(57)【要約】【課題】ウエハの位置が変動した場合でも、受光光学系を高価にすることなく、小さな欠陥を検出可能なウエハ端面検査装置を提供する。【解決手段】対物レンズ１１の瞳位置に開口絞り１２が設けられており、撮像面１６は対物レンズ１１の瞳位置と共役な位置に設けられている。欠陥Ｃ、Ｄから放出された光は、視野絞り上では、対応する異なった位置Ｃ’、Ｄ’に結像するが、第２リレーレンズ１５により、それぞれ平行光とされ、撮像面１６を照明する。撮像面１６には、対物レンズ１１の瞳像が結像する。よって、図に示すように、欠陥Ｃ、Ｄから放出された光は、撮像面１６の同じ位置を照明する。すなわち、照明光が照明する位置が変わっても、その反射光が撮像面１６を照明する位置は変わらない。すなわち、ウェハ１の反りや径方向のシフト等に起因して、照明光がウェハ１を照明する位置が異なっても、撮像面１６で受光される位置は変わらない。【選択図】  図２
2009170686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハの一方のベベル、アペックス、他方のベベルのうちのいずれかを照明する照明光学系と、照明された前記一方のベベル、前記アペックス、前記他方のベベルのいずれかからの散乱光を受光する受光光学系と、前記受光光学系の対物レンズの瞳位置又は瞳共役位置に撮像面を配置した撮像装置と、前記撮像装置で検出した光に基づいて欠陥を検出する欠陥検出部を有することを特徴とするウエハ端面検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載のウエハ端面検査装置を、前記一方のベベル用、前記アペックス用、前記他方のベベル用に複数有し、前記複数の照明光学系はそれぞれ互いに異なる波長域の光を照明光とし、前記受光光学系はそれぞれの前記照明光学系に対応した波長域の光のみを受光するものであることを特徴とするウエハ端面検査装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のウエハ端面検査装置を複数有し、前記それぞれの照明光学系は、前記ウエハの円周部のほぼ同一箇所を照明するように配置されていることを特徴とするウエハ端面検査装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載のウエハ端面検査装置を複数有し、前記それぞれの照明光学系からの照明光が、他のウエハ端面検査装置の受光光学系に入射しないようにされていることを特徴とするウエハ端面検査装置。
【請求項５】
前記ウエハの半径をＲ、前記ウエハの回転角速度をω、前記照明光学系が照明する領域の幅をｄ、前記欠陥検出部の欠陥サンプリング周波数をΩとしたとき、
ω≦Ωｄ／Ｒ
であることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載のウエハ端面検査装置。
【請求項６】
欠陥の検出された場所を記憶する記憶手段を有することを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載のウエハ端面検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハ端面検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップを製造するリソグラフィー工程では、レジスト塗布工程、露光工程、洗浄工程、エッチング工程、レジスト除去工程などがあり、通常、これら工程毎に欠陥検査を行う。この欠陥検査中には、半導体ウエハの周縁部位に生じる各種の欠陥、例えばレジスト残渣、ひび、欠け、パーティクルの付着などの検査がある。
【０００３】
これまでウエハの検査においては、ウエハの表裏面の傷やゴミ、クラックの有無、膜ムラ等を検出することが主流であり、端面部は比較的軽視されがちであった。しかし近年端面部の欠陥が歩留に大きく影響することが認識され始め、ウエハ端面部を検査する要求が高まっている。
【０００４】
具体的には、ウエハ端面部に欠陥がある場合、最悪の場合には、チップの製造プロセス中にウエハが割れることがある。この場合、そのウエハ上の全チップが不良となるだけでなく、製造装置、検査装置の汚染をも引き起こすことになり、製造プロセスそのものに大きな影響を与えることになる。
【０００５】
