JP5305795B2 - 表面検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、被検査物の表面を光学的に検査してエッジのプロファイルの取得および傷・異物の検出を行う表面検査装置に関し、特にウェハ等の円板状の被検査物を検査する表面検査装置に関するものである。

半導体チップの製造に用いられるウェハは、インゴットを所定の厚さにスライスし、表面加工や外周の面取り等を行って作製される。ウェハの外観の一例を図２に示す。半導体チップの製造コスト低下のためにウェハの大径化が進められており、近年では直径３００ｍｍのものが製造されている。また、ウェハの厚さは１ｍｍ以下と極めて薄いため、外周面に小さな傷や凹凸、ごみ等があると、例えば傷を起点にクラックが入ったり、ごみが原因で後段の処理工程で歩留まりを低下させる原因となるおそれがある。

そこで、半導体チップの製造工程に入る前に、ウェハの主面及び裏面に加えて外周面についても傷・異物がないか綿密な検査を行う必要がある。図２（ｂ）に示すように、ウェハの外周面は複数の面から構成されているため、外周面の検査では各面それぞれについてチェックを行う必要がある。また、外周面には、ウェハの結晶方位によって決められた位置にノッチが形成されている。

ウェハの表面検査は、従来はその画像を取得してウェハエッジのプロファイルを把握したり傷や異物の検出を行っていたが（たとえば特許文献１）、画像処理等に時間がかかり、傷や異物を検出するまでに長時間を要していた。また、ウェハの表面検査を行う別の方法として、ウェハを回転させながらレーザ光を用いて表面までの距離（測長センサ）を測る方法も知られている。この方法では、測定された被検査物表面までの距離からエッジのプロファイルの把握や傷・異物の検出を行うことができるため、画像処理による方法に比べて精度が良く処理時間も短いといった利点がある。
特開２００８−０９１６９０号公報

しかしながら、レーザ光を用いる従来の方法では、被検査物表面に照射したときのレーザ光のスポット径が小さいため、例えば図２に示したウェハの外周面を１回転して検査できる範囲は、回転軸方向に対してはレーザ光のスポット径の幅に過ぎない。そのため、たとえば外周面全体を検査するためには、レーザ光のスポット位置を回転軸方向に少しずつずらしながら行っていく必要があり、外周面を検査するだけで長時間を要するといった問題がある。

そこで、レーザ光を用いて表面検査を高速に行うためには、スポット位置を所定間隔ずつずらしてレーザ光を一度に複数照射するのがよく、測長センサを複数配列した表面検査装置を作製して用いるのがよい。しかしながら、レーザ光を用いた測長センサは小型化するのが難しく、ウェハの外周面のように幅の狭い領域に対して複数の測長センサを配列することはできなかった。また、レーザ光を用いた測長センサは高額のため、これを複数用いると表面検査装置の価格が極めて高くなってしまうといった問題もあった。

そこで、本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、レーザ光を用いて被検査物の表面までの距離情報を取得してエッジのプロファイルの取得および傷・異物の検出を行う小型化容易で低価格な表面検査装置を提供することを目的とする。

本発明の表面検査装置の第１の態様は、円板状の被検査物を回転させながら該被検査物のエッジのプロファイルを取得するとともに異物及び傷を検出する表面検査装置であって、対物レンズ及び光源を有して該光源から出射した照射光を前記対物レンズを介して前記被検査物に照射するとともに、前記被検査物からの反射光を前記対物レンズを介して入射する受発光手段と、前記受発光手段から前記反射光を取り込んで前記被検査物に対する焦点ずれ量を検出する焦点ずれ検出手段と、前記焦点ずれ検出手段から前記焦点ずれ量を入力してこれを補正するための焦点制御量を算出する焦点駆動制御手段と、前記焦点駆動制御手段から前記焦点制御量を入力して前記対物レンズを光軸方向に移動させて前記被検査物表面に焦点合わせを行う焦点駆動手段と、を有する焦点調整部と、前記被検査物の表面変形相当量として焦点ずれ検出手段から出力された前記焦点ずれ量または前記焦点駆動制御手段から出力された前記焦点制御量を保存する記憶部と、前記記憶部から前記表面変形相当量を入力して前記被検査物のエッジのプロファイル及び傷・異物の有無を判定する表面検査判定部と、を備え、前記表面検査判定部は、前記表面変形相当量が所定のしきい値を超えた位置に前記被検査物のエッジまたは傷・異物があると判定し、さらに前記表面変形相当量を順次積算することで前記被検査物のエッジのプロファイルを求めることを特徴とする。

