TW201304029A - 圖案評估方法、圖案評估裝置、以及半導體裝置之製造方法 - Google Patents

圖案評估方法、圖案評估裝置、以及半導體裝置之製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一能進行高精度之評估及檢查之裝置。此裝置，具備保持晶圓W的晶圓保持具10、對晶圓保持具10所保持之晶圓W照射對構成晶圓W之材料具有穿透性之照明光的照明部、檢測來自被照明光照射之晶圓W之光的光檢測部、以及根據於光檢測部檢測之光之檢測訊號檢查晶圓W有無異常的檢查部，並設有改變晶圓保持具10(臂部12a~12h)對晶圓W之保持位置的臂驅動部13a~13h。

Description

圖案評估方法、圖案評估裝置、以及半導體裝置之製造方法
本發明係關於基板之評估方法及評估裝置、以及半導體裝置之製造方法。
在使用TSV(Through Silicon Via：矽貫通電極)之Wafer-to-Wafer接合所構成之3維構裝中，要求在TSV形成過程中之檢査。另一方面，一般的繞射檢査係從晶圓之表面側對晶圓表面進行照明，藉檢測從晶圓表面射出之繞射光來進行檢査(以下，稱表面繞射檢査)(例如，參照專利文獻1)。
先行技術文獻
[專利文獻1]美國專利第6646735號公報
晶圓之保持時，一般係以晶圓保持具對晶圓背面進行全面的真空吸附。對被保持於此種晶圓保持具之晶圓表面照射紅外線，作為晶圓之檢査影像而取得依據從晶圓表面射出之繞射光的影像時，所照射之紅外線之一部分穿透至晶圓相反側而有可能被晶圓保持具(例如，吸附槽之邊緣部等)反射或散射。是以，除了來自檢査對象晶圓之繞射光外，來自晶圓保持具(例如，吸附槽之邊緣部等)之反射散射光會到達受光系之攝影機成為檢査影像中之雜訊(noise)，而有導 致檢査精度降低之虞。
本發明乃鑒於上述問題而為，其目的在提供一種可進行高精度之評估或檢査之評估方法、評估裝置、以及半導體裝置之製造方法。
為達成上述目的，本發明之一種圖案評估方法，其特徵在於：在具有圖案之基板之第1保持位置保持基板；進行將該圖案設定為既定姿勢以檢査光加以照明，並接收於該圖案繞射之光以輸出檢測訊號的第1檢測；在與該基板之該第1保持位置不同之第2保持位置保持該基板；進行將該圖案設定為該既定姿勢以該檢査光加以照明，並接收來自該圖案之光以輸出檢測訊號的第2檢測；以及根據該第1檢測之結果與該第2檢測之結果進行該圖案評估。
又，本發明之半導體裝置之製造方法，其特徵在於：包含
於基板表面曝光出蝕刻用圖案之動作；根據經該曝光之該蝕刻用圖案，對基板表面進行蝕刻加工之動作；以及對該蝕刻加工後之基板進行檢査之動作；該檢査中，使用本發明之圖案評估方向。
又，本發明之圖案評估裝置，係評估形成於基板之圖案，其具備：檢測部，接收來自既定姿勢之圖案之光以輸出檢測訊號；保持構件，可在保持具有該圖案之基板之第1保持部以使該圖案成該既定姿勢之第1保持狀態、與在保持與該基板之第1保持部不同之第2保持部以使該圖案成該既定姿勢之第2保持狀態下，保持該基板；以及評估部， 根據在以該第1保持狀態保持時之檢測訊號與在該第2保持狀態保持時之檢測訊號，評估該圖案。
根據本發明，能進行高精度之圖案評估或檢査。
以下，參照圖式說明本發明之一實施形態。第1實施形態之檢査裝置顯示於圖1，以此裝置檢査(或評估)矽基板之晶圓W之整個表面或背面。又，圖1中，係將在與紙面平行之面內的上下方向、左右方向分別定義為Z軸、X軸，並將與紙面垂直之方向定義為Y軸。第1實施形態之檢査裝置1具有用以保持形成為略圓盤狀之晶圓W之晶圓保持具10，晶圓W被裝載於晶圓保持具10上並以真空吸附方式加以固定保持。可藉由設於晶圓保持具10之傾斜(tilt)機構19使晶圓保持具10所保持之晶圓W，以和晶圓W表面平行之軸(延伸於Y軸方向之軸)為中心傾動(亦即，繞與照明光之入射面垂直之軸傾動，以下，適當的稱傾斜(tilt))，而能調整照明光之入射角。
檢査裝置1，進一步具備：對晶圓保持具10所保持之晶圓W表面照射設為平行光之照明光(檢査光)的第1照明部20、用以檢測受到來自第1照明部20之照明光照射時於晶圓W表面(及設於表面之圖案)反射之光(含0次之繞射光)的第1檢測部30、對晶圓保持具10所保持之晶圓W背面照射設為平行光之照明光(檢査光)的第2照明部40、用以 檢測受到來自第2照明部40之照明光照射時於晶圓W背面反射之光(含0次之繞射光)的第2檢測部50、進行裝置之控制的控制部60、進行影像處理的影像處理部61、進行影像顯示的顯示部62、以及將影像處理部61之處理結果輸出至外部電腦等的輸出部63。又，傾斜機構19可將晶圓W之傾動角度調整成使穿透受到來自第2照明部40之照明光照射時之晶圓W而繞射(含0次)之光，可射入第1檢測部30。於此狀態下，第1檢測部30亦可檢測於晶圓W穿透而繞射之光。同樣的，第2檢測部50亦可檢測穿透受到來自第1照明部20之照明光照射時之晶圓W而繞射(含0次)之光。第1照明部20具有射出照明光之第1照明單元21、與將從第1照明單元21射出之照明光反射向晶圓W表面之第1照明側凹面鏡25。第1照明單元21，具有金屬鹵素燈或水銀燈、鹵素燈等的第1光源部22、具備使來自第1光源部22之光中具有既定波長之光穿透之波長選擇濾波器及調節穿透光之強度之穿透率可變ND(中性密度)濾光器的第1調光部23、以及將來自第1調光部23之光作為照明光導向第1照明側凹面鏡25的第1導光光纖24而構成。
來自第1光源部22之光通過第1調光部23，經第1調光部23設定了波長與強度之照明光從第1導光光纖24往第1照明側凹面鏡25射出而成為發散光。由於第1導光光纖24之射出部係配置在第1照明側凹面鏡25之焦點面，因此從第1導光光纖24往第1照明側凹面鏡25射出之照明光(發散光)，因第1照明側凹面鏡25而成為平行之(遠心 的)光照射於晶圓保持具10所保持之晶圓W整個表面。又，照明光對晶圓W之入射角與射出角，可藉由使晶圓保持具10傾斜以變化晶圓W之裝載角度來加以調整。
來自晶圓W表面之射出光(繞射光及正反射光等)由第1檢測部30加以檢測。第1檢測部30由於在晶圓保持具10上方對向設置之第1受光側凹面鏡31與第1攝影部35為主體構成，以第1受光側凹面鏡31集光之射出光到達第1攝影部35之攝影面上而成像出晶圓W之像。第1攝影部35由未圖示之物鏡及影像感測器等構成，將形成在影像感測器攝影面上之晶圓W之像予以光電轉換而生成影像訊號(檢測訊號)後，將生成之影像訊號透過控制部60輸出至影像處理部61。
第2照明部40，具有射出照明光的第2照明單元41、與將從第2照明單元41射出之照明光反射向晶圓W背面的第2照明側凹面鏡45而構成。第2照明單元41之構成與第1照明單元21相同，具有第2光源部42、第2調光部43、以及第2導光光纖44而構成。
來自第2光源部42之光通過第2調光部43後，被第2調光部43調整波長與強度之照明光從第2導光光纖44往第2照明側凹面鏡45射出而成為發散光。由於第2導光光纖44之射出部配置在第2照明側凹面鏡45之焦點面，因此從第2導光光纖44往第2照明側凹面鏡45射出之照明光藉由第2照明側凹面鏡45而成為平行(遠心的)光照射於被晶圓保持具10保持之晶圓W之整個背面。又，照明光對 晶圓W之入射角與射出角，可使晶圓保持具10傾斜以使晶圓W之裝載角度變化來加以調整。
來自晶圓W背面之射出光(繞射光及正反射光等)由第2檢測部50加以檢測。第2檢測部50由在晶圓保持具10下方對向配設之第2受光側凹面鏡51與第2攝影部55為主體構成，於晶圓W背面反射之平行的射出光被第2受光側凹面鏡51集光而到達第2攝影部55之攝影面上，成像出晶圓W之像。第2攝影部55由未圖示之物鏡及影像感測器等構成，將形成在影像感測器攝影面上之晶圓W之像予以光電轉換而生成影像訊號(檢測訊號)，並將生成之影像訊號透過控制部60輸出至影像處理部61。
控制部60分別控制晶圓保持具10及傾斜機構19、第1及第2照明單元21,41、第1及第2攝影部35,55等。影像處理部61根據來自第1攝影部35或第2攝影部55之影像訊號，生成晶圓W之影像(數位影像)。
接著，針對第1實施形態之晶圓保持具10，一邊參照圖2(a)及圖2(b)一邊加以說明。第1實施形態之晶圓保持具10，具有圓環狀之框部11、形成為可支承晶圓W之板狀用以吸附保持晶圓W之8個臂部12a~12h、以及配設於框部11將8個臂部12a~12h保持成可分別旋動之8個臂驅動部13a~13h。框部11係形成為直徑較晶圓W大之圓環狀，可藉由傾斜機構19(參照圖1)與8個臂部12a~12h及臂驅動部13a~13h一起傾斜。又，8個臂部12a~12h與8個臂驅動部13a~13h係字母符號相同者彼此構成為一對，沿著框 部11之周方向等間隔(45度間隔)配設。以下，有時將臂部12a,12c,12e,12g統稱為第1臂部群、將臂部12b,12d,12f,12h統稱為第2臂部群。同樣的，亦有將臂驅動部13a,13c,13e,13g統稱為第1臂驅動部群、將臂驅動部13b,13d,13f,13h統稱為第2臂驅動部群之情形。
