JP2010203892A - Substrate inspecting method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体ウエハ等の被検基板における裏面および裏面以外の面における欠陥を検査する基板検査方法に関する。 The present invention relates to a substrate inspection method for inspecting defects on a back surface and a surface other than the back surface of a substrate to be tested such as a semiconductor wafer.
半導体ウエハ(以下、ウエハとも称する)は種々の製造工程を経て表面に複数の回路パターンが形成され、最終的に回路パターン毎に分割されて半導体チップ(ICチップ等)が作られる。このとき各製造工程においてその表面に欠陥が存在すると、回路パターンからなる半導体チップの所期の性能が得られなくなる等の影響が生じるため、ウエハ製造工程における表面の欠陥検査は非常に重要である。また近年、ウエハ表面に形成される回路パターンの集積度が高くなるのに伴い、ウエハ端部もしくはその近傍にゴミ等の端部欠陥があると、後の製造工程においてこの端部欠陥がウエハの表面側に回り込んで上述のような悪影響を及ぼす場合があるため、ウエハ端部の欠陥検査も重要となってきている。 A semiconductor wafer (hereinafter also referred to as a wafer) is subjected to various manufacturing processes to form a plurality of circuit patterns on the surface, and finally divided into circuit patterns to produce semiconductor chips (IC chips or the like). At this time, if there is a defect on the surface in each manufacturing process, the expected performance of the semiconductor chip made of a circuit pattern may not be obtained, so surface defect inspection in the wafer manufacturing process is very important. . In recent years, as the degree of integration of circuit patterns formed on the wafer surface has increased, if there is an edge defect such as dust at or near the edge of the wafer, the edge defect will be removed in the subsequent manufacturing process. Since there is a case in which the above-mentioned adverse effects are caused by going around the surface side, it is also important to inspect the wafer edge for defects.
さらに、露光工程における回路パターンの線幅不良等、ウエハ製造工程における表面欠陥の発生は、ウエハ裏面に存在する傷やゴミの付着等の裏面欠陥に関連することが多いと考えられ、これに伴ってウエハ裏面の欠陥検査も重要となってきている。このようにウエハ製造工程におけるウエハの欠陥検査は、表面検査、端部検査および裏面検査と複数の検査プロセスを経てウエハの全面の欠陥検査を行うことが主流になりつつある。このようなウエハの全面の欠陥検査は、従来から知られた表面検査装置(例えば、特許文献1を参照)、端部検査装置(特許文献2を参照)および裏面検査装置(例えば、特許文献3を参照)を組み合わせて構成される装置を用いて行われる。 In addition, the occurrence of surface defects in the wafer manufacturing process, such as line width defects in the circuit pattern in the exposure process, is often considered to be related to back surface defects such as scratches and dust attached to the back surface of the wafer. Inspection of defects on the backside of wafers is also becoming important. As described above, the defect inspection of the wafer in the wafer manufacturing process is mainly performed by performing a defect inspection on the entire surface of the wafer through a plurality of inspection processes including a front surface inspection, an edge inspection, and a back surface inspection. Such a defect inspection on the entire surface of the wafer is performed by a conventionally known surface inspection apparatus (see, for example, Patent Document 1), edge inspection apparatus (see, Patent Document 2), and back surface inspection apparatus (for example, Patent Document 3). For example).
ところで、ウエハの表面検査および端部検査を行う装置では、一般にウエハをホルダ上に載置保持した状態、すなわちウエハ裏面がホルダ上面に接触した状態で検査が行われる。そのため、このホルダ上面にゴミ等が付着していた場合、このゴミ等がウエハ裏面に付着して裏面欠陥となる虞がある。このように検査時にウエハ裏面に生じた欠陥は、後にウエハの裏面検査を行うことで検出されるが、この欠陥が先の検査時に生じた欠陥であるか、もしくは検査プロセスの前段階で生じた欠陥なのかを検出することはできない。そのため従来では、検査時に裏面欠陥が生じる場合に、その原因を取り除く対策を迅速にとることができないという問題があった。 By the way, in an apparatus that performs surface inspection and edge inspection of a wafer, the inspection is generally performed in a state where the wafer is placed and held on the holder, that is, in a state where the wafer back surface is in contact with the upper surface of the holder. For this reason, if dust or the like adheres to the upper surface of the holder, the dust or the like may adhere to the back surface of the wafer and cause a back surface defect. As described above, the defect generated on the back surface of the wafer at the time of inspection is detected by performing the back surface inspection of the wafer later. This defect is a defect generated at the time of the previous inspection or occurred in the previous stage of the inspection process. It cannot be detected whether it is a defect. Therefore, conventionally, there has been a problem that when a back surface defect occurs at the time of inspection, it is not possible to quickly take measures to remove the cause.
本発明はこのような事情に鑑みたものであり、検査プロセスの前段階で生じた裏面欠陥なのか、もしくは検査時に生じた裏面欠陥なのかを検出することができる基板検査方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a substrate inspection method capable of detecting whether a back surface defect has occurred in the previous stage of the inspection process or a back surface defect that has occurred during inspection. Objective.
