JP5427808B2

JP5427808B2 - 検査装置

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Publication number: JP5427808B2
Application number: JP2011041105A
Authority: JP
Inventors: 勝美大山; 孝裕富樫; 恵一長崎
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2028-06-25
Also published as: JP2011109142A

Description

本発明は、表示装置、及び検査装置に関する。被検査物の検査装置及び被検査物の検査方法に関する。特にウェーハ等の被検査物表面に光を照射し、被検査物表面に存在する異物や欠陥の状況を検査する被検査物の検査装置、及び前記検査装置用の表示装置に関する。

ウェーハ等の被検査物を検査する検査装置の例として、特許文献１には被検査物のウェーハ表面を検査する被検査物の検査装置の技術が開示されている。

特許文献１に開示されたウェーハの表面の検査装置の技術では、例えば、レーザー光源から出力するレーザービームがレンズ系によりレーザースポットＳｐ（以下スポットＳｐと称する）となって被検査物のウェーハの表面に垂直又は斜めに投射され、ウェーハの移動に応じてウェーハの表面をスパイラル状に走査してウェーハの全面を走査する。そしてウェーハの表面に異物ｅや、スクラッチ傷，結晶欠陥（ＣＯＰ）等の欠陥が存在すると、レーザー光源から出力されたスポットＳｐが異物ｅやＣＯＰ等の欠陥によって広範囲な角度（方向）に散乱光Ｓｅを発生し、その散乱光Ｓｅの一部が集光レンズによって集光されて光電変換器である受光器の光電子増倍管（以下ＰＭＴと称する）に受光される。そしてＰＭＴに入射した散乱光Ｓｅはここで電気信号に変換され、変換された電気信号（受光信号）をデータ処理することによって異物ｅやＣＯＰ等の欠陥の個数と大きさ、異物ｅや前記欠陥の位置を示す異物データを生成して、プリンタあるいはディスプレイ（図示せず）等にこの異物ｅや欠陥の状態をマップ表示するように構成されている例が示される。

また、特許文献２に開示されたウェーハ表面の検査装置では、例えば、静電容量センサで検出したウェーハのオリフラ部の両端部から、回転方向（θ方向）の位置座標のオフセット量を算出し、検出された異物の座標をオフセット量だけ補正する技術が開示されている。

特開平９−３０４２８９号公報特開昭６２−１３０４４号公報

ところで、近年、半導体デバイス製造ラインや半導体ウェーハ製造ラインでは、光学式検査装置で検出された異物や欠陥の外観形状観察や成分分析がしばしば行われる。外観形状や成分分析の結果から、異物や欠陥の特徴付けと解析が行われ、発生箇所や発生原因を究明したり、或いは致命欠陥となるか否かなどが判別される。一般に、この外観形状観察や成分分析は、ＥＤＸ（Energy Dispersive X-ray）分析装置を配設したＳＥＭ式外観検査装置によって行われる。しかし、ＳＥＭ式外観検査装置は、高分解能ではあるものの視野が狭いため、測定対象の異物や欠陥の位置座標がずれた場合には、それを発見するのに多大な時間を要することになる。そのため、光学式検査装置では異物や欠陥の高感度検出のほかに、異物や欠陥の高精度な座標と（座標精度）、他の分析装置との間で適正にマッチングの取れる異物や欠陥の位置情報データが求められている。

しかしながら、上記従来の検査技術では、被検査物から検出された異物や欠陥の座標精度については配慮がなされておらず、ウェーハ搬送機構等によってステージへの設置位置がずれた場合には、被検査物の異物や欠陥は位置座標がずれて検出される虞がある。

また、上記従来の検査技術では、現在主流となっているＶノッチの場合、検出する両端が接近しているためθズレの検出精度が低下し、θズレの補正精度も低下する。また、ウェーハの回転方向（θ方向）のみの補正であるため、上記と同様、ウェーハ搬送機構等でステージへの設置位置が回転方向（θ方向）以外の方向にずれた場合には、被検査物の異物や欠陥は位置座標がずれて検出される虞がある。特に、被検査物を裏面非接触で検査するために用いられるエッジグリップタイプのステージ等においては、被検査物をエッジ部の僅かな接触面で支持させるため、ウェーハをステージに設置する際に位置ずれを生じやすい。ウェーハ搬送機構の制御誤差の他に、ステージでの位置ずれが加算されるため、検出される異物や欠陥の座標精度を維持することが極めて困難である。

ところで、一般にウェーハの搬送機構系などには、搬送毎に大きさの異なるランダム誤差を含んでいる。同一ウェーハを用いたとしてもステージへの設置位置は搬送毎に微妙に変動し、同一の設置位置には再現されない。そのため、より高い座標精度が求められる超微小の異物や欠陥の検出においては、被検査物の検査毎に異物や欠陥の位置座標が変動し、位置座標が定まらない、同一ウェーハにおける座標の再現性が得られないという、座標精度上の課題を生じる。この搬送系のランダム誤差は、光学式検査装置に限らず、例えば外観検査装置などの他の検査装置も同様に有するものであり、装置個々においてその状態やレベルは異なる。光学式検査装置の異物や欠陥の位置情報データを、他の分析装置のステージにマッチングさせることを困難とする原因の一つでもある。

本発明の一つの目的は、ステージに対する被検査物の設置位置に影響を受けることなく、異物や欠陥の座標を高精度で検出できる検査装置およびその方法を提供することにある。

また本発明の他の目的は、一つの検査装置で検出した異物や欠陥の位置座標を、その他の分析装置のステージに適正にマッチングさせることができる検査装置およびその方法を提供することにある。

本発明は、前記被検査物に照射されたレーザービームによって前記被検査物の表面から放射される光を検出する複数の検出器を有し、前記複数の検出器で検出された光の検出信号に基づいて、前記被検査物の表面の形状によって、区分される領域を判別し、前記複数の検出器で検出された光の検出信号に基づいて、検査を行う構成としたことを１つの特徴とする。

以下に、具体的な本発明の特徴を列挙する。

本発明の被検査物の検査装置は、被検査物にレーザービームを照射する投光光学系と、前記被検査物をテーブルに載置して前記テーブルを回転させる回転駆動機構と、前記回転駆動機構を前記被検査物の移送方向に移動させる移動機構と、前記被検査物に照射されたレーザービームによって前記被検査物の表面から放射される光を検出する複数の検出器と、前記複数の検出器で検出された光の検出信号に基づいて前記被検査物の表面の平坦領域と前記被検査物外周部のベベル部に該当する境界位置を判別し、被検査物を検査するデータ処理装置とを備えて構成したことを特徴とする。

また本発明の被検査物の検査装置は、被検査物にレーザービームを照射する投光光学系と、前記被検査物をテーブルに載置して前記テーブルを回転させる回転駆動機構と、前記回転駆動機構を前記被検査物の移送方向に移動させる移動機構と、前記回転駆動機構と前記移動機構の位置座標情報を発信する駆動制御器と、前記被検査物に照射されたレーザービームによって前記被検査物の表面から放射される光を検出する複数の検出器と、前記複数の検出器で検出された光の検出信号に基づいて前記被検査物外周部のベベル部に該当する境界位置を判別し、前記駆動制御器からの位置座標情報と関連付けて、前記被検査物周方向の前記境界位置を出力し、被検査物を検査するデータ処理装置とを備えて構成したことを特徴とする。

また本発明の被検査物の検査装置は、被検査物にレーザービームを照射する投光光学系と、前記被検査物をテーブルに載置して前記テーブルを回転させる回転駆動機構と、前記回転駆動機構を前記被検査物の移送方向に移動させる移動機構と、前記回転駆動機構と前記移動機構の位置座標情報を発信する駆動制御器と、前記被検査物に照射されたレーザービームによって前記被検査物の表面から放射される光を検出する複数の検出器と、前記複数の検出器で検出された光の検出信号に基づいて前記被検査物外周部のベベル部に該当する境界位置を判別して、前記駆動制御器からの位置座標情報との関連付けによって前記被検査物周方向の前記境界位置を出力し、該被検査物周方向の境界位置に基づいて、前記被検査物の略中心座標を出力し、被検査物を検査するデータ処理装置とを備えて構成したことを特徴とする。

本発明の被検査物の検査方法は、被検査物を載置したテーブルを回転させて、該被検査物にレーザービームを照射して検査する被検査物の検査方法において、前記被検査物に照射されたレーザービームによって前記被検査物の表面から放射される光を複数の検出器で検出し、前記複数の検出器で検出された光の検出信号に基づいて演算処理するデータ処理装置によって前記被検査物の表面の平坦領域と前記被検査物外周部のベベル部に該当する境界位置を判別し、被検査物を検査することを特徴とする。

また本発明の被検査物の検査方法は、被検査物を載置したテーブルを回転させて、該被検査物にレーザービームを照射して検査する被検査物の検査方法において、前記被検査物に照射されたレーザービームによって前記被検査物の表面から放射される光を複数の検出器で検出し、前記複数の検出器で検出された光の検出信号に基づいて演算処理するデータ処理装置によって前記被検査物の表面の平坦領域と前記被検査物外周部のベベル部に該当する境界位置を前記テーブルの座標情報と関連付けて判別し、前記被検査物の境界位置分布を出力し、被検査物を検査することを特徴とする。

