JP2004093317A - ウェーハアライメント方法およびウェーハ検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】精度良くウェーハを位置合わせするウェーハ検査装置を提供する。
【解決手段】照明装置２６は、ウェーハ５の裏面５ｂに照明光を照射する。この照明光は、ウェーハのデバイスパターンで反射され、カメラ１２７によって受光される。これにより、ウェーハの反射画像が取得される。制御・画像処理装置１８は、低倍率および高倍率の対物レンズ１２６を用いてウェーハの２値化画像および多値化を取得する。基準ウェーハおよび被検査ウェーハの２値化画像をパターンマッチングして、被検査ウェーハの位置を粗調整する。この後、基準ウェーハおよび被検査ウェーハの多値化画像をパターンマッチングして、被検査ウェーハの位置を微調整する。２段階の位置調整により、精度の良いアライメントが行われる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ウェーハに設けられたパターンの欠陥を検出するウェーハ検査装置、およびウェーハ検査装置で使用可能なウェーハアライメント方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造では、半導体ウェーハ上に複数のダイ（チップ）を形成した後、ウェーハ検査が行われる。ウェーハ検査は、各ダイのデバイスパターンの欠陥の有無を調べる。検査の際、ウェーハ検査装置は、被検査ウェーハの各々を特定の位置に位置合わせする。これが、ウェーハ検査におけるウェーハアライメントである。一般的なウェーハ検査装置は、ウェーハの裏面を吸着し、ウェーハの表面に設けられたデバイスパターンを表面側から観察してアライメントを行う。
【０００３】
ウェーハ検査装置の一例として、ＳＱＵＩＤを利用した装置が知られている。ＳＱＵＩＤ検査装置は、試料の表面にレーザスポット光を照射し、それによって誘起された磁場の強度をＳＱＵＩＤ磁束計（超伝導量子干渉磁束計）で検出する。磁場強度の分布は、ＳＱＵＩＤ磁束計の出力信号を用いて画像化される。この画像を観察することにより、ウェーハを検査できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、ＳＱＵＩＤを利用したウェーハ検査装置の改良を課題とする。より具体的には、ＳＱＵＩＤ型ウェーハ検査装置に適用可能な精度の良いウェーハアライメント方法およびウェーハを精度良く位置合わせできるＳＱＵＩＤ型ウェーハ検査装置の提供を課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明のウェーハアライメント方法は、第１〜第５のステップを備えている。第１のステップでは、表面にパターンを有する基準ウェーハを走査ステージ上に載せ、第１の対物レンズを介して基準ウェーハの裏面に照明光を照射し、基準ウェーハの裏面に対向する撮像装置を用いて基準ウェーハを撮像し、取得された画像を２値化して２値化リファレンス画像を生成する。また、第１のステップでは、第１対物レンズよりも高い倍率を有する第２の対物レンズを介して基準ウェーハの裏面に照明光を照射し、基準ウェーハの裏面に対向する撮像装置を用いて基準ウェーハを撮像し、取得された画像を多値化して多値化リファレンス画像を生成する。第２のステップは、表面にパターンを有する被検査ウェーハを走査ステージ上に載せ、第１対物レンズを介して基準ウェーハの裏面に照明光を照射し、被検査ウェーハの裏面に対向する撮像装置を用いて被検査ウェーハを撮像し、取得された画像を２値化し、この２値化された被検査ウェーハの画像と２値化リファレンス画像とをパターンマッチングして第１のマッチング度を算出する。第３のステップでは、走査ステージの駆動と第１マッチング度の算出とを交互に繰り返して、第１マッチング度が最も高くなるステージ位置を特定する。第４のステップでは、第３のステップで特定されたステージ位置において第２対物レンズを介して被検査ウェーハの裏面に照明光を照射し、被検査ウェーハの裏面に対向する撮像装置を用いて被検査ウェーハを撮像し、取得された画像を多値化し、この多値化された被検査ウェーハの画像と多値化リファレンス画像とをパターンマッチングして第２のマッチング度を算出する。第５のステップでは、走査ステージの駆動と第２マッチング度の算出とを交互に繰り返して、第２マッチング度が最も高くなるステージ位置を特定する。
【０００６】
この発明のウェーハアライメント方法は、２値化画像および多値化画像のマッチングを用いて２段階の位置調整を行うので、精度良くウェーハを位置合わせできる。また、このウェーハアライメント方法は、ウェーハの裏面側からウェーハを撮像するので、ウェーハの表面側にＳＱＵＩＤ磁束計を配置するウェーハ検査装置に容易に適用できる。
【０００７】
この発明のウェーハ検査装置は、ウェーハの表面に設けられたパターンの欠陥を検出する。この装置は、（ａ）ウェーハが載置される走査ステージと、（ｂ）ウェーハの裏面側に配置され、ウェーハの裏面にレーザ光を照射するレーザ照射手段と、（ｃ）ウェーハの裏面側に配置され、ウェーハの裏面全体に照明光を照射する照明手段と、（ｄ）ウェーハの裏面側に配置され、ウェーハによって反射された照明光を受光してウェーハを撮像する撮像手段と、（ｅ）ウェーハの表面側に設けられ、ウェーハの走査によって発生する磁場の強度を検出し、磁場分布データを取得する磁場検出手段と、（ｆ）撮像手段によって撮像されたウェーハの画像と所定のリファレンス画像とをパターンマッチングし、最も高いマッチング度が得られるように走査ステージを駆動して前記ウェーハの位置を調整するアライメント手段と、を備えている。この装置は、磁場分布データに基づいて欠陥の有無を判定する。
【０００８】
この発明のウェーハ検査装置は、上記のアライメント手段を備えるので、この発明のウェーハアライメント方法を実施できる。精度良くウェーハを位置合わせできるので、それに応じて欠陥の検出精度も高まる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。
【００１０】
図１は、この実施形態のウェーハ検査装置の構成を示す概略図である。装置１は、走査型レーザＳＱＵＩＤ顕微鏡である。装置１は、試料として、シリコンウェーハ５を検査する。図２（ａ）は、ウェーハ５の概略平面図である。ウェーハ５は、その表面５ａに複数のダイ５２を有している。各ダイ５２には、所定の半導体デバイスパターンが設けられている。これらのダイ５２は、すべて同じデバイスパターンを有することを予定されている。ウェーハ検査装置１は、各ダイ５２のデバイスパターンの欠陥の有無を検査する。
【００１１】