本発明の表面検査装置の他の態様は、前記対物レンズの光軸が前記被検査物の回転軸の方向に向きかつ回転軸方向に一定間隔となるように２以上の前記焦点調整部を配列して光学測定アレイ部が形成され、前記記憶部は前記２以上の焦点調整部のそれぞれから出力される前記表面変形相当量を保存していることを特徴とする。

本発明の表面検査装置の他の態様は、前記対物レンズの光軸が回転軸に平行でかつ回転軸と垂直の方向に一定間隔となるように前記焦点調整部を２以上配列して光学測定アレイ部を形成し、前記記憶部は前記２以上の焦点調整部のそれぞれから出力される前記表面変形相当量を保存していることを特徴とする。

本発明の表面検査装置の他の態様は、前記光学測定アレイ部を２以上備え、それぞれの前記光学測定アレイ部に内蔵される前記対物レンズの光軸が前記被検査物の異なる面に垂直となる方向に配置されていることを特徴とする。

本発明の表面検査装置の他の態様は、前記被検査物を載置して所定の回転軸を中心に回転するスピンドルと、該スピンドルを前記対物レンズの光軸方向に直線移動させる直線移動手段と、事前に設定された前記被検査物の前記回転軸に対する偏心量に基づき前記スピンドルの回転角に同期させて前記直線移動手段を制御する直線移動制御手段と、をさらに備えることを特徴とする。

本発明の表面検査装置の他の態様は、前記被検査物を載置して所定の回転軸を中心に回転するスピンドルと、前記焦点調整部を前記対物レンズの光軸方向に直線移動させる直線移動手段と、事前に設定された前記被検査物の前記回転軸に対する偏心量に基づき前記スピンドルの回転角に同期させて前記直線移動手段を制御する直線移動制御手段と、をさらに備えることを特徴とする。

本発明の表面検査装置の他の態様は、前記被検査物を載置して所定の回転軸を中心に回転するスピンドルと、前記焦点調整部を前記対物レンズの光軸方向に直線移動させる直線移動手段と、前記焦点駆動制御手段から前記焦点制御量を入力してこれが所定の焦点調整許容範囲内となるように前記直線移動手段を制御する直線移動制御手段と、をさらに備えることを特徴とする。

本発明の表面検査装置の他の態様は、前記直線移動手段により移動された前記焦点調整部の直線移動距離が前記記憶部に保存され、前記表面検査判定部は、前記記憶部から前記表面変形相当量と前記直線移動距離とを入力して前記被検査物のエッジのプロファイル及び傷・異物の有無を判定していることを特徴とする。

本発明の表面検査装置の他の態様は、前記焦点ずれ検出手段は、前記被検査物からの反射光の強度が所定の閾値以下のときには前記焦点駆動制御手段に検出不可信号を出力し、前記焦点駆動制御手段は、前記検出不可信号を入力すると前記焦点駆動手段への前記焦点制御量の出力を停止し、前記記憶部は前記表面変形相当量として前記検出不可信号を保存し、前記表面検査判定部は、前記記憶部から前記検出不可信号を入力して前記被検査物のエッジのプロファイルを求めることを特徴とする。

本発明の表面検査装置の他の態様は、前記表面検査判定部は、前記被検査物のエッジのプロファイルから前記検査物の前記回転軸に対する偏心量を算出して前記記憶部に保存することを特徴とする。

本発明の表面検査装置の他の態様は、前記光学測定アレイ部は、前記焦点調整部間の間隔が所定の大きさまで実質的に小さくなるように、前記焦点調整部の配列方向が前記被検査物の回転軸の方向から所定の角度だけ傾けて配置されていることを特徴とする。

本発明の表面検査装置によれば、レーザ光を用いて被検査物表面までの距離情報を取得してエッジのプロファイルの取得および傷・異物の検出を行うことが可能となる。本発明では、被検査物表面までの距離情報として焦点を合わせるための制御量を用いており、これにより小型化容易で低価格な表面検査装置を提供することができる。

