(57)【要約】【課題】ウェハエッジ部にある微小な欠陥を、高スループットで検出することが可能な欠陥検査装置を提供する。【解決手段】上ベベル用照明光源３ａから放出されたは、上ベベル用干渉フィルタ４ａで所定波長域の光とされ、上ベベル用集光レンズ５ａにより、ウェハ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。上ベベルの被照明領域からの乱反射光は、上ベベル用干渉フィルタ４ａと同じ波長特性を有する上ベベル用干渉フィルタ６ａを透過し、上ベベル用集光レンズ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。上ベベルの被照明領域からの正反射光は、受光光学系に入射せず、バックグラウンドノイズとならない。【選択図】  図１
2009020038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージ上に載せられたウェハの上ベベル、アペックス、下ベベルをそれぞれ照明する複数の照明光学系と、前記上ベベル、前記アペックス、前記下ベベルからの正反射光を受光せず、これらに存在する欠陥からの散乱光をそれぞれ受光する複数の受光光学系と、前記受光光学系が検出した光に基づいて前記欠陥を検出する欠陥検出部を有することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】
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請求項１に記載の欠陥検出装置。
【請求項３】
前記それぞれの照明光学系は、前記ウェハの円周部のほぼ同一箇所を照明することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の欠陥検査装置。
【請求項４】
さらに、前記ウェハの表面の変位を測定する第１の変位測定器及び前記ウェハの径方向の変位を測定する第２の変位測定器のうち少なくとも一つを備え、前記変位に応じて前記複数の照明光学系及び前記複数の受光光学系を移動させる移動機構を備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の欠陥検査装置。
【請求項５】
前記ウェハの半径をＲ、前記ウェハの回転角速度を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項に記載の欠陥検査装置。
【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項に記載の欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、欠陥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、半導体ウェ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】
これまでウェハの検査においては、ウェ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、ウェハ端面部を検査する要求が高まっている。
【０００４】
具体的には、ウェ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ェハが割れることがある。この場合、そのウェ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】
ウェハ端面部（エッジ）は、図２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。これらのウェ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、ウェ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、ウェハエッジ部にある微小な欠陥を、高スループットで検出することが可能な欠陥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】
前記課題を達成するための第１の手段は、ステージ上に載せられたウェハの上ベベル、アペックス、下ベベルをそれぞれ照明する複数の照明光学系と、前記上ベベル、前記アペックス、前記下ベベルからの正反射光を受光せず、これらに存在する欠陥からの散乱光をそれぞれ受光する複数の受光光学系と、前記受光光学系が検出した光に基づいて前記欠陥を検出する欠陥検出部を有することを特徴とする欠陥検査装置である。
【０００９】
本手段においては、受光光学系が被検査領域から正反射光を受光せず、乱反射光のみを受光するようになっている。よって、欠陥があると、その欠陥からの乱反射光が受光光学系によって受光される。この方式によれば、バックグラウンド光の大きさを小さくすることができるので、高い検出性能で欠陥を検出することができる。又、画像処理を行っていないので、高スループットで欠陥を検出することができる。
【００１０】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記複数の照明光学系が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ものである。
【００１１】
前記第１の手段においては、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、上ベベル、アペックス、下ベベルの欠陥を検出する光学系が使用する光の波長を、完全に分離しているので、たとえ、他の部分を照明する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が、前記ウェハの円周部のほぼ同一箇所を照明す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、前記ウェ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の手段から第３の手段のいずれかであって、さらに、前記ウェハの表面の変位を測定する第１の変位測定器及び前記ウェハの径方向の変位を測定する第２の変位測定器のうち少なくとも一つを備え、前記変位に応じて前記複数の照明光学系及び前記複数の受光光学系を移動させる移動機構を備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
本手段によれば、ウェハの表面位置、ウェハの径方向の位置が変化しても、検査される点を一定に保つことができる。
