(57)【要約】      （修正有）【課題】斜め方向パターンを持つようなデバイスの欠陥検査に際しても、検査精度の向上をはかり、高感度で、信頼性の高い半導体装置の検査方法を提供する。【解決手段】  検査ユニット２０００に対して支持台１００２が相対的に回動可能に形成されており、支持台１００２を検査ユニットに対して相対的に所望の値だけ回転し、その位置で固定する回転位置調整手段５０００を具備した。【選択図】図４
2007005690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板を載置する支持台と、検査用対物レンズを備えた検査ユニットとを備え、
半導体基板上に形成されたパターンを検査する半導体装置用検査装置であって、
前記検査ユニットに対して前記支持台が相対的に回動可能に形成されており、
前記支持台を前記検査ユニットに対して相対的に所望の値だけ回転し、その位置で固定する回転位置調整手段を具備した半導体装置用検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置用検査装置であって、
前記位置調整手段は、複数の位置で固定するストッパを備え、
あらかじめ、決められた複数の方向で測定可能に構成された半導体装置用検査装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体装置用検査装置であって、
前記位置調整手段は、さらに半導体基板を平行移動する平行移動手段を備え、スキャン可能に構成された半導体装置用検査装置。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体装置用検査装置であって、
前記位置調整手段は、０度と、４５度との２段で固定するストッパを備え、
ハニカム構造の固体撮像素子を検査するように構成した半導体装置用検査装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体装置用検査装置であって、
前記位置調整手段は、前記支持台にとりつけられ、前記支持台が回動可能に形成された半導体装置用検査装置。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体装置用検査装置であって、
前記支持台が、あらかじめ定められた基本方向と、これに斜交する方向に、移動可能に形成された半導体装置用検査装置。
【請求項７】
請求項１に記載の半導体装置用検査装置であって、
前記支持台が、回転最小角度が１度刻みで回転可能に形成された半導体装置用検査装置。
【請求項８】
請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体装置用検査装置であって、
前記検査ユニットは、複数の検査用対物レンズユニットを備え、その少なくともひとつが固定され、
他の一つが回動可能である半導体装置用検査装置。
【請求項９】
斜め方向に形成されたパターンを含む半導体基板を検査する半導体装置の検査方法であって、
第１の方向に走行する第１のパターンに対して垂直となるように、検査ユニットを用いてスキャンし半導体基板上の前記第１のパターンを検査する工程と、
半導体装置用検査装置の支持台を検査ユニットに対して相対的に所望の値だけ回転し、その位置で固定する調整工程と、
前記第１の方向に対して斜交する第２の方向に走行する第２のパターンに対して垂直となるように前記検査ユニットを用いてスキャンし半導体基板上の前記第２のパターンを検査する工程とを含む半導体装置の検査方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の半導体装置の検査方法であって、
前記調整工程は、複数の位置で固定するストッパを切り替え、あらかじめ、決められた方向で測定可能に調整する工程を含む半導体装置の検査方法。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の半導体装置の検査方法であって、
前記調整工程は、半導体基板を平行移動する平行移動工程を含む半導体装置の検査方法。
【請求項１２】
請求項９に記載の半導体装置の検査方法であって、
０度と、４５度との２段で固定するストッパを備えた位置調整手段を用い、
前記第１のパターンを検査する工程は、ハニカム構造の固体撮像素子を０度の位置に位置あわせをして、検査する工程であり、
前記第２のパターンを検査する工程は、前記固体撮像素子を４５度の位置に位置あわせをして検査する工程である半導体装置の検査方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の半導体装置の検査方法であって、