8個臂部12a~12h設置成可藉由8個臂驅動部13a~13h往框部11之內直徑側延伸，將晶圓W以框部11圍繞之區域加以吸附保持。因此，在各臂部12a~12h中之與晶圓W接觸之部分，形成有用以進行真空吸附之槽(未圖示)。
第1臂部群與第2臂部群能在位於框部11之內直徑側可吸附保持晶圓W之吸附位置、與在位於框部11之外直徑側之退避位置之間旋動變位。例如，在第1臂部群與第2臂部群中之任一者從退避位置旋動變位至吸附位置時，位於退避位置向框部11外側延伸之臂部即從該退避位置向框部11內側旋動，轉向位於框部11之內直徑側之位置。另一方面，在第1臂部群與第2臂部群中之任一者從吸附位置旋動變位至退避位置時，係進行與從退避位置旋動變位至吸附位置時相反的動作。又，在第1臂部群與第2臂部群位於吸附位置時，各臂部之與晶圓W接觸之面係位於同一平面上。因此，被第1臂部群吸附保持之晶圓W與被第2臂部群吸附保持之晶圓W，係相對框部11在維持平面度之狀態下被保持於相同位置。
各臂驅動部，例如可使用伺服馬達、亦可使用旋轉致動器構成。或者，亦可視需要採用其他構成。又，各臂驅 動部係根據內建於控制部60之記憶部中儲存之處方(根據晶圓W之檢査種類儲存之順序)接受控制部60之指令而被驅動。又，以下若無特別說明，各驅動及各處理皆係根據內建於控制部60之記憶部中儲存之處方進行。此外，控制部60係與未圖示之輸入裝置連接，操作者可使用輸入裝置選擇晶圓W之表面繞射檢査及背面繞射檢査中之任一方或兩方將之登錄於處方。又，不依據處方之手動動作亦是可能的。
又，圖1中，由於係將第1檢測部30及第2檢測部50記載於同一面內，因此看起來與擺動至退避位置之各臂部12a~12h相互干涉。相對於此，例如，若將第1受光側凹面鏡31以第1攝影部35位於紙面深處之方式對紙面垂直方向傾斜配置、將第2受光側凹面鏡51以第2攝影部55位於紙面前處之方式對紙面垂直方向傾斜配置的話，兩者間即不會產生干涉而各臂部12a~12h即能擺動。
接著，說明使用上述方式構成之檢査裝置1進行晶圓W之檢査、評估方法。又，預先以未圖示之搬送裝置將檢査對象之晶圓W以表面(設有檢査對象圖案之面)朝向上方之方式搬送至晶圓保持具10上(參照圖3之S11)。此外，可在搬送途中，藉未圖示之對準機構以晶圓W之圖案或設於外緣部之基準標記(notch、或orientation flat等)為基準進行晶圓W之對準，將晶圓W以既定方向裝載於晶圓保持具10上之既定位置(與被框部11圍繞之區域重疊之位置)。此時，晶圓保持具10，如圖2(a)所示，係藉由第1臂驅動部 群與第2臂驅動部群之作動，在將第1臂部群旋動變位至吸附位置、並將第2臂部群旋動變位至退避位置之狀態(以下，適當的稱第1保持狀態)下，以第1臂部群吸附保持晶圓W(參照圖3之S12)。又，檢査裝置之各部(晶圓保持具10、第1臂驅動部群、第2臂驅動部群、傾斜機構19、第1及第2照明單元21,41、第1及第2攝影部35,55等)接受控制部60之指令而被驅動。
進行晶圓W之表面繞射檢査時，首先，具有既定波長(例如，546nm之波長)之照明光從第1照明單元21往第1照明側凹面鏡25射出，於第1照明側凹面鏡25反射之照明光成為平行光照射於被第1保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W整個表面。此時，根據從第1照明單元21射出之照明光之波長，調整被保持於晶圓保持具10之晶圓W之傾斜角(傾角)，即能以第1檢測部30接收來自規則形成之既定間距重複圖案之繞射光而形成晶圓W之像。以下之說明中，將為了能接收來自晶圓W之重複圖案之繞射光而調整從(第1)照明單元21射出之照明光之波長、與被晶圓保持具10保持之晶圓W之旋轉角度及傾斜角一事，稱為繞射條件之調整。具體而言，係利用未圖示之對準機構與預先輸入儲存之重複圖案A之資訊求出晶圓W上之重複圖案A之重複方向，並將晶圓W配置成在晶圓W表面上之照明方向(從第1照明部20朝向第1檢測部30之方向)與圖案A之重複方向一致。接著，以傾斜機構19使晶圓W傾斜(tilt)，進行將圖案A之間距設為P、照射於晶圓W表面之照明光之 波長為λ、照明光之入射角為θ1、n次繞射光之出射角為θ2時，滿足下述式1之設定。
[式1]P=n×λ/{sin(θ1)-sin(θ2)}
於晶圓W之重複圖案A產生、從晶圓W之表面側射出之繞射光被第1受光側凹面鏡31集光而到達第1攝影部35之攝影面上，成像出晶圓W之像(以繞射光形成之像)。如此，將晶圓W之傾斜角與圖案之重複方向相對照明光調整為既定姿勢，即能獲得晶圓W之像。此時，第1攝影部35之影像感測器將形成在攝影面上之晶圓W之像予以光電轉換而生成影像訊號，將所生成之影像訊號透過控制部60輸出至影像處理部61。
影像處理部61根據從第1攝影部35輸入之影像訊號生成晶圓W之影像(數位影像)。當影像處理部61在生成晶圓W之影像(數位影像)後，即將所生成之晶圓W之影像資料與儲存在資料庫(未圖示)之(於表面繞射檢査)良品晶圓之影像資料(參照圖案)加以比較，以進行晶圓W有無異常(缺陷)之檢査或圖案評估。又，晶圓W之檢査係就每一晶片區域(成為製品之半導體裝置1個份之區域)進行，在檢査對象之晶圓W之訊號強度(輝度值)與良品晶圓之訊號強度(輝度值)之差較既定閾值大之情形時，即判定為異常。另一方面，若訊號強度(輝度值)之差較閾值小的話，即判定為正常。又，本教示當然不限於此，可視需要就每複數個晶片區域進行上述檢査。亦可指定較一個晶片區域狹窄之區域，針 對該區域進行上述檢査。之後，將影像處理部61之表面繞射檢査結果及此時之晶圓W之影像以顯示部62加以輸出顯示，並以輸出部63輸出至外部電腦等。
在使用本實施形態之檢査裝置1取得依據來自晶圓W全面之繞射光的影像後，所取得之影像即為具有對應繞射光強度之亮度的影像(以下，稱繞射影像)。若繞射光之強度依據繞射效率之分布變化、規則性的形成之圖案A是均勻的話，不會產生繞射效率之局部變化。相對於此，當部分區域之圖案A之形狀產生變化時，該區域之繞射效率即產生變化，其結果對應之區域之繞射影像亮度會產生變化，因此即能檢測在對應區域之圖案變化。又，所謂圖案之變化，係圖案A之線寬(孔直徑)及孔形狀、剖面形狀之變化等。
相當於以第1攝影部35(或第2攝影部55)拍攝取得之繞射影像之1像素的晶圓W上距離(像素尺寸)，雖例如為300μm，遠大於圖案A之尺寸及重複間距，但各像素在繞射影像之亮度係對應來自晶圓W上該區域之圖案之繞射光平均強度者。由於因形成圖案之曝光裝置或蝕刻裝置等之不良，而使得晶圓W之圖案A無法正常形成時，具有某一面積之區域之圖案全體或同樣的變形，因此即使像素尺寸較圖案A之尺寸或重複間距大，亦能檢測該區域之異常(不良)。
例如，根據來自控制部60之指令設定為從第1照明單元21射出波長546nm(e線)之光(照明光)、並調整繞射條件時，可以第1攝影部35取得繞射影像。從此繞射影像，如 上所述，可檢測圖案A之異常(不良)。不過，波長546nm之光不會穿透以矽形成之晶圓W，因此能檢測之異常僅為晶圓W表面附近之異常。亦即，可檢測之異常係晶圓W表面附近之孔直徑之異常、孔形狀之異常、及晶圓W表面附近之孔剖面形狀之異常等。
另一方面，在對檢査對象之圖案進行加工之加工處理(例如，曝光、顯影、蝕刻處理)後，從未圖示之加工裝置(例如，蝕刻裝置)以搬送裝置搬送而來之晶圓W表面，形成有例如圖5所示之重複圖案(孔圖案)。此圖案A，係在由矽(Si)構成之裸晶圓以規則性配置形成之孔(via或hole)的構造。此處，圖5(a)係從上方觀察晶圓W時之部分擴大之圖、圖5(b)則係將晶圓W之剖面圖加以放大者。舉一例來說，孔之直徑為2μm、孔之間距為4μm、孔之深度為20μm。又，晶圓W之厚度為725μm，圖5中省略了晶圓W厚度之記載。又，圖5中，矽的部分以斜線(hatching)、孔的部分以白色分別顯示。
構成圖案A之孔未能正常形成時之例顯示於圖6。此處，圖6(a)係顯示孔之途中膨脹之情形、圖6(b)則顯示孔之深處成為前端尖細之情形。當形成為此種形狀時，將對之後之形成程序及完成之TSV之機能造成障礙，因此必須透過檢査加以檢測出。此處，於表面繞射檢査中，從第1照明單元21使用對矽具有穿透性之紅外帶之照明光(例如波長1100nm之光)的話，由於以第1攝影部35檢測之繞射光中亦會含有來自孔深處之繞射光，因此亦能檢測出孔深部 分之異常(不良)。