このような目的を達成するため、本発明に係る基板検査方法は、表面に複数のパターンが形成される被検基板の裏面および裏面以外の面における欠陥を検査する基板検査方法であって、前記被検基板の裏面における欠陥の存在およびその位置を検出する第1裏面欠陥検出ステップと、前記被検基板の裏面以外の面における欠陥の存在およびその位置を検出する他面欠陥検出ステップと、前記被検基板の裏面における欠陥の存在およびその位置を再度検出する第2裏面欠陥検出ステップとを備える。 In order to achieve such an object, a substrate inspection method according to the present invention is a substrate inspection method for inspecting defects on a surface other than a back surface and a back surface of a test substrate on which a plurality of patterns are formed, A first back surface defect detecting step for detecting the presence and position of a defect on the back surface of the substrate to be tested; a second surface defect detecting step for detecting the presence and position of a defect on a surface other than the back surface of the substrate to be tested; A second back surface defect detection step for detecting again the presence and position of the defect on the back surface of the substrate to be tested.
上記基板検査方法において、前記被検基板の裏面および裏面以外の面を任意領域に分割して、その領域毎に欠陥検出結果を比較する検出結果比較ステップを備えることが好ましい。 The substrate inspection method preferably includes a detection result comparison step of dividing the back surface of the test substrate and a surface other than the back surface into arbitrary regions and comparing the defect detection results for each region.
また、上記基板検査方法において、前記他面欠陥検査ステップが、前記被検基板の表面における欠陥の存在およびその位置を検出する表面欠陥検出ステップと、前記被検基板の外周端部における欠陥の存在およびその位置を検出する端部欠陥検出ステップとを有するのが好ましい。 Further, in the substrate inspection method, the other surface defect inspection step includes a surface defect detection step for detecting the presence and position of a defect on the surface of the substrate to be tested, and a presence of a defect at the outer peripheral edge of the substrate to be tested. And an end defect detecting step for detecting the position thereof.
また、上記基板検査方法において、前記裏面以外の面は、前記表面または前記表面と前記裏面との間にある面との少なくとも一方を含むことが好ましい。 Moreover, in the said board | substrate inspection method, it is preferable that surfaces other than the said back surface include at least one of the said surface or the surface between the said surface and the said back surface.
本発明によれば、検査プロセスの最初と最後に被検基板の裏面における欠陥検出を行うため、検査プロセスの前段階で生じた裏面欠陥なのか、もしくは検査時に生じた裏面欠陥なのかを検出することができる。 According to the present invention, since a defect is detected on the back surface of the substrate to be tested at the beginning and end of the inspection process, it is detected whether the defect is a back surface defect that occurred in the previous stage of the inspection process or a back surface defect that occurred during the inspection process. be able to.
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明を適用した検査装置の全体構成を図2に示し、この検査装置1を構成する各検査ステージの構成を図3〜6に示しており、まずこれらの図面を参照して検査装置1の概略構成について説明する。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 2 shows the overall configuration of the inspection apparatus to which the present invention is applied, and FIGS. 3 to 6 show the configurations of the inspection stages constituting the
検査装置1は、図2に示すように、被検基板である半導体ウエハW(以下、単にウエハWと称する)の裏面を撮像する裏面検査ステージST1と、ウエハWの外周端部を撮像する端部検査ステージST2と、多数の回路パターンが形成されたウエハWの表面からの散乱光を受けてウエハ表面を撮像する第1表面検査ステージST3と、ウエハWの表面からの正反射光もしくは回折光を受けてウエハ表面を撮像する第2表面検査ステージST4と、ウエハWを各検査ステージに搬送するウエハ搬送装置10と、各検査ステージにおいて撮像されたウエハWの画像に基づいて欠陥検査を行う画像処理検査部50とを備えて構成される。
As shown in FIG. 2, the
ウエハWは薄い円盤状に形成されており、特に図示していないが、その表面にはウエハWから取り出される複数の半導体チップ(チップ領域)に対応した回路パターンが形成するために、絶縁膜、電極配線膜、半導体膜などの薄膜が多層にわたって形成される。一方、ウエハWの裏面には上記回路パターン等は形成されてなく、ウエハWの裏面は鏡面状になっている(すなわち回路パターン等が形成されていない)。また、ウエハWの外周端部は、表面側外周部にリング状に形成された上ベベル、裏面側外周部に上ベベルと表裏対称に形成された下ベベル、および上ベベルと下ベベルとを繋ぐアペックス(ウエハ端面)を有した形状になっている。 The wafer W is formed in a thin disk shape, and although not shown in particular, in order to form a circuit pattern corresponding to a plurality of semiconductor chips (chip regions) taken out from the wafer W, an insulating film, Thin films such as electrode wiring films and semiconductor films are formed over multiple layers. On the other hand, the circuit pattern or the like is not formed on the back surface of the wafer W, and the back surface of the wafer W is mirror-like (that is, no circuit pattern or the like is formed). Further, the outer peripheral edge of the wafer W connects the upper bevel formed in a ring shape on the outer peripheral portion on the front surface side, the lower bevel formed symmetrically with the upper bevel on the outer peripheral portion on the rear surface side, and the upper bevel and the lower bevel. It has a shape having an apex (wafer end face).
