KR20170041128A - 웨이퍼 검사 방법 및 웨이퍼 검사 장치 - Google Patents

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Abstract

웨이퍼 표면에 있어서의 점흔적의 유무를 검사할 수 있는 웨이퍼 검사 방법을 제공한다.
본 발명의 웨이퍼 검사 방법은, 링 파이버 조명(11) 및 제1 수광부(12)를 구비하는 제1 광학계(10)를 이용하여, 웨이퍼(1) 표면의 주연부에 있어서의 점형상의 결함(D)을 검출하는 제1 공정(S10)과, 레이저 광원(21) 및 제2 수광부(22)를 구비하고, 제1 광학계(10)보다 결함(D)에의 검출 감도가 낮은 제2 광학계(20)를 이용하여, 웨이퍼(1) 표면의 상기 주연부에 있어서의 결함(D)을 검출하는 제2 공정(S20)과, 제1 공정(S10) 및 제2 공정(S20)에 의하여 검출된 각각의 결함(D)의 배타적 논리합으로부터 점흔적(D1)을 추출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

웨이퍼 검사 방법 및 웨이퍼 검사 장치{WAFER INSPECTION METHOD AND WAFER INSPECTION APPARATUS}
본 발명은, 웨이퍼 표면에 생길 수 있는 결함의 유무를 검사하기 위한 웨이퍼 검사 방법 및 웨이퍼 검사 장치에 관하여, 특히, 웨이퍼 표면의 주연부에 있어서의 점흔적(watermark)의 유무를 검사할 수 있는 웨이퍼 검사 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서 제품 수율이나 신뢰성을 향상시키기 위해서, 반도체 디바이스의 기판이 되는 웨이퍼 표면의 결함 검사 기술이 매우 중요하게 되고 있다. 웨이퍼 표면에 존재하는 결함은, 피트, COP 등의 결정 결함, 가공 기인의 연마 불균일 및 스크래치 등 외에, 웨이퍼 표면에 부착된 이물인 파티클 등, 다양하게　있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「웨이퍼 표면」의 기재는, 웨이퍼의 표측의 주면 및 이측의 주면을 모두 가리키고, 편측의 면만을 가리키는 경우와 구별하여 기재한다.
웨이퍼 표면의 결함 중에는, 디바이스 특성, 디바이스 제조의 제품 수율 등의 점에서, 존재해도 문제가 없는 종류의 결함도 존재한다. 한편, 제품으로서 존재가 허용되지 않는 종류의 결함도 존재한다. 그래서, 소정의 판정 기준에 기초하여 웨이퍼 표면의 검사를 행하여, 양품 또는 불량품의 판정이 행해지고 있다.
종래, LPD(Light Point Defect; 휘점결함) 검사 장치(레이저 면검사기기)를 이용하여, 마무리의 경면 연마를 시행한 후의 웨이퍼 표면을 레이저광으로 주사하여, 그 표면에 존재하는 파티클, 스크래치 등에 기인하는 산란광을 검출하는 웨이퍼 검사가 행해지고 있다. 또한, 레이저 면검사기기의 레이저는, 서브 미크론 오더의 미소한 LPD를 측정 가능하게 하기 위해, 단파장이고 작은 스폿경의 광학계를 이용하고 있다. 또한, LPD 검사 장치에서는 판별하기 어려운 결함의 유무를 판정하기 위해, 웨이퍼 표면을 육안에 의해서 판정하는 외관 검사도 병용 되고 있다. 외관 검사는 관능 검사이기 때문에, 검사원에 의한 판정의 편차는 불가피하며, 한편, 검사원의 습숙에도 시간을 필요로 하기 때문에, 객관적인 검사 방법 및 자동 검사 방법의 확립이 요구되고 있다.
여기에서, 웨이퍼 검사 방법의 하나로서, 외관 검사에 의지하지 않고 웨이퍼를 적절히 평가하는 방법을, 웨이퍼 표면 중 특히 이면측의 결함에 관해서 본 출원인들은 특허문헌 1에 있어서 먼저 제안하고 있다. 즉, 웨이퍼 이면의 파츠 화상을 웨이퍼의 원주 방향에 따라서 연속적으로 촬영하고, 촬영한 상기 파츠(Parts) 화상을 합성하여 웨이퍼 이면의 전체 화상을 작성하는 맵 처리 공정과, 상기 전체 화상을 미분 처리하여 웨이퍼 이면의 미분 처리 화상을 작성하는 미분 처리 공정을 구비하고, 상기 전체 화상 또는 상기 미분 처리 화상을 기초로, 연마 불균일, 흔적, 스크래치 및 파티클을 검출하여 평가하는, 웨이퍼 이면의 평가 방법이다.