本発明の好ましい実施の形態における表面検査装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。本発明の表面検査装置は、円板状の被検査物のエッジのプロファイルを取得するとともに傷・異物があるかを検査するのに好適に構成されており、非検査物を所定の速度で回転させながら表面検査を行うことができる。以下では、円板状の被検査物の一例として、図２に示すようなウェハを対象として説明する。

図２（ａ）はウェハ１０の斜視図、図２（ｂ）はウェハ１０の側面図、及び図２（ｃ）はウェハ１０の上面図である。本発明の表面検査装置は、ウェハ１０の主面１１、裏面１２、および外周面１３を対象に検査することができ、その表面に形成された傷・異物等を検出することができる。ウェハ１０の外周面１３は、例えば断面が台形状となる３つの面１３ａ、１３ｂ、１３ｃから構成されている。外周面１３の検査では、３つの面それぞれについて行う必要がある。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施の形態に係る表面検査装置を図１に示す。図１は、本実施形態に係る表面検査装置１００の構成を示すブロック図である。表面検査装置１００は、焦点調整部１０１と記憶部１０２と表面検査判定部１０３とを備えている。また、焦点調整部１０１は、受発光手段１１０と焦点ずれ検出手段１２０と焦点駆動制御手段１３０と焦点駆動手段１４０とを備えている。

受発光手段１１０には光源１１１が備えられており、表面検査に用いる照射光を発光する。照射光には、所定波長のレーザ光が用いられる。光源１１１から出射された照射光は、カップリング・レンズ１１２で平行光にされた後、ビーム・スプリッタ１１３および１／４波長板１１４を経由して対物レンズ１１５に入射される。対物レンズ１１５は、照射光が所定の焦点距離Ｆで焦点を形成するように屈折させる。

対物レンズ１１５から出射された照射光が非検査物であるウェハ１０の表面で反射されると、この反射光が対物レンズ１１５に再び入射し、１／４波長板１１４を経由してビーム・スプリッタ１１３に達する。ビーム・スプリッタ１１３に達した反射光は、ハーフミラー１１３ａで反射されて対物レンズ１１５の光軸から９０°屈折して焦点ずれ検出手段１２０に出射される。

焦点ずれ検出手段１２０の一実施例を図３に示す。本実施例の焦点ずれ検出手段１２０では、焦点ずれを検出する方法としてナイフ・エッジ法を用いている。ナイフ・エッジ法では、受発光手段１１０から入射した反射光を集光レンズ１２１で集光し、ナイフ・エッジ・プリズム１２２で一部の光を遮断した後２分割フォト・ダイオード１２３で受光している。２分割フォト・ダイオード１２３で受光した受光量を比較器１２４で比較することによって焦点ずれ量を検出することができる。焦点ずれ量を検出する方法は、上記のナイフ・エッジ法に限らず、例えば非点収差法を用いてもよい。

焦点駆動制御手段１３０は、焦点ずれ検出手段１２０から焦点ずれ量を入力し、この焦点ずれ量を補正するための焦点制御量を算出する。焦点制御量は、焦点駆動手段１４０の特性に従って焦点ずれ量と１対１の関係を有している。算出された焦点制御量は焦点駆動手段１４０に出力され、焦点駆動手段１４０では入力した焦点制御量に従って対物レンズ１１５を光軸に沿って移動させる。これにより、照射光の焦点をウェハ１０の表面上に形成するように焦点合わせが行われる。焦点駆動手段１４０として、ムービングコイル、永久磁石、及び磁性体（ヨーク）からなるボイスコイルを用いることができる。

上記のように構成された焦点調整部１０１は、対物レンズ１１５の光軸がウェハ１０の検査対象の表面に対し垂直となるように配置される。これにより、検査対象の表面で反射された反射光が対物レンズ１１５を通して焦点ずれ検出手段１２０に効率よく入射される。焦点ずれ検出手段１２０で検出された焦点ずれ量、及び該焦点ずれ量に基づいて焦点駆動制御手段１３０で算出される焦点制御量は、ともに対物レンズ１１５の移動量に対応していることから、焦点の移動量、すなわちウェハ１０の検査対象表面の凹凸の大きさに相当する量（以下では表面変形相当量という）を焦点ずれ量または焦点制御量から知ることができる。本実施形態では、焦点駆動制御手段１３０で算出された焦点制御量を記憶部１０２に逐次保存するように構成している。焦点制御量に代えて、焦点ずれ量を記憶部１０２に逐次保存させるように構成してもよい。

