JP2009267306A

JP2009267306A - 検査装置

Info

Publication number: JP2009267306A
Application number: JP2008118496A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kitamura; 敦北村
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2008-04-30
Filing date: 2008-04-30
Publication date: 2009-11-12

Abstract

【課題】半導体ウエハ等の縁部における欠陥を検査する検査装置に関し、被検査物の縁部からの散乱光を確実に検出する装置の提供。
【解決手段】被検査物Ｗを移動可能に保持する回転テーブル１１と、前記被検査物Ｗの縁部に光を照射する照明部１３と、前記縁部で発生する散乱光を受光する受光部１５と、前記被検査物Ｗの移動に対応して変動し前記縁部からの正反射光が前記受光部１５に入射することを制限する遮光部３３とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウエハ等の縁部における欠陥を検査する検査装置に関する。

半導体チップを製造するリソグラフィ工程では、レジスト塗布工程、露光工程、洗浄工程、エッチング工程、レジスト除去工程などがあり、通常、これら工程毎に欠陥検査を行う。この欠陥検査中には、半導体ウエハの縁部に生じる各種の欠陥、例えばレジストの残渣、ひび、欠け、パーティクルの付着などの検査がある。この縁部の欠陥検査は欠陥がその付近にあるチップ領域に及んで、半導体チップの歩留まりに大きく影響するので重要である。

半導体ウエハの縁部の欠陥を検査する装置として、例えば、半導体ウエハの縁部をＣＣＤカメラで撮影し、この撮影画像に画像処理を施し、欠陥を検出する装置が知られている。
特開２００３−２４３４６５号公報

しかしながら、上述した装置では、半導体ウエハの縁部をＣＣＤカメラで撮影し、この撮影画像に画像処理を施しているため、検査に時間がかかるという問題があった。

そこで、半導体ウエハの縁部を照明し、正反射光を除いた散乱光を受光素子で受光して欠陥を検出することが検討されている。

しかしながら、この方法では、検査面から凹んでいる凹欠陥を検出することが比較的困難であるという問題があった。すなわち、検査面から突出している凸欠陥からの散乱光の検出は、検査面に対する照明光の入射角を大きくすることにより比較的容易であるが、入射角を大きくすると凹欠陥からの散乱光を検出することが比較的困難になる。従って、凹欠陥および凸欠陥からの散乱光を確実に検出することができる検査装置が要望されている。

本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので、被検査物の縁部からの散乱光を確実に検出することができる検査装置を提供することを目的とする。

第１の発明の検査装置は、被検査物を移動可能に保持する保持部と、前記被検査物の縁部に光を照射する照明部と、前記縁部で発生する散乱光を受光する受光部と、前記被検査物の移動に対応して変動し前記縁部からの正反射光が前記受光部に入射することを制限する遮光部とを備えてなることを特徴とする。

第２の発明の検査装置は、第１の発明の検査装置において、前記被検査物は円盤状であり、前記保持部は、前記被検査物の中心を保持して回転させることを特徴とする。

第３の発明の検査装置は、第２の発明の検査装置において、前記被検査物は、半導体ウエハであり、外周縁部にノッチ部が形成されていることを特徴とする。

第４の発明の検査装置は、第１ないし第３のいずれか１の発明の検査装置において、前記受光部は、前記縁部からの散乱光を受光するフォトダイオードを有することを特徴とする。

本発明の検査装置によれば、被検査物の縁部からの散乱光を確実に検出することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。

図１および図２は、本発明の検査装置の一実施形態を示している。

この検査装置は、回転テーブル１１、照明部１３、受光部１５、遮光部１７、制御部１９、欠陥検出部２１を有している。

回転テーブル１１は、図示しないモータにより駆動される。回転テーブル１１上には、被検物体である半導体ウエハＷが載置される。半導体ウエハＷの外周縁部には、ノッチ部Ｎが形成されている。

照明部１３は、半導体ウエハＷの外周縁部Ｅに光を照射する。照明部１３は、光源２３、スリット２５、レンズ２７を有している。光源２３には、例えば、ＬＥＤが使用される。レンズ２７は、スリット２５を通過した光源２３からの光を半導体ウエハＷの外周縁部Ｅに照射する。

受光部１５は、半導体ウエハＷの外周縁部Ｅからの散乱光を受光する。受光部１５は、レンズ２９、受光素子３１を有している。レンズ２９は、半導体ウエハＷの外周縁部Ｅからの散乱光を集光し受光素子３１に照射する。受光素子３１は、散乱光を受光、検出する。受光素子３１には、例えば、シリコンフォトダイオード（ＳＰＤ）が使用される。シリコンフォトダイオードを用いることにより、受光部１５を簡易に構成することができる。

