JP2000162144A - 外観検査方法及び外観検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外観検査のスループット短縮。 【解決手段】 第１のステージ１０に載置された被検査
物Ｗを照明してその散乱光を受け取ることにより被検査
物Ｗを検査する第１の工程と、第２のステージ１１に載
置された被検査物Ｗを照明してその回折光を受け取るこ
とにより被検査物Ｗを検査する第２の工程と、前記第１
の工程及び前記第２の工程のうちいずれか一方に次いで
他方を行うように被検査物Ｗを第１のステージ１０と第
２のステージ１１との間にわたって搬送する搬送工程と
を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、撮像素子（ＣＣＤ等）、液晶ディスプレイ又は薄膜
磁気ヘッドなどのマイクロデバイスを製造するために用
いられる基板等の被検査物に対して照明光を照明するこ
とにより、被検査物の露光ムラ、デフォーカス、塗布不
良、傷等の外観検査を行う外観検査方法及び外観検査装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化が進む
につれて、検査・測定の分野でもウエハやレチクル上の
パターンの欠陥を観察、検査する検査装置に対して要求
される分解能も、世代毎に微細化の一途を辿っている。

【０００３】一方、ウエハに対するレジストの塗布ム
ラ、露光ムラ、デフォーカス、塗布不良、傷等を検査す
る外観検査においては、検査の分解能向上の要求は少な
いものの、製造コスト削減に対する重要性が高まってい
ることから、従来目視に頼っていた上記外観検査を自動
的に行う自動外観検査装置の実現に期待が寄せられてい
る。

【０００４】従来、この種の外観検査装置としては、均
一な光源で検査ステージ上の被検査物であるウエハ全面
を照明するとともに、二次元のカメラでウエハ全面を一
括して撮影して検査画像として取り込む方式のものが採
用されている。また、特開平８−７５６６１には、基板
上の繰り返しパターンからの回折光を受光することによ
り、基板上の傷、異物、シミなどの欠陥を検査する方法
が開示されている。

【０００５】これらの方法で基板を検査する際には、従
来熟練した検査担当者が目視で行っていた検査と同等の
スループットが要求されるため、例えば、基板の画像撮
影に係る時間を目視検査と同等にする必要がある。その
ため、基板全体を一括して撮影する方式が近年採用さ
れ、スループットの一層の向上を図っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の外観検査方法及び外観検査装置には、以
下のような問題が存在する。上記欠陥検出は、その種類
に応じて相違していることが多い。例えば、被検査物表
面の傷や異物の検査には、光照明によって被検査物表面
の欠陥から発せられる散乱光が利用されている。また、
レジストの塗布ムラ、露光ムラ、デフォーカス、塗布不
良の検査には、光照明によって被検査物から発生する回
折光が利用されている。

【０００７】そして、目視に頼っていた検査を自動で行
うという本来の目的から、従来検査担当者が目視で行っ
ていた検査項目に準じた検査を実施することが求められ
ている。そのため、従来の外観検査方法及び外観検査装
置では、上記各検査項目に応じて基板を別々に撮影する
等、複数の検査工程を順次経る必要があり、検査のスル
ープットが長くなるという欠点があった。

【０００８】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、目視で行っていた検査と同等の検査を自動
で行う際にも、この検査のスループットを短くすること
のできる外観検査方法及び外観検査装置を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、実施の形態を示す図１ないし図４に対応
付けした以下の構成を採用している。本発明の外観検査
方法は、第１のステージ（１０，１０ａ，１０ｂ）に載
置された被検査物（Ｗ）を照明してその散乱光を受け取
ることにより被検査物（Ｗ）を検査する第１の工程と、
第２のステージ（１１）に載置された被検査物（Ｗ）を
照明してその回折光を受け取ることにより被検査物
（Ｗ）を検査する第２の工程と、前記第１の工程及び前
記第２の工程のうちいずれか一方に次いで他方を行うよ
うに被検査物（Ｗ）を第１のステージ（１０，１０ａ，
１０ｂ）と第２のステージ（１１）との間にわたって搬
送する搬送工程とを備えることを特徴とするものであ
る。

【００１０】従って、本発明の外観検査方法では、被検
査物（Ｗ）をレジストが塗布された基板とした場合、第
１のステージ（１０，１０ａ，１０ｂ）において、被検
査物（Ｗ）から発せられる散乱光を利用して被検査物
（Ｗ）表面の傷や異物を第１の工程として検査している
間に、第２のステージ（１１）において、被検査物
（Ｗ）から発せられる回折光を利用してレジストの塗布
ムラ、露光ムラ、デフォーカス、塗布不良を第２の工程
として並行して検査することができる。そして、第１の
工程および第２の工程のうちいずれか一方が完了する
と、搬送工程において、被検査物（Ｗ）が第１のステー
ジ（１０，１０ａ，１０ｂ）と第２のステージ（１１）
との間にわたって搬送される。この後、搬送された被検
査物（Ｗ）に対しては、他方の工程の検査が行われる。

【００１１】また、本発明の外観検査装置は、被検査物
（Ｗ）を照明してその散乱光を受け取ることにより被検
査物（Ｗ）を検査する第１のステージ（１０，１０ａ，
１０ｂ）と、被検査物（Ｗ）を照明してその回折光を受
け取ることにより被検査物（Ｗ）を検査する第２のステ
ージ（１１）と、第１のステージ（１０，１０ａ，１０
ｂ）における検査及び第２のステージ（１１）における
検査のうちいずれか一方に次いで他方を行うように被検
査物（Ｗ）を第１のステージ（１０，１０ａ，１０ｂ）
と第２のステージ（１１）との間にわたって搬送する搬
送機構（１２）とを備えることを特徴とするものであ
る。