本実施形態の表面検査判定部１０３は、記憶部１０２に保存された焦点制御量を入力し、これを用いて傷・異物等の有無の判定を行う。上述の通り、焦点制御量はウェハ１０の検査対象表面の表面変形相当量に対応することから、これが急激に大きくなった場所にエッジまたは傷・異物等があると判定することができる。表面検査判定部１０３によるエッジまたは傷・異物等の有無の判定方法として、焦点制御量が所定の閾値を超える時に、その場所にエッジまたは傷・異物等があると判定させるようにすることができる。また、エッジのプロファイルは、焦点制御量を順次積算していくことで求めることができる。

本実施形態の表面検査装置１００では、焦点調整部１０１によるウェハ１０の検査対象表面への焦点合わせの機能を用いることにより、検査対象表面の表面変形相当量を測定することができ、これにより検査対象表面のエッジまたは傷・異物等があるか否かを判定することができる。さらに、表面変形相当量を順次積算していくことでエッジのプロファイルを求めることができる。なお、ウェハ１０の表面は滑らかに形成されていることから、エッジまたは傷・異物等がない場所では焦点ずれ量が小さく、照射光に対する追従性が良好で焦点合わせを高速に行うことができる。

ウェハ１０の検査対象表面に対する焦点調整部１０１の配置が固定されると、表面検査装置１００により検査される範囲は、検査対象表面上に形成される照射光のスポットの大きさの範囲である。検出対象の傷・異物の大きさを例えば１０μｍ以上とすると、これを検出するためには照射光のスポットの大きさを１μｍ程度とする必要がある。ウェハ１０をスピンドル２０の上に載置して回転させることで、ウェハ１０の検査対象表面を幅１μｍで１周する円周領域を検査することができる。

より広い検査対象表面を検査するために、焦点調整部１０１を検査対象表面に平行に所定の移動幅で移動させる焦点調整部移動手段１５０を設けることができる。焦点調整部移動手段１５０は、スピンドル２０の回転制御部２１からウェハ１０が１回転する毎に所定の信号を入力し、これにより焦点調整部１０１を所定の移動幅で移動させるようにする。

ウェハ１０の各面を検査対象表面とする時の焦点調整部移動手段１５０による焦点調整部１０１の移動方向を図４に示す。図４は、主面１１、外周面１３ａ、１３ｂを検査対象表面とする時のそれぞれの焦点調整部１０１の移動方向を示している。検査対象表面を隙間なく検査するためには、たとえばスポットが半分程度重なるように、焦点調整部１０１の移動幅を０．５μｍとすることができる。また、１０μｍ程度の傷・異物を検出するには、１μｍおきに検査するようにしてもよい。

焦点調整部１０１を移動させながら検査対象表面の全体の検査が終了すると、表面検査判定部１０３は、記憶部１０２に保存された焦点制御量を入力して検査対象表面の全体にわたって傷・異物等があるか否かを判定することができる。また、焦点制御量を順次積算していくことで、検査対象表面全体のエッジのプロファイルを見ることも可能である。

焦点調整部１０１を用いた検査対象表面の検査では、検査対象表面の境界を外れると反射光が対物レンズ１１５にほとんど入射しないことから、焦点ずれ検出手段１２０では焦点ずれ量を検出することができなくなる。この場合、焦点ずれ検出手段１２０から焦点駆動制御手段１３０に検出不可信号を出力させ、焦点駆動制御手段１３０が焦点駆動手段１４０を作動させることなく、記憶部１０２に検出不可信号を出力するように構成することができる。検査対象表面全体の検査を終了後に、表面検査判定部１０３は記憶部１０２から入力した焦点制御量のうち、検出不可となっているデータから検査対象表面のエッジのプロファイルを求めることができる。また、検査対象表面が主面１１のときにはウェハ１０の偏心の大きさを、また検査対象表面が外周面１３ｂのときにはウェハ１０の垂直方向の歪みを検知することができる。

