JP3744176B2 - Inspection method and apparatus for semiconductor wafer - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は半導体ウェーハの検査方法およびその装置、詳しくは半導体ウェーハの表裏面の品質検査を同時に行うことができる半導体ウェーハの検査方法およびその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
研磨、洗浄後、デバイス工場へ出荷されるCZシリコンウェーハの表裏面には、その大きさや個数の違いはあるものの、通常、ウェーハ傷や異物などが存在する。例えば、ウェーハ表面のスリップ(ウェーハの傷)や、金属不純物,有機物などのパーティクル(ごみ)などがそれである。これらの異物、キズ、突起、COP(Crystal Originated Particle)、汚れなどは、デバイスの微細化が進み、かつチップ面積が大きくなるにつれて、デバイスの製品歩留りや信頼性に大きな影響を与えてしまう。これは、ウェーハ表裏面、特にウェーハ表面の外観形状不良が、製品歩留りの低下の最大要因となっているためである。この結果、ウェーハの傷や異物などが基準値以上であれば不良品となり、少ないほど良品の度合いが増す。
【0003】
このようなウェーハの表裏面の異物、キズ、突起、COP、汚れは、通常、全反射蛍光X線分析装置,原子間力顕微鏡などの顕微鏡,パーティクル検出装置といった各種の検査装置によって検査される。例えば、パーティクル検出装置としては、テンコール株式会社製の「SS6200」,「SS6420」などが挙げられる。
従来、シリコンウェーハの表裏面の異物、キズ、突起、COP、汚れなどの検査は、これらの検査装置を用いて、片面ずつ順番に行われていた。すなわち、例えば第1の検査装置によってウェーハ表面を検査する。その後、ウェーハを裏返して、第2の検査装置を用いてウェーハ裏面を検査する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体ウェーハの表裏面の異物、キズ、突起、COP、汚れなどを、このように片面ずつ順番に検査するのでは、手間がかかり、検査時間が長くなっていた。
また、第1の検査装置から第2の検査装置へと、半導体ウェーハを移送するときに、半導体ウェーハの表裏面に新たなごみが付いたり、傷つけたりするおそれがあった。
しかも、このようなウェーハ片面ずつの検査では、検査ライン上に、それぞれの面を検査する単独の検査装置が並設されていなければならない。これにより、検査装置の設置スペースが大きくなるという問題点もあった。
加えて、この設置スペースが増大することで、ウェーハ表裏面の検査用のクリーンルームを比較的広く設計する必要がある。このクリーンルームは、通常、そのクリーンな度合いがきわめて高レベルに設定されている。このため、設備コストや、クリーン環境の維持にコストがかかるという問題点があった。
【0005】
【発明の目的】
そこで、この発明は、半導体ウェーハの表裏面の品質検査を同時に行うことができ、この結果、検査時間の短縮化が図れるとともに、ウェーハ表裏面用の検査装置間の移送中における新たなウェーハ異物、キズ、突起、COP、汚れの発生を防止することができ、さらに検査装置用のクリーンルームの小型化も図れる半導体ウェーハの検査方法およびその装置を提供することを、その目的としている。
また、ウェーハ表裏面の同時検査を正確に行える半導体ウェーハの検査装置を提供することを、その目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、表面が鏡面化され裏面が比較的粗く仕上げられた半導体ウェーハについてその外周部を把持した後、この把持された半導体ウェーハを鉛直状態に保持してその表面にレーザ光を垂直方向から照射し、同時にその裏面に対して所定角度傾斜した方向からレーザ光を照射することにより、その表裏面に存在する異物、キズ、突起、COP、汚れを同時に検査する半導体ウェーハの検査方法である。
半導体ウェーハの外周部の把持は、半導体ウェーハを把持用のアームで環状に挟み付ける把持でも、またクランプ爪の先で、ウェーハ外周部の複数箇所を摘むような把持など限定されない。
この把持された半導体ウェーハは、鉛直状態に配置する。
ここでいう半導体ウェーハの表裏面の異物、キズ、突起、COP、汚れとは、例えばシリコンウェーハの傷やごみなどをいう。ごみとしては、金属不純物,有機物,パーティクルが挙げられる。
半導体ウェーハの表裏面の検査方法としては、レーザ光を照射することで行う。
【0007】
請求項2に記載の発明は、半導体ウェーハの外周部を把持する把持手段と、この把持手段により把持された半導体ウェーハの表面に存在する異物、キズ、突起、COP、汚れを検査する表面検査手段と、この表面検査手段による検査と同時にこの半導体ウェーハの裏面に存在する異物、キズ、突起、汚れを検査する裏面検査手段とを備え、上記表面検査手段が、半導体ウェーハの鏡面仕上げされた表面に対して、垂直方向からレーザ光を照射する第1のパーティクル検出装置であり、上記裏面検査手段が、半導体ウェーハの比較的粗い裏面に対して、傾斜方向からレーザ光を照射する第2のパーティクル検出装置であるとともに、上記把持手段は、半導体ウェーハを鉛直状態で把持する半導体ウェーハの検査装置である。
このウェーハ外周部の把持手段は、どのような構造のものでもよい。
【0008】
第1のパーティクル検出装置は限定されない。例えば、テンコール株式会社製の「SS6200」、「SP−1」、株式会社日立製作所製「LS−6310」、ADE社製「WIS−CR80」などが挙げられる。
