(57)【要約】【課題】半導体ウェハの微細な欠陥を容易に検査することができる。【解決手段】検査装置１０には、半導体ウェハ１１のエッジ部分１１Aの図中右横側に、エッジ部分１１Aから対物レンズ７１が配置され、エッジ部分１１Aで反射する光は、対物レンズ７１により集光されて平行光となって接眼レンズ７６に向かう。光源７２により照射された矢印７４の方向の光がハーフミラー７３を通過することにより矢印７５で示されるように向きを変えられ、エッジ部分１１Aの図中右横側の接線と直角に交わる法線方向の光となる。エッジ部分１１Aは、光源８１−１および光源８１−２により、やはり照明され、また、光源から発せられた光が反射板８２−１または８２−２により反射されたことにより得られる光が照射される。接眼レンズ７６に入射した光は、ユーザの目により観察される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形に構成された被検物体のエッジ部分を検査する検査装置であって、
前記被検物体を回転させる回転手段と、
前記被検物体のエッジ部分に、前記回転手段の回転方向の接線と垂直な第１の方向の光を照射する第１の照明手段と、
前記被検物体のエッジ部分に、前記第１の方向に対して、前記回転方向と垂直な面内で傾斜した方向の光を照射する第２の照明手段と、
前記エッジ部分から前記第１の方向に、所定の距離だけ離れた位置に配置され、前記第１の照明手段と前記第２の照明手段の照明領域にある前記エッジ部分の像を形成するための対物レンズと、
前記対物レンズを通過した光を集光してユーザに観察させる接眼レンズと
を備える検査装置。
【請求項２】
前記被検物体のエッジ部分に、前記エッジ部分の接線に垂直でかつ前記第１の方向に垂直な第２の方向の光を照射する第３の照明手段と、
前記エッジ部分から前記第２の方向に、所定の距離だけ離れた位置に配置され、前記第３の照明手段の照明領域にある前記エッジ部分の像を形成するための光学系と、
前記光学系を通過した光を集光してユーザに観察させる他の接眼レンズとをさらに備える
請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記対物レンズまたは前記光学系を通過した光に基づく画像を撮像する撮像手段をさらに備える
請求項２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記対物レンズまたは前記光学系が、前記回転手段の回転軸を中心とする円周上の所定の角度だけ離れた位置に、２つ配置され、
一方の前記対物レンズまたは前記光学系を通過した光が、前記接眼レンズまたは前記他の接眼レンズを介して前記ユーザに観察され、
他方の前記対物レンズまたは前記光学系を通過した光が、前記撮像手段により撮像される
請求項３に記載の検査装置。
【請求項５】
円形に構成された被検物体のエッジ部分を検査する検査装置であって、
前記被検物体を回転させる回転手段と、
前記回転手段により所定の速度で回転させられている前記被検物体のエッジ部分を、ユーザに目視させる目視手段と
を備える検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査装置に関し、特に、半導体ウェハの微細な欠陥を容易に検査することができるようにする検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体ウェハの集積度が向上しており、また、半導体ウェハの生産過程において表面処理に用いられる物質の種類も増えている。これに伴い、半導体ウェハの膜の境界部分に位置するウェハの端面の観察が重要となる。この端面付近の欠陥の管理が、半導体ウェハを用いて製造される回路などの歩留まりに大きく影響するからである。
【０００３】
半導体ウェハの端面を検査する場合、例えば、円盤状に構成された半導体ウェハの端面を複数の方向から観察し、膜の剥離、異物の混入、膜内の気泡の有無、膜の回り込みの有無などの検査が行われる。このような検査は、半導体ウェハの端面の周辺の画像をCCD撮像素子などにより撮像し、その画像を観察することで行われる場合が多い。