ウエハ搬送装置10は、図2に示すように、検査テーブルT上に固定されたガイドレール11と、ガイドレール11に沿って移動自在に取り付けられたベース部12と、ベース部12に取り付けられた屈伸アーム13と、真空吸着等の手段によりウエハWを保持可能な搬送アーム15とを備えて構成される。ベース部12は不図示の電動モータ等の作動によりガイドレール11に沿って移動可能である。屈伸アーム13は、一端がベース部12に連結されて他端には搬送アーム15が連結されており、不図示の電動モータ等の作動により水平面内での屈伸作動を含む動作を行って搬送アーム15を水平姿勢のまま自在に移動させることができる。このウエハ搬送装置10は、搬送アーム15に保持したウエハWを、ベース部12のガイドレール11に沿った移動および屈伸アーム13の屈伸作動等により、複数のウエハWを収納するウエハカセット5と各検査ステージとの間で自在に搬送させることができるようになっている。
As shown in FIG. 2, the
裏面検査ステージST1は、図3に示すように、裏面を下方に露出させた状態でウエハWを保持する裏面検査用ホルダ20を備え、ウエハ搬送装置10(図2を参照)により搬送されてくるウエハWがこの裏面検査用ホルダ20により裏面を下方に露出させて保持される。このとき、ウエハWはウエハ端部に形成された切欠部(図示せず)を基準に位置合わせされる。裏面検査用ホルダ20は、例えばウエハWの周縁部のみを支持する支持部材、もしくはウエハWの裏面全体を支持する透明な支持部材により構成され、ウエハWの裏面を下方に露出させた状態で保持することが可能になっている。
As shown in FIG. 3, the back surface inspection stage ST1 includes a back
裏面検査ステージST1はさらに、裏面検査用ホルダ20に保持されたウエハWの裏面に対して浅い(小さい)角度で検査用照明光Li(以下、照明光Liと称する)を照射する裏面照明装置30と、この照明光Liの照射を受けたウエハWの裏面からの正反射光Lo(1)が入射しない暗視野位置に配置され、暗視野照明を利用してウエハWの裏面を撮像する裏面撮像装置40とを備えて構成される。裏面撮像装置40は、撮像素子42と不図示の撮像光学系を有し、撮像素子42はその撮像面に形成されたウエハWの裏面の像を画像信号に変換して画像処理検査部50に出力する。
The back surface inspection stage ST1 further irradiates inspection illumination light Li (hereinafter referred to as illumination light Li) at a shallow (small) angle with respect to the back surface of the wafer W held by the back
裏面照明装置30によりウエハWの裏面に照明光Liが照射されると、ウエハWの裏面が鏡面状であるため、ウエハ裏面において正反射されて正反射光Lo(1)が図3に示すように出射する。裏面撮像装置40によりウエハWの裏面を撮像した場合、裏面撮像装置40が暗視野位置に配置されている(裏面撮像装置40には正反射光Lo(1)が入射しない)ため、ウエハWの裏面に異物の付着や傷などがなく正常なウエハWであれば、撮像素子42からの画像信号に基づいて画像処理検査部50により生成される画像としては、真っ黒なウエハ裏面の画像が得られるだけである。
When the illumination light Li is irradiated to the back surface of the wafer W by the back
しかしながら、ウエハWの裏面に欠陥d(異物の付着や傷など)が存在した場合には、ウエハ裏面に照射された照明光Liがこの欠陥dで乱反射され、その乱反射光である散乱光Lo(2)の一部が裏面撮像装置40にも入射する。このため、撮像素子42からの画像信号に基づいて画像処理検査部50により生成されるウエハ裏面の画像には、欠陥dを示す輝点(所定輝度よりも明るい輝度を有する部分)が現れ、これによりウエハWの裏面における欠陥dの存在を検出できる。
However, when a defect d (such as adhesion or scratching of foreign matter) exists on the back surface of the wafer W, the illumination light Li irradiated on the back surface of the wafer is irregularly reflected by the defect d, and scattered light Lo ( A part of 2) also enters the
端部検査ステージST2は、図4に示すように、ウエハWを回転可能に保持する端部検査用ホルダ60を備え、ウエハ搬送装置10(図2を参照)により搬送されてくるウエハWがこの端部検査用ホルダ60の上に真空吸着等により回転可能に保持される。このときウエハWは、上記裏面検査ステージST1と同様に、ウエハ端部の切欠部を基準に位置合わせされる。
As shown in FIG. 4, the end inspection stage ST2 includes an
端部検査ステージST2はさらに、端部検査用ホルダ60に保持されたウエハWの外周端部を落射照明(図示せず)により照明し、その照明されたウエハWの外周端部(上述した上下ベベルおよびアペックス)を撮像する端部撮像装置70を備えて構成される。端部撮像装置70は、ウエハWの外周端面(アペックス)と対向するように配置され、端部検査用ホルダ60によりウエハWを回転させることで、ウエハWの全周にわたるアペックスを撮像することができる。また、端部撮像装置70は、不図示の移動機構によりウエハWの上下ベベルとそれぞれ対向する位置に移動可能であり、ウエハWの全周にわたる上下ベベルを撮像することもできる。端部撮像装置70の撮像素子72は、その撮像面に形成されたウエハWの外周端部の像を画像信号に変換して画像処理検査部50に出力する。