前記調整工程は、前記支持台を回転して、検査すべき第２のパターンに対してスキャン方向が垂直となるように調整する工程を含む半導体装置の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置用検査装置およびこれを用いた半導体装置の検査方法にかかり、特にハニカム構造の固体撮像素子のように、斜め方向に走行するパターンの多い半導体装置における欠陥検出の高精度化に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体撮像素子においては、ギガピクセル以上まで撮像画素数の増加が進んでおり、画素領域の微細化も高まる一方である。このような状況の中で、フォトダイオードで構成される光電変換部上には反射防止用の高屈折率膜を形成する一方で、低スミア化のために、受光領域の周りはタングステン遮光膜で被覆した構造が提案されている。また、電荷転送部では電荷転送電極がフォトダイオード領域間に形成されている。
【０００３】
特に、ハニカム構造の固体撮像素子では、図３に示すように、光電変換部を構成するフォトダイオード３０は八角形であるため、遮光膜のエッジは斜め方向となっている。さらに電荷転送部の電荷転送電極３ａ、３ｂはこのフォトダイオード３０の外縁に沿って形成されるため、斜め４５度方向の経路を有して形成される。また、垂直電荷転送路４０もフォトダイオード３０の間隙を縫って斜め４５度方向の経路を有して形成される。パターン形成後、検査がなされるが、例えば、所定方向にパターンを走査し、観測された画像データと、参照パターン記憶部に記憶されている参照パターンとの比較結果に基づいて、欠陥検出装置で抽出された欠陥の正誤を判定することにより半導体ウェハ上の欠陥位置を検出する方法が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
このように、通常用いられる検査装置は、半導体ウェハの挿入方向に対して水平方向に走査されるように構成されている。このため、ハニカム構造の固体撮像素子のように斜め方向パターン成分を多くもつようなデバイスの場合には、パターンに対して斜め方向に走査することになり、高精度のパターン認識が困難であり、十分な検査精度を得ることができないという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】特開2004−363223号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
シリコンウェハ等の半導体ウェハは、外周の一部に直線状の切欠部であるオリエンテーションフラット（以下オリフラ）を形成し、結晶方位が判別できるように特徴部分をもって構成される。またオリフラに代えて外周の一部にＶ字形の切欠部（ノッチ）が設けられているものもある。この特徴部分によって、半導体基板表面における直交二軸方向（Ｘ方向及びＹ方向）が規定される。即ち、ノッチの場合は、例えばノッチ位置を最下位置とした場合に、半導体ウェハの水平・垂直方向が規定できる。また、オリフラの場合は、直線状の切り欠き部に対する直線方向を水平方向、これに直交する方向を垂直方向等と規定することができる。
【０００７】
通常この特徴部分を位置決めに用い、パターンの検査がなされるが、ノッチ位置を基準にして０度、９０度、１８０度、２７０度の４方向で検査のための走査が行われており、上述したハニカム構造の固体撮像素子の場合は、パターンの方向に沿った検査を行うのは不可能であり、十分な検査精度を得ることができないという問題があった。
【０００８】
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、斜め方向パターンを持つようなデバイスの欠陥検査に際しても、検査精度の向上をはかり、高感度で、信頼性の高い半導体装置の検査を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明は、半導体基板を載置する支持台と、検査用対物レンズを備えた検査ユニットとを備え、半導体基板上に形成されたパターンを検査する半導体装置用検査装置であって、前記検査ユニットに対して前記支持台が相対的に回動可能に形成されており、前記支持台を前記検査ユニットに対して相対的に所望の値だけ回転し、その位置で固定する回転位置調整手段を具備している。
【００１０】
この構成により、パターンの方向にあわせて回転することにより、パターンの方向に垂直に検査することができ、同一の検査時間で検査感度の向上をはかることができ、検査精度の向上をはかることができる。
