JPH11219990A - 半導体ウェーハの検査方法およびその装置 - Google Patents
半導体ウェーハの検査方法およびその装置Info
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- JPH11219990A JPH11219990A JP10033586A JP3358698A JPH11219990A JP H11219990 A JPH11219990 A JP H11219990A JP 10033586 A JP10033586 A JP 10033586A JP 3358698 A JP3358698 A JP 3358698A JP H11219990 A JPH11219990 A JP H11219990A
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Abstract
に行うようにして、検査時間を短縮し、検査装置間の移
送中の新たなウェーハ欠陥の発生を防ぎ、クリーンルー
ムの小型化を図る。 【解決手段】 シリコンウェーハWの外周部を把持し、
ウェーハWを検査位置にセットする。この状態を維持し
て、ウェーハWの表面w1と裏面w2とに存在する異
物、キズ、突起、COP、汚れなどaを同時に検査す
る。これにより、検査時間の短縮化が図れるとともに、
第1,第2のパーティクル検出装置12,13間の移送
中における新たなウェーハ欠陥の発生が防止でき、さら
に第1,第2のパーティクル検出装置12,13を収納
したクリーンルームの小型化も図れる。
Description
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。
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、C
OP(Crystal Originated Par
ticle)、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。
ズ、突起、COP、汚れなどは、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。
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。
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、汚れなど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。
は、半導体ウェーハの外周部を把持した後、この把持さ
れた半導体ウェーハの表面および裏面に存在する異物、
キズ、突起、COP、汚れなど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、請求項4のように鉛直状
態に配置しても、水平状態に配置しても、さらに傾斜状
態に配置してもよい。ここでいう半導体ウェーハの表裏
面の異物、キズ、突起、COP、汚れなどとは、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、例えば、
半導体面検機による目視検査などが挙げられる。なお、
半導体ウェーハの検査方法(装置)は、ウェーハ表面の
検査とウェーハ裏面のそれとが同じでもよく、異なって
いてもよい。
の外周部を把持する把持手段と、半導体ウェーハの表面
に存在する異物、キズ、突起、COP、汚れなどを検査
する表面検査手段と、半導体ウェーハの裏面に存在する
異物、キズ、突起、汚れなどを検査する裏面検査手段と
を備えた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。表面および裏面検査手段の構造は限定されない。例
えば、CCDカメラを用いてウェーハ裏面のパーティク
ルを撮像し、それを画像処理して検出するタイプのもの
でもよい。その他の検査手段としては、光電子倍増管な
どが挙げられる。
段が、半導体ウェーハの鏡面仕上げされた表面に対し
て、任意の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請求項2
に記載の半導体ウェーハの検査装置である。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「WI
S−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。
は、半導体ウェーハを鉛直状態で把持する請求項2また
は請求項3に記載の半導体ウェーハの検査装置である。
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、汚れなどを同時
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
など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。
ーティクル検出装置を用い、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、C
OP、汚れなどを検査する。また、これと同時に、第2
のパーティクル検出装置を使用して、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、汚れなどを検査する。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。
段により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。
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、1
0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、汚れなど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、汚れなど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。
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w
2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。
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1
6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。
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w
2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。
ー19によりウェーハWの裏面w2に対して20°〜8
0°の角度で屈曲され、その後、ビームエキスパンダ2
0,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。
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48
8nm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LP
D(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。
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。
1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。
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、3
6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。
0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1
2,13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。
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w
2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。
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。
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4
5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4
1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。
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、汚れなどを同時に検査する
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、汚れな
ど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。
ェーハの表面(鏡面仕上げ面)の異物、キズ、突起、C
OP、汚れなどを、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
などを、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、請求項4の発明によれば、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。
検査装置の説明図である。
導体ウェーハの検査装置の説明図である。
である。
検査装置の説明図である。
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。
Claims (4)
- 【請求項1】 半導体ウェーハの外周部を把持した後、
この把持された半導体ウェーハの表面および裏面に存在
する異物、キズ、突起、COP、汚れなどを同時に検査
する半導体ウェーハの検査方法。 - 【請求項2】 半導体ウェーハの外周部を把持する把持
手段と、 半導体ウェーハの表面に存在する異物、キズ、突起、C
OP、汚れなどを検査する表面検査手段と、 半導体ウェーハの裏面に存在する異物、キズ、突起、汚
れなどを検査する裏面検査手段とを備えた半導体ウェー
ハの検査装置。 - 【請求項3】 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、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請求項2に記載の半導体ウェー
ハの検査装置。 - 【請求項4】 上記把持手段は、半導体ウェーハを鉛直
状態で把持する請求項2または請求項3に記載の半導体
ウェーハの検査装置。
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