本実施形態の表面検査装置１００に内蔵されている焦点調整部１０１には、従来のピックアップ装置等で用いられている焦点合わせの機能を適用することができる。このような焦点合わせの機能を適用することで、焦点調整部１０１を容易に小型化することができ、また低価格で作製することができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施の形態に係る表面検査装置を図５に示す。図５は、第２の実施形態に係る表面検査装置２００の構成を示す概略構成図である。本実施形態の表面検査装置２００では、焦点調整部１０１を複数配列して光学測定アレイ部２０１を形成している。複数の焦点調整部１０１は、それぞれに設けられた対物レンズ１１５の光軸が互いに平行でかつ一定間隔Ｄとなるように配置されている。焦点調整部１０１のそれぞれの焦点駆動制御手段１３０で算出された焦点制御量は記憶部１０２に保存され、表面検査判定部１０３がこれを入力して表面検査を行う。ここでも、表面変形相当量として焦点制御量を用いた場合を説明するが、焦点ずれ量を用いても同様に構成することができる。以下、第３の実施形態以降でも同様である。

本実施形態の表面検査装置２００は、対物レンズ１１５の光軸がスピンドル２０の回転軸と平行になるように配置されるウェハ１０の主面１１または裏面１２の検査に好適である。複数の焦点調整部１０１を同時に動作させることで、検査対象表面全体の検査に要する時間を短縮することができる。すなわち、本実施形態でも焦点調整部移動手段２０２を用いて光学測定アレイ部２０１を所定の移動幅で回転中心の方向に移動させることで、検査対象表面全体の検査を行うことができる。この場合、光学測定アレイ部２０１の焦点調整部１０１間の間隔Ｄに相当する距離だけ、所定の移動幅で光学測定アレイ部２０１を移動させればよく、１つの焦点調整部１０１を移動させる場合に比べて光学測定アレイ部２０１の移動回数を大幅に低減できる。焦点調整部移動手段２０２は、ウェハ１０が１回転する毎に焦点調整部１０１を所定の移動幅で移動させるようにする。

焦点調整部１０１間の間隔Ｄの最小値は、焦点調整部１０１の寸法によって制限される。しかしながら、図５（ｂ）のように光学測定アレイ部２０１を回転中心の方向から所定の角度傾けることによって、検査対象表面をスキャンする光軸間の距離を小さくすることができる。すなわち、光学測定アレイ部２０１を回転中心の方向から角度θだけ傾けると、光軸間の距離はＤ・cosθとなり、角度θを９０°に近づけるほど光軸間の距離が小さくなる。

本実施形態の表面検査装置２００でも、焦点調整部１０１に従来のピックアップ装置等で用いられている焦点合わせの機能を適用することができ、小型で低価格な焦点調整部１０１を作製することができる。その結果、光学測定アレイ部２０１として多数の焦点調整部１０１を配列することができ、焦点調整部１０１を低価格で提供できることから、表面検査装置２００も低価格で作製できる。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施の形態に係る表面検査装置を図６に示す。図６は、第３の実施形態に係る表面検査装置２１０の構成を示す概略構成図である。本実施形態の表面検査装置２１０は、第２の実施の形態に係る表面検査装置２００と同様に焦点調整部１０１を一定間隔Ｄで複数配列して光学測定アレイ部２１１を形成しているが、それぞれの対物レンズ１１５の光軸は回転軸の方向に向けられている。表面検査装置２１０は、ウェハ１０の外周面１３の検査に好適であり、光軸がウェハ１０の外周面１３に対し垂直となるように各焦点調整部１０１が配置されている。本実施形態でも、複数の焦点調整部１０１を同時に動作させることで、検査対象表面全体の検査に要する時間を短縮することができる。

本実施形態では、焦点調整部１０１間の間隔Ｄを、焦点調整部１０１の寸法で制限される大きさよりさらに小さくするために、焦点調整部１０１が重ならないようにその配置を回転方向にずらして配置している。焦点調整部移動手段２０２は、回転方向に離れて配置された複数の焦点調整部１０１を一体に把持しており、光学測定アレイ部２１１を回転軸方向に所定の移動幅で移動させることができる。