The edge inspection stage ST2 further illuminates the outer peripheral edge of the wafer W held by the
第1表面検査ステージST3は、図5に示すように、表面を上に向けた状態でウエハWを載置保持する第1表面検査用ホルダ80を備え、ウエハ搬送装置10(図2を参照)により搬送されてくるウエハWがこの第1表面検査用ホルダ80の上に載置され真空吸着等の手段を用いて固定保持される。このときウエハWは、上記検査ステージST1,ST2と同様に、ウエハ端部の切欠部を基準に位置合わせされる。
As shown in FIG. 5, the first surface inspection stage ST3 includes a first
第1表面検査ステージST3はさらに、第1表面検査用ホルダ80に保持されたウエハWの表面に対して浅い(小さい)角度で検査用照明光Li′(以下、照明光Li′と称する)を照射する第1表面照明装置90と、この照明光Li′の照射を受けたウエハWの表面からの正反射光Lo′(1)および回折光Lo′(3)が入射しない暗視野位置に配置され、暗視野照明を利用してウエハWの表面を撮像する第1表面撮像装置100とを備えて構成される。第1表面撮像装置100の撮像素子102は、その撮像面に形成されたウエハWの表面の像を画像信号に変換して画像処理検査部50に出力する。
The first surface inspection stage ST3 further emits inspection illumination light Li ′ (hereinafter referred to as illumination light Li ′) at a shallow (small) angle with respect to the surface of the wafer W held by the first
第1表面照明装置90によりウエハWの表面に照明光Li′が照射されると、ウエハ表面において正反射されて正反射光Lo′(1)が図5に示すように出射する。また、上述したようにウエハWの表面には回路パターンが形成せれており、この回路パターンを形成する配線の繰り返しピッチと照明光Li′の波長とに対応した方向に回折光Lo′(3)が図5に示すように出射する。 When the surface of the wafer W is irradiated with the illumination light Li ′ by the first surface illumination device 90, it is regularly reflected on the wafer surface and the regular reflection light Lo ′ (1) is emitted as shown in FIG. Further, as described above, a circuit pattern is formed on the surface of the wafer W, and the diffracted light Lo ′ (3) in a direction corresponding to the repetitive pitch of the wiring forming the circuit pattern and the wavelength of the illumination light Li ′. Is emitted as shown in FIG.
第1表面撮像装置100によりウエハWの表面を撮像した場合、第1表面撮像装置100が暗視野位置に配置されている(第1表面撮像装置100には正反射光Lo′(1)および回折光Lo′(3)が入射しない)ため、ウエハWの表面に異物の付着や傷などがなく正常なウエハWであれば、撮像素子102からの画像信号に基づいて画像処理検査部50により生成される画像としては、真っ黒なウエハ裏面の画像が得られるだけである。しかしながら、ウエハWの表面に欠陥d′(異物の付着や傷など)が存在した場合には、ウエハ表面に照射された照明光Li′がこの欠陥d′で乱反射され、その乱反射光である散乱光Lo′(2)の一部が第1表面撮像装置100にも入射する。このため、撮像素子102からの画像信号に基づいて画像処理検査部50により生成されるウエハ裏面の画像には、欠陥d′を示す輝点(所定輝度よりも明るい輝度を有する部分)が現れ、これによりウエハWの表面における欠陥d′の存在を検出できる。
When the surface of the wafer W is imaged by the first
第2表面検査ステージST4は、図6に示すように、表面を上に向けた状態でウエハWを載置保持する第2表面検査用ホルダ110を備え、ウエハ搬送装置10(図2を参照)により搬送されてくるウエハWがこの第2表面検査用ホルダ110の上に載置され真空吸着等の手段を用いて固定保持される。このときウエハWは、上記検査ステージST1,ST2,ST3と同様に、ウエハ端部の切欠部を基準に位置合わせされる。
As shown in FIG. 6, the second surface inspection stage ST4 includes a second
第2表面検査用ホルダ110は、このように固定保持したウエハWの中心(第2表面検査用ホルダ110の中心)を通りウエハ表面に垂直な軸AX(以下、垂直軸AXと称する)を回転軸としてウエハWを回転(ウエハWの表面内での回転)可能に保持する。また、第2表面検査用ホルダ110は、ウエハ表面を通る軸を中心にウエハWをチルト(傾動)させ、ウエハ表面に対する検査用照明光の入射角θiを調整可能である。