웨이퍼 표면의 상기 전체 화상을 작성하기 위한 광학계를, 도 1a, 도　1b를 이용하여 설명한다. 또한, 도 1b는, 링 파이버 조명(11)에 의해 조사되는 조사광(L1)과 반사광(산란광)(L2)을 도시하기 위해서, 도 1a로부터 주요부를 추출한 것이다. 제1 광학계(10)는, 링 파이버 조명(11) 및 제1 수광부(12)를 구비하고, 제1 수광부(12)는 예를 들면, 텔리센트릭 렌즈(13) 및 CCD 카메라로 이루어지는 수광부(14)로 구성된다. 또한, 링 파이버 조명(11)은, 초고압 수은등으로 이루어진다. 링 파이버 조명(11)에 의해서 조사되는 조사광(L1)은, 웨이퍼 면에 대하여 예를 들면, 20°각을 이루어 웨이퍼(1)에 입사하고, 웨이퍼(1) 표면에 존재하는 결함(D)과 충돌하면, 산란광(L2)이 된다. 제1 수광부(12)는, 산란광(L2) 중, 수직 산란광을 수광하여 촬상하고, 제1 광학계(10)의 위치 정보 및 휘도 정보를 측정한다.
제1 광학계(10)를 이용하여 웨이퍼 표면의 전역에 걸쳐 주사하고, 화상 처리를 행함으로써, 웨이퍼 표면의 전체 화상을 얻을 수 있다. 또한, 주사 시간을 단축하기 위해서, 복수의 제1 광학계(10)를 웨이퍼의 표리면(表裏面)에 배치하는 것이 통상이다. 도 2a는, 이러한 제1 광학계(10)에 의해서 얻어진 웨이퍼의 편면측의 전체 화상의 일 예이며, 도 2b는, 동일한 웨이퍼를 시판의 LPD 검사 장치(SP1; KLA-Tencor사제)로 측정한 LPD 맵이다. 도 2a, 2b에 나타내고 있는 바와 같이, 어느 장치에 의해서도 스크래치 및 파티클 등의 결함을 검출할 수 있다. 또한, 레이저 면검사기기의 경우, 「흔적」 및 「헤이즈」는 작은 사이즈의 LPD의 집합체로서 검출되지만, 제1 광학계(10)를 이용하면, 레이저 면검사기기(LPD 검사 장치)와 달리, 「흔적」이나 「헤이즈」라고 불리는 결함에 대해서도 식별하여 검출할 수 있다. 다만, 이러한 결함의 형상은 특유의 퍼짐을 갖고 있고, 점형상이 아니기 때문에, 본 명세서에 있어서의 「점형상」의 결함에서는 제외하는 것으로 한다.
일본공개특허공보 2010-103275호
이와 같이, 웨이퍼 검사 장치를 이용함으로써, 육안에 의한 외관 검사에 의하지 않고, 여러 가지의 결함을 검출하는 것이 가능해져 왔다. 그러나, 결함 중에는 「점흔적」이라고 불리는 직경 5∼3000㎛정도의 점형상의 결함이 있고, 이러한 점흔적은 지금까지로는 육안에 의한 외관 검사가 아니면 검출할 수 없었다. 이하, 도 3a~도 3c를 이용하여, 점흔적 및 그 발생 메커니즘에 대해 설명한다.
점흔적은, 예를 들면, 이하와 같이 형성된다. 웨이퍼(1)는 연마된 후, 세정 약액에 침지되어 세정되고, 그 다음에 세정 약액을 제거하기 위해서, 스핀 건조가 시행된다. 스핀 건조시, 웨이퍼(1)에 작용하는 원심력에 의해서, 미스트 상태의 세정 약액 성분(2)이, 웨이퍼(1)의 주연부에 치우쳐 잔존하게 된다. 잔사로 된 세정 약액 성분(2)에, 웨이퍼 재료인 예를 들면, 실리콘(Si)이 녹아 나오고, 또한, 외기의 산소(O2)도 취입된다(도 3a). 그리고, 세정 약액 성분(2)이 증발하면, 세정 약액 성분(2)이 부착되어 있던 부분이 원형의 오목부가 된다(웨이퍼(1)가 부분적으로 에칭되었다고 할 수도 있다). 이 원형의 오목부의 가장자리에는, 메타규산(H2SiO3) 및 규산 칼륨(K2SiO3) 등에 의한 석출물(2')이 형성되고, 크레이터(crater) 형상의 점흔적(D1)이 형성된다. 일단, 점흔적(D1)이 형성되면, 추가로 연마를 시행했다고 해도, 연마 여유분은 면내에서 거의 균일하기 때문에, 크레이터 형상의 점흔적(D1)은 웨이퍼(1)에 계속 남는다(도 3c). 이러한 점흔적의 직경은, 전술과 같이, 대체로 5∼3000㎛정도이며, 원형의 오목부의 가장자리(이른바 외륜산 형상의 환(環))의 폭은, 대체로 0.2∼30㎛ 정도이며, 이 가장자리의 높이는, 0.1∼30nm정도이다. 이와 같이, 점흔적(D1)의 가장자리의 높이는, 그 직경 및 가장자리의 폭에 비하면 매우 작다.
