JP2017228602A - ウエハ検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエハの被検査面および裏面にキズの形成や異物付着等が発生する頻度を低減し、またウエハの検査速度を向上するウエハ検査装置の提供する。【解決手段】ウエハ３の少なくとも一部の外周を支持してウエハ３をウエハ設置位置に静止可能な支持部２ａを含む支持手段２と、ウエハ設置位置に対向して設けられ、支持手段２に設置されるウエハ３を光学的に検査する光学検査手段４と、光学検査手段４に接続し光学検査手段４を移動させる駆動手段５と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明はウエハ検査装置に関する。

従来のウエハ検査装置は、ウエハの裏面を吸着して保持するステージと、ステージを移動させる駆動機構とを備える。ウエハ検査装置は、ウエハの裏面をステージに吸着し、ステージを移動させてウエハの被検査面内の検査位置を決定し上方から検査する。その際、ウエハの裏面はステージに接触して固定されるため、その裏面にはキズや異物付着が発生する。よって、そのようなキズや異物の発生が、半導体装置の性能に影響を与えない製造工程で、上記のウエハ検査装置は使用される。

特開２００８−１３１０２５号公報

特許文献１に記載されたウエハ検査装置が備えるステージは、中央が中空形状を有し、外周にウエハを支持する支持部を含む。ウエハの被検査面の面内および裏面の面内のうち、支持部に支持された外周よりも内側に位置する領域はステージに接触しないため、前述したキズや異物付着の頻度が低減できる。しかし、通常よりも厚さの薄いウエハを検査する場合、従来のウエハ検査装置よりもウエハの支持面積が狭いため、ステージの移動によってウエハが振動し、検査画像にブレが生じる。例えば、ウエハ面内のマッピング測定を行う場合など、スキャン方向の転換が伴う際に、過度な加速度がウエハに加わり振動が発生する。そのような振動を抑制するためには、ステージの駆動速度を低下させるなど、ステージ駆動時の振動低減策が必要となる。よって、ウエハの外周を支持して被検査面を検査するウエハ検査装置は、被検査面の裏面全面を支持して被検査面を検査するウエハ検査装置に比べて、検査のスループットが下がる問題があった。

本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、ウエハの被検査面および裏面にキズの形成や異物付着等が発生する頻度を低減し、またウエハの検査速度が向上可能なウエハ検査装置の提供を目的とする。

本発明に係るウエハ検査装置は、ウエハの少なくとも一部の外周を支持してウエハをウエハ設置位置に静止可能な支持部を含む支持手段と、ウエハ設置位置に対向して設けられ、支持手段に設置されるウエハを光学的に検査する光学検査手段と、光学検査手段に接続し光学検査手段を移動させる駆動手段とを備える。

本発明に係るウエハ検査装置によれば、ウエハの被検査面および裏面にキズの形成や異物付着等が発生する頻度を低減し、またウエハの検査速度を向上させるウエハ検査装置の提供が可能である。

実施の形態１におけるウエハ検査装置の構成を示す図である。 実施の形態１におけるウエハホルダーの構成を示す図である。 実施の形態２における対物レンズとレンズ保護カバーの構成を示す図である。 実施の形態３における対物レンズとブロー装置の配置を示す図である。

本発明に係るウエハ検査装置の実施の形態を説明する。なお、ウエハ検査装置は、主に検査部およびウエハ搬送部、画像処理部、制御部で構成されるが、本発明に係るウエハ検査装置は検査部に関するものである。

＜実施の形態１＞
（ウエハ検査装置の構成）
図１は、本実施の形態１におけるウエハ検査装置１００の構成を示す断面図である。ウエハ検査装置１００は、筐体１と、筐体１に固定されたウエハホルダー２とを備える。ウエハホルダー２は検査対象のウエハを支持する支持手段の一例である。図２はウエハホルダー２の拡大図である。図１に示すウエハ検査装置１００は、図２に示すウエハホルダーのウエハ設置位置２ｃにウエハ３を設置した状態を示し、図１におけるウエハ設置位置２ｃはウエハ３の被検査面３ａに相当する。ウエハホルダー２は、ウエハ３の外周を支持してウエハ３をウエハ設置位置２ｃに静止可能な支持部２ａと、ホルダー本体２ｂとを含む。支持部２ａは、ウエハ３の外周の全てを支持する構成であっても良いし、少なくとも一部の外周を支持する構成であっても良い。また、本実施の形態１においては、ウエハホルダー２は、図２に示すように、支持部２ａよりも内側に中空構造２ｄを含む。