また本発明の被検査物の検査方法は、被検査物を載置したテーブルを回転させて、該被検査物にレーザービームを照射して検査する被検査物の検査方法において、前記被検査物に照射されたレーザービームによって前記被検査物の表面から放射される光を複数の検出器で検出し、前記複数の検出器で検出された光の検出信号に基づいて演算処理するデータ処理装置によって前記被検査物の表面の平坦領域と前記被検査物外周部のベベル部に該当する境界位置を前記テーブルの座標情報と関連付けて判別して前記被検査物の境界位置分布を出力し、この境界位置分布に基づいて前記被検査物の略中心座標を出力し、被検査物を検査することを特徴とする。

本発明の一つの様態によれば、ステージに対する被検査物の設置位置に影響を受けることなく、異物や欠陥の座標を高精度で検出することができる。

本発明の他の様態によれば、一つの検査装置で検出した異物や欠陥の位置座標を、その他の分析装置のステージに、適正にマッチングさせることができる。

本発明の実施例において、ウェーハ外周部の所定領域を説明する図である。本発明の実施例において、被検査物の半導体ウェーハにレーザー光を照射した場合にウェーハのベベルで生じた回折光の強度をあらわした概念図であり、（ａ）はウェーハのベベル領域に生じる回折光の状況を上部から見た上面図、（ｂ）はウェーハのエッジ領域に生じた回折光を側面から見た部分的な側面図、（ｃ）はウェーハの表面に付着した異物から発生した散乱光の状態を示した説明図である。図４に示した本発明の実施例の検査装置を構成する検出器の概略を示すものであり、（ａ）は検出器の配置状況を示した上面図、（ｂ）はウェーハの表面で生じた散乱光を検出器で検出した場合の受光信号の処理の内容を示す概略図である。本発明の一実施例である被検査物の検査装置を構成する検出光学系の簡略構成図である。図４に示した本発明の実施例の検査装置によるウェーハのべベル領域の検査状況を示す説明図であり、（ａ）はレーザービームを照射しているウェーハのべベル領域の概略図、（ｂ）は、本実施例の検出器で検出した散乱光の受光信号におけるノイズ成分の強度比を示した図、（ｃ）は、（ｂ）に示したノイズ成分の強度比の画面における閾値Ｔｈの設定画面例を示した説明図である。本発明の一実施例である被検査物の走査方法を説明する概略図である。本発明の実施例において、被検査物内の各Θ座標毎に切出したＤ１／Ｄ２カーブの変化を示す図である。本発明の実施例において、ノッチの座標位置を検出する方法を説明する概略図である。本発明の実施例において、所定領域のベベルの境界位置から被検査物の外周を求める方法を説明する図である。本発明の実施例において、所定領域のベベルの境界位置から求めた被検査物の外周から異物又は欠陥の位置座標を補正する方法を説明する図である。図４に示した本発明の実施例の検査装置におけるウェーハの検査の手順を示すフローチャートである。本発明の他の実施例である被測定物の検査装置を構成する光学系を示す簡略構成図である。本発明の更に他の実施例である被測定物の検査装置を構成する光学系を示す簡略構成図である。

本発明の実施例である被検査物の検査装置及び被検査物の検査方法について、図面を参照して以下に説明する。

本発明の実施例に記載する、被検査物の検査装置及び検査方法に適用される被検査物とは、例えばシリコンや化合物半導体などの半導体ウェーハ，絶縁物ウェーハ（例えば、サファイア，石英，ガラス，セラミックを素材とした基板）などの平板状基板である。

以下に記載する実施例では、半導体ウェーハを被検査物として適用した、本発明の一実施例である被検査物の検査方法及び検査装置について説明する。

本発明の一実施例であるウェーハ表面の検査装置では、レーザービームをウェーハの略中心部から外周部へと照射しながら、ウェーハ表面から発せられる散乱光を受光し、この受光した散乱光に基づいてウェーハ表面を検査する。

図１はウェーハ外周部の断面を示したものであるが、ウェーハ検査装置ではレーザービームがウェーハ外周部のエッジロールオフ１０１やベベル１０２（エッジ部）へ差し掛ると、ウェーハ表面から強い回折光が射出され、検出器のノイズ信号を増大させたり、更には検出器にダメージを与えて、検出感度を低下させる。そのため、通常のウェーハ検査装置では、回折光の影響でノイズ信号が高くなる領域を非検査領域とし、ウェーハ表面の検査領域から除外することによって、回折光の障害を回避している。

しかしながら、回折光の影響でノイズ信号が高くなるウェーハ外周部の領域を、ウェーハ表面の検査領域から除外すると、この領域から発せられる散乱光が受光できなくなるため、前記領域のウェーハの表面に付着した異物や表面に生じた欠陥の情報を得ることができない。また、ウェーハ外周部を検査領域から除外するため、図１に示すエッジロールオフ１０１やベベル１０２（エッジ部）の領域を検出することもできなくなる。

そこで、本発明の一実施例である被検査物の検査装置では、ウェーハ表面に照射したレーザービームによって、ウェーハ表面から発せられる散乱光を検出する検出器（受光器）を複数個設置し、ウェーハのベベル１０２（エッジ部）から発せられる強い回折光が常に略同一の方向（方位）へ放射される特性を利用して回折光の障害を回避する。この複数の検出器（受光器）の中から、ウェーハのベベル１０２（エッジ部）で発生する回折光の影響を受けない方向（方位，仰角）に配置した検出器（受光器）を選択して散乱光を受光することで、ウェーハの表面に付着した異物や表面に生じた欠陥の情報を、ウェーハ表面の全体に亘って採取可能に構成したものである。

また、本発明の一実施例である被検査物の検査装置では、ウェーハ表面に照射したレーザービームによって、ウェーハ表面から発せられる散乱光を検出する検出器（受光器）を複数個設置し、複数の検出器（受光器）で受光した散乱光の検出信号に基づいて演算処理することにより、レーザービームが照射するウェーハ表面の平坦な平面領域と、該平面領域から外れたウェーハ外周部のエッジロールオフ１０１やベベル１０２（エッジ部）に該当する所定領域との境界位置を判別可能に構成したものである。

さらに、本発明の一実施例である被検査物の検査装置では、ウェーハ表面に照射したレーザービームによって、ウェーハ表面から発せられる散乱光を検出する検出器（受光器）を複数個設置し、複数の検出器（受光器）で受光した散乱光の検出信号に基づく演算処理にて、所定領域の境界位置を判別し、当該境界位置から表面検査されたウェーハの複数の基準位置を算出し、検出された異物や欠陥の座標位置を、当該基準位置に基づいて補正可能に構成したものである。

図２から図６を用いて、本発明の一実施例である被検査物の検査装置を詳細に説明すると、まず、図２は被検査物である半導体ウェーハ１と、この半導体ウェーハ１に照射するレーザービーム２０４の状況と、レーザービーム２０４の照射によってウェーハ１のベベル１０２（エッジ部）で生じる強い回折光２０２，弱い回折光２０３の強度と、レーザービーム２０４の照射によってウェーハ１表面の異物から発生する散乱光Ｓｅを示した概念図である。

そして、図２（ａ）はウェーハ１のベベル１０２（エッジ部）で生じる強い回折光２０２と弱い回折光２０３を上方から示した上面図、図２（ｂ）はウェーハ１のベベル１０２（エッジ部）で生じる強い回折光２０２を側面から示した側面図、図２（ｃ）はウェーハ１表面に存在する異物又は欠陥（ＣＯＰ，積層欠陥，スクラッチ，クラック等）２０５から発生する散乱光Ｓｅの状態を示した説明図である。

図２（ａ）（ｂ）に示されるレーザービーム２０４によって形成されるレーザースポット２０１は、ウェーハ１表面の略中心から、半径（ｒ）方向の外周端部に向かって走査される。レーザースポット２０１が、ウェーハ１のエッジロールオフ１０１領域からベベル１０２領域へと進むに従い、回折光は次第に大きくなり、ベベル１０２領域ではウェーハ１の直径方向に強い回折光２０２が生じ、ウェーハ１の接線方向には弱い（小さい）回折光２０３が生じる。図２（ｂ）は、レーザービーム２０４がウェーハ１のベベル１０２領域に照射された際の、ベベル１０２で生じる強い回折光２０２を側面から見たものであり、レーザースポット２０１内のレーザービーム２０４がウェーハ１のベベル１０２で回折し、強い回折光２０２がウェーハの半径方向に向かって形成される。

この強い回折光２０２は、ウェーハ１表面に照射されるレーザースポット２０１の照射位置が一定に制御され、ウェーハ１が矢印で示す円周方向に回転しながら、所定の一定方位へ直線移動することにより、常にウェーハ１の直径方向に発生する。

したがって、後述する検出器（受光器）に対して、ベベル１０２領域で発生するこの強い回折光２０２は、常に同じ方向（方位，仰角）に位置する。この強い回折光２０２の影響によって、ウェーハ１表面に存在する異物又は欠陥２０５から発生する散乱光Ｓｅは、強い回折光２０２に起因するノイズ信号の中に埋れてしまい、散乱光Ｓｅの望ましい検出信号を得ることが困難となる。

図２（ｃ）は、ウェーハ１の表面に照射されるレーザービーム２０４からなるレーザースポット２０１が、ウェーハ表面の平坦な平面領域を走査している状態を示したものである。ウェーハ１表面に存在する異物又は欠陥２０５の上をレーザースポット２０１が走査すると、異物又は欠陥２０５から、その種類に応じた散乱光を放出する。微細な異物の場合には、広範囲な角度（方向）に散乱光Ｓｅが発生する。ＣＯＰやスクラッチなどの構造欠陥の場合には、上方に指向性を持った散乱光が放出される。