また、第2のパーティクル検出装置も限定されない。例えばテンコール株式会社製の「SS6420」が挙げられる。
【0009】
【0010】
【作用】
この発明によれば、半導体ウェーハの外周部だけを把持して、半導体ウェーハを所定の検査位置にセットする。この状態を維持して、ウェーハの表面と裏面とに存在する異物、キズ、突起、COP、汚れを同時に検査する。これにより、検査時間の短縮化を図ることができるとともに、表裏面側用の検査装置間の移送中における新たなウェーハ異物、キズ、突起、COP、汚れの発生が防止することができ、さらにウェーハ表裏面の検査装置を収納したクリーンルームの小型化も図ることができる。
【0011】
特に、半導体ウェーハの鏡面仕上げされた表面に対して例えば垂直方向からレーザ光を照射して、ウェーハ表面に存在する異物、キズ、突起、COP、汚れを検査する。また、これと同時に、半導体ウェーハの比較的粗く仕上げられた裏面に対して傾斜方向(ウェーハ面に対して垂直ではなく所定角度傾斜した方向)からレーザ光を照射し、ウェーハ裏面に存在する異物、キズ、突起、汚れを検査する。これにより、ウェーハ表裏面の同時検査を正確に行うことができる。
【0012】
さらに、鉛直状態に把持した半導体ウェーハを所定の検査位置にセットし、この状態を維持して、ウェーハ表裏面を同時検査する。半導体ウェーハは鉛直に立っているので、自重によりウェーハの中央部が下方へ撓むことがなくなり、この結果、ウェーハ表裏面の検査を正確に行うことができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。まず、この発明の第1実施例に係る半導体ウェーハの検査方法およびその装置を説明する。
図1は、この発明の第1実施例に係るシリコンウェーハの検査装置の説明図である。図2は、同じく他の態様に係るシリコンウェーハの検査装置の説明図である。図3は、同じく把持手段の平面図である。
図1において、10はこの発明の第1実施例に係るシリコンウェーハの検査装置であり、このシリコンウェーハの検査装置10は、半導体ウェーハの一例であるシリコンウェーハWの外周部を把持する把持手段の一例であるロボットハンド11と、シリコンウェーハWの表面w1に存在する異物、キズ、突起、COP、汚れを検査する表面検査手段としての第1のパーティクル検出装置12と、シリコンウェーハWの裏面w2に存在する異物、キズ、突起、汚れを検査する裏面検査手段としての第2のパーティクル検出装置13とを備えている。
【0014】
ここで使用されているシリコンウェーハWは、CZ法により引き上げられたシリコン単結晶棒をブロック切断、ウェーハ切断、面取り、機械的化学的研磨、RCA洗浄による最終洗浄を施して得られたシリコンウェーハである。このシリコンウェーハWは、ウェーハ表面w1が鏡面に仕上げられており、ウェーハ裏面w2は、比較的粗い仕上げ面になっている。
ロボットハンド11は、固定側把持アーム14と、この固定側把持アーム14とともに、シリコンウェーハWの外周部を側方から挟持する可動側把持アーム15とを備えている。なお、詳細は図3を参照して後述する。
【0015】
上記第1のパーティクル検出装置12は、具体的にはテンコール株式会社製の「SS6200」である。すなわち、シリコンウェーハWの表面w1に対して、垂直方向からレーザ光を照射することで、この表面w1に存在する最小0.10μmのパーティクルaの個数を検出する装置である。
この装置構成は、ウェーハ表面w1に対して直交配置されたレーザ光の光源16と、この光源16を中心にして垂直面内でそれぞれ左右に2チャンネル(明視野用、暗視野用)ずつ放射配置されたホトマルチプライヤ17とを備えている。上方の光源16からウェーハ表面w1へ向かって、90°で照射されたレーザ光は、鏡面加工されたウェーハ表面w1に付着したパーティクルaに当たって乱反射する。反射光は、図1矢印に示すように放射状に広がる。これを任意のホトマルチプライヤ17が捕獲することで、シリコンウェーハWの表面の異物、キズ、突起、COP、汚れなどであるパーティクルaの個数を検出する。
【0016】
上記第2のパーティクル検出装置13は、具体的にはテンコール株式会社製の「SS6420」である。すなわち、シリコンウェーハWのウェーハ裏面w2に対して、傾斜方向からレーザ光を照射して、この裏面w2上の最小0.15μmのパーティクルaをカウントする。なお、このカウントの他に、サイズによる分類、ウェーハ表面特性の測定も行うことができる。
この装置構成は、シリコンウェーハWの下方一側部に配置されて、レーザ光をシリコンウェーハWに対して平行に上方照射する光源18と、このレーザ光をシリコンウェーハW側へ上方屈曲させるミラー19と、ビームエキスパンダ20と、これを通過したレーザ光を集光するレンズ21と、シリコンウェーハWの下方他側部に配置されて、ウェーハ裏面w2から反射したレーザ光を捕獲する大型のホトマルチプライヤ22とを備えている。
【0017】
光源18から照射されたレーザ光は、ミラー19によりウェーハWの裏面w2に対して20°〜80°の角度で屈曲され、その後、ビームエキスパンダ20,レンズ21を経て、比較的粗面に加工されたウェーハ裏面w2に照射される。このうち、パーティクルaに当たって反射した反射光を2チャンネル(明視野用・暗視野用)のホトマルチプライヤ22が捕獲することで、パーティクルaの検出が行われる。
【0018】
