JP5010881B2 - 検査装置および検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、検査装置および検査方法に関する。特に、ウエハ等の半導体の表面にある異物・欠陥の検査を行う検査装置および検査方法に好適な技術に関するものである。

ウエハ等の半導体の表面にある異物・欠陥の検査を行う検査装置において、ウエハ等の被検査物をターンテーブルに載置し検査する場合、被検査物のステージの位置制御，ウエハノッチ（オリフラ）検出，ウエハセンタ合わせ制御を行う。これらの制御を高速且つ高精度に行う技術は知られている（例えば、特許文献１）。

これらの制御を行う際、ウエハ等の被検査物を載置するターンテーブルを移動ステージによって、回転・並進を行い、前記移動ステージに座標位置検出機構を搭載することによって、その位置情報をステージの位置制御，ウエハノッチ（オリフラ）検出，ウエハセンタ合わせ制御機構に渡すことにより制御が実現される。

前記移動ステージに搭載された座標位置検出機構の位置情報は、異物・欠陥処理を行う信号処理部にも渡され検査を行う。

特開平５−３４３５０１号公報

異物・欠陥検出の高精度が求められる中で、座標位置検出機構の高精度化もひとつの項目として挙げられる。異物・欠陥検出の高精度化の為に、より高精度のθ座標位置検出機構を用いたとする。しかし、異物・欠陥検出の高精度化は図れるものの、高精度があまり求められないステージの位置制御，ウエハノッチ（オリフラ）検出，ウエハセンタ合わせ制御の処理速度に影響を及ぼす可能性がある。また、θ座標位置検出機構の情報を各制御に用いるため、引き回しが多くなり、ジッタが起き、異物・欠陥の座標位置算出の精度低下の要因となる。

本発明の一つの特徴は、被検査体を回転させ、前記被検査体に光を照射し、前記被検査体からの散乱光または反射光を電気信号へ変換し、前記電気信号をデジタル変換して、前記デジタル変換された電気信号をデジタル処理する検査方法であって、前記回転を制御するための位置検出処理と、前記デジタル処理とは、それぞれ異なる分解能の位置検出情報に基づいて処理することにある。

本発明の他の特徴は、θ座標位置検出機構を異物・欠陥検出の座標位置算出に用いる高精度のθ座標位置検出機構と、ステージの位置制御，ウエハノッチ（オリフラ）検出，ウエハセンタ合わせ制御に用いる前記異物・欠陥検出用θ座標位置検出機構より低い精度のθ座標位置検出機構と２つを有することにある。

また、本発明の更に他の特徴は、上記２つのθ座標位置検出機構とウエハノッチ（オリフラ）位置との同期化を行うことにある。

本発明の上記した特徴およびその他の特徴は、以下の記述により更に説明される。

本発明によれば、従来技術から大規模な変更を行わずに、座標位置算出を高精度化することができる。

以下、本発明の実施の態様を図面を用いて説明する。

本発明の実施例１の半導体異物欠陥検査装置について、図１を引用して説明する。

図１に示すように、被検査物である半導体ウエハ１００はターンテーブル１０１に載置され、ターンテーブル１０１は回転ステージ１０３と並進ステージ１０４からなる移動ステージ１０２，Ｚステージ１０５上に搭載されている。半導体ウエハ１００上方に配置されている照明・検出光学系１０は、照明用の光学系である。例えば、レーザ光源を用いた照明光の光源１０６から出た照射ビームは照射レンズに入射し、予め定められた大きさの照明スポットを形成する。

移動ステージ１０２は、主走査である回転移動θと副走査である並進移動Ｒを時間とともに図２に示すように組み合わせて変化させることで、相対的に照明スポットを被検査物である半導体ウエハ全表面上に螺旋状に走査される。照明スポットの走査は内周から外周に向かって行い、半導体ウエハの内周から外周までの全表面上で、前記回転ステージ103を角速度一定で、かつ前記並進ステージ１０４を線速度一定で駆動する。その結果、半導体ウエハ１００の表面に対する照明スポットの相対移動速度は、内周に比べて外周で大きくなる。移動ステージ１０２には、検査中の主走査座標位置θと副走査座標位置Ｒを検出するためにθ座標位置検出機構１０７，高精度のθ座標位置検出機構１０８、およびＲ座標位置検出機構１０９が搭載されている。