【００１２】従って、本発明の外観検査装置では、第１
のステージ（１０，１０ａ，１０ｂ）において、被検査
物（Ｗ）から発せられる散乱光を利用して被検査物
（Ｗ）表面の傷や異物を検査している間に、第２のステ
ージ（１１）において、被検査物（Ｗ）から発せられる
回折光を利用してレジストの塗布ムラ、露光ムラ、デフ
ォーカス、塗布不良を並行して検査することができる。
そして、両ステージ（１０，１１）における検査のうち
いずれか一方（１０，１０ａ，１０ｂ）における検査が
完了すると、搬送機構（１２）が被検査物（Ｗ）を第１
のステージ（１０，１０ａ，１０ｂ）と第２のステージ
（１１）との間にわたって搬送する。搬送された被検査
物（Ｗ）に対しては、他方のステージ（１１）における
検査が行われる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の外観検査方法及び
外観検査装置の第１の実施の形態を、図１から図５を参
照して説明する。ここでは、被検査物を、例えば、半導
体デバイス製造用のウエハとし、外観検査装置を半導体
製造時における検査工程で用いる場合の例を用いて説明
する。

【００１４】図１は、本発明の外観検査装置１の平面図
である。外観検査装置１は、ウエハ（被検査物）Ｗの外
観を検査するものであって、キャリアセット部２と搬送
部３と検査部４とが順次一方向（Ｙ方向）に配置された
構成になっている。

【００１５】キャリアセット部２は、ウエハＷを複数枚
（例えば２５枚）収納可能なキャリア５がセットされる
場所であって、該キャリア５を位置決めした状態で支持
する支持台６をＸ方向に、間隔をあけて複数台（図では
二台）配置した構成になっている。

【００１６】搬送部３には、吸着アーム８を有するスカ
ラ型の搬送ロボット７が配設されている。搬送ロボット
７は、支持台５と検査部４との間でウエハＷを搬送する
ものであって、上下方向（Ｚ方向）および支持台６が配
置された左右方向（Ｘ方向）に移動自在、且つＸＹ平面
に沿って旋回、伸縮自在とされている。

【００１７】検査部４は、本体カバー９と、該本体カバ
ー９内に配置された散乱検査ステージ（第１のステー
ジ）１０、回折検査ステージ（第２のステージ）１１、
搬送スライダ（搬送機構）１２とを主体として構成され
ている。本体カバー９の搬送部３側の壁面には、開口部
（不図示）およびこれらを開閉自在なシャッタ１３，１
４が配設されている。

【００１８】シャッタ１３は、散乱検査ステージ１０に
対向配置されている。また、シャッタ１４は、回折検査
ステージ１１に対向配置されている。これらシャッタ１
３，１４は、搬送ロボット７によるウエハＷの搬送時に
開動作を行い、検査撮影時に閉動作を行うことにより、
検査時に本体カバー９内を遮光し、暗室状態を維持する
ようになっている。

【００１９】散乱検査ステージ１０は、ウエハＷを照明
して、該ウエハＷの表面に存在する欠陥によって発生す
る散乱光を受け取ることで該ウエハＷの表面に存在する
欠陥を検査する、いわゆる散乱検査を実施する際にウエ
ハＷが載置されるものであって、いずれも不図示の回転
機構、昇降軸および水平二軸の移動機構によって、回転
自在、且つＸＹ平面に沿って水平方向に移動自在、さら
に昇降自在になっている。この散乱検査ステージ１０
は、プリアライメントのためにウエハＷの裏面中央部を
保持するようになっている。また、散乱検査ステージ１
０の近傍には、後述する位置合わせ機構１５と、図２に
示すように、光源１６と凹面鏡１７と撮影手段であるＣ
ＣＤカメラ１８とが付設されている。

【００２０】図１に示す位置合わせ機構１５は、搬送さ
れたウエハＷに対して散乱検査前にウエハＷの位置合わ
せ（プリアライメント）を行うものであって、エッジ検
出部１９とステージ制御部（不図示）とから構成されて
いる。エッジ検出部１９は、散乱検査ステージ１０が回
転したときに、該散乱検査ステージ１０上のウエハＷの
エッジと、ウエハＷに形成されたノッチまたはオリフラ
（オリエンテーションフラット）の位置を検出すること
によって、ウエハＷの方位角および中心位置を検出する
ものである。

【００２１】ステージ制御部は、エッジ検出部１９の検
出結果に基づいて散乱検査ステージ１０の移動を制御す
るものである。具体的には、エッジ検出部１９の検出結
果に基づいて、ウエハＷが所定の方位角を有するよう
に、且つウエハＷがエッジ検出部１９近傍に設けられた
検査位置Ｋの所定位置に移動するように散乱検査ステー
ジ１０を制御する。なお、このステージ制御部は、搬送
ロボット７、搬送スライダ１２、回折検査ステージ１１
等の駆動を統括制御する主制御部（不図示）により制御
されている。

【００２２】図２は、散乱ステージ１０、光源１６、凹
面鏡１７およびＣＣＤカメラ１８の配置を示す図であ
る。光源１６は、白色光（照明光）を射出するメタルハ
ライドランプ等で構成され、図１に示すように、検査位
置Ｋにある散乱検査ステージ１０の上面、すなわち水平
面に対して白色光が微小角度で入射する位置に配置され
ている。凹面鏡１７は、検査位置Ｋの上方に配置され、
光源１６がウエハＷへ向けて照明した際に発生する散乱
光を、ＣＣＤカメラ１８で結像するように反射するもの
である。ＣＣＤカメラ１８は、凹面鏡１７で反射された
散乱光を撮影するものである。

【００２３】回折検査ステージ１１は、ウエハＷを照明
して、該ウエハＷ上の繰り返しパターンからの回折光を
受け取ることで該ウエハＷの表面に存在する欠陥を検査
する、いわゆる回折検査を実施する際にウエハＷが載置
されるものであって、ウエハＷを保持するホルダ２１
と、昇降機構２２とを主体として構成されている。ま
た、回折検査ステージ１１には、傾斜機構（不図示）が
付設されている。

【００２４】ホルダ２１は、ウエハＷの面精度を保つた
め、該ウエハＷの裏面全体を支持するようになってい
る。その結果、ウエハＷ表面上の欠陥の検出精度を一定
に保つことができる。