ところが、ウェーハ１表面に照射されるレーザービーム２０４のレーザースポット２０１が、ウェーハ１端部のベベル１０２領域に位置する場合には、前述のベベル１０２領域で生じる強い回折光２０２の影響によって、ノイズ信号が増大する。したがって、このウェーハ１表面のベベル１０２領域に異物又は欠陥２０５が存在したとしても、このノイズ信号の中に異物又は欠陥２０５から発生した散乱光Ｓｅによる検出信号が埋れてしまい、ベベル１０２領域の異物又は欠陥２０５を検出することができないことになる。

そこで、本発明の実施例である被検査物の検査装置では、以下の構成によってベベル１０２領域からの強い回折光２０２によるノイズの影響を排除或いは低減して、ウェーハ１表面の異物又は欠陥２０５で発生する散乱光Ｓｅを効果的に検出できるようにしている。

図４は本発明の一実施例である被検査物の検査装置を構成する検出系の簡略構成図であり、図３は図４に示した検査装置を構成する検出器の概略を示すものであって、図３（ａ）は検出器の配置状況を示した上面図、図３（ｂ）はウェーハ１表面で生じた散乱光を検出器で検出した際の、検出信号の処理内容を示す概略図である。

図３及び図４を用いて、本発明の一実施例であるウェーハ１表面を検査するウェーハ検査装置の構成を説明する。図３（ａ）には、ウェーハ１からの散乱光を検出する光電子増倍管（ＰＭＴ）等からなる高角度用（高仰角用）の検出器（受光器）３７１〜３７４、及び高角度用より低角側の散乱光を検出する低角度用（低仰角用）の検出器（受光器）３８１〜３８６を、それぞれ上方から見た配置の一例を示している。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示した高角度用検出器３７１〜３７４及び低角度用検出器３８１〜３８６の一部分を、側方から見た配置の一例を示している。

高角度用検出器３７１〜３７４は、ウェーハ１表面に照射したレーザービーム２０４によって異物又は欠陥２０５から放出された散乱光Ｓｅのうち、ウェーハ１表面から約５０〜７０°の角度（仰角）に沿って入射するように配置されている。高角度用検出器３７１〜３７４は、上方から見た場合、円周方向に相互に略９０°ずつそれぞれの配置方向（方位）を異ならせて円周方向に４個配置している。

同様に低角度用検出器３８１〜３８６は、ウェーハ１表面に照射したレーザービーム２０４によって異物又は欠陥２０５から放出された散乱光Ｓｅのうち、ウェーハ１表面から約２０〜４０°の角度（仰角）に沿って入射するように配置されている。低角度用検出器３８１〜３８６は、上方から見た場合、円周方向に相互に略６０°ずつそれぞれの配置方向（方位）を異ならせて円周方向に６個配置している。

これらの高角度用検出器３７１〜３７４、及び低角度用検出器３８１〜３８６のうち、レーザービーム２０４の照射によってウェーハ１のベベル１０２領域で生じた強い回折光２０２の大きな影響を受ける検出器は、ウェーハ１の直径方向に沿って配置された高角度用検出器３７２及び３７４であり、次に強い回折光２０２の影響を受ける検出器は、低角度用検出器３８４及び３８５、並びに低角度用検出器３８１及び３８２である。

また、前記した強い回折光２０２による影響が少ない検出器は、ウェーハ１の直径方向とは直角に配置された、即ちウェーハ１の接線方向と平行する位置関係に配置された高角度用検出器３７１及び３７３である。また、強い回折光２０２による次に影響が少ない検出器は、低角度用検出器３８３及び３８６である。

図４は、本実施例のウェーハ表面検査装置の概略構成を示したものである。ウェーハ表面検査装置は、ウェーハ１を載置させるテーブル２１と、テーブル２１を回転させるスピンドルモータ等からなる回転駆動機構２３と、このテーブル２１と回転駆動機構２３を搭載してウェーハ１を所定の略直線方向に移動させる直線移動機構２２（進退駆動機構）と、投光光学系４００と、回転駆動機構２３と直線移動機構２２を制御する駆動制御器５１と、信号処理装置４と、データ処理装置５２と、ディスプレイ等からなる表示装置７５を備えて構成される。回転テーブル２１に載置された検査対象となる被検査物のウェーハ１は、所定の回転速度に制御され、直線移動機構２２により略中心からベベル１０２方向に向かって、所定方位へ直線移動する。

このウェーハ１の上部に配置された投光光学系４００は、２つの投光光学系を備えて構成されている。第１の投光光学系では、レーザー発振器を備えたレーザー光源３１から出力したレーザービーム２０４を、下方へと光路を変更するミラー３３１（光路切換機構）によって反射し、鉛直方向下方にレーザースポットＳｐ（以下スポットＳｐと称する）を形成してウェーハ１の表面に略垂直に投射される（垂直照射）。

第２の投光光学系では、レーザー光源３１から出力されたレーザービーム２０４の光路から、光路を変更するミラー３３１を二点鎖線で示した垂直方向の上方の位置に移動させ、光路の延長線上に配置された第２の投光光学系を構成するミラー３３２によって、レーザービーム２０４を鉛直方向下方に反射させる。次いで、この反射したレーザービーム２０４を、ウェーハ１表面への入射角を制御するミラー３５（入射角制御機構）によって反射し、レーザースポット２０１をウェーハ１表面に所定の入射角で投射する（斜方照射）
。

上記の垂直照射のレーザースポット２０１、又は斜方照射のレーザースポット２０１は、回転駆動機構２３及び直線移動機構２２の駆動によるウェーハ１の移動によって、ウェーハ１の表面を走査する。

テーブル２１に載置されたウェーハ１は、回転駆動機構２３によって所定の回転速度に回転されるとともに、その回転速度に応じてテーブル２１の半径方向（Ｘ方向：図中の白抜きの矢印方向）に向けて、直線移動機構２２により略直線方向に移動する。

よって、ウェーハ１表面に照射されるレーザースポット２０１は、ウェーハ１表面上をウェーハ１の略中心から半径方向外周側のベベル１０２に向けてスパイラル状に走査され、その結果、ウェーハ１表面を全面に亘って走査することが可能となっている。

なお、回転駆動機構２３及び直線移動機構２２の駆動は、駆動制御器５１を介してデータ処理装置５２によって制御される。回転駆動機構２３には回転方向の座標位置（θ）を検出する光学読み取り式のロータリーエンコーダ、直線移動機構２２には直線方向（Ｘ方向）の座標位置（ｒ）を検出する光学読み取り式のリニアエンコーダが、それぞれ配設されている。ウェーハ１表面上の走査位置は、ロータリーエンコーダ及びリニアエンコーダから送信される座標信号に基づいて検出され、駆動制御器５１を介してデータ処理装置５２へ送られ、異物又は欠陥２０５の検出信号と関連付けられ、メモリ７２に記憶される。本実施例では、位置座標の検出センサに光学読み取り式のリニアエンコーダを用いているが、共に、高精度で角度または直線上の位置が検出できるセンサであれば、他の検出原理を用いたものでも良い。なお、前述の回転駆動機構２３の回転速度及び直線移動機構２２の移動速度は、入力装置７６を介して表示装置７５上に設けられたレシピ画面より入力され、データ処理装置５２に登録された当該入力データに基づき、駆動制御器５１によって制御される。

本実施例によるウェーハ表面の検査装置では、前記の図２（ｃ）に示すように、ウェーハ１表面に異物又は欠陥２０５が存在すると、レーザービーム２０４のレーザースポット２０１によって、異物又は欠陥２０５に基づく散乱光Ｓｅが放射される。

このウェーハ１表面に存在する異物又は欠陥２０５から散乱した散乱光Ｓｅは、図３（ｂ）に示すように、その散乱光Ｓｅの一部は集光され、光電変換器である光電子増倍管（以下ＰＭＴと称する）等から構成される高角度用検出器３７１〜３７４、及び低角度用検出器３８１〜３８６によってそれぞれ受光される。

この高角度用検出器３７１〜３７４及び低角度用検出器３８１〜３８６に入射した異物又は欠陥２０５からの散乱光Ｓｅは、前記高角度用検出器３７１〜３７４及び低角度用検出器３８１〜３８６に入射したそれぞれの散乱光Ｓｅ強度に応じて、検出信号（電気信号）にそれぞれ変換され、これらの変換された検出信号（電気信号）が信号処理装置４に入力される。

信号処理装置４に入力された検出信号は、信号処理装置４によって高角度用検出器３７１〜３７４及び低角度用検出器３８１〜３８６それぞれの検出信号に信号処理が施され、データ処理装置５２に送られる。次いで、各検出信号はデータ処理装置５２に備えられたＡ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ）７１によりデジタルデータに変換され、該データ処理装置５２に備えられたメモリ７２に一旦、デジタルデータとして記憶される。

次いで、データ処理装置５２に備えられた演算装置（ＭＰＵ）７３によって、所定のプログラムが実行される。メモリ７２に一旦記録された高角度用検出器３７１〜３７４及び低角度用検出器３８１〜３８６の各デジタルデータは、駆動制御器５１を介して入力されたウェーハ１表面における走査位置の座標データ（θ，ｒ）と共に、該データ処理装置５２の演算器（ＭＰＵ）７３にて演算されデータ処理される。