점흔적(D1)의 형상 및 크기가 전술과 같기 때문에, 점흔적(D1)에 의한 산란광 패턴은 크레이터 형상의 가장자리부 외주에서만 검출되고, 크레이터 형상의 가장자리부의 내측에서는 검출되지 않는다. 이것은, 크레이터 형상의 가장자리부의 내측에서는, 요철이 거의 없고, 결함이 없는 평탄면과 동일한 산란광 패턴이 되기 때문이다. 이와 같이, 점흔적(D1)은, 종래의 검사 장치에서는 미소한 LPD의 집합체로서 검출되어 버린다. 또한, 점흔적의 오목부의 가장자리 폭이 비교적 큰(예를 들면, 2㎛ 이상) 경우에는, 작은 사이즈의 LPD와 결함의 사이즈가 동일한 산란광 패턴이 되기 때문에 특히 식별하기 어렵다. 점흔적이 있는 웨이퍼는 품질관리상, 불량품으로 판정하는 것이 통상이기 때문에, 육안에 의한 외관 검사를 병용하여, 웨이퍼에 점흔적이 없는 것을 지금까지 담보하여 왔다. 그러나, 전술과 같이, 외관 검사에서는, 검사원에 의한 판정을 필요로 하기 때문에, 객관적인 검사 방법 및 자동 검사 방법의 확립이 요구된다.
그래서 본 발명은, 상기 과제를 감안하여, 웨이퍼 표면에 있어서의 점흔적의 유무를 검사할 수 있는 웨이퍼 검사 방법 및 웨이퍼 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명자들은 예의 검토하고, 전술의 제1 광학계(10)의 광원을 레이저 광원으로 바꾼 광학계에 의해, 웨이퍼 표면의 결함을 검출하는 것을 착상했다. 그래서, 본 발명자들이 이러한 광원에 의한 웨이퍼 검사를 시도한 바, 광원이 레이저 광원으로, 제1 광학계(10)보다 검출 감도가 낮은 경우, 검지할 수 있는 점형상의 결함에는 점흔적(D1)이 포함되지 않고, 파티클만이 검출되는 것이 확인되었다. 이미 기술한대로, 제1 광학계(10)에서는, 파티클로 판정된 결함(D)에는, 점흔적(D1)도 포함된다. 그래서, 양(兩)광학계에 의해 검출되는 결함(D)의 배타적 논리합으로부터, 점흔적(D1)만을 추출할 수 있는 것을 본 발명자들은 지견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 본 발명은, 상기의 지견 및 검토에 기초하는 것이며, 그 요지 구성은 이하와 같다.
본 발명의 웨이퍼 검사 방법은, 링 파이버 조명 및 제1 수광부를 구비하는 제 1 광학계를 이용하여, 웨이퍼 표면의 주연부에 있어서의 점형상의 결함을 검출하는 제1 공정과, 레이저 광원 및 제2 수광부를 구비하고, 상기 제 1광학계보다도 상기 결함으로의 검출 감도가 낮은 제2 광학계를 이용하여, 상기 웨이퍼 표면의 상기 주연부에 있어서의 상기 결함을 검출하는 제2 공정과, 상기 제1 공정 및 상기 제2 공정에 의해 검출된 각각의 결함의 배타적 논리합으로부터 점흔적을 추출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 제2 광학계는, 상기 주연부에 있어서의 상기 결함만을 검출하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 공정에 있어서 검출되는 상기 결함은, 파티클 및 상기 점흔적으로 이루어지고, 상기 제2 공정에 있어서 검출되는 상기 결함은, 상기 파티클로 이루어지는 것이 바람직하다.
추가로, 상기 레이저 광원은 청색 LED 레이저인 것이 바람직하다.
또한, 상기 주연부는, 상기 웨이퍼의 외연으로부터 3.5mm 이내의 범위인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 광학계에 의한 상기 결함의 검출 감도의 하한이 0.5㎛ 이하이고, 상기 제2 광학계에 의한 상기 결함의 검출 감도의 하한이 1㎛ 이상인 것이 바람직하다.