進一步的，亦可藉由改變照明波長，來改變照明光在晶圓W可到達之深度。如前所述的以改變照明光在晶圓W可到達深度之複數個條件進行檢査，並組合在各照明波長下之檢査結果，即能判別出在晶圓W之異常(缺陷)種類。例如，在紅外帶之照明波長較短(亦即，照明光到達之深度較淺)之情形下，檢査結果為異常時，可知異常是在晶圓W之淺的部分。當紅外帶之照明波長較短(亦即，照明光到達之深度較淺)之情形時未檢測出異常，而在紅外帶之照明波長較長(亦即，照明光到達之深度較深)之情形下檢測出異常時，可知異常是在晶圓W之深部分。例如圖6(b)所示，有可能是孔深處成為前端尖細之異常(缺陷)等。
針對孔之深處、特別是孔底異常之檢測，從晶圓W之背面側使用第2照明部40對晶圓W背面進行照明，並以第2檢測部50檢測從晶圓W背面射出之繞射光進行之檢査(以下，稱背面繞射檢査)是非常有效的。亦即，使用對矽具有穿透性之照明光(波長700nm以上之紅外線較佳，例如1100nm之光)來進行晶圓W之背面繞射檢査的話，可檢測出孔深處部分之異常(不良)。此係因使用對矽具有穿透性之照明光的情形時，照明光會穿透晶圓W背面側之矽而在晶圓W之矽部分與孔部分之交界部(面)產生繞射光(繞射現象)之故。又，從晶圓W之表背面中之一面以第2照明部40照明而繞射之光，會產生向一面之方向反射之成分與向另一面之方向穿透(此場合，圖案係作用為繞射光柵)之成分。此 外，將往另一面之面穿透而繞射之光以第1檢測部30加以檢測來進行之檢査(以下，稱穿透繞射檢査)亦是非常有效的。又，使用1100nm之紅外線之情形時，一般而言，因CCD等固態攝影元件之感度會降低而使得拍攝時間變長，但可藉由冷卻攝影機之使用來降低S/N之惡化。
接著，針對晶圓W之背面繞射檢査，一邊參照圖3所示之流程圖一邊加以說明。進行晶圓W之背面繞射檢査時，首先，從第2照明單元41往第2照明側凹面鏡45射出具有既定波長(例如，1100nm之波長)之照明光，於第2照明側凹面鏡45反射之照明光成為平行光後照射於被第1保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W之整個背面(S13)。此時，根據從第2照明單元41射出之照明光之波長，藉調整被晶圓保持具10保持之晶圓W之傾動角度，即能將來自規則性形成之既定間距之重複圖案的繞射光以第2檢測部50加以受光而形成晶圓W之像(S14)。具體而言，利用未圖示之對準機構與預先輸入儲存之重複圖案A之資訊求出晶圓W上重複圖案A之重複方向，將晶圓W配置成在晶圓W背面上之照明方向(從第2照明部40朝向第2檢測部50之方向)與圖案A之重複方向一致，並以傾斜機構19使晶圓W傾動(tilt)，進行滿足前述式1之設定(調整繞射條件)。
於晶圓W之重複圖案A產生而從背面側射出(反射)之繞射光，被第2受光側凹面鏡51集光後到達第2攝影部55之攝影面上，成像出被第1保持狀態之晶圓保持具10保持 之晶圓W之像(以繞射光形成之像)。此時，第2攝影部55之影像感測器將形成在攝影面上之晶圓W之像加以光電轉換後生成影像訊號，並將所生成之影像訊號透過控制部60輸出至影像處理部61(S15)。
當拍攝被第1保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W之像時，晶圓保持具10，如圖2(b)所示，在以第1臂驅動部群使第1臂部群旋動變位至退避位置並以第2臂驅動部群使第2臂部群旋動變位至吸附位置之狀態(以下，為方便起見，稱第2保持狀態)，以第2臂部群吸附保持晶圓W(S16)。此時，係以第2臂驅動部群使第2臂部群從退避位置旋動變位至吸附位置後，以第1臂驅動部群使第1臂部群從吸附位置往退避位置旋動變位。如前所言，係在以第1臂部群與第2臂部群之雙方暫時保持晶圓W後，始解除第1臂部群之吸附保持並使其往退避位置旋動變位。因此，能在不使晶圓W移動之狀態下(維持姿勢之狀態下)，改變晶圓保持具10對晶圓W之保持位置(繞框部11之旋轉對稱軸旋轉45度之位置)。
接著，與第1保持狀態保持晶圓W之情形時相同波長之照明光從第2照明單元41往第2照明側凹面鏡45射出，於第2照明側凹面鏡45反射之照明光成為平行光照射於被第2保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W之整個背面(S17)。此時，由於僅有晶圓保持具10對晶圓W之保持位置(使變位至吸附位置之臂部)改變，而被晶圓保持具10保持之晶圓W之傾斜角(傾角)及照明光與重複圖案之重複方 向間之關係並未改變(維持晶圓W上之圖案之姿勢)，因此能以第2檢測部50接收與第1保持狀態保持晶圓W時之相同條件之繞射光而形成晶圓W之像。
又，無論在第1保持狀態與第2保持狀態之任一情形下，於晶圓W之非保持部產生撓曲時，撓曲部分有可能無法滿足上述式1之條件(繞射條件)。也就是說，晶圓W之產生撓曲的部分(撓曲部分)將無法獲得繞射影像。此外，晶圓W之撓曲部分雖係產生在未以臂部支承之區域，但穿透繞射檢査中係使用該部分之影像進行檢査，因此產生撓曲時將帶來極大的障礙。然而，第1臂部群與第2臂部群之各臂部12a~12h分別係以45度間隔配置，在第1保持狀態、第2保持狀態之任一狀態下皆係在4處保持晶圓W，因此不會產生撓曲。又，若晶圓W之厚度較上述例(725μm)薄的話(例如100μm)，則可藉由加大部分或全部臂部之與晶圓W抵接部分(保持部)之面積，即能抑制於晶圓W產生之撓曲。例如，如圖4所示，藉由將各臂部12a’~12h’之保持部312a~312h作成三角形形狀，即能抑制撓曲之產生。
於晶圓W之重複圖案A產生而從背面側射出之繞射光，被第2受光側凹面鏡51集光後到達第2攝影部55之攝影面上，成像出被第2保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W之像(以繞射光形成之像)。此時，第2攝影部55之影像感測器將形成在攝影面上之晶圓W之像加以光電轉換而生成影像訊號，並將生成之影像訊號透過控制部60輸出 至影像處理部61(S18)。
當拍攝被第2保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W之像時，影像處理部61即根據在第1保持狀態及第2保持狀態下分別從第2攝影部55輸入之影像訊號，生成晶圓W之影像(數位影像)。此時，在被第1保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W之影像中，被第1臂部群吸附保持之部分及其近旁會在該等臂部之陰影中，因此從檢査對象區域除去。此外，在被第2保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W之影像中，被第2臂部群吸附保持之部分及其近旁會在該等臂部之陰影中，因此從檢査對象區域除去。
接著，將被第1保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W中除去被各臂部保持之部分(及其近旁)之非保持部分的影像訊號、與將被第2保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W中除去被各臂部保持之部分(及其近旁)之非保持部分之影像訊號加以合成，以生成晶圓W之影像(數位影像)(S19)。又，此時，由於從第1保持狀態切換至第2保持狀態係在維持晶圓W之姿勢下進行，因此被第1保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W之影像與被第2保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W之影像，基本上沒有相對的位置偏移，但亦可視需要以被第1保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W之非保持部分之影像與被第2保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W之非保持部分之影像的重複區域中存在之圖案為基準進行位置對準。又，於合成時，在一方影像中符合保持部分(及其近旁)之部分採用另一方之非 保持部分之影像，於非保持部分之重複區域則採用2個影像之平均值。(又，於非保持部分之重複區域亦可僅採用其中一方之影像。)於非保持部分之重複區域，亦可採用2個影像之加權平均值。例如，在接近一方影像之保持部分處減小該影像之權值(加大另一方之權值)、而在遠離一方影像之保持部分處加大權值(減小另一方)般賦予和緩的權值變化的話，即能作成沒有因拍攝雜訊等引起之二片影像微小的亮度差異造成不自然之訊號變化的晶圓W之影像。