【０００４】
また、拡散光光源によって半導体ウェハの鏡面状表面を照明してテレセントリック光学系とリニアセンサアレイで構成された複数の撮像手段により撮像し、このリニアセンサアレイから出力される信号の明暗度から鏡面状検査対象物表面の微少凹凸欠陥を検出する技術も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１３９５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、円盤状に構成された半導体ウェハの端面を複数の方向から観察するための画像を撮像する場合、半導体ウェハを回転させるなどして撮像を行うと効率的に撮像できる。
【０００７】
しかしながら、検査のために撮像される画像は、高精細な画像が必要とされ、半導体ウェハを、あまり高速に回転させることができない。例えば、CCD撮像素子のフレームレートを超えるほど高速に回転させて撮像を行うと、画像がぼけてしまい、重要な検査に支障が生じる。
【０００８】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、半導体ウェハの微細な欠陥を容易に検査することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の側面は、円形に構成された被検物体のエッジ部分を検査する検査装置であって、前記被検物体を回転させる回転手段（例えば、図１の回転テーブル１２）と、前記被検物体のエッジ部分に、前記回転手段の回転方向の接線と垂直な第１の方向の光を照射する第１の照明手段（例えば、図１の光源７２およびハーフミラー７３）と、前記被検物体のエッジ部分に、前記第１の方向に対して、前記回転方向と垂直な面内で傾斜した方向の光を照射する第２の照明手段（例えば、図１の光源８１−１、８１−２および反射板８２−１、８２−２）と、前記エッジ部分から前記第１の方向に、所定の距離だけ離れた位置に配置され、前記第１の照明手段と前記第２の照明手段の照明領域にある前記エッジ部分の像を形成するための対物レンズ（例えば、図１の対物レンズ７１）と、前記対物レンズを通過した光を集光してユーザに観察させる接眼レンズ（例えば、図１の接眼レンズ７６）とを備える検査装置である。
【００１０】
前記被検物体のエッジ部分に、前記エッジ部分の接線に垂直でかつ前記第１の方向に垂直な第２の方向の光を照射する第３の照明手段（例えば、図１の光源４１−１または４１−２およびハーフミラー４２−１または４２−２）と、前記エッジ部分から前記第２の方向に、所定の距離だけ離れた位置に配置され、前記第３の照明手段の照明領域にある前記エッジ部分の像を形成するための光学系（例えば、図１の対物レンズ２１−１乃至コリメータレンズ２３−１または対物レンズ２１−２乃至コリメータレンズ２３−２）と、前記光学系を通過した光を集光してユーザに観察させる他の接眼レンズ（例えば、図１の接眼レンズ６２）とをさらに備えるようにすることができる。
【００１１】
前記対物レンズまたは前記光学系を通過した光に基づく画像を撮像する撮像手段（例えば、図１のカメラ９２、またはカメラ５１−１若しくはカメラ５１−２）をさらに備えるようにすることができる。
【００１２】
前記対物レンズまたは前記光学系が、前記回転手段の回転軸を中心とする円周上の所定の角度だけ離れた位置に、２つ配置され、一方の前記対物レンズまたは前記光学系を通過した光が、前記接眼レンズまたは前記他の接眼レンズを介して前記ユーザに観察され、他方の前記対物レンズまたは前記光学系を通過した光が、前記撮像手段により撮像されるようにすることができる。
【００１３】
