JP2001168010A - 基板の検査方法及び検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 所定の処理後のウェハを検査する際に必要と
なるスペースを従来よりも減少させる。 【解決手段】 固定されたＣＣＤカメラ７０の下方に，
回転自在であると共にＸ，Ｙ方向に移動自在であるウェ
ハＷの載置台を有する検査装置を用いる。先ず，所定の
位置に載置されたウェハＷをＸ軸正方向に移動させなが
ら，ウェハＷ表面を撮影し，ウェハＷの直径分だけ移動
させたところで停止する。そして，Ｙ方向に検査エリア
Ｓ分だけ移動して，停止し，今度はＸ軸負方向に移動し
て撮影する。以上の工程を繰り返して，ウェハＷ上面の
半分を撮影したところで，ウェハＷを１８０度回転させ
て，撮影済みのエリアと未撮影のエリアを入れ替える。
そして，前行程の経路を逆にたどり，同様にして，ウェ
ハＷの全上面を検査する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，基板の検査方法と
検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体デバイスの製造プロセスに
おけるフォトグラフィー工程では，ウェハ表面にレジス
ト膜を形成するレジスト塗布処理，ウェハにパターンを
照射して露光する露光処理，露光後のウェハに対して現
像を行う現像処理等が行われる。これらの処理を行う各
処理装置は，一つの塗布現像処理システムとしてまとめ
られて，その塗布現像処理システム内において，一連の
処理が連続して行われている。

【０００３】そして，一連の所定のフォトグラフィー工
程を終了したウェハは，前記塗布現像処理システムに隣
接して設けられた検査装置において，表面に所定のレジ
スト膜が形成されているか否かが検査される。

【０００４】従来より前記検査は，ウェハを載置してい
る載置台が，同一平面上を自在に移動し，ウェハの上方
に固定して設けられている撮像手段によりウェハ上を走
査して行われていた。例えば図９に示すように，先ず，
ウェハＷをＸ軸正方向（図の右方向）に移動させなが
ら，撮影手段としてのＣＣＤカメラ１００により，ウェ
ハＷのＣＣＤカメラ１００側の周縁部を撮影する。次に
ウェハＷをＹ軸正方向（図の下方）にＣＣＤカメラ１０
０の検査エリアＳ分だけ移動させてずらす。そして今度
は，ウェハＷをＸ軸負方向（図の左方向）に移動させな
がら撮影する。さらに再びＹ軸正方向（図の下方）に検
査エリアＳ分だけウェハＷを移動させる。以上の工程を
繰り返して，ウェハＷがＹ軸正方向に徐々にずらされて
いき，検査エリアＳがウェハＷの他方の周縁部まで到達
して，ウェハＷ全面が撮影されたところで検査が終了す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上述し
た検査方法によれば，ウェハの移動を妨げないために最
低でもウェハの直径の２倍の長さを一辺とする四角形の
面積以上のスペースが必要となり，検査装置が大型にな
らざるをえず，好ましくない，また，近年の半導体デバ
イス製造技術の向上により，ウェハ口径が大口径化して
いるため，ますます検査装置が大型化するので，よりス
ペースのとらない検査方法を行い，検査装置をできる限
り小型化することが望まれている。

【０００６】本発明は，かかる点に鑑みてなされたもの
であり，ウェハを検査するにあたり必要となるスペース
を従来よりも減少させることができる方法，及び当該検
査方法を好適に実施することができる機能を備えた検査
装置を提供して，前記問題の解決を図ることをその目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば，基板と検査部とが相対的に移動し，前記基板表面を
走査する基板の検査方法であって，前記基板表面の少な
くとも半分を前記検査部により走査する工程と，前記基
板を前記基板の中心軸周りに１８０度回転させる工程
と，前記工程で走査していない前記基板の残りの領域を
前記検査部により走査する工程とを有することを特徴と
する基板の検査方法が提供される。

【０００８】このように，初め基板の半分を走査し，前
記基板を１８０度回転してから残りの半分を走査するこ
とにより，前記基板の半面を走査するのに必要なスペー
スを用いるだけで，前記基板の全面を走査することがで
きるので，基板を検査するにあたり必要となるスペース
を減少させることができる。