データ処理装置５２の演算器（ＭＰＵ）７３によるデータ処理によって、前記検出信号の検出データと座標データ（θ，ｒ）に基づき、例えばウェーハ１表面に存在する異物又は欠陥２０５の大きさ、ウェーハ１表面上における位置座標，異物又は欠陥２０５の個数，異物や欠陥種の分離識別結果などを出力する。

さらに、データ処理装置５２の演算器（ＭＰＵ）７３が所定のプログラムを実行することで、ウェーハ１表面に存在する異物又は欠陥２０５の特徴データが生成され、異物又は欠陥２０５の個数，大きさ，ウェーハ１表面上における位置座標，異物や欠陥種の分離識別結果が、マップ表示としてプリンタあるいはディスプレイ等の表示装置７５等に出力される。

次に図５を用いて図４に示した本実施例の検査装置におけるエッジロールオフ１０１領域やベベル１０２領域に該当するウェーハ１外周部の所定領域の検査方法を説明する。

図５（ａ）はレーザービーム２０４がウェーハ１の所定領域１０の領域を照射している状態を示した概略図、図５（ｂ）は、高角度用検出器３７１〜３７４及び低角度用検出器３８１〜３８６で検出した検出信号の強度比を示した図、図５（ｃ）は、表示装置７５の画面上における閾値設定画面の一例を示した図である。

まず、図５（ａ）を用いてウェーハ１表面におけるエッジロールオフ１０１領域やベベル１０２（エッジ又はチャンファー）領域に該当する所定領域１０での状態を説明する。ウェーハ１表面に照射するレーザービーム２０４のレーザースポット２０１の周縁部が、ウェーハ１表面の大部分を占める平面領域からウェーハ１の半径方向の外側端に向かって走査されると、エッジロールオフ１０１の傾斜の始まる部分（境界位置）Ｒｐよりウェーハ１表面からの強い回折光２０２が徐々に強くなる。さらに、ベベル１０２の傾斜が始まる部分（境界位置）Ｅｐに差し掛かると、図２に示した直径方向の強い回折光２０２の強度は急に強くなり、ウェーハ１表面のベベルの境界位置Ｅｐの部分に存在する異物又は欠陥２０５から発生した散乱光Ｓｅの検出に大きな影響が出始める。

そのため、回折光の状態の変化をとらえることによって、ウェーハ１外周部における所定領域１０は、ウェーハ１表面の強い回折光２０２が徐々に強まり始める部分（エッジロールオフの境界位置Ｒｐ）から強い回折光２０２が急に強まる部分までの間をエッジロールオフ１０１，強い回折光２０２が急に強まる前記した傾斜が始まる部分（ベベルの境界位置Ｅｐ）からウェーハ１の半径方向外側端部までをベベル１０２領域として検出することができる。

ウェーハ１表面の大部分を形成する平面領域と所定領域１０における境界は、上記の場合、エッジロールオフ１０１の傾斜の始まる部分（境界位置）Ｒｐ、若しくはベベル１０２の傾斜が始まる部分（境界位置）Ｅｐを、平面領域との境界とすることができる。または、それぞれの領域に存在する異物又は欠陥２０５に応じて、半導体デバイスの歩留りに対する影響度が異なるため、二つの境界位置を設けて、検査領域を平面領域，エッジロールオフ１０１領域，ベベル１０２領域と複数の領域に分離識別させても良い。

次に、エッジロールオフ１０１の境界位置Ｒｐとベベル１０２の境界位置Ｅｐの検出方法について説明する。ウェーハ１表面に照射されるレーザービーム２０４のレーザースポット２０１によるウェーハ１表面の走査（スキャン）が、平面領域から所定領域１０にかかる際に、強い回折光の発せられる方向と略直角方向に配置された回折光を受けない（又は回折光の影響の少ない）角度（方位）の高角度用検出器（３７１，３７３）及び低角度用検出器（３８３，３８６）と、強い回折光の発せられる方向と略平行方向若しくは近接する方位に配置された回折光を受ける（又は回折光の影響の大きい）角度（方位）の高角度用検出器（３７２，３７４）及び低角度用検出器（３８１，３８２，３８４，３８５）とでは、検出信号に混入する回折光によるノイズレベルに大きな差異が現れる。

図５（ｂ）は、回折光を受けない（又は回折光の影響の少ない）角度（方位）に配置された検出器と、回折光を受ける（又は回折光の影響の大きい）角度（方位）に配置された検出器で、入射された散乱光Ｓｅや強い回折光２０２，弱い回折光２０３をそれぞれ受光し、図３（ｂ）及び図４に示した信号処理装置４からの出力信号を比較したものである。
ここでは、回折光を受ける（又は回折光の影響の大きい）角度に配置された検出器からの出力電圧をＶ１、回折光を受けない（又は回折光の影響の少ない）角度に配置された検出器からの出力電圧をＶ２とし、ウェーハ１の半径方向（ｒ）に対する出力信号を演算した出力電圧の比（Ｖ１／Ｖ２）を、閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２と共に表している。

図５（ｂ）に示した出力電圧比Ｖ１／Ｖ２の値は、走査用のレーザービーム２０４のレーザースポット２０１が照射されるウェーハ１表面の位置が、平面領域からウェーハ１の半径方向の外方端部の所定領域１０に到達すると、図２（ａ）に示したような強い回折光２０２が発生し、この強い回折光２０２の影響を受けて（又は回折光の影響が大きくなって）出力電圧の比の値が大きくなる。まずは、エッジロールオフ１０１の傾斜の始まる部分（境界位置）Ｒｐより徐々に大きくなり、ベベル１０２の傾斜が始まる部分（境界位置）Ｅｐに差し掛かると、急に大きくなる。よって、出力電圧比Ｖ１／Ｖ２の値と閾値とを比較することにより、ウェーハ１の平面領域と外方端部のエッジロールオフ１０１やベベル１０２に該当する所定領域１０の境界位置Ｒｐ，Ｅｐを正確に判定することが可能となる。

図５（ｃ）に示す設定画面は、出力電圧比Ｖ１／Ｖ２値を比較判定するために表示装置７５上に設けた、閾値設定画面の一例である。出力電圧の比Ｖ１／Ｖ２の閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２の値は、ウェーハ１表面に照射するレーザービーム２０４の条件によって変化するため、検査条件設定画面５０４（条件設定手段）の中で、出力電圧の比Ｖ１／Ｖ２の閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２の値を入力装置７６より任意に設定可能としている。この閾値設定画面５０１には、ベベル１０２の境界位置Ｅｐを判断するための閾値設定手段５０２とエッジロールオフ１０１の境界位置Ｒｐを判断するための閾値設定手段５０３を設けている。このベベルの境界位置Ｅｐ，エッジロールオフの境界位置Ｒｐを判断するための複数の閾値設定手段５０２，５０３の設定値に基づいて、所定領域１０を分離識別する。データ処理装置
５２の演算器７３で比較演算し、図５（ｂ）に示す出力電圧比Ｖ１／Ｖ２の値が徐々に大きくなって閾値Ｔｈ２を超える位置を平面領域とエッジロールオフ１０１の境界位置Ｒｐと判定する。次いで出力電圧比Ｖ１／Ｖ２の値が急に大きくなって閾値Ｔｈ１を越える位置をエッジロールオフ１０１領域とベベル１０２領域との境界位置Ｅｐと判定する。また前記閾値Ｔｈ１を越えた領域全体をウェーハ１表面のベベル１０２に該当する所定領域１０と判定する。

上記したように、所定領域１０における回折光の影響度が異なる複数の検出器で受光した検出信号に基づき、データ処理装置５２の演算器７３で比較演算することによって、ウェーハ１表面の平面領域と所定領域１０との間の境界位置（エッジロールオフの境界位置Ｒｐ，ベベルの境界位置Ｅｐ）を精度良く判定することができる。

この結果、ウェーハ１表面にレーザービーム２０４のレーザースポット２０１を照射して走査する有効範囲を、精度良く限界まで拡張した、広い範囲に設定することが可能とな
る。

また、本検査装置では、上記したように検出器で受光した検出信号に基づいてデータ処理装置５２の演算器７３で比較演算することによって、ウェーハ１表面の所定領域１０の範囲を精度良く設定でき、この所定領域１０にレーザービーム２０４のレーザースポット２０１を照射して走査する際には、回折光の影響を受けない又は影響の少ない位置に配置した検出器を選択して、異物又は欠陥２０５を判定するための検出信号を選別できる。

この結果、所定領域１０に存在する異物又は欠陥２０５の状態について回折光による影響を受けずに、又は影響を少なくして検出することが可能となる。

即ち、ウェーハ１の所定領域１０にレーザービーム２０４のレーザースポット２０１を照射して、所定領域１０に存在する異物又は欠陥２０５を測定する場合には、エッジロールオフ１０１領域とベベル１０２領域に該当する境界位置Ｒｐ，Ｅｐを検出した時点で、データ処理装置５２の演算器７３によって、検出器の選別処理を行う（検出器選別手段）。例えば、高角度用検出器３７１〜３７４及び低角度用検出器３８１〜３８６の中から、
ウェーハ１表面の所定領域１０で発生する強い回折光２０２を受けない（又は回折光の影響の少ない）角度に配置された高角度用検出器３７１，３７３及び低角度用検出器３８３，３８６を選択し、この選択された各検出器で検出した検出信号に基づき、所定領域１０に存在する異物又は欠陥２０５を検出する。これにより、ウェーハ１の所定領域１０に生じる強い回折光２０２によるノイズの影響を受けずに（又は影響を小さくして）、所定領域１０に存在する異物又は欠陥２０５の状況を精度良く測定することができる。