本発明の第１の側面においては、前記被検物体が回転させられ、前記被検物体のエッジ部分に、前記回転手段の回転方向の接線と垂直な第１の方向の光が照射され、前記被検物体のエッジ部分に、前記第１の方向に対して前記回転方向と垂直な面内で傾斜した方向の光が照射され、前記エッジ部分から前記第１の方向に、所定の距離だけ離れた位置に、前記第１の照明手段と前記第２の照明手段の照明領域にある前記エッジ部分の像を形成するための対物レンズが配置され、前記対物レンズを通過した光を集光してユーザに観察させる接眼レンズが配置される。
【００１４】
本発明の第２の側面の検査装置は、円形に構成された被検物体のエッジ部分を検査する検査装置であって、前記被検物体を回転させる回転手段（例えば、図１の回転テーブル１２）と、前記回転手段により所定の速度で回転させられている前記被検物体のエッジ部分を、ユーザに目視させる目視手段（例えば、図１の接眼レンズ６２または接眼レンズ７６）とを備える。
【００１５】
本発明の第２の側面においては、前記被検物体が回転させられ、所定の速度で回転させられている前記被検物体のエッジ部分が、ユーザに目視される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、半導体ウェハの微細な欠陥を容易に検査することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１８】
図１は、本発明を適用した検査装置１０の一実施の形態に係る構成例を示す図である。この検査装置１０は、おもに半導体ウェハのエッジ部分の検査に用いられる。
【００１９】
図１に示される検査装置１０は、円盤状に構成された半導体ウェハ１１のエッジ部分１１Aを検査するようになされており、半導体ウェハ１１は、回転テーブル１２上に載置され、回転テーブル１２の軸１３を中心に回転させられる。
【００２０】
対物レンズ２１−１、結像レンズ２２−１、およびコリメータレンズ２３−１は、半導体ウェハ１１のエッジ部分１１Aの図中下側を検査するための光学系である。エッジ部分１１Aの図中下側において反射する光は、対物レンズ２１−１により集光されて結像レンズ２２−１に入射する。結像レンズ２２−１に入射した光は、位置P１で結像し、その後コリメータレンズ２３−１に入射し、平行光となってミラー３１−１に向かう。
【００２１】
ミラー３１−１で反射した光は、ミラー３２−１で再度反射して向きを変え、ミラー６１に向かう。
【００２２】
なお、光源４１−１により照射された矢印４３−１の方向の光がハーフミラー４２−１を通過することにより矢印４４−１で示されるように向きを変えられ、ミラー３１−１で反射され、コリメータレンズ２３−１乃至対物レンズ２１−１を介してエッジ部分１１Aの図中下側に照射されるようになされている。
【００２３】
対物レンズ２１−２、結像レンズ２２−２、およびコリメータレンズ２３−２は、半導体ウェハ１１のエッジ部分１１Aの図中上側を検査するための光学系である。エッジ部分１１A図中上側において反射する光は、対物レンズ２１−２により集光されて結像レンズ２２−２に入射する。結像レンズ２２−２に入射した光は、位置P２で結像し、その後コリメータレンズ２３−２に入射し、平行光となってミラー３１−２に向かう。
【００２４】
ミラー３１−２で反射した光は、ミラー３２−２で再度反射して向きを変え、ミラー６１に向かう。
【００２５】
なお、光源４１−２により照射された矢印４３−２の方向の光がハーフミラー４２−２を通過することにより矢印４４−２で示されるように向きを変えられ、ミラー３１−２で反射され、コリメータレンズ２３−２乃至対物レンズ２１−２を介してエッジ部分１１Aの図中上側に照射されるようになされている。
【００２６】
ミラー６１は、支点６１Aを中心に回動可能な構成とされ、ミラー３２−１またはミラー３２−２からの光を、接眼レンズ６２に向かって反射させるようになされている。接眼レンズ６２に入射した光は、例えば、半導体ウェハ１１を検査するオペレータなどであって、ユーザの目により観察される。これにより、検査装置１０により、半導体ウェハ１１のエッジ部分１１Aの図中下側または図中上側がユーザにより観察され、膜の剥離、異物の混入、膜内の気泡の有無、膜の回り込みの有無など、半導体ウェハ１１のエッジ部分１１Aの微細な欠陥の検査が行われることになる。