なお、このSS6420のスキャニング技術を説明すると、スキャン平面にウェーハ裏面w2を置いた状態で、焦点機構が対象シリコンウェーハWを上下させる。シリコンウェーハWは、一定の速度で波長488nmの高速テレセントリック・スキャニング・レーザビームの中を移動する。このレーザビームは、基板表面を20°の角度で横切った時、直径75μmの円を投射するように焦点を合わせている。また、このスキャニングビームは、シリコンウェーハW上の直線パスを前後に横切り、確実にシリコンウェーハW全体をサンプリングしている。レーザビームがシリコンウェーハW上のLPD(異物)を照らすと、光が入射点から全方向へ散乱する。この散乱光の一部が収集され、低ノイズ光電子増倍管に導かれて増幅する。低ノイズ光電子増倍管PMTから出力されたアナログ信号は、高速アナログ−デジタル変換器によってデジタル化される。データ収集電子回路が、このデジタル変換器を定期的にサンプリングし、シリコンウェーハWの裏面w2のラスタ画像を生成する。それから、このラスタ画像が、パイプラインプロセッサと専用の汎用コンピュータで分析されて、表面測定データを作成,表示,および操作するものである。
【0019】
また、全体装置内での第1,第2のパーティクル検出装置12,13の各組み付け位置は、例えば図2に示すように変更してもよい。すなわち、ロボットハンド11によりシリコンウェーハWを鉛直状態に維持することで、第1のパーティクル検出装置12をシリコンウェーハWの一側方に配置し、第2のパーティクル検出装置13をウェーハWの他側方に配置してもよい。このように、シリコンウェーハWを鉛直状態に保持することで、図1に示すようにシリコンウェーハWを水平保持した場合に懸念される、ウェーハ中央部が自重で下方へ撓むおそれが解消される。これにより、ウェーハ表裏面w1,w2の検査を正確に行うことができる。
【0020】
次に、図3を参照して、ロボットハンド11を詳細に説明する。
図3に示すように、ロボットハンド11は、XYZθ方向へ三次元的に可動のロボットアーム23の先端部に装着されている。このロボットハンド11は、基台部24と、この基台部24に固着されたウェーハクランプ用の固定側把持アーム14と、図外のクランプ開閉モータを駆動源として、基台部24に摺動可能に取り付けられた可動側把持アーム15と、シリコンウェーハWの回転手段27とを備えている。
【0021】
固定および可動側把持アーム14,15には、外周面にシリコンウェーハWの外周部を保持する溝を有するガイドローラ28が複数個配設されている。
また、この回転手段27は、基台部24から固定側把持アーム14の元部にかけて組み付けられており、小型の駆動モータ29,駆動プーリ30,従動プーリ31,ガイドローラ32,動力伝達用のベルト33およびウェーハ回転用ローラ34を有している。駆動モータ29により駆動プーリ30が回転し、その回転力はベルト33を介して従動プーリ31を経てウェーハ回転用ローラ34へ伝達される。これにより、このローラ34が回転することで、固定,可動側把持アーム14,15に把持されたシリコンウェーハWが、その周方向へ回転する。
なお、図3において、35は基台部24の側面から突出して、可動側把持アーム15の摺動を案内するガイドピン、36は可動側把持アーム15の元部に穿設されて、ガイドピン35が挿通される長孔、37はクッションバネである。
【0022】
次に、このシリコンウェーハの検査装置10を用いたシリコンウェーハの検査方法を説明する。
図1に示すように、ロボットハンド11を作動させて、固定,可動側把持アーム14,15で把持されたシリコンウェーハWを、第1,第2のパーティクル検出装置12,13の中間位置に、水平状態で配置する。
その後、シリコンウェーハWの表裏面w1,w2に存在するパーティクルaを同時に検査する。すなわち、ウェーハ表面w1のパーティクル検査においては、第1のパーティクル検出装置12の光源16からウェーハ表面w1へ向かって90°でレーザ光を照射し、その反射光をホトマルチプライヤ17で捕獲することにより、この表面w1に付着したパーティクルaを検出する。また、これと同時に、第2のパーティクル検出装置13を用いて、シリコンウェーハWの比較的粗く仕上げられた裏面w2に対して、光源18より傾斜方向からレーザ光を照射することで、ウェーハ裏面w2に存在するパーティクルaを検出する。検査中、シリコンウェーハWの表裏面w1,w2の検査位置を移動させるために、ロボットハンド11を可動させたり、回転手段27の駆動モータ29を駆動して、シリコンウェーハWをXYZ方向へ移動させたり、θ方向へ回動させる。
【0023】
このように、シリコンウェーハWの表裏面w1,w2に付着したパーティクルaを同時に検出するようにしたので、検査時間が短くなるとともに、従来の第1,第2のパーティクル検出装置を検査ラインの上流から下流へと並べたものの場合のように、両検出装置間の移送中において新たなパーティクルaが付着するの防止することができる。しかも、第1,第2のパーティクル検出装置12,13を収納するクリーンルームをコンパクトに形成することもできる。
また、シリコンウェーハWの鏡面仕上げされた表面w1用のパーティクル検出装置として、ウェーハ表面w1に対して垂直方向からレーザ光を照射する装置(ここでは「SS6200」)を使用し、一方、比較的粗く仕上げられたウェーハ裏面w2に対して傾斜方向からレーザ光を照射する装置(ここでは「SS6420」)を使用するようにしたので、ウェーハ表裏面w1,w2の同時検査を、より正確に行うことができる。
【0024】
次に、図4に基づいて、この発明の第2実施例に係るシリコンウェーハの検査方法およびその装置を説明する。
図4は、この発明の第2実施例に係るシリコンウェーハの検査装置の説明図である。
図4において、40はこの発明の第2実施例のシリコンウェーハの検査装置に適用された第2のパーティクル検出装置である。この第2のパーティクル検出装置40は、CCDカメラ41から取り込まれた画像を、図外のシリコンウェーハの検査装置10の制御部の画像処理回路42によって画像処理し、これに基づき粒径の大きなパーティクル、キズ、突起aの個数を検出する。