【００２５】昇降機構２２は、ホルダ２１に対して出没
自在に突出して、搬送スライダ１２で搬送されたウエハ
Ｗを解除自在に吸着するものである。傾斜機構は、ホル
ダ２１を揺動軸２０周りに揺動させることで、該ホルダ
２１に保持されたウエハＷを任意の角度で傾斜させる構
成になっている。

【００２６】また、回折検査ステージ１１の近傍には、
図３に示すように、光源２３と凹面鏡２４，２５と撮影
手段であるＣＣＤカメラ２６とが付設されている。光源
２３は、光源１６と同様に、メタルハライドランプ等の
白色光（照明光）を凹面鏡２４へ向けて射出するもので
ある。凹面鏡２４は、回折検査ステージ１１の側方に配
置され、光源１６から入射した白色光を回折検査ステー
ジ１１のホルダ２１へ向けて反射するものである。凹面
鏡２５は、回折検査ステージ１１の上方に配置され、光
源２３が凹面鏡２４を介してウエハＷを照明した際に発
生する回折光を、ＣＣＤカメラ２６で結像するように反
射するものである。ＣＣＤカメラ２６は、凹面鏡２５で
反射された回折光を撮影するものである。

【００２７】搬送スライダ１２は、散乱検査ステージ１
０と回折検査ステージ１１との間にわたってウエハＷを
搬送するものであって、Ｘ方向に沿って設置されたガイ
ド２７と、該ガイド２７に沿って移動自在に装着された
吸着アーム２８とから構成されている。

【００２８】図４に示すように、吸着アーム２８の下面
側には、該吸着アーム２８に対して一定の間隔をあけて
吸着部２８ａ、２８ｂが設けられている。これら吸着部
２８ａ、２８ｂは、ウエハＷの両端を下方から引っかけ
るようにして吸着するようになっている。また、吸着部
２８ａ、２８ｂ間の中心位置および、散乱検査ステージ
１０、回折検査ステージ１１の中心位置は、Ｘ方向に沿
った略直線上に並ぶ構成になっている。

【００２９】上記の構成の外観検査装置１によりウエハ
Ｗの外観検査を行う方法を、始めにウエハＷ一枚のとき
の例を用いて説明する。まず、検査対象となるウエハＷ
は、キャリア５に収納された状態でキャリアセット部２
の支持台６にセットされる。ここで、ウエハＷ上のライ
ン・アンド・スペースパターンのピッチに対するノッチ
（またはオリフラ）の方位角は、既知であり、主制御部
に入力されている。また、このパターンに応じた回折条
件を満足するウエハＷの傾斜角も、ウエハ毎にあらかじ
め主制御部に入力されているものとする。

【００３０】次に、搬送ロボット７の吸着アーム８が、
キャリア５から所定のウエハＷを吸着して取り出すとと
もに、シャッタ１３を介して検査部４の本体カバー９内
に進入しウエハＷを散乱検査ステージ１０に載置する。
このとき、搬送ロボット７に連動してシャッタ１３が開
口部の開動作を行うため、ウエハＷの搬送は滞りなく実
施される。そして、ウエハＷの搬送が完了して搬送ロボ
ット７が本体カバー９内から退避すると、シャッタ１３
は閉動作を行い、本体カバー９内の暗室状態が維持され
る。

【００３１】ウエハＷが散乱検査ステージ１０に載置さ
れると、ウエハＷの検査に先だってウエハＷの位置合わ
せ工程が行われる。すなわち、検査ステージ１０が、位
置合わせ機構１５のエッジ検出部１９へ移動するととも
に回転駆動する。ここで、エッジ検出部１９は、回転す
るウエハＷのエッジとノッチ（またはオリフラ）の位置
とから、該ウエハＷの方位角と中心位置とを検出する。

【００３２】そして、ステージ制御部は、ウエハＷの中
心が検査位置Ｋの所定位置にくるように、且つウエハＷ
が光源１６に対して所定の方位角を有するように、散乱
検査ステージを水平方向に移動させながら回転させる。
このとき、水平方向の移動と回転駆動とを同時に行うた
め、ウエハＷの位置合わせに要する時間を短縮すること
ができる。

【００３３】ウエハＷが検査位置Ｋの所定位置にセット
されると、第１の工程（一方の工程）である散乱検査が
実施される。すなわち、図２に示すように、光源１６か
ら白色光が射出され、散乱検査ステージ１０上のウエハ
（図２では図示略）の全面を、ウエハ表面と平行に近い
微小角度で照明する。このとき、ウエハＷに傷や異物等
の欠陥が存在する場合には、その部位で散乱光が発生す
る。散乱光は、凹面鏡１７で反射してＣＣＤカメラ１８
に結像し撮影される。そして、散乱光の情報を含む電気
信号が主制御部へ出力される。

【００３４】主制御部は、入力した電気信号に基づいて
画像処理を行い、欠陥の大小、明暗等をその座標位置を
伴って検出し、所定の閾値と比較することで、このウエ
ハＷに対して回折検査を実施するか中止するかを決定す
る。ここで、欠陥が所定の閾値を越えていた場合、この
ウエハＷに対する回折検査の中止が決定される。

【００３５】また、散乱検査工程において検出された欠
陥が閾値を越えないものの、レジストの塗布ムラ等の可
能性があるときは、その可能性に応じた重み付けを欠陥
の座標位置に対して行うとともに、追加検査モードを主
制御部に設定する。かくして、散乱検査工程が終了す
る。

【００３６】なお、ウエハＷによっては、散乱検査ステ
ージ１０を再度回転させて、上記とは異なる方位角を設
定することにより、一枚のウエハＷに対して複数回の散
乱検査を行うことも可能である。

【００３７】散乱検査工程が終了すると、位置合わせ工
程で検出したウエハＷの方位角等の位置情報を用い、ウ
エハＷを散乱検査ステージ１０に載置したまま散乱検査
ステージ１０を回転させ、ウエハＷが第２の工程（他方
の工程）である回折検査工程で必要な向きにあらかじめ
合わせる。なお、散乱検査工程でウエハＷに対する回折
検査の中止が決定されている場合は、この位置合わせを
実施しない。