【００２７】
また、ミラー３１−１とミラー３２−１の間には、ハーフミラー５２−１が設けられており、矢印５３−１の方向の光が、矢印５４−１で示されるように向きを変えられ、カメラ５１−１により撮像されるようになされている。同様に、ミラー３１−２とミラー３２−２の間には、ハーフミラー５２−２が設けられており、矢印５３−２の方向の光が、矢印５４−２で示されるように向きを変えられ、カメラ５１−２により撮像されるようになされている。
【００２８】
カメラ５１−１とカメラ５１−２は、それぞれCCD撮像素子、CMOS撮像素子などを有する構成とされ、ユーザの制御に基づいて画像を撮像するようになされている。カメラ５１−１とカメラ５１−２は、それぞれ充分な画素数の画像を撮像できるようになされており、半導体ウェハ１１のエッジ部分１１Aの微細な欠陥の検査を行うために、充分高精細な画像を取得できるようになされている。
【００２９】
なお、カメラ５１−１とカメラ５１−２は、後述するように、ここで示した位置とは異なる位置に配置されるようにしてもよいし、検査装置１０には、設けられないようにしてもよい。
【００３０】
また、検査装置１０には、半導体ウェハ１１のエッジ部分１１Aの図中右横側を検査するための光学系として対物レンズ７１が設けられている。対物レンズ７１は、エッジ部分１１Aから対物レンズ７１の焦点距離ｆだけ離れて配置される。
【００３１】
エッジ部分１１Aの図中右横側において反射する光は、対物レンズ７１により集光されて平行光となって接眼レンズ７６に向かう。
【００３２】
なお、光源７２により照射された矢印７４の方向の光がハーフミラー７３を通過することにより矢印７５で示されるように向きを変えられ、対物レンズ７１を介してエッジ部分１１Aの図中右横側に照射されるようになされている。このように照射される光は、エッジ部分１１Aの図中右横側の接線（図中垂直方向となる線）と直角に交わることとなり法線方向の光となる。
【００３３】
また、エッジ部分１１Aの図中右横側は、光源８１−１および光源８１−２により、やはり照明されるようになされている。エッジ部分１１Ａは、丸みを帯びた曲面の形状とされているため、矢印７５で示される方向の光のみを照射しても、エッジ部分１１Ａの曲面で反射した光は、対物レンズ７１にほとんど入射せず、矢印７５で示される方向の光のみを照射しただけでは、エッジ部分１１Aの図中右横側を詳細に観察することは困難な場合がある。さらに、エッジ部分１１Aに凹凸などがあった場合、エッジ部分１１Ａで反射した光が、対物レンズ７１にさらに入射しづらいものとなり、やはり矢印７５で示される方向の光のみを照射しただけでは、エッジ部分１１Aの図中右横側を詳細に観察することは困難である。
【００３４】
そこで、光源８１−１および光源８１−２により、エッジ部分１１Aの図中右横側を照明する。また、光源８１−１および光源８１−２の図中右側に、曲面の形状を有する反射板８２−１および反射板８２−１をそれぞれ配置する。
【００３５】
このようにすることで、エッジ部分１１Ａの曲面に、光源８１−１から発せられた矢印８３−１で示される方向の光を照射することができ、また、光源８１−１から発せられた光が反射板８２−１により反射されたことにより得られる矢印８４−１や矢印８５−１などで示される光を照射することができる。さらに、エッジ部分１１Ａの曲面に、光源８１−２から発せられた矢印８３−２で示される方向の光を照射することができ、また、光源８１−２から発せられた光が反射板８２−２により反射されたことにより得られる矢印８４−２や矢印８５−２などで示される光を照射することができる。すなわち、エッジ部分１１Aの図中右横側には、矢印７５で示される法線方向の光とともに、法線方向の光に対して種々の角度で傾斜した矢印８３−１（８３−２）乃至矢印８５−１（８５−２）などで示される方向の光が照射される。