如此，由於被第1保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W之影像中從檢査對象區域除去之區域、與被第2保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W之影像中從檢査對象區域除去之區域不會重複，因此能獲得不會映出各臂部12a~12h而映出晶圓W之整個背面側之合成影像。
影像處理部61在生成晶圓W之合成影像後，與表面繞射檢査之情形同樣的，將生成之晶圓W之影像資料與資料庫(未圖示)中儲存之(背面繞射檢査中)良品晶圓之影像資料加以比較，進行晶圓W有無異常(缺陷)之檢査或圖案評估(S20)。並將影像處理部61之背面繞射檢査之結果及此時之晶圓W之影像以顯示部62加以輸出顯示且以輸出部63輸出至外部電腦等。又，於背面繞射檢査中，亦能與表面繞射檢査同樣的，藉改變照明波長，以改變了晶圓W中照明光到達深度之複數個條件進行檢査，並藉由組合在各照明波長下之檢査結果即能判別在晶圓W之異常(缺陷)種類。不過，除了施以背面研磨而較薄之晶圓(例如100μm厚)以 外，孔之上部與底部之判別不易。如上述例般，晶圓厚度為725μm、孔深度為20μm之情形時，從晶圓背面到孔開口附近為止之距離為725μm，相對於此，從晶圓背面到孔底為止之距離則為705μm，其差有20μm程度之故。此場合，可藉由更精密之波長控制(例如±1μm之精度)來進行檢査。
如上所述，根據第1實施形態，由於設有改變晶圓保持具10對晶圓W之保持位置的第1~第8臂驅動部13a~13h(保持位置變更部)，因此能獲得改變了晶圓保持具10之保持位置之晶圓W之影像，而能進行晶圓W之背面側全體之背面繞射檢査。另一方面，雖可藉由挾持晶圓W之邊緣部以保持晶圓之所謂的邊緣夾具來加以保持，以進行大致晶圓全體之背面繞射檢査，但此方法僅以邊緣部保持晶圓W，因此產生晶圓W自重造成之「撓曲」而使得繞射檢査之精度惡化。根據第1實施形態，如前所述的，由於第1臂部群與第2臂部群之臂部分別以45度間隔配置，於第1保持狀態、第2保持狀態之任一者中皆係以4處從外周部朝向中心保持晶圓W，因此不會產生如邊緣夾具時因晶圓W自重造成之「撓曲」。因此，能在晶圓面內之照明角度及受光角度均一性不致降低之情形下，進行使用對晶圓W具有穿透性之照明光之高精度的背面繞射檢査。此外，在改變晶圓保持具10之保持位置時並不使晶圓W旋轉，因此能將對第2照明部40及第2檢測部50之圖案A之重複方向(姿勢)保持一定，無論晶圓保持具10之保持位置為何皆 能在相同條件下檢測繞射光以進行高精度之背面繞射檢査(晶圓W之檢査或評估)。
又，影像處理部61係根據在第1保持狀態及第2保持狀態(亦即，複數個基板保持條件)下分別從第2攝影部55輸入之影像訊號中、除去於晶圓W中被各臂部保持之部分之非保持部分的影像訊號，檢查在晶圓W之非保持部分有無異常(缺陷)，因此能更為確實地進行晶圓W之背面側全體之背面繞射檢査。
又，藉由變化第1~第8臂部12a~12h中、以第1~第8臂驅動部13a~13h使之吸附位置變位之臂部，可在不改變晶圓W之姿勢之情形下改變晶圓保持具10對晶圓W之保持位置，因此能在無須吸附晶圓W表面側(與被吸附面相反側之面)之情形下改變保持位置。如此，即能在不致對晶圓W之表面側造成損傷之情形下改變保持位置。
又，上述第1實施形態中，不限於晶圓W之表面繞射檢査及背面繞射檢査，亦可進行穿透繞射檢査。進行晶圓W之穿透繞射檢査時，首先，將具有既定波長(例如，1100nm之波長)之照明光從第1照明單元21往第1照明側凹面鏡25射出，於第1照明側凹面鏡25反射之照明光成為平行光照射於被第1保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W之整個表面。
此時，根據從第1照明單元21射出之照明光之波長調整被晶圓保持具10保持之晶圓W之傾斜角(傾角)，即能將於晶圓W之重複圖案A繞射而穿透至與被照明光照明之側 相反側之背面側的繞射光(以下，稱穿透繞射光)以第2檢測部50加以受光而形成晶圓W之像。又，以傾斜機構19使晶圓W傾動(tilt)並以未圖示之旋轉裝置使第2檢測部50全體以通過晶圓W表面之軸為中心旋轉(傾動)，以使照明光之入射角及穿透繞射光之出射角(檢測角度)變化，即能將所欲入射角下之所欲特定次數之穿透繞射光導至第2檢測部50。又，傾斜機構19之傾斜軸與使第2檢測部50旋動之旋動軸為平行。此外，設於所裝載之晶圓W之重複圖案之重複方向，與傾斜機構19之傾斜軸及使第2檢測部50旋動之旋動軸略成正交。
穿透至晶圓W背面側之穿透繞射光，被第2受光側凹面鏡51集光而到達第2攝影部55之攝影面上，成像出被第1保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W之像(以繞射光形成之像)。此時，第2攝影部55之影像感測器將形成在攝影面上之晶圓W之像加以光電轉換而生成影像訊號，並將生成之影像訊號透過控制部60輸出至影像處理部61。
當拍攝被第1保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W之像時，晶圓保持具10即藉由第1~第8臂驅動部13a~13h之作動而以第2保持狀態吸附保持晶圓W。從第1保持狀態往第2保持狀態之切換，係與上述第1實施形態之情形同樣的進行。
其次，與以第1保持狀態保持晶圓W之情形時相同波長之照明光從第1照明單元21往第1照明側凹面鏡25射出，於第1照明側凹面鏡25反射之照明光成為平行光照射 於被第2保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W之整個表面。此時，由於僅晶圓保持具10對晶圓W之保持位置(使變位至吸附位置之臂部)改變，而被晶圓保持具10保持之晶圓W之傾斜量(傾角)不變，因此能以第2檢測部50接收以第1保持狀態保持晶圓W之情形時相同條件之穿透繞射光來形成晶圓W之像。
穿透至晶圓W背面側之穿透繞射光被第2受光側凹面鏡51集光而到達第2攝影部55之攝影面上，成像出被第2保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W之像(以繞射光形成之像)。此時，第2攝影部55之影像感測器將形成在攝影面上之晶圓W之像加以光電轉換而生成影像訊號，並將生成之影像訊號透過控制部60輸出至影像處理部61。
當拍攝被第2保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W之像時，影像處理部61即與上述第1實施形態之情形同樣的，生成晶圓W之合成影像(數位影像)，進行晶圓W之有無異常(缺陷)之檢査或圖案評估。並將影像處理部61之穿透繞射檢査之結果及此時之晶圓W之影像以顯示部62加以輸出顯示，並以輸出部63輸出至外部電腦等。如此，即能在各臂部12a~12h不會映出之情形下取得映出晶圓W之背面側全體的合成影像，而能與背面繞射檢査之情形同樣的，進行高精度之穿透繞射檢査。此外，以第2照明部40對晶圓W之背面照射照明光，將穿透至晶圓W表面側之穿透繞射光以第1檢測部30來加以檢測亦是可以的。
又，上述第1實施形態中，影像處理部61係將被第1 保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W中除去被各臂部保持之部分(及其近旁)之非保持部分之影像訊號、與被第2保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W中除去被各臂部保持之部分(及其近旁)之非保持部分之影像訊號加以合成，以生成晶圓W之影像(數位影像)，來檢查晶圓W有無異常(缺陷)。然而，本教示並不限於此。例如，亦可根據被第1保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W中之非保持部分之影像訊號，檢查在晶圓W之非保持部分有無異常(缺陷)，並根據被第2保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W中之非保持部分之影像訊號，檢查在晶圓W之非保持部分有無異常(缺陷)，並將二個檢査結果合在一起(具體而言，取被判斷為異常之檢査結果的邏輯和(OR))。