遮光部１７は、外周縁部Ｅからの正反射光が受光部１５に入射するのを制限する。遮光部１７は、受光部１５の前方に一体的に形成されている。遮光部１７は、図３に示すように、上下方向に間隔を置いて配置される一対の遮光板３３を有している。一対の遮光板３３は、それぞれ上下方向に移動可能とされている。一対の遮光板３３は、例えば、図示しないボイスコイルモータにより駆動可能とされている。

制御部１９は、図示しないモータを駆動して回転テーブル１１を回転制御する。また、制御部１９は、半導体ウエハＷの回転に対応して遮光部１７に配置される一対の遮光板３３を移動する。遮光板３３の移動は、例えば、図示しないボイスコイルモータを駆動して行われる。遮光板３３の移動は、半導体ウエハＷの外周縁部Ｅからの正反射光が受光部１５に入射するのを制限するように行われる(詳細は後述する)。

欠陥検出部２１は、受光部１５からの光量信号を取り込み、光量信号に基づいてノッチ部Ｎからの散乱光の光量を測定する。そして、測定された散乱光の総量を、予め定められた閾値と比較することにより、半導体ウエハＷの欠陥を検出する。

図４は、半導体ウエハＷの外周縁部Ｅの詳細を示している。半導体ウエハＷの外周縁部Ｅには、上ベベル部Ｅ１、アペックス部Ｅ２、下ベベル部Ｅ３が形成されている。上ベベル部Ｅ１および下ベベル部Ｅ３は、半導体ウエハＷの上面および下面に対して所定の角度αで直線状に傾斜している。

図５の左側は、半導体ウエハＷの外周縁部Ｅに形成されるノッチ部Ｎの詳細を示している。ノッチ部Ｎは、半導体ウエハＷの外周縁部ＥをＶ字状に切り欠いて形成されている。ノッチ部Ｎの外周に沿って上ベベル部Ｅ１、アペックス部Ｅ２、下ベベル部Ｅ３が形成されている。

図５の(ａ)は、ノッチ部Ｎの中央を通り半導体ウエハＷの中心Ｏを通る線分Ｄでノッチ部Ｎを切断した時のノッチ部Ｎの断面を示している。この時の断面形状は、上ベベル部Ｅ１の径方向長さがＬ１、傾斜角がα１である。この時の断面形状は、ノッチ部Ｎの外側を通り半導体ウエハＷの中心Ｏを通る線分Ａで外周縁部Ｅを切断した時と同一である。

図５の(ｂ)は、ノッチ部Ｎの中央より外側を通り半導体ウエハＷの中心Ｏを通る線分ＣまたはＥでノッチ部Ｎを切断した時のノッチ部Ｎの断面を示している。この時の断面形状は、上ベベル部Ｅ１の径方向長さがＬ２であり、図５の(ａ)の径方向長さＬ１に比較して長くなっている。また、傾斜角がα２であり、図５の(ａ)の傾斜角α１に比較して傾斜角が小さくなっている。

図５の(ｃ)は、ノッチ部Ｎの線分ＣまたはＥよりさらに外側を通り半導体ウエハＷの中心Ｏを通る線分ＢまたはＦでノッチ部Ｎを切断した時のノッチ部Ｎの断面を示している。この時の断面形状は、上ベベル部Ｅ１の径方向長さがＬ３であり、図５の(ｂ)の径方向長さＬ２に比較して長くなっている。また、傾斜角がα３であり、図５の(ｂ)の傾斜角α２に比較して傾斜角が小さくなっている。

上述したように、ノッチ部Ｎの径方向長さＬは、ノッチ部Ｎの中央から外側に行くに従って大きくなる。また、傾斜角αは、ノッチ部Ｎの中央から外側に行くに従って小さくなる。従って、半導体ウエハＷを回転してノッチ部Ｎに照明部１３からの光を照射すると、ノッチ部Ｎで反射した正反射光の出射角が変化する。一方、この実施形態では、検査面であるノッチ部Ｎの上ベベル部Ｅ１から凹んでいる凹欠陥を確実に検出するため、上ベベル部Ｅ１に対する照明光の入射角を小さくしている。従って、遮光部１７を設けることなく、単に半導体ウエハＷを回転すると、ノッチ部Ｎで反射した正反射光が受光部１５に入射し、散乱光の検出ができなくなる。