(第４の実施形態)
本発明の第４の実施の形態に係る表面検査装置を図７に示す。図７は、第４の実施形態に係る表面検査装置３００の構成を示す概略構成図である。本実施形態の表面検査装置３００では、裏面１２を除くウェハ１０の各検査対象表面毎に光学測定アレイ部２０１または２１１が配置されている。主面１１には光学測定アレイ部２０１が配置され、外周面１３ａ、１３ｂ、１３ｃのそれぞれには光学測定アレイ部２１１が配置されている。それぞれの光学測定アレイ部２０１または２１１は、それぞれの検査対象表面に対し光軸が垂直となるように配置されている。

光学測定アレイ部２０１または２１１を検査対象表面毎に設けることにより、複数の検査対象表面に対する検査を並行して行うことができる。但し、裏面１２を検査するときは、別途、ウェハ１０を裏返して光学測定アレイ部２０１で検査する必要がある。なお、本実施形態では裏面１２を除く各検査対象表面に光学測定アレイ部２０１または２１１を設けた構成としているが、これに限らず例えば光学測定アレイ部２１１の数を減らしてもよい。一例として、外周面１３ｃを測定する光学測定アレイ部２１１を削除し、主面と外周面１３ａ、１３ｂとを並行して測定し、裏面１２と外周面１３ｃとを並行して測定できるようにすることができる。

本実施形態の表面検査装置３００でも、焦点調整部１０１に従来のピックアップ装置等で用いられている焦点合わせの機能を適用することができ、小型で低価格な焦点調整部１０１を作製することができる。その結果、検査対象表面毎に光学測定アレイ部２０１または２０２を配置して多数の焦点調整部１０１を用いても、表面検査装置３００を低価格で作製することができる。

（第５の実施形態）
本発明の第５の実施の形態に係る表面検査装置を図８に示す。図８は、第５の実施形態に係る表面検査装置４００の構成を示す概略構成図である。本実施形態の表面検査装置４００は、ウェハ１０の外周面１３を検査するのに用いられるものである。表面検査装置４００には、スピンドル２０を直線移動させる直線移動手段４０１と、これを制御する直線移動制御手段４０２が設けられている。直線移動手段４０１は、スピンドル２０の回転に同期させてその半径方向にスピンドル２０を直線移動させるものである。直線移動手段４０１として、たとえばリニアモータを用いることができる。

直線移動制御手段４０２は、あらかじめ測定されたウェハ１０の偏心量に基づき、偏心量を補正して対物レンズ１１５とウェハ１０の検査対象表面との距離が略一定になるように、回転制御部２１から入力したスピンドル２０の回転角に同期させて直線移動手段４０１を制御してスピンドル１０を直線移動させるものである。これにより、ウェハ１０の偏心を補正して対物レンズ１１５とウェハ１０の検査対象表面との距離を、焦点駆動手段１４０で調整可能な焦点調整許容範囲内に維持することが可能となる。ウェハ１０の偏心量は、あらかじめ測定された結果を記憶部１０２に記憶させておき、直線移動制御手段４０２がこれを読み込んで用いるようにすることができる。

(第６の実施形態)
本発明の第６の実施の形態に係る表面検査装置を図９に示す。図９は、第６の実施形態に係る表面検査装置４１０の構成を示す概略構成図である。本実施形態の表面検査装置４１０も、ウェハ１０の外周面１３を検査するのに用いられるものである。表面検査装置４１０には、焦点調整部１０１を直線移動させるための直線移動手段４１１および直線移動制御手段４１２が設けられている。

直線移動制御手段４１２は、回転制御部２１から入力したスピンドル２０の回転角に同期させて焦点調整部１０１に内蔵された対物レンズ１１５の光軸方向に焦点調整部１０１を直線移動させるように直線移動手段４１１を制御している。第５の実施形態の表面検査装置４００では、直線移動手段４０１を用いてスピンドル２０が直線移動するように構成されていたが、本実施形態では、スピンドル２０を固定して直線移動手段４１１で焦点調整部１０１が直線移動するように構成されている。

本実施形態でも、あらかじめ測定されたウェハ１０の偏心量に基づき、偏心量を補正して対物レンズ１１５とウェハ１０の検査対象表面との距離が略一定になるように直線移動手段４１１が焦点調整部１０１を直線移動させる。これにより、ウェハ１０の偏心を補正して対物レンズ１１５とウェハ１０の検査対象表面との距離が焦点駆動手段１４０で調整可能な焦点調整許容範囲内に維持することが可能となる。

