TW200905186A - Surface tester and surface testing method - Google Patents

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200905186 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明，係關於積體電路製造所使用之半導體晶圓邊 緣部分之表面檢查裝置及表面檢查方法。 【先前技術】 針對半導體晶圓（以下，僅稱為晶圓）上之積體電路所 形成之區域，已有提案各種表面檢查方法，並已實現可概 觀表面整體之宏觀檢查裝置、及可針對晶圓之—部分區域 作詳細檢查之微觀檢查裝置等。該等自動檢查裝置係以檢 查經鏡面加工之平面的缺陷為前提所構成。 相對於此，晶圓之邊緣部分係相當於圓盤狀晶圓之外 ;部分的圓環狀部分’由相對於晶圓之平坦表面傾斜的傾 =(以下：稱為斜面部)、及與晶圓表面大致垂直之端 乂 了 &為頂部）所構成’且該斜面部斜面部之傾斜 、有隨著愈向周邊部愈增大並連接於頂部等特徵。 相對於積體電路形成區域 在各式各樣步驟於精密管理下方^鏡面加工以外’亦 邊緣部分加工則光阻膜或保護膜，但在 刀刀口工則較粗趟，且金他旦/ & ^ » 之塗布管理亦去姐R Α 、微衫步驟專之光阻膜等相關 S里亦未擴及邊緣部分。 因此’於邊緣部分會有 之虞的缺陷、或因此種缺_分^ ==域造成影響 送中崩潰造成所產生之異物步驟之處理中或搬 之剝離或膜内_之_ 的了n，有時各種膜 、、过迴擴展等亦會對後續步 5 200905186 驟造成不良影響。 用以檢測此種缺陷之邊緣部分的檢查方法，已有提案 •例如以雷射光等之照射所產生之散射光的異物檢測方法、 或從利用擴散光照射邊緣部分時之明暗度檢測出微小缺陷 等凹凸的檢測方法（參照專利文獻1)等。 專利文獻1 :日本特開2003 - 139523號公報 【發明内容】 然而’近年來知道附著於邊緣部分之細小異物等，會 在搬送中等移動至形成有積體電路之區域，對光阻膜之塗 布或曝光處理等造成影響、或凹痕等微小缺陷在各種步驟 中會導致擴及積體電路形成區域之破損。 因此，已揭示一種對該邊緣部分加以研磨，在變成致 命性破損之前除去凹痕等微小缺陷，並進—步防止異物之 產生或附著的方法。 :採用該方法之情況下，雖藉由研磨除去微小缺朽 但另-方面由於有可能因研磨導致在邊緣部分殘留則 亦 因此須要有一種可檢杳研麻絲邊祕加、 』报笪研磨後邊緣部分之表面以# 研磨痕跡是否殘留的技術。 極：於因研磨所形成之研磨痕跡係深度纟1微米以1 ° Μ，，、田’因此觀察此種 型雷；“ ㈣痕跡之方法，以往須使用掷 生電子顯微鏡（SEM)等高倍# 机

項、仓〜 手之顯试鏡。然而，為此貝丨J 盔法Λ田刀作為斌樣專之破壞性處理，因 '、’、應用作為積體電路製程之晶圓檢查。 6 200905186 本發明之目的在於，提供—種可檢測包含晶圓邊緣部 分之研磨痕跡之微細缺陷的表面檢查裝置及表面檢查方 法。 為達成上述目的，本發明之表面檢查裝置，具備：照 明部，用以對檢查對象之基板傾斜的邊緣部分，從邊緣部 分之法線方向錯開既定角度之方向予以照明；成像光學系 統，用以使來自邊緣部分之繞射光成像；攝影部，用以拍 攝藉由成像光學系統所獲得之像；以及檢測部，根據藉由 攝影部所獲得之與邊緣部分對應的影像是否呈現線狀之像 來檢測有無缺陷。 又’為達成上述目的，亦可在該表面檢查裝置，於照 明。卩具備放射白色光之白色光源。 同樣地’為達成上述目的，亦可在該表面檢查裝置， 〃備旋轉機構，以檢查對象之基板之中心附近為旋轉軸， 使基板與照明部及成像光學系統相對旋轉；及協調控制 協。周疑轉機構與該攝影部’以取得與基板全周之邊緣 部分對應之影像。 又為達成上述目的’亦可在該表面檢查裝置，照明 口ρ具備调整部，用以調整照明邊緣部分之角度。 