The second
第2表面検査ステージST4はさらに、第2表面検査用ホルダ110に固定保持されたウエハWの表面に検査用照明光(以下、照明光と称する)を照射する照明光学系120と、照明光学系120により照明光が照射されたウエハWの表面を撮像する撮像光学系130とを備えて構成される。
The second surface inspection stage ST4 further includes an illumination
照明光学系120は、水銀ランプ等の光源を有して照明光を出射する表面照明装置121と、表面照明装置121から出射される照明光をウエハWの表面に向けて反射させる照明系凹面鏡122とを主体に構成される。表面照明装置121は、波長選択フィルタ(図示せず)を有して構成され、ウエハ表面に形成された回路パターンに応じた特定の波長を有する照明光を出射することができる。表面照明装置121から出射された照明光は、照明光学系120の光軸を中心に広がり(発散して)照明系凹面鏡122へ出射されるが、表面照明装置121の出射端が照明系凹面鏡122の焦点位置に配置されているため、照明系凹面鏡122によりほぼ平行な光束に変換されて第2表面検査用ホルダ110に保持されたウエハWの表面に照射される。
The illumination
撮像光学系130は、ウエハWの表面からの検査光(正反射光もしくは回折光)を集光する撮像系凹面鏡131と、撮像系凹面鏡131により集光された検査光を受けてウエハWの表面の像を形成する第2表面撮像装置135とを主体に構成される。撮像系凹面鏡131は、正反射光を検査光として検査を行う場合には、第2表面検査用ホルダ110のチルト調整により、ウエハWの表面に入射角θiで照射された照明光がウエハWの表面で正反射されて出射角θr(=入射角θi)を有して出射された正反射検査光を受光する位置に配置され、このウエハWの表面からの正反射検査光を反射して収束光束に変換(集光)する。また、回折光を検査光として検査を行う場合には、第2表面検査用ホルダ110のチルト調整により、ウエハWの表面に入射角θiで照射された照明光がウエハWの表面で反射されて出射角θr(回折角)を有して出射された回折光を受光する位置に配置され、ウエハWの表面からの回折光である検査光を反射して収束光束に変換(集光)する。
The imaging
このようにして撮像系凹面鏡131により集光された検査光は、第2表面撮像装置135の結像レンズ136を通って撮像素子137に達し、ウエハWの表面の像(正反射光による像もしくは回折光による像)が撮像素子137の撮像面に形成される。第2表面撮像装置135の撮像素子137は、その撮像面に形成されたウエハ表面の像を光電変換して画像信号を生成し、その画像信号を画像処理検査部50に出力する。
The inspection light collected by the imaging system
画像処理検査部50は、各検査ステージにおける撮像装置から入力されたウエハWの画像信号に基づいて、ウエハWのデジタル画像を生成し、この画像に基づいてウエハWにおける欠陥を検査する。画像処理検査部50には、良品ウエハの画像(検査基準画像)等が予め記憶されたデータベース部51と、検査結果等を表示する画像表示装置52とが電気的に接続されている。画像処理検査部50による検査結果およびそのときのウエハWの画像は、データベース部51に記憶されるとともに画像表示装置52で出力表示される。
The image
以上のように構成される検査装置1を用いたウエハWの欠陥検査方法について、図1に示すフローチャートを参照して以下に説明する。ウエハ製造工程におけるウエハWの欠陥検査は、まず、裏面検査ステージST1においてウエハ裏面の欠陥検査を行う(ステップS201)。ウエハ搬送装置10により裏面検査ステージST1に搬送されたウエハWは、裏面検査用ホルダ20により裏面を下方に露出させて保持される。そして、裏面照明装置30によりウエハWの裏面に照明光Liを照射する。
A wafer W defect inspection method using the
ウエハWの裏面に照射光Liが照射されると、鏡面状のウエハWの裏面に異物の付着や傷などがなく正常なウエハWであれば、ウエハ裏面から正反射光のみが発生する。一方、ウエハWの裏面に欠陥(異物の付着や傷など)が存在した場合には、照明光Liがこの欠陥で乱反射され、ウエハWの裏面から散乱光(乱反射光)も発生する。 When the irradiation light Li is irradiated on the back surface of the wafer W, if the wafer W is a normal wafer W with no foreign matter attached or scratched on the back surface of the mirror-like wafer W, only regular reflection light is generated from the wafer back surface. On the other hand, when a defect (such as adhesion or scratching of foreign matter) exists on the back surface of the wafer W, the illumination light Li is irregularly reflected by this defect, and scattered light (diffuse reflected light) is also generated from the back surface of the wafer W.
