JP2011009626A - Method and device for substrate inspection - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板検査方法および基板検査装置に関するものである。 The present invention relates to a substrate inspection method and a substrate inspection apparatus.
半導体製造のフォトリソグラフィ工程では、ウェハの表面にフォトレジストを塗布してレジスト膜を形成した後、ウェハの外周部(ウェハエッジ部)から一定の幅でレジスト膜を除去することにより(EBR:Edge Bead Remover)、ウェハの外周部のレジスト膜が厚い部分(以下、「エッジビード」という。)を除去することとしている。また、エッジビードを確実に除去しないと後の工程に影響を及ぼすおそれがあるため、EBR処理を施した部分の管理が重要となっている。 In a photolithography process of semiconductor manufacturing, after applying a photoresist to the surface of a wafer to form a resist film, the resist film is removed with a certain width from the outer peripheral portion (wafer edge portion) of the wafer (EBR: Edge Bead). Remover), a portion where the resist film on the outer peripheral portion of the wafer is thick (hereinafter referred to as “edge bead”) is removed. In addition, if the edge beads are not removed reliably, there is a risk of affecting the subsequent process. Therefore, it is important to manage the portion subjected to the EBR process.
従来、EBR処理によるレジスト膜の除去幅(以下、「EBR幅」という。)が適切か否かを検査する装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1に記載の検査装置は、フォトレジストの材質に応じてレジスト膜の反射率特性が異なるため、照明波長を変化させて被検査基板の外周部の複数枚の画像を取得することにより、EBR幅が適切か否かを検査することとしている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an apparatus for inspecting whether or not a resist film removal width (hereinafter referred to as “EBR width”) by EBR processing is appropriate (see, for example, Patent Document 1). Since the inspection apparatus described in
しかしながら、特許文献1に記載の検査装置は、照明波長を変化させて複数枚の画像を取得するためスループットが低下するという不都合がある。仮に、波長数を制限してスループットを向上しようとすると、検査精度が低下するという問題がある。さらに、フォトレジストの材質に合わせて照明波長を選択したりレシピを作成したりするのでは、検査が煩雑になるという問題がある。
However, the inspection apparatus described in
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、高スループッドで高精度の検査を行う基板検査方法および基板検査装置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 an object of the present invention is to provide a substrate inspection method and a substrate inspection apparatus that perform high-throughput inspection with high accuracy.
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、表面にレジスト膜が形成された検査基板のエッジ周辺に照明光を照射してその反射光を撮影し、前記エッジ周辺の明視野画像を取得する明視野画像取得工程と、前記検査基板の前記エッジ周辺に照明光を2つの光路に分けて照射して前記検査基板表面からの反射光と前記レジスト膜からの反射光とが合成された干渉光を撮影し、前記エッジ周辺の微分干渉画像を取得する微分干渉画像取得工程と、前記明視野画像に基づいて前記検査基板のエッジ位置を検出するエッジ位置検出工程と、前記微分干渉画像に基づいて前記検査基板と前記レジスト膜との境界位置を検出する境界位置検出工程と、前記エッジ位置から前記境界位置までの距離を判定する判定工程とを備える基板検査方法を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
The present invention provides a bright-field image acquisition step of irradiating illumination light around the edge of an inspection substrate having a resist film formed on the surface thereof, photographing the reflected light, and acquiring a bright-field image around the edge, and the inspection Illumination light is divided into two optical paths around the edge of the substrate, and the interference light obtained by combining the reflected light from the inspection substrate surface and the reflected light from the resist film is photographed, and the differential around the edge A differential interference image acquisition step of acquiring an interference image, an edge position detection step of detecting an edge position of the inspection substrate based on the bright field image, and the inspection substrate and the resist film based on the differential interference image There is provided a substrate inspection method comprising a boundary position detection step of detecting a boundary position and a determination step of determining a distance from the edge position to the boundary position.
本発明によれば、エッジ位置検出工程により、エッジ周辺の明視野画像における検査基板と検査基板外との反射率特性の相違による輝度変化に基づいて、検査基板のエッジ位置が精度よく検出される。また、境界位置検出工程により、エッジ周辺の微分干渉画像における検査基板表面とレジスト膜との段差によって生じる輝度変化に基づいて、レジスト膜の反射率特性に関係なく検査基板とレジスト膜との境界位置が精度よく検出される。 According to the present invention, the edge position detection step accurately detects the edge position of the inspection board based on the luminance change due to the difference in the reflectance characteristics between the inspection board and the outside of the inspection board in the bright field image around the edge. . In addition, the boundary position detection step determines the boundary position between the inspection substrate and the resist film regardless of the reflectance characteristics of the resist film, based on the luminance change caused by the step between the inspection substrate surface and the resist film in the differential interference image around the edge. Is accurately detected.
したがって、照明波長を変化させることなく検査基板全体のエッジ周辺の明視野画像と微分干渉画像を取得するだけで、検査基板のエッジ位置から検査基板とレジスト膜との境界位置までの距離を容易かつ正確に把握でき、その距離が適切か否かを判定することができる。これにより、レジスト膜の反射率特性に応じて照明波長を変化させて複数枚の画像を取得する従来の方法と比較して、高スループットで高精度の検査を行うことができる。例えば、検査基板の周縁部から一定の範囲で除去したレジスト膜の除去幅が適切か否か、すなわち、エッジビードが精度よく確実に除去されているか否かを高スループットで高精度に検査することができる。 Therefore, the distance from the edge position of the inspection substrate to the boundary position between the inspection substrate and the resist film can be easily and simply obtained by acquiring a bright field image and differential interference image around the edge of the entire inspection substrate without changing the illumination wavelength. It is possible to accurately grasp and determine whether or not the distance is appropriate. Thereby, compared with the conventional method of acquiring a plurality of images by changing the illumination wavelength according to the reflectance characteristics of the resist film, it is possible to perform inspection with high throughput and high accuracy. For example, it is possible to inspect with high throughput and high accuracy whether the removal width of the resist film removed within a certain range from the peripheral portion of the inspection substrate is appropriate, that is, whether the edge bead has been accurately and reliably removed. it can.