ウェーハ検査装置１は、ＩＲレーザ光源１０、照射光学系１２、ＸＹθステージ１４、ＳＱＵＩＤ磁束計１６、および制御・画像処理装置１８を有している。ＩＲレーザ光源１０は、照射光学系１２に光学的に結合されている。ＩＲレーザ光源１０、ＸＹθステージ１４およびＳＱＵＩＤ磁束計１６は、制御・画像処理装置１８に電気的に接続されている。装置１は、フォトダイオード１１、ステージコントローラ１７、ＳＱＵＩＤコントローラ１９、表示装置２０、Ｚ軸ステージ２２、ステージコントローラ２４、および近赤外線照明装置２６をさらに有している。フォトダイオード１１は、照射光学系１２に光学的に結合されている。フォトダイオード１１、ステージコントローラ１７および２４、ＳＱＵＩＤコントローラ１９、表示装置２０ならびに照明装置２６は、制御・画像処理装置１８に電気的に接続されている。Ｚ軸ステージ２２は、照明光学系１２に取り付けられている。
【００１２】
装置１によるウェーハ５の検査の際、ウェーハ５は、ＸＹθステージ１４上に載置される。ＸＹθステージ１４の上面には、チャック１５が設置されている。チャック１５は、ウェーハ５の裏面５ｂのエッジ部分を吸着してウェーハ５を保持する。この実施形態では、チャック１５は透明であり、ＩＲレーザ光源１０から発する赤外レーザ光および照明装置２６から発する照明光を透過させる。
【００１３】
なお、透明チャックの代わりに、環状のチャックを使用してもよい。環状チャックも、透明チャックと同様に、ウェーハ５の裏面５ｂのエッジ部分を吸着してウェーハ５を保持する。ＩＲレーザ光源１０からのレーザ光は、環状チャックの中央開口部を通過してウェーハ５に照射される。このため、環状チャックは、透明でなくてもよい。
【００１４】
ＩＲレーザ光源１０は、赤外レーザ光を発する発光素子である。ＩＲレーザ光源１０には、光ファイバ４０の一端が光学的に接続されている。光ファイバ４０の他端は、照射光学系１２に光学的に接続されている。ＩＲレーザ光源１０から発したレーザ光は、光ファイバ４０に入射し、光ファイバ４０によって伝搬され、照射光学系１２に入射する。
【００１５】
照明装置２６は、照明光を発する。照明装置２６と照射光学系１２の間の光路上には、バンドパスフィルタ４５が配置されている。バンドパスフィルタは、照明装置２６から照明光を受け取り、近赤外線波長域（約１１００ｎｍ）の光だけ透過させる。こうして近赤外線域の照明光が生成される。この照明光は、照射光学系１２を介してウェーハ５の裏面５ｂ全体に照射される。近赤外線域の照明光を使用するのは、この波長域の光がシリコンウェーハを透過するためである。ウェーハ５に対して透過性の照明光を用いれば、ウェーハ５の裏面５ｂ側からデバイスパターンを観察できる。
【００１６】
フォトダイオード１１は、レーザ光源１０からの光のうちウェーハ５で反射されて照射光学系１２から出射する光を受光する光検出素子である。フォトダイオード１１は、受光した赤外レーザ光の強度に応じた出力信号を生成する。この出力信号は、制御・画像処理装置１８に送られる。フォトダイオード１１と照射光学系１２内の光スキャナ１２２との間には、図示しないコンデンサレンズが配置されている。このコンデンサレンズは、照射光学系１２内に設置されている。光スキャナ１２２からのレーザ光は、このコンデンサレンズによって集光され、フォトダイオード１１へ送られる。
【００１７】
照射光学系１２は、ＩＲレーザ光源１０から赤外レーザ光を受け取り、そのレーザ光からレーザビームを形成してウェーハ５へ照射する。また、照射光学系１２は、照明装置２６から近赤外照明光を受け取り、その照明光をウェーハ５へ照射する。照射光学系１２は、ＸＹθステージ１４の下方に配置されている。照射光学系１２から出射する赤外レーザビームおよび近赤外照明光は、ＸＹθステージ１４の開口部を通ってチャック１５に入射する。レーザビームおよび照明光は、チャック１５を透過して、ウェーハ５に到達する。こうして、ウェーハ５の裏面側からレーザビームおよび照明光が照射される。
【００１８】
照射光学系１２は、光スキャナ１２２、光路設定部１２４、電動レボルバ１２５、対物レンズ１２６、および近赤外線カメラ１２７を有している。光路設定部１２４は、ビームスプリッタおよび反射ミラーを含んでいる。
【００１９】
光スキャナ１２２には、光ファイバ４０の一端が光学的に接続されている。したがって、光スキャナ１２２は、光ファイバ４０を介してＩＲレーザ光源１０に光学的に接続されている。光スキャナ１２２と光ファイバ４０との間には、図示しないコリメータレンズが配置されている。このコリメータレンズは、照射光学系１２内に設置されている。光源１０からのレーザ光は、光ファイバ４０から出射すると、コリメータレンズによって集束され、レーザビームとなる。このレーザビームは、光スキャナ１２２に向かう。
【００２０】
光スキャナ１２２は、このレーザビームを反射して、光路設定部１２４へ送る。この反射角度は可変である。反射角度を連続的に変化させると、レーザビームが掃引される。これが、レーザビームの走査である。光スキャナ１２２は、制御・画像処理装置１８に電気的に接続されている。制御・画像処理装置１８は、光スキャナ１２２に駆動信号を送って光スキャナを作動させる。制御・画像処理装置１８は、光スキャナ１２２によるレーザビームの反射角度を制御でき、したがってレーザビームの移動（走査）を制御できる。
【００２１】
光路設定部１２４は、光スキャナ１２２から送られるレーザビームをレボルバ１２５に向かわせる。また、光路設定部１２４は、近赤外線照明装置２６に光学的に接続されている。照明装置２６からの近赤外線照明光は、光路設定部１２４に入射する。光路設定部１２４は、この照明光をレボルバ１２５へ送る。
【００２２】
レボルバ１２５には、倍率の異なる複数の対物レンズ１２６が装着されている。レボルバ１２５は、これらの対物レンズ１２６の一つのみを、光路設定部１２４から送られる光の光路上に配置できる。レーザビームおよび照明光は、対物レンズ１２６を透過してウェーハ５に到達する。レーザビームは、対物レンズ１２６によってウェーハ上に縮小投影される。この結果、レーザビームは、ウェーハ５上でスポット光を成す。レボルバ１２５は、回転機構を有している。レボルバ１２５を回転させることにより、光路設定部１２４からの光の光路上に配置される対物レンズ１２６を切り換えられる。
【００２３】
近赤外線カメラ１２７は、光路設定部１２４に光学的に結合されている。カメラ１２７は、ウェーハ５のデバイスパターンによって反射された近赤外照明光を受光する。これにより、ウェーハ５を撮像できる。得られる画像には、ウェーハ５のデバイスパターンが現れる。このパターンは、表面５ａ側から観察したデバイスパターンを左右反転したものに当たる。カメラ１２７は、制御・画像処理装置１８に電気的に接続されている。カメラ１２７は、ウェーハ５を撮像すると、出力信号を制御・画像処理装置１８に送る。制御・画像処理装置１８は、この出力信号からウェーハ５の画像データを取得する。この画像データは、ウェーハ５のアライメントに利用される。
【００２４】
Ｚ軸ステージ２２は、Ｚ軸方向に沿って照射光学系１２を平行移動させることができる。Ｚ軸方向は、ウェーハ５の主表面（５ａおよび５ｂ）と実質的に垂直である。Ｚ軸ステージ２２の駆動によって、カメラ１２７とウェーハ５との距離（撮像距離）を調整できる。Ｚ軸ステージ２２は、カメラ１２７によってウェーハ５を撮像するときのオートフォーカスに使用される。