または、データ処理装置５２の演算器７３によって、検出器の選別処理及び感度修正処理を行っても良い。例えば、高角度用検出器３７１〜３７４及び低角度用検出器３８１〜３８６の中から、所定領域１０で発生する強い回折光２０２を受ける（又は回折光の影響の大きい）角度に配置した高角度用検出器３７２，３７４（又は低角度用検出器３８１，３８４及び検出器３８２，３８５）を選択して、選択された検出器の検出感度を下げる感度修正処理の操作（検出感度制御手段）を行う。或いは、ウェーハ１表面に照射されるレーザービーム２０４の強度（パワー）を下げて照射するように、レーザー光源３１の出力を制御する処理（出力制御手段）を行っても良い。

感度修正処理の検出器における検出信号、或いは強度を下げたレーザービーム２０４における検出信号に基づき、ウェーハ１表面の所定領域１０に存在する異物又は欠陥２０５を判定する。このことによって、ウェーハ１の所定領域１０で生じる強い回折光２０２によるノイズの影響を受けずに（又は影響を小さくして）、所定領域１０に存在する異物又は欠陥２０５の状態を精度良く測定することができる。また、強い回折光２０２による検出器へのダメージを抑制できるため、検出器の破損を防止することができる。

次に図６および図７を用いて、本発明の一実施例であるウェーハ１表面から検出された異物又は欠陥２０５の位置座標補正の方法について説明する。図６はウェーハ１を載置するテーブル２１の螺旋走査駆動方法を示す図、図７は各θ座標におけるエッジロールオフの境界位置Ｒｐ，ベベルの境界位置Ｅｐを求める方法を示している。

図４で述べたように、テーブル２１に載置されたウェーハ１は、回転駆動機構２３によって所定の回転速度に回転（θ方向）されるとともに、その回転速度に応じてテーブル２１の半径方向（ｒ方向）に向けて、直線移動機構２２により略直線方向に移動する。よって、図６に示すように、ウェーハ１を載置するテーブル２１は、回転移動量θと並進移動量ｒの組合わせによって、相対的にレーザースポット２０１がウェーハ１を螺旋状に走査することとなる。基準位置６０１は、上述のロータリーエンコーダとリニアエンコーダからの位置座標信号にて制御された、検査開始の始点となる位置座標である。この基準位置６０１を始点に、前記テーブル２１が１回転する各走査レーンである第１走査レーン６０２乃至第ｍ走査レーン６０５の間、各々、半径方向外周部に向かってΔｒだけ移動する。レーザースポット２０１の径がΔｒより小さいと、検査領域に抜けが生じるので、通常Δｒはレーザースポット２０１の径より小さく設定されている。従って、横軸に同一のθ座標を切出すと、Δｒずつ移動しながらも、ウェーハ１表面の形状変化を半径方向外周部に向かって漏れなく検査することになる。なお、各走査レーン６０２〜６０５における並進移動のΔｒは、小さいほど、形状変化の検出感度は向上するが、検査装置のスループットが低下する。ウェーハ１外周部の近辺（近傍）にレーザースポット２０１の走査が至った際に、並進移動のΔｒが小さくなるように制御することが好ましい。

なお、基準位置６０１は、テーブル２１における仮のウェーハ１中心であり、実際のウェーハ１中心は、搬送機構系が有する大きさの異なるランダム誤差によってウェーハ１の載置位置が搬送毎に変わることや、載置後の位置ずれなどにより、搬送毎に変化する。よって、実際のウェーハ１中心と基準位置６０１とは、検査毎にズレ量が変動することになる。

図７は、前述のデータ処理装置５２のメモリ７２に記憶された、回折光を受ける（又は回折光の影響の大きい）角度（方位）に配置された検出器のデジタルデータＤ１と、回折光を受けない（又は回折光の影響の少ない）角度（方位）に配置された検出器のデジタルデータＤ２に基づいてデータ処理装置５２で演算処理し、並進移動量ｒ（移動距離）に対する出力電圧比Ｄ１／Ｄ２の変化を、各々の同一θ座標でプロットしたものである。図５（ｂ）に示したように、並進移動量ｒ（移動距離）がウェーハ外周部に近づくと、エッジロールオフ１０１の傾斜の始まる部分Ｒｐ（境界位置）より徐々に大きくなり、ベベル１０２の傾斜が始まる部分Ｅｐ（境界位置）に差し掛かると、急に大きくなる。出力電圧比Ｄ１／Ｄ２カーブの、このエッジロールオフの境界位置Ｒｐ，ベベルの境界位置Ｅｐに対応した変化は、ウェーハ１のズレ量と偏心の状態に応じて、各々のθ座標でその位置が変化する。そこで、ベベル１０２の境界位置Ｅｐを判定する閾値Ｔｈ１とエッジロールオフ１０１の境界位置Ｒｐを判定する閾値Ｔｈ２により、ウェーハ１周方向の任意のθ座標ごとに、このエッジロールオフの境界位置Ｒｐ，ベベルの境界位置Ｅｐの並進移動量ｒ（移動距離）の位置を検出すれば、ウェーハ１のズレ量と偏心の状態を知ることができる。

また、同様な方法にて、ノッチの位置を検出することもできる。図７に示すθｙは、ノッチの領域を捉えたものである。ノッチの領域は、ウェーハ１に形成した切欠きであるため、出力電圧比Ｄ１／Ｄ２の変化が、他のθ座標よりも早い時点で現れる。このθ座標の位置を捉えることによってノッチの位置を検出することができる。図８に示すようにノッチ８０３の領域近傍の複数のθ座標（例えば、図中のθｙ_-2n，θｙ_-n，θｙ，θｙ_+n，θｙ_+2n）を切出して、各θ座標におけるベベル１０２の境界位置Ｅｐが検出された移動距離（ｒ）８０１を検出する。そして、その移動距離（ｒ）８０１が最も小さくなるθ座標（θｙ）の位置をノッチ８０３の座標とする。ノッチ８０３の中心分が平坦部８０２であって、その位置を特定できない場合には、平坦部８０２領域の移動距離（ｒ）８０１を微分し、その値が略０となる領域の中央をノッチ８０３の座標とする。

図９は、テーブル２１の基準位置６０１を基に、ウェーハ１周方向のθ座標ごとのベベル１０２の境界位置Ｅｐが検出された移動距離８０１と、エッジロールオフ１０１の境界位置Ｒｐが検出された移動距離９０１をＸ−Ｙ座標上にプロットしたものである。テーブル２１の基準位置６０１を（０，０）座標とし、この座標を通るθ座標の０°と１８０°の線をＸ軸、これと直交する９０°と２７０°の線をＹ軸としている。このベベル１０２の境界位置Ｅｐ及びエッジロールオフ１０１の境界位置Ｒｐより描かれた略円状の中心と、ノッチ８０３のθ座標から、ウェーハ１のズレ量と偏心の状態を検出することができる。

図１０はベベル１０２の境界位置Ｅｐより描かれた概略円形の略中心を求める方法の一例である。弦の垂直二等分線は、円の中心を通ることを利用して中心を求める一例であり、中心が求められる方法であれば何でも良い。例えば、ベベルの境界位置Ｅｐが検出された移動距離８０１上の３点の座標を任意に選択し、ｘ²＋ｙ²＋ａｘ＋ｂｙ＋ｃ＝０の円の方程式から導いても良い。また、エッジロールオフ１０１の境界位置Ｒｐより求めても良い。出力電圧比Ｄ１／Ｄ２の信号強度の上で、ベベル１０２の境界位置Ｅｐより求めたほうが、より安定した結果が得られる。ここではベベル１０２の境界位置Ｅｐより求める方法について一例を示す。

予めデータ処理装置５２に記憶した一次関数ｆ(ｘ)１により、ベベルの境界位置Ｅｐが検出された移動距離８０１の交点Ａ（Ｘ１，Ｙ１）点、Ｂ（Ｘ２，Ｙ２）点の座標を演算処理して求め、線分Ａ−Ｂの中点であるＣ（Ｘ３，Ｙ３）点を通る垂直二等分線の方程式ｆ(ｘ)３を算出する。同様に一次関数ｆ(ｘ)２より、ベベルの境界位置Ｅｐが検出された移動距離８０１の交点Ｄ（Ｘ４，Ｙ４）点、Ｅ（Ｘ５，Ｙ５）点の座標を演算処理して求め、線分Ｄ−Ｅの中点であるＣ（Ｘ３，Ｙ３）点を通る垂直二等分線の方程式ｆ(ｘ)４を求める。線分Ａ−Ｂの垂直二等分線の方程式ｆ(ｘ)３と線分Ｄ−Ｅの垂直二等分線の方程式ｆ(ｘ)４との連立方程式から、垂直二等分線の交点を求めることにより、ベベルの境界位置Ｅｐより描かれた略円形の略中心Ｈ（Ｘ７，Ｙ７）点が導かれる。すなわち高速回転しながら表面検査を行った時点の、ウェーハ１の略中心Ｈが求められる。この略中心Ｈの位置精度を上げる上で、垂直二等分線を３つ以上にすることが好ましい。複数の垂直二等分線の交点から導き出される複数の略中心Ｈの座標を平均若しくは加重平均をすることにより、位置精度を向上できる。円の方程式から略中心Ｈを導く場合も同様に、３点の座標のセットを複数個選択し、得られた複数個の略中心Ｈの座標を平均若しくは加重平均をすることにより、位置精度を向上できる。平均若しくは加重平均によって、精度が向上することは、他の方法においても効果は同様である。