ウエハ検査装置１００は、ウエハ設置位置２ｃに対向して設けられる光学検査装置４をさらに備える。本実施の形態１において光学検査装置４はウエハ設置位置２ｃの下方に設けられ、前述した中空構造２ｄを介してウエハ３の被検査面３ａを光学的に検査する。光学検査装置４の詳細な構成の図示は省略するが、本実施の形態１において、光学検査装置４は、光学顕微鏡、照明、カメラおよびｚセンサー等を含む。なお、ｚセンサーは光学検査装置４のｚ軸方向すなわち高さ方向の位置を検出するセンサーである。

また、ウエハ検査装置１００は、光学検査装置４に接続し光学検査装置４を移動させる駆動装置５をさらに備える。本実施の形態１において、駆動装置５は光学検査装置４の検査位置を機械的に移動させる駆動手段であり、駆動装置５はθ・ｚ軸駆動ユニット６とｙ軸駆動ユニット７とｘ軸駆動ユニット８とを含む。なおθ方向はｘｙ面内における回転方向である。各駆動ユニットは、図示は省略するが駆動モータとレールとを含み、各駆動モータの駆動により各駆動ユニットは各レール上を移動する。それにより光学検査装置４が移動する。また、駆動装置５の駆動による振動がウエハホルダー２に伝達することを避けるため、ウエハ検査装置１００は、ウエハホルダー２と駆動装置５との間を接続する振動伝達経路上に振動低減板９をさらに備える。本実施の形態１においては、振動伝達経路は筐体１であり、振動低減板９は図１に示すように駆動装置５と筐体１との間に設けられる。なお、本実施の形態１においては、振動伝達経路は筐体１であるが、振動伝達経路が駆動装置５とウエハホルダー２との両方を支持する支持構造物であってもよく、その場合は、その支持構造物に振動低減手段が設けられる。

（ウエハ検査動作）
本実施の形態１において、ウエハ３は、図１に示すように、被検査面３ａを下方すなわち−ｚ方向側に向けて、裏面３ｂを上方すなわち＋ｚ方向側に向けて、図２に示したウエハ設置位置２ｃに設置される。これにより、光学検査装置４はウエハ３の被検査面３ａと対向し、被検査面３ａを検査することが可能となる。また、ウエハ３は外周が支持部２ａに支持され、ウエハホルダー２に静止して設置される。被検査面３ａおよび裏面３ｂにおいて、支持部２ａよりも内側の領域は他に接するものがなく非接触状態である。

なお、裏面３ｂは被検査面３ａの裏側のことであり、被検査面３ａと裏面３ｂとの関係は、ウエハ３に形成される半導体デバイスの有無に依らない。また、検査対象のウエハ３はウエハに限らず、基板状の被検査物や、薄板状のトレーに載置した被検査物であっても良い。

ウエハ検査装置１００は、被検査面３ａの面内の検査位置を変更する際、光学検査装置４を駆動装置５によって移動させる。この際、ウエハホルダー２は駆動せず、ウエハ３の位置は固定されたままである。また、光学検査装置４の移動による振動は振動低減板９によりウエハ３への伝達が低減される。

（効果）
ウエハ検査装置１００は、支持部２ａよりも内側の被検査面３ａおよび裏面３ｂを非接触の状態で検査できる。よって、ウエハ検査装置１００は、被検査面３ａおよび裏面３ｂにキズの形成や異物付着等が発生する頻度を低減することができる。また、ウエハ検査装置１００は、検査位置の移動の際、従来のウエハ検査装置よりも、ウエハ３の振動を抑えることができ、ウエハ３を静止した状態に保つことができる。ウエハ検査装置１００は、通常よりもウエハの厚さが薄いウエハを検査する際にも、搬送による振動がウエハに伝達されることを低減できる。その結果、ウエハを含むホルダーやステージを駆動させる従来のウエハ検査装置よりも、本実施の形態１のウエハ検査装置１００はウエハ３の検査速度を向上させることができる。

