JP2018128339A - 半導体ウェハの表面検査装置及び半導体ウェハの表面検査方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施の形態について、図1〜図13を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。
図1Aは、本発明に係る一実施の形態に係る表面検査装置の構成を模式的に示す模式図である。図1Bは、搬送機構としての多関節ロボット6を示す構成図である。図1Cは、多関節ロボット6のロボットハンド65の一部を拡大して示す斜視図である。図2は、半導体ウェハの構成を示す模式図であり、(a)はエピタキシャル成長膜を有する半導体ウェハの構成を示し、(b)は基板のみの構成を示す。図3は、図1Aに示す表面検査装置における半導体ウェハの処理のフローの一例を示す図である。
図4は、斜め反射光学機構の概略構成図である。図5は、図4に示す斜め反射光学機構の第2の光源による照明範囲と半導体ウェハとの位置関係を模式的に示す概念図である。図6は、図4に示す斜め反射光学機構による撮像画像の一例を示す図であり、局部くもりが検出された画像の一例を示す図である。斜め反射光学機構2Aは、半導体ウェハ100の表面から散乱した光を所定の方向から撮像する機構である。半導体ウェハ100の表面に照射された光は、エピタキシャル成長膜103に混入された異物や、基板102に生じた微小な凹凸構造に由来する白色の模様を有する表面欠陥(以下、「くもり」と記載する。)により散乱される。なお、くもりは、半導体ウェハ100の表面を、平面に対して特定の方向から撮像した場合にのみ検出することができる。
図7は、微分干渉光学機構の概略構成と微分干渉の原理とを模式的に示す図である。図8は、図7に示す微分干渉光学機構による撮像画像の一例を示す図である。微分干渉光学機構3Aは、半導体ウェハ100の表面で反射した互いに光路差を有する光を合成して取得する検査部である。微分干渉光学機構3Aは、エピタキシャル成長中に行う加熱及び膨張により半導体ウェハ100の結晶中に生じた微小な段差構造(以下、「スリップライン」と記載する。)や、基板102の加工で生じた微小な窪み構造の上にエピタキシャルが成長してできた凹凸形状(以下、「加工不良」と記載する。)、あるいは半導体ウェハ100と、半導体ウェハ100の成長中に半導体ウェハ100を保持するウェハトレイとの擦れにより生じる所謂トレイキズ、半導体ウェハ100をピンセット等で摘む際に生じる所謂ピンセットキズ、表面の汚れ等、上述の斜め反射光学機構2Aでは検出することが困難な微小な欠陥を検出する。また、微分干渉光学機構3Aは、基板102に切り欠きとして形成された番号(以下、「レーザーマーク」と記載する。)を読み取ることができる。
図9は、端部撮像機構の概略構成図である。図10は、端部撮像機構から光源と受光部と半導体ウェハとを抜き出して示す図であり、端部撮像機構において半導体ウェハ100の裏面の検査の概略を示す図である。図11は、図10に示す半導体ウェハの裏面の検査における光源及びカメラと半導体ウェハとの位置関係を示す図であり、(a)はチッピングが検出されないときの位置関係の一例を示す図あり、(b)はチッピングが検出されるときの位置関係の一例を示す図である。図12は、半導体ウェハの裏面の撮像画像の一例を示す図である。なお、説明の便宜上、図9、図10において、半導体ウェハ100の厚みはステージ41の厚みに対して厚く描いているが、実際はこれよりも薄いものであることに留意されたい。
図13は、半導体ウェハの処理のフローの一例を示す図である。
上記の実施の形態では、制御部7による判定結果に基づいて、半導体ウェハ100を「良」「不良」等の択一的な形式で出力したが、この出力形式に限られるものではない。例えば、不良の種類や度合いに応じた「A」「B」「C」等のランク付けによる形式や、数値を用いた定量的な形式とすることもできる。
以上説明した実施の形態及びその変形例によれば、本発明によれば、設置面積や導入コストを大幅に上昇させることなく、検査結果のバラツキを抑えつつ、迅速な検査が可能な半導体ウェハの表面検査装置を提供することができる。また、従来、作業者の目視によって実施していた検査項目のいくつかを自動化することで作業者による目視作業が減ることにより、検査結果のバラツキを抑えつつ、検査に掛かる人員の数や時間を低減することができる。また、多関節ロボット6を複数の検査部に共通の1つのみにすることにより、従来の、各検査装置をベルトコンベヤ等で直線状に並べ各々に装置に搬送機構を設けるような構成と比較して、設置スペースの小型化が可能になると共に、コストの上昇を抑制することができる。これに加えて、表面検査装置1の設置場所に発生する利用価値のない領域、すなわちデットスペースが存在する場合、複数の検査部のうちいくつかをかかるデットスペースに配置することにより、デットスペースの有効利用ができると共に表面検査装置1の更なる省スペース化を図ることができる。
[1]半導体ウェハ(100)を撮像した結果に基づいて前記半導体ウェハ(100)が予め定められた条件を満たしているかを検査する複数の検査部(2,3,4)と、前記複数の検査部(2,3,4)の間で前記半導体ウェハ(100)を搬送する搬送機構(6)とを備え、前記搬送機構(6)は、固定ベース(60)に対して回転する回動部(62)と、前記半導体ウェハ(100)を解放可能に保持する保持部(65)と、前記回動部(62)と前記保持部(65)との間に設けられた腕部(63,64)とを有し、前記複数の検査部(2,3,4)は、それぞれが異なる撮像方式によって前記半導体ウェハ(100)を撮像し、かつ前記半導体ウェハ(100)を取り込む取込部(31,41,81)が前記回動部(62)の回転軸(O1)と中心とする前記保持部(65)の可動範囲(R)内に設けられている、半導体ウェハ(100)の表面検査装置(1)。