【００３８】ウエハＷの位置合わせが完了すると、散乱
検査工程に次いで回折検査工程を行うようにウエハＷを
搬送する搬送工程に入る。すなわち、まず、ウエハＷの
高さが吸着アーム２８と吸着部２８ａ、２８ｂとの間に
なるように、散乱検査ステージ１０が上昇する。次に、
搬送スライダ１２の吸着アーム２８がガイド２７に沿っ
て散乱検査ステージ１０の検査位置Ｋに移動すると、散
乱検査ステージ１０が下降する。これにより、吸着部２
８ａ、２８ｂは、ウエハＷの両端を引っかけるようにし
て吸着保持する。

【００３９】この状態で、吸着アーム２８をＸ方向に沿
って移動させ、回折検査ステージ１１のホルダ２１の上
方に位置させる。ここで、ホルダ２１を水平にした状態
で、昇降機構２２がホルダ２１に対して上方に突出して
吸着アーム２８の吸着部２８ａ、２８ｂに保持されたウ
エハＷを吸着する。吸着アーム２８を退避させた後に昇
降機構２２を下降させ、ウエハＷをホルダ２１に載置す
る。かくして、ウエハＷは、散乱検査ステージ１０から
回折検査ステージ１１へ搬送され、搬送工程が完了す
る。

【００４０】ここで、散乱検査工程でウエハＷに対する
回折検査の中止が決定されている場合は、搬送ロボット
７がシャッタ１４に対向する位置まで移動し、開口部を
介して直ちにウエハＷを回折検査ステージ１１から搬出
するとともに、所定のキャリア５に収納する。

【００４１】一方、ウエハＷに対する回折検査を実施す
ると決定されている場合は、回折検査工程が開始され
る。ウエハＷがホルダ２１にセットされると、傾斜機構
によりホルダ２１が揺動軸２０周りに揺動することで、
ウエハＷを回折条件を満足する傾斜角度に傾斜させる。
そして、図３に示すように、光源２３から白色光を射出
すると、この白色光は凹面鏡２４で反射して回折検査ス
テージ１１のホルダ２１上のウエハ（図３では図示略）
全面をテレセントリックに照明する。

【００４２】このとき発生する回折光は、凹面鏡２５で
反射してＣＣＤカメラ２６に結像し撮影される。そし
て、回折光の情報を含む電気信号が主制御部へ出力され
る。主制御部は、入力した電気信号に基づいて画像処理
を行い、欠陥の大小、明暗等をその座標位置を伴って検
出する。

【００４３】ここで、本来、回折検査は完了するが、主
制御部に追加検査モードが設定されているときは、検査
形態を変更して追加検査を行う。すなわち、欠陥の可能
性がある座標位置を回折検査するのに有効な傾斜角を求
めるとともに、傾斜機構を駆動してウエハＷがこの傾斜
角になるようにホルダ２１を揺動する。この後、上記と
同様に、ウエハＷに対して回折検査を実施し、散乱検査
において塗布ムラ等の可能性ありと検出された部位を重
点に再検査する。

【００４４】なお、この追加検査モードにおいては、傾
斜角を変えずに、回折光の情報を含む電気信号のゲイン
値が高まるように再回折検査を行ったり、再検査を行わ
ず当初の検査で得られた電気信号に対して塗布ムラ等の
可能性ありと検出された部位の信号を増幅したりしても
よい。

【００４５】なお、ウエハＷによっては、主制御部に追
加検査モードが設定されていない場合でも、ホルダ２１
を再度揺動して、上記とは異なる傾斜角を設定すること
により、一枚のウエハＷに対して複数回の回折検査を行
うことが可能である。

【００４６】回折検査工程が終了すると、上述したよう
に、搬送ロボット７がシャッタ１４に対向する位置まで
移動するとともに、シャッタ１４が開動作を行う。そし
て、吸着アーム８が開口部を介して本体カバー９内に進
入し、ウエハＷを吸着した後に該本体カバー９内から退
避する。吸着アーム８の退避に伴ってシャッタ１４は閉
動作を行い、本体カバー９内の暗室状態を維持する。

【００４７】この後、搬送ロボット７は、搬出したウエ
ハＷが収納されていたキャリア５に対向する位置まで移
動し、該ウエハＷが元々収納されていたスロットにウエ
ハＷを収納する。

【００４８】なお、ウエハＷを元の位置に戻さずに、散
乱検査および回折検査終了済みのウエハ専用のキャリア
を配置しておき、検査終了後のウエハを順次このキャリ
アに収納する手順としてもよい。また、さらに、検査に
よって使用不可とされたウエハ用に別途専用のキャリア
を配置してもよい。

【００４９】続いて、上記の外観検査装置１により、複
数枚のウエハＷに対して外観検査を行う方法について説
明する。ここで、図示はしていないが、検査部４に搬送
されるウエハを搬送される順に、Ｗ１、Ｗ２…とする。
搬送ロボット７は、ウエハＷ１を散乱検査ステージ１０
に載置して本体カバー９内から退避すると、新たなウエ
ハＷ２をキャリア５から取り出して、シャッタ１３の前
で待機する。

【００５０】ウエハＷ１の散乱検査が終了して、搬送ス
ライダ１２によってウエハＷ１が散乱検査ステージ１０
から回折検査ステージ１１へ搬出されると、搬送ロボッ
ト７はウエハが載置されていない散乱検査ステージ１０
に次のウエハＷ２を搬入して載置する。このとき、シャ
ッタ１３が開動作を行うことはいうまでもない。

【００５１】この後、検査部４では、回折検査ステージ
１１へ搬送されたウエハＷ１に対する回折検査と、散乱
検査ステージ１０へ搬送された次のウエハＷ２に対する
散乱検査とが並行して実施される。この間、搬送ロボッ
ト７は、回折検査が終了した後にウエハＷ１を取り出す
ために、シャッタ１４に対向する位置まで移動してお
く。