【０００９】請求項２の発明によれば，基板と検査部と
が相対的に移動し，前記基板表面を走査する基板の検査
方法であって，前記基板表面を前記基板の中心点で交差
する直交線により４つに区画される４分の１の領域を前
記検査部により走査する工程と，前記基板を前記基板の
中心軸周りに９０度回転させる工程とを繰り返して，前
記基板表面の全面を検査することを特徴とする基板の検
査方法が提供される。

【００１０】このように，初め前記４分の１の領域を走
査し，９０度回転させて，次の領域を走査する工程を繰
り返して基板の全面を走査することにより，前記４分の
１の領域を走査するために必要なスペースを用いるだけ
で，前記基板の全面を走査することができるので，基板
を検査するにあたり必要となるスペースを減少させるこ
とができる。

【００１１】請求項３の発明のように，請求項１又は２
の基板の検査方法において，前記基板が移動し，前記検
査部が固定されているようにしてもよい。

【００１２】このように，前記検査部の方を固定するこ
とにより，非常に高い精度を要する光学系を移動させず
にすむので，基板の検査精度上好ましい。

【００１３】請求項４の発明によれば，基板を載置し，
走査方向と副走査方向に移動自在な載置台と，前記載置
台上の前記基板の表面を検査する検査部を有する検査装
置であって，前記載置台は，所定の角度毎に回転自在に
構成されていることを特徴とする基板の検査装置が提供
される。

【００１４】請求項４の発明によれば，前記検査部によ
り所定のエリアを走査した後，前記載置台を所定角度回
転させて，再び未検査の部分を走査する。このように走
査と基板の回転を繰り返すことにより，基板全面を検査
することが可能となる。したがって，前記請求項１から
３の基板の検査方法を適宜に実施することができる。こ
の請求項４によれば，検査装置を小型にすることが可能
となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下，本発明の好ましい実施の形
態について説明する。図１は，本実施の形態にかかる検
査装置６０に隣接して設けられている塗布現像処理シス
テム１の平面図であり，図２は，塗布現像処理システム
１の正面図であり，図３は，塗布現像処理システム１の
背面図である。

【００１６】塗布現像処理システム１は，図１に示すよ
うに，例えば２５枚のウェハＷをカセット単位で外部か
ら塗布現像処理システム１に対して搬入出したり，カセ
ットＣに対してウェハＷを搬入出したりするカセットス
テーション２と，塗布現像処理工程の中で枚葉式に所定
の処理を施す各種処理装置を多段配置してなる処理ステ
ーション３と，この処理ステーション３に隣接して設け
られている図示しない露光装置との間でウェハＷの受け
渡しをするインターフェイス部４とを一体に接続した構
成を有している。また前記カセットステーション２に隣
接して，本実施の形態にかかる検査装置６０が設けられ
ている。

【００１７】カセットステーション２では，載置部とな
るカセット載置台５上の所定の位置に，複数のカセット
ＣをＸ方向（図１中の上下方向）に一列に載置自在とな
っている。そして，このカセット配列方向（Ｘ方向）と
カセットＣに収容されたウェハＷのウェハ配列方向（Ｚ
方向；鉛直方向）に対して移送可能なウェハ搬送体７が
搬送路８に沿って移動自在に設けられており，各カセッ
トＣに対して選択的にアクセスできるようになってい
る。

【００１８】ウェハ搬送体７は，後述するように処理ス
テーション３側の第３の処理装置群G3に属するアライメ
ント装置３２とエクステンション装置３３及び検査装置
６０に対してもアクセスできるように構成されている。

【００１９】処理ステーション３では，その中心部に主
搬送装置１３が設けられており，主搬送装置１３の周辺
には各種処理装置が多段に配置されて処理装置群を構成
している。該塗布現像処理システム１においては，４つ
の処理装置群G1，G2，G3，G4が配置されており，第１及
び第２の処理装置群G1，G2は現像処理システム１の正面
側に配置され，第３の処理装置群G3は，カセットステー
ション２に隣接して配置され，第４の処理装置群G4は，
インターフェイス部４に隣接して配置されている。さら
にオプションとして破線で示した第５の処理装置群G5を
背面側に別途配置可能となっている。