【0025】
すなわち、光源43からシリコンウェーハWと平行に照射されたレーザ光は、ウェーハ裏面w2に正対された偏光ミラー44によって裏面w2へ向かって反射される。反射されたレーザ光は、集光用のレンズ45を通って、この裏面w2に照射される。裏面w2で正反射したレーザ光は、途中、偏光ミラー44を通過して、凸型のレンズ45の焦点位置にあるCCDカメラ41に入る。その後、CCDカメラ41によって取り込まれた画像を、画像処理回路42が画像処理し、粒径の大きなパーティクル、キズ、突起aを検出する。 このように、CCDカメラ41を用いた第2のパーティクル検出装置40を採用したことで、目視検査と同レベル(マクロ)の検出、または、それ以上(ミクロ)の検出が可能であるという効果が得られる。
【0026】
【発明の効果】
以上の結果、この発明の半導体ウェーハの検査方法およびその装置によれば、ウェーハの外周部を把持して、半導体ウェーハの表面と裏面とに存在する異物、キズ、突起、COP、汚れを同時に検査することができる。この結果、検査時間の短縮化を図ることができ、しかも、表裏面側用の検査装置間の移送中における新たなウェーハ異物、キズ、突起、COP、汚れの発生を防止することができる。さらに、ウェーハ表裏面検査用のクリーンルームの小型化も図ることができる。
【0027】
特に、半導体ウェーハの表面(鏡面仕上げ面)の異物、キズ、突起、COP、汚れを、任意方向からレーザ光を照射する第1のパーティクル検出装置により検査し、また半導体ウェーハの裏面(粗仕上げ面)の異物、キズ、突起、汚れを、傾斜方向からレーザ光を照射する第2のパーティクル検出装置により検査するようにしたので、このウェーハ表裏面の同時検査を、正確に行うことができる。
さらに、半導体ウェーハを鉛直状態にして表裏面の同時検査を行うようにしたので、半導体ウェーハの自重により、ウェーハ中央部が下方へ撓むことが防止される。この結果、ウェーハ表裏面の検査を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の第1実施例に係る半導体ウェーハの検査装置の説明図である。
【図2】 この発明の第1実施例に係る他の態様に係る半導体ウェーハの検査装置の説明図である。
【図3】 この発明の第1実施例に係る把持手段の平面図である。
【図4】 この発明の第2実施例に係る半導体ウェーハの検査装置の説明図である。
【符号の説明】
10,40 シリコンウェーハの検査装置(半導体ウェーハの検査装置)、
11 ロボットハンド(把持手段)、
12 第1のパーティクル検出装置(表面検査手段)、
13 第2のパーティクル検出装置(裏面検査手段)、
W シリコンウェーハ、
w1 表面、
w2 裏面、
a 異物、キズ、突起、汚れなどのパーティクル。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor wafer inspection method and apparatus, and more particularly to a semiconductor wafer inspection method and apparatus capable of simultaneously performing front and back surface quality inspection of a semiconductor wafer.
[0002]
[Prior art]
Although there are differences in the size and number of CZ silicon wafers that are shipped to the device factory after polishing and cleaning, there are usually wafer scratches and foreign matters. For example, slips on the wafer surface (wafer scratches) and particles (dust) such as metal impurities and organic substances. These foreign matters, scratches, protrusions, COP (Crystal Originated Particles), dirt, and the like greatly affect the product yield and reliability of the device as the device becomes finer and the chip area increases. This is because the appearance shape defects on the front and back surfaces of the wafer, particularly on the wafer surface, are the largest cause of a decrease in product yield. As a result, if the scratches or foreign matter on the wafer is above the reference value, it becomes a defective product, and the smaller the number, the higher the degree of non-defective product.