【００１１】
また本発明の半導体装置用検査装置は、前記位置調整手段が、複数の位置で固定するストッパを備え、あらかじめ、決められた複数の方向で測定可能に構成されたものを含む。
【００１２】
この構成により、所望の方向で効率よく検査が可能となる。
【００１３】
また本発明の半導体装置用検査装置は、前記位置調整手段が、さらに半導体基板を平行移動する平行移動手段を備え、スキャン可能に構成されたものを含む。
【００１４】
この構成により、回転及び水平方向の移動が可能となり、所望の方向での検査が可能となる。
【００１５】
また本発明の半導体装置用検査装置は、前記位置調整手段が、０度と、４５度との２段で固定するストッパを備え、ハニカム構造の固体撮像素子を検査するように構成したものを含む。  
【００１６】
この構成により、０度にあわせて、次に４５度にあわせるだけで固体撮像素子の高精度のパターン検査が容易に可能となる。
【００１７】
また本発明の半導体装置用検査装置は、前記位置調整手段が、前記支持台にとりつけられ、前記支持台が回動可能に形成されたものを含む。
【００１８】
この構成により、半導体ウェハを支持台に固定し、位置調整を行うことができるため、極めて高精度の調整が可能となる。
【００１９】
また本発明の半導体装置用検査装置は、前記支持台が、あらかじめ定められた基本方向と、これに斜交する方向に、移動可能に形成されたものを含む。  
【００２０】
この構成により、支持台自体の位置調整を行うことができるため、極めて高精度の調整が可能となる。
【００２１】
また本発明の半導体装置用検査装置は、前記支持台が、回転最小角度が１度刻みで回転可能に形成されたものを含む。  
【００２２】
この構成により、高精度の方向調整が可能となる。
【００２３】
また本発明の半導体装置用検査装置は、前記検査ユニットが、複数の検査用対物レンズユニットを備え、その少なくともひとつが固定され、他の一つが回動可能であるものを含む。  
【００２４】
この構成により、検査用対物レンズユニットを回動するだけで容易に高精度の検査が可能となる。
【００２５】
また本発明の半導体装置用検査装置は、斜め方向に形成されたパターンを含む半導体基板を検査する半導体装置の検査方法であって、第１の方向に走行する第１のパターンに対して垂直となるように、検査ユニットを用いてスキャンし半導体基板上の前記第１のパターンを検査する工程と、半導体装置用検査装置の支持台を検査ユニットに対して相対的に所望の値だけ回転し、その位置で固定する調整工程と、前記第１の方向に対して斜交する第２の方向に走行する第２のパターンに対して垂直となるように前記検査ユニットを用いてスキャンし半導体基板上の前記第２のパターンを検査する工程とを含む。
【００２６】
この構成により、第１及び第２のパターンに対してともに高精度の検査を行うことが可能となる。
【００２７】
また本発明の半導体装置用検査装置は、前記調整工程が、複数の位置で固定するストッパを切り替え、あらかじめ、決められた方向で測定可能に調整する工程を含むものを含む。
【００２８】
この構成により、ストッパの切り替えのみで、細かな調整なしに短時間で高精度の検査が可能となる。
【００２９】
また本発明の半導体装置用検査装置は、前記調整工程は、半導体基板を平行移動する平行移動工程を含むものを含む。  
【００３０】
この構成により、高精度の位置調整が可能となる。
【００３１】
また本発明の半導体装置用検査装置は、０度と、４５度との２段で固定するストッパを備えた位置調整手段を用い、前記第１のパターンを検査する工程は、ハニカム構造の固体撮像素子を０度の位置に位置あわせをして、検査する工程であり、前記第２のパターンを検査する工程は、前記固体撮像素子を４５度の位置に位置あわせをして検査する工程であるものを含む。  
【００３２】
この構成により、ハニカム構造の固体撮像素子の検査が容易に実現可能となる。
【００３３】
また本発明の半導体装置用検査装置は、前記調整工程は、前記支持台を回転して、検査すべき第２のパターンに対してスキャン方向が垂直となるように調整する工程を含むものを含む。
【００３４】
この構成により、高精度の検査が可能となる。
【発明の効果】
【００３５】
以上説明してきたように、本発明の半導体装置用検査装置によれば、斜め方向のパターンに対しても垂直に検査できるように、位置調整手段を具備しているため、短時間でかつ高精度の検査が可能となる。
また本発明に検査方法によれば、検査しようとするパターンに対応した方向から検査を行うことができるため、高精度で信頼性の高いパターン検査が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