【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、前記ウェハの半径をＲ、前記ウェハの回転角速度を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、ウェ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、検査されたウェ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、ウェハエッジ部にある微小な欠陥を、高スループットで検出することが可能な欠陥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例である欠陥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ェハ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、上ベベル用干渉フィルタ４ａで所定波長域の光とされ、上ベベル用集光レンズ５ａにより、ウェハ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、ウェハ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、ウェハ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、上ベベル用干渉フィルタ４ａと同じ波長特性を有する上ベベル用干渉フィルタ６ａを透過し、上ベベル用集光レンズ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。上ベベル用照明光源３ａから上ベベル用集光レンズ５ａまでが上ベベル用照明光学系であり、上ベベル用干渉フィルタ６ａからＳＰＤ等の上ベベル用受光装置８ａまでが上ベベル用受光光学系である。
【００２３】
同様、下ベベル用照明光源３ｂから放出された光は、下ベベル用干渉フィルタ４ｂで所定波長域の光とされ、下ベベル用集光レンズ５ｂにより、ウェハ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、ウェハ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、ウェハ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、下ベベル用干渉フィルタ４ｂと同じ波長特性を有する下ベベル用干渉フィルタ６ｂを透過し、下ベベル用集光レンズ７ｂで集光されて下ベベル用受光装置８ｂで受光される。下ベベル用照明光源３ｂから下ベベル用集光レンズ５ｂまでが下ベベル用照明光学系であり、下ベベル用干渉フィルタ６ｂから下ベベル用受光装置８ｂまでが下ベベル用受光光学系である。
【００２５】
又、アペックス用照明光源３ｃから放出された光は、アペックス用干渉フィルタ４ｃで所定波長域の光とされ、アペックス用集光レンズ５ｃにより、ウェハ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、ウェハ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、ウェハ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、アペックス用干渉フィルタ４ｃと同じ波長特性を有するアペックス用干渉フィルタ６ｃを透過し、アペックス用集光レンズ７ｃで集光されてアペックス用受光装置８ｃで受光される。アペックス用照明光源３ｃからアペックス用集光レンズ５ｃまでがアペックス用照明光学系であり、アペックス用干渉フィルタ６ｃからアペックス用受光装置８ｃまでがアペックス用受光光学系である。
【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。
【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８ａ、下ベベル用受光装置８ｂ、アペックス用受光装置８ｃ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】
こ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、上ベベル用干渉フィルタ４ａ、下ベベル用干渉フィルタ４ｂ、アペックス用干渉フィルタ４ｃ、上ベベル用干渉フィルタ６ａ、下ベベル用干渉フィルタ６ｂ、アペックス用干渉フィルタ６ｃが用いられている。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４ａ〜４ｃ、６ａ〜６ｃ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６ａ、下ベベル用干渉フィルタ６ｂ、アペックス用干渉フィルタ６ｃでカットされ、ノイズとなることを防止できる。
【００３０】
上ベベル１ａ、アペックス１ｃ、下ベベル１ｂの被検査領域は、円周上のほぼ同一位置に形成される。ウェハには反りや径方向のシフトが存在し、これらはウェハの場所によって異なる。よって、ウェハが回転するにつれて、検査すべき領域の上下方向位置が反りにより変化し、ウェハ半径方向の位置がシフトにより変動する。
【００３１】
これに対応するために、この実施の形態においては、ウェハの反りとシフトを検出し、それに応じて、３セットの照明光学系、及び受光光学系を一体として移動させるようにしている。前述のように、上ベベル１ａ、アペックス１ｃ、下ベベル１ｂの被検査領域は、円周上のほぼ同一位置に形成されるので、３セットの照明光学系、及び受光光学系を一体として移動させて対応することが可能になる。
【００３２】
この目的のため、ウェハ反りセンサ９と、ウェハシフトセンサ１０が設けられており、それぞれ、ウェハ表面までの距離の変動、ウェハ端面（例えばアペックス１ｃ）までの距離の変動を検出することにより、ウェハの反りとシフトを検出する。
【００３３】
ウェハ反りセンサ９とウェハシフトセンサ１０とは、それぞれ、上ベベル１ａ、アペックス１ｃ、下ベベルの１ｂ被検査領域とは離れた位置（例えば、円周方向で９０°離れた位置）に置かれているので、ウェハ反りセンサ９やウェハシフトセンサ１０から発生する照明光が、欠陥検査装置の受光光学系に入ってノイズとなることはない。
【００３４】
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。ウェハ半径をＲ、ウェ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、ウェ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、ウェ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。
【００３５】
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】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態の１例である欠陥検査装置の主要部の概要を示す図である。
【図２】ウェハ端面部（エッジ）の概要を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…ウェハ、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、４ａ…上ベベル用干渉フィルタ、４ｂ…下ベベル用干渉フィルタ、４ｃ…アペックス用干渉フィルタ、５ａ…上ベベル用集光レンズ、５ｂ…下ベベル用集光レンズ、５ｃ…アペックス用集光レンズ、６ａ…各干渉フィルタ、下６ｂ…ベベル用干渉フィルタ、６ｃ…アペックス用干渉フィルタ、７ａ…上ベベル用集光レンズ、７ｂ…下ベベル用集光レンズ、７ｃ…アペックス用集光レンズ、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、９…ウェハ反りセンサ、１０…ウェハシフトセンサ
【図１】
2009020038.tif 000003
【図２】
2009020038.tif 000004