　본 발명의 웨이퍼 검사 장치는, 링 파이버 조명 및 제1 수광부를 구비하는 제1 광학계와 레이저 광원 및 제2 수광부를 구비하고, 상기 제1 광학계보다 상기 결함으로의 검출 감도가 낮은 제2 광학계와, 웨이퍼, 상기 제1 광학계 및 상기 제2 광학계의 적어도 어느 하나를 이동시키는 이동부와, 상기 제1 광학계, 상기 제2 광학계 및 상기 이동부를 제어하는 제어부를 갖고,
상기 제어부는, 상기 제1 광학계를 제어하여, 상기 웨이퍼 표면의 주연부에 있어서의 점형상의 결함을 검출하고, 또한 상기 제2 광학계를 제어하여, 상기 웨이퍼 표면의 상기 주연부에 있어서의 상기 결함을 검출하고, 상기 제1 광학계 및 상기 제2 광학계에 의해 검출된 각각의 결함의 배타적 논리합으로부터 점흔적을 추출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 웨이퍼 표면에 있어서의 점흔적의 유무를 검사할 수 있는 웨이퍼 검사 방법 및 웨이퍼 검사 장치를 제공할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시 형태에 이용하는 제1 광학계(10)를 설명하는 개략도로서, 도 1a는 제1 광학계(10) 전체를 나타내는 개략도이고, 도 1b는 제1 광학계(10)에 의한 입사광(L1) 및 산란광(L2)을 나타내는 개략도이다.
도 2a 및 도 2b는 종래예에 의해 검출되는 웨이퍼 결함의 전체 화상으로서, 도 2a는 제1 광학계(10)에 의해서 얻어진 웨이퍼 결함의 전체 화상의 일 예이고, 도 2b는 시판의 LPD 검사 장치에 의해 얻어진 웨이퍼 결함의 전체 화상의 일 예이다.
도 3a 내지 도 3c는, 점흔적의 발생 메카니즘을 설명하는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따르는 웨이퍼 검사 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 이용하는 제2 광학계(20)를 설명하는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따르는 웨이퍼 검사 장치(100)의 평면시 개략도이다.
도 7a 및 도 7b는 실시예에 있어서의, 미리 확인한 점흔적을 나타내는 도면으로서, 7a는 AFM상이고, 7b는 그 높이를 나타내는 그래프이다.
도 8a 내지 도 8c는 실시예에 있어서의 점흔적의 위치를 나타내는 개략도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따르는 웨이퍼 검사 방법의 플로우 차트이며, 도 1a 및 도 1b에 이미 기술된 제1 광학계(10)와 도 5를 이용해 후술하는 제2 광학계(20)를 병용하여 점흔적의 유무를 판정한다. 또한, 도 6은, 본 발명의 일 실시형태에 따르는 웨이퍼 검사 장치(100)의 평면으로 본 개략도이며, 웨이퍼 검사 장치(100)는 상기 제1 광학계(10) 및 제2 광학계(20)를 갖는다.
(웨이퍼 검사 방법)
도 4 및 도 1a, 도 1b, 도 5, 도 6에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따르는 웨이퍼 검사 방법은, 링 파이버 조명(11) 및 제1 수광부(12)를 구비하는 제1 광학계(10)를 이용하여, 웨이퍼(1) 표면의 주연부에 있어서의 점형상의 결함(D)을 검출하는 제1 공정(S10)과, 레이저 광원(21) 및 제2 수광부(22)를 구비하고, 제1 광학계(10)보다 결함(D)에의 검출 감도가 낮은 제2 광학계(20)를 이용하여 웨이퍼(1) 표면의 주연부에 있어서의 상기 결함(D)을 검출하는 제2 공정(S20)과, 제1 공정(S10) 및 제2 공정 (S20)에 의해 검출된 각각의 결함(D)의 배타적 논리합으로부터 점흔적을 추출하는 공정(S30)을 포함한다. 이하, 각 공정의 상세를 순서대로 설명한다.