又，上述第1實施形態中，雖設有8個臂部12a~12h，但本教示不限於此。臂部之數量及形狀，只要是以被第1保持狀態之晶圓保持具保持之晶圓W之影像中從檢査對象區域除去之區域、與被第2保持狀態之晶圓保持具保持之晶圓W之影像中從檢査對象區域除去之區域不會重複之方式構成的2組臂部群，能以各組之臂部群中所含之臂部安定地真空吸附晶圓W的話即可。此外，並非一定須以2組臂部群實現2種保持狀態，亦可以設置3組以上之臂部群以實現3種以上之保持狀態。此場合，只要是被晶圓保持具保持之晶圓W之影像中從檢査對象區域除去之區域，在所有之複數個保持狀態中不會重複之方式構成3組以上之臂部群即可。又，將保持狀態設為3種以上之情形時，只 要是在所有的複數種保持狀態下不會產生重複的話，亦可使從檢査對象區域除去之部分重複。又，繞射檢査中，由於晶圓W在被保持之狀態下變形的話將對繞射影像產生影響，因此各臂部須有用以將晶圓W保持成不致變形之平面度的精度。
又，上述第1實施形態中，第1~第8臂驅動部13a~13h之各個，雖係使第1~第8臂部12a~12h個別的擺動變位至吸附位置與退避位置，但不限於此，只要是使其以不會遮蔽用於檢査之光之方式退避的構成的話，可使其以任意方式移動(變位)。例如，可使其滑動移動於吸附位置與退避位置。滑動移動之場合，為避免晶圓W之損傷，其構成以使各臂部從晶圓W微量分離後滑動移動者較佳。此外，由於從第1保持狀態往第2保持狀態之切換包含於檢査時間中，因此係構成為能在短時間內進行。
又，上述第1實施形態中，在各臂部12a~12h與晶圓W接觸之部分形成有用以進行真空吸附之槽(未圖示)，但本教示不限於此。例如，亦可以是以所謂的銷夾頭(pin chuck)方式(參照後述第3實施形態)來進行晶圓W之真空吸附，此外，亦可以是使用所謂的靜電夾頭、利用靜電力進行晶圓W之吸附保持。
其次，參照圖7~圖10說明檢査裝置之第2實施形態。第2實施形態之檢査裝置，除晶圓保持具及保持位置變更部外與第1實施形態之檢査裝置1具有相同構成，對各部賦予與第1實施形態時相同符號並省略詳細之說明。第2 實施形態之晶圓保持具110，如圖7(a)所示，具有圓環狀之框部111、與吸附保持晶圓W之3個臂部112a~112c而構成，為確保在各臂部112a~112c之吸附面(吸附部)之平面度精度，框部111及各臂部112a~112c係一體形成。框部111形成為直徑較晶圓W大之圓環狀，可藉由傾斜機構139(參照圖10)，與詳情後敘之旋轉驅動部131一起傾斜。
3個臂部112a~112c之各個，彼此以框部111之旋轉對稱軸AX1為中心形成為旋轉對稱之略扇形，沿框部111之內周部等間隔(以120度間隔)配設。亦即，3個臂部112a~112c係配置成往框部111之內直徑側延伸，在被框部111圍繞之區域吸附保持晶圓W。又，將位於框部111之旋轉對稱軸AX1近旁、被3個臂部112a~112c之前端部圍繞之區域稱為開口區域H1。本實施形態中，將3個臂部112a~112c，從圖7(a)之右方順時鐘依序稱為第1臂部112a、第2臂部112b、第3臂部112c。
於第1臂部112a之表面，從第1臂部112a之前端側依序形成有用以吸附晶圓W之內側吸附部113a、中間吸附部114a、與外側吸附部115a。內側吸附部113a，如圖7(b)所示，係設在第1臂部112a之前端部近旁、亦即設在靠近框部111之旋轉對稱軸AX1，具有在吸附晶圓W時與晶圓W接觸之凸狀內側支承部116a及外側支承部116b、與形成在內側支承部116a與外側支承部116b之間而與晶圓W分離(離開)之吸附槽117。
內側支承部116a形成為連接成橢圓狀，配置成沿著框 部111之周方向延伸。外側支承部116b形成為在內側支承部116a之周圍圍繞成橢圓狀，配置成沿著框部111之周方向延伸。吸附槽117形成為在內側支承部116a與外側支承部116b之間延伸連接成橢圓狀。內側支承部116a與外側支承部116b為相同高度。因此，在晶圓W被內側支承部116a及外側支承部116b支承之狀態下，於吸附槽117，形成被位於吸附槽117兩側之支承部116a、116b與晶圓W圍成之減壓空間，從該減壓空間吸出氣體以將減壓空間內之氣壓加以減壓，據以將晶圓W吸附保持於內側吸附部113a。又，由於內側支承部116a及外側支承部116b分別形成為橢圓狀，因此內側支承部116a與外側支承部116b之間形成之減壓空間是封閉的。
又，於吸附槽117底面形成有用以從減壓空間吸出氣體之吸引孔118。吸引孔118形成為從吸附槽117底面往下方延伸，吸引孔118之下端部連接於形成在晶圓保持具110(第1臂部112a)內部之內部通路119(參照圖10)。此內部通路119，如圖10所示，形成為從各臂部112a~112c延伸至框部111之外周部而開口，透過形成在支承框部111之外周部之旋轉支承部132的槽部133及真空用通路134，連接於未圖示之真空源(例如生產線之共用減壓線)。
中間吸附部114a，如圖7(a)所示，設在第1臂部112a之中間部、亦即旋轉對稱軸AX1與框部111之中間，雖省略詳細圖示，但與內側吸附部113a同樣的，具有內側支承部及外側支承部與吸附槽等而構成。外側吸附部115a設在 靠近第1臂部112a之基端部、亦即靠框部111之內周部設置，雖省略詳細圖示，但與內側吸附部113a同樣的，具有內側支承部及外側支承部與吸附槽等而構成。
於第2臂部112b之表面，從第2臂部112b之前端側亦依序形成有用以吸附晶圓W之內側吸附部113b、中間吸附部114b與外側吸附部115b。第2臂部112b之內側吸附部113b、中間吸附部114b及外側吸附部115b，與第1臂部112a之內側吸附部113a、中間吸附部114a及外側吸附部115a具有同樣構成，故省略詳細之說明。
於第3臂部112c之表面，從第3臂部112c之前端側亦依序形成有用以吸附晶圓W之內側吸附部113c、中間吸附部114c與外側吸附部115c。第3臂部112c之內側吸附部113c、中間吸附部114c及外側吸附部115c，與第1臂部112a之內側吸附部113a、中間吸附部114a及外側吸附部115a具有同樣構成，因此省略詳細之說明。
內側吸附部113a~113c、中間吸附部114a~114c、與外側吸附部115a~115c分別形成為以框部111之旋轉對稱軸AX1為中心之同心圓狀。此外，形成於各吸附部之吸附槽之寬度，係設定為因真空吸附造成之晶圓W之局部變形不致對檢査影像造成影響之程度的小寬度。如此，各吸附部係以因真空吸附造成之晶圓W之局部變形不致對檢査影像造成影響之方式構成。
又，如圖7(a)所示，形成為略扇形之第1~第3臂部112a~112c之開角(以框部111之旋轉對稱軸AX1為中心之角度 範圍)α，以(圓周360度除以6)60度未滿較佳。如此，第1~第3臂部112a~112c之周方向寬度分別較該臂部112a~112c彼此間之間隙部小，因此可使用保持位置變更部120(參照圖10)，使晶圓保持具110以框部111之旋轉對稱軸AX1為中心旋轉(例如，僅旋轉60度)至不會與晶圓W中被各臂部112a~112c吸附保持之部分重複的位置。不過，第1~第3臂部112a~112c必須有不會因晶圓W之自重而產生「撓曲」之情形下保持晶圓W之大小(開角α)。
保持位置變更部120，如圖10所示，具有能將晶圓W在框部111之內直徑側加以保持之暫時保持部121、使暫時保持部121變位之暫時保持部驅動部125、以及使晶圓保持具110以框部111之旋轉對稱軸AX1為中心旋轉之旋轉驅動部131而構成。暫時保持部121，具有吸附保持晶圓W之載台122、支承載台122之支承軸123、以及支承支承軸123之昇降座124而構成。又，圖10中，係定義與紙面平行之面內的上下方向、左右方向分別為Z軸、Y軸，定義與紙面垂直之方向為X軸。
載台122係形成為可通過晶圓保持具110之開口部H1的圓板狀，與晶圓保持具110之吸附部同樣的，具有支承部及吸附槽等而構成為能吸附晶圓W。支承軸123係形成能插通於晶圓保持具110之開口部H1的上下延伸之棒狀，上端部連結於載台122之下端部且下端部連結於昇降座124之上端部。昇降座124形成為略水平延伸之板狀，連結於設在暫時保持部驅動部125之滾珠螺桿部128a之螺帽 l28b(與設在昇降部126之未圖示之直動導件卡合於滾珠螺桿部128a，可藉由滾珠螺桿128a之旋動移動於Z軸方向)。如此，暫時保持部121與暫時保持部驅動部125連結。
暫時保持部驅動部125，具有使暫時保持部121上下移動(昇降)之昇降部126、以及與昇降部126一起使暫時保持部121水平移動(移動於Y軸方向)之水平移動部129。昇降部126具有昇降用馬達127、以及受到昇降用馬達127之旋轉力而使昇降座124上下移動之滾珠螺桿部128a與螺帽128b，能與昇降座124及支承軸123一起使載台122上下移動(昇降)。水平移動部129，雖省略詳細之圖示，具有水平移動用馬達及滾珠螺桿等，能使昇降部126及暫時保持部121於略水平方向滑動移動。