照射レンズから照射された照明スポットが異物あるいは欠陥１を通過したとき、集光レンズにより散乱光を集光させ、光検出器１１０から散乱光信号が得られる。光検出器110からの散乱光信号は増幅回路１１１で増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路１１２で予め定められたサンプリング間隔毎にサンプリングされ、デジタルデータに変換される。変換されたデジタルデータは、異物・欠陥の大きさを正しく算出するためデータ処理がなされ、データ処理の結果として得られた散乱光強度値は、異物・欠陥判定機構１１３で、予め決められた検出閾値と比較され、散乱光強度値が閾値以上であれば、異物・欠陥判定機構１１３は異物・欠陥判定情報を発生する。異物・欠陥判定情報が発生すると、異物・欠陥座標検出機構１１５は前記高精度のθ座標位置検出機構１０８、およびＲ座標位置検出機構109からの情報に基づいて、検出された異物・欠陥の座標位置を算出する。

また、θ座標位置検出機構１０７と前記高精度のθ座標位置検出機構１０８との同期をとるため、図５に示すように、半導体ウエハのウエハノッチ（オリフラ）を検出するウエハノッチ検出機構５０１からのウエハノッチ位置信号５０３とθ座標位置検出機構１０７からのθパルス信号５０４を入力としたθ原点パルス発生機構５０２からθ原点パルス信号５０５を異物・欠陥座標検出機構１１５へ送る。また、粒径算出機構１１４は、前記散乱光強度値から、検出された異物・欠陥の大きさを算出する。

また前記θ座標位置検出機構１０７、およびＲ座標位置検出機構１０９からの情報は、移動ステージ１０２の位置制御機構１１６に送られ、Ｒ・θの座標管理や回転ステージ
１０３，並進ステージ１０４の制御に用いられる。

前述のように、本実施例では、前記回転ステージ１０３を角速度一定で、かつ前記並進ステージ１０４を線速度一定で駆動するため、半導体ウエハ１００の表面に対する照明スポットの相対移動速度は、内周に比べて外周で大きくなる。したがって、半導体ウエハ
１００上にある異物が前記照明スポットを横切る時間は、前記異物が前記半導体ウエハ
１００の外周部にあるときは、内周部にあるときに比べ短く、そのため図１に示す光検出器１１０から増幅回路１１１を経て得られる散乱光信号の時間変化波形は、一般的に図３に示すように、外周部すなわち前記異物が副走査方向の半径位置が大きい場所にあるほど、信号ピークの半値幅が小さくなる。

図４は、本発明の実施例のθ算出方法の概要を示す図である。散乱光信号４００をＡ／Ｄ変換用サンプリング信号４０１のタイミング毎にＡ／Ｄ変換を行い、θ座標信号４０２の中にあって、それぞれのＡ／Ｄ変換のタイミングにて検出された信号強度４１０，411，４１２，４１３，４１４，４１５，４１６から最大の信号強度を有する信号強度４１３をピーク値として求め、異物・欠陥のθ座標位置として計測される。

異物・欠陥検出の高精度が求められる中で、座標位置検出機構の高精度化もひとつの項目として挙げられる。異物・欠陥検出の高精度化の為に、より高精度のθ座標位置検出機構を用いたとする。しかし、異物・欠陥検出の高精度化は図れるものの、高精度があまり求められないステージの位置制御，ウエハノッチ（オリフラ）検出，ウエハセンタ合わせ制御の処理速度に影響を及ぼす可能性があるが、本実施例では、図１に示すように、高精度のθ座標位置検出機構１０８を異物・欠陥座標検出機構用とし、高精度のθ座標位置検出機構１０８よりも精度の低いθ座標位置検出機構１０７をステージの位置制御，ウエハノッチ（オリフラ）検出，ウエハセンタ合わせ制御用として、精度によってθ座標位置検出機構を分けているので、高精度があまり求められないステージの位置制御，ウエハノッチ（オリフラ）検出，ウエハセンタ合わせ制御の処理速度に影響を及ぼすことがない。