【００２０】第１の処理装置群G1では図２に示すよう
に，２種類のスピンナ型処理装置，レジスト液供給装置
を有するレジスト塗布装置１７と，ウェハＷに現像液を
供給して処理する現像処理装置１８が下から順に２段に
配置されている。第２の処理装置群G2の場合も同様に，
レジスト塗布装置１９と，現像処理装置２０とが下から
順に２段に積み重ねられている

【００２１】第３の処理装置群G3では，図３に示すよう
に，ウェハＷを冷却処理するクーリング装置３０，レジ
スト液とウェハＷとの定着性を高めるためのアドヒージ
ョン装置３１，ウェハＷの位置合わせを行うアライメン
ト装置３２，ウェハＷを待機させるエクステンション装
置３３，レジスト塗布後の溶剤を乾燥させるプリベーキ
ング装置３４，３５及び現像処理後の加熱処理を施すポ
ストベーキング装置３６，３７等が下から順に例えば８
段に重ねられている。

【００２２】第４の処理装置群G4では，例えばクーリン
グ装置４０，載置したウェハＷを自然冷却させるエクス
テンション・クーリング装置４１，エクステンション装
置４２，クーリング装置４３，露光処理後の加熱処理を
行うポストエクスポージャーベーキング装置４４，４
５，ポストベーキング装置４６，４７等が下から順に例
えば８段に積み重ねられている。

【００２３】インターフェイス部４の中央部にはウェハ
搬送体５０が設けられている。このウェハ搬送体５０は
Ｘ方向（図１中の上下方向），Ｚ方向（垂直方向）の移
動とθ方向（Ｚ軸を中心とする回転方向）の回転が自在
にできるように構成されており，第４の処理装置群G4に
属するエクステンション・クーリング装置４１，エクス
テンション装置４２，周辺露光装置５１及び図示しない
露光装置に対してアクセスできるように構成されてい
る。

【００２４】次に一連の所定の処理後のウェハＷのマク
ロ欠陥を検査する前記検査装置６０について説明する。
図４に示したように，検査装置６０のケーシング内６１
には，例えばウェハＷを吸着して保持する載置台６２が
設けられている。載置台６２の下には，駆動機構６３が
設けられており，この駆動機構６３は，載置台６２の回
転角度を制御可能な，例えばサーボモータなどを備えて
いる。したがって，載置台６２に載置されたウェハＷ
を，所定の角度だけ所定のタイミングで回転させること
ができる。また，載置台６２の駆動機構６３は，ボック
ス６５に取り囲まれている。そして，このボックス６５
全体がＸ方向（図４の左右方向）に伸びるレール６６上
に移動自在に設けられているため，載置台６２は，図示
しない駆動機構により，Ｘ方向（図４の左右方向）に移
動できる。さらにレール６６は，図５に示すように，Ｙ
方向（図５の上下方向）に伸びるレール６７上を移動自
在に設けられており，Ｙ方向にも移動できる。したがっ
て，載置台６２は，回転自在であると共に，Ｘ方向とＹ
方向に移動自在に構成されている。

【００２５】載置台６２上方には，ウェハＷの上面を検
査するために撮影する検査部としての例えばＣＣＤカメ
ラ７０とその光源となるストロボスコープ７１が固定し
て設けられている。これらＣＣＤカメラ７０とストロボ
スコープ７１は，いずれも載置台６２に吸着保持された
ウェハＷの表面に指向して設けられている。そして，ス
トロボスコープ７１の一回の発光で，図５に示したよう
に，ウェハＷ表面においてＣＣＤカメラ７０の撮影範囲
である検査エリアＳを検査できる。従って，載置台６２
を移動させながら，このストロボスコープ７１の発光と
ＣＣＤによる撮影を同期させつつ，載置台６２の移動を
繰り返して，最終的にウェハＷ全体が検査される。

【００２６】また，ボックス６５上には，載置されたウ
ェハＷの位置合わせを行う，例えば回帰反射型のセンサ
７２が設けられており，ウェハＷのノッチ部を検出す
る。そして，前記駆動機構６３により，ウェハＷのノッ
チ部の位置が所定の位置に移動される。