上記発明においては、前記明視野画像取得工程により取得された前記明視野画像から隣接画素間で同等の輝度変化が連続する帯状の領域を抽出してエッジ位置領域として設定するエッジ位置領域設定工程と、前記微分干渉画像取得工程により取得された前記微分干渉画像から隣接画素間で同等の輝度変化が連続する帯状の領域を抽出して境界位置領域として設定する境界位置領域設定工程とを備え、前記エッジ位置検出工程が、前記明視野画像中の前記エッジ位置領域から前記エッジ位置を検出するとともに、前記境界位置検出工程が、前記微分干渉画像中の前記境界位置領域から前記境界位置を検出することとしてもよい。 In the above invention, an edge position region setting step of extracting a band-like region in which an equivalent luminance change continues between adjacent pixels from the bright field image acquired by the bright field image acquisition step and setting the same as an edge position region; A boundary position region setting step for extracting a band-like region in which an equivalent luminance change continues between adjacent pixels from the differential interference image acquired by the differential interference image acquisition step and setting it as a boundary position region, and The edge position detection step detects the edge position from the edge position region in the bright field image, and the boundary position detection step detects the boundary position from the boundary position region in the differential interference image. It is good.
検査基板のエッジ位置を検出する領域を明視野画像の視野より狭いエッジ位置領域に限定するとともに、検査基板とレジスト膜との境界位置を検出する領域を微分干渉画像の視野より狭い境界位置領域に限定することで、明視野画像全体からエッジ位置を検出したり、微分干渉画像全体から境界位置を検出したりする場合と比較して、スループットを向上することができる。 The area for detecting the edge position of the inspection board is limited to the edge position area narrower than the field of the bright field image, and the area for detecting the boundary position between the inspection board and the resist film is made a boundary position area narrower than the field of the differential interference image. By limiting, the throughput can be improved as compared with the case where the edge position is detected from the entire bright field image or the boundary position is detected from the entire differential interference image.
また、上記発明においては、前記エッジ位置領域設定工程が、前記明視野画像から数ヶ所の間隔をあけた前記エッジ位置を抽出して該エッジ位置の近似曲線を作成し、該近似曲線を含む前記エッジ位置領域を設定し、前記境界位置領域設定工程が、前記微分干渉画像から数ヶ所の間隔をあけた前記境界位置を抽出して該境界位置の近似曲線を作成し、該近似曲線を含む前記境界位置領域を設定することとしてもよい。 In the above invention, the edge position region setting step extracts the edge positions spaced from the bright field image by several intervals to create an approximate curve of the edge position, and includes the approximate curve. An edge position area is set, and the boundary position area setting step extracts the boundary position with several intervals from the differential interference image to create an approximate curve of the boundary position, and includes the approximate curve. A boundary position area may be set.
このように構成することで、検査基板のエッジ位置の近似曲線により、処理時間の短縮と処理量の低減を図りつつ、実際のエッジ位置にほぼ近い範囲に制限したエッジ位置領域を設定することができる。同様に、検査基板とレジスト膜との境界位置の近似曲線により、処理時間の短縮と処理量の低減を図りつつ、実際の境界位置にほぼ近い範囲に制限した境界位置領域を設定することができる。これにより、スループットの向上および検査精度の向上を図ることができる。 With this configuration, it is possible to set an edge position region limited to a range almost close to the actual edge position while reducing processing time and processing amount by an approximate curve of the edge position of the inspection board. it can. Similarly, an approximate curve of the boundary position between the inspection substrate and the resist film can set a boundary position area limited to a range almost close to the actual boundary position while reducing processing time and processing amount. . As a result, throughput and inspection accuracy can be improved.
本発明は、表面にレジスト膜が形成された検査基板のエッジ周辺に照射する照明光を発する光源と、該光源から発せられた前記照明光を前記検査基板のエッジ周辺に照射してその反射光を撮影し、前記エッジ周辺の明視野画像を取得する明視野画像取得光学系と、前記光源から発せられた前記照明光を2つの光路に分岐して前記検査基板のエッジ周辺に照射して前記検査基板表面からの反射光と前記レジスト膜からの反射光とが合成された干渉光を撮影し、前記エッジ周辺の微分干渉画像を取得する微分干渉画像取得光学系と、前記明視野画像取得光学系と前記微分干渉画像取得光学系とを切り換える切換え手段と、前記明視野画像取得光学系により取得された前記明視野画像から前記検査基板のエッジ位置を検出するとともに、前記微分干渉画像取得光学系により取得された前記微分干渉画像から前記検査基板と前記レジスト膜との境界位置を検出する検出部と、該検出部により検出された前記エッジ位置から前記境界位置までの距離を判定する判定部とを備える基板検査装置を提供する。 The present invention relates to a light source that emits illumination light that irradiates the periphery of an edge of an inspection substrate having a resist film formed on the surface, and the reflected light that irradiates the illumination light emitted from the light source around the edge of the inspection substrate. A bright-field image acquisition optical system for acquiring a bright-field image around the edge, and the illumination light emitted from the light source is branched into two optical paths to irradiate the periphery of the edge of the inspection substrate. A differential interference image acquisition optical system that captures interference light in which reflected light from the inspection substrate surface and reflected light from the resist film are combined and acquires a differential interference image around the edge, and the bright field image acquisition optics A switching means for switching between a system and the differential interference image acquisition optical system, an edge position of the inspection board is detected from the bright field image acquired by the bright field image acquisition optical system, and A detection unit that detects a boundary position between the inspection substrate and the resist film from the differential interference image acquired by an image acquisition optical system, and a distance from the edge position detected by the detection unit to the boundary position is determined. Provided is a substrate inspection apparatus including a determination unit.
本発明によれば、判定部により、検査基板のエッジ周辺の明視野画像における検査基板と検査基板外との反射率特性の相違による輝度変化に基づいて、検査基板のエッジ位置が精度よく検出される。同様に、検査基板のエッジ周辺の微分干渉画像における検査基板表面とレジスト膜との段差によって生じる輝度変化に基づいて、レジスト膜の反射率特性に関係なく検査基板とレジスト膜との境界位置が精度よく検出される。 According to the present invention, the determination unit accurately detects the edge position of the inspection board based on the luminance change due to the difference in reflectance characteristics between the inspection board and the outside of the inspection board in the bright field image around the edge of the inspection board. The Similarly, the boundary position between the inspection substrate and the resist film is accurate regardless of the reflectance characteristics of the resist film, based on the luminance change caused by the step between the inspection substrate surface and the resist film in the differential interference image around the edge of the inspection substrate. It is well detected.