(第７の実施形態)
本発明の第７の実施の形態に係る表面検査装置を図１０に示す。図１０は、第７の実施形態に係る表面検査装置４２０の構成を示す概略構成図である。本実施形態の表面検査装置４２０でも、焦点調整部１０１を直線移動させる直線移動手段４２１及び直線移動制御手段４２２が設けられている。第６の実施形態では、あらかじめ測定されたウェハ１０の偏心量に基づいて直線移動手段４１１の動作が制御されていたが、本実施形態では直線移動手段４２２が焦点駆動制御手段１３０から焦点制御量を入力し、これが所定の範囲を逸脱するとき、直線移動手段４２１を駆動して焦点制御量が所定範囲内の大きさとなるように制御する。

ウェハ１０が偏心していない場合は、焦点制御量はエッジあるいは傷・異物等がある場合を除いて所定の範囲内の大きさに維持される。これに対しウェハ１０が偏心している場合には、焦点制御量が徐々に変化して所定の範囲から逸脱してしまう。そこで、本実施形態では、焦点制御量が所定の範囲を逸脱する場合だけ直線移動手段４２１で焦点調整部１０１を直線移動させるようにしている。この場合、記憶部１０２には、焦点制御量のみでなく、直線移動手段４２１による焦点調整部１０１の移動距離も記憶させておく。表面検査判定部１０３は、焦点制御量と焦点調整部１０１の移動距離の両方を用いて損失等を検出することができる。

上記の実施形態では、いずれも焦点制御量から直接エッジ及び傷・異物を検出する構成としているが、記憶部１０２に保存されている焦点制御量を組み合わせて被検査物の画像データを作成することも可能である。焦点制御量から被検査物のウェハ１０の画像データを作成し、この画像データを目視で検査することができる。

なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る表面検査装置の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における表面検査装置の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明の第１の実施形態に係る表面検査装置の構成を示すブロック図である。 被検査物の一例としてウェハの外観を示す図である。 本実施形態の焦点ずれ検出手段の一実施例を示す図である。 ウェハの各面を検査するときの焦点調整部の移動方向を示す模式図である。 第２の実施形態に係る表面検査装置の構成を示す概略構成図である。 第３の実施形態に係る表面検査装置の構成を示す概略構成図である。 第４の実施形態に係る表面検査装置の構成を示す概略構成図である。 第５の実施形態に係る表面検査装置の構成を示す概略構成図である。 第６の実施形態に係る表面検査装置の構成を示す概略構成図である。 第７の実施形態に係る表面検査装置の構成を示す概略構成図である。

符号の説明

１０ ウェハ
２０ スピンドル
２１ 回転制御部
１００、２００、２１０、３００、４００、４１０、４２０ 表面検査装置
１０１ 焦点調整部
１０２ 記憶部
１０３ 表面検査判定部
１１０ 受発光手段
１１１ 光源
１１２ カップリング・レンズ
１１３ ビーム・スプリッタ
１１４ １／４波長板
１１５ 対物レンズ
１２０ 焦点ずれ検出手段
１２１ 集光レンズ
１２２ ナイフ・エッジ・プリズム
１２３ ２分割フォト・ダイオード
１２４ 比較器
１３０ 焦点駆動制御手段
１４０ 焦点駆動手段
１５０、２０２、２１２ 焦点調整部移動手段
２０１、２１１ 光学測定アレイ部
４０１、４１１ 直線移動手段
４０２、４１２ 直線移動制御手段

Claims (11)