【００２７】以上のように構成された検査装置６０の作
用を塗布現像処理システム１で行われるウェハＷの塗布
現像処理のプロセスと共に説明する。

【００２８】先ず，ウェハ搬送体７がカセットＣから未
処理のウェハＷを１枚取りだし，第３の処理装置群G3に
属するアライメント装置３２に搬入する。次いで，アラ
イメント装置３２にて位置合わせの終了したウェハＷ
は，主搬送装置１３によって，アドヒージョン装置３
１，クーリング装置３０，レジスト塗布装置１７又１
９，プリベーキング装置３３又は３４に順次搬送され，
所定の処理が施される。その後，ウェハＷは，エクステ
ンション・クーリング装置４１に搬送される。

【００２９】次いで，ウェハＷはエクステンション・ク
ーリング装置４１からウェハ搬送体５０によって取り出
され，その後，周辺露光装置５１を経て図示しない露光
装置に搬送される。露光処理の終了したウェハＷは，ウ
ェハ搬送体５０によりエクステンション装置４２に搬送
された後，主搬送装置１３によって，ポストエクスポー
ジャベーキング装置４４又は４５，現像処理装置１８又
は２０，ポストベーキング装置３６又は３７，クーリン
グ装置３０に順次搬送され所定の処理が施される。次い
で，このウェハＷは，搬送体７により，カセットステー
ション２に隣接している検査装置６０に搬送される。

【００３０】ここで，検査装置６０におけるウェハＷの
作用について説明する。先ず，一連の処理が終了したウ
ェハＷは，搬送体７により検査装置６０内に搬入され，
載置台６２上に吸着保持される。そして，センサ７２に
よりウェハＷのノッチ部を検出し，ウェハＷを駆動機構
６３により回転させて，ノッチ部が所定の位置になるよ
うにウェハＷの位置合わせを行う。

【００３１】次に，載置台６２をＸ方向に伸びるレール
６６とＹ方向に伸びるレール６７とで移動させ，図６に
示すように，ウェハＷをウェハＷのマクロ欠陥の検査が
開始される開始位置まで移動させる（図６の（ａ））。
この開始位置は，ウェハＷをＸ方向に移動させると，Ｃ
ＣＤカメラ７０の検査エリアＳが，ウェハＷのＹ軸正方
向側の周縁部を通る位置である。そして，検査が開始さ
れ，先ず，ウェハＷをＸ軸正方向に移動させ，光源とな
るストロボスコープ７１を所定の間隔で発光させる。こ
の発光タイミングは，検査エリアＳ分をウェハＷが移動
する毎に発光されるように設定しておき，重複検査や検
査漏れの無いようにする。

【００３２】その後，ウェハＷをウェハＷの直径長さだ
けＸ軸方向に移動させたところで一旦停止させる（図６
の（ｂ））。この移動中に，ウェハＷのＹ軸正方向の周
縁部が撮影される（図６の（ｂ）中の斜線部）。そし
て，検査エリアＳをずらすために，ウェハＷを検査エリ
アＳ分だけＹ軸正方向に移動させる（図６の（ｃ））。
そして，今度は，Ｘ軸負方向に移動させ，同様にしてウ
ェハＷ上面をＣＣＤカメラ７０により撮影する（図６の
（ｄ））。この移動中に，先ほど撮影されたウェハＷの
周縁部（図６の（ｂ）中の斜線部）に沿ったウェハＷ中
心に近い部分まで撮影される（図６（ｄ）中の斜線
部）。以上の工程を繰り返し，図７に示すように，ウェ
ハＷの半分を撮影し終わったところで一旦撮影を中止す
る（図７の（ａ））。

【００３３】ここで，載置台６２の駆動機構６３により
ウェハＷを１８０度回転させて，ウェハＷ上の撮影済み
のエリアと未撮影のエリアを入れ替える（図７の
（ｂ））。その後，載置台６２が上述した軌跡を戻るよ
うにして，ウェハＷをＸ軸方向，Ｙ軸方向に移動させな
がら，ストロボスコープ７１を光源として，ウェハＷの
残り半分を，ＣＣＤカメラ７０により撮影する（図７の
（ｃ））。なお，図６と図７中の実線Ｒで囲まれた移動
エリアＴは，ウェハＷ全面を撮影するに当たり必要なウ
ェハＷの移動範囲を示す。