[0003]
Such foreign matters, scratches, protrusions, COPs, and dirt on the front and back surfaces of the wafer are usually inspected by various inspection apparatuses such as a total reflection fluorescent X-ray analyzer, a microscope such as an atomic force microscope, and a particle detector. For example, “SS6200”, “SS6420” manufactured by Tencor Co., Ltd. can be used as the particle detection device.
Conventionally, inspection of foreign matters, scratches, protrusions, COPs, dirt, etc. on the front and back surfaces of a silicon wafer has been carried out in order one by one using these inspection apparatuses. That is, for example, the wafer surface is inspected by the first inspection apparatus. Thereafter, the wafer is turned over, and the back surface of the wafer is inspected using the second inspection apparatus.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, inspecting foreign matters, scratches, protrusions, COPs, dirt, etc. on the front and back surfaces of the semiconductor wafer in this order one by one is time consuming and requires a long inspection time.
In addition, when the semiconductor wafer is transferred from the first inspection apparatus to the second inspection apparatus, there is a risk that new dust may be attached to or damaged on the front and back surfaces of the semiconductor wafer.
In addition, in such an inspection for each side of a wafer, a single inspection device for inspecting each surface must be provided in parallel on the inspection line. As a result, there is a problem in that an installation space for the inspection apparatus is increased.
In addition, since the installation space increases, it is necessary to design a clean room for inspecting the front and back surfaces of the wafer relatively widely. This clean room is usually set to a very high degree of cleanliness. For this reason, there existed a problem that it costs for equipment cost and maintenance of a clean environment.
[0005]
OBJECT OF THE INVENTION
Therefore, the present invention can simultaneously perform the quality inspection of the front and back surfaces of the semiconductor wafer. As a result, the inspection time can be shortened, and a new wafer foreign matter during transfer between the inspection devices for the front and back surfaces of the wafer , An object of the present invention is to provide a semiconductor wafer inspection method and apparatus capable of preventing the occurrence of scratches, protrusions, COPs, and dirt , and further reducing the size of a clean room for an inspection apparatus.
Another object of the present invention is to provide a semiconductor wafer inspection apparatus capable of accurately performing simultaneous inspection of the front and back surfaces of the wafer.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, after gripping the outer peripheral portion of a semiconductor wafer having a mirror-finished front surface and a relatively rough back surface, the held semiconductor wafer is held in a vertical state and a laser is applied to the surface. By irradiating light from the vertical direction and simultaneously irradiating laser light from a direction inclined at a predetermined angle with respect to the back surface, a semiconductor wafer for simultaneously inspecting foreign matter, scratches, protrusions, COP, and dirt existing on the front and back surfaces Inspection method.
The gripping of the outer peripheral portion of the semiconductor wafer is not limited to gripping in which the semiconductor wafer is annularly sandwiched by a gripping arm, or gripping a plurality of locations on the outer peripheral portion of the wafer with the tip of the clamp claw.
The gripped semiconductor wafer is placed in a vertical state.
The foreign matter, scratches, protrusions, COP, and dirt on the front and rear surfaces of the semiconductor wafer here refer to, for example, scratches or dust on the silicon wafer. Examples of garbage include metal impurities, organic substances, and particles.
The inspection method for the front and back surfaces of the semiconductor wafer is performed by irradiating a laser beam.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a gripping means for gripping an outer peripheral portion of a semiconductor wafer , and a surface inspection means for inspecting foreign matter, scratches, protrusions, COP, and dirt existing on the surface of the semiconductor wafer gripped by the gripping means. And back surface inspection means for inspecting foreign matter, scratches, protrusions, and dirt existing on the back surface of the semiconductor wafer simultaneously with the inspection by the surface inspection means, and the surface inspection means is provided on the mirror-finished surface of the semiconductor wafer. On the other hand, it is a first particle detection apparatus that irradiates laser light from the vertical direction, and the back surface inspection means irradiates laser light from the inclined direction to the relatively rough back surface of the semiconductor wafer. In addition to being an apparatus, the gripping means is a semiconductor wafer inspection apparatus that grips a semiconductor wafer in a vertical state.
The gripping means for the outer periphery of the wafer may have any structure.
[0008]
The first particle detection device is not limited. For example, “SS6200” and “SP-1” manufactured by Tencor Corporation, “LS-6310” manufactured by Hitachi, Ltd., “WIS-CR80” manufactured by ADE, and the like can be given.
Further, the second particle detection device is not limited. An example is “SS6420” manufactured by Tencor Corporation.
[0009]
[0010]
[Action]
According to the present invention, only the outer peripheral portion of the semiconductor wafer is gripped and the semiconductor wafer is set at a predetermined inspection position. While maintaining this state, foreign matter, scratches, protrusions, COP, and dirt existing on the front and back surfaces of the wafer are simultaneously inspected. As a result, the inspection time can be shortened, and the generation of new wafer foreign matter, scratches, protrusions, COPs, and dirt during transfer between the front and back side inspection apparatuses can be prevented. It is also possible to reduce the size of the clean room that houses the front and back inspection devices.