匕外 為達成上述目的，亦可在該表面檢杳裝置，該 既定角度為40度至7〇度。 一 又為達成上述目的，本發明之表面檢查方法，係對 才衾杳董十象夕 —、豕<基板傾斜的邊緣部分’從邊緣部分之法線方向 錯開既定角按I ^ 月度之方向予以照明；使來自邊緣部分之繞射光 200905186 成像；拍攝藉由成像光學系統所獲得之像；根據所獲得之 ”邊緣部分對應的影像是否i %線狀之像來檢測有益缺 陷。 【實施方式】 以下，根據圖式詳細說明本發明之實施形態。 (實施形態1) 圖1係表示本發明之表面檢查裝置的實施形態。 圖1所不之表面檢查裝置中，照明部丨丨，係使用從白 色光源所放射之光束以聚光照明半導體晶圓（基板）邊緣部 分之一部分的斜面部。該照明部11之光軸，係配置成與 檢查對象之斜面部的法線L(圖i中以虛線表示）呈既定角 度0。 3 1中物鏡12 ’係設置成例如與立於檢查對象 之半導體晶圓（基板）表面的法線平行，並使光軸一致於與 该照明部11之光軸相交的直線，使來自藉由照明部丨丨所 照明之斜面部之攝影區域的繞射光成像於攝影元件丨3上。 該物鏡12可使用例如倍率為4倍之遠心型物鏡。 在斜面部表面並無利用正反射所產生之〇次光射入物 鏡1 2之情形，而使斜面部所產生之繞射光選擇性射入物 鏡12，使該繞射光所產生之像成像於攝影元件Η上。 將藉由圖1所示之攝影元件13所獲得之影像訊號，透 過影像訊唬處理部14供顯示部1 5作顯示處理，藉此該顯 示部1 5所產生之顯示影像，即可用來觀察與該斜面部之 200905186 攝影區域對應的繞射像。 圖2及圖3係表示藉由圖1所示之表面檢查裝置，本 申請人實驗性觀察半導體晶圓之斜面部時所獲得之觀察影 像的示意圖。 在研磨痕跡專槽狀缺陷存在於斜面部之情況’照明光 會因各槽狀缺陷產生繞射，丨次繞射光或2次以上繞射光 射入物鏡12 ’如圖2所示，暗視野區之細線狀繞射像形成 於攝影元件1 3上。 另一方面，在無缺陷存在於斜面部之情況，由於照明 光會在斜面部表面作全反射，因此於攝影元件13上不會 形成繞射像，如W 3所示，斜面部被觀察為相同黑暗區域。 因此，利用® 1所示之表面檢查裝置，即可根據顯示 部15之顯示影像是否呈現圖2所示之亮線，直覺判斷在 斜面部疋否有研磨痕跡等微細缺陷。例如，從圖2所示之 觀察影像，可知在檢查對象之半導體晶圓的斜面部，殘留 有各式各樣長度的研磨痕跡。 又’本中#人嘗試在將圖丨所示之物鏡12使光軸平行 固定於立在半導體晶圓表面之法線方向的狀態了，改變照 明11之光軸方向’以尋求適合於觀察繞射像之條件。 姊曰该貫驗中，如® 4所示，本巾請人針對以從包含半導 體晶®表面之水平面起順時針方向為I、逆時針方向為負 所測得之照明部11之光軸角以為±30度、±5〇度/±7〇 度' ±8〇度的情況下’以上述方式進行繞射像之觀察。 從該實驗結果 可知在將照明部11配置於靠近半導體 9 200905186 晶圓中央，並以角度0為5 〇度以下較淺之角度來照明斜 面部的配置下，無法觀察到繞射像，此外將照明部丨丨配 置於較半導體晶圓外緣部外側的情況下（角度0為負的情況 下），由於在所有情況下正反射光皆射入物鏡12，因此難 以判別有無繞射像。 此外’可知將照明部〖〖g己置於靠近半導體晶圓中央， 亚以角度0為50度至80度的範圍來照明斜面部時，則可 觀察到斜面部之研磨痕跡的繞射像，特別是角度^在7〇 度至80度的範圍，可觀察到較明亮之繞射像。 據此，以使照明部11之光軸與半導體晶圓表面之角度 在該範圍内的方式’將照…"己置於靠近半導體晶圓 之中央而非靠近物帛12，並將照明部u之光軸定位成從 ==光轴傾斜1〇度至2。度的配置，係最適合於繞 射像之觀察。 、此處，斜面部係對晶圓表面傾斜—3〇度，以斜面部之 法線為基準觀看時，觀察用物鏡12之光軸係傾斜3 。 ::”照” U之照明光若以斜面部之法線為㈣觀 看時，係以往與物鏡12相同方向傾斜40〜W = 以傾斜40〜50度照明更佳。 佳， 此外，如圖5⑷所示，將物鏡以 導體晶圓背面之法線… 先軸-立於半 導體晶圓背面之角度在該範圍二；月部11…與半 光軸定位成從物鏡12之光軸傾 :;、月。p η之 υ度至20度，藉此， 200905186 可觀察與藉由圖！所示之照明部u照明之斜面部相對向 之下側之斜面部的繞射像。 又’如圖5(b)所示，將物冑12配置成光軸與立於頂部 頁的法線一致’並以使照明部丄i之光軸與垂直在立 於頂部頂點之法線之平面的角度在該範圍内的方式，配合 頂部之觀察對象區域將日3明 ’’、、月β 11之光軸，定位成從物鏡 之光軸傾斜40度至50度之 _ 貫線之位置或虛線所示之位 置，藉由，可觀察頂部之繞射像。 的产兄t使用白色光源作為圖1所示之照明部1 1之光源 面二藉由波長域寬廣之光來照明觀查對象之斜 面部（或頂部），因此央白 口此灭自存在於攝影區域之 之槽狀缺陷的繞射光 丨（次頂心 波長光的可能性會變高。 ，、午之 陷的繞射光射入物鏡裡見H木度之缺 ... 呈見各種顏色之亮線。亦即，在使 用白色光源之槿忐，丨牡使 對應的繞射像。 又或冰度之缺陷 此外，照明部 傷之光源亦可使用柄，丨Α ^. lamp)等單色光源。 史用納蚯（natnum (實施形態2) 圖6係表示本發 个赞明之表面檢查裝置的另— 此外，圖6所- 耳％形蟪。

不之構成元件中，對與蘭I 等者賦予圖1所示之售哚+ 了興圖1所不各部同 付就來表示，並省略其說明。 台“之旋轉軸c圓，係定位成使旋轉中心與旋轉 致，該旋轉台】6之旋轉動作係藉由檢查 11 200905186 控制部1 7控制。 又，圖6所示之影像記憶體i8 部17之指示’保持藉由影像 ，、：來自檢查控制 資料。 14所獲得之影像 例如’如圖7所示’以半導 使半導體晶圓或照明部u a圓之中心為旋轉中心， 旋轉’使攝影區域逐漸移動、：12之攝影元件13相對 獲得之影像資料保持於影像 f當：定之觀察位置所 部Μ擴及全周觀察半導體晶‘圓8缓^即可透過顯示 部分之全周對應的影像資料 、、h，並將與邊緣 豕貝枓儲存於影像記憶體18。 圖6所示之影像合成處” 19，係對應來自檢查控制 ^ 將以此方式財於影像記憶體18之影像資 :〇以合成，藉此產生顯示整體圓環狀邊緣部分之影像資 料，並將該影像資料供顯示部15作顯示處理。&像貝 以此方式，自動產生顯示整體圓環狀邊緣部分之影像 資料:並根據該影像資料將整體邊緣部分—併提供給利用 者藉此即可擴及整體邊緣部分無遺漏地檢查出有無研磨 痕跡。 ’' 又’將在預先決定之觀察位置所獲得之影像資料，透 過顯不部1 5之顯示處理，即可提供利用者之目視使用， 亦可針對此時保持於影像記憶體1 8之影像資料，如圖2 所不’進行檢測線狀繞射像，藉此可謀求檢查之自動化。 此外’亦可具備使照明部U、物鏡12、及攝影元件13 疋位之構造物，以半導體晶圓之中心為旋轉中心旋轉的旋 12 200905186 轉機構，以取代使用目6戶斤示之旋轉台i 於該中心之周圍旋轉，藉此亦可實現如以上所二對旋 轉。 (實施形態3) 圖8係表示本發明之表面檢查裝置的另一實施形態。 〃此外，目8所示之構成元件中，對與目1所示各部同 等者賦予圖1所示之符號來表示，並省略其說明。 圖8所示之表面檢查裝置，具備用以調整照明部丨丨之 光軸方向的角度調整部2 1。 立藉由該角度調整部21，在包含物鏡12之光軸與照明 邛11之光軸所成之角度為例如10度至20度之範圍的既 定範圍β ’ 一邊以物鏡之光軸與斜面部之光軸之交點附近 為旋轉中心使_ η旋轉移動，一邊觀察來自斜面部 之繞射像，藉此找出對觀察來自檢查對象之半導體晶圓之 斜面部之繞麟的最佳照明角冑，即可在冑當觀察條件下 進行表面檢查。 又，以同樣方式，亦可找出觀察來自頂部之繞射像的 最佳照明角度。 ^藉此，不會受到檢查對象之半導體晶圓之斜面部及頂 I5的傾斜影響’可針對斜面部及頂部無遺漏地檢測出研磨 痕跡等微細缺陷。 、如圖9所示，亦可具備高να(數值孔徑）照明部22以 構成表面檢查裝置，來取代設置圖8所示之角度調整部 圖9所示之高ΝΑ照明部22，由於能以各種角度照明 13 200905186 斜面部，因此可使斜面部之各種次數的繞射光射入物鏡 12，而獲得該等繞射光所產生之繞射像。以此方式所獲得 之繞射像中，亦包含藉由圖8所示之角度調整部21將照 明部11之光軸角度調整成最佳角度時所獲得之繞射像。 因此，與具備角度調整部21之表面檢查裝置同樣地， 不會叉到檢查對象之半導體晶圓之斜面部及頂部的傾斜影 響，可針對斜面部及頂部無遺漏地檢測出研磨痕跡等微細 缺陷。 又，晶圓之邊緣部分的處理進行高精度化等，預期欲 檢測之線缺陷亦會微細化。在此種情況下，配合欲檢測之 線缺陷的程度適當設定照明角度，藉此可確保檢測精度。 此外雖可使用CCD或CMOS等2維放大型固態攝 影元件作為攝影元件，但在使基板旋轉之第2實施形態的 情況下亦可使用線性影像感測器。 依上述方式構成之表面檢查裝置及表面檢查方法，能 使用相對較低倍率之成像光學系統，將包含殘留在由半導 體曰a圓之斜面部及頂部構成之邊緣部分之研磨痕跡之極微 細槽狀的缺陷有無，當作繞射像的有無而可視化。藉此， 即可無遺漏地檢測出半導體晶圓之邊緣部分的微細缺陷， 以供半導體晶圓邊緣部分之研磨狀態好壞的檢查。 上述構成之表面檢查裝置的特徵，在於不需要所有從 半導體晶圓切取檢查用試樣等破壞性之處理。 因此，由於可應用於以非破壞性檢查為前提之積體電 路製程之半導體晶圓#全數檢查等，因此在半導體製造領 14 200905186 域極為有用。 【圖式簡單說明】 圖1係表示本發明之表面檢查裝置之實施形態。 圖2係表示觀察影像之例（有傷痕之情形）。 圖3係表示觀察影像之例（無傷痕之情形）。 圖4係照明部的配置之實驗的說明圖。 3 5(a) ' (b)係表示物鏡及照明部之配置之例·。 圖6係表示本發明之表面檢查裝置之另一實施形態。 圖7係拍攝區域的說明圖。 圖8係表示本發明之表面檢查裝置之另一實施形態。 圖9係表示本發明之表面檢查裳置之另一實施形態。 【主要元件符號說明】 11 照明部 物鏡 13 攝影元件 14 影像訊號處理部 15 顯示部 16 旋轉台 17 檢查控制部 18 影像記憶體 19 影像合成處理部 21 角度調整部 15 200905186 高ΝΑ照明部 22 16

Claims (1)

1. 200905186 十、申請專利範固： 1、一種表面檢查裝置，其特徵在於，具備· 照明部，用以對檢查對象之基板傾斜的、邊緣部分從 該邊：：分之法線方向錯開既定角度之方向予以照明； 成像光學系統，用以使來自該邊緣部分之繞射光成像； 攝影部，用以拍攝藉由該成像光學系統 以及 』 个 檢測部，根據藉由該攝影部所獲得之與該邊緣部分對 應的影像是否呈現線狀之像來檢測有無缺陷。 其中，該 2、 如申請專利範圍第丨項之表面檢查裝置 照明部具備放射白色光之白色光源。 置，其具 3、 如申請專利範圍第丨或2項之表面檢查 備： — 旋轉機構’以該檢查對象之基板之中心附近為旋 使該基板與該照明部及該成像光學系統相對旋轉；及 協調払制部，藉由協調該旋轉機構與該攝影部 得與該基板全周之邊緣部分對應之影像。 ▲ 4、如中請專利範圍第1或2項之表面檢查裝置，其中， /…、月邛具備凋整部’用以調整照明該邊緣部分之角度。 5如申印專利範圍第1項之表面檢查裝置，其令 既定角度為40度至7〇度。 ~ 6、-種表面檢查方法’其特徵在於： 仏查對象之基板傾斜的邊緣部分，從該邊緣部分 法線方向錯開既定角度之方向予以照明； 17 200905186 使來自該邊緣部分之繞射光成像並加以拍攝； 根據所獲得之與該邊緣部分對應的影像是否呈現線狀 之像來檢測有無缺陷。 十一、圈式： 如次頁。 18