【００５２】そして、検査部４での検査が終了すると、
搬送ロボット７は回折検査ステージ１１からウエハＷ１
を取り出して、所定のキャリア５に収納する。同時に、
搬送スライダ１２が散乱検査ステージ１０にあるウエハ
Ｗ２を回折検査ステージ１１へ搬送するとともに、搬送
ロボット７がキャリア５から、さらに次のウエハＷ３を
取り出して散乱検査ステージ１０へ搬送する。そして、
ウエハＷ４以降もこの流れを順次繰り返す。この流れを
簡略的に表したものが第５図である。検査が完了したウ
エハは、キャリア５ごと搬送されて、次の検査工程、例
えば重ね合わせ検査等が行われる。

【００５３】本実施の形態の外観検査方法及び外観検査
装置では、散乱検査工程と回折検査工程を設け、搬送ス
ライダ１２が、これら異なる検査を行うステージ１０，
１１間にわたってウエハＷを搬送する搬送工程を設けて
いるので、従来、目視で行っていた検査と同等の機能を
維持しながら、複数の検査を自動で行う際にもスループ
ットが長くなってしまうことを防止できる。

【００５４】また、本実施の形態の外観検査方法及び外
観検査装置では、散乱検査ステージ１０から回折検査ス
テージ１１へウエハＷ１を搬送することに応じて、新た
なウエハＷ２を散乱検査ステージ１０へ搬入するので、
散乱検査工程と回折検査工程とを並行して同時に実施す
ることができるようになり、検査のスループットを大幅
に向上させることができる。

【００５５】さらに、本実施の形態の外観検査方法及び
外観検査装置では、回折検査ステージ１１において、光
源２３、凹面鏡２４，２５を固定し、ウエハＷを傾斜さ
せる構成になっているので、ウエハＷを固定し、光源２
３、凹面鏡２４，２５の複数の機器を一体的に移動させ
る場合に比較して一層のスループット向上が可能になる
ことに加えて、ダスト対策にも寄与することができる。

【００５６】そして、本実施の形態の外観検査方法及び
外観検査装置では、散乱検査に先だって位置合わせ工程
で、ウエハＷをパターンに応じた方位角に位置合わせす
るので、ウエハＷに応じて最適な位置で検査を行うこと
が可能になり、検査精度が向上するとともに、検査によ
って単に欠陥の有無を検出するだけでなく、その欠陥が
発生した座標位置を特定することができるので、その後
に、その部位を集中的に検査する、いわゆるミクロ検査
も容易に行うことができる。

【００５７】また、散乱検査終了後、ウエハＷを散乱検
査ステージ１０に載置したまま回転させて、回折検査で
必要な向きにあらかじめ位置合わせを行うので、回折検
査においてもウエハＷに応じて（例えば、ウエハＷ上の
パターンの配列方向に応じて）最適な位置での検査が可
能になり検査精度を向上できるとともに、散乱検査と同
様に、欠陥が発生した座標位置を特定することができ、
回折検査後のミクロ検査も容易に行うことができる。さ
らに、回折検査ステージに別途位置合わせ機構を設ける
必要がなくなるので、装置の小型化並びにコストダウン
も実現することができる。

【００５８】しかも、本実施の形態の外観検査方法及び
外観検査装置では、散乱検査の検査結果に基づいて、ウ
エハＷにレジストの塗布ムラ等の可能性があるときは、
通常の回折検査に加えて追加検査モードを設定し、欠陥
の可能性がある部位に対して重点的に回折検査を行うの
で、より細かな欠陥も確実に検出することが可能にな
り、検査精度を向上させることができる。

【００５９】加えて、本実施の形態の外観検査方法及び
外観検査装置では、散乱検査の検査結果に基づいて、欠
陥の大きさが閾値を越えていた場合、回折検査を中止す
るようになっているので、使用不能のウエハに対して回
折検査を行うという無駄な工程を削除することが可能に
なり、スループットを向上させることができる。また、
この回折検査が中止されたウエハＷを、散乱検査ステー
ジ１０から直接検査部４から搬出するのではなく、一旦
回折検査ステージ１１を介してから搬出しているので、
図５に示したウエハ搬送の流れを中断させることなく、
所定通りに検査を実施することができる。

【００６０】また、本実施の形態の外観検査装置では、
搬送ロボット７がウエハＷを搬送する際に通過する開口
部にシャッタ１３，１４を設けてあるので、検査時に
は、本体カバー９内を暗室状態に維持することが可能に
なり、装置外部からの迷光の影響を最小限に抑えること
もでき、検査精度の向上につながる。

【００６１】図６は、本発明の外観検査装置の第２の実
施の形態を示す図である。この図において、図１から図
５に示す第１の実施の形態の構成要素と同一の要素につ
いては同一符号を付し、その説明を省略する。第２の実
施の形態と上記の第１の実施の形態とが異なる点は、キ
ャリアセット部および検査部の構成である。

【００６２】すなわち、キャリアセット部２ａには、キ
ャリア５を位置決めした状態で支持する支持台６がＸ方
向に間隔をあけて三台配置されている。

【００６３】また、検査部４ａには、本体カバー９内
に、二台の散乱検査ステージ１０ａ，１０ｂがＸ方向に
並んで配置されている。各散乱検査ステージ１０ａ、１
０ｂには、位置合わせ機構１５，１５、光源１６，１
６、凹面鏡１７，１７（図６では不図示）およびＣＣＤ
カメラ１８，１８がそれぞれ付設されている。

【００６４】本体カバー９の搬送部３側の壁面には、散
乱検査ステージ１０ａ，１０ｂ、回折検査ステージ１１
に対向するように開口部（不図示）および該開口部を自
在に開閉するシャッタ１３ａ，１３ｂ，１４がそれぞれ
配置されている。そして、搬送ロボット７は、シャッタ
１３ａ，１３ｂ，１４のそれぞれに対向する位置に移動
自在になっている。同様に、搬送スライダ１２は、吸着
アーム２８がガイド２７に沿って移動して、シャッタ１
３ａ，１３ｂ，１４のそれぞれにアクセス可能になって
いる。他の構成は、上記第１の実施の形態と同様であ
る。