【００３６】
これにより、エッジ部分１１Ａの曲面で反射した光を、対物レンズ７１に入射させるようにすることができ、また、エッジ部分１１Ａに凹凸などがあった場合であっても、エッジ部分１１Ａで反射した光を、対物レンズ７１に入射させるようにすることができる。
【００３７】
なお、反射板８２−１または反射板８２−２に代えて、光源８１−１または光源８１−２とエッジ部分１１Ａとの間に、例えば、すりガラスなどの光拡散部材が設けられるようにしてもよい。あるいはまた、矢印８３−１（８３−２）乃至矢印８５−１（８５−２）などで示される方向の光と同様の光を照射するリング照明などを、反射板８２−１または反射板８２−２に代えて設けるようにしてもよい。
【００３８】
接眼レンズ７６に入射した光は、ユーザの目により観察される。これにより、検査装置１０により、半導体ウェハ１１のエッジ部分１１Aの図中右横側がユーザにより観察され、膜の剥離、異物の混入、膜内の気泡の有無、膜の回り込みの有無など、半導体ウェハ１１のエッジ部分１１Aの微細な欠陥の検査が行われることになる。
【００３９】
また、対物レンズ７１と接眼レンズ７６の間には、ハーフミラー９３が設けられており、矢印９５の方向の光が、矢印９４で示されるように向きを変えられ、カメラ９２により撮像されるようになされている。
【００４０】
カメラ９２は、CCD撮像素子、CMOS撮像素子などを有する構成とされ、ユーザの制御に基づいて画像を撮像するようになされている。カメラ９２は、充分な画素数の画像を撮像できるようになされており、半導体ウェハ１１のエッジ部分１１Aの微細な欠陥の検査を行うために、充分高精細な画像を取得できるようになされている。
【００４１】
なお、カメラ９２は、後述するように、ここで示した位置とは異なる位置に配置されるようにしてもよいし、検査装置１０には、設けられないようにしてもよい。
【００４２】
円盤状に構成された半導体ウェハのエッジ部分を検査する場合、半導体ウェハを回転させるなどして撮像を行うと効率的である。しかしながら、膜の剥離、異物の混入、膜内の気泡の有無、膜の回り込みの有無などの微細な欠陥の検査を行うためには、高精細な画像が必要とされる。例えば、カメラにより撮像された画像を用いてエッジ部分を検査する場合、半導体ウェハを、あまり高速に回転させることができない。例えば、CCD撮像素子のフレームレートを超えるほど高速に回転させて撮像を行うと、画像がぼけてしまい、重要な検査に支障が生じる。
【００４３】
一方、高精細な画像を識別するにあたり、人間の目は、例えば、CCD撮像素子のフレームレートなどと比較して、より高速に画像を識別することができる。すなわち、CCD撮像素子などでは、画像がぼけてしまう程度に半導体ウェハを高速に回転させた場合でも、人間の目で観察すれば、膜の剥離、異物の混入、膜内の気泡の有無、膜の回り込みの有無などの微細な欠陥も充分に検査することができる。
【００４４】
本発明の検査装置１０においては、ユーザが目視によりエッジ部分を検査することができるようにしたので、より高速に半導体ウェハを回転させることができ、より短時間で精密な検査を行うことができる。
【００４５】
図２は、図１の検査装置１０を図中上方向から見た図である。同図に示されるように、半導体ウェハ１１は、図１の回転テーブル１２によって、例えば、矢印１０１で示される方向であって図中時計回りに回転させられるものとする。
【００４６】
この例では、図中右に対物レンズ２１−２および図示せぬ対物レンズ２１−１、並びに対物レンズ７１が設けられている。また、ここでは対物レンズ２１−２および対物レンズ７１のみが図示されているが、それぞれ図１を参照して上述した場合と同様に、結像レンズ、コリメータレンズ、接眼レンズ、ミラー、ハーフミラー、光源なども設けられているものとする。従って、回転する半導体ウェハ１１のエッジ部分１１Ａは、図中右の位置でユーザにより目視で観察されることになる。
【００４７】