1. 円板状の被検査物を回転させながら該被検査物のエッジのプロファイルを取得するとともに異物及び傷を検出する表面検査装置であって、
   対物レンズ及び光源を有して該光源から出射した照射光を前記対物レンズを介して前記被検査物に照射するとともに、前記被検査物からの反射光を前記対物レンズを介して入射する受発光手段と、
   前記受発光手段から前記反射光を取り込んで前記被検査物に対する焦点ずれ量を検出する焦点ずれ検出手段と、
   前記焦点ずれ検出手段から前記焦点ずれ量を入力してこれを補正するための焦点制御量を算出する焦点駆動制御手段と、
   前記焦点駆動制御手段から前記焦点制御量を入力して前記対物レンズを光軸方向に移動させて前記被検査物表面に焦点合わせを行う焦点駆動手段と、を有する焦点調整部と、
   前記被検査物の表面変形相当量として焦点ずれ検出手段から出力された前記焦点ずれ量または前記焦点駆動制御手段から出力された前記焦点制御量を保存する記憶部と、
   前記記憶部から前記表面変形相当量を入力して前記被検査物のエッジのプロファイル及び傷・異物の有無を判定する表面検査判定部と、を備え、
   前記表面検査判定部は、前記表面変形相当量が所定のしきい値を超えた位置に前記被検査物のエッジまたは傷・異物があると判定し、さらに前記表面変形相当量を順次積算することで前記被検査物のエッジのプロファイルを求める
   ことを特徴とする表面検査装置。
2. 前記対物レンズの光軸が前記被検査物の回転軸の方向に向きかつ回転軸方向に一定間隔となるように２以上の前記焦点調整部を配列して光学測定アレイ部が形成され、前記記憶部は前記２以上の焦点調整部のそれぞれから出力される前記表面変形相当量を保存している
   ことを特徴とする請求項１に記載の表面検査装置。
3. 前記対物レンズの光軸が回転軸に平行でかつ回転軸と垂直の方向に一定間隔となるように前記焦点調整部を２以上配列して光学測定アレイ部を形成し、前記記憶部は前記２以上の焦点調整部のそれぞれから出力される前記表面変形相当量を保存している
   ことを特徴とする請求項１に記載の表面検査装置。
4. 前記光学測定アレイ部を２以上備え、それぞれの前記光学測定アレイ部に内蔵される前記対物レンズの光軸が前記被検査物の異なる面に垂直となる方向に配置されている
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の表面検査装置。
5. 前記被検査物を載置して所定の回転軸を中心に回転するスピンドルと、該スピンドルを前記対物レンズの光軸方向に直線移動させる直線移動手段と、事前に設定された前記被検査物の前記回転軸に対する偏心量に基づき前記スピンドルの回転角に同期させて前記直線移動手段を制御する直線移動制御手段と、をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の表面検査装置。
6. 前記被検査物を載置して所定の回転軸を中心に回転するスピンドルと、前記焦点調整部を前記対物レンズの光軸方向に直線移動させる直線移動手段と、事前に設定された前記被検査物の前記回転軸に対する偏心量に基づき前記スピンドルの回転角に同期させて前記直線移動手段を制御する直線移動制御手段と、をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の表面検査装置。
7. 前記被検査物を載置して所定の回転軸を中心に回転するスピンドルと、前記焦点調整部を前記対物レンズの光軸方向に直線移動させる直線移動手段と、前記焦点駆動制御手段から前記焦点制御量を入力してこれが所定の焦点調整許容範囲内となるように前記直線移動手段を制御する直線移動制御手段と、をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の表面検査装置。
8. 前記直線移動手段により移動された前記焦点調整部の直線移動距離が前記記憶部に保存され、前記表面検査判定部は、前記記憶部から前記表面変形相当量と前記直線移動距離とを入力して前記被検査物のエッジのプロファイル及び傷・異物の有無を判定している
   ことを特徴とする請求項７に記載の表面検査装置。
9. 前記焦点ずれ検出手段は、前記被検査物からの反射光の強度が所定の閾値以下のときには前記焦点駆動制御手段に検出不可信号を出力し、
   前記焦点駆動制御手段は、前記検出不可信号を入力すると前記焦点駆動手段への前記焦点制御量の出力を停止し、
   前記記憶部は前記表面変形相当量として前記検出不可信号を保存し、
   前記表面検査判定部は、前記記憶部から前記検出不可信号を入力して前記被検査物のエッジのプロファイルを求める
   ことを特徴とする請求項１または５または６に記載の表面検査装置。
10. 前記表面検査判定部は、前記被検査物のエッジのプロファイルから前記検査物の前記回転軸に対する偏心量を算出して前記記憶部に保存する
    ことを特徴とする請求項９に記載の表面検査装置。
11. 前記光学測定アレイ部は、前記焦点調整部間の間隔が所定の大きさまで実質的に小さくなるように、前記焦点調整部の配列方向が前記被検査物の回転軸の方向から所定の角度だけ傾けて配置されている
    ことを特徴とする請求項３に記載の表面検査装置。

Images