【００２５】
Ｚ軸ステージ２２は、ステージコントローラ２４を介して制御・画像処理装置１８に電気的に接続されている。ステージコントローラ２４は、制御・画像処理装置１８からステージ駆動命令を受け取る。このステージ駆動命令は、Ｚ軸ステージ２２の移動の向きおよび移動量をステージコントローラ２４に指示する。ステージコントローラ２４は、ステージ駆動命令に応答してステージ駆動信号を生成し、このステージ駆動信号をＺ軸ステージ２２に送る。Ｚ軸ステージ２２は、このステージ駆動信号に応答して駆動する。この結果、Ｚ軸ステージ２２は、制御・画像処理装置１８が指示する向きおよび移動量だけ照射光学系１２を移動させる。
【００２６】
ＸＹθステージ１４は、ウェーハ５の主表面（５ａおよび５ｂ）と実質的に平行な平面内で、ウェーハ５およびチャック１５を平行移動および回転させることができる。ＸＹθステージ１４は、ウェーハ５およびチャック１５をＸおよびＹ方向に沿って平行移動させることができる。さらに、ＸＹθステージ１４は、ＸＹ平面に垂直なＺ軸の周りにウェーハ５およびチャック１５を回転させることができる。ＸＹθステージ１４は、照射光学系１２から出射するレーザビームに対して相対的にウェーハ５を移動させることができる。したがって、ＸＹθステージ１４の駆動により、ウェーハ５におけるレーザビームの照射位置を変えることができる。
【００２７】
ＸＹθステージ１４は、ステージコントローラ１７を介して制御・画像処理装置１８に電気的に接続されている。ステージコントローラ１７は、制御・画像処理装置１８からステージ駆動命令を受け取る。このステージ駆動命令は、ステージ１４の移動方向、移動量、回転方向、および回転量をステージコントローラ１７に指示する。ステージコントローラ１７は、ステージ駆動命令に応答してステージ駆動信号を生成し、このステージ駆動信号をＸＹθステージ１４に送る。ＸＹθステージ１４は、このステージ駆動信号に応答して駆動する。この結果、ＸＹθステージ１４は、制御・画像処理装置１８が指示する移動方向および移動量でウェーハ５を移動させる。また、ＸＹθステージ１４は、制御・画像処理装置１８が指示する回転方向および回転量でウェーハ５を回転させる。
【００２８】
ＳＱＵＩＤ磁束計１６は、ウェーハ５の上方においてウェーハ５の表面５ａと対向するように設置されている。ＳＱＵＩＤ磁束計１６は、ウェーハ５へのレーザ光照射によって発生する磁場を検出する。赤外レーザ光がウェーハ５に照射されると、熱起電力または光起電力が発生する。この熱起電力または光起電力は、ウェーハ５内に電流を生じさせる。この電流によって、磁場が誘起される。この磁場は、ウェーハ５のデバイスパターンを反映する。ＳＱＵＩＤ磁束計１６は、この誘起磁場を検出する。ＳＱＵＩＤ磁束計１６は、検出した磁場の強度に応じた出力電圧信号（計測磁場信号）を生成する。この信号は、ＳＱＵＩＤコントローラ１９を介して制御・画像処理装置１８へ送られる。
【００２９】
ＳＱＵＩＤ磁束計１６は、ＳＱＵＩＤコントローラ１９を介して、制御・画像処理装置１８に電気的に接続されている。ＳＱＵＩＤコントローラ１９は、制御・画像処理装置１８からの命令にしたがって、ＳＱＵＩＤ磁束計１６を作動させ、またはＳＱＵＩＤ磁束計１６の動作を停止させる。ＳＱＵＩＤコントローラ１９は、制御・画像処理装置１８からＳＱＵＩＤ作動命令を受け取ると、ＳＱＵＩＤ磁束計１６に作動電力を供給する。これによりＳＱＵＩＤ磁束計１６が作動し、磁場が検出される。ＳＱＵＩＤコントローラ１９は、制御・画像処理装置１８からＳＱＵＩＤ停止命令を受け取ると、ＳＱＵＩＤ磁束計１６への作動電力の供給を停止する。これにより、ＳＱＵＩＤ磁束計１６は、その動作を停止する。
【００３０】
制御・画像処理装置１８は、ＩＲレーザ光源１０、ＸＹθステージ１４、ＳＱＵＩＤ磁束計１６、Ｚ軸ステージ２２、および照明装置２６の動作を制御する。制御・画像処理装置１８は、照射光学系１２内に配置された光スキャナ１２２およびレボルバ１２５の動作も制御する。
【００３１】
制御・画像処理装置１８は、ウェーハ５へのレーザ光照射によって誘起された磁場の分布を画像化することができる。制御・画像処理装置１８は、ウェーハ５上におけるレーザ光の照射位置（すなわち、走査位置）をピクセル位置に対応付ける。制御・画像処理装置１８は、ウェーハ５上のある位置にレーザ光を照射したときの計測磁場信号レベルを、その照射位置に対応付けられたピクセルの輝度に変換する。これにより、ウェーハ５へのレーザ光照射によって誘起された磁場の画像データが得られる。以下では、この画像を「ＳＱＵＩＤ画像」と呼ぶことにする。ＳＱＵＩＤ画像データは、磁場の分布を示す磁場分布データでもある。ＳＱＵＩＤ画像データは、画像信号の形で処理されることがある。制御・画像処理装置１８は、ダイ５２の各々についてＳＱＵＩＤ画像データを算出する。
【００３２】
制御・画像処理装置１８は、ＳＱＵＩＤ画像データを用いて各ダイ５２内の欠陥の有無を判定する。制御・画像処理装置１８は、ダイ５２内に欠陥が存在すると判定すると、その欠陥の位置を示す画像データを生成する。制御・画像処理装置１８は、フォトダイオード１１の出力信号を受け取る。この出力信号は、ダイ５２の反射画像を表す。制御・画像処理装置１８は、必要に応じて、ダイ５２の反射画像に欠陥位置を重ねた画像データを生成する。制御・画像処理装置１８は、生成した画像データを表示装置２０に送る。
【００３３】
表示装置２０は、制御・画像処理装置１８から画像データを受け取る。表示装置２０は、この画像データにしたがって画像を画面上に表示する。
【００３４】
以下では、ウェーハ検査装置１による検査処理を説明する。装置１は、ウェーハアライメント、試料の走査、欠陥の有無の判定、および結果表示を実行する。この実施形態は、ウェーハアライメントに特徴を有する。
【００３５】
ウェーハアライメントは、（１）基準点の指定、（２）リファレンス画像の登録、（３）ウェーハのプリアライメント、（４）ウェーハのロード、（５）粗調整、（６）微調整の各工程からなる。これらの工程を順番に説明する。
【００３６】
「基準点の指定」は、カメラ１２７の撮像視野のなかからアライメントの基準となる位置を選択する作業である。この実施形態では、ウェーハ内に共通して存在する特徴的なパターンをマッチングすることにより、ウェーハを位置合わせする。特徴的なパターンの一例は、ダイ５２を仕切るストリートの交差点の周辺部分である。図２（ａ）の符号Ａ、Ｂは、ストリートの交差点を示している。図２（ｂ）は、交差点Ａの周辺部分の拡大図である。
【００３７】
基準点の指定時は、一枚の基準ウェーハが、プリアライメントの後、ステージ１４上にロードされる。基準ウェーハは、被検査ウェーハと同じ構成を有している。プリアライメントにより、ウェーハ５は、カメラ１２７の視野内に配置される。このプリアライメントは、例えば、プリアライナを用いて実行される。
【００３８】