また、この例では、図中下に対物レンズ１２１−２および図示せぬ対物レンズ１２１−１、並びに対物レンズ１７１が設けられている。対物レンズ１２１−２および図示せぬ対物レンズ１２１−１、並びに対物レンズ１７１は、それぞれ図１を参照して上述した対物レンズ２１−２および対物レンズ２１−１、並びに対物レンズ７１と同様のものとされ、またここでは図示されていないが、それぞれ図１を参照して上述した場合と同様に、結像レンズ、コリメータレンズ、接眼レンズ、ミラー、ハーフミラー、光源なども設けられているものとする。従って、回転する半導体ウェハ１１のエッジ部分１１Ａは、図中下の位置でカメラ９２、並びに図示せぬカメラ５１−１およびカメラ５１−２により撮像されることになる。
【００４８】
このように、半導体ウェハ１１のエッジ部分１１Ａは、最初に、図中右の位置でユーザにより目視で観察され、欠陥が発見された場合、例えば、回転テーブル１２の回転速度を落すなどして図中下の位置で、その欠陥の画像を撮像するようにすることができる。これにより、半導体ウェハ１１を回転させながら、より効率的に検査することが可能となる。
【００４９】
また、例えば、目視で欠陥が発見されたら、ユーザが検査装置１０の図示せぬ制御部に所定の信号を出力するキーなどを操作するようにし、制御部は、その信号が入力されたら、軸１３に設けられた図示せぬエンコーダの出力を記憶するようにしてもよい。そして、その後、回転テーブル１２の回転速度を落すなどして、制御部に記憶されているエンコーダの出力に対応する位置で画像の撮像が行われるようにする。このように、予め１回以上、目視で観察を行って欠陥が発見された場合、あらためてその欠陥の画像が撮像されるようにしてもよい。
【００５０】
あるいはまた、図１のカメラ５１−１またはカメラ５１−２を設けずに、図３に示されるような撮像光学系が図２の図中右の位置または図中下の位置とは異なる位置に設けられるようにしてもよい。
【００５１】
図３に示される撮像光学系は、半導体ウェハ１１のエッジ部分１１Ａを照明する拡散照明部材２２０および落射照明部材２２１を有する構成とされている。
【００５２】
拡散照明部材２２０は、例えば、光拡散板２２５と、蛍光灯などで構成される光源２２６により構成されており、エッジ部分１１Ａに指向性の少ない拡散光を照射するようになされている。落射照明部材２２１は、光源２２７から照射された光をハーフミラー２２８で反射させてエッジ部分１１Ａの図中上方向から照射させる。
【００５３】
そして、カメラ２２２によりエッジ部分１１Ａの図中上側で反射した光を撮像する。このようにすることで、落射照明部材２２１から照射された光とともに、指向性の少ない拡散照明部材２２０から照射された光により、エッジ部分１１Ａの図中上側を照射することができ、エッジ部分１１Ａの図中上側（または図中下側）の画像として、より鮮明な画像を撮像することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明を適用した検査装置の一実施の形態に係る構成例を示す図である。
【図２】図１の検査装置を図中上方向から見た図である。
【図３】図１のカメラ５１−１またはカメラ５１−２に変えて設けられる撮像光学系の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０  検査装置，
１１  半導体ウェハ，
１１Ａ  エッジ部分，
２１−１，２１−２  対物レンズ，
２２−１，２２−２  結像レンズ，
２３−１，２３−２  コリメータレンズ，
４１−１，４１−２  光源，
５１−１，５１−２  カメラ，
６１  ミラー，
６２  接眼レンズ，
７１  対物レンズ，
７２  光源，
７６  接眼レンズ，
９２  カメラ，
８１−１，８１−２  光源，
８２−１，８２−２  拡散板
【図１】
2009036609.tif 000003
【図２】
2009036609.tif 000004
【図３】
2009036609.tif 000005