明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。
2 第1の検査部
2A 斜め反射光学機構
3 第2の検査部
3A 微分干渉光学機構
31 ステージ(第1の半導体ウェハ取込ステージ)
4 第3の検査部
4A 端部撮像機構
41 ステージ(第2の半導体ウェハ取込ステージ)
431 光源
432 受光部
5 格納領域
51 第1のカセットポート(部分領域)
52 第2のカセットポート(部分領域)
53 第3のカセットポート(部分領域)
54 ハンドリングポート
6 多関節ロボット(搬送機構)
60 固定ベース
62 回動部
63,64 腕部
65 ロボットハンド(保持部)
100 半導体ウェハ
100d 主面
101 端部
130 チッピング
O1 回転軸
R 可動範囲
Claims (9)
- 半導体ウェハを撮像した結果に基づいて前記半導体ウェハが予め定められた条件を満たしているかを検査する複数の検査部と、
前記複数の検査部の間で前記半導体ウェハを搬送する搬送機構とを備え、
前記搬送機構は、固定ベースに対して回転する回動部と、前記半導体ウェハを解放可能に保持する保持部と、前記回動部と前記保持部との間に設けられた腕部とを有し、
前記複数の検査部は、それぞれが異なる撮像方式によって前記半導体ウェハを撮像し、かつ前記半導体ウェハを取り込む取込部が前記回動部の回転軸と中心とする前記保持部の可動範囲内に設けられている、
半導体ウェハの表面検査装置。 - 前記複数の検査部のうち少なくとも一つの検査部は、前記取込部にて取り込まれた前記半導体ウェハを前記可動範囲外の撮像位置に移動し、前記撮像位置において前記半導体ウェハを撮像する、
請求項1に記載の半導体ウェハの表面検査装置。 - 前記複数の検査部による検査を受けた前記半導体ウェハが格納される格納部を備え、
前記搬送機構は、前記格納部の複数の部分領域のうち前記複数の検査部による検査結果に応じた部分領域に前記半導体ウェハを格納する、
請求項1又は2に記載の半導体ウェハの表面検査装置。 - 前記搬送機構は、前記半導体ウェハの表裏を反転させる反転機構をさらに備えた、
請求項1乃至3の何れか1項に記載の半導体ウェハの表面検査装置。 - 前記複数の検査部は、前記半導体ウェハの表面から散乱した光を所定の方向から撮像する第1の検査部、前記半導体ウェハを透過若しくは前記半導体ウェハの表面で反射した互いに光路差を有する光を合成して取得する第2の検査部、及び前記半導体ウェハの端部を複数の角度から撮像する第3の検査部を含む、
請求項1乃至4の何れか1項に記載の半導体ウェハの表面検査装置。 - 半導体ウェハを、第1乃至第3の検査項目について、第1乃至第3の検査部によって検査する、半導体ウェハの表面検査方法であって、
環状の搬送領域に前記半導体ウェハを搬送し、
前記第1の検査部の第1の半導体ウェハ取込ステージを前記搬送領域に位置させて前記半導体ウェハを取り込み、
前記半導体ウェハを取り込んだ前記第1の半導体ウェハ取込ステージを前記搬送領域の外側に移動させて前記第1の検査項目の検査を実施し、
前記半導体ウェハを取り込んだ前記第1の半導体ウェハ取込ステージを前記搬送領域に位置させて前記第2の検査項目の検査を実施し、
前記第3の検査部の第2の半導体ウェハ取込ステージを前記搬送領域に位置させて前記半導体ウェハを取り込み、
前記半導体ウェハを取り込んだ前記第2の半導体ウェハ取込ステージを前記搬送領域に位置させて前記第3の検査項目の検査を実施する、
半導体ウェハの表面検査方法。 - 前記第1の検査項目の検査の実施は、前記半導体ウェハの局部及び全体のくもりを検査し、
前記第2の検査項目の検査の実施は、前記半導体ウェハのスリップライン及び加工不良を検査し、
前記第3の検査項目の検査の実施は、前記半導体ウェハの端部のチッピングを検査する、
請求項6に記載の半導体ウェハの表面検査方法。 - 前記第1の検査部は、斜め反射光学機構を有し、
前記第2の検査部は、微分干渉光学機構を有し、
前記第3の検査部は、前記半導体ウェハの端部を前記半導体ウェハの主面に対して斜めに照射する照射光を出射する光源と、前記端部の外縁を通過した前記照射光を受光する受光部を含む光学系機構を有する、
請求項7に記載の半導体ウェハの表面検査方法。 - 半導体ウェハの基板を撮像した結果に基づいて前記半導体ウェハが予め定められた条件を満たしているかを検査する複数の検査部と、
前記複数の検査部の間で前記半導体ウェハを搬送する搬送機構とを備え、
前記搬送機構は、固定ベースに対して回転する回動部と、前記半導体ウェハを解放可能に保持する保持部と、前記回動部と前記保持部との間に設けられた腕部とを有し、
前記複数の検査部は、それぞれが異なる撮像方式によって前記半導体ウェハを撮像し、かつ前記半導体ウェハを取り込む取込部が前記回動部の回転軸と中心とする前記保持部の可動範囲内に設けられている、
半導体ウェハの表面検査装置。
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