우선, 공정 S10에서는 웨이퍼(1) 표면의 주연부에 있어서의 점형상의 결함(D)을 검출한다. 이 공정은, 웨이퍼 표면 전역에서 결함을 검출하는 종래 기술과 동일하게 하여 행할 수 있다. 즉, 도 1a 및 도 1b를 이용하여 이미 기술된 제1 광학계(10)를 이용하여 웨이퍼(1) 표면의 주연부에 있어서의 소정의 위치를 조사하고, 웨이퍼(1)의 결함에 기인하는 수직 산란광을 수광하여, 상기 소정의 위치에 있어서의 휘도(輝度) 정보(이하, 「결함 정보」라고 한다.)를 측정한다. 미소 사이즈의 LPD를 검출하기 위해서, 제1 광학계의 검출 감도의 하한을, 1.0㎛ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.5㎛ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.1㎛ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 검출 감도의 하한은 작으면 작을수록 바람직하고, 한정을 의도하지 않지만, 예를 들면 0.01㎛를 예시할 수 있다. 링 파이버 조명(10)의 광원으로서는, 전술과 같이 초고압 수은등 등을 이용할 수도 있다. 또한, 링 파이버 조명(10)에 의한 조사 영역의 직경을 예를 들면 5∼40mm로 할 수 있다. 얻어진 결함 정보 중에서, 그 위치와 함께, 제1 광학계(10)에서는 종래 파티클에 의한 산란광으로 판정되었던 결함(D)을 취득한다.
여기에서, 전술대로, 제1 광학계(10)에 의해서 파티클이라고 판단되는 결함(D)에는, 점흔적(D1)도 포함된다. 따라서, 제1 광학계(10)를 이용하는 본 제1 공정(S10)에서는, 점흔적(D1) 및 파티클(D2)로 이루어지는 점형상의 결함(D)을 검출한다. 바꿔 말하면, 제1 공정(S10)에 있어서 검출되는 점형상의 결함(D)은, 파티클(D2) 및 점흔적(D1)으로 이루어진다, 라고 할 수도 있다.
또한, 도 3a 내지 도 3c를 이용해 이미 기술과 같이, 점흔적(D1)은 웨이퍼(1) 표면의 주연부에 형성된다. 그 때문에, 본 공정 S10에 의한 검출은, 웨이퍼(1)의 면내 전역에서 제1 광학계를 주사하여, 결함 정보를 취득하고, 결함의 전체 정보를 취득해도 좋고, 웨이퍼(1)의 주연부에만 있어서, 특히 점형상의 결함(D)에 관한 결함 정보를 취득해도 좋다. 또한, 필요에 따라서, 결함 종별을 명확하게 판정하기 위해서, 결함 정보에 미분 처리나 필터 처리 등을 시행하고, 웨이퍼 주연부에 있어서의 점형상의 결함(D)를 추출해도 좋다.
또한, 제1 광학계(10)는, 웨이퍼 표면의 양면에 복수 개 설치함으로써 결함 정보를 재빠르게 취득할 수 있다. 웨이퍼(1)의 면내 전역에서 제1 광학계(10)를 주사한다면, 주연부에 더하여, 웨이퍼(1) 표면의 중앙부의 상하에도 제1 광학계(10)를 설치해도 좋다.
계속되는 공정 S20에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 레이저 광원(21) 및 제2 수광부(22)를 구비하는 제2 광학계(20)를 이용하여, 웨이퍼(1) 표면의 주연부에 있어서의 점형상의 결함(D)을, 그 위치와 함께 검출한다. 예를 들면, 제2 광학계(20)를 웨이퍼(1)의 주연부의 상방 및 하방 중의 어느 한쪽 또는 양쪽에 고정 설치하여, 웨이퍼(1)를 회전 테이블(3)에 재치하고, 웨이퍼(1)를 회전시켜서, 웨이퍼의 주연부에 있어서의 결함(D)만을 검출하도록 해도 좋다. 또한, 제1 광학계(10)와 동일하게, 웨이퍼의 주연부에서 제2 광학계(20)를 주사해도 좋다.
여기에서, 제2 광학계(20)에 의한 점형상의 결함(D)의 검출 감도는, 점흔적을 검출할 수 없게, 제1 광학계(10)보다 감도가 낮은(나쁜) 것을 이용하는 것으로 한다. 이 한도로, 검출 감도가 좋은 것을 이용해도 좋지만, 그 경우, 검출 감도의 하한을 1㎛로 하는 것이 바람직하다. 제2 광학계(20)의 검출 감도가 지나치게 양호하게 되면, 이하에 후술하는 바와 같이, 점흔적(D1) 및 파티클(D2)의 쌍방을 검출해 버려, 제1 광학계와 병용해도 점흔적(D1)만을 추출할 수 없게 되기 때문이다. 한정을 의도하지 않지만, 이러한 검출 감도가 되는 레이저광의 스폿경으로서 70㎛∼270㎛을 예시할 수 있다. 또한, 레이저광의 파장은 가시광의 범위이면, 특별히 제한되지 않고, 청색(450∼495nm 정도)이 바람직하다.