裏面撮像装置40はウエハ裏面から出射された正反射光Lo(1)が入射しない位置に設けられており、ウエハWの裏面の暗視野画像を撮像する。但し、ウエハWの裏面に欠陥が存在して、この欠陥に照明光Liが当たって散乱光が出射された場合には、この散乱光の一部が裏面撮像装置40の撮像素子42の撮像面上に結像する。このとき、裏面撮像装置40の撮像素子42はこの散乱光によるウエハ裏面の撮像を行い、その撮像面上に形成されたウエハWの裏面の像を光電変換して画像信号を生成し、その画像信号を画像処理検査部50に出力する。
The back
そして画像処理検査部50は、裏面撮像装置40から入力されたウエハ裏面の画像信号に基づいてウエハWの裏面のデジタル画像を生成し、この画像に基づいてウエハWの裏面における欠陥を検査する。具体的には、ウエハ裏面の画像における(輝度値に相当する)信号強度を測定し、その信号強度がデータベース部51に予め設定された閾値を超えたときに欠陥があると判定して、ウエハWの裏面における欠陥の有無および欠陥位置を検査する。
Then, the image
ウエハ裏面の欠陥検査が終わると、次に端部検査ステージST2においてウエハWの外周端部の欠陥検査を行う(ステップS202)。ウエハ搬送装置10により裏面検査ステージST1から端部検査ステージST2に搬送されたウエハWは、端部検査用ホルダ60によりウエハWの中心と回転中心を一致させた状態で回転可能に保持される。そして端部撮像装置70は、端部検査用ホルダ60によりウエハWを所定角度回転させる毎にウエハWの外周端部(上下ベベル、アペックス)を撮像する。このとき、端部撮像装置70の撮像素子72はウエハWの全周における外周端部の撮像を行い、その撮像面に形成されたウエハWの外周端部の像を光電変換して画像信号を生成し、その画像信号を画像処理検査部50に出力する。
When the defect inspection on the back surface of the wafer is completed, the defect inspection is performed on the outer peripheral edge of the wafer W in the edge inspection stage ST2 (step S202). The wafer W transferred from the back surface inspection stage ST1 to the edge inspection stage ST2 by the
そして画像処理検査部50は、端部撮像装置70から入力された画像信号に基づいてウエハWの外周端部のデジタル画像を生成し、この画像に基づいてウエハWの外周端部における欠陥を検査する。具体的には、ウエハWの外周端部の画像と、データベース部51に記憶された良品ウエハの画像(検査基準画像)とを比較して、検査基準画像との相違点の有無およびその位置を検出する。例えば、ウエハWの外周端部に異物の付着や傷などの欠陥が存在する場合には、その部分に検査基準画像との明暗差が検出されるため、欠陥が存在することが検出される。
Then, the image
ウエハ外周端部の欠陥検査が終わると、次に第1表面検査ステージST3において散乱光に基づくウエハ表面の欠陥検査を行う(ステップS203)。ウエハ搬送装置10により端部検査ステージST2から第1表面検査ステージST3に搬送されたウエハWは、第1表面検査用ホルダ80の上面に載置保持される。そして、第1表面照明装置90によりウエハWの表面に照明光Li′を照射する。ウエハWの表面に照射光Li′が照射されると、ウエハWの表面に異物の付着や傷などがなく正常なウエハWであれば、ウエハ表面から正反射光および回折光が発生する。一方、ウエハWの表面に欠陥(異物の付着や傷など)が存在した場合には、照明光Li′がこの欠陥で乱反射され、ウエハWの表面から散乱光(乱反射光)も発生する。
When the defect inspection at the outer peripheral edge of the wafer is completed, the defect inspection of the wafer surface based on the scattered light is then performed at the first surface inspection stage ST3 (step S203). The wafer W transferred from the end inspection stage ST2 to the first surface inspection stage ST3 by the
第1表面撮像装置100はウエハ表面から出射された正反射光および回折光が入射しない位置に設けられており、ウエハWの表面の暗視野画像を撮像する。但し、ウエハWの表面に欠陥が存在して、この欠陥に照明光Li′が当たって散乱光が出射された場合には、この散乱光の一部が第1表面撮像装置100の撮像素子102の撮像面上に結像する。このとき、第1表面撮像装置100の撮像素子102はこの散乱光によるウエハ表面の撮像を行い、その撮像面上に形成されたウエハWの表面の像を光電変換して画像信号を生成し、その画像信号を画像処理検査部50に出力する。
The first
そして画像処理検査部50は、第1表面撮像装置100から入力されたウエハ表面の画像信号に基づいてウエハWの表面のデジタル画像を生成し、この画像に基づいてウエハWの表面における欠陥を検査する。具体的には、ウエハ表面の画像における(輝度値に相当する)信号強度を測定し、その信号強度がデータベース部51に予め設定された閾値を超えたときに欠陥があると判定して、ウエハWの表面における欠陥の有無および欠陥位置を検査する。
Then, the image
散乱光に基づくウエハ表面の欠陥検査が終わると、次に第2表面検査ステージST4において正反射光もしくは回折光に基づくウエハ表面(回路パターン)の欠陥検査を行う(ステップS204)。ウエハ搬送装置10により第1表面検査ステージST3から第2表面検査ステージST4に搬送されたウエハWは、第2表面検査用ホルダ110の上面に載置保持される。そして、照明光学系120により特定の波長を有する照明光をウエハWの表面に照射する。このとき、表面照明装置121の波長選択フィルタによりウエハ表面に形成された回路パターンに応じた照明光の波長が設定される。
When the defect inspection of the wafer surface based on the scattered light is finished, the defect inspection of the wafer surface (circuit pattern) based on the specularly reflected light or diffracted light is then performed in the second surface inspection stage ST4 (step S204). The wafer W transferred from the first surface inspection stage ST3 to the second surface inspection stage ST4 by the
そして、照明光学系120により照明光が照射されたウエハWの表面から所望の検査光(正反射光もしくは回折光)が撮像系凹面鏡131に取り込まれるように、第2表面検査用ホルダ110を回転およびチルトさせる。ウエハWの表面から出射された検査光は、撮像系凹面鏡131により集光され、第2表面撮像装置135の結像レンズ136を通って撮像素子137の撮像面上に結像する。このとき、第2表面撮像装置135の撮像素子137は、その撮像面上にウエハWの表面の像(正反射光による像もしくは回折光による像)を光電変換して画像信号を生成し、その画像信号を画像処理検査部50に出力する。
Then, the second
そして画像処理検査部50は、第2表面撮像装置135から入力されたウエハ表面の画像信号に基づいて、ウエハWの表面のデジタル画像を生成し、この画像(デジタル画像)とデータベース部51にある良品ウエハの画像(検査基準画像)とを比較して、検査基準画像との相違点の有無およびその位置を検出する。具体的には、ウエハ表面の画像における(輝度値に相当する)信号強度を、良品ウエハの画像における信号強度と比較し、信号強度の変化量が予め設定した閾値を超えたとき、欠陥があると判定する。例えば、ウエハWの表面にデフォーカスによるパターン形状の異常、膜厚ムラ、異物の付着、傷等の欠陥が存在する場合には、その部分に検査基準画像との明暗差が検出されるため、欠陥が存在することが検出される。