次いで、図８で得られたノッチ８０３の座標と図１０より導かれた略中心Ｈの座標を通る軸を、検出された異物又は欠陥２０５の位置座標を補正するための第一の基準線１００１（被検査物の垂直方向基準線）、略中心Ｈの座標を通り、第一の基準線と略直交する方向の軸を第二の基準線１００２（被検査物の水平方向基準線）とする。テーブル２１の基準位置６０１に基づくＸ軸，Ｙ軸を、第一の基準線１００１と第二の基準線１００２に整合するための座標変換テーブルを作成する。座標変換テーブルに基づいて、記憶された異物又は欠陥２０５の位置座標を、被検査ウェーハ１の略中心Ｈを中心座標として補正する。図１０に示す矢印が、座標補正の方向となる。本実施例では、座標変換テーブルを用いているが、座標補正式を算出して、記憶された異物又は欠陥２０５の位置座標に、演算処理を行っても良い。また、補正を行うための基準は、第一の基準線１００１だけでも良い。被検査ウェーハ１の略中心Ｈと、ノッチ８０３のθ座標が判れば、座標補正を行うことができる。若干精度は落ちるものの、高速に演算処理することができる。また、第二の基準線１００２は、略中心Ｈを通らなくても、第一の基準線１００１と所定の角度で交差していても良い。テーブル２１の基準位置６０１に基づいて構成された座標形態に、整合できる第二の基準線１００２であれば何でも良い。なお、本実施例では、ノッチ８０３の位置が常に所定の位置に配置されるように、表示装置７５に表示している。当該表示に対する異物又は欠陥２０５の座標補正は、被検査ウェーハ１の略中心Ｈの座標の補正後でも良いし、含めて座標補正の演算処理を行っても良い。

前述のように、本実施例の検査装置は、ベベル１０２やエッジロールオフ１０１の所定領域の特徴量を捉えることによって、被検査のウェーハ１自体の略中心Ｈの位置ずれやΘズレの状態を検出することができる。また、前記位置ずれやΘズレに基づいて、ウェーハ１自体の略中心Ｈを基準に、座標補正をすることができる。

その結果、被検査ウェーハ１の検査時の状態に基づいて座標補正するため、搬送機構系にランダム誤差を有し、ステージへのウェーハ１の設置位置が搬送毎に変動した場合でも、安定した異物又は欠陥２０５の座標精度を得ることができる。また、スピンドルモータの偏心による影響を抑止して、高い座標精度が維持できる。高性能のスピンドルモータを必要としないため、装置製造コストを低減することができる。さらに検査装置の機差を抑止できるため、他の検査装置間との、異物又は欠陥２５の座標のマッチング性を向上できる。

また、ウェーハ１自体の略中心Ｈを基準に座標補正するため、回転速度によるウェーハ１の被検査面の膨張度合や、撓み量の変化によるウェーハ１の縮小度合に対し、補正係数を乗じることで座標の補正が容易となる。

次に図１１に示したフローチャートを用いて、図４に示した本実施例におけるウェーハ表面の検査装置によってウェーハ１の表面に存在する異物又は欠陥２５の有無をレーザービーム２０４のレーザースポット２０１を照射してウェーハ１の表面を走査する測定の流れを説明する。

まず最初に、ウェーハ平面領域の検査条件を設定のステップ１１０１では、図４に示した本実施例であるウェーハ表面の検査装置のデータ処理装置５２によって、被測定物のウェーハ１のウェーハ平面領域の検査条件を設定する。

次に測定開始のステップ１１０２では、本実施例であるウェーハ表面の検査装置のテーブル２１の回転を駆動制御器５１からの指令によって開始し、テーブル２１に載置されたウェーハ１を回転させながらウェーハ１の表面に照射するレーザービーム２０４のレーザースポット２０１の位置をウェーハ１の半径方向中心部より半径方向外側端部に向けて移動させながら測定（走査）を開始する。

平面領域走査中のステップ１１０４では、ウェーハ１の表面の平面領域をレーザービーム２０４のレーザースポット２０１をウェーハ１の半径方向中心部より半径方向外側端部に向けて移動させながら照射してウェーハ１の表面を走査する。

次の各受光器で受光した検出信号を周回毎に平均化したレベルを算出するステップ１１０５では、レーザースポット２０１がウェーハ１の表面上を一周している間に前記受光器で検出した散乱光Ｓｅの検出信号を平均化したレベルを算出するものである。

レーザービーム２０４のレーザースポット２０１をウェーハ１の表面に略同心円状に連続的に照射し、ウェーハ１の表面に存在する異物又は欠陥２５から散乱した散乱光Ｓｅは、高角度用検出器３７１〜３７４及び低角度用検出器３８１〜３８６によって受光され、これらの受光信号である検出信号を前述したようにデータ処理装置５２によって周回毎に平均化して検出信号の平均レベルを算出する。

次に、ウェーハ１の直径方向に配設されて回折光を受ける（又は回折光の影響の大きい）角度に配置された受光器から出力された出力電圧Ｖ１と、ウェーハ１の半径方向に配設されて回折光を受けない（又は回折光の影響の少ない）角度に配置された受光器から出力された出力電圧Ｖ２との出力電圧の比（Ｖ１／Ｖ２）を算出する、ウェーハ直径方向（Ｖ１）と半径方向（Ｖ２）にある受光器の信号比を算出するステップ１１０６に進む。

そして前記データ処理装置５２によってウェーハ１の直径方向に配設された受光器で検出した受光信号と半径方向に配設された受光器で検出した受光信号の出力電圧の比（Ｖ１／Ｖ２）を算出する。

ウェーハ１の表面にレーザービーム２０４のレーザースポット２０１を照射させる位置は、ウェーハ１の表面の中心から半径方向外周端部に向かって移動するが、このレーザースポット２０１の位置の移動は直線移動機構２２を駆動することによるウェーハ１の位置の移動に伴なうものである。

よって図４に示した直線移動機構２２の移動量の入力値と、ウェーハ１の中心からウェーハ１の表面の前記所定領域１０までの距離の設定値とを比較しながらレーザービーム２０４のレーザースポット２０１を移動させながら照射してウェーハ１の表面を走査させ、この照射位置が平面領域から所定領域１０に近接したならばレーザービーム２０４のレーザースポット２０１を移動させる送り速度を細かく設定してウェーハ１の表面を略同心円状に走査できるようにする。

そして、ウェーハ１の表面を走査するレーザービーム２０４のレーザースポット２０１の走査位置（検出位置）の位置データと共に、受光器で受光したウェーハ１の表面に存在する異物又は欠陥２５から散乱した散乱光Ｓｅの検出信号を前記データ処理装置５２の演算器（ＭＰＵ）７３で演算してデータ処理する。

そして次に、閾値（Ｔｈ１）＜Ｖ１／Ｖ２を判断するステップ１１０７に進み、前記データ処理装置５２の演算器７３によって演算した前記出力電圧の比Ｖ１／Ｖ２の算出値と、図５の（ｂ）に示す予め設定した閾値Ｔｈ１とを比較して前記出力電圧の比Ｖ１／Ｖ２の算出値が閾値Ｔｈ１を超えた位置である、現在、レーザービーム２０４のレーザースポット２０１をウェーハ１の表面に照射させている位置がウェーハ１の表面の平面領域とウェーハ１のベベル１０２に該当する所定領域１０との境界位置Ｅｐであると判定する。

前記のウェーハ１の表面の平面領域と所定領域１０とのベベルの境界位置Ｅｐを正確に測定するために、ウェーハ１の表面に照射するレーザービーム２０４のレーザースポット２０１が前記所定領域１０の近傍に近づくと、レーザービーム２０４のレーザースポット２０１の送りを細かくしてウェーハ１の表面に略同心円状にレーザービーム２０４のレーザースポット２０１を照射させる。

このようにレーザービーム２０４のレーザースポット２０１を照射すれば、この略同心円状に走査するウェーハ１の表面の照射位置に異物又は欠陥２０５が存在する場合であっても、この異物又は欠陥２５から発生する散乱光Ｓｅを検出器で検出した検出信号から、ウェーハ１の表面を略同心円状に走査した近接する複数の円周上の位置から異物又は欠陥２５から発生する散乱光Ｓｅによる検出信号が検出されることから、この異物又は欠陥２５から発生する散乱光Ｓｅによる検出信号を前記データ処理装置５２の演算器７３の演算によって削除すれば、ウェーハ１の表面の平面領域とウェーハ１のベベル１０２に該当する所定領域１０との境界位置Ｅｐを精度良く判定することが可能となる。

尚、前記所定領域１０の近傍に近づいた場合のウェーハ１の表面に照射するレーザービーム２０４のレーザースポット２０１の送り量は、通常の送り量の１／４〜１／２と細かく設定すれば良い。