したがって、照明波長を変化させることなく検査基板全体のエッジ周辺の明視野画像と微分干渉画像を取得するだけで、検査基板のエッジ位置から検査基板とレジスト膜との境界位置までの距離を容易かつ正確に把握でき、その距離が適切か否かを判定することができる。これにより、レジスト膜の反射率特性に応じて照明波長を変化させて複数枚の画像を取得する従来の装置と比較して、高スループットで高精度に検査することができる。 Therefore, the distance from the edge position of the inspection substrate to the boundary position between the inspection substrate and the resist film can be easily and simply obtained by acquiring a bright field image and differential interference image around the edge of the entire inspection substrate without changing the illumination wavelength. It is possible to accurately grasp and determine whether or not the distance is appropriate. Accordingly, it is possible to inspect with high throughput and high accuracy as compared with a conventional apparatus that acquires a plurality of images by changing the illumination wavelength according to the reflectance characteristics of the resist film.
上記発明においては、前記検査基板を載置して回転させるターンテーブルを備え、前記明視野画像取得光学系および前記微分干渉画像取得光学系が、前記ターンテーブル上の前記検査基板のエッジに交差する方向に延びる撮像範囲を有する撮像素子を備えることとしてもよい。 In the above invention, a turntable for placing and rotating the inspection substrate is provided, and the bright field image acquisition optical system and the differential interference image acquisition optical system intersect the edge of the inspection substrate on the turntable. An imaging element having an imaging range extending in the direction may be provided.
このように構成することで、ターンテーブルを回転させて検査基板を回転させつつ、撮像素子によって検査基板のエッジに交差する撮像範囲の画像を順次取得することにより、エッジ全長にわたる明視野画像および微分干渉画像を簡易に取得して、検査基板全体のエッジ検査を迅速に行うことができる。 By configuring in this way, the image of the imaging range that intersects the edge of the inspection substrate is sequentially acquired by the image sensor while rotating the inspection substrate by rotating the turntable, and thereby the bright field image and the differential over the entire length of the edge. The interference image can be easily acquired, and the edge inspection of the entire inspection substrate can be quickly performed.
本発明によれば、高スループッドで高精度の検査を行うことができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to perform an inspection with high throughput and high accuracy.
以下、本発明の一実施形態に係る基板検査方法および基板検査装置について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る基板検査方法および基板検査装置は、フォトレジストが塗布された半導体ウェハ(検査基板)の外周部から一定の幅でレジスト膜を除去した除去幅が適切か否かを検査(以下、「EBR検査」という。)するものである。以下、半導体ウェハの外周部から一定の幅でレジスト膜を除去することをEBR(Edge Bead Remover)といい、EBR処理によりレジスト膜が除去された幅をEBR幅という。
Hereinafter, a substrate inspection method and a substrate inspection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The substrate inspection method and the substrate inspection apparatus according to the present embodiment inspect whether or not the removal width obtained by removing the resist film with a certain width from the outer peripheral portion of the semiconductor wafer (inspection substrate) coated with the photoresist is appropriate (hereinafter referred to as “removal width”). , "EBR inspection"). Hereinafter, removing the resist film with a constant width from the outer peripheral portion of the semiconductor wafer is referred to as EBR (Edge Bead Remover), and the width of the resist film removed by the EBR process is referred to as EBR width.
本実施形態に係る基板検査装置100は、図1に示すように、半導体ウェハ(以下、ウェハという。)1が載置される回転ステージ(ターンテーブル)12と、照明光を発する光源14と、光源14から発せられた照明光をウェハ1のエッジ1a周辺に照射する照明光学系20と、照明光が照射されたウェハ1のエッジ1a周辺の像を結像させる結像光学系30と、結像光学系30により結像された像を撮像するラインスキャンカメラ16と、これら各部材の制御やEBR幅の検査等を行う制御装置40とを備えている。
As shown in FIG. 1, a
本実施形態に用いられるウェハ1は、例えば、円板形状の半導体ウェハである。ウェハ1の表面にはフォトレジストが塗布されてレジスト膜3(図3参照)が形成され、EBR処理よりエッジ1a周辺のレジスト膜3が一定の幅で除去されている。
回転ステージ12は、ウェハ1が載置されるステージ平面12aを有し、ステージ平面12aに直交する方向に延びる回転軸周りに回転可能に構成されている。
The
The
照明光学系20は、光源14から発せられた照明光を集光する第1レンズ22と、第1レンズ22により集光された照明光を直線偏光に交換する偏光子24と、偏光子24を透過した照明光を互いに振動方向が直交し少しだけ位相をずらした2つの光線(光路)に分離する照明側DICプリズム(微分干渉プリズム)26と、照明光をウェハ1に照射する第2レンズ28とを備えている。この照明光学系20は、回転ステージ12上のウェハ1のエッジ1a周辺に照明光を照射するように調整されている。
The illumination
偏光子24および照明側DICプリズム26は、照明光学系20の光軸に挿脱可能に配置されており、制御装置40からの出力信号により挿脱することができるようになっている。
The
結像光学系30は、ウェハ1からの反射光を集光する第3レンズ32と、第3レンズ32により集光された反射光を合成して1つの光線に戻す結像側DICプリズム34と、結像側DICプリズム34により合成された反射光から干渉信号を抽出する検光子36と、反射光をラインスキャンカメラ16に入射させる第4レンズ38とを備えている。