ウエハ端面部（エッジ）は、図４にその断面を示すように、側面に向かって傾斜したベベル（上ベベル１ａ、下ベベル１ｂ）、及び側面のアペックス１ｃからなり、欠陥としては膜のエッジカット不良やクラック、傷などがある。これらのウエハ端面部の欠陥を検出する装置として、例えばＷＯ２００３／０２８０８９号公報（特許文献１）に示す装置がある。この装置は顕微鏡対物レンズや落射テレセントリック照明結像光学系を用いて、ウエハ端面部の画像を取得し、画像から欠陥を検出するものである。
【特許文献１】ＷＯ２００３／０２８０８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の欠陥検査装置においては、受光光学系において、被検査部からの正反射光を受光し、その受光量又は画像に基づいて欠陥の検出を行うものであったため、バックグラウンド光が大きく、小さな欠陥を検出できないという問題点があった。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ウエハの端面にある小さな欠陥を検出可能なウエハ端面検査装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するための第１の手段は、ウエハの一方のベベル、アペックス、他方のベベルのうちのいずれかを照明する照明光学系と、照明された前記一方のベベル、前記アペックス、前記他方のベベルのいずれかからの散乱光を受光する受光光学系と、前記受光光学系の対物レンズの瞳位置又は瞳共役位置に撮像面を配置した撮像装置と、前記撮像装置で検出した光に基づいて欠陥を検出する欠陥検出部を有することを特徴とするウエハ端面検査装置である。
【０００９】
本手段においては、対物レンズの瞳像が撮像面で撮像されているので、撮像されるのは、対物レンズの瞳像である。従って、ウエハからの光は、照明装置の照射位置がずれても、その散乱光が撮像面を照明する位置は変わらない。よって、ウエハの位置が変動しても、反射光の撮像面照明位置が撮像面から外れることがないので、ウエハの位置変動に関わらず欠陥の検出ができる。
【００１０】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段を、前記一方のベベル用、前記アペックス用、前記他方のベベル用に複数有し、前記複数の照明光学系はそれぞれ互いに異なる波長域の光を照明光とし、前記受光光学系はそれぞれの前記照明光学系に対応した波長域の光のみを受光するものであることを特徴とするウエハ端面検査装置である。
【００１１】
本手段は、例えば、上ベベル、アペックス、下ベベルの欠陥を３つの端面検査装置によって同時に検出しようとするものである。このような場合、照明光学系と受光光学系との配置によっては、例えば、上ベベルを照明する照明光が、下ベベルからの乱反射光を検出する受光光学系に入ってノイズとなるような場合がある。本手段においては、複数の端面検査装置のそれぞれが使用する光の波長を、完全に分離しているので、たとえ、他の端面検査装置の照明光が受光光学系に入射しても、それがノイズとなることを避けることができる。
【００１２】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であって、前記それぞれの照明光学系は、前記ウエハの円周部のほぼ同一箇所を照明するように配置されていることを特徴とするものである。
【００１３】
本手段においては、前記それぞれの照明光学系が、前記ウエハの円周部のほぼ同一箇所を照明するようにしているので、構成をコンパクトにすることができる。
【００１４】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１の手段又は第２の手段のウエハ端面検査装置を複数有し、前記それぞれの照明光学系からの照明光が、他のウエハ端面検査装置の受光光学系に入射しないようにされていることを特徴とするものである。
【００１５】
本手段にいおいては、他のウエハ端面検査装置からの照明光が受光光学系に入射してノイズとおなることがない。
【００１６】
前記課題を解決するための第５の手段は、前記第１の手段から第４の手段のいずれかであって、前記ウエハの半径をＲ、前記ウエハの回転角速度をω、前記照明光学系が照明する領域の幅をｄ、前記欠陥検出部の欠陥サンプリング周波数をΩとしたとき、ω≦Ωｄ／Ｒ
であることを特徴とするものである。
【００１７】
本手段によれば、ウエハの円周全体に亘って、検査もれなく検査を行うことができる。なお、スループットを上げるためには、Ωｄ／Ｒの値が、できるだけωに近いことが望ましい。
【００１８】