그리고, 레이저 광원(21)을 이용하여 웨이퍼(1)의 주연부에 있어서의 소정의 위치를 조사하여, 그 조사광(L3)에 의한 산란광을 제2 수광부(22)로 수광하여, 소정의 문턱값을 초과하는 산란광 강도가 얻어진 경우, 그 결함은 파티클(D2)에 의하는 것이라고 판정할 수 있다. 이것은, 제2 광학계(20)는, 제1 광학계(10)와 달리, 조사 광원의 파장이 예를 들면 백색광(380nm∼800nm)의 범위의 레이저 광원(21)을 이용한다. 그 때문에, LPD의 검출 감도로서는 2㎛ 이상이고, 점흔적(D1)으로부터의 산란광의 강도가 결함이라고 판정할 수 있는 정도의 강도가 되지 않는 반면에, 파티클(D2)로부터의 산란광의 강도는, 결함이라고 판정하는데 충분한 강도가 얻어지기 때문이다. 이러한 레이저 광원(21)으로서 청색 LED 레이저를 이용할 수 있다. 다만, 점흔적(D1)를 검출할 수 없지만, 파티클(D2)이면 검출할 수 있는 레이저 광원이라면, 메탈 할로겐 램프나 수은등 등을 이용할 수도 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 제2 수광부(22)에는, 예를 들면 CCD 카메라를 이용할 수 있다.
이와 같이, 제2 광학계(20)를 이용하는 본 제2 공정(S20)에서 검출되는 점형상의 결함(D)에는, 점흔적(D1)은 포함되지 않고, 파티클(D2)만이 검출된다. 바꿔 말하면, 제2 공정(S20)에 있어서 검출되는 점형상의 결함(D)은, 파티클(D2)로 이루어진다, 라고 할 수도 있다. 또한, 제2 광학계(20)는, 점형상의 결함(D) 이외에도, 사이즈가 큰 결점이나, 헤이즈 레벨이 높은 흔적을 검출하는 것이 가능하다.
또한, 도 4의 플로우 차트에서는, 제1 공정(S10)을 실시한 후에 제2 공정(S20)을 실시하도록 도시하고 있지만, 이 순서를 바꿔 넣을 수도 있어서, 어느 공정을 먼저 행해도 좋다. 제1 공정(S10)과 제2 공정(S20)과의 사이에서는, 이동부(30)에 의해서 웨이퍼(1)를 반송해도 좋다(도 6 참조). 여기에서 말하는 이동부(30)는, 전술의 회전 테이블(3)을 포함해도 좋고, 제1 광학계(10)의 주사부를 포함해도 좋다.
제1 공정(S10) 및 제2 공정(S20)을 거친 후, 공정 S30에서는, 제1 공정(S10) 및 제2 공정(S20)에 의해 검출된 각각의 결함(D)의 배타적 논리합(EX－OR)으로부터 점흔적을 추출한다. 전술과 같이, 제1 공정(S10)에서 검출되는 결함(D)은, 점흔적(D1) 및 파티클(D2)이며, 제2 공정(S20)에서 검출되는 결함(D)은, 파티클(D2)이며, 점흔적(D1)은 포함되지 않는다. 그래서, 양자의 배타적 논리합을 취하면, 점흔적(D1)만이 추출된다.
이상의 제1 공정(S10)∼제3 공정(S30)을 행하는 웨이퍼 검사 방법에 의해서, 웨이퍼 표면의 특히, 주연부에 있어서의 점흔적의 유무를 검사할 수 있다.
또한, 웨이퍼(1)는, 경면 가공된 실리콘 웨이퍼인 것이 바람직하다. 전술과 같이, 경면 가공된 실리콘 웨이퍼에 있어서, 점흔적이 존재하지 않는 것을 확인하는 것이 중요하기 때문이다. 또한, 점흔적의 유무를 검사하기 위한 주연부는, 웨이퍼의 외연으로부터 3.5mm 이내의 범위로 할 수 있고, 3mm 이내의 범위로 해도 좋다. 이미 기술과 같이, 점흔적은 웨이퍼의 주연부에만 존재하고, 구체적으로는 웨이퍼의 외연으로부터 3.5mm 이내의 범위에 존재하기 때문에, 이 범위로 좁혀 검사하면, 검사 시간을 단축할 수 있고, 3.0mm의 범위로 제한하면 보다 단축할 수 있다. 또한, 웨이퍼(1)의 주연부만에 있어서의 결함(D)의 검출을, 제1 공정(S10) 및 제2 공정(S20) 중의 어느 한쪽에서만 행하는 것도, 검사 시간을 단축할 수 있다.