この後、ウェーハ検査装置１は、基準ウェーハの反射画像をカメラ１２７によって取得する。この画像は、表示装置２０の画面に表示される。オペレータは、この反射画像を見ながら、図２（ａ）に示されるように、アライメントの基準となる位置を基準ウェーハ内において２点、指定する。図２（ｂ）に示されるように、これらの指定された基準点を含む２個の方形領域がパターンマッチングに使用される。これらの方形領域を、以下では「サンプリング領域」と呼ぶ。サンプリング領域は、カメラ１２７の視野内の特定領域を示す。カメラ１２７に対するウェーハの位置が異なれば、サンプリング領域で撮像されるパターンも異なる。
【００３９】
制御・画像処理装置１８は、これらのサンプリング領域の輝度データを共通のしきい値を用いて２値化し、各サンプリング領域のコントラストを算出する。算出されたコントラストは、表示装置２０の画面上に表示される。オペレータは、このコントラストを見て、基準点Ａ、Ｂを再指定できる。オペレータは、各サンプリング領域が高いコントラストを有するように基準点を指定することが好ましい。
【００４０】
基準点の指定が終わり、サンプリング領域が確定すると、ウェーハ検査装置１は、リファレンス画像を登録する。ウェーハ検査装置１は、上記の基準ウェーハを低倍率の対物レンズ１２６を用いて撮像し、各サンプリング領域の２値化画像を取得する。また、ウェーハ検査装置１は、同じ基準ウェーハを高倍率の対物レンズ１２６を用いて撮像し、各サンプリング領域の多値化画像を取得する。画像の２値化および多値化は、制御・画像処理装置１８が実行する。制御・画像処理装置１８は、レボルバ１２５に命令を出して対物レンズ１２６を切り替えさせる。その後、制御・画像処理装置１８は、カメラ１２７に命令を出して基準ウェーハを撮像させる。これらの２値化画像および多値化画像がリファレンス画像である。制御・画像処理装置１８は、内部の記憶装置にこれらのリファレンス画像を保存する。こうして、リファレンス画像の登録が完了する。
【００４１】
リファレンス画像の登録が完了すると、ウェーハの検査が可能になる。被検査ウェーハ５は、プリアライメントされた後、ステージ１４上にロードされる。プリアライメントにより、被検査ウェーハ５は、カメラ１２７の視野内に配置される。このプリアライメントは、例えば、プリアライナを用いて実行される。
【００４２】
この後、装置１は、被検査ウェーハ５の位置を粗調整する。制御・画像処理装置１８は、基準ウェーハの撮像と同様の方法により、低倍率の対物レンズ１２６を用いて被検査ウェーハ５を撮像する。制御・画像処理装置１８は、上記のサンプリング領域で取得された画像を２値化する。制御・画像処理装置１８は、記憶装置からリファレンス２値化画像を読み出し、被検査ウェーハ５について取得した２値化画像との間でパターンマッチングを実行して、マッチング度を算出する。装置１は、ステージ１４の駆動による被検査ウェーハ５の移動と、被検査ウェーハ５の撮像およびマッチング度の算出とを交互に繰り返す。この後、制御・画像処理装置１８は、マッチング度が最も高いステージ位置を求める。このステージ位置は、仮アライメント位置として扱われる。
【００４３】
次に、装置１は、ウェーハ５の位置を微調整する。装置１は、粗調整により求められた仮アライメント位置にウェーハ５を配置する。次いで、制御・画像処理装置１８は、基準ウェーハの撮像と同様の方法により、高倍率の対物レンズ１２６を用いて被検査ウェーハ５を撮像する。装置１は、上記のサンプリング領域で取得された画像を多値化する。制御・画像処理装置１８は、記憶装置からリファレンス多値化画像を読み出し、被検査ウェーハ５について取得した多値化画像との間でパターンマッチングを実行して、マッチング度を算出する。装置１は、ステージ１４の駆動による被検査ウェーハ５の移動と、被検査ウェーハ５の撮像およびマッチング度の算出とを交互に繰り返す。この後、制御・画像処理装置１８は、マッチング度が最も高いステージ位置を求める。このステージ位置は、最終的なアライメント位置として扱われる。
【００４４】
なお、上記の各撮像の際、制御・画像処理装置１８は、必要に応じてＺ軸ステージ２２を駆動し、オートフォーカスを行う。また、制御・画像処理装置１８は、撮像された画像の輝度を調べ、最適な輝度が得られるように照明装置２６の発光量を制御する。
【００４５】
装置１は、アライメントが完了すると、ウェーハ５を最終アライメント位置に配置してウェーハ５の走査を開始する。装置１は、ウェーハ５上におけるレーザビームの照射位置を移動させて、ウェーハ５上のすべてのダイ５２を走査する。照射位置の移動は、例えば、ステージスキャンと呼ばれる方法によって実行できる。ステージスキャンでは、ＸＹθステージ１４の移動により、ウェーハ５をレーザビームに対して相対的に移動させる。ステージスキャンでは、レーザビームは固定される。
【００４６】
ステージスキャンに代えて、レーザスキャンと呼ばれる方法によって照射位置を移動させることもできる。図３は、レーザスキャンによる照射位置の移動を示す概略図である。レーザスキャンでは、行列状に配列された複数の走査領域６１に順次にレーザビームが照射される。これらの走査領域は、同一の形状を有している。走査領域６１の形状および大きさは、ダイ５２の形状および大きさに加え、ＳＱＵＩＤ磁束計１６の感度領域、ＳＱＵＩＤ磁束計１６とウェーハ５間の距離、および対物レンズ１２６の倍率に応じて決められる。レーザビームの照射位置は、ＸＹθステージ１４の駆動と光スキャナ１２２によるレーザビームの移動（走査）の双方を用いて移動させられる。矢印６０で示されるように、レーザビームの走査は、単一の走査領域内で照射位置を移動させるために使用される。矢印６２で示されるように、ステージ１４の駆動は、一つの走査領域６１から別の走査領域６１へ照射位置を移動させるために使用される。
【００４７】
ウェーハ５へのレーザビームの照射により、磁場が誘起される。レーザビームの照射中、ＳＱＵＩＤ磁束計１６にはＳＱＵＩＤコントローラ１９から作動電力が供給される。したがって、誘起磁場は、ＳＱＵＩＤ磁束計１６によって検出される。制御・画像処理装置１８は、ＳＱＵＩＤ磁束計１６からＳＱＵＩＤコントローラ１９を介して計測磁場信号を受け取る。制御・画像処理装置１８は、この計測磁場信号を用いて、各ダイ５２のＳＱＵＩＤ画像データを生成する。
【００４８】
レーザビームの一部は、ウェーハ５によって反射される。反射光は、対物レンズ１２６、レボルバ１２５、光路設定部１２４および光スキャナ１２２を通過して、フォトダイオード１１に入射する。フォトダイオード１１は、この反射光を検出し、反射光の強度に応じた出力信号を生成する。フォトダイオード１１の出力信号は、制御・画像処理装置１８に送られる。レーザビームの照射位置はウェーハ５の全体にわたって移動するから、フォトダイオード１１の出力信号は、ウェーハ５の反射画像を示す。制御・画像処理装置１８は、フォトダイオード１１の出力信号に基づいて、ウェーハ５の反射画像データを生成する。
【００４９】