Then, the image
正反射光もしくは回折光に基づくウエハ表面(回路パターン)の欠陥検査が終わると、再び裏面検査ステージST1においてウエハ裏面の欠陥検査を行う(ステップS205)。ウエハ搬送装置10により第2表面検査ステージST4から裏面検査ステージST1に搬送されたウエハWは、裏面検査用ホルダ20により裏面を下方に露出させて保持される。そして、上記ステップS201と同様に、ウエハWの裏面における欠陥の有無および欠陥位置を検査する。
When the defect inspection on the wafer surface (circuit pattern) based on the specularly reflected light or diffracted light is completed, the defect inspection on the wafer back surface is performed again at the back surface inspection stage ST1 (step S205). The wafer W transferred from the second surface inspection stage ST4 to the back surface inspection stage ST1 by the
なお、上記の方法において、ステップS202におけるウエハ外周端部の欠陥検査と、ステップS203における散乱光に基づくウエハ表面の欠陥検査と、ステップS204における正反射光もしくは回折光に基づくウエハ表面の欠陥検査との検査順序は変更可能であり、例えば、ステップS203におけるウエハ外周端部の欠陥検査をステップS203もしくはステップS204の後で行うようにしてもよい。 In the above method, the defect inspection of the wafer outer peripheral portion in step S202, the defect inspection of the wafer surface based on the scattered light in step S203, and the defect inspection of the wafer surface based on the specularly reflected light or diffracted light in step S204 The inspection order can be changed. For example, the defect inspection of the outer peripheral edge of the wafer in step S203 may be performed after step S203 or step S204.
上記ステップS201〜205における画像処理検査部50による検査結果およびそのときのウエハ裏面、ウエハ外周端部およびウエハ表面の画像は、データベース部51に記憶されるとともに画像表示装置52で出力表示され、ウエハWの状態を目視確認することもできる。データベース部51には、図7に示すように、ウエハWの表面、外周端部および裏面をそれぞれ対応する任意領域に分割して、その領域毎に欠陥情報(検査結果)が記憶される。またデータベース部51には、ウエハカセット5内に設けられたウエハWを収納するためのスロットの順(Nスロットの上に(N+1)スロットが配置されている)に複数のウエハWの検査結果がデータベース化されている。
The inspection results by the image
これらの検査結果を比較することで、各々の欠陥の関連性を推定することが可能となる。例えば、あるウエハWにおいて裏面欠陥検査と表面パターン検査結果を比較し、同じ分割領域に欠陥が集中している場合は、ウエハ裏面の欠陥が、その表裏関係にあるウエハ表面のパターン欠陥を生じさせた可能性が推定される。または、あるウエハWにおいて端部検査結果と表面および裏面検査結果を比較し、同じ分割領域に欠陥が集中している場合は、ウエハ端部の欠陥が、ウエハ表面およびウエハ裏面の欠陥を生じさせた可能性が推定される。または、(N+1)スロットのウエハWの裏面検査結果と(N)スロットのウエハWの表面検査結果を比較し、同じ分割領域に欠陥が集中している場合は、(N+1)スロットのウエハWの裏面欠陥(異物等)が、ウエハカセット5内で下方に収納された (N)スロットのウエハの表面に落下して付着した可能性が推定される。または、必ずしも一つのウエハにおける検査結果の比較や前後スロットのウエハ同士の比較に特化する必要がなく、ロット内のある特定スロットのウエハWに欠陥が集中している傾向がある場合は、特定の工程の限定された装置起因の欠陥である可能性が推定される。 By comparing these inspection results, the relevance of each defect can be estimated. For example, when a defect is concentrated on the same divided area when a back surface defect inspection result and a surface pattern inspection result are compared on a certain wafer W, the defect on the back surface of the wafer causes a pattern defect on the wafer surface in the relation of the front and back. It is estimated that Alternatively, when the edge inspection result is compared with the surface and back surface inspection results in a certain wafer W and defects are concentrated in the same divided area, the defects at the wafer edge cause defects on the wafer surface and the wafer back surface. It is estimated that Alternatively, the back surface inspection result of the wafer W in the (N + 1) slot is compared with the surface inspection result of the wafer W in the (N) slot. If defects are concentrated in the same divided area, the wafer W in the (N + 1) slot is It is estimated that a back surface defect (foreign matter or the like) may have dropped and adhered to the surface of the wafer in the (N) slot stored below in the wafer cassette 5. Or, it is not always necessary to specialize in comparing inspection results on one wafer or between wafers in the front and rear slots. If there is a tendency that defects are concentrated on the wafer W in a specific slot in the lot, specify It is estimated that the defect may be caused by a limited apparatus in the process.