(웨이퍼 검사 장치)
도 6 및 도 1a, 도 1b, 도 5에 개략적으로 나타내는 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따르는 웨이퍼 검사 장치(100)는, 링 파이버 조명(11) 및 제1 수광부(12)를 구비하는 제1 광학계(10)와, 레이저 광원(21) 및 제2 수광부(22)를 구비하며, 제 1 광학계(10)보다 검출 감도가 낮은 제2 광학계(20)와, 웨이퍼(1), 제1 광학계(10) 및 제2 광학계(20)의 적어도 어느 하나를 이동시키는 이동부(30)와, 제1 광학계(10), 제2 광학계(20) 및 이동부(30)를 제어하는 제어부(50)를 갖는다. 여기에서, 제어부(50)는, 제1 광학계(10)를 제어하여, 웨이퍼(1) 표면의 주연부에 있어서의 점형상의 결함(D)을 검출하고, 또한, 제2 광학계(20)를 제어하여, 웨이퍼(1) 표면의 주연부에 있어서의 결함(D)을 검출하고, 제1 광학계(10) 및 제2 광학계(20)에 의해 검출된 각각의 결함(D)의 배타적 논리합으로부터 점흔적(D1)을 추출한다. 또한, 도 6에서는, 제1 광학계(10) 및 제2 광학계(20)를 하나씩 도시하고 있지만, 웨이퍼(1)의 반대측에도 설치해도 좋고, 복수 설치해도 좋다. 결함(D)의 수직 산란광을 수광하기 위해, 제1 광학계(10) 및 제2 광학계(20)는, 웨이퍼(1)에 대해서 수직으로 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 제어부(50)는, CPU(중앙 연산 처리 장치)나 MPU 등의 적합한 프로세서에 의해 실현되어, 메모리, 하드 디스크 등의 기록부를 가질 수 있고, 웨이퍼 검사 장치(100)의 각 구성간의 정보 및 지령의 전달 및 각 부위의 동작을, 미리 제어부(50)에 기억된 전술의 웨이퍼 검사 방법을 동작시키기 위한 프로그램을 실행함으로써 제어한다. 이동부(30)는, 제1 광학계(10)를 주사하는 주사부를 포함할 수 있고, 당해 주사부는 제1 광학계(10)의 제1 수광부(12)(카메라 등)에 접속하는 암(arm) 및, 암을 구동시키기 위한 구동 스테핑 모터, 서보 모터 등으로 구성할 수 있다. 또한, 이동부(30)는, 제2 광학계(20)를 주사하는 동일한 주사부를 포함해도 좋고, 웨이퍼(1)를 회전하는 회전 테이블(3)을 포함해도 좋다. 또한, 제1 광학계(10)가 설치되는 유닛과 제2 광학계(20)가 설치되는 유닛과는 각각 독립하여 구획되어 있어도 좋고, 이동부(30)는, 웨이퍼(1)를 양구획에 반송하는 로드 포트를 구비해도 좋다.
[실시예]
이상, 본 발명의 실시 형태를 설명하였는데, 이들은 대표적인 실시 형태의 예를 나타낸 것이며, 본 발명은 이러한 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 발명의 요지의 범위 내에서 여러 가지의 변경이 가능하다. 이하의 실시예는 본 발명을 하등에 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르는 웨이퍼 검사 방법에 의해서, 점흔적을 검출할 수 있는 것을 확인하기 위해서, 이하의 실험을 행했다.
우선, 직경 300mm, 두께 775㎛의 마무리 연마 후의 실리콘 웨이퍼(이른바 폴리시 웨이퍼(PW 웨이퍼라고도 함.))를 준비하여, 미리 육안에 의한 외관 검사를 웨이퍼의 편면측에 대해서 행하고, 이 실리콘 웨이퍼에 점흔적이 있는 것을 확인했다.
이 점흔적을 AFM로 관찰한 결과, 도 7a에 나타내는 바와 같이, 크레이터형상의 결함이 확인되었다. 도 7a 중의 축방향의 높이의 그래프를 도 7b에 나타낸다. 점흔적의 직경은 150㎛이며, 가장자리의 폭은 20㎛이며, 가장자리의 높이는 18nm이었다.
이 점흔적이 존재하는 실리콘 웨이퍼에 대해서, 본 발명에 따르는 웨이퍼 검사 방법을 행했다. 제1 광학계에 의한 결함의 검출 감도의 하한은 0.16㎛(즉, 직경 0.16㎛ 이상의 점형상의 결함을 검출 가능)이고, 제2 광학계에 의한 결함의 검출 감도의 하한은 5.0㎛(즉, 직경 5.0㎛ 이상의 점형상의 결함을 검출 가능)이다. 우선, 제1 광학계(10)를 이용하는 제1 공정(S10)에 의해, 상기 편면측의 웨이퍼 주연부에 있어서의 점형상의 결함(D)를 검출한 결과, 도 8a에 나타내는 바와 같이, 4개의 점형상의 결함이 검출되었다. 또한, 도 8a에는 각 결함의 종별의 부호도 도시하고 있지만, 이 단계에서 각각의 결함이 점흔적(D1)인지, 파티클(D2)인지를 확인할 수 있던 것은 아니다.