前記課題を解決するための第６の手段は、前記第１の手段から第５の手段のいずれかであって、欠陥の検出された場所を記憶する記憶手段を有することを特徴とするものである。
【００１９】
本手段においては、欠陥の検出された場所が記憶されるので、それに基づいて、検査されたウエハの取扱を最適に決定することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ウエハの端面にある小さな欠陥を検出可能なウエハ端面検査装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態の１例であるウエハ端面検査装置の主要部の概要を示す図である。被検査対象物であるウエハ１は、回転ステージ２の上に載せられており、回転ステージ２ごと回転している。上ベベル用照明光源３ａから放出された光は、上ベベル用照明光学系５ａにより、ウエハ１の上ベベルの被照明領域を、幅ｄのスリット光でテレセントリックに照明する。スリット光の長さ方向は、ウエハ１の半径方向であり、この方向の照明領域は、上ベベル全体をカバーする。スリット光の幅方向は、ウエハ１の円周方向であり、幅はｄである。
【００２２】
上ベベルの被照明領域からの散乱光は、上ベベル用受光光学系７ａで集光されてＳＰＤ等の上ベベル用受光装置８ａで受光される。
【００２３】
同様、下ベベル用照明光源３ｂから放出された光は、下ベベル用照明光学系５ｂにより、ウエハ１の下ベベルの被照明領域を、幅ｄのスリット光でテレセントリックに照明する。スリット光の長さ方向は、ウエハ１の半径方向であり、この方向の照明領域は、下ベベル全体をカバーする。スリット光の幅方向は、ウエハ１の円周方向であり、幅はｄである。
【００２４】
下ベベルの被照明領域からの散乱光は、下ベベル用照明光学系７ｂで集光されて下ベベル用受光装置８ｂで受光される。
【００２５】
又、アペックス用照明光源３ｃから放出された光は、アペックス用照明光学系５ｃにより、ウエハ１のアペックスの被照明領域を、幅ｄのスリット光でテレセントリックに照明する。スリット光の長さ方向は、ウエハ１の上下方向であり、この方向の照明領域は、アペックス全体をカバーする。スリット光の幅方向は、ウエハ１の円周方向であり、幅はｄである。
【００２６】
アペックスの被照明領域からの散乱光は、アペックス用照明光学系７ｃで集光されてアペックス用受光装置８ｃで受光される。
【００２７】
各照明光学系からの各被検査領域への照明光の入射角は約６０°とされている。又、各受光光学系の受光角（被検査領域面の法線と受光光学系の光軸とのなす角）は、約３０°とされている。よって、各被検査領域で反射された照明光の正反射光は、受光光学系には入射しない。すなわち、照明は暗視野照明である。また、各受光光学系には、他の検査装置からの照明光が直接入射しないように、各機器の配置がなされている。
【００２８】
被検査領域に欠陥が存在すると、その欠陥が照明光を散乱するため、その散乱光が受光光学系に入射し、場所に応じて、それぞれ上ベベル用受光装置８ａ、下ベベル用受光装置８ｂ、アペックス用受光装置８ｃで検出される。図示しない欠陥検出部は、上ベベル用受光装置７ａ、下ベベル用受光装置７ｂ、アペックス用受光装置７ｃに閾値を超える光が入射したとき、欠陥があると判定する。
【００２９】
図２に、これら、上ベベル用受光光学系７ａ、下ベベル用受光光学系７ｂ、アペックス用受光装置７ｃの光学系の概要を示す。ウエハ１から放出された散乱光は、対物レンズ１１で集光され、開口絞り１２、第１リレーレンズ１３、視野絞り１４、第２リレーレンズ１５を通って、撮像面１６を照明する。第１リレーレンズ１３、第２リレーレンズ１５はアフォーカルな光学系を構成している。
【００３０】
対物レンズ１１の瞳位置に開口絞り１２が設けられており、撮像面１６は対物レンズ１１の瞳位置と共役な位置に設けられている。又、視野絞り１４は、ウエハ１と共役な位置に設けられている。図３に欠陥Ｃから放出された散乱光の光路を実線で、欠陥Ｄから放出された散乱光の進路を破線で示す（実際には、ウエハ１は受光装置の光軸と傾いているが、説明の都合上、垂直におかれているとして説明する。焦点深度を問題にしなければ、このようにしても本質は変わらない）。
【００３１】