次に、前記出力電圧の比Ｖ１／Ｖ２の算出値が閾値Ｔｈ１を越えた領域の全体をウェーハ１のエッジ部ｄに該当するウェーハ１の表面の所定領域１０と判断する。

そしてその後、ウェーハ１の表面の前記所定領域１０にレーザービーム２０４を照射して走査する検査に対応するように、所定領域と判別し検査条件を変化させるステップ１１０８に進んで、レーザービーム２０４のレーザースポット２０１を照射して走査する位置が前記平面領域からベベルの境界位置Ｅｐを越えて前記所定領域に移行したと前記データ処理装置５２の演算器７３で判断した場合には、該データ処理装置５２の演算器７３にてウェーハ１の所定領域１０にレーザービーム２０４のレーザースポット２０１を照射して走査する所定領域用の検査条件を変化して設定する。

即ち、ウェーハ１の表面の所定領域１０を走査するレーザービーム２０４のレーザースポット２０１を照射するレーザー光源３１から照射されるレーザービーム２０４の強度を下げるように調節するか、或いは散乱光Ｓｅを受光する検出器の受光感度を調節してウェーハ１の表面の所定領域１０に存在する異物又は欠陥２５から発生する散乱光Ｓｅを受光する位置に配置された検出器の受光感度を下げるように設定する。

上記のように所定領域１０における検査条件を変化させて設定すれば、ウェーハ１の表面のベベル１０２によって発生する強い回折光２０２の影響を少なくしてウェーハ１の表面の所定領域１０に存在する異物又は欠陥２５から発生する散乱光Ｓｅを検出することが可能となり、この結果、前記所定領域１０に存在する異物又は欠陥２５を検出できるものである。

そして、前記の所定領域と判別し検査条件を変化させるステップ１１０８における検査が終了した場合、並びに、閾値（Ｔｈ１）＜Ｖ１／Ｖ２を判断するステップ１１０７で前記出力電圧の比Ｖ１／Ｖ２の算出値が閾値Ｔｈ１より小さな値にしかならない場合には、測定終了位置を判定するステップ１１０３に進み、そして、レーザービーム２０４のレーザースポット２０１の位置がウェーハ１の表面の測定終了位置まで走査を完了していた場合には、測定終了のステップ１１０９に進んでウェーハ１の表面の測定は終了する。

前述した本実施例のウェーハ表面の検査装置では、テーブル２１に載置したウェーハ１を回転させてレーザービーム２０４のレーザースポット２０１をウェーハ１の表面に照射し、ウェーハ１の表面に存在する異物又は欠陥２５から発生する散乱光Ｓｅを検出器によって受光して前記異物又は欠陥２５の状況を検査するものであるが、この検出器の劣化や散乱光Ｓｅの検出精度の低下を下記した対応によって抑制している。

即ち、本実施例のウェーハ表面の検査装置では、ウェーハ１のベベル１０２に該当するウェーハ１の表面の所定領域１０の検査での前記散乱光Ｓｅの検出感度の低下をおさえるため、ウェーハ１の表面に存在する異物又は欠陥２５から発生した散乱光を検出する複数個設置された検出器の中から、ウェーハ１のベベル１０２で発生する強い回折光２０２ができるだけ入射しない配置方向の検出器を選定して、選定した検出器によって前記散乱光を検出した受光信号を用いてウェーハ１の表面に存在する異物又欠陥２５を高精度に検出している。

また、ウェーハ１のエッジ部ｄから発生する強い回折光２０２の方向は、ウェーハ１の回転に対して常に同一の方向となるウェーハの直径方向に発生するため、この強い回折光２０２を受ける角度を外した位置に配置されて、ウェーハ１の表面に存在する異物又は欠陥２５から発生する散乱光Ｓｅを検出する検出器を選択し、この選択した検出器による散乱光Ｓｅの受光信号に基づいてウェーハ１の表面に存在する異物又は欠陥２５を高精度に検出している。

即ち、本実施例のウェーハ表面の検査装置では、散乱光Ｓｅを検出する検出器が図２（ａ）に示すウェーハ１のベベル１０２で発生した強い回折光２０２による影響を受けないように、ウェーハ１の表面に存在する異物又は欠陥２５から発生した散乱光を検出する検出器として、多数配置された検出器の中から高角度用検出器３７１，３７３、及び低角度用検出器３８３，３８６を選択し、これらの選定した検出器によってウェーハ１の表面に存在する異物又は欠陥２５から発生する散乱光Ｓｅを効果的に検出することで、前記異物又は欠陥２５の状況を高精度に測定（検査）している。

また、検出器の数や配置する位置については、強い回折光２０２を避ける位置に適宜設定してもよい。

本発明の実施例によれば、被検査物の表面をレーザービームを照射して検査する場合に、被検査物の検査対象となる平面領域の範囲をできるだけ広く設定可能にするため、この平面領域と該平面領域に隣接した被検査物のエッジ部に該当する所定領域との境界位置を正確に判別して検査する被検査物の検査装置及び被検査物の検査方法が実現できる。

次に、図１２を用いて、本発明の他の実施例である被検査物の検査装置及び被検査物の検査方法を説明する。

本実施例の被検査物の検査装置は、図２乃至図６に示した先の実施例である被検査物の検査装置とその構成及び作用は大部分が共通しているので、両者に共通の構成については説明を省略し、相違する構成についてのみ以下に説明する。

図１２において、本実施例の被検査物の検査装置では、ウェーハ１の表面におけるベベル１０２に該当する所定領域１０と平坦な平面領域との間の境界位置Ｅｐの判別を行うために、ウェーハ１の表面に照射したレーザービーム２０４のレーザースポット２０１の形状及びレーザースポット２０１の形状の周辺を写すハーフミラー５１２と、このハーフミラー５１２で反射した前記レーザースポット２０１の形状及びレーザースポット２０１の形状の周辺を撮影する観察カメラ５００とを設置する。観察カメラ５００で撮影した前記レーザースポット２０１の形状の画像データ及びレーザースポット２０１の形状の周辺の画像データに基づき、データ処理装置５２における画像認識技術によって、前記ベベルの境界位置Ｅｐの判別及び所定領域１０の範囲の判別を行うようにしたものである。

即ち、前記被検査物であるウェーハ１の表面の上部から被検査物の表面に向かって垂直方向に前記レーザービーム２０４を照射する光路にハーフミラー５１２を配置する。さらに、このハーフミラー５１２を透過したレーザービーム２０４のレーザースポット２０１がウェーハ１の表面に照射されるレーザースポット２０１の形状の画像及びレーザースポット２０１の形状の周辺の画像について、前記ハーフミラー５１２を介して反射した前記のレーザースポット２０１の形状の画像及びレーザースポット２０１の形状の周辺の画像を撮影する観察カメラ５００を備えるものである。

つまり、投光光学系におけるレーザー光源３１から出力されたレーザービーム２０４をミラー３３１によって反射させてウェーハ１の表面に向かって鉛直方向下方に垂直投射させるレーザービーム２０４と、ウェーハ１の表面に照射されたレーザービーム２０４のレーザースポット２０１の位置を写す画像とが干渉しないようにするために、レーザービーム２０４は透過させ、且つウェーハ１の表面に照射されるレーザースポット２０１の位置及びその周辺の画像は観察カメラ５００の配置方向に反射させて撮影させるハーフミラー５１２を備えるものである。

この観察カメラ５００は、投光光学系が照射するレーザービーム２０４のレーザースポット２０１がウェーハ１の表面に照射されたレーザースポット２０１の形状、並びにこのレーザースポット２０１の周辺部の画像を撮像できる画素数と解像度を有する。

本実施例では、レーザービーム２０４のレーザースポット２０１をウェーハ１の表面に照射して走査（スキャン）中に前記したウェーハ１の表面に照射されたレーザースポット２０１の形状、並びにこのレーザースポット２０１の周辺部の画像を観察カメラ５００によって撮影し、逐次、画像データとして取得して、本実施例の検査装置に備えられたデータ処理装置５２で画像認識技術によって前記画像データを解析してウェーハ１の表面の前記平面領域と所定領域との間のベベルの境界位置Ｅｐ、並びにウェーハ１のベベル１０２に該当する前記所定領域１０の範囲を判別するものである。

即ち、観察カメラ５００によって撮影される前記レーザービーム２０４のレーザースポット２０１の形状は、例えばこのレーザースポット２０１が照射される位置がウェーハ１の表面の平面領域に在る場合には円形であった場合、このレーザースポット２０１の照射位置が前記平面領域からウェーハ１のエッジ部ｄに該当する所定領域１０に変わるベベルの境界位置Ｅｐに入るとレーザースポット２０１の形状が前記べベル１０２の傾斜した面によって楕円形に変化する。

このため、前記データ処理装置５２にて観察カメラ５００によって撮影されたレーザースポット２０１の形状をパターンマッチングさせる画像認識技術を適用すれば、ウェーハ１の表面の前記平面領域と所定領域１０との間のベベルの境界位置Ｅｐを高精度に判別することができる。

また、上記と同様の手法によってウェーハ１のエッジ部ｄに該当する所定領域１０の範囲も判別することができる。

また、ウェーハ１の表面に存在する異物ｅや、スクラッチ傷や結晶欠陥（ＣＯＰ）等の欠陥で散乱した散乱光Ｓｅは先の実施例と同様に高角度用検出器３７１〜３７４及び低角度用検出器３８１〜３８６によって検出され、前記検出器で検出された受光信号が信号処理装置４及びデータ処理装置５２に送られて演算処理され、前記異物又は欠陥２５の大きさや位置がディスプレイ７５等に表示されるように構成されている。