다음으로, 제2 광학계(20)를 이용하는 제2 공정(S20)에 의해, 웨이퍼 주연부에 있어서의 점형상의 결함(D)을 검출한 결과, 도 8b에 나타내는 바와 같이, 3개의 점형상의 결함(D)이 검출되었다. 본 공정에 의해 검출되는 결함은 파티클(D2)이기 때문에, 도 8b에는 D2의 부호를 붙이고 있다. 또한, 도 8a와 도 8b에서는, 웨이퍼의 노치 위치(도시하지 않음)에 기초하여, 웨이퍼 위치를 맞추고 있다(결과적으로, 결함(D)의 위치도 맞추어진다). 양 공정에 의해 얻어진 결함(D)의 배타적 논리합(도 8c)을 취하여, 도 8a에는 존재하지만, 도 8b에는 존재하지 않는 위치의 결함이 점흔적(D1)이고, 그 외의 결함이 파티클(D2)이라고 판정했다. 이 판정 결과는 미리 행한 외관 검사의 결과와 일치하는 것이며, 본 검사 방법에 의해 점흔적의 유무를 확실히 검사할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명에 의하면, 웨이퍼 표면에 있어서의 점흔적의 유무를 검사할 수 있는 웨이퍼 검사 방법 및 웨이퍼 검사 장치를 제공할 수 있다.
1: 웨이퍼
10: 제1 광학계
11:　링 파이버 조명
12: 제1 수광부
20:　제2 광학계
21:　레이저 광원
22:　제2 수광부
30:　이동부
50:　제어부
D:　(점형상의) 결함
D1:　점흔적
D2:　파티클

Claims (7)

  1. 링 파이버 조명 및 제1 수광부를 구비하는 제1 광학계를 이용하여, 웨이퍼 표면의 주연부에 있어서의 점형상의 결함을 검출하는 제1 공정과,
    레이저 광원 및 제2 수광부를 구비하고, 상기 제1 광학계보다 상기 결함으로의 검출 감도가 낮은 제2 광학계를 이용하여, 상기 웨이퍼 표면의 상기 주연부에 있어서의 상기 결함을 검출하는 제2 공정과,
    상기 제1 공정 및 상기 제2 공정에 의해 검출된 각각의 결함의 배타적 논리합으로부터 점흔적(watermark)을 추출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 광학계는, 상기 주연부에 있어서의 상기 결함만을 검출하는, 웨이퍼 검사 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 공정에 있어서 검출되는 상기 결함은, 파티클 및 상기 점흔적으로 이루어지고, 상기 제2 공정에 있어서 검출되는 상기 결함은, 상기 파티클로 이루어지는, 웨이퍼 검사 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 레이저 광원은 청색 LED 레이저인, 웨이퍼 검사 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 주연부는, 상기 웨이퍼의 외연으로부터 3.5mm 이내의 범위인, 웨이퍼 검사 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 광학계에 의한 상기 결함의 검출 감도의 하한이 0.5㎛ 이하이고, 상기 제2 광학계에 의한 상기 결함의 검출 감도의 하한이 1㎛ 이상인, 웨이퍼 검사 방법.
  7. 링 파이버 조명 및 제1 수광부를 구비하는 제1 광학계와,
    레이저 광원 및 제2 수광부를 구비하고, 상기 제1 광학계보다 상기 결함으로의 검출 감도가 낮은 제2 광학계와,
    웨이퍼, 상기 제1 광학계 및 상기 제2 광학계의 적어도 어느 하나를 이동시키는 이동부와,
    상기 제1 광학계, 상기 제2 광학계 및 상기 이동부를 제어하는 제어부를 가지며,
    상기 제어부는, 상기 제1 광학계를 제어하여, 상기 웨이퍼 표면의 주연부에 있어서의 점형상의 결함을 검출하고, 그리고 상기 제2 광학계를 제어하여, 상기 웨이퍼 표면의 상기 주연부에 있어서의 상기 결함을 검출하고, 상기 제1 광학계 및 상기 제2 광학계에 의하여 검출된 각각의 결함의 배타적 논리합으로부터 점흔적을 추출하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 장치.
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