図６は、半導体ウエハＷの回転によりノッチ部Ｎの線分Ｄの延長上に受光部１５の受光素子３１が位置している状態を示している。この状態では、上ベベル部Ｅ１に入射する照明部１３からの光の入射角がθ１とされている。そして、遮光部１７の遮光板３３が、照明部１３からの光の正反射光を遮光する位置に位置されている。すなわち、点線で示す直線ａ１，ｂ１の間の領域が上ベベル部Ｅ１で反射した正反射光の通過する領域であり、下側の遮光板３３は、この領域を遮光する位置に位置されている。なお、上側の遮光板３３は、半導体ウエハＷの上面Ｕからの正反射光を遮光する位置に位置されている。この状態では、図７に示すように、上ベベル部Ｅ１に形成される凹欠陥Ｋからの散乱光ｆのみが受光素子３１に入射し、受光素子３１により検出される。

図８は、半導体ウエハＷの回転によりノッチ部Ｎの線分ＣまたはＥの延長上に受光部１５の受光素子３１が位置している状態を示している。この状態では、上ベベル部Ｅ１に入射する照明部１３からの光の入射角がθ２とされている。そして、遮光部１７の遮光板３３が、照明部１３からの光の正反射光を遮光する位置に位置されている。すなわち、点線で示す直線ａ２，ｂ２の間の領域が上ベベル部Ｅ１で反射した正反射光の通過する領域であり、下側の遮光板３３は、この領域を遮光する位置に位置されている。なお、上側の遮光板３３は、半導体ウエハＷの上面Ｕからの正反射光を遮光する位置に位置されている。この状態では、図９に示すように、上ベベル部Ｅ１に形成される凹欠陥Ｋからの散乱光ｆのみが受光素子３１に入射し、受光素子３１により検出される。

図１０は、上述した検査装置の動作を示すフローチャートである。

ステップＳ１：制御部１９は、検査対象ロットの製品情報（ロット番号やウエハ種類、パターン種類等）を登録する。

ステップＳ２：検査対象ロットから一枚の半導体ウエハＷを回転テーブル１１上に搭載する。この際半導体ウエハＷの中心と回転テーブル１１の回転軸は一致させる。

ステップＳ３：半導体ウエハＷのノッチ部Ｎの位置決めを行う。すなわち、回転テーブル１１を回転してノッチ部Ｎを予め定められた所定の位置に位置させる。この所定の位置は、例えば、図２に示すように、照明部１３と受光部１５を結ぶ線分Ｌに対して角度β１の位置である。この位置では、ノッチ部Ｎは照明部１３と受光部１５を結ぶ線分上には位置しない。

ステップＳ４：回転テーブル１１の回転を開始する。

ステップＳ５：照明部１３をオンにする。回転テーブル１１の回転により、ノッチ部Ｎが照明部１３と受光部１５を結ぶ線分Ｌ上に位置する直前に、照明部１３をオンにする。

ステップＳ６：遮光部１７の制御を開始する。制御部１９には、回転テーブル１１の回転位置に対応して遮光部１７の遮光板３３を移動するプログラムが予め記憶されている。ノッチ部Ｎが照明部１３と受光部１５を結ぶ線分Ｌ上に位置する直前において、制御部１９は、半導体ウエハＷのノッチ部Ｎ以外の上ベベル部Ｅ１からの正反射光が受光素子３１に入射しないように遮光部１７を制御する。この時の遮光板３３の状態は、図６に示すようになる。

回転テーブル１１の回転により照明部１３と受光部１５を結ぶ線分Ｌ上にノッチ部Ｎが位置すると、制御部１９はプログラムに従って遮光部１７の遮光板３３を連続的に移動し、ノッチ部Ｎの上ベベル部Ｅ１からの正反射光が受光素子３１に入射しないように遮光部１７を制御する。例えば、図５の線分Ｃ、Ｅの延長上に受光部１５が位置する時には、遮光板３３が図８に示す状態になるように制御する。また、図５の線分Ｄの延長上に受光部１５が位置する時には、遮光板３３が図６に示す状態になるように制御する。

ステップＳ７：欠陥検出部２１に受光素子３１から光量信号を取り込む。受光素子３１には、散乱光のみが入射される。

ステップＳ８：照明部１３をオフにする。回転テーブル１１の回転により照明部１３と受光部１５を結ぶ線分Ｌ上からノッチ部Ｎが外れると、制御部１９は照明部１３をオフにする。

