JP2000077489A - ウェーハ上の異物検査方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェーハの異物検査を、その洗浄工程におい
て行なえるようにして、ウェーハの製造に要する時間を
短縮することができるとともに、洗浄の進み具合を確実
に把握することができ、洗浄と異物検査との間にウェー
ハに異物が付着することがないウェーハ上の異物検査方
法および装置を提供すること。 【解決手段】 洗浄過程におけるウェーハ２を洗浄液３
から引き上げて鉛直方向に保持し、その状態でウェーハ
２の表面２ａに対して光９を照射し、そのとき前記ウェ
ーハ表面２ａを流れ落ちる洗浄液３による干渉縞１２を
カメラ１０で観察し、前記干渉縞１２の形状に基づいて
ウェーハ表面２ａにおける異物の有無を判別するように
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、シリコンウェー
ハなどの表面に異物が存在するか否かを検査する方法お
よび装置に関し、より詳しくは、洗浄液を用いて洗浄さ
れた後のウェーハにおける異物の有無の検査方法および
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ウェーハの製造プロセスにお
いては、エッチング、基板洗浄、レジスト除去などのた
めに洗浄装置においてウェーハを洗浄するとともに、こ
の洗浄後のウェーハの表面に薄膜や微粒子やフォトレジ
ストなどの異物が付着してるか否かを異物検査装置を用
いて検査するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記洗
浄装置と異物検査装置とは、全く別の装置系を構成して
いるため、従来においては、異物検査を行うためには、
洗浄されたウェーハを乾燥させる必要があり、この乾燥
工程が入る分だけ製造に時間がかかるといった課題があ
るとともに、洗浄装置と異物検査装置との間における搬
送途中や待ち時間の間に、異物が洗浄されたウェーハに
付着するおそれがあった。

【０００４】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、ウェーハの異物検査を、その洗
浄工程において行なえるようにして、ウェーハの製造に
要する時間を短縮することができるとともに、洗浄の進
み具合を確実に把握することができ、洗浄と異物検査と
の間にウェーハに異物が付着することがないウェーハ上
の異物検査方法および装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明のウェーハ上の異物検査方法は、洗浄過程
におけるウェーハを洗浄液から引き上げて鉛直方向に保
持し、その状態でウェーハの表面に対して光を照射し、
そのとき前記ウェーハ表面を流れ落ちる洗浄液による干
渉縞をカメラで観察し、前記干渉縞の形状に基づいてウ
ェーハ表面における異物の有無を判別するようにしてい
る。

【０００６】そして、この発明のウェーハ上の異物検査
装置は、洗浄過程におけるウェーハを洗浄液から引き上
げて鉛直方向に保持するウェーハ保持装置と、前記状態
に保持されたウェーハの表面に対して光を照射する光源
と、ウェーハ表面を観察するカメラと、このカメラから
の信号を処理する信号処理装置とからなり、洗浄液から
引き上げられ鉛直方向に保持されたウェーハに対して光
を照射したときにおけるウェーハ表面を流れ落ちる洗浄
液による干渉縞をカメラで観察し、前記干渉縞の形状に
基づいてウェーハ表面における異物の有無を判別するよ
うにしている。

【０００７】この発明の検査原理は次の通りである。す
なわち、図２（Ａ）に示すように、洗浄液３から引き上
げられ、鉛直方向に保持されたウェーハ２の表面２ａに
対して光９を投じた場合、ウェーハ表面２ａには、同図
（Ｂ）に示すように、ウェーハ表面２ａを流れ落ちる洗
浄液３によって複数の干渉縞１２が生ずる。そして、ウ
ェーハ表面２ａに異物があるところでは、図３（Ａ），
（Ｂ）に示すように、干渉縞１２が滑らかに形成され
ず、部分的に干渉縞１２の形状に異常（図中の符号ａ，
ｂで示す箇所）が生ずる。この干渉縞１２の形状の変化
を目視あるいは数学的に検出し、その変化の大きさが一
定範囲を超えるとき、その部分に異物があるものと判断
するのである。

【０００８】この発明によれば、従来とは異なり、洗浄
されたウェーハを乾燥させる必要がないので、それだけ
工程の短縮を行うことができる。そして、洗浄中のウェ
ーハを任意のタイミングで引き上げることができ、その
都度異物の有無を検査することができる。したがって、
ウェーハ洗浄の進み具合をきめ細かに把握することがで
き、ウェーハの洗浄をより効率よく確実に行うことがで
きる。そして、この発明によれば、洗浄と異物検査との
間にウェーハに異物が付着することがない。