【００３４】こうして，ウェハＷの上面の全面の撮影が
終了したウェハＷは，その後所定の位置に移動され，搬
送体７により搬出される。そして，カセットステーショ
ン２のカセットＣにセットされる。一方，載置台６２の
移動毎にＣＣＤカメラ７０により撮影されたデータは，
図示しない画像処理装置に転送され，各検査エリアＳ毎
の画像データをつなげて，ウェハＷ全体の画像データと
して出力される。そして，その画像データに基づいて，
図示しない欠陥解析装置によりウェハＷ表面に欠陥があ
るか否かが検査される。

【００３５】以上の実施の形態よれば，ウェハＷの半分
を撮影し終わったところで，ウェハＷを１８０度回転さ
せ，その後，前半と同じ経路を逆にたどって残りの半分
を撮影することにより，ウェハＷの移動する移動エリア
Ｔが従来の４分の３の面積で済む。従って，ウェハＷを
検査するにあたり必要となるスペースを従来よりも減少
させることができる。また，ウェハＷを移動させ，ＣＣ
Ｄカメラ７０を固定することにより，光学系が固定され
るので，当該検査の精度が担保される。

【００３６】また，第２の実施の形態として，ウェハＷ
を９０度ずつ回転させて，ウェハＷを撮影しても良い。
すなわち，先ず，第１の実施の形態と同様に，ウェハＷ
を撮影開始位置まで移動させる。次にその撮影開始位置
からウェハＷをＸ軸正方向にウェハＷの半径分移動させ
ながら，ストロボスコープを発光させて撮影する。その
後，Ｙ方向に検査エリアＳをずらし，再びＸ軸負方向に
移動させて，ウェハＷの半径分撮影する。以上の作業を
繰り返し，ウェハＷの４分の１のエリアＩが撮影された
ところで，一旦撮影を中止させる（図８の（ａ））。次
に，ウェハＷを９０度回転させて，撮影済みのエリアＩ
と未撮影のエリアＩＩを入れ替える。そして，ウェハＷ
は，前工程で通った経路を逆にたどりながら，ウェハＷ
の次の４分の１のエリアＩＩを撮影する（図８の
（ｂ））。この時ウェハＷは，全体の半分が撮影された
ことになる。さらに，ウェハＷを９０度回転させて，ウ
ェハＷをＸ軸正方向に移動させながら撮影する。その後
ウェハＷのエリアＩを撮影した経路と同じ経路をたどり
ながら，ウェハＷの次の４分の１のエリアＩＩＩを撮影
する（図８の（ｃ））。次に，再度９０度回転して，前
工程であるウェハＷのエリアＩＩＩを撮影する際に通っ
た経路を逆にたどりながら，ウェハＷの４分の１のエリ
アＩＶを撮影する（図８の（ｄ））。ここで，ウェハＷ
の全面が撮影されたことになる。なお，図８中の実線Ｑ
で囲まれた移動エリアＥは，ウェハＷ全面を撮影するに
当たり必要なウェハＷの移動範囲を示す。

【００３７】以上の第２の実施の形態によれば，第１の
実施の形態に比べても，ウェハ全上面を検査するにあた
り，さらにウェハＷの移動エリアＥが小さくて済み，計
算上従来の１６分の９の面積となる。従って，ウェハＷ
を検査するにあたり必要となるスペースを従来よりもさ
らに減少させることができる。

【００３８】なお，上述した実施の形態では，光学系を
固定することにより検査精度を担保するために，ＣＣＤ
カメラを固定して検査していたが，検査装置の小型化と
いう観点から，ウェハＷを固定し，ＣＣＤカメラを移動
させて検査してもよい。

【００３９】さらに，以上の実施の形態では，ウェハＷ
表面のマクロ欠陥を検査する検査装置として具体化され
ていたが，そのほか，膜厚検査等の他の検査装置として
もよい。