以上をまとめると、本実施の形態１のウエハ検査装置１００は、ウエハ３の少なくとも一部の外周を支持してウエハ３をウエハ設置位置２ｃに静止可能な支持部２ａを含む支持手段（ウエハホルダー２）と、ウエハ設置位置２ｃに対向して設けられ、ウエハホルダー２に設置されるウエハ３を光学的に検査する光学検査手段（光学検査装置４）と、光学検査装置４に接続し光学検査装置４を移動させる駆動手段（駆動装置５）とを備える。以上のような構成により、ウエハ検査装置１００は、キズの形成や異物付着等がウエハ３の被検査面３ａおよび裏面３ｂに発生する頻度を低減することが可能である。またウエハ検査装置１００は、スキャン方向の転換時においても振動を低減できるため、その動作において検査速度を低速化する必要がない。その結果、ウエハ検査装置１００は、ウエハ３の検査速度を向上させることができる。

また、本実施の形態１のウエハ検査装置１００が備える支持手段（ウエハホルダー２）は、支持部２ａよりも内側に中空構造２ｄを含み、光学検査装置４は、ウエハ設置位置２ｃの下方に設けられる。以上のような構成により、ウエハ検査装置１００は、光学検査装置４によって、ウエハ設置位置２ｃの下方より被検査面３ａを検査できる。その結果、ウエハ検査装置１００は、ウエハ設置位置２ｃの上方に光学検査装置４を設置した場合と比較して、検査中の被検査面３ａへの異物付着の発生頻度、例えば、光学検査装置４の駆動に起因する被検査面３ａへの異物付着の発生頻度を低減できる。

なお、本実施の形態１では、光学検査装置４がウエハ設置位置２ｃの下方に設けられたウエハ検査装置１００の構成例を示したが、光学検査装置４がウエハ設置位置２ｃの上方に設けられるウエハ検査装置であってもよく、そのようなウエハ検査装置も駆動装置５によるウエハ３の振動を低減できる。また、光学検査装置４がウエハ設置位置２ｃの上方に設置される場合、ウエハホルダー２は上記のような中空構造２ｄに変えてザグリ構造を含む構成であっても良い。

また、本実施の形態１のウエハ検査装置１００は、支持部２ａと駆動装置５との間を接続する振動伝達経路上に設けられ、駆動装置５による振動がウエハホルダー２に伝達することを低減する振動低減手段（振動低減板９）をさらに備える。以上のような構成により、ウエハ検査装置１００は、駆動装置５の振動によって、キズの形成や異物付着等が被検査面３ａまたは裏面３ｂに発生する頻度を低減することができ、また、ウエハ３の検査速度を向上させることができる。

＜実施の形態２＞
本実施の形態２におけるウエハ検査装置について説明する。なお、実施の形態１と同様の構成および動作については説明を省略する。本実施の形態２におけるウエハ検査装置は、光学検査装置４の構成が、実施の形態１に記載したウエハ検査装置とは異なる。その他の構成は実施の形態１と同様である。本実施の形態２におけるウエハ検査装置が備える光学検査装置４は光学顕微鏡（図示せず）を含む。図３は、その光学顕微鏡が含む対物レンズ１３を示す図である。光学検査装置４は、ウエハ設置位置２ｃに対し垂直な方向に光軸を含む対物レンズ１３と、対物レンズ１３のウエハ設置位置２ｃ側にレンズ保護カバー１１とを含む。レンズ保護カバー１１は固定具１２により対物レンズ１３に固定される。レンズ保護カバーは、例えば光学素子を含む。また、レンズ保護カバー１１は、例えばガラスである。また、レンズ保護カバー１１の透過率は、光学検査装置がウエハ３の検査に用いる検査波長域において透明である。また、例えば、レンズ保護カバー１１の検査波長域における透過率は、検査波長域外における透過率よりも高透過率である。

なお、本実施の形態２において、光学検査装置４が含むレンズ保護カバー１１は、光学検査装置４が含む光学顕微鏡の対物レンズを保護する例を示した。その例にかぎらず、例えば、光学検査装置４がカメラを含み、そのカメラが含むレンズを保護するレンズ保護カバー１１を光学検査装置４が備える構成であっても良い。

（効果）
このように構成された対物レンズ１３は、レンズ保護カバー１１の表面に微小な付着物が発生しても、対物レンズ１３が有する焦点深度に付着物が含まれないため、ウエハ検査装置１００が取得する検査画像への異物の映り込みを低減することができる。また、レンズ保護カバー１１は、対物レンズ１３にキズや汚れが発生することを防ぐ。また、レンズ保護カバー１１は、検査波長域において透明であるため、検査画像へ悪影響を及ぼさない。