欠陥Ｃ、Ｄから放出された散乱光は、視野絞り上では、対応する異なった位置Ｃ’、Ｄ’に結像するが、第２リレーレンズ１５により、それぞれ平行光とされ、撮像面１６で受光される。撮像面１６には、対物レンズ１１の瞳像が結像する。よって、図２に示すように、欠陥Ｃ、Ｄから放出された散乱光は、撮像面１６の同じ位置で受光される。すなわち、照明光が照明する位置が変わっても、それが発生する散乱光が撮像面１６で受光される位置は変わらないことになる。すなわち、ウエハ１の反りや径方向のシフト等に起因して、照明光がウエハ１を照明する位置が異なっても、撮像面１６で受光される位置は変わらないので、散乱光による像が、検査像が撮像面１６から外れて検査ができないようなことが無くなる。観察できる範囲は、開口絞り１２の径によって可変とされるが、その最大範囲は、対物レンズ１１のＮＡによって決定される。前述のように、閾値を超える光が入射したとき、欠陥があると判定する。
【００３２】
なお、ここで、ウエハ２２と撮像面とが共役関係になっている受光光学系２３を用いた場合に、ウエハ２２の反りや径方向のシフトがあるとき、ウエハ面上での照明視野が動いてしまい、その結果、受光光学系２３で受光した散乱光による像が撮像面から外れてしまう点について、図３を用いて説明する。
【００３３】
図３においてウエハ２２が正規の位置にある場合は、照明光学系２１からの照明光の照射点はＡ点となり、これが被検査部に一致している。ウエハ２２の反り等により、ウエハの位置が２２ヂの位置に移動した場合には照明光はＢ点となってしまう。その照明位置の移動にともなって、受光光学系２３はウエハ２２と撮像面とが共役関係になっているので、散乱光による像の受光位置もずれ、撮像面から外れてしまう。
【００３４】
図１のような配置において、例えば下ベベルを照明した下ベベル用照明光源３ｂからの照明光が、上ベベル用受光装置８ａに入射してバックグラウンドノイズとなることを防ぐために、各照明光学系５ａ、５ｂ、５ｃに、それぞれ、上ベベル用干渉フィルタ、下ベベル用干渉フィルタｂ、アペックス用干渉フィルタを配置し、図２に示す受光光学系７ａ、７ｂ、７ｃの開口絞り１２の前後に、上ベベル用干渉フィルタ、下ベベル用干渉フィルタ、アペックス用干渉フィルタを配置してもよい。すなわち、上ベベルを検査する光の波長を例えば450〜500nm、アペックスを検査する光の波長を例えば550〜600nm、下ベベルを検査する光の波長を例えば650〜700nmとし、各干渉フィルタが、それぞれ対応する波長域の光しか透過しないようにしておく。これにより、他の部分を検査するための照明光が、受光光学系に迷光として入り込んでも、上ベベル用干渉フィルタ、下ベベル用干渉フィルタ、アペックス用干渉フィルタでカットされ、ノイズとなることを防止できる。
【００３５】
図示しない欠陥検出部は、あるサンプリング周波数Ωで受光光学系へ入射してくる光の出力値を測定する。ウエハ半径をＲ、ウエハが回転する角速度をωとしたとき、ω≦Ωｄ／Ｒが成り立つようにすると、ウエハの円周部のすべて欠陥検査ができ、かつ高スループット検査が可能となる。Ωｄ／Ｒの値がωに近いほど、ウエハの円周部のすべて欠陥検査ができ、かつスループットが高まる。
【００３６】
また、図示しない記憶装置により、欠陥が存在した部位の位置情報も記憶することにより、例えば、別の検査装置で欠陥の拡大画像を撮影することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態の１例であるウエハ端面検査装置の主要部の概要を示す図である。
【図２】受光装置の光学系の概要を示す図である。
【図３】被検査部に照明光を照射し、その正反射方向以外の方向から、欠陥から散乱される散乱光を検出することにより欠陥を検出する装置の概要を示す図である。
【図４】ウエハ端面部（エッジ）の概要を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…ウエハ、１ａ…上ベベル、１ｂ…下ベベル、１ｃ…アペックス、２…回転ステージ、３ａ…上ベベル用照明光源、３ｂ…下ベベル用照明光源、３ｃ…アペックス用照明光源、５ａ…上ベベル用照明光学系、５ｂ…下ベベル用照明光学系、５ｃ…アペックス用照明光学系、７ａ…上ベベル用受光光学系、７ｂ…下ベベル用受光光学系、７ｃ…アペックス用受光光学系、８ａ…上ベベル用受光装置、８ｂ…下ベベル用受光装置、８ｃ…アペックス用受光装置、１１…対物レンズ、１２…開口絞り、１３…第１リレーレンズ、１４…視野絞り、１５…第２リレーレンズ、１６…撮像面、２１…照明光学系、２２…ウエハ、２３…受光光学系
【図１】
2009170686.tif 000003
【図２】
2009170686.tif 000004
【図３】
2009170686.tif 000005
【図４】
2009170686.tif 000006