【００４０】また，先に説明した実施の形態は，半導体
ウェハデバイス製造プロセスのリソグラフィー工程にお
けるウェハの検査装置についてであったが，半導体ウェ
ハ以外の基板例えばＬＣＤ基板の検査装置においても応
用できる。

【００４１】

【発明の効果】請求項１の発明によれば，基板の半面が
走査されるのに必要なスペースを用いるだけで，前記基
板の全面を走査することができるので，基板を検査する
にあたり必要となるスペースを減少させることができ
る。従って，検査装置自体を小型化することが可能とな
り，スペースが有効利用される。

【００４２】請求項２の発明は，基板の４分の１の領域
を走査するために必要なスペースを用いるだけで，前記
基板の全面を走査することができるので，基板を検査す
るにあたり必要となるスペースを減少させることができ
る。従って，検査装置自体を小型化することが可能とな
り，スペースが有効利用される。

【００４３】請求項３の発明は，検査部の方を固定する
ことにより，非常に高い精度を要する光学系を移動させ
ずにすむので，基板の検査上好ましく，検査精度が維持
される。

【００４４】請求項４の発明によれば，載置台が，所定
の角度毎に回転自在な機能を備えていることにより，例
えば，基板の半面を走査した後，前記基板の１８０度回
転させて，残りの半面を走査することができるので，前
記載置台が，前記基板の半面を走査するのに必要なスペ
ースを移動するだけで，前記基板の全面を走査すること
ができる。したがって，基板を検査するにあたり必要と
なるスペースが減少され，検査装置全体を小型化するこ
とが可能となり，スペースが有効に利用される。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態にかかる検査装置を有する塗布現像
処理システムの外観を示す平面図である。

【図２】図１の塗布現像処理システムの正面図である。

【図３】図１の塗布現像処理システムの背面図である。

【図４】実施の形態にかかる検査装置の縦断面の説明図
である。

【図５】図４の検査装置の横断面の説明図である。

【図６】図４の検査装置において，ウェハの移動経路を
示した説明図である。

【図７】図４の検査装置において，ウェハの移動経路を
示した説明図である。

【図８】第２の実施の形態の検査装置におけるウェハの
移動経路を示した説明図である。

【図９】従来の検査装置における，ウェハの移動経路を
示した説明図である。

【符号の説明】 １ 塗布現像処理システム ６０ 検査装置 ６２ 載置台 ７０ ＣＣＤカメラ Ｓ 検査エリア Ｗ ウェハ

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA49 BB03 CC19 DD02 FF04 GG08 JJ03 JJ09 JJ26 MM03 MM28 NN02 PP12 PP13 TT01 TT02 2G051 AA51 AB20 AC01 BC02 CA04 CD03 DA01 DA08 5F046 CD01 CD05 LA18 LA19

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と検査部とが相対的に移動し，前記
   基板表面を走査する基板の検査方法であって，前記基板
   表面の少なくとも半分の領域を前記検査部により走査す
   る工程と，前記基板を前記基板の中心軸周りに１８０度
   回転させる工程と，前記工程で走査されていない前記基
   板の残りの領域を前記検査部により走査する工程とを有
   することを特徴とする，基板の検査方法。
2. 【請求項２】 基板と検査部とが相対的に移動し，前記
   基板表面を走査する基板の検査方法であって，前記基板
   表面を前記基板の中心点で交差する直交線により４つに
   区画される４分の１の領域を前記検査部により走査する
   工程と，前記基板を前記基板の中心軸周りに９０度回転
   させる工程とを繰り返して，前記基板表面の全面を検査
   することを特徴とする，基板の検査方法。
3. 【請求項３】 前記基板が移動し，前記検査部が固定さ
   れていることを特徴とする，請求項１又は２のいずれか
   に記載の基板の検査方法。
4. 【請求項４】 基板を載置し，走査方向と副走査方向に
   移動自在な載置台と，前記載置台上の前記基板の表面を
   検査する検査部を有する検査装置であって，前記載置台
   は，所定の角度毎に回転自在に構成されていることを特
   徴とする，基板の検査装置。