[0011]
In particular, the mirror-finished surface of the semiconductor wafer is irradiated with laser light, for example, from the vertical direction to inspect foreign matter, scratches, protrusions, COPs, and dirt existing on the wafer surface. At the same time, the laser beam is irradiated from the inclined direction (the direction inclined at a predetermined angle rather than perpendicular to the wafer surface) to the relatively rough finished back surface of the semiconductor wafer , Inspect for scratches, protrusions, and dirt . Thereby, the simultaneous inspection of the front and back surfaces of the wafer can be accurately performed.
[0012]
Further, the semiconductor wafer gripped in the vertical state is set at a predetermined inspection position, and this state is maintained and the wafer front and back surfaces are simultaneously inspected. Since the semiconductor wafer stands vertically, the central portion of the wafer does not bend downward due to its own weight. As a result, the front and back surfaces of the wafer can be accurately inspected.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, a semiconductor wafer inspection method and apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is an explanatory view of a silicon wafer inspection apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory view of a silicon wafer inspection apparatus according to another embodiment. FIG. 3 is a plan view of the gripping means.
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a silicon wafer inspection apparatus according to the first embodiment of the present invention. This silicon wafer inspection apparatus 10 is a gripping means for gripping an outer peripheral portion of a silicon wafer W which is an example of a semiconductor wafer. A robot hand 11 as an example, a first particle detection device 12 as a surface inspection means for inspecting foreign matter, scratches, protrusions, COPs and dirt existing on the surface w1 of the silicon wafer W, and a back surface w2 of the silicon wafer W And a second particle detection device 13 as a back surface inspection means for inspecting existing foreign matter, scratches, protrusions, and dirt .
[0014]
The silicon wafer W used here is a silicon wafer obtained by subjecting a silicon single crystal rod pulled up by the CZ method to block cutting, wafer cutting, chamfering, mechanical chemical polishing, and final cleaning by RCA cleaning. is there. In this silicon wafer W, the wafer front surface w1 is mirror-finished, and the wafer back surface w2 is a relatively rough finished surface.
The robot hand 11 includes a fixed-side holding arm 14 and a movable-side holding arm 15 that holds the outer peripheral portion of the silicon wafer W from the side together with the fixed-side holding arm 14. Details will be described later with reference to FIG.
[0015]
Specifically, the first particle detection device 12 is “SS6200” manufactured by Tencor Corporation. That is, the apparatus detects the number of particles a having a minimum size of 0.10 μm existing on the surface w1 by irradiating the surface w1 of the silicon wafer W with laser light from the vertical direction.
This apparatus configuration includes a laser light source 16 arranged orthogonally to the wafer surface w1, and two channels (for bright field and dark field) radiating on the left and right of the light source 16 in the vertical plane. The photomultiplier 17 is provided. Laser light emitted at 90 ° from the upper light source 16 toward the wafer surface w1 strikes the particles a adhering to the mirror-finished wafer surface w1 and diffusely reflects. The reflected light spreads radially as shown by the arrows in FIG. An arbitrary photomultiplier 17 captures this to detect the number of particles a that are foreign matter, scratches, protrusions, COP, dirt, etc. on the surface of the silicon wafer W.
[0016]
Specifically, the second particle detection device 13 is “SS6420” manufactured by Tencor Corporation. That is, the laser beam is irradiated from the inclined direction to the wafer back surface w2 of the silicon wafer W, and particles a having a minimum size of 0.15 μm on the back surface w2 are counted. In addition to this count, classification by size and measurement of wafer surface characteristics can also be performed.
This apparatus configuration is arranged on one lower side of a silicon wafer W, and a light source 18 that irradiates laser light upward in parallel with the silicon wafer W, and a mirror 19 that bends the laser light upward to the silicon wafer W side. And a beam expander 20, a lens 21 for condensing the laser beam that has passed through it, and a large photomultiplier arranged on the other lower side of the silicon wafer W to capture the laser beam reflected from the wafer back surface w2. And a plier 22.
[0017]
The laser light emitted from the light source 18 is bent at an angle of 20 ° to 80 ° with respect to the back surface w2 of the wafer W by the mirror 19, and then processed into a relatively rough surface through the beam expander 20 and the lens 21. The irradiated wafer back surface w2 is irradiated. Among these, the reflected light reflected by the particle a is captured by the photomultiplier 22 of two channels (for bright field / dark field), whereby the particle a is detected.
[0018]
The scanning technique of SS6420 will be described. The focus mechanism moves the target silicon wafer W up and down with the wafer back surface w2 placed on the scan plane. The silicon wafer W moves in a high-speed telecentric scanning laser beam having a wavelength of 488 nm at a constant speed. The laser beam is focused so as to project a 75 μm diameter circle when traversing the substrate surface at an angle of 20 °. Further, the scanning beam crosses a straight path on the silicon wafer W back and forth, and reliably samples the entire silicon wafer W. When the laser beam illuminates the LPD (foreign matter) on the silicon wafer W, the light is scattered in all directions from the incident point. Part of this scattered light is collected and guided to a low noise photomultiplier tube for amplification. The analog signal output from the low noise photomultiplier tube PMT is digitized by a high-speed analog-to-digital converter. Data collection electronics periodically sample the digital converter to generate a raster image of the back surface w2 of the silicon wafer W. The raster image is then analyzed by a pipeline processor and a dedicated general purpose computer to create, display and manipulate surface measurement data.