また、θ座標位置検出機構の情報を各制御に用いるため、引き回しが多くなり、ジッタが起き、異物・欠陥の座標位置算出の精度低下の要因となる可能性があるが、本実施例では、高精度のθ座標位置検出機構１０８を異物・欠陥座標検出機構用として、他の位置検出手段を使用する機構から独立して使用しているので、異物・欠陥の座標位置算出の精度低下を防止できる。

以上によれば、ステージの位置制御，ウエハノッチ（オリフラ）検出、または、ウエハセンタ合わせ制御の方法を変えることなく、異物・欠陥検出の座標位置算出を高精度化することができることがわかる。また、異物・欠陥検出の座標位置算出の高精度化をθ座標位置検出機構の追加により従来の形態を大きく変更することなく実現できることがわかる。

上記では、半導体ウエハの異物・欠陥検査を行う半導体検査装置を一例に説明したが、本発明の技術思想の範囲内において、種々変形可能である。例えば、半導体ウエハの代わりに、回転させることができる被検査体としてのガラス基板，絶縁体基板等の検査にも適用可能である。その場合は、オリフラに代わる光学的に検出可能な所定の目印を用いることが望ましい。

また、位置情報検出手段は実施例では２個としたが、２個に限定されるものではなく、各制御機構ごとに位置情報検出手段を設けて、複数としてもよい。また、今回の実施例では、θ座標のみ位置検出手段を２個設けたが、Ｒ座標にも位置検出手段を２個または複数設けてもよい。

本発明の実施例に関わるもので、半導体異物欠陥検査装置の全体構成を示す図。 本発明の実施例に関わるもので、主走査と副走査の移動量を示す図。 本発明の実施例に関わるもので、内周部および外周部の散乱光信号の波形を示す図。 本発明の実施例に関わるもので、散乱光信号のサンプリング方法を示す図。 本発明の実施例に関わるもので、ウエハノッチの原点パルス信号を発生させる方法を示す図。

符号の説明

１ 異物あるいは欠陥
１００ 半導体ウエハ
１０１ ターンテーブル
１０２ 移動ステージ
１０３ 回転ステージ
１０４ 並進ステージ
１０５ Ｚステージ
１０６ 照明光の光源
１０７ θ座標位置検出機構
１０８ 高精度のθ座標位置検出機構
１０９ Ｒ座標位置検出機構
１１０ 光検出器
１１１ 増幅回路
１１２ Ａ／Ｄ変換回路
１１３ 異物・欠陥判定機構
１１４ 粒径算出機構
１１５ 異物・欠陥座標検出機構
１１６ 位置制御機構
３０１ 内周部の散乱光信号
３０２ 外周部の散乱光信号
４００ 散乱光信号
４０１ Ａ／Ｄ変換サンプリング信号
４０２ θ座標信号
４１３ 信号強度
５０１ ウエハノッチ検出機構
５０２ θ原点パルス発生機構
５０３ ウエハノッチ位置信号
５０４ θパルス信号
５０５ θ原点パルス信号

Claims (13)