又，水平移動部129可使藉由昇降部126下降至晶圓保持具110下方之暫時保持部121，在位於晶圓保持具110之框部111外直徑側之待機位置(參照圖10之實線)與緊鄰位於晶圓保持具110之開口部H1下方之正下位置(參照圖10之一點鏈線)之間，於略水平方向滑動移動。此外，昇降部126可使藉由水平移動部129滑動移動至上述正下位置之暫時保持部121，挿通於晶圓保持具110之開口部H1，使晶圓W上昇至往上方離開各臂部112a~112c而能保持之暫時保持位置(參照圖10之二點鏈線)。
旋轉驅動部131，具有以可傾斜之方式安裝於傾斜機構139而能將晶圓保持具110旋轉自如的加以支承之旋轉支承部132、以及安裝於旋轉支承部132旋轉驅動晶圓保持具 110之直接驅動馬達136。旋轉支承部132形成為圍繞晶圓保持具110周圍之圓環狀，透過安裝在旋轉支承部132內周部之軸承135，將晶圓保持具110之框部111之外周部支承為旋轉自如。直接驅動馬達136形成為配合旋轉支承部132及框部111之形狀的圓環狀，安裝在旋轉支承部132之下端部旋轉驅動框部111。如此，晶圓保持具110之框部111即能與各臂部112a~112c一起以框部111之旋轉對稱軸AX1為中心旋轉。
於旋轉支承部132之內周部，形成有與框部111之內部通路119連通之槽部133，連接於此槽部133於旋轉支承部132內部形成有真空用通路134。真空用通路134形成為從旋轉支承部132之槽部133延伸至外周部之開口，於真空用通路134之開口部連接與未圖示之真空源連通之管線等。軸承135具有未圖示之密封構件，安裝在旋轉支承部132內周部之上下端部以防止氣體從外部流入由框部111與槽部133圍成之空間內。
接著，說明使用第2實施形態之檢査裝置之晶圓W的檢査、評估方法。首先，預先以未圖示之搬送裝置將檢査對象之晶圓W以表面(檢査對象被設置之面)朝向上方之方式搬送至晶圓保持具110上方。又，於搬送途中，可使用未圖示之對準機構以晶圓W之圖案或設於外緣部之基準標記(notch或orientation flat等)為基準進行晶圓W之對準，以既定方向將晶圓W裝載於晶圓保持具110上之既定位置(與被框部111圍繞之區域重覆之位置)。
將以未圖示之搬送裝置搬送之晶圓W裝載於晶圓保持具110上時，係藉由保持位置變更部120(暫時保持部驅動部125)之作動使暫時保持部121插通被保持為略水平之晶圓保持具110之開口部H1後，使之上昇至前述暫時保持位置，以未圖示之搬送裝置將晶圓W暫時裝載於暫時保持部121之載台122上。裝載後，將晶圓W吸附保持於載台122。其次，以暫時保持部驅動部125之昇降部126使被吸附保持於暫時保持部121之載台122上之晶圓W與該暫時保持部121一起下降至晶圓保持具110上，在解除暫時保持部121對晶圓W背面之吸附之同時，進行晶圓保持具110對晶圓W背面之吸附。又，暫時保持部121對晶圓W背面之吸附之解除與晶圓保持具110對晶圓W之吸附並非須(大致)同時進行，亦可在使晶圓W降下至接觸晶圓保持具110之前一刻解除暫時保持部121對晶圓W背面之吸附後，使晶圓W緩緩降下，在晶圓保持具110與晶圓W接觸後進行晶圓保持具110對晶圓W背面之吸附。接著，以暫時保持部驅動部125之昇降部126將暫時保持部121從晶圓保持具110之開口部H1拔出並使之下降至前述正下位置，且以水平移動部129使下降至正下位置之暫時保持部121滑動移動至前述待機位置。
如此，晶圓W即被保持在晶圓保持具110上並可藉由傾斜機構139使晶圓保持具110與旋轉驅動部131一起傾動(tilt)。又，此時，晶圓保持具110係在藉由旋轉驅動部131之作動，如圖8(a)及圖9(a)所示，使第1~第3臂部112a ~112c旋轉之狀態(以下，為方便起見，亦稱第1保持狀態)吸附保持晶圓W。
第2實施形態之晶圓保持具110所保持之晶圓W之表面繞射檢査，係與第1實施形態之情形同樣的進行。又，第2實施形態中，檢査裝置之各部(晶圓保持具110、保持位置變更部120、傾斜機構139、第1及第2照明單元21,41、第1及第2攝影部35,55等)係受控制部60之指令而被驅動。
另一方面，進行晶圓W之背面繞射檢査時，首先，包含以調光部設定之波長(例如，1100nm之波長)之照明光從第2照明單元41往第2照明側凹面鏡45射出，於第2照明側凹面鏡45反射之照明光成為平行光照射於被第1保持狀態之晶圓保持具110保持之晶圓W之整個背面。此時，與第1實施形態之情形同樣的，進行於晶圓W之重複圖案A產生之繞射光能以第2檢測部50受光之設定(傾斜)。於此狀態下，晶圓W上之圖案之重複方向即與照明光之入射面平行，成為能以第2檢測部接收繞射光之傾斜角之姿勢。
於晶圓W之重複圖案A產生而從背面側射出(反射)之繞射光被第2受光側凹面鏡51集光而到達第2攝影部55之攝影面上，成像出被第1保持狀態之晶圓保持具110保持之晶圓W之像(以繞射光形成之像)。此時，第2攝影部55之影像感測器將攝影面上形成之晶圓W之像予以光電轉換而生成影像訊號，並將生成之影像訊號透過控制部60輸出至影像處理部61。
當拍攝被第1保持狀態之晶圓保持具110保持之晶圓W 之像時，晶圓保持具110即藉由保持位置變更部120之作動，如圖8(b)及圖9(b)所示，在從第1保持狀態以旋轉對稱軸AX1為中心旋轉變位60度之狀態(以下，為方便起見亦稱第2保持狀態)，以第1~第3臂部112a~112c吸附保持晶圓W。如上所述，藉由使晶圓保持具110旋轉，可改變晶圓保持具110對晶圓W之保持位置(繞框部111之旋轉對稱軸AX1旋轉60度之位置)。
欲使晶圓保持具110對晶圓W之保持位置旋轉變位時，首先，藉由傾斜機構139之作動使晶圓保持具110與旋轉驅動部131一起傾斜而成略水平。其次，藉由保持位置變更部120之作動，使位於待機位置之暫時保持部121藉水平移動部129滑動移動至正下位置，並使滑動移動至正下位置之暫時保持部121藉昇降部126上昇至接觸晶圓W之背面。此時，解除晶圓保持具110對晶圓W背面之吸附並同時進行暫時保持部121對晶圓W背面之吸附。又，亦可在解除晶圓保持具110對晶圓W背面之吸附後，始進行暫時保持部121對晶圓W背面之吸附。接著，藉昇降部126使吸附保持有晶圓W之暫時保持部121上昇至暫時保持位，在各臂部112a~112c不保持晶圓W而以暫時保持部121保持晶圓W之狀態下，以旋轉驅動部131之直接驅動馬達136使框部111與各臂部112a~112c一起旋轉。此時，使晶圓保持具110以框部111之旋轉對稱軸AX1為中心旋轉60度。旋轉方向可以是順時鐘亦可以是反時鐘、而旋轉量可以是180度亦可以是300度。
在暫時保持部121保持晶圓W之狀態下使框部111及各臂部112a~112c旋轉時，藉由昇降部126使被吸附保持在暫時保持部121之載台122上之晶圓W與該暫時保持部121一起下降至晶圓保持具110上，解除暫時保持部121對晶圓W背面之吸附、同時進行晶圓保持具110對晶圓W背面之吸附。(又，亦可在使晶圓W降下至接觸晶圓保持具110之前一刻解除暫時保持部121對晶圓W背面之吸附後，緩緩的使晶圓W降下，在晶圓保持具110與晶圓W接觸後進行晶圓保持具110對晶圓W背面之吸附。)其次，以昇降部126使暫時保持部121下降至正下位置、並以水平移動部129使下降至正下位置之暫時保持部121滑動移動至待機位置。接著，藉由傾斜機構139之作動使晶圓保持具110傾斜以回到與第1保持狀態保持晶圓W之情形相同(與在第1保持狀態下以第2檢測部50接收繞射光時相同)之傾斜角(傾角)。此姿勢下晶圓W上之圖案之重複方向與照明光之入射面平行。
其次，以第1保持狀態保持晶圓W之情形相同波長之照明光從第2照明單元41往第2照明側凹面鏡45射出，被第2照明側凹面鏡45反射之照明光成為平行光照射於被第2保持狀態之晶圓保持具110保持之晶圓W之整個背面。此時，僅晶圓保持具110對晶圓W之保持位置(各臂部112a~112c之位置)改變，而被晶圓保持具110保持之晶圓W之傾斜角(傾角)及圖案之重複方向與入射面之關係(平行)不變，因此能以第2檢測部50接收與以第1保持狀態保持 晶圓W之情形時相同條件之繞射光而形成晶圓W之像。
於晶圓W之重複圖案A產生從背面側射出之繞射光被第2受光側凹面鏡51集光而到達第2攝影部55之攝影面上，成像出被第2保持狀態之晶圓保持具110保持之晶圓W之像(以繞射光形成之像)。此時，第2攝影部55之影像感測器將攝影面上形成之晶圓W之像予以光電轉換而生成影像訊號，並將生成之影像訊號透過控制部60輸出至影像處理部61。