[0019]
Moreover, you may change each assembly position of the 1st, 2nd particle | grain detection apparatuses 12 and 13 in the whole apparatus as shown, for example in FIG. That is, by maintaining the silicon wafer W in a vertical state by the robot hand 11, the first particle detection device 12 is arranged on one side of the silicon wafer W, and the second particle detection device 13 is placed on the other side of the wafer W. You may arrange in the direction. Thus, by holding the silicon wafer W in the vertical state, the concern that the silicon wafer W may be bent downward by its own weight, which is a concern when the silicon wafer W is held horizontally as shown in FIG. 1, is eliminated. . As a result, the wafer front and back surfaces w1, w2 can be accurately inspected.
[0020]
Next, the robot hand 11 will be described in detail with reference to FIG.
As shown in FIG. 3, the robot hand 11 is attached to the tip of a robot arm 23 that is three-dimensionally movable in the XYZθ directions. The robot hand 11 slides on the base part 24 using a base part 24, a fixed-side gripping arm 14 for wafer clamping fixed to the base part 24, and a clamp opening / closing motor (not shown) as drive sources. A movable gripping arm 15 and a rotating means 27 for the silicon wafer W are provided.
[0021]
A plurality of guide rollers 28 having grooves on the outer peripheral surface for holding the outer peripheral portion of the silicon wafer W are disposed on the fixed and movable gripping arms 14 and 15.
The rotating means 27 is assembled from the base portion 24 to the base portion of the fixed gripping arm 14, and includes a small driving motor 29, a driving pulley 30, a driven pulley 31, a guide roller 32, and a power transmission belt. 33 and a wafer rotating roller 34. The drive pulley 30 is rotated by the drive motor 29, and the rotational force is transmitted to the wafer rotation roller 34 via the belt 33 via the driven pulley 31. As a result, the rotation of the roller 34 causes the silicon wafer W held by the fixed and movable holding arms 14 and 15 to rotate in the circumferential direction.
In FIG. 3, reference numeral 35 denotes a guide pin that protrudes from the side surface of the base portion 24 and guides the sliding of the movable gripping arm 15, and 36 is formed in the base portion of the movable gripping arm 15, A long hole 35 is inserted and 37 is a cushion spring.
[0022]
Next, a silicon wafer inspection method using the silicon wafer inspection apparatus 10 will be described.
As shown in FIG. 1, by operating the robot hand 11, the silicon wafer W held by the fixed and movable holding arms 14 and 15 is placed at an intermediate position between the first and second particle detectors 12 and 13. Place it horizontally.
Thereafter, the particles a existing on the front and back surfaces w1, w2 of the silicon wafer W are simultaneously inspected. That is, in the particle inspection of the wafer surface w1, laser light is irradiated at 90 ° from the light source 16 of the first particle detector 12 toward the wafer surface w1, and the reflected light is captured by the photomultiplier 17. Then, the particles a adhering to the surface w1 are detected. At the same time, the second particle detector 13 is used to irradiate the back surface w2 of the silicon wafer W, which is relatively rough, with laser light from the light source 18 in an inclined direction, thereby providing the wafer back surface w2. The particle a existing in the is detected. During the inspection, in order to move the inspection positions of the front and back surfaces w1, w2 of the silicon wafer W, the robot hand 11 is moved or the driving motor 29 of the rotating means 27 is driven to move the silicon wafer W in the XYZ directions. Or rotate in the θ direction.
[0023]
As described above, since the particles a adhering to the front and back surfaces w1, w2 of the silicon wafer W are simultaneously detected, the inspection time is shortened, and the conventional first and second particle detectors are installed upstream of the inspection line. As in the case of the arrangement from the downstream to the downstream, it is possible to prevent new particles a from adhering during the transfer between the two detection devices. In addition, the clean room that houses the first and second particle detectors 12 and 13 can be formed compactly.
In addition, as a particle detection device for the mirror-finished surface w1 of the silicon wafer W, an apparatus (herein “SS6200”) that irradiates laser light from the vertical direction with respect to the wafer surface w1 is used, while being relatively rough Since the apparatus (here, “SS6420”) that irradiates the finished wafer back surface w2 with a laser beam from an inclined direction is used, simultaneous inspection of the wafer front and back surfaces w1 and w2 can be performed more accurately. it can.
[0024]
Next, a silicon wafer inspection method and apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is an explanatory view of a silicon wafer inspection apparatus according to the second embodiment of the present invention.
In FIG. 4, reference numeral 40 denotes a second particle detection apparatus applied to the silicon wafer inspection apparatus according to the second embodiment of the present invention. The second particle detection device 40 performs image processing on the image captured from the CCD camera 41 by the image processing circuit 42 of the control unit of the silicon wafer inspection device 10 (not shown), and based on this, particles having a large particle size are processed. The number of scratches and protrusions a is detected.