The imaging
検光子36と結像側DICプリズム34は、結像光学系30の光軸に挿脱可能に配置されており、偏光子24および照明側DICプリズム26と同様に、制御装置40からの出力信号により挿脱することができるようになっている。
The
ラインスキャンカメラ16は、回転ステージ12上のウェハ1のエッジ1aに交差する方向に延びる撮像範囲を有する図示しないラインセンサ(撮像素子)を備えている。このラインセンサは、具体的には、ウェハ1のエッジ1aを跨いで回転ステージ12のほぼ半径方向に向かって延びる撮像範囲を有している。
The
また、ラインスキャンカメラ16は、第4レンズ38により集光された反射光を撮影してウェハ1のエッジ1a周辺の観察画像(明視野画像、微分干渉画像)を取得し、観察画像の画像データを制御装置40へ出力するようになっている。また、ラインスキャンカメラ16は、ウェハ1のエッジ1a周辺、すなわち、ウェハ1だけでなく、ウェハ1のエッジ1aから外方に外れた範囲(ウェハ外部)も同時に視野に納めることができるように調整されている。
Further, the
照明光学系20の光軸に偏光子24および照明側DICプリズム26を配置するとともに、結像光学系30の光軸に検光子36および結像側DICプリズム34を配置した状態では、光源14から発せられた照明光が偏光子24および照明側DICプリズム26を介してウェハ1のエッジ1a周辺に照射され、ウェハ1の表面からの反射光とレジスト膜3からの反射光とが結像側DICプリズム34および検光子36を介してラインスキャンカメラ16により撮影される微分干渉画像取得光学系Aが構成されるようになっている。この微分干渉画像取得光学系Aによれば、観察画像として、例えば、図2に示すようなウェハ1のエッジ1a周辺の微分干渉画像を取得することができる。
When the
一方、照明光学系20の光軸から偏光子24および照明側DICプリズム26を外すとともに、結像光学系30の光軸から検光子36および結像側DICプリズム34を外した状態では、光源14から発せられた照明光が第1レンズ22および第2レンズ28のみを透過させられてウェハ1のエッジ1a周辺に照射され、その反射光が第3レンズ32および第4レンズ38のみを透過させられてラインスキャンカメラ16により撮影される明視野画像取得光学系Bが構成されるようになっている。この明視野画像取得光学系Bによれば、観察画像として、例えば、図3に示すようなウェハ1のエッジ1a周辺の明視野画像を取得することができる。なお、微分干渉画像および明視野画像は複数のライン画像によって構成されている。
On the other hand, in a state where the
制御装置40は、画像データ等の各種情報を入力する入力部42と、各種情報を外部に出力する出力部44と、観察画像やGUI(Graphical User Interface)等を表示する表示部46と、制御プログラム等を記憶する記憶部48と、EBR幅等の検査を行うEBR検査部(判定部)52と、EBR検査部52等を制御する制御部54とを備えている。また、制御装置40は、図示しないMPU(演算処理装置)を用いて構成されており、記憶部48に記憶されている制御プログラムをMPUが読み出して実行することにより、入力部42、出力部44、表示部46、記憶部48、EBR検査部52および制御部54を作動させるようになっている。
The
入力部42は、キーボード、マウス、通信装置等を用いて構成されている。この入力部42は、表示部46に表示されるGUIを介して各種設定パラメータ等の入力を行うようになっている。
出力部44は、通信装置、携帯型記憶媒体等を用いて構成されている。この出力部44は、画像データを含む各種データおよび処理データ等を外部に出力するようになっている。
The
The
表示部46は、液晶ディスプレイ等を用いて構成され、観察画像のほか、設定情報および報知情報等を表示するようになっている。
記憶部48は、ハードディスク、ROMおよびRAM等を用いて構成されている。この記憶部48は、基板検査装置100を制御するための制御プログラムを記憶するほか、画像データを含む各種データ等を記憶することができるようになっている。
The
The
EBR検査部52は、EBR検査を実行するための制御条件を設定するとともに、ラインスキャンカメラ16により取得された観察画像に対してEBR検査のための各種処理を行うようになっている。例えば、EBR検査部52は、明視野画像を取得するための制御条件や微分干渉画像を取得するための制御条件等を設定するようになっている。
The
また、EBR検査部52は、図4に示すように、明視野画像から隣接画素間で同等の輝度変化が連続する帯状の領域を抽出してウェハ境界位置存在領域(エッジ位置領域)2として設定し、その領域2からウェハ1のエッジ1aの位置(エッジ位置、ウェハ境界位置W)を検出するようになっている。
Further, as shown in FIG. 4, the
また、EBR検査部52は、図5に示すように、微分干渉画像から隣接画素間で同等の輝度変化が連続する帯状の領域を抽出してEBR境界位置存在領域(境界位置領域)4として設定し、その領域4からウェハ1とレジスト膜3との境界3aの位置(境界位置、EBR境界位置E)を検出するようになっている。
Further, as shown in FIG. 5, the
さらに、EBR検査部52は、検出したウェハ1のエッジ1aの位置(言い換えれば、ウェハ境界位置W)からウェハ1とレジスト膜3との境界3aの位置(言い換えれば、EBR境界位置E)までの距離を算出して、その距離(EBR幅)が適切か否か、すなわち、ウェハ1の外周部のレジスト膜3が厚い部分(エッジビード)がEBR処理により適切に除去されているか等を判定するようになっている。
Further, the
制御部54は、EBR検査部52を制御するほか、基板検査装置100の各部の動作を制御するものである。具体的には、回転ステージ12、光源14およびラインスキャンカメラ16の作動を制御したり、偏光子24、照明側DICプリズム26、検光子36および結像側DICプリズム34の挿脱を制御したりするようになっている。すなわち、制御部54は、微分干渉画像取得光学系Aと明視野画像取得光学系Bとを切り替える切換え手段としての機能も備えている。
The
次に、このように構成された基板検査装置100を用いて実施される本実施形態に係る基板検査方法について説明する。
本実施形態に係る基板検査方法は、照明光学系20の光軸から偏光子24および照明側DICプリズム26を外すとともに結像光学系30の光軸から検光子36および結像側DICプリズム34を外した状態で、光源14から発せられた照明光をウェハ1のエッジ1a周辺に照射し、その反射光をラインスキャンカメラ16により撮影して、ウェハ1のエッジ1a周辺の明視野画像を取得するようになっている(明視野画像取得工程)。
Next, a substrate inspection method according to the present embodiment, which is performed using the
In the substrate inspection method according to the present embodiment, the
また、照明光学系20の光軸に偏光子24および照明側DICプリズム26を配置するとともに結像光学系30の光軸に検光子36および結像側DICプリズム34を配置した状態で、光源14から発せられた照明光を2つの光線に分離してウェハ1のエッジ1a周辺に照射し、ウェハ1表面からの反射光とレジスト膜3からの反射光とが合成された干渉光をラインスキャンカメラ16により撮影して、エッジ1a周辺の微分干渉画像を取得するようになっている(微分干渉画像取得工程)。
In addition, in the state where the
そして、制御装置40のEBR検査部52において、明視野画像取得工程で取得された明視野画像にウェハ境界位置存在領域2を設定するとともに(エッジ位置領域設定工程)、微分干渉画像取得工程で取得された微分干渉画像にEBR境界位置存在領域4を設定するようになっている(境界位置領域設定工程)。
Then, the
また、このEBR検査部52により、エッジ位置領域設定工程で設定された明視野画像中のウェハ境界位置存在領域2からウェハ境界位置W(ウェハ1のエッジ位置)を検出するとともに(エッジ位置検出工程)、境界位置領域設定工程で設定された微分干渉画像中のEBR境界位置存在領域4からEBR境界位置E(ウェハ1とレジスト膜3との境界位置)を検出し(境界位置検出工程)、検出されたウェハ境界位置WからEBR境界位置Eまでの距離を判定するようになっている(判定工程)。
The
以下、上記各工程について図6のフローチャートを参照して詳細に説明する。
まず、EBR処理されたウェハ1を回転ステージ12のステージ平面12a上に載置する。ウェハ1の中心と回転ステージ12の回転中心とのずれがないように載置することが望ましい。
Hereafter, each said process is demonstrated in detail with reference to the flowchart of FIG.