以上をまとめると、本実施の形態２のウエハ検査装置が備える光学検査手段（光学検査装置４）は、ウエハ設置位置２ｃに対し垂直な方向に光軸を含む光学レンズ（対物レンズ１３）と、光学レンズのウエハ設置位置側にレンズ保護カバー１１とを含み、レンズ保護カバー１１は、光学検査装置４がウエハ３の検査に用いる検査波長域に対して透明である。以上のような構成により、ウエハ検査装置１００は、光学レンズ表面に付着する微小な異物による検査画像の品質低下を抑制し、また検査感度を維持することができる。

＜実施の形態３＞
本実施の形態３におけるウエハ検査装置について説明する。なお、実施の形態１または実施の形態２と同様の構成および動作については説明を省略する。本実施の形態３におけるウエハ検査装置は、光学検査装置４が含む光学レンズまたは実施の形態３に示したレンズ保護カバーに気体を噴射するブロー装置１４をさらに備える。図４は、光学検査装置４が含む対物レンズ１３とブロー装置１４との配置を示す図である。ブロー装置１４は、実施の形態１に示したウエハ設置位置２ｃより離れた位置に配置される。そのブロー装置１４は、対物レンズ１３またはレンズ保護カバー１１の表面に気体１５を噴射する。なお、気体１５とは例えば空気である。また、図４に示す対物レンズ１３は一例であり、ブロー装置１４は光学検査装置４が含む光学レンズに気体を噴射しても良い。

ブロー装置１４は、対物レンズ１３の表面もしくはレンズ保護カバー１１の表面に対し、図４に示すように角度をつけて気体１５を噴射する。これにより、ブロー装置１４は、対物レンズ１３またはレンズ保護カバー１１の表面に付着した異物を取り除く。また、ブロー装置１４はウエハ設置位置２ｃから離れて設置されることにより、対物レンズ１３またはレンズ保護カバー１１の表面に付着した異物の巻き上がりによるウエハへの再付着を防止することができる。

（効果）
以上をまとめると、本実施の形態３のウエハ検査装置は、光学検査手段が含む光学レンズ（対物レンズ１３）またはレンズ保護カバー１１に気体１５を噴射するブロー装置１４をさらに備える。以上のような構成により、ウエハ検査装置は、対物レンズ１３またはレンズ保護カバー１１の表面に付着した付着物を取り除くことができ、検査感度を維持することができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

２ ウエハホルダー、２ａ 支持部、２ｂ ホルダー本体、２ｃ ウエハ設置位置、２ｄ 中空構造、３ ウエハ、３ａ 被検査面、３ｂ 裏面、４ 光学検査装置、５ 駆動装置、９ 振動低減板、１１ レンズ保護カバー、１３ 対物レンズ、１４ ブロー装置、１５ 気体、１００ ウエハ検査装置。

Claims (5)

1. ウエハの少なくとも一部の外周を支持して前記ウエハをウエハ設置位置に静止可能な支持部を含む支持手段と、
   前記ウエハ設置位置に対向して設けられ、前記支持手段に設置される前記ウエハを光学的に検査する光学検査手段と、
   前記光学検査手段に接続し前記光学検査手段を移動させる駆動手段とを備えるウエハ検査装置。
2. 前記支持手段は、前記支持部よりも内側に中空構造を含み、
   前記光学検査手段は、前記ウエハ設置位置の下方に設けられる請求項１に記載のウエハ検査装置。
3. 前記支持手段と前記駆動手段との間を接続する振動伝達経路上に設けられ、前記駆動手段による振動が前記支持手段に伝達することを低減する振動低減手段をさらに備える請求項１もしくは請求項２に記載のウエハ検査装置。
4. 前記光学検査手段は、前記ウエハ設置位置に対し垂直な方向に光軸を含む光学レンズと、前記光学レンズの前記ウエハ設置位置側にレンズ保護カバーとを含み、
   前記レンズ保護カバーは、前記光学検査手段が前記ウエハの検査に用いる検査波長域に対して透明である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のウエハ検査装置。
5. 前記光学検査手段が含む光学レンズまたは前記レンズ保護カバーに気体を噴射するブロー装置をさらに備える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のウエハ検査装置。
   

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