[0025]
In other words, the laser light emitted from the light source 43 in parallel with the silicon wafer W is reflected toward the back surface w2 by the polarizing mirror 44 facing the wafer back surface w2. The reflected laser light passes through the condensing lens 45 and irradiates the back surface w2. The laser light regularly reflected by the back surface w2 passes through the polarization mirror 44 and enters the CCD camera 41 at the focal position of the convex lens 45. Thereafter, the image captured by the CCD camera 41 is processed by the image processing circuit 42 to detect particles, scratches, and protrusions a having a large particle diameter. As described above, by adopting the second particle detection device 40 using the CCD camera 41, it is possible to detect at the same level (macro) as the visual inspection, or more (micro) detection. can get.
[0026]
【The invention's effect】
As a result, according to the method and apparatus for inspecting a semiconductor wafer of the present invention, the outer periphery of the wafer is gripped to simultaneously inspect foreign matter, scratches, protrusions, COP, and dirt existing on the front and back surfaces of the semiconductor wafer. can do. As a result, the inspection time can be shortened, and the generation of new wafer foreign matter, scratches, protrusions, COPs, and dirt during transfer between the front and back side inspection apparatuses can be prevented. Furthermore, it is possible to reduce the size of the clean room for wafer front and back inspection.
[0027]
In particular, foreign matter, scratches, protrusions, COPs, and dirt on the surface (mirror finish surface) of a semiconductor wafer are inspected by a first particle detector that irradiates laser light from an arbitrary direction, and the back surface (rough finish surface) of a semiconductor wafer. ) Foreign matter, scratches, protrusions, and dirt are inspected by the second particle detector that irradiates laser light from the inclined direction, so that simultaneous inspection of the front and back surfaces of the wafer can be performed accurately.
Further, since the semiconductor wafer is placed in a vertical state and the front and back surfaces are simultaneously inspected, the center of the wafer is prevented from being bent downward due to the weight of the semiconductor wafer. As a result, the front and back surfaces of the wafer can be accurately inspected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view of a semiconductor wafer inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view of a semiconductor wafer inspection apparatus according to another aspect of the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view of the gripping means according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory view of a semiconductor wafer inspection apparatus according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10, 40 Silicon wafer inspection equipment (semiconductor wafer inspection equipment),
11 Robot hand (gripping means),
12 1st particle | grain detection apparatus (surface inspection means),
13 Second particle detection device (back surface inspection means),
W silicon wafer,
w1 surface,
w2 reverse side,
a Particles such as foreign matter, scratches, protrusions, and dirt.

Claims (2)

表面が鏡面化され裏面が比較的粗く仕上げられた半導体ウェーハについてその外周部を把持した後、この把持された半導体ウェーハを鉛直状態に保持してその表面にレーザ光を垂直方向から照射し、同時にその裏面に対して所定角度傾斜した方向からレーザ光を照射することにより、その表裏面に存在する異物、キズ、突起、COP、汚れを同時に検査する半導体ウェーハの検査方法。After gripping the outer periphery of a semiconductor wafer having a mirror-finished surface and a relatively rough back surface, hold the gripped semiconductor wafer in a vertical state and irradiate the surface with laser light from the vertical direction. A semiconductor wafer inspection method for simultaneously inspecting foreign matter, scratches, protrusions, COP, and dirt existing on the front and back surfaces by irradiating laser light from a direction inclined at a predetermined angle with respect to the back surface. 半導体ウェーハの外周部を把持する把持手段と、
この把持手段により把持された半導体ウェーハの表面に存在する異物、キズ、突起、COP、汚れを検査する表面検査手段と、
この表面検査手段による検査と同時にこの半導体ウェーハの裏面に存在する異物、キズ、突起、汚れを検査する裏面検査手段とを備え、
上記表面検査手段が、半導体ウェーハの鏡面仕上げされた表面に対して、垂直方向からレーザ光を照射する第1のパーティクル検出装置であり、
上記裏面検査手段が、半導体ウェーハの比較的粗い裏面に対して、傾斜方向からレーザ光を照射する第2のパーティクル検出装置であるとともに、
上記把持手段は、半導体ウェーハを鉛直状態で把持する半導体ウェーハの検査装置。
Gripping means for gripping the outer periphery of the semiconductor wafer;
Surface inspection means for inspecting foreign matter, scratches, protrusions, COP, and dirt existing on the surface of the semiconductor wafer held by the holding means;
A back surface inspection means for inspecting foreign matter, scratches, protrusions, and dirt existing on the back surface of the semiconductor wafer simultaneously with the inspection by the surface inspection means,
The surface inspection means is a first particle detection device that irradiates laser light from a vertical direction on a mirror-finished surface of a semiconductor wafer,
The back surface inspection means is a second particle detecting device that irradiates a relatively rough back surface of a semiconductor wafer with laser light from an inclined direction,
The gripping means is a semiconductor wafer inspection apparatus for gripping a semiconductor wafer in a vertical state.
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