【００６５】上記の構成の外観検査装置１で外観検査を
行う方法を説明する。ここでは、ウエハ一枚当たりに必
要な回折検査時間が一単位時間であったときに、位置合
わせ工程を含めたウエハ一枚当たりの散乱検査時間が二
単位時間必要である場合の例を用いて説明する。また、
上記と同様に、検査部４ａに搬送されるウエハを順にＷ
１、Ｗ２…とする。

【００６６】まず、搬送ロボット７は、キャリア５から
所定のウエハＷ１を取り出し、シャッタ１３ａを介して
散乱検査ステージ１０ａ上に載置する。搬送ロボット７
が本体カバー９内から退避すると、位置合わせ工程を経
てウエハＷ１に対して散乱検査が実施される。

【００６７】一方、搬送ロボット７は、キャリア５から
ウエハＷ２を取り出し、シャッタ１３ｂを介して散乱検
査ステージ１０ｂ上に載置する。搬送ロボット７が本体
カバー９内から退避すると、位置合わせ工程を経てウエ
ハＷ２に対して散乱検査が実施される。このとき、散乱
検査１０ａ上のウエハＷ１は、ほぼ半分の工程が終了し
ているように、ウエハＷ２を搬入するタイミングを調整
する。

【００６８】そして、二単位時間が経過してウエハＷ１
に対する検査が終了すると、搬送スライダ１２がウエハ
Ｗ１を回折検査ステージ１１に搬送する。これに伴っ
て、搬送ロボット７は、次のウエハＷ３を散乱検査ステ
ージ１０ａに搬入する。散乱検査ステージ１０ａにウエ
ハＷ３がセットされると、該ウエハＷ３に対する位置合
わせと、回折検査ステージ１１におけるウエハＷ１の回
折検査とがほぼ同時に開始される。このとき、散乱検査
ステージ１０ｂでは、ウエハＷ２に対する検査が半分程
度完了している。

【００６９】ここからほぼ一単位時間が経過すると、散
乱検査ステージ１０ｂ上のウエハＷ２に対する散乱検査
と、回折検査ステージ１１上のウエハＷ１に対する回折
検査がほぼ同時に終了する。そして、搬送ロボット７が
シャッタ１４を介して回折検査ステージ１１からウエハ
Ｗ１を取り出し、キャリア５に収納するとともに、搬送
スライダ１２が散乱検査ステージ１０ｂ上のウエハＷ２
を回折検査ステージ１１に搬送する。

【００７０】ここで、搬送ロボット７は、ウエハＷ１を
キャリア５に収納すると、即座に次のウエハＷ４をキャ
リア５から取り出し、シャッタ１３ｂを介して散乱検査
ステージ１０ｂに搬入する。散乱検査ステージ１０ａで
は、ウエハＷ３に対する検査が半分程度完了している。
そして、上記の動作を順次繰り返す。

【００７１】このように、本実施の形態の外観検査方法
及び外観検査装置では、上記第１の実施の形態と同様の
効果が得られることに加えて、検査時間の長い散乱検査
工程に次いで検査時間の短い回折検査工程を行う場合、
散乱検査工程を回折検査工程に対して複数並行して行う
とともに、搬送工程では散乱検査工程が終了したウエハ
から順次回折検査を行うように搬送することにより、回
折検査工程を行う周期を、検査時間の長い散乱検査工程
の周期に合わせる必要がなく、短い検査時間に設定する
ことが可能になり、スループットを一層短縮することが
できるようになる。

【００７２】なお、上記実施の形態において、回折検査
ステージ１１のホルダ２１と光源２３とを独立して固定
される構成にしてあるが、例えば、図７に示すように、
ホルダ２１上に光源２３を固定するような構成であって
もよい。この場合、光源２３の白色光の入射角は、ホル
ダ２１上のウエハ表面の法線に対して８０°〜８９°に
設定されている。そして、ホルダ２１上のウエハＷと光
源２３とは、揺動軸２０周りに一体的に揺動することが
できる構成になっている。

【００７３】従来、図８に示すように、ホルダ２１は、
傾斜位置２１ａから水平状態を経て傾斜位置２１ｂまで
揺動可能であるので、光源２３は、例えば傾斜位置２１
ａにあるホルダ２１上のウエハＷを全面照明するため
に、照明エリアＡ１で白色光を射出する必要があった。
ところが、ホルダ２１が水平状態にあるときは、照明エ
リアＡ２のみ白色光を射出すればことが足りるため、照
明エリアＡ２の外側部分が無駄になっていた。

【００７４】そのため、浅い角度の入射角等、所定の回
折条件での検査の際に、図７のように、光源２３とホル
ダ２１とを一体的に構成することにより、ホルダ２１上
のウエハＷに対する入射角および入射光量が常に一定に
なり、ロスのない適正な照明エリアでの照明が可能にな
る。また、ＣＣＤカメラ２６の受光角を任意に設定し、
回折条件を満たす角度では回折光を撮影し、回折条件を
満たさない角度では散乱光を撮影することも可能であ
る。

【００７５】また、上記実施の形態では、照明光である
白色光を射出する光源１６，２３を別々に設ける構成と
したが、ビームスプリッタを設けて一つの光源を共用す
る構成であってもよい。この場合、光源の数が減少する
ので、装置の小型化、コストダウンが実現する。

【００７６】また、上記実施の形態では、散乱検査工程
の後に回折工程を実施する構成としているが、これに限
られることなく、回折検査ステージ１１に位置合わせ機
構１５を設けることにより、回折工程の後に散乱検査工
程を実施することが可能になる。

【００７７】ウエハＷに、該ウエハＷを識別するための
バーコードを貼設し、搬送ロボット７または搬送スライ
ダ１２にバーコードリーダを取り付け、あらかじめ主制
御部に入力されているピッチに対するノッチ（またはオ
リフラ）の方位角等を読み込むような構成であってもよ
い。