First, the EBR-treated
明視野画像取得工程においては、制御装置40からの出力信号により、照明光学系20の光軸から偏光子24および照明側DICプリズム26が外された状態に設定されるとともに、結像光学系30の光軸から検光子36および結像側DICプリズム34が外された状態に設定される。
In the bright field image acquisition step, the output signal from the
そして、光源14から照明光学系20を介してウェハ1のエッジ1a周辺に向けて照明光が照射される。この状態で、回転ステージ12とともにウェハ1が一周回転し、ラインスキャンカメラ16により、ウェハ1のエッジ1a周辺からの反射光が結像光学系30を介して撮影されて明視野画像が取得される(ステップS1)。
Then, illumination light is irradiated from the
ここで、回転ステージ12とともに円板形状のウェハ1を回転させることで、照明光の照射位置を固定した状態でウェハ1の全周にわたるエッジ1a周辺に照明光を照射することができる。そして、ラインスキャンカメラ16により、図3に示すようなウェハ1のエッジ1aがほぼ直線状に映し出される明視野画像を簡易に取得することができる。
Here, by rotating the disc-shaped
この場合に、ウェハ1表面からの反射光と比較してウェハ1外からの反射光は殆どないため、明視野画像にウェハ境界位置Wを明瞭に映し出すことができる。また、ウェハ1の中心と回転ステージ12の回転中心とにずれがないように配置することで、ウェハ境界位置Wをほぼ直線状に映し出すことができる。なお、ウェハ1の反射率とレジスト膜3の反射率との相違により、ほぼ直線状に映し出されるEBR境界位置Eのコントラストが殆どないところもある。
ラインスキャンカメラ16により取得された明視野画像は、制御装置40へと送られて記憶部48に保存される。
In this case, since there is almost no reflected light from the outside of the
The bright field image acquired by the
次に、微分干渉画像取得工程においては、制御装置40からの出力信号により、照明光学系20の光軸に偏光子24および照明側DICプリズム26が配置されるとともに、結像光学系30の光軸に検光子36および結像側DICプリズム34が配置される。
Next, in the differential interference image acquisition step, the
そして、光源14から照明光学系20を介してウェハ1のエッジ1a周辺に向けて照明光が照射される。この状態で、回転ステージ12とともにウェハ1が一周回転し、ラインスキャンカメラ16により、ウェハ1表面からの反射光とレジスト膜3からの反射光とが結像光学系30を介して撮影されて微分干渉画像が取得される(ステップS2)。
Then, illumination light is irradiated from the
ここで、微分干渉画像取得時においても、回転ステージ12とともに円板形状のウェハ1を回転させることで、照明光の照射位置を固定した状態でウェハ1の全周にわたるエッジ1a周辺に照明光を照射し、図2に示すようなレジスト膜3の境界3aの位置がほぼ直線状に映し出される微分干渉画像を簡易に取得することができる。
Here, even when the differential interference image is acquired, by rotating the disk-shaped
この場合に、ウェハ1表面とレジスト膜3との間には段差が存在するため、EBR境界位置Eに輝度変化が生じ、微分干渉画像にEBR境界位置Eを明瞭に映し出すことができる。なお、EBR境界位置Eの輝度変化はレジスト膜3の反射率特性に依存しない。
ラインスキャンカメラ16により取得された微分干渉画像は、制御装置40へと送られて記憶部48に保存される。
In this case, since there is a step between the surface of the
The differential interference image acquired by the
次に、エッジ位置領域設定工程においては、EBR検査部52により、図4に示すように、明視野画像にウェハ境界位置存在領域2が設定される(ステップS3)。ウェハ境界位置存在領域2としては、例えば、基板検査装置100の性能を評価し、ウェハ1の中心と回転ステージ12の回転中心との最大ずれ量によりウェハ1のエッジ1aの位置の最大変動量△Pを予測して、以下のように設定される
ウェハ境界位置存在領域2の中心の横座標:s
ウェハ境界位置存在領域2の中心の縦座標:縦画像サイズ/2
ウェハ境界位置存在領域2の横サイズ:K×△P
ウェハ境界位置存在領域2の縦サイズ:縦画像サイズ
ここで、kは調整係数であり、K<(s/△P)を満たすようにkを大きめに設定することが望ましい。
Next, in the edge position area setting step, as shown in FIG. 4, the wafer boundary
The vertical coordinate of the center of the wafer boundary position existing area 2: vertical image size / 2
Horizontal size of wafer boundary position existence area 2: K × Δ P
Vertical size of the wafer boundary positions existing region 2: where the vertical image size, k is the adjustment factor, K <it is desirable to set slightly larger a k so as to satisfy the (s / △ P).