ウェーハ検査装置１は、各ダイ５２のＳＱＵＩＤ画像に基づいて、各ダイ５２内の欠陥の有無を判定する。ＳＱＵＩＤ磁束計１６によって検出される磁場は、ダイ５２に含まれるデバイスの構造に応じて変化する。また、検出される磁場には、レーザビームの照射によって誘起された磁場のほかに、外部磁場がバックグラウンドノイズとして含まれることがある。このため、ダイ５２のＳＱＵＩＤ画像を単独で観察しても、欠陥を精度良く検出することは難しい。そこで、制御・画像処理装置１８は、各ダイ５２のＳＱＵＩＤ画像データを、あらかじめ用意された良品ダイのＳＱＵＩＤ画像データと比較することにより、各ダイ５２内の欠陥の有無を判定する。
【００５０】
以下では、図４を参照しながら、欠陥判定処理を詳しく説明する。図４は、欠陥判定処理の説明図である。図４の「計測ＳＱＵＩＤ画像」は、一つのダイ５２の走査によって生成されるＳＱＵＩＤ画像の一例である。符号７１、７２は、ダイ５２中の欠陥を示している。計測ＳＱＵＩＤ画像中の破線は、走査経路の一つである。これらの欠陥７１および７２は、同じ走査経路上に位置するものとする。計測ＳＱＵＩＤ画像の下に示されている電圧信号は、その計測ＳＱＵＩＤ画像の画像信号の一部である。この信号部分は、計測ＳＱＵＩＤ画像中の破線に沿った走査によって生成される。したがって、この信号部分の横軸座標（時間情報）は、その破線によって示される走査経路上のレーザビームの照射位置に対応し、また、計測ＳＱＵＩＤ画像においてその破線上のピクセル位置に対応する。
【００５１】
図５の「良品ＳＱＵＩＤ画像」は、良品ダイに関する計測磁場信号から生成されるＳＱＵＩＤ画像である。良品ＳＱＵＩＤ画像は、ウェーハ検査装置１を用いて良品ダイを事前に検査することにより取得される。良品ＳＱＵＩＤ画像中の破線は、走査経路の一つである。この走査経路は、計測ＳＱＵＩＤ画像中の破線が示す走査経路と同一である。つまり、これらの走査経路は、それぞれ良品ダイおよび被検査ダイの同一座標を通過する。良品ＳＱＵＩＤ画像の下に示されている電圧信号は、その良品ＳＱＵＩＤ画像の画像信号の一部である。この信号部分は、良品ＳＱＵＩＤ画像中の破線に沿った走査によって生成される。したがって、この信号部分の横軸座標（時間情報）は、その破線によって示される走査経路上のレーザビームの照射位置に対応し、また、良品ＳＱＵＩＤ画像においてその破線上のピクセル位置に対応する。
【００５２】
計測ＳＱＵＩＤ画像中の欠陥７１は、良品ダイの同一箇所に比べて高い輝度を有する。つまり、欠陥７１は、プラスの輝度方向を有している。これは、欠陥７１の走査により検出される磁場強度が、良品ダイの同一箇所の走査により検出される磁場強度より高いことに起因する。このような欠陥をプラス欠陥と呼ぶことにする。一方、欠陥７２は、良品ダイの同一箇所に比べて低い輝度を有する。つまり、欠陥７２は、マイナスの輝度方向を有している。これは、欠陥７２の走査により検出される磁場強度が、良品ダイの同一箇所の走査により検出される磁場強度より低いことに起因する。このような欠陥をマイナス欠陥と呼ぶことにする。このように、欠陥には、ＳＱＵＩＤ磁束計１６によって検出される磁場強度を高くするものと低くするものとがある。
【００５３】
制御・画像処理装置１８は、各ダイ５２の欠陥の有無を検査するために、各ダイ５２の計測ＳＱＵＩＤ画像を良品ＳＱＵＩＤ画像と比較する。具体的には、制御・画像処理装置１８は、計測ＳＱＵＩＤ画像データから良品ＳＱＵＩＤ画像データを減算して、差画像データを生成する。生成された差画像は、図４の右側に「減算ＳＱＵＩＤ画像」として示されている。理想的な差画像では、欠陥のみが表示される。
【００５４】
図４において、差画像の下に示されている電圧信号は、その差画像の画像信号の一部である。この信号部分は、差画像中の破線に沿った走査によって得られる。差画像信号では、欠陥７１が信号の山７１ａ、すなわち信号レベルの上昇として現れる。また、差画像信号では、欠陥７２が信号の谷７２ｂ、すなわち信号レベルの降下として現れる。このように、差画像信号の山は、被検査ダイ５２のプラス欠陥を示す。また、差画像信号の谷は、被検査ダイ５２のマイナス欠陥を示す。
【００５５】
制御・画像処理装置１８は、この差画像信号のレベルを所定のしきい値と比較する。制御・画像処理装置１８は、二つの異なるしきい値を有している。以下では、高い方のしきい値を第１しきい値、低い方のしきい値を第２しきい値と呼ぶことにする。図４では、第１しきい値が破線８１で、第２しきい値が破線８２でそれぞれ示されている。この実施形態では、第１しきい値は正値であり、第２しきい値は負値である。制御・画像処理装置１８は、差画像信号のレベルが第１しきい値以上または第２しきい値以下の場合に、欠陥が検出されたと判定する。第１しきい値以上の一連の信号部分および第２しきい値以下の一連の信号部分が、それぞれ一つの欠陥と認識される。二つのしきい値を用いるのは、プラス欠陥とマイナス欠陥を判別するためである。
【００５６】
図５は、二つのしきい値の算出方法を説明するための図である。第１および第２しきい値は、装置１を用いて、二つの良品ダイのそれぞれについてＳＱＵＩＤ画像データを取得することにより算出される。この算出は、制御・画像処理装置１８が実行する。制御・画像処理装置１８は、これらのＳＱＵＩＤ画像データの一方から他方を減算して差画像データを生成し、その差画像の輝度ヒストグラムを算出する。制御・画像処理装置１８は、輝度ヒストグラムの標準偏差も算出する。第１しきい値は、（輝度ヒストグラムのピーク値）＋（標準偏差のｋ倍）によって算出される。第２しきい値は、（輝度ヒストグラムのピーク値）−（標準偏差のｋ倍）によって算出される。ここで、ｋは所定の定数である。ｋの値は、ウェーハ検査装置１のオペレータが任意に設定できる。
【００５７】
また、このしきい値の算出は、ダイの中の同一位置をウェーハ全体でサンプリングして、ダイを構成するピクセル単位で設定する手法でも対応が可能である。
【００５８】
制御・画像処理装置１８は、より適切な第１および第２しきい値を得るために、マージ機能を有している。マージ機能は、しきい値を設定するためのサンプル数を増やす機能である。マージ機能は、新たに一つ以上のダイについてＳＱＵＩＤ画像を取得し、既存のＳＱＵＩＤ画像との間で減算処理を行い、輝度ヒストグラムのサンプル数を増やす。マージ機能を達成するため、輝度ヒストグラムの算出に用いられたＳＱＵＩＤ画像は、制御・画像処理装置１８内の記憶装置に保存される。
【００５９】
制御・画像処理装置１８は、第１しきい値以上の差画像信号レベルを与えるピクセル位置にプラス欠陥が存在すると判定する。図４の例では、制御・画像処理装置１８は、山７１ａのうち第１しきい値８１以上の部分をプラス欠陥と判定する。また、制御・画像処理装置１８は、第２しきい値以下の差画像信号レベルを与えるピクセル位置にマイナス欠陥が存在すると判定する。図４の例では、制御・画像処理装置１８は、谷７２ｂのうち第２しきい値８２以下の部分をマイナス欠陥と判定する。差画像信号の横軸座標は、ＳＱＵＩＤ画像のピクセル位置およびダイ５２におけるレーザビームの照射位置に対応している。制御・画像処理装置１８は、欠陥と判定された信号部分の横軸座標から、その欠陥の位置を算出できる。
【００６０】