當拍攝被第2保持狀態之晶圓保持具110保持之晶圓W之像時，影像處理部61即根據在第1保持狀態及第2保持狀態下分別從第2攝影部55輸入之影像訊號，生成晶圓W之影像(數位影像)。此時，於第1保持狀態之晶圓保持具110所保持之晶圓W之影像中，被吸附保持於第1~第3臂部112a~112c之部分及其近旁會在該等臂部之陰影中，因此從檢査對象區域除去。此外，在第2保持狀態之晶圓保持具10所保持之晶圓W之影像中，被吸附保持於第1~第3臂部112a~112c之部分及其近旁會在此等臂部之陰影中，因此從檢査對象區域除去。又，最好是能考慮在臂部陰影中之部分來設定各臂部之開角。
接著，將被第1保持狀態之晶圓保持具110保持之晶圓W中除去被各臂部112a~112c保持之部分(及其近旁)的非保持部分之影像訊號、與被第2保持狀態之晶圓保持具110保持之晶圓W中除去被各臂部112a~112c保持之部分(及其近旁)的非保持部分之影像訊號加以合成，以生成晶圓 W之影像(數位影像)。又，此時，從第1保持狀態至第2保持狀態之切換係在保持晶圓W之姿勢之狀態下進行，因此被第1保持狀態之晶圓保持具110保持之晶圓W之影像與被第2保持狀態之晶圓保持具110保持之晶圓W之影像，基本上沒有相對的位置偏差，但可視需要以被第1保持狀態之晶圓保持具110保持之晶圓W之非保持部分之影像與被第2保持狀態之晶圓保持具110保持之晶圓W之非保持部分之影像的重複區域中存在之圖案為基準進行位置對準。又，於合成時，在一方影像中符合保持部分(及其近旁)之部分採用另一方之非保持部分之影像，於非保持部分之重複區域則採用2個影像之平均值。(又，於非保持部分之重複區域亦可僅採用其中一方之影像。)於非保持部分之重複區域，亦可採用2個影像之加權平均值。例如，在接近一方影像之保持部分處減小該影像之權值(加大另一方之權值)、而在遠離一方影像之保持部分處加大權值(減小另一方)般賦予和緩的權值變化的話，即能作成沒有因拍攝雜訊等引起之二片影像微小的亮度差異造成不自然之訊號變化的晶圓W之影像。
如此，由於被第1保持狀態之晶圓保持具110保持之晶圓W之影像中從檢査對象區域除去之區域、與被第2保持狀態之晶圓保持具110保持之晶圓W之影像中從檢査對象區域除去之區域不會重複，因此能獲得不會映出各臂部112a~112c而映出晶圓W之整個背面側之合成影像。
影像處理部61在生成晶圓W之合成影像後，與第1實 施形態之情形同樣的，將生成之晶圓W之影像資料與資料庫(未圖示)中儲存之(背面繞射檢査中)良品晶圓之影像資料加以比較，進行晶圓W有無異常(缺陷)之檢査或圖案評估。並將影像處理部61之背面繞射檢査之結果及此時之晶圓W之影像以顯示部62加以輸出顯示且以輸出部63輸出至外部電腦等。又，於表面繞射檢査及背面繞射檢査中，可藉改變照明波長，以改變了晶圓W中照明光到達深度之複數個條件進行檢査，並藉由組合在各照明波長下之檢査結果，即能與第1實施形態之情形同樣的判別在晶圓W之異常(缺陷)種類一事，是與第1實施形態相同的。
如上所述，根據第2實施形態，由於設有改變晶圓保持具110對晶圓W之保持位置的保持位置變更部120，因此能獲得與第1實施形態之情形相同的效果。
又，由於係在不以第1~第3臂部112a~112c保持晶圓W而以暫時保持部121保持晶圓W之狀態下，旋轉驅動部131使框部111及第1~第3臂部112a~112c一體旋轉，據以改變晶圓保持具110對晶圓W之保持位置，因此能在不吸附晶圓W表面側(與被吸附面相反側之面)之情形下改變保持位置。如此，即能在不對晶圓W表面側造成損傷之情形下改變保持位置。此外，藉由此種構成亦能在改變晶圓保持具110之保持位置時不使晶圓W旋轉，因此能將圖案A相對於第2照明部40及第2檢測部50之重複方向保持一定，能不受限於晶圓保持具110之保持位置檢測相同條件下之繞射光以進行高精度之背面繞射檢査(晶圓W之檢 査或評估)。
又，由於係在暫時保持部121插通於晶圓保持具110之開口部H1之暫時保持位置保持晶圓W的狀態下，藉旋轉驅動部131使框部111及第1~第3臂部112a~112c一體旋轉，因此能容易的進行暫時保持部121對晶圓W之保持。
又，上述第2實施形態中，雖設有3個臂部112a~112c但不限於此，亦可以是例如4個，只要有複數個能安定的保持晶圓W即可。此外，若設臂部之數為n時，略扇形之臂部開角(中心角)以不滿(180/n)度較佳。如此，由於各臂部分別較該臂部彼此之間隙部小，因此，能以被第1保持狀態之晶圓保持具保持之晶圓W之影像中從檢査對象區域除去之區域、與被第2保持狀態之晶圓保持具保持之晶圓W之影像中從檢査對象區域除去之區域不致重複之方式，使框部及各臂部旋轉。是以，僅需進行最小限之二次拍攝，即能在短時間內進行晶圓W之背面繞射檢査。又，由於薄晶圓(厚度100μm)之場合非常的容易撓曲，因此須將臂部之開角設定為(180/n)度以上，此場合，可視該開角度，進行例如三次拍攝等即可。
又，上述第2實施形態中，3個臂部112a~112c雖係形成為略扇形，但並不限於此，例如可形成為長方形，只要是能安定的保持晶圓W之形狀即可。
又，上述第2實施形態，不限於晶圓W之表面繞射檢査及背面繞射檢査，亦可進行穿透繞射檢査。此外，被第2 實施形態之晶圓保持具110保持之晶圓W之穿透繞射檢査，係與第1實施形態所述之穿透繞射檢査之情形同樣的進行。
又，上述第2實施形態中，影像處理部61係將被第1保持狀態之晶圓保持具110保持之晶圓W中除去被各臂部112a~112c保持之部分(及其近旁)之非保持部分的影像訊號、與被第2保持狀態之晶圓保持具110保持之晶圓W中除去被各臂部112a~112c保持之部分(及其近旁)之非保持部分的影像訊號加以合成來生成晶圓W之影像(數位影像)，據以檢查晶圓W有無異常(缺陷)，但不限於此。例如，亦可根據被第1保持狀態之晶圓保持具110保持之晶圓W中之非保持部分之影像訊號，檢查在晶圓W之非保持部分有無異常(缺陷)，並根據被第2保持狀態之晶圓保持具110保持之晶圓W中之非保持部分之影像訊號，檢查在晶圓W之非保持部分有無異常(缺陷)，並將二個檢査結果合在一起(具體而言，取被判定為異常之檢査結果的邏輯和(OR))。
又，上述第2實施形態中，暫時保持部驅動部125之昇降部126及水平移動部129雖係使用馬達與滾珠螺桿而構成，但本教示當然不限於此，可視需要適宜的採用其他構成。例如，可使用線性馬達構成。
又，上述第2實施形態中，雖係使用水平移動部129來使暫時保持部121(及昇降部126)在待機位置與正下位置之間滑動移動，但本教示不限於此，亦可採用滑動移動以外之移動方式。例如，亦可使用旋轉台(turn table)來使暫時 保持部121(及昇降部126)在待機位置與正下位置之間旋轉移動。
又，上述第2實施形態中，雖係使用直接驅動馬達136來使晶圓保持具110旋轉，但本教示不限於此，可視需要採用任意的旋轉機構。例如，可使用伺服馬達來使晶圓保持具110旋轉。
又，上述第2實施形態中，係利用真空吸附來進行晶圓W之吸附保持，但本教示不限於此，亦可藉由所謂的靜電夾頭，利用靜電力來進行晶圓W之吸附保持。
其次，針對檢査裝置之第3實施形態，參照圖11加以說明。第3實施形態之檢査裝置，除晶圓保持具外其構成與第2實施形態之檢査裝置相同，因此對各部賦予與第2實施形態之情形相同之符號並省略詳細說明。第3實施形態之晶圓保持具160，係以所謂的銷夾頭(pin chuck)方式來進行晶圓W之真空吸附，與第2實施形態之晶圓保持具110同樣的，具有圓環狀之框部161、以及吸附保持晶圓W之3個臂部162a~162c。框部161形成為直徑較晶圓W大之圓環狀，與第2實施形態之晶圓保持具110同樣的，可藉由傾斜機構139與旋轉驅動部131一起傾動(tilt)。
3個臂部162a~162c之各個，彼此以框部161之旋轉對稱軸AX2為中心形成為旋轉對稱之略扇形，沿框部161之內周部等間隔(120度間隔)配置。亦即，3個臂部162a~162c係配置成往框部161之內直徑側延伸，將晶圓W在以框部161圍繞之區域加以吸附保持。又，將位於框部161 之旋轉對稱軸AX2近旁、被3個臂部162a~162c之前端部圍成之區域稱為開口部H2，與第2實施形態之晶圓保持具110同樣的，暫時保持部121可插通於此。本實施形態中，將3個臂部162a~162c，從圖11(a)之右方順時鐘方向分別依序稱為第1臂部162a、第2臂部162b、第3臂部162c。