さらに、ウェハ境界位置存在領域2内において、明視野画像を構成する各ライン画像のうち、一定間隔をあけた複数のライン画像から、それぞれウェハ1のエッジ1aの位置、すなわち、ウェハ境界位置W1,W2,・・・,Wnが抽出される(ステップS4)。この場合に、ウェハ境界位置Wnは、一般的なエッジ抽出フィルタ処理を用いて、各ライン画像中のエッジ強度が一番強いところを抽出することとすればよい。また、抽出するウェハ境界位置Wnの数は、スループット重視の場合は比較的小さい値に設定し、精度重視の場合はスループット重視の場合より大きい値に設定することとすればよい。
Further, within the wafer boundary
そして、抽出された複数のウェハ境界位置Wnを用いて、近似曲線
xw:明視野画像の横座標
yw:明視野画像の縦座標
θq:撮像開始時のウェハ1の中心と回転ステージ12の回転中心との角度
l:回転ステージ12の回転中心とラインスキャンカメラ16との距離
a:ウェハ1の中心と回転ステージ12の回転中心との距離
r:ウェハ1の半径
なお、この近似モデル式(1)は、ウェハ1の中心と回転ステージ12の回転中心とのずれに基づいて設定されたものである。
Then, using the plurality of extracted wafer boundary positions Wn, an approximate curve
x w : abscissa of bright field image y w : ordinate of bright field image θ q : angle between center of
また、複数のウェハ境界位置Wnの近似曲線
エッジ位置領域設定工程において、ウェハ境界位置存在領域2を設定することで、明視野画像全体からウェハ境界位置Wを検出する場合と比較して、検出処理のデータ量を低減し、スループットを向上することができる。また、ウェハ境界位置Wnの近似曲線により、処理時間の短縮と処理量の低減を図りつつ、ウェハ1の実際のエッジ1aにほぼ近い範囲に制限したサーチ領域を設定することができる。
By setting the wafer boundary
また、境界位置領域設定工程においては、EBR検査部52により、図5に示すように、微分干渉画像にEBR境界位置存在領域4が設定される(ステップS7)。EBR境界位置存在領域4としては、例えば、前工程のEBR処理時に設定されるEBR基準幅widthに基づいて、以下のように設定される。
EBR境界位置存在領域4の中心の横座標:s+width
EBR境界位置存在領域4の中心の縦座標:縦画像サイズ/2
EBR境界位置存在領域4の横サイズ:width×2
EBR境界位置存在領域4の縦サイズ:縦画像サイズ
In the boundary position region setting step, the
The abscissa of the center of the EBR boundary position existing area 4: s + width
The vertical coordinate of the center of the EBR boundary position existing area 4: vertical image size / 2
Horizontal size of the EBR boundary position existing area 4: width × 2
EBR boundary
さらに、EBR境界位置存在領域4内において、微分干渉画像を構成する各ライン画像のうち、一定間隔をあけた複数のライン画像から、それぞれレジスト膜3の境界3aの位置、すなわち、EBR境界位置E1,E2,・・・,Emが抽出される(ステップS8)。この場合に、ウェハ境界位置Wnと同様に、EBR境界位置Emは、一般的なエッジ抽出フィルタ処理を用いて、各ライン画像中のエッジ強度が一番強いところを抽出することとすればよい。また、抽出するEBR境界位置Emの数も、スループット重視の場合は比較的小さい値に設定し、精度重視の場合はスループット重視の場合より大きい値に設定することとすればよい。
Further, in the EBR boundary
そして、抽出された複数のEBR境界位置Emを用いて、近似曲線
xE:微分干渉画像の横座標
yE:微分干渉画像の縦座標
θq:撮像開始時のレジスト膜3の中心と回転ステージ12の回転中心との角度
l:回転ステージ12の回転中心とラインスキャンカメラ16との距離
a:レジスト膜3の中心と回転ステージ12の回転中心との距離
r:レジスト膜3の半径
なお、この近似モデル式(2)は、レジスト膜3の中心と回転ステージ12の回転中心とのずれに基づいて設定されたものである。
Then, using the plurality of extracted EBR boundary positions Em, an approximate curve
x E : abscissa of differential interference image y E : ordinate of differential interference image θ q : angle between center of resist
また、EBR境界位置Emの近似曲線
ここで、α1、α2は任意の値であり、α2>α1≧1を満たす。これにより、サイズが異なるサーチ領域を設定することとなる。なお、cは前工程のEBR時において設定されるEBR幅の変動許容値である。
Also, an approximate curve of the EBR boundary position Em
Here, α 1 and α 2 are arbitrary values and satisfy α 2 > α 1 ≧ 1. As a result, search areas having different sizes are set. Note that c is an allowable value of fluctuation of the EBR width set at the time of EBR in the previous process.
境界位置領域設定工程において、EBR境界位置存在領域4を設定することで、微分干渉画像全体からEBR境界位置Eを検出する場合と比較して、検出処理のデータ量を低減し、スループットを向上することができる。また、EBR境界位置Emの近似曲線により、処理時間の短縮と処理量の低減を図りつつ、ウェハ1とレジスト膜3の実際の境界3aにほぼ近い範囲に制限した第1サーチ領域および第2サーチ領域を設定することができる。
なお、近似曲線を簡単に求めるために、前記近似モデル式(1),(2)を簡略化することとしてもよい。
By setting the EBR boundary
The approximate model equations (1) and (2) may be simplified in order to easily obtain the approximate curve.
次に、エッジ位置検出工程においては、明視野画像におけるライン画像ごとにウェハ境界位置Wnのサーチ領域からウェハ境界位置Wが検出される(ステップS11)。検出方法は一般的なエッジ抽出フィルタ処理を用いることとすればよい。 Next, in the edge position detection step, the wafer boundary position W is detected from the search area of the wafer boundary position Wn for each line image in the bright field image (step S11). As a detection method, a general edge extraction filter process may be used.
また、境界位置検出工程においては、微分干渉画像におけるライン画像ごとにEBR境界位置Emの第1サーチ領域および第2サーチ領域からEBR境界位置Eが検出される(ステップS12)。検出方法は、ウェハ境界位置Wの検出と同様に、一般的なエッジ抽出フィルタ処理を用いることとすればよい。 In the boundary position detection step, the EBR boundary position E is detected from the first search area and the second search area at the EBR boundary position Em for each line image in the differential interference image (step S12). As the detection method, as in the detection of the wafer boundary position W, a general edge extraction filter process may be used.