制御・画像処理装置１８は、すべてのダイ５２について欠陥の有無を判定すると、判定結果を示す画像のデータを生成する。この画像データは、表示装置２０に送られる。これにより、表示装置２０の画面上では、検出された欠陥がウェーハマップ上に表示される。また、装置１のオペレータによってダイ５２が指定されると、制御・画像処理装置１８は、より詳細な結果表示用の画像データを生成する。この画像データも、表示装置２０に送られ、画面に表示される。これにより、指定されたダイ５２内の欠陥位置情報がそのダイ５２の反射画像に重ねて表示される。なお、欠陥は、その種類に応じて異なる表示態様で表示される。例えば、プラス欠陥とマイナス欠陥を違う色で表示してもよい。
【００６１】
以下では、ウェーハ検査装置１の利点を説明する。装置１は、主に、三つの利点を有している。
【００６２】
第１に、装置１は、精度良くウェーハを位置合わせできる。装置１は、２値化画像を用いた粗調整と多値化画像を用いた微調整という２段階の位置合わせを実行するので、精度の高い位置合わせが可能である。これに応じて、ＳＱＵＩＤ画像の比較による欠陥の検出精度も高まる。
【００６３】
第２に、装置１は、欠陥の種類を判別できる。これは、計測ＳＱＵＩＤ画像信号と良品ＳＱＵＩＤ画像信号から得られる差画像信号のレベルを、正負の二つのしきい値と比較するからである。正のしきい値によってプラス欠陥の有無を判定し、負のしきい値によってマイナス欠陥を判定するので、これらの欠陥を判別できる。これら２種類の欠陥の位置は、異なる表示態様で表示される。したがって、装置１のオペレータは、欠陥の種類をその表示態様から確認できる。
【００６４】
第３に、装置１は、ウェーハ５の欠陥の有無を精度良く検査することができる。これは、ウェーハを精度良く位置合わせできることに加えて、計測ＳＱＵＩＤ画像信号から良品ＳＱＵＩＤ画像信号を減算するからである。差画像信号には、ウェーハ５の構造にかかわらず、欠陥のみが山または谷として現れる。バックグラウンドノイズである外部磁場は、その減算によって相殺される。したがって、精度良く欠陥を検出できる。
【００６５】
以下では、装置１と公知例とを比較しながら装置１の利点をさらに説明する。公知のウェーハアライメント方法の一例は、特公平６−７９３２６号公報に記載されている。この方法では、ステージを移動させながらウェーハの画像を取得するので、画像の情報精度はあまり高くない。このため、この画像を利用しても、あまり精度の高いアライメントは期待できない。これに対し、この実施形態では、サンプリング領域の画像を取得するときは、ステージは静止している。このため、高い精度の画像を取得できる。これに応じて、アライメントの精度も高くなる。本実施形態はＳＱＵＩＤ画像の比較によって欠陥を検出するので、正確なアライメントが重要である。
【００６６】
また、特公平６−７９３２６号の方法では、プリアライメントによりウェーハのストリートラインをステージのＸＹ方向に一致させる必要がある。これは、ストリートラインの方向に沿ってウェーハを移動させながら、ウェーハ上の複数の区画を順次に撮像するためである。これに対して、この実施形態では、ストリートラインをステージのＸＹ方向に一致させる必要はない。これにより、プリアライメントが簡略化されるので、ウェーハを迅速に位置合わせできる。なお、ウェーハの角度ずれは、ＸＹθステージ１４の回転駆動によって修正できる。
【００６７】
以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【００６８】
上記実施形態では、欠陥の有無を判定するために、ダイ５２の計測ＳＱＵＩＤ画像を、あらかじめ取得した良品ダイのＳＱＵＩＤ画像と比較する。しかし、この代わりに、複数のダイ５２の計測ＳＱＵＩＤ画像同士を比較してもよい。
【００６９】
以下では、図６および図７を参照しながら、異なるダイ５２間のＳＱＵＩＤ画像比較による欠陥検査処理を説明する。図６は、この欠陥検査処理の概略説明図である。図７は、この欠陥検査処理の詳細説明図である。
【００７０】
図６の左側には、（ｎ−１）番目のダイ５２とｎ番目のダイ５２の計測ＳＱＵＩＤ画像が示されている。ここで、ｎは２以上の整数である。以下では、（ｎ−１）番目のダイ５２をダイ（ｎ−１）と呼び、ｎ番目のダイ５２をダイ（ｎ）と呼ぶことにする。これらは、例えば、走査経路に沿って隣接して配置されたダイ５２である。符号７３、７４は、ダイ（ｎ−１）中の欠陥を示している。符号７５、７６は、ダイ（ｎ）中の欠陥を示している。欠陥７３および７５は、上述したマイナス欠陥であり、欠陥７４および７６は、上述したプラス欠陥である。各計測ＳＱＵＩＤ画像中の破線は、走査経路の一つである。各破線によって示される走査経路は、ダイ（ｎ−１）およびダイ（ｎ）の共通の位置座標を通過する。欠陥７３〜７６は、いずれも破線の走査経路上に位置するものとする。
【００７１】
図６において計測ＳＱＵＩＤ画像の右側に示される電圧信号は、その計測ＳＱＵＩＤ画像中の破線に沿った走査により得られる画像信号である。ダイ（ｎ−１）の画像信号には、欠陥７３が谷７３ｂとして現れ、欠陥７４が山７４ａとして現れる。同様に、ダイ（ｎ）の画像信号には、欠陥７５が谷７５ｂとして現れ、欠陥７６が山７６ａとして現れる。
【００７２】
制御・画像処理装置１８は、すべてのダイ５２に関して、ダイ（ｎ−１）の計測ＳＱＵＩＤ画像とダイ（ｎ）の計測ＳＱＵＩＤ画像を比較する。つまり、ダイ（１）とダイ（２）、ダイ（２）とダイ（３）、…ダイ（Ｎ−１）とダイ（Ｎ）間で、それぞれ計測ＳＱＵＩＤ画像が比較される。ここで、Ｎはダイの総数である。具体的には、制御・画像処理装置１８は、ダイ（ｎ−１）の計測ＳＱＵＩＤ画像からダイ（ｎ）の計測ＳＱＵＩＤ画像を減算して、差画像信号を生成する。差画像信号の一部は、図６の右側に示されている。差画像信号では、欠陥７４および７５が山７４ａおよび７５ａとして現れ、欠陥７３および７６が谷７３ｂおよび７６ｂとして現れる。このように、この差画像信号の山は、ダイ（ｎ−１）のプラス欠陥またはダイ（ｎ）のマイナス欠陥を示す。また、この差画像信号の谷は、ダイ（ｎ−１）のマイナス欠陥またはダイ（ｎ）のプラス欠陥を示す。差画像信号の横軸座標は、ダイの位置座標に対応する。
【００７３】
制御・画像処理装置１８は、この差画像信号のレベルを第１および第２のしきい値と比較する。上記実施形態と同様に、第１しきい値は正値であり、第２しきい値は負値である。これらのしきい値の算出方法は、図６を参照して上述した通りである。制御・画像処理装置１８は、差画像信号のレベルが第１しきい値以上または第２しきい値以下の場合に、欠陥が検出されたと判定する。第１しきい値以上の一連の信号部分および第２しきい値以下の一連の信号部分が、それぞれ一つの欠陥と認識される。この信号部分の横軸座標は、ダイ（ｎ−１）およびダイ（ｎ）の共通の位置座標に対応する。
【００７４】
差画像信号のうち第１しきい値以上の部分は、ダイ（ｎ−１）のプラス欠陥である可能性とダイ（ｎ）のマイナス欠陥である可能性を有する。同様に、第２しきい値以下の部分は、ダイ（ｎ−１）のマイナス欠陥である可能性とダイ（ｎ）のプラス欠陥である可能性を有する。欠陥がどちらのダイに含まれるのかを特定するため、制御・画像処理装置１８は、ダイ（ｎ）とダイ（ｎ＋１）間の計測ＳＱＵＩＤ画像の比較結果を利用する。以下では、図７を参照しながら、欠陥検査処理をさらに詳しく説明する。