【００７８】また、回折検査で必要な向きにするため
に、ウエハＷをあらかじめ散乱検査ステージ１０で回転
する構成としたが、例えば、昇降機構２２に回転機構を
付加して、この回転機構によってウエハＷを所定の方位
角に合わせるような構成であってもよい。この場合、回
路パターンにロジックが含まれる等で複数の方位角での
検査が必要なときに、複数の方位角を設定することがで
きて汎用性が高まる。

【００７９】さらに、散乱検査ステージ１０と回折検査
ステージ１１との間に、搬送スライダ１２の移動に伴っ
て開閉動作を行うシャッタを設ける構成として、それぞ
れの検査に用いられる白色光が迷光として各検査に影響
しない構成にしてもよい。

【００８０】また、搬送工程での搬送手段として搬送ス
ライダ１２を用いる構成としたが、これに限定されず、
例えば、搬送ロボット７を用いて、ウエハＷを散乱検査
ステージ１０と回折検査ステージとの間にわたって搬送
するような構成としてもよい。

【００８１】なお、被検査物を半導体デバイス製造用の
ウエハしたが、これに限られず、液晶表示デバイス用の
ガラス基板や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あ
るいはマスク等に適用可能である。ここで、ガラス基板
のように面積の広い被検査物に対しては全面一括照明で
はなく、光源、凹面鏡、ＣＣＤカメラに対して被検査物
を相対移動させて走査照明する方式や、被検査物を順次
ステップ移動させながら照明する方式も採用可能であ
る。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る外
観検査方法は、第１の工程で、散乱光を受け取ることで
被検査物を検査し、第２の工程で回折光を受け取ること
で被検査物を検査し、搬送工程で、第１、第２のいずれ
か一方に次いで他方を行うように被検査物を搬送する構
成となっている。これにより、この外観検査方法では、
従来、目視で行っていた検査と同等の機能を維持しなが
ら、複数の検査を自動で行う際にもスループットが長く
なってしまうことを防止できるという効果が得られる。

【００８３】請求項２に係る外観検査方法は、搬送工程
により、第１のステージ、第２のステージのいずれか一
方のステージから他方のステージへ被検査物を搬送する
ことに応じて新たな被検査物を一方のステージへ搬入す
る構成となっている。これにより、この外観検査方法で
は、第１の工程と第２の工程とを並行して同時に実施す
ることができるようになり、検査のスループットを大幅
に向上できるという効果が得られる。

【００８４】請求項３に係る外観検査方法は、被検査物
の検査に先立って、ステージを移動させて被検査物を所
定位置に合わせる位置合わせ工程が行われる構成となっ
ている。これにより、この外観検査方法では、被検査物
に応じて最適な位置で検査を行うことが可能になり、検
査精度が向上するとともに、検査によって単に欠陥の有
無を検出するだけでなく、その欠陥が発生した座標位置
を特定することができるので、その後に、その部位を集
中的に検査する、いわゆるミクロ検査も容易に行うこと
ができるという優れた効果を奏する。

【００８５】請求項４に係る外観検査方法は、第１、第
２の工程のうち、一方の工程終了後、一方の工程で用い
たステージに被検査物を載置したまま、被検査物を他方
の工程で必要な向きにあらかじめ合わせてから、搬送工
程により他方の工程へ搬送する構成となっている。これ
により、この外観検査方法では、他方の工程においても
被検査物に応じて最適な位置での検査が可能になり検査
精度を向上できるとともに、一方の検査と同様に、欠陥
が発生した座標位置を特定することができ、検査後のミ
クロ検査も容易に行うことができる。さらに、他方の工
程に用いられるステージに別途位置合わせ機構を設ける
必要がなくなるので、装置の小型化並びにコストダウン
も実現できるという効果が得られる。

【００８６】請求項５に係る外観検査方法は、検査時間
の長い工程を短い工程に対して複数並行して行うととも
に、長い工程が終了した被検査物から順次短い工程を行
うように搬送する構成となっている。これにより、この
外観検査方法では、検査時間の短い工程を行う周期を、
検査時間の長い工程の周期に合わせる必要がなく、短い
検査時間側に設定することが可能になり、スループット
を一層短縮することができるという優れた効果を奏す
る。

【００８７】請求項６に係る外観検査方法は、一方の工
程での被検査物の検査結果に基づいて、他方の工程の検
査形態を変更する構成となっている。これにより、この
外観検査方法では、他方の工程で通常の検査に加えて追
加検査を設定し、欠陥の可能性がある部位に対して重点
的に検査を行うことができるので、より細かな欠陥も確
実に検出することが可能になり、検査精度を向上できる
という効果が得られる。

【００８８】請求項７に係る外観検査方法は、一方の工
程での被検査物の検査結果に基づいて、他方の工程の実
施または中止を決定する構成となっている。これによ
り、この外観検査方法では、使用不能の被検査物に対し
て他方の工程で検査を行うという無駄な工程を削除する
ことが可能になり、スループットを向上させることがで
きる。

【００８９】請求項８に係る外観検査方法は、一方の工
程での被検査物の検査結果に基づいて、他方の工程を中
止する場合、他方の工程を行うステージを介して被検査
物を搬出する構成となっている。これにより、この外観
検査方法では、被検査物の搬送の流れを中断させること
なく、所定通りに検査を実施することができるという効
果が得られる。

【００９０】請求項９に係る外観検査装置は、第１のス
テージで散乱光を受け取ることで被検査物を検査し、第
２のステージで回折光を受け取ることで被検査物を検査
し、搬送機構が、第１、第２のいずれか一方に次いで他
方を行うように被検査物を搬送する構成となっている。
これにより、この外観検査装置では、従来、目視で行っ
ていた検査と同等の機能を維持しながら、複数の検査を
自動で行う際にもスループットが長くなってしまうこと
を防止できるという効果が得られる。

【００９１】請求項１０に係る外観検査装置は、位置合
わせ機構が、第１または第２のステージを移動させて被
検査物の位置合わせを行う位置合わせを行う構成となっ
ている。これにより、この外観検査装置では、被検査物
に応じて最適な位置で検査を行うことが可能になり、検
査精度が向上するとともに、検査によって単に欠陥の有
無を検出するだけでなく、その欠陥が発生した座標位置
を特定することができるので、その後に、その部位を集
中的に検査する、いわゆるミクロ検査も容易に行うこと
ができるという優れた効果を奏する。