ステップＳ９：遮光部１７の制御を終了する。

ステップＳ１０：回転テーブル１１の回転を終了する。この終了位置は、例えば、図２に示すように、照明部１３と受光部１５を結ぶ線分Ｌに対して角度β２の位置である。

ステップＳ１１：散乱光の総量を求める。欠陥検出部２１は、受光素子３１から入力された光量信号を積算し散乱光の総量を求める。

ステップＳ１２：散乱光の総量が閾値以下か否かを判断する。閾値は、例えば、予め実験により設定されている。閾値は、散乱光の総量が閾値以下の場合に、ノッチ部Ｎの上ベベル部Ｅ１に欠陥が存在しないと判断可能な値に設定される。

ステップＳ１３：閾値以下の場合には、正常と判断する。この場合には、ノッチ部Ｎの上ベベル部Ｅ１に欠陥は存在しない。

ステップＳ１４：閾値を超えている場合には、異常と判断する。この場合には、ノッチ部Ｎの上ベベル部Ｅ１に欠陥が存在する。

ステップＳ１５：判断結果を出力する。半導体ウエハＷのノッチ部Ｎが正常であるか否かを画像、音声等で出力する。

上述した検査装置では、受光部１５の前方に半導体ウエハＷの回転に対応して変動しノッチ部Ｎからの正反射光が受光部１５に入射することを制限する遮光部１７を設けたので、半導体ウエハＷのノッチ部Ｎからの散乱光を確実に検出することが可能になり、欠陥の検出精度を向上することができる。すなわち、遮光部１７によりノッチ部Ｎからの正反射光が受光部１５に入射することが制限されるため、照明部１３からの照明光の入射角を小さくすることが可能になり、凹欠陥Ｋからの散乱光ｆを効果的に検出することが可能になる。そして、これにより凹欠陥Ｋからの散乱光および凸欠陥からの散乱光を確実に検出することが可能になり、欠陥の検出精度を向上することができる。
(実施形態の補足事項)
以上、本発明を上述した実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような形態でも良い。

(１)上述した実施形態では、半導体ウエハＷのノッチ部Ｎの欠陥検出に本発明を適用した例について説明したが、本発明は、種々の被検査物の欠陥検出に広く適用することができる。

(２)上述した実施形態では、半導体ウエハＷを回転して欠陥を検出した例について説明したが、例えば、半導体ウエハＷを直線的に移動して欠陥を検出するようにしても良い。

(３)上述した実施形態では、受光素子３１にフォトダイオードを用いた例について説明したが、例えば、ＣＣＤ等を用いても良い。

(４)上述した実施形態では、遮光部１７に一対の遮光板３３を用いた例について説明したが、例えば、円形状の可変絞りを用いても良い。

(５)上述した実施形態では、ノッチ部Ｎの上ベベル部Ｅ１の欠陥のみを検出した例について説明したが、例えば、半導体ウエハＷの下方にも照明部、遮光部、受光部を配置し、下ベベル部Ｅ３の欠陥を同時に検出するようにしても良い。また、アペックスの外側にアペックスの欠陥を検出する装置を設け、アペックスの欠陥を同時に検出するようにしても良い。

本発明の検査装置の一実施形態を示す側面図である。図１の検査装置を示す上面図である。図１の遮光部１７の詳細を示す説明図である。半導体ウエハＷの外周縁部Ｅの詳細を示す断面図である。ノッチ部Ｎの詳細を示す説明図である。ノッチ部Ｎの断面Ｄにおける遮光部１７の状態を示す説明図である。断面Ｄに凹欠陥Ｋがある時の検出状態を示す説明図である。ノッチ部Ｎの断面Ｃ，Ｅにおける遮光部１７の状態を示す説明図である。断面Ｃ，Ｅに凹欠陥Ｋがある時の検出状態を示す説明図である。図１の検査装置の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１１…回転テーブル、１３…照明部、１５…受光部、１７…遮光部、１９…制御部、２１…欠陥検出部、３１…受光素子、３３…遮光板、Ｅ…外周縁部、Ｎ…ノッチ部、Ｗ…半導体ウエハ。

Claims

被検査物を移動可能に保持する保持部と、
前記被検査物の縁部に光を照射する照明部と、
前記縁部で発生する散乱光を受光する受光部と、
前記被検査物の移動に対応して変動し前記縁部からの正反射光が前記受光部に入射することを制限する遮光部と、
を備えてなることを特徴とする検査装置。
請求項１記載の検査装置において、
前記被検査物は円盤状であり、
前記保持部は、前記被検査物の中心を保持して回転させることを特徴とする検査装置。
請求項２記載の検査装置において、
前記被検査物は、半導体ウエハであり、外周縁部にノッチ部が形成されていることを特徴とする検査装置。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の検査装置において、
前記受光部は、前記縁部からの散乱光を受光するフォトダイオードを有することを特徴とする検査装置。