【０００９】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を、図面を参照
しながら説明する。図１は、この発明のウェーハ上の異
物検査方法を実施するための装置の構成の一例を概略的
に示すもので、この図において、１はウェーハ２を洗浄
する洗浄装置としての洗浄槽で、その内部には適宜の薬
液または超純水が洗浄液３として収容されている。そし
て、この洗浄槽１の内部には、図示していないが、例え
ば超音波攪拌機が設けられ、洗浄液３を適宜攪拌してウ
ェーハ２の洗浄を行うようにしてある。なお、この洗浄
装置における洗浄動作は、図示していないコントローラ
によって制御される。

【００１０】４は前記洗浄槽１の上方に設けられるウェ
ーハ保持装置で、その本体５の下部には上下方向（鉛直
方向）に伸縮自在のアーム６が連設され、さらに、この
アーム６の下端には、ウェーハ２をその平面２ａが鉛直
となるように空気中において保持するためのウェーハ挟
持部７が形成されている。

【００１１】そして、８はウェーハ保持装置４によって
空気中に所定の状態で保持された状態のウェーハ２の表
面（検査対象面）２ａに対して、例えば斜め上方から可
視光９を照射する光源である。また、１０はウェーハ表
面２ａを水平な方向から観察するカメラで、例えばＣＣ
Ｄカメラよりなる。なお、光源８とＣＣＤカメラ１０と
の位置関係は、光源８からの光９がウェーハ表面２ａに
おいて反射した光９ａがＣＣＤカメラ１０に直接入射し
ないように設定しておく。また、光源８は、ウェーハ表
面２ａに対してその斜め下方から可視光９を照射するよ
うにしてあってもよい。

【００１２】１１は前記ＣＣＤカメラ１０からの信号を
処理する信号処理装置としてのコンピュータで、画像処
理機能および出力機能を有するとともに、表示装置１１
ａを備えている。そして、このコンピュータ１１は、前
記ウェーハ保持装置４を制御するとともに、前記洗浄装
置１のコントローラに所定の信号を送ることができるよ
うに構成されている。

【００１３】次に、この発明のウェーハ上の異物検査方
法について、図２〜図５をも参照しながら説明する。ま
ず、洗浄する前に、ウェーハ２の表面２ａを大気中にお
いて真空紫外光を照射し、ウェーハ表面２ａの濡れ性を
十分よくしておく。このように前処理をしたウェーハ２
を洗浄槽１内の洗浄液３に浸漬して洗浄する。

【００１４】そして、ある程度洗浄が行われたと考えら
れるタイミングで、ウェーハ保持装置４によってウェー
ハ２を洗浄液３から引き上げ、図２（Ａ）に示すよう
に、ウェーハ表面２ａが鉛直となるように空気中に保持
する。洗浄液３から引き上げた直後のウェーハ表面２ａ
には、洗浄液３が付着したままとなっており、この洗浄
液３は順に流れ落ちる。このため、ウェーハ２の上から
下にいくに伴ってウェーハ表面２ａに付着する液膜の厚
みは順に大きくなっている。したがって、光源８からの
光９が前記液膜において干渉し、ウェーハ表面２ａに異
物が存在していなければ、同図（Ｂ）に示すような滑ら
かな干渉縞１２が表れる。これらの干渉縞１２は、洗浄
液３が流れ落ちるにしたがって液膜の厚みが変化してい
くので、流れ落ちるように見える。

【００１５】一方、ウェーハ表面２ａに異物があると、
その周囲では異物に洗浄液３が引き寄せられたり、ある
いは、異物が疎水性であるときは洗浄液３が排除される
などにより、干渉縞１２が図３（Ａ）において符号ａで
示すように乱れる。そして、甚だしい場合は、同図
（Ｂ）において符号ｂで示すように、同心円状に干渉縞
１２を形成する。

【００１６】そこで、この発明のウェーハ上の異物検査
方法においては、上述のようなウェーハ２の表面２ａに
おける干渉縞１２の形状をＣＣＤカメラ１０で画像とし
て取り込み、この画像信号をコンピュータ１１において
解析し、干渉縞１２の乱れを検出するのである。以下、
これについて、主として図４および図５を参照しながら
説明する。

【００１７】今、干渉縞１２の画像として、図４（Ａ）
に示すようなものが得られたものとする（図５のステッ
プＳ１）。１２ａは画像を示す。

【００１８】前記干渉縞１２の像を、図４（Ｂ）に示す
ように、２値化する（図５のステップＳ２）。１２ｂは
２値化後の画像を示す。

【００１９】前記干渉縞１２の白、黒のいずれかまたは
両方の中心を求め、図４（Ｃ）に示すように、干渉縞１
２の中心線ＣＬを描く（図５のステップＳ３）。

【００２０】そして、既に説明したように、ウェーハ表
面２ａに異物が存在していないときには、干渉縞１２は
滑らかであるので、そのときの中心線ＣＬの傾きの変化
は小さい（緩やかである）。しかし、ウェーハ表面２ａ
に異物が存在しているときには、干渉縞１２に乱れが生
じ、そのときの中心線ＣＬの傾きの変化は大きい（急で
ある）。