以上においては、ウエハWの裏面を散乱光を用いて検査する例を示したが、これに代えて、ウエハWの表面検査と同様な正反射光を用いた検査により欠陥の検出を行うようにしてもよい。但し、ウエハWの裏面には回路パターンは形成されておらず鏡面状態であるため、回折光を用いた検査は行うことができない。 In the above, an example in which the back surface of the wafer W is inspected using scattered light has been shown, but instead, defects are detected by inspection using specular reflection light similar to the front surface inspection of the wafer W. May be. However, since the circuit pattern is not formed on the back surface of the wafer W and is in a mirror surface state, the inspection using the diffracted light cannot be performed.
以上説明したように、本実施形態に係るウエハWの欠陥検査方法では、検査プロセスの最初と最後に裏面検査ステージST1においてウエハ裏面の欠陥検査を行っている。そのため、検査プロセスの最初に行うウエハWの裏面欠陥検査において検出された欠陥は、検査プロセスの前段階で生じた裏面欠陥であると判断できる。また、検査プロセスの最後に行うウエハWの裏面欠陥検査において検出された欠陥のうち、先の裏面欠陥検査で検出された欠陥以外の欠陥が、検査時に(検査プロセスのいずれかで)生じた裏面欠陥であると判断できる。これにより、検査時に生じる裏面欠陥が著しい場合には、その原因を取り除く対策(各検査用ホルダのウエハ支持面の清掃など)を迅速にとることができる。また、上記のようにウエハWの表面、外周端部および裏面における欠陥検査結果を用いて、ウエハWを任意領域に分割しマクロ的な観点で欠陥傾向を比較することにより、欠陥起因の一つの関連性を見出すことが可能となる。 As described above, in the defect inspection method for the wafer W according to the present embodiment, the defect inspection on the wafer back surface is performed at the back surface inspection stage ST1 at the beginning and the end of the inspection process. Therefore, it is possible to determine that the defect detected in the back surface defect inspection of the wafer W performed at the beginning of the inspection process is the back surface defect generated in the previous stage of the inspection process. Further, among the defects detected in the back surface defect inspection of the wafer W performed at the end of the inspection process, defects other than the defects detected in the previous back surface defect inspection are generated during the inspection (in any of the inspection processes). It can be judged as a defect. Thereby, when the back surface defect which arises at the time of a test | inspection is remarkable, the countermeasure (cleaning etc. of the wafer support surface of each test holder) which removes the cause can be taken rapidly. In addition, by using the defect inspection results on the front surface, outer peripheral edge, and back surface of the wafer W as described above, the wafer W is divided into arbitrary regions and the defect tendency is compared from a macro viewpoint. Relevance can be found.
ST1 裏面検査ステージ ST2 端部検査ステージ
ST3 第1表面検査ステージ ST4 第2表面検査ステージ
W ウエハ(被検基板) 1 検査装置
10 ウエハ搬送装置 50 画像処理検査部
51 データベース部
ST1 Back surface inspection stage ST2 Edge inspection stage ST3 First surface inspection stage ST4 Second surface inspection stage W Wafer (substrate to be tested) 1
Claims (4)
前記被検基板の裏面における欠陥の存在およびその位置を検出する第1裏面欠陥検出ステップと、
前記被検基板の裏面以外の面における欠陥の存在およびその位置を検出する他面欠陥検出ステップと、
前記被検基板の裏面における欠陥の存在およびその位置を再度検出する第2裏面欠陥検出ステップとを備えたことを特徴とする基板検査方法。 A substrate inspection method for inspecting defects on a surface other than the back surface and the back surface of a substrate to be tested on which a plurality of patterns are formed,
A first back surface defect detection step for detecting the presence and position of defects on the back surface of the test substrate;
Other surface defect detection step for detecting the presence and position of defects on the surface other than the back surface of the test substrate,
A substrate inspection method comprising: a second back surface defect detection step for detecting again the presence and position of a defect on the back surface of the substrate to be tested.
前記被検基板の表面における欠陥の存在およびその位置を検出する表面欠陥検出ステップと、
前記被検基板の外周端部における欠陥の存在およびその位置を検出する端部欠陥検出ステップとを有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の基板検査方法。 The other surface defect inspection step includes:
A surface defect detection step for detecting the presence and position of defects on the surface of the substrate to be tested;
3. The substrate inspection method according to claim 1, further comprising an edge defect detection step of detecting the presence and position of a defect at an outer peripheral edge of the substrate to be tested.
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