮像画像データの角度９０度ごとに、各分割画像データＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを対応付けて表示している。これにより、撮像画像データと各分割画像データとの位置関係を示している。
図１２に示す表示例は、円形状に展開した撮像画像データの上下側に、各分割画像データＥ，Ｆを表示している。すなわち、円形状の撮像画像データの角度１８０度ごとに、２分割した各分割画像データＥ，Ｆを対応付けて表示している。これにより、撮像画像データと各分割画像データとの位置関係を示している。なお、この表示例では、角度１８０度ごとに２分割した各分割画像データＥ，Ｆを表示しているが、分割する角度は任意の角度に設定できる。
また、オペレータによってクリック操作された例えば欠陥部Ｇ１の拡大画像を表示する場合、ズーム機能を用いて拡大倍率を連続的に可変するようにしてもよい。また、欠陥部Ｇ１〜Ｇ４の各位置を、例えば半導体ウエハ２のノッチＮ又はオリフラを基準位置として、この基準位置からの角度を算出して表示するようにしてもよい。また、帯状の撮像画像データの一部分をディスプレイ８０に表示し、この表示領域をオペレータの操作に応じて変更し、スクロール表示するようにしてもよい。
さらに、ウエハ２を一定の回転速度で回転させる各種製造装置などに搭載することが可能である。また、半導体製造分野に限らず、円形状の検査対象の外周部を観察、検査する装置全般に適用できることは言うまでもない。
本発明は上記各実施例のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適時変形して実施できる。
産業上の利用可能性
本発明によれば、半導体製造検査工程における半導体ウエハの外周部分の検査を、短時間で容易に行なうことが可能な半導体ウエハ検査装置を提供できる。
すなわち本発明によれば、半導体ウエハのエッジ部近傍をミクロ観察光学系によりスムーズに観察することができる。このため、半導体製造装置における検査工程の効率化を図ることができる。さらに、エッジ部の観察が容易になり、スムーズな操作が可能となるため、半導体検査工程における生産性の向上を図ることができる。
また本発明によれば、半導体ウエハのエッジ部の全周に亘って、欠陥部の判定を行なえる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１実施例に係る半導体ウエハ検査装置を適用したアライナーの構成を示す図
図２は、本発明の第１実施例に係る欠陥検査装置本体の概略構成を示す図。
図３は、本発明の第１実施例に係る半導体ウエハ検査装置の動作の流れを示す図。
図４Ａ，図４Ｂは、本発明の第１実施例に係るウエハエッジ部の拡大表示例を示す図。
図５は、本発明の第１実施例に係るウエハエッジ部の表示例を示す図。
図６は、本発明の第２実施例に係るウエハエッジ検査装置の概略構成を示す図。
図７は、本発明の第２実施例に係るウエハエッジ検査装置における帯状の撮像画像データの表示出力例を示す図。
図８は、本発明の第２実施例に係る欠陥部の拡大画像の表示例を示す図。
図９は、本発明の第２実施例に係る欠陥検出部により算出される欠陥部の座標位置とその面積とを示す模式図。
図１０は、本発明の第３実施例に係るエッジ欠陥検査装置の構成を示す図。
図１１は、本発明の第３実施例に係るウエハエッジ検査装置における帯状の撮像画像データの表示出力の変形例を示す図。
図１２は、本発明の第３実施例に係るウエハエッジ検査装置における帯状の撮像画像データの表示出力の変形例を示す図。
【図１】
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【図２】
2003028089.tif 000004
【図３】
2003028089.tif 000005
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
2003028089.tif 000008
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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