【００２１】そこで、図４（Ｄ）に示すように、前記中
心線ＣＬの傾きの変化を求め（図５のステップＳ４）、
この傾きの変化が大きいか否かを判別する（図５のステ
ップＳ５）。すなわち、中心線ＣＬの変化が所定の値よ
り小さいときは干渉縞１２に乱れが無く（図５のステッ
プＳ６）、異物が存在しないと判定し（図５のステップ
Ｓ７）、中心線ＣＬの変化が所定の値より大きいときは
干渉縞１２に乱れがあり（図５のステップＳ８）とし、
ウェーハ表面２ａに異物が存在すると判定する（図５の
ステップＳ９）のである。

【００２２】そして、ウェーハ表面２ａにおいて異物が
存在すると判定された場合、その検知結果は、コンピュ
ータ１１から洗浄装置側のコントローラに伝達され、洗
浄を一旦停止し、当該ウェーハ２を再度洗浄したり、不
良品として処理する。

【００２３】この発明は、上述の実施の形態に限られる
ものではなく、種々に変形して実施することができる。
例えば、干渉縞１２の乱れの有無を検出するのに、信号
ノイズの除去に用いられるところにフーリエ変換を利用
してもよい。すなわち、より細かい干渉縞の振動（図２
における符号１２ｃで示す部分）と大きな湾曲（図２に
おける符号１２ｄで示す部分）とを除き、見つけたい干
渉縞１２の乱れのみを取り出すようにするようにしても
よい。

【００２４】また、光源８はレーザ光源であってもよ
く、ＣＣＤカメラ１０に代えて撮像管を用いてもよい。

【００２５】

【発明の効果】この発明によれば、洗浄されたウェーハ
を乾燥させる必要がないので、それだけ工程の短縮を行
うことができる。そして、洗浄中のウェーハを任意のタ
イミングで引き上げることができ、その都度異物の有無
を検査することができる。したがって、ウェーハ洗浄の
進み具合をきめ細かに把握することができ、ウェーハの
洗浄をより効率よく確実に行うことができる。そして、
この発明によれば、洗浄と異物検査との間にウェーハに
異物が付着することがなく、所望の異物検査を確実にし
かも効率よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のウェーハ上の異物検査方法を実施す
るための装置の構成の一例を概略的に示す図である。

【図２】（Ａ）はウェーハを洗浄液から引き上げた状態
を概略的に示す図、（Ｂ）はウェーハ表面に異物が存在
しないときの干渉縞を概略的に示す図である。

【図３】（Ａ），（Ｂ）はウェーハ表面に異物が存在す
るときの干渉縞を概略的に示す図である。

【図４】信号処理を説明するための図である。

【図５】信号処理のためのフローチャートの一例を示す
図である。

【符号の説明】

２…ウェーハ、２ａ…ウェーハ表面、３…洗浄液、４…
ウェーハ保持装置、８…光源、９…光、１０…カメラ、
１１…信号処理装置、１２…干渉縞。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大槻 久仁夫 京都府京都市南区吉祥院宮の東町２番地 株式会社堀場製作所内 Ｆターム(参考） 2G051 AA51 AB01 BA10 BA20 CA03 CA04 CB06 EA11 EA16 EB01 EB02 ED23 FA10 4M106 AA01 BA04 BA10 CA41 DB04 DB07 DB21 DB30 DJ23

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 洗浄過程におけるウェーハを洗浄液から
   引き上げて鉛直方向に保持し、その状態でウェーハの表
   面に対して光を照射し、そのとき前記ウェーハ表面を流
   れ落ちる洗浄液による干渉縞をカメラで観察し、前記干
   渉縞の形状に基づいてウェーハ表面における異物の有無
   を判別するようにしたことを特徴とするウェーハ上の異
   物検査方法。
2. 【請求項２】 洗浄過程におけるウェーハを洗浄液から
   引き上げて鉛直方向に保持するウェーハ保持装置と、前
   記状態に保持されたウェーハの表面に対して光を照射す
   る光源と、ウェーハ表面を観察するカメラと、このカメ
   ラからの信号を処理する信号処理装置とからなり、洗浄
   液から引き上げられ鉛直方向に保持されたウェーハに対
   して光を照射したときにおけるウェーハ表面を流れ落ち
   る洗浄液による干渉縞をカメラで観察し、前記干渉縞の
   形状に基づいてウェーハ表面における異物の有無を判別
   するようにしたことを特徴とするウェーハ上の異物検査
   装置。