具体的には、まず、サイズが小さいEBR境界位置Emの第1サーチ領域からレジスト膜3の境界位置3aを検出し、検出された境界位置3aのエッジ強度が予め設定された閾値より小さい場合は、サイズが大きいEBR境界位置Emの第2サーチ領域から境界位置3aを検出することとすればよい。なお、第1サーチ領域と第2サーチ領域の重複部分の計算は省略することとしてもよい。サイズが異なる複数のEBR境界位置Emの第1サーチ領域および第2サーチ領域を設定することで、実際のEBR幅がEBR基準幅から大きく乖離しても測定することができる。
Specifically, first, when the
さらに、判定工程においては、EBR検査部52により、明視野画像におけるライン画像および微分干渉画像におけるライン画像ごとに、エッジ位置検出工程で検出されたウェハ境界位置Wと境界位置検出工程で検出されたEBR境界位置Eとの差分からEBR幅が算出され、EBR幅が適切か否か判定される(ステップS13)。
Further, in the determination step, the
例えば、境界位置検出工程でEBR境界位置Emの第1サーチ領域から第2サーチ領域に変えても、検出されたEBR境界位置Eの強度が予め設定された閾値より小さい場合は、このライン画像にEBR除去不良の可能性があると判定される。また、それ以外の各ライン画像に対して、判定工程で算出されたEBR幅の最大値と最小値が求められ、最大値または最小値が予め設定された許容範囲外にある場合には、EBR幅が異常と判定される。 For example, if the intensity of the detected EBR boundary position E is smaller than a preset threshold even when the first search area at the EBR boundary position Em is changed to the second search area in the boundary position detection step, the line image is displayed. It is determined that there is a possibility of EBR removal failure. Further, for each of the other line images, the maximum value and the minimum value of the EBR width calculated in the determination step are obtained, and if the maximum value or the minimum value is outside the preset allowable range, the EBR The width is determined to be abnormal.
以上説明したように、本実施形態に係る基板検査方法および基板検査装置100によれば、エッジ位置検出工程により、エッジ1a周辺の明視野画像に基づいてウェハ境界位置Wを精度よく検出することができ、また、境界位置検出工程により、エッジ1a周辺の微分干渉画像に基づいて、レジスト膜3の反射率特性に関係なくEBR境界位置Eを精度よく検出することができる。
As described above, according to the substrate inspection method and the
したがって、照明波長を変化させることなくウェハ1の全周にわたるエッジ1a周辺の明視野画像と微分干渉画像を取得するだけで、ウェハ境界位置WからEBR境界位置Eまでの距離を容易かつ正確に把握でき、その距離が適切か否かを検査することができる。これにより、レジスト膜3の反射率特性に応じて照明波長を変化させて複数枚の画像を取得する従来の方法と比較して、高スループットで高精度の検査を行うことができる。
Therefore, the distance from the wafer boundary position W to the EBR boundary position E can be easily and accurately grasped only by acquiring the bright field image and differential interference image around the
なお、本実施形態においては、エッジ位置領域設定工程において、EBR検査部52により、ウェハ1の中心と回転ステージ12の回転中心との最大ずれ量に基づいて明視野画像にウェハ境界位置存在領域2を設定することとしたが、これに代えて、例えば、操作者が観察画像を観ながら手動でウェハ境界位置存在領域2を設定することとしてもよい。また、ラインスキャンカメラ16とウェハ1との相対位置より画像のs列目からウェハ1が撮像されることを予測することができるので、例えば、ラインスキャンカメラ16とウェハ1との相対位置や基板検査装置100の情報に基づいてウェハ境界位置存在領域2を設定することとしてもよい。また、境界位置領域設定工程においても、同様に、操作者が観察画像を観ながらEBR境界位置存在領域4を手動で設定することとしてもよい。
In this embodiment, in the edge position region setting step, the
また、本実施形態においては、EBR境界位置Eを検出する際に、微分干渉画像のみを用いることとしたが、例えば、ウェハ1とレジスト膜3との境界3a周辺の明視野画像のコントラストがよい場合には、明視野画像と微分干渉画像を両方使用してEBR境界位置Eを検出することとしてもよい。
また、本実施形態においては、微分干渉画像取得光学系Aと明視野画像取得光学系Bとを制御部54からの出力信号により切り替えることとしたが、これに代えて、例えば、手動で切り替えることとしてもよい。
また、照明光学系20の偏光子24と照明側DICプリズム26との間にさらに波長板を配置することとしてもよい。波長板により、偏光子24により分岐された2つの光線の照明光の位相差を変更してリターデーション量を調整することで、レジスト膜3の厚さに合わせてEBR境界線3bのコントラストをより大きくさせることができる。
In this embodiment, only the differential interference image is used when detecting the EBR boundary position E. For example, the contrast of the bright field image around the
Further, in the present embodiment, the differential interference image acquisition optical system A and the bright field image acquisition optical system B are switched by the output signal from the
Further, a wavelength plate may be further disposed between the
また、制御装置40としては、例えば、標準的な構成のコンピュータ、すなわち、制御プログラムの実行によってコンピュータ全体の動作制御を司るMPU等の演算処理装置と、この演算処理装置が必要に応じてワークメモリとして使用するメインメモリと、各種のプログラムや制御データなどを記憶して保存しておく、例えば、ハードディスク装置などの記憶装置と、各種データの授受を管理するインタフェース部と、種々の操作に対応付けられて示される操作者からの指示を取得する入力装置と、各種情報の表示を行う表示装置とを有して構成されているコンピュータを用いて構成することとしてもよい。
The
また、本実施形態は以下のように変形することができる。
例えば、本実施形態においては、照射側と観察側とが別々の照明光学系20および結像光学系30を備える基板検査装置100を例示して説明したが、これに代えて、図7に示すように、照明側と観察側とで一部を共有する照明光学系120および結像光学系130を備える顕微鏡タイプの基板検査装置200を採用することとしてもよい。例えば、基板検査装置200の照明光学系120としては、第1レンズ22と、第1レンズ22を透過した照明光の光量を制限する絞り124と、絞り124を通過した照明光を平行光にする第5レンズ126と、偏光子24とを備え、偏光子24が光軸から挿脱可能に配置されていることとすればよい。また、対物レンズ136により照射される照明光がウェハ1のエッジ1a周辺に照射されるように調整することとすればよい。
Further, the present embodiment can be modified as follows.