【００９２】請求項１１に係る外観検査装置は、第１ス
テージに用いる照明光と、第２のステージに用いる照明
光とが一つの光源を共用する構成となっている。これに
より、この外観検査装置では、光源の数が減少するの
で、装置の小型化、コストダウンが実現するという効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態を示す図であっ
て、散乱検査ステージ、回折検査ステージおよび搬送ス
ライダを備える外観検査装置の平面図である。

【図２】 同散乱検査ステージに、光源、凹面鏡および
ＣＣＤカメラが付設された正面図である。

【図３】 図１における回折検査ステージに、光源、凹
面鏡およびＣＣＤカメラが付設された正面図である。

【図４】 本発明の外観検査装置を構成する吸着アーム
の外観斜視図である。

【図５】 本発明の第１の実施の形態を示す図であっ
て、ウエハに対する検査の流れを示す概念図である。

【図６】 本発明の第２の実施の形態を示す図であっ
て、一台の回折検査ステージに対して二台の散乱検査ス
テージが配設された外観検査装置の平面図である。

【図７】 本発明の回折検査ステージの別の構成を示す
正面図である。

【図８】 従来のホルダと光源とを示す正面図である。

【符号の説明】

Ｗ ウエハ（被検査物） １ 外観検査装置 １０、１０ａ、１０ｂ 散乱検査ステージ（第１のステ
ージ） １１ 回折検査ステージ（第２のステージ） １２ 搬送スライダ（搬送機構） １５ 位置合わせ機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA03 AA12 AA49 CC19 DD02 DD06 FF01 FF04 FF41 FF48 GG02 GG12 GG24 HH12 JJ03 JJ26 LL19 LL30 MM02 PP12 QQ31 TT01 2G051 AA51 AA56 AB01 AB07 AC02 AC04 BA20 BB01 CA04 CB05 CB06 DA03 DA08 EA30 EB01 EC01 ED01 GC04 GC13 GC15 GC17 GD03 4M106 AA01 CA38 DB04 DB19 DG05 DJ01 DJ03

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１のステージに載置された被検査物を
   照明してその散乱光を受け取ることにより該被検査物を
   検査する第１の工程と、 第２のステージに載置された被検査物を照明してその回
   折光を受け取ることにより該被検査物を検査する第２の
   工程と、 前記第１の工程及び前記第２の工程のうちいずれか一方
   に次いで他方を行うように前記被検査物を前記第１のス
   テージと前記第２のステージとの間にわたって搬送する
   搬送工程とを備えることを特徴とする外観検査方法。
2. 【請求項２】 前記搬送工程により前記第１の工程及び
   前記第２の工程のうちいずれか一方のステージから他方
   のステージへ前記被検査物を搬送することに応じて、新
   たな被検査物を前記一方のステージへ搬入することを特
   徴とする請求項１記載の外観検査方法。
3. 【請求項３】 前記第１の工程及び前記第２の工程のう
   ち少なくとも一方では、前記被検査物の検査に先だって
   ステージを移動させることにより該被検査物を所定位置
   に合わせる位置合わせ工程が行われることを特徴とする
   請求項１または２記載の外観検査方法。
4. 【請求項４】 前記第１の工程及び前記第２の工程のう
   ちいずれか一方の工程で前記位置合わせ工程を行うとと
   もに、該一方の工程終了後、該一方の工程で用いたステ
   ージに前記被検査物を載置したまま該位置合わせ工程に
   よる該被検査物の位置情報を用いて該被検査物を他方の
   工程で必要な向きに予め合わせてから前記搬送工程によ
   り前記他方の工程のステージへ搬送することを特徴とす
   る請求項３記載の外観検査方法。
5. 【請求項５】 前記第１の工程及び前記第２の工程のう
   ちいずれか検査時間の長い工程に次いで短い工程を行う
   場合、該長い工程を該短い工程に対して複数並行して行
   うとともに、前記搬送工程は該各長い工程が終了した前
   記被検査物から順次該短い工程を行うように搬送するこ
   とを特徴とする請求項１、２、３または４記載の外観検
   査方法。
6. 【請求項６】 前記第１の工程及び前記第２の工程のう
   ちいずれか一方の工程での前記被検査物の検査結果に基
   づいて、他方の工程の検査形態を変更することを特徴と
   する請求項１、２、３、４または５記載の外観検査方
   法。
7. 【請求項７】 前記第１の工程及び前記第２の工程のう
   ちいずれか一方の工程での前記被検査物の検査結果に応
   じて該被検査物における他方の工程の実施または中止を
   決定することを特徴とする請求項１、２、３、４、５ま
   たは６記載の外観検査方法。
8. 【請求項８】 前記一方の工程での前記被検査物の検査
   結果に応じて前記他方の工程を中止する場合、該他方の
   工程を行うステージを介して該被検査物を搬出すること
   を特徴とする請求項７記載の外観検査方法。
9. 【請求項９】 被検査物を照明してその散乱光を受け取
   ることにより該被検査物を検査する第１のステージと、 前記被検査物を照明してその回折光を受け取ることによ
   り該被検査物を検査する第２のステージと、 前記第１のステージにおける検査及び前記第２のステー
   ジにおける検査のうちいずれか一方に次いで他方を行う
   ように前記被検査物を前記第１のステージと前記第２の
   ステージとの間にわたって搬送する搬送機構とを備える
   ことを特徴とする外観検査装置。
10. 【請求項１０】 前記第１のステージ及び前記第２のス
    テージのうち少なくとも一方には、該第１または第２の
    ステージを移動させることにより前記被検査物の位置合
    わせを行う位置合わせ機構を備えることを特徴とする請
    求項９記載の外観検査装置。
11. 【請求項１１】 前記第１のステージに用いる照明光と
    前記第２のステージに用いる照明光とは一の光源を共用
    することを特徴とする請求項９または１０記載の外観検
    査装置。