（実施の形態１）
本発明の半導体装置用検査装置は、検査ユニットに対して支持台が相対的に回動可能に形成されており、支持台を検査ユニットに対して相対的に所望の値だけ回転し、その位置で固定する回転位置調整手段を具備したことを特徴とする。
図１，２は、被検査対象としての半導体ウェハを示す平面図であり、各図において（ａ）は半導体ウェハを示し破線１はダイシングエリア、２はノッチである。（ｂ）は半導体ウェハ上に形成された代表的な多結晶シリコンの配線電極パターン３である。図３に固体撮像素子の平面図を示すように、多結晶シリコン３ａと３ｂは電荷転送電極を構成し、０度、４５度、１３５度の３方向に走行する。
すなわちこの検査装置は、図４に概略説明図を示すように、クリーンルーム内に配置され、ファンフィルタユニット１０１０によって異物除去のなされた空気を送入し、内部を清浄化されたクリーンブース１０００と、検査ユニット２０００と、この検査ユニット２０００により、マガジン３０００から取り出された被検査対象の固体撮像素子ウェハを撮像し、画像処理装置４０００と、パターン検査を行うウェハの位置調整を行う位置調整手段置換５０００を含み、画像処理によって欠陥パターンを抽出するものである。
例えば、被検査対象である多結晶シリコンの配線パターンの形成された固体撮像装置を形成した半導体ウェハ１００１を、検査ユニット２０００を用いて配線パターンの方向にスキャン方向が垂直となるように位置調整手段によって、位置あわせをして、撮像し、この撮像データに対し画像処理装置４０００によって画像処理を行うことにより、欠陥を検出できるように構成されている。
【００３７】
このクリーンブース１０００内には、さらに支持台１００２に載置された固体撮像素子を搭載した半導体ウェハの、θ方向の位置調整を行うθステージ１００３と、θステージ１００３を載置しＸＹ方向の位置調整を行うＸＹステージ１００４と、このＸＹステージ１００４を防振ゴム１００６を介してクリーンブース１０００に固定する固定台１００５とが配設されている。
【００３８】
またクリーンブース１０００内にはマガジン３０００に支持台１００２が収納された状態で、移動可能に装着されている。
【００３９】
また検査ユニット２０００は、明暗視野と対物レンズとの自動切換え機能を備えたレンズユニット２００１と、このレンズユニットの位置を調整する位置調整手段５０００と、オートフォーカス機能を備えたカメラユニット２００２とを備え、このカメラユニット２００２によって得られた撮像データを画像処理装置４０００で、基準パターンと比較処理し、欠陥であるか否かを判断するように構成されている。また検査用ユニットも固定の対物レンズユニットと、可動の対物レンズユニットの２眼鏡筒にしてもよい。
【００４０】
検査に際しては、まず、図１に示すようにノッチ２を下方にあわせて、多結晶シリコン層のパターン３ａをパターンの幅方向ａ１にスキャンし、測定する。
【００４１】
次いで、位置調整手段５０００を用いて支持台１００２を回転し、θ方向の位置調整を行うθステージ１００３によって、図２に示すようにノッチを４５度方向にあわせて、多結晶シリコン層のパターン３ｂをパターンの幅方向ａ２にスキャンし、測定する。このようにして得られた画像データを画像処理装置４０００で画像処理し、欠陥の有無を検出する。
【００４２】
あらかじめパターンの方向がわかっている場合には、ストッパをその位置に形成しておき、支持台１００２を回転してストッパ位置で位置決めをするようにすれば、極めて短時間で測定可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上説明してきたように、本発明の検査装置によれば、斜め方向のパターンを備えた半導体ウェハの検査を容易かつ高精度に形成することができることから、固体撮像素子など種々のデバイスの検査に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態１の検査方法を示す要部断面図
【図２】本発明の実施の形態１の検査方法を示す要部断面図
【図３】本発明の実施の形態１で用いられる固体撮像素子を示す平面図
【図４】本発明の実施の形態１の半導体装置用検査装置を示す図
【符号の説明】
【００４５】
１  ダイシングエリア、
２  ノッチ
３  配線パターン
【図１】
2007005690.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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