For example, in the present embodiment, the
また、結像光学系130としては、照明光学系120からの照明光とウェハ1からの反射光とを分岐するハーフミラー132と、照明光を互いに振動方向が直交し少しだけ位相をずらした2つの光線に分離する一方、ウェハ1からの反射光を合成して1つの光線に戻すノマルスキプリズム134と、ノマルスキプリズム134を透過した照明光をウェハ1に照射する一方、ウェハ1からの反射光を集光する対物レンズ136と、検光子36と、検光子36を透過した反射光を集光する第6レンズ138とを備え、ノマルスキプリズム134および検光子36が光軸から挿脱可能に配置されていることとすればよい。また、結像光学系30により結像された画像をCCDカメラ116により撮像することとすればよい。
The imaging
1 ウェハ(検査基板)
12 回転ステージ(ターンテーブル)
14 光源
52 EBR検査部(検出部、判定部)
54 制御部(切換え手段)
A 微分干渉画像取得光学系
B 明視野画像取得光学系
S1 ステップS1(明視野画像取得工程)
S2 ステップS2(微分干渉画像取得工程)
S3 ステップS3(エッジ位置領域設定工程)
S7 ステップS7(境界位置領域設定工程)
S11 ステップS11(エッジ位置検出工程)
S12 ステップS12(境界位置検出工程)
S13 ステップS13(判定工程)
1 Wafer (Inspection board)
12 Rotating stage (turntable)
14
54 Control unit (switching means)
A Differential interference image acquisition optical system B Bright field image acquisition optical system S1 Step S1 (bright field image acquisition step)
S2 Step S2 (differential interference image acquisition step)
S3 Step S3 (edge position area setting step)
S7 Step S7 (boundary position region setting step)
S11 Step S11 (edge position detection step)
S12 Step S12 (boundary position detection step)
S13 Step S13 (determination step)
Claims (5)
前記検査基板の前記エッジ周辺に照明光を2つの光路に分けて照射して前記検査基板表面からの反射光と前記レジスト膜からの反射光とが合成された干渉光を撮影し、前記エッジ周辺の微分干渉画像を取得する微分干渉画像取得工程と、
前記明視野画像に基づいて前記検査基板のエッジ位置を検出するエッジ位置検出工程と、
前記微分干渉画像に基づいて前記検査基板と前記レジスト膜との境界位置を検出する境界位置検出工程と、
前記エッジ位置から前記境界位置までの距離を判定する判定工程とを備える基板検査方法。 A bright-field image acquisition step of irradiating illumination light around the edge of an inspection substrate having a resist film formed on the surface and photographing the reflected light to acquire a bright-field image around the edge;
The periphery of the edge of the inspection substrate is irradiated with illumination light divided into two optical paths to capture interference light in which the reflected light from the surface of the inspection substrate and the reflected light from the resist film are combined, and the periphery of the edge Differential interference image acquisition step of acquiring the differential interference image of,
An edge position detection step of detecting an edge position of the inspection board based on the bright field image;
A boundary position detection step of detecting a boundary position between the inspection substrate and the resist film based on the differential interference image;
And a determination step of determining a distance from the edge position to the boundary position.
前記微分干渉画像取得工程により取得された前記微分干渉画像から隣接画素間で同等の輝度変化が連続する帯状の領域を抽出して境界位置領域として設定する境界位置領域設定工程とを備え、
前記エッジ位置検出工程が、前記明視野画像中の前記エッジ位置領域から前記エッジ位置を検出するとともに、前記境界位置検出工程が、前記微分干渉画像中の前記境界位置領域から前記境界位置を検出する請求項1に記載の基板検査方法。 An edge position region setting step for extracting a band-like region in which the same luminance change continues between adjacent pixels from the bright field image acquired by the bright field image acquisition step and setting the same as an edge position region;
A boundary position region setting step for extracting a band-like region in which an equivalent luminance change continues between adjacent pixels from the differential interference image acquired by the differential interference image acquisition step and setting it as a boundary position region; and
The edge position detection step detects the edge position from the edge position region in the bright field image, and the boundary position detection step detects the boundary position from the boundary position region in the differential interference image. The substrate inspection method according to claim 1.
該光源から発せられた前記照明光を前記検査基板のエッジ周辺に照射してその反射光を撮影し、前記エッジ周辺の明視野画像を取得する明視野画像取得光学系と、
前記光源から発せられた前記照明光を2つの光路に分岐して前記検査基板のエッジ周辺に照射して前記検査基板表面からの反射光と前記レジスト膜からの反射光とが合成された干渉光を撮影し、前記エッジ周辺の微分干渉画像を取得する微分干渉画像取得光学系と、
前記明視野画像取得光学系と前記微分干渉画像取得光学系とを切り換える切換え手段と、
前記明視野画像取得光学系により取得された前記明視野画像から前記検査基板のエッジ位置を検出するとともに、前記微分干渉画像取得光学系により取得された前記微分干渉画像から前記検査基板と前記レジスト膜との境界位置を検出する検出部と、
該検出部により検出された前記エッジ位置から前記境界位置までの距離を判定する判定部とを備える基板検査装置。 A light source that emits illumination light that irradiates around the edge of the inspection substrate having a resist film formed on the surface;
A bright field image acquisition optical system that irradiates the periphery of the edge of the inspection substrate with the illumination light emitted from the light source, captures the reflected light, and acquires a bright field image around the edge;
Interference light in which the illumination light emitted from the light source is split into two optical paths and irradiated to the periphery of the edge of the inspection substrate, and the reflected light from the surface of the inspection substrate and the reflected light from the resist film are combined. A differential interference image acquisition optical system for acquiring a differential interference image around the edge, and
Switching means for switching between the bright field image acquisition optical system and the differential interference image acquisition optical system;
The edge position of the inspection substrate is detected from the bright field image acquired by the bright field image acquisition optical system, and the inspection substrate and the resist film are detected from the differential interference image acquired by the differential interference image acquisition optical system. A detection unit for detecting a boundary position between
A substrate inspection apparatus comprising: a determination unit that determines a distance from the edge position detected by the detection unit to the boundary position.
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