【００７５】
図７の左側には、ダイ（１）〜（６）の計測ＳＱＵＩＤ画像が示されている。ダイ（１）、（２）、（５）および（６）は、欠陥を有さない。ダイ（３）は、マイナス欠陥７７を有している。ダイ（４）は、プラス欠陥７８を有している。図７の中央には、相隣る番号のダイ間の差画像信号が示されている。図７において「減算（ｍ−１）−ｍ」（ｍは、２以上Ｎ以下の整数。ここで、Ｎはダイの総数。）は、ダイ（ｍ−１）の計測ＳＱＵＩＤ画像信号からダイ（ｍ）の計測ＳＱＵＩＤ画像信号を減算することを意味する。
【００７６】
図７に示されるように、制御・画像処理装置１８は、すべてのｍ値について順次に減算（ｍ−１）−ｍを実行する。その後、すべての差画像信号について、その信号レベルを第１および第２しきい値と比較する。減算２−３による差画像信号には、第１しきい値８１を上回るピーク値を有する山７７ａが現れている。制御・画像処理装置１８は、山７７ａのうち第１しきい値８１以上の部分を欠陥と判定する。この欠陥は、ダイ２のプラス欠陥である可能性と、ダイ３のマイナス欠陥である可能性がある。
【００７７】
減算３−４による差画像信号には、減算２−３による差画像信号の山７７ａと同じ位置に、第２しきい値８２を下回るピーク値を有する谷７７ｂが現れている。制御・画像処理装置１８は、谷７７ｂのうち第２しきい値８２以下の部分を欠陥と判定する。この欠陥は、ダイ（３）のマイナス欠陥である可能性と、ダイ（４）のプラス欠陥である可能性がある。
【００７８】
減算２−３および減算３−４によって共通に予想されるのは、ダイ（３）のマイナス欠陥だけである。したがって、制御・画像処理装置１８は、ダイ（３）にマイナス欠陥が存在すると判定する。このように、制御・画像処理装置１８は、減算２−３による差画像信号と減算３−４による差画像信号の双方において同一の横軸座標に欠陥が検出されると、ダイ（３）中において、その横軸座標に対応する位置座標に欠陥が存在すると判定する。
【００７９】
減算３−４による差画像信号には、第２しきい値８２を下回るピーク値を有する谷７８ｂも現れている。制御・画像処理装置１８は、谷７８ｂのうち第２しきい値８２以下の部分を欠陥と判定する。この欠陥は、ダイ（３）のマイナス欠陥である可能性と、ダイ（４）のプラス欠陥である可能性がある。減算４−５による差画像信号には、減算３−４信号における谷７８ｂと同じ位置に、第１しきい値８１を上回るピーク値を有する山７８ａが現れている。制御・画像処理装置１８は、山７８ａのうち第１しきい値８１以上の部分を欠陥と判定する。この欠陥は、ダイ（４）のプラス欠陥である可能性と、ダイ（５）のマイナス欠陥である可能性がある。減算３−４および減算４−５によって共通に予想されるのは、ダイ（４）のプラス欠陥だけである。したがって、制御・画像処理装置１８は、ダイ（４）中にプラス欠陥が存在すると判定する。ダイ（４）における欠陥の位置座標は、差画像信号における欠陥の横軸座標から特定される。
【００８０】
このように、欠陥制御・画像処理装置１８は、減算（ｎ−１）−ｎによる差画像信号と減算ｎ−（ｎ＋１）による差画像信号の双方において同一の横軸座標に欠陥が検出されると、ダイ（ｎ）において、その横軸座標に対応する位置座標に欠陥が存在すると判定する。また、欠陥制御・画像処理装置１８は、減算（ｎ−１）−ｎによる差画像信号で欠陥が検出され、減算ｎ−（ｎ＋１）による差画像信号において同一の横軸座標に欠陥が検出されない場合は、ダイ（ｎ−１）に欠陥が存在すると判定する。さらに、欠陥制御・画像処理装置１８は、減算ｎ−（ｎ＋１）による差画像信号で欠陥が検出され、減算（ｎ−１）−ｎによる差画像信号において同一の横軸座標に欠陥が検出されない場合は、ダイ（ｎ＋１）に欠陥が存在すると判定する。どのダイに欠陥が存在するかが特定されれば、その欠陥が差画像信号において山であるか谷であるかに応じて、その欠陥の種類も特定される。
【００８１】
なお、「二つの差画像信号の同一の横軸座標に欠陥が検出される」とは、横軸座標が完全に一致する場合のほか、所定の許容値だけ横軸座標がずれている場合を含んでいてもよい。この場合、二つの差画像の同一画素にそれぞれ欠陥が検出される場合のほか、二つの差画像の欠陥の位置が数ピクセルずれている場合も、同一の画素に欠陥が存在するとみなされる。所定値以内のずれを許容するのは、欠陥の検出位置の誤差を考慮したものである。
【００８２】
制御・画像処理装置１８は、すべてのダイ５２について欠陥の有無を判定すると、判定結果を示す画像を生成する。表示装置２０は、その生成された画像を画面上に表示する。この画像の生成および表示は、上記実施形態に関して説明した通りである。
【００８３】
ダイ５２のＳＱＵＩＤ画像同士の比較により欠陥を検出する場合も、ウェーハ５の正確なアライメントが重要である。特に、隣接して配置されたダイ５２間でＳＱＵＩＤ画像を比較する場合には、精度の良いアライメントが必要となる。
【００８４】
【発明の効果】
この発明のウェーハアライメント方法は、２値化画像を用いた粗調整と多値化画像を用いた微調整という２段階の位置合わせを実行するので、精度良くウェーハを位置合わせできる。この発明のウェーハアライメント方法は、ＳＱＵＩＤ磁束計を利用したウェーハ検査装置に好適に適用できる。この発明のウェーハ検査装置は、このウェーハアライメント方法を実施できるアライメント手段を有している。このため、この発明のウェーハ検査装置は、精度良くウェーハを位置合わせして、精度良くウェーハの欠陥を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るウェーハ検査装置の構成を示す概略図である。
【図２】（ａ）は、アライメントのための基準点を示す概略平面図であり、（ｂ）は、基準点Ａを含むサンプリング領域を示す概略平面図である。
【図３】ウェーハの走査方法の一例を示す概略平面図である。
【図４】被検査ダイと良品ダイとのＳＱＵＩＤ画像の比較による欠陥検査処理の説明図である。
【図５】第１および第２しきい値の算出方法の説明図である
【図６】異なるダイ間のＳＱＵＩＤ画像比較による欠陥検査処理の概略説明図である。
【図７】図６の欠陥検査処理の詳細説明図である。
【符号の説明】
１…非破壊検査装置、５…ウェーハ、１０…赤外レーザ光光源、１１…フォトダイオード、１２…照射光学系、１４…ＸＹθステージ、１６…ＳＱＵＩＤ磁束計、１８…減算手段、比較手段、判定手段、画像生成手段およびアライメント手段としての制御・画像処理装置、２０…表示装置、４５…フィルタ、５２…ダイ、１２０…光スキャナ。

Claims (7)