1. 被検査体を載置し回転させる回転手段と、
   前記回転手段の制御を行う制御機構と、
   前記制御機構に利用する前記回転手段の座標を検出する第一の座標検出機構と、
   前記被検査体の目印を検出する目印検出機構と、
   前記被検査体に光を照射する光源と、
   前記光源から前記被検査体に照射された光の散乱光または反射光を電気信号へ変換する変換器と、
   前記電気信号を増幅する増幅器と、
   前記増幅された信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器と、
   前記Ａ／Ｄ変換器で変換されたデジタル信号を処理するデジタル信号処理機構と、
   前記デジタル信号を処理するデジタル信号処理機構に利用する前記回転手段の座標を前記第一の座標検出機構とは独立して検出する第二の座標検出機構と、を備え、
   前記第二の座標検出機構の精度は前記第一の座標検出機構の精度よりも高いことを特徴とする検査装置。
2. 請求項１において、
   前記第一の座標検出機構と前記第二の座標検出機構との同期をとるための同期手段を備えた検査装置。
3. 請求項２において、
   前記同期手段は、前記目印検出機構からの出力に基づいて同期をとることを特徴とする検査装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記被検査体は、半導体ウエハであり、前記目印は、半導体ウエハのオリフラであることを特徴とする検査装置。
5. 半導体ウエハを載置し回転させるウエハ回転手段と、
   前記回転手段の制御を行う制御機構と、
   前記制御機構に利用する前記回転手段の座標を検出する回転手段制御用座標検出機構と、
   前記ウエハのウエハノッチを検出するウエハノッチ検出機構と、前記ウエハに光を照射する光源と、
   前記光源から前記ウエハに照射された光の散乱光を検出する光検出器と、
   前記光検出器で検出した散乱光信号を増幅する増幅器と、
   前記増幅器で増幅された信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器と、
   前記Ａ／Ｄ変換器で変換されたデジタル信号を処理するデジタル信号処理機構と、
   前記デジタル信号を処理する機構に利用する前記回転手段の座標を前記回転手段制御用座標検出機構とは独立して検出するデジタル信号処理機構用座標検出機構を備え、
   前記デジタル信号処理機構用座標検出機構の精度は前記回転手段制御用座標検出機構の精度より高いことを特徴とする半導体検査装置。
6. 請求項５において、
   前記回転手段制御用座標検出機構と前記デジタル信号処理機構用座標検出機構の同期をとるための手段を備えた半導体検査装置。
7. 請求項５において、
   前記回転手段制御用座標検出機構と前記デジタル信号処理機構用座標検出機構に前記ウエハノッチ検出機構によってウエハノッチとの同期をとるための手段を備えた半導体検査装置。
8. 被検査体を回転させ、
   前記被検査体に光を照射し、
   前記被検査体からの散乱光または反射光を電気信号へ変換し、
   前記電気信号をデジタル変換して、
   前記デジタル変換された電気信号をデジタル処理する検査方法であって、
   前記デジタル処理に用いられる位置検出情報と前記回転を制御するための位置検出情報とを独立して得て、
   前記デジタル処理に用いられる位置検出情報の精度は前記回転を制御するための位置検出情報の精度よりも高いことを特徴とすることを特徴とする検査方法。
9. 請求項８において、
   前記回転を制御するための位置検出処理と、前記デジタル処理とは、被検査体上の目印を検出することによって、同期処理されることを特徴とする検査方法。
10. 被検査体を載置し回転させる回転部と、
    前記回転手段による座標を検出する第一の座標検出部と、
    前記第一の座標検出部の検出結果を使用して前記回転部を移動させる移動部と、
    前記被検査体に光を照射する照明光学部と、
    前記照明光学系から前記被検査体に照射された光の散乱光または反射光をデジタル信号として得る検出部と、
    前記デジタル信号を処理するデジタル信号処理部と、
    前記デジタル信号処理部が使用する前記回転部の座標を前記第一の座標検出部とは独立して検出する第二の座標検出部と、を備え、
    前記第二の座標検出部の精度は前記第一の座標検出部の精度よりも高いことを特徴とする検査装置。
11. 請求項１０において、
    前記第一の座標検出部と前記第二の座標検出部との同期をとるための同期部を有することを特徴とする検査装置。
12. 請求項１１において、
    さらに、前記被検査体の目印を検出する目印検出部を有し、
    前記同期部は、前記目印検出部からの出力に基づいて同期をとることを特徴とする検査装置。
13. 請求項１２において、
    前記被検査体は、半導体ウエハであり、前記目印は、半導体ウエハのオリフラであることを特徴とする検査装置。

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