尚、本実施例では前記ベベルの境界位置Ｅｐの判別、並びにウェーハ１の表面に存在する異物又は欠陥２５の状況の判別は、図２乃至図６を用いて説明した先の実施例と同様であるので説明を省略したが、ウェーハ１の表面の前記平面領域と所定領域１０との間のベベルの境界位置Ｅｐを高精度に判別すると共に、ウェーハ１の表面に存在する異物又は欠陥２５から発生する散乱光Ｓｅを検出器で効果的に検出して前記異物又は欠陥２５の状況を高精度に測定することが可能となる。

次に図１３を用いて本発明の更に他の実施例である被検査物の検査装置及び被検査物の検査方法を説明する。

図１３に示した本実施例の被検査物の検査装置も、図２乃至図６に示した先の実施例である被検査物の検査装置とその構成及び作用は大部分が共通しているので、両者に共通の構成については説明を省略し、相違する構成についてのみ以下に説明する。

図１３において、本実施例の被検査物の検査装置では、ウェーハ１の表面における平坦な平面領域とベベル１０２に該当する所定領域１０との間の境界位置Ｅｐの判別、及び判別及び所定領域１０の範囲の判別、並びにウェーハ１の表面に存在する異物又は欠陥２５の状況の判別は、ウェーハ１の表面にレーザービーム２０４のレーザースポット２０１を照射してウェーハ１の表面で散乱した散乱光Ｓｅを受光するために、このウェーハ１の上方に設置されて該散乱光Ｓｅを反射させる複数個の集光ミラー６１３と、これら複数個の集光ミラー６１３で反射された散乱光Ｓｅを受光するために例えば円環状に多数のセンサを配列した構成のラインセンサ６００とを設置し、前記集光ミラー６１３で反射させた散乱光Ｓｅを受光するラインセンサ６００のセンサの位置によって、この受光したセンサの受光信号に基づいて信号処理装置４及びデータ処理装置５２に送られて演算処理され、前記異物又は欠陥２５の大きさや位置がディスプレイ７５等に表示されるように構成されている。

そしてこの結果、ウェーハ１の表面における平坦な平面領域とエッジ部ｄに該当する所定領域１０との間のベベルの境界位置Ｅｐの判別、及び所定領域１０の範囲の判別、並びにウェーハ１の表面に存在する異物又は欠陥２５の状況の判別が実行されて、前記ベベルの境界位置Ｅｐの位置及び、前記異物又は欠陥２５の大きさや位置がディスプレイ７５等に表示されるように構成されている。

本実施例で散乱光Ｓｅを受光するラインセンサ６００を用いる効果としては、光電子増倍管（ＰＭＴ）を用いた先の実施例の検出器と比較して、強い回折光が入射した場合でも故障しにくい点が上げられる。

また本実施例のラインセンサ６００においても、先の実施例の検出器によって散乱光Ｓｅを受光する場合と同様に、ウェーハ１の直径方向に発生する強い回折光２０２の影響を受ける、又はこの強い回折光２０２の影響を受けやすい領域のウェーハ１の表面から散乱した散乱光Ｓｅの受光信号Ｖ１と、ウェーハ１のベベル１０２の接線方向に発生する弱い回折光２０３の影響を受ける、又はこの弱い回折光２０３の影響を受けやすい領域のウェーハ１の表面から散乱した散乱光Ｓｅの受光信号Ｖ２を夫々取得する。

そして、図２乃至図６に示された先の実施例の場合の演算処理と同様に、ラインセンサ６００の複数のセンサで検出した受光信号の出力電圧Ｖ１及び受光信号の出力電圧Ｖ２の比（Ｖ１／Ｖ２）の値と、任意に設定した閾値Ｔｈ１とを比較して、閾値Ｔｈを越えたウェーハ１の表面の位置を、ウェーハ１の平坦な表面領域とウェーハ１のベベル１０２に該当する所定領域との間の境界位置Ｅｐを正確に判断することが可能となる。

また本実施例のラインセンサ６００では、ウェーハ１の表面に存在する異物又は欠陥２５で散乱した散乱光Ｓｅを前記した回折光の影響をあまり受けずに受光できるので、これらの異物又は欠陥２５の状況を高精度に検出することが可能となる。

更にエッジ部に該当する所定領域１０に存在する異物又は欠陥２５の状況を測定する場合には、ラインセンサ６００のうちノイズとなる強い回折光２０２の影響を受けない角度の範囲に位置するセンサの部分を選択することにより感度低下を最小限に抑えて、所定領域１０に存在する異物又は欠陥２５の状況の検査を可能にできる。

このようにウェーハ１の表面領域と所定領域との間のベベルの境界位置Ｅｐを正確に判別することにより、ウェーハ１の表面の平坦な平面領域を最大限に利用可能とするだけでなく、従来、測定ができなかったウェーハ１のベベル１０２に該当する所定領域における異物又は欠陥２５の状況の管理が可能となり、ウェーハ１の致命的な欠陥の見落としがなくなる。

よって、本実施例を適用して検査したウェーハ１から製造された半導体ＩＣの不良を大幅に低減することが可能となる。

さらに、本発明の実施例によれば、被検査物を検査するための検出器の出力に基づいて、ウェーハ等の被検査物の外周近傍を複数の領域に判別して、さらに、その複数の境界を判別できるので、ウェーハ等のベベル（エッジ）領域を検知するための特別な検出器が不要であるという顕著な効果を有する。

また、被検査物を検査するための複数の検出器の出力を用いるため、ウェーハ等のベベル（エッジ）領域を検知するための特別な検出器では検出できないエッジロールオフ領域、エッジロールオフ領域より更に内周の平坦な領域、また、これらの境界（例えば、ベベル領域とエッジロールオフ領域との境界Ｅｐ、又は、エッジロールオフ領域と更に内周の平坦な領域との境界Ｒｐなど）を判別できるので、それぞれを検出する専用の検出器を、設けなくても良いという顕著な効果を有する。

さらに、本発明の実施例によれば、ウェーハ等の被検査物の表面の状況を検査する被検査物の検査装置及び被検査物の検査方法に適用できる。特に、ウェーハ等の被検査物の外周近傍を複数の領域に判別して、さらに、その複数の境界を判別できる。例えば、物理的な外周端の位置のみならず、ベベル領域，エッジロールオフ領域，エッジロールオフ領域より更に内周の平坦な領域、また、これらの境界（例えば、ベベル領域とエッジロールオフ領域との境界Ｅｐ、又は、エッジロールオフ領域と更に内周の平坦な領域との境界Ｒｐなど）を判別して、検査処理に活用できるという顕著な効果を有する。

また、半導体ウェーハ，絶縁物ウェーハを、物理的な外周端の位置のみならず、ベベル領域，エッジロールオフ領域，エッジロールオフ領域より更に内周の平坦な領域、また、これらの境界についての情報及びそれらにおける異物・欠陥情報を入手できるので、半導体ウェーハ，絶縁物ウェーハの品質の向上、及びこれらを貼り合わせた貼り合わせウェーハの品質の向上に貢献できる。

本発明はウェーハ等の被検査物の表面の状況を検査する被検査物の検査装置及び被検査物の検査方法に適用でき、特にレーザー光を照射してウェーハ等の被検査物の表面を検査する被検査物の検査装置及び被検査物の検査方法に利用可能である。

１ウェーハ
４信号処理装置
１０所定領域
２１テーブル
２２直線移動機構
２５異物又は欠陥
３１レーザー光源
３５，３３１，３３２ミラー
５１駆動制御器
５２データ処理装置
７５ディスプレイ
１０２べベル（エッジ）
２０１レーザースポット
２０２強い回折光
２０３弱い回折光
２０４レーザービーム
３７１〜３７４高角度用検出器
３８１〜３８６低角度用検出器
５００観察カメラ
５１２ハーフミラー
６００ラインセンサ
６１３集光ミラー
Ｓｅ散乱光
Ｅｐベベルの境界位置
Ｔｈ１，Ｔｈ２閾値
Ｒｐエッジロールオフの境界位置

Claims

基板を検査するための検査装置において、
被検査物にレーザービームを照射する投光光学系と、
前記被検査物をテーブルに載置して前記テーブルを回転させる回転駆動機構と、
前記回転駆動機構を前記被検査物の移送方向に移動させる移動機構と、
前記被検査物に照射されたレーザービームによって前記被検査物の表面から放射される光を検出する複数の検出器と、
前記検出器の出力電圧比から前記被検査物の所定領域の境界位置を得て、前記境界位置から前記被検査物の基準位置を得る処理部と、
前記出力電圧比を比較判定するための閾値設定画面を表示する表示部と、を有することを特徴とする検査装置。
請求項１に記載の検査装置において、
前記閾値設定画面は、前記出力電圧比と比較するためのべベル部境界位置判定用の第１の閾値を設定するための設定部を有することを特徴とする検査装置。
請求項１に記載の検査装置において、
前記閾値設定画面は、前記出力電圧比と比較するためのエッジロールオフ境界位置判定用の第２の閾値を設定するための設定部を有することを特徴とする検査装置。
請求項１に記載の検査装置において、
前記境界位置、及び前記被検査物のノッチのθ座標から前記被検査物のずれ量を得ることを特徴とする検査装置。
請求項１に記載の検査装置において、
前記境界位置、及び前記被検査物のノッチのθ座標から前記被検査物の偏心を得ることを特徴とする検査装置。
請求項１に記載の検査装置において、
前記処理部は、前記基準位置を使用して検査結果の座標位置を変更することを特徴とする検査装置。