1. 表面にパターンを有する基準ウェーハを走査ステージ上に載せ、第１の対物レンズを介して前記基準ウェーハの裏面に照明光を照射し、前記基準ウェーハの裏面に対向する撮像装置を用いて前記基準ウェーハを撮像し、取得された画像を２値化して２値化リファレンス画像を生成するとともに、前記第１対物レンズよりも高い倍率を有する第２の対物レンズを介して前記基準ウェーハの裏面に前記照明光を照射し、前記基準ウェーハの裏面に対向する前記撮像装置を用いて前記基準ウェーハを撮像し、取得された画像を多値化して多値化リファレンス画像を生成する第１ステップと、
   表面にパターンを有する被検査ウェーハを走査ステージ上に載せ、前記第１対物レンズを介して前記基準ウェーハの裏面に前記照明光を照射し、前記被検査ウェーハの裏面に対向する前記撮像装置を用いて前記被検査ウェーハを撮像し、取得された画像を２値化し、この２値化された被検査ウェーハの画像と前記２値化リファレンス画像とをパターンマッチングして第１のマッチング度を算出する第２ステップと、
   前記走査ステージの駆動と前記第１マッチング度の算出とを交互に繰り返して、前記第１マッチング度が最も高くなるステージ位置を特定する第３ステップと、
   この特定されたステージ位置において前記第２対物レンズを介して前記被検査ウェーハの裏面に前記照明光を照射し、前記被検査ウェーハの裏面に対向する前記撮像装置を用いて前記被検査ウェーハを撮像し、取得された画像を多値化し、この多値化された被検査ウェーハの画像と前記多値化リファレンス画像とをパターンマッチングして第２のマッチング度を算出する第４ステップと、
   前記走査ステージの駆動と前記第２マッチング度の算出とを交互に繰り返して、前記第２マッチング度が最も高くなるステージ位置を特定する第５ステップと、
   を備えるウェーハアライメント方法。
2. 前記第１ステップは、前記撮像装置の視野内の特定領域で取得された画像の２値化により前記２値化リファレンス画像を生成するとともに、前記特定領域で取得された画像の多値化により前記多値化リファレンス画像を生成し、
   前記第２ステップは、前記特定領域で取得された画像を２値化し、この２値化された画像と前記２値化リファレンス画像とをパターンマッチングし、
   前記第４ステップは、前記特定領域で取得された画像を多値化し、この多値化された画像と前記多値化リファレンス画像とをパターンマッチングする
   請求項１記載のウェーハアライメント方法。
3. ウェーハの表面に設けられたパターンの欠陥を検出するウェーハ検査装置であって、
   前記ウェーハが載置される走査ステージと、
   前記ウェーハの裏面側に配置され、前記ウェーハの裏面にレーザ光を照射するレーザ照射手段と、
   前記ウェーハの裏面側に配置され、前記ウェーハの裏面全体に照明光を照射する照明手段と、
   前記ウェーハの裏面側に配置され、前記ウェーハによって反射された前記照明光を受光して前記ウェーハを撮像する撮像手段と、
   前記ウェーハの表面側に設けられ、前記ウェーハの走査によって発生する磁場の強度を検出し、磁場分布データを取得する磁場検出手段と、
   前記撮像手段によって撮像された前記ウェーハの画像と所定のリファレンス画像とをパターンマッチングし、最も高いマッチング度が得られるように前記走査ステージを駆動して前記ウェーハの位置を調整するアライメント手段と、
   を備え、
   前記磁場分布データに基づいて前記欠陥の有無を判定するウェーハ検査装置。
4. 前記レーザ光および前記照明光を透過させる第１および第２の対物レンズと、
   前記第１および第２対物レンズが取り付けられたレボルバと、
   をさらに備える請求項３記載のウェーハ検査装置であって、
   前記第１対物レンズは、前記第２対物レンズよりも低い倍率を有しており、
   前記レボルバは、前記第１および第２対物レンズを移動させることにより、前記第１および第２対物レンズのいずれか一方のみを前記レーザ光および照明光の光路上に配置し、
   前記リファレンス画像は、２値化リファレンス画像および多値化リファレンス画像を含んでおり、
   前記アライメント手段は、前記第１対物レンズが前記照明光の光路上に配置されているときに前記撮像装置によって撮像された画像を２値化し、その２値化画像と前記２値化リファレンス画像とをパターンマッチングし、最も高いマッチング度が得られるように前記走査ステージを駆動して前記ウェーハの位置を調整し、その後、前記第２対物レンズが前記照明光の光路上に配置されているときに前記撮像装置によって撮像された画像を多値化し、その多値化画像と前記多値化リファレンス画像とをパターンマッチングし、最も高いマッチング度が得られるように前記走査ステージを駆動して前記ウェーハの位置を調整する
   請求項３記載のウェーハ検査装置。
5. 前記磁場分布データおよび所定の標準分布データの一方から他方を減算して差分データを生成する減算手段と、
   前記差分データを正の第１しきい値および負の第２しきい値と比較する比較手段と、
   前記レーザ光の一つの照射位置に対応する前記差分データが前記第１しきい値以上のとき、当該照射位置に第１の種類の欠陥が存在すると判定し、前記レーザ光の一つの照射位置に対応する前記差分データが前記第２しきい値以下のとき、当該照射位置に第２の種類の欠陥が存在すると判定する判定手段と、
   をさらに備える請求項３記載のウェーハ検査装置。
6. 前記試料において同一の形状を有する複数の領域の各々について、その領域に設けられた所定の構造の欠陥を検出する請求項３記載のウェーハ検査装置であって、
   第１の前記領域の磁場分布データから第２の前記領域の磁場分布データを減算して第１の差分データを生成するとともに、前記第２領域の磁場分布データから第３の前記領域の磁場分布データを減算して第２の差分データを生成する減算手段と、
   前記第１差分データを正の第１しきい値および負の第２しきい値と比較するとともに、前記第２差分データを前記第１および第２しきい値と比較する比較手段と、
   前記比較手段による比較の結果に応じて、前記第２領域における欠陥の有無を判定する判定手段と、
   をさらに備え、
   前記判定手段は、
   前記第１、第２および第３領域の共通の座標において前記第１差分データが前記第２しきい値以下かつ前記第２差分データが前記第１しきい値以上のとき、前記第２領域中の当該座標に第１の種類の欠陥が存在すると判定し、
   前記第１、第２および第３領域の共通の座標において前記第１差分データが前記第１しきい値以上かつ前記第２差分データが前記第２しきい値以下のとき、前記第２領域中の当該座標に第２の種類の欠陥が存在すると判定する
   請求項３記載のウェーハ検査装置。
7. 前記判定手段によって判定された欠陥の位置を示す画像を生成する画像生成手段と、
   前記画像生成手段によって生成された画像を画面上に表示する表示装置と、
   をさらに備える請求項５または６記載のウェーハ検査装置であって、
   前記画像において前記第１の種類の欠陥は、第１の表示態様で表示され、
   前記画像において前記第２の種類の欠陥は、前記第１表示態様と異なる第２の表示態様で表示される
   請求項５または６記載のウェーハ検査装置。

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