於第1臂部162a之表面形成有用以吸附保持晶圓W之吸附部163a。吸附部163a形成在第1臂部162a之大致整個表面，如圖11(b)所示，具有在吸附晶圓W時支承晶圓W之複數個突起部166、以及圍繞複數個突起部166形成用以支承晶圓W之外壁部167。各突起部166形成為圓柱狀或半球狀。然而，本教示並不限於此種構成，可視需要將突起部166之形狀作成任意形狀。又，各突起部166與外壁部167之高度被設計成相同，以高精度使此等之高度一致，即能確保被各突起部166及外壁部167支承之晶圓W之平面度之精度。又，縮小各突起部166之配置間隔能使晶圓W之平面度較高。此外，吸附部163a越大吸附保持力即越大而安定。因此，在使旋轉對稱軸AX2與晶圓W之中心一致後加以保持時，晶圓W之周緣部附近與外壁部167底會抵接。
在晶圓W被各突起部166及外壁部167支承之狀態下，在較外壁部167內側之區域會形成被外壁部167及各突起部166與晶圓W圍成之減壓空間，藉由從該減壓空間吸出氣體以進行減壓空間內氣壓之減壓，將晶圓W吸附保持於吸附部163a。又，在吸附部163a之各突起部166彼此 之間之部分，與第2實施形態之晶圓保持具110同樣的，形成有用以從減壓空間吸引氣體之吸附孔168。
於第2臂部162b及第3臂部162c之表面，亦分別形成有用以吸附保持晶圓W之吸附部163b,163c。第2臂部162b及第3臂部162c之吸附部163b,163c，與第1臂部162a之吸附部163a為相同構成，故省略詳細之說明。又，與第2實施形態之晶圓保持具110同樣的，形成為略扇形之第1~第3臂部162a~162c之開角(以框部161之旋轉對稱軸AX2為中心之角度範圍)β，以(360/6=)60度不滿較佳。
使用第3實施形態之晶圓保持具160，亦能進行與第2實施形態之情形相同的檢査(亦即，晶圓W之表面繞射檢査及背面繞射檢査)。因此，根據第3實施形態，能獲得與第2實施形態之情形相同的效果。又，亦可使用第3實施形態之晶圓保持具160進行穿透繞射檢査。
又，上述第3實施形態中，與第2實施形態同樣的，臂部之數量可以是4個，只要是設置複數個而能安定保持晶圓W即可。又，若設臂部之數為n時，略扇形之臂部之開角(中心角)以(180/n)度不滿較佳。
又，上述第3實施形態中，與第2實施形態之情形同樣的，臂部可形成為長方形，只要是能安定保持晶圓W之形狀即可。
又，上述第3實施形態中，與第2實施形態之情形同樣的，可根據被第1保持狀態之晶圓保持具160保持之晶圓W中非保持部分之影像訊號檢查晶圓W有無異常(缺 陷)、且根據被第2保持狀態之晶圓保持具160保持之晶圓W中非保持部分之影像訊號檢查晶圓W有無異常(缺陷)，並將二個檢査結果合在一起。
又，上述第3實施形態中，與第2實施形態之情形同樣的，可使用伺服馬達來使晶圓保持具160旋轉。
其次，針對檢査裝置之第4實施形態，參照圖12加以說明。第4實施形態之檢査裝置201，具有與第1實施形態相同之晶圓保持具10，針對晶圓保持具10賦予與第1實施形態之場合相同符號並省略詳細之說明。又，第4實施形態，可藉由設在晶圓保持具10之傾斜機構219，使被晶圓保持具10保持之晶圓W以和晶圓W表面平行之軸(延伸於X軸方向之軸)為中心旋動(亦即，繞與照明光入射面垂直之軸旋動)。此外，圖12中係以紙面上下方向為Z軸、紙面左右方向為Y軸、與紙面垂直之方向為X軸。
檢査裝置201，進一步具有對被晶圓保持具10保持之晶圓W表面或背面照射作為照明光(檢査光)之平行光的照明部220、檢測來自受到照明光照射時之晶圓W表面或背面之光的檢測部230、進行裝置之控制的控制部260、進行影像處理的影像處理部261、進行影像顯示的顯示部262、以及將影像處理部261之處理結果輸出至外部電腦等的輸出部263。照明部220具有射出照明光之照明單元221、以及將從照明單元221射出之照明光反射向晶圓W表面或背面之照明側凹面鏡225。照明單元221具有與第1實施形態之第1照明單元21相同之構成，具有光源部222、調光部 223、以及導光光纖224。
來自光源部222之光通過調光部223，具有既定波長之既定強度之照明光從導光光纖224往照明側凹面鏡225射出成為發散光。從導光光纖224往照明側凹面鏡225射出之照明光(發散光)，由於導光光纖224之射出部繫配置在照明側凹面鏡225之焦點面，因此藉照明側凹面鏡225而成為平行(遠心的)光照射被晶圓保持具10保持之晶圓W之整個表面或背面。又，照明光對晶圓W之入射角與射出角，可藉由使晶圓保持具10旋動以使晶圓W之裝載角度變化來加以調整。
來自晶圓W之射出光(繞射光及正反射光等)以檢測部230加以檢測。檢測部230係由在晶圓保持具10上方對向配設之受光側凹面鏡231與攝影部235為主體構成，被受光側凹面鏡231集光之射出光到達攝影部235之攝影面上，成像出晶圓W之像。攝影部235由未圖示之物鏡及影像感測器等構成，將形在影像感測器攝影面上之晶圓W之像予以光電轉換以生成影像訊號(檢測訊號)，並將生成之影像訊號透過控制部260輸出至影像處理部261。
控制部260，分別控制晶圓保持具10及傾斜機構219、照明單元221、攝影部235等之作動。影像處理部261根據從攝影部235輸入之影像訊號，生成晶圓W之影像(數位影像)。在與影像處理部261電氣連接之資料庫(未圖示)中預先儲存有良品晶圓之影像資料，影像處理部261在生成晶圓W之影像後，即將生成之晶圓W之影像資料與資料庫中 儲存之良品晶圓之影像資料加以比較，以檢查晶圓W有無異常(缺陷)。又，影像處理部261與資料庫並不一定須電氣連接，無論有線(含光路)或無線只要連接成可通訊即可。並將影像處理部261之檢査結果及此時晶圓W之影像以顯示部262加以輸出顯示。
接著，說明使用具有上述構成之檢査裝置201進行晶圓W之檢査、評估方法。又，預先以未圖示之搬送裝置將檢査對象之晶圓W以表面(設有檢査對象之面)朝上方之方式搬送至晶圓保持具10上。此外，可於搬送途中，與第1實施形態同樣的進行晶圓W之對準，以所欲方向將晶圓W裝載於晶圓保持具10上之所欲位置。此時，晶圓保持具10與第1實施形態之情形同樣的，係以第1保持狀態吸附保持晶圓W。
第4實施形態中之晶圓W之表面繞射檢査，係與第1實施形態之場合同樣的進行。又，第4實施形態中，檢査裝置之各部(晶圓保持具10、第1~第8臂驅動部13a~13h、傾斜機構219、照明單元221、攝影部235等)係受控制部260之指令而被驅動。
另一方面，進行晶圓W之背面繞射檢査時，在將檢査對象之晶圓W以表面朝上方之方式搬送至晶圓保持具10上後，藉由傾斜機構219之作動，使晶圓保持具10旋動以使晶圓W之背面朝向上方。其次，依據控制部260之指令，具有既定波長(例如，1100nm之波長)之照明光從照明單元221往照明側凹面鏡225射出，於照明側凹面鏡225反射之 照明光成為平行光照射於被第1保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W之整個背面。此時，由於晶圓W之背面朝向上方，因此與表面繞射檢査時同樣的，藉由調整被晶圓保持具10保持之晶圓W之傾斜角(傾角)，以檢測部230接收滲透晶圓W於圖案繞射而從背面側射出之繞射光以形成像。
晶於圓W之重複圖案A產生而從背面側射出之繞射光，被受光側凹面鏡231集光而到達攝影部235之攝影面上，成像出被第1保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W之像(以繞射光形成之像)。此時，攝影部235之影像感測器將形成在攝影面上之晶圓W之像予以光電轉換而生成影像訊號，並將生成之影像訊號透過控制部260輸出至影像處理部261。
當拍攝被第1保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W之像後，晶圓保持具10藉由第1~第8臂驅動部13a~13h之作動，以第2保持狀態吸附保持晶圓W。從第1保持狀態往第2保持狀態之切換係在晶圓W之背面朝向上方之狀態下，與第1實施形態同樣的進行。在成為第2保持狀態時，以未圖示之真空感測器確認吸附保持後，藉解除以第1保持狀態使用之臂部之吸附保持，可防止晶圓W之掉落。又，亦可在先將晶圓W反轉成表面朝上之狀態下，進行從第1保持狀態往第2保持狀態之切換。
其次，與以第1保持狀態保持晶圓W之情形時相同波長之照明光從照明單元221往照明側凹面鏡225射出，被 照明側凹面鏡225反射之照明光成為平行光照射於被第2保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W之整個背面。此時，由於僅晶圓保持具10對晶圓W之保持位置(使變位至吸附位置之臂部)改變，而被晶圓保持具10保持之晶圓W之傾斜角(傾角)不變，因此能以檢測部230接收以第1保持狀態保持晶圓W時之相同條件的繞射光以形成晶圓W之像。
於晶圓W之重複圖案A產生而從背面側射出(反射)之繞射光，被受光側凹面鏡231集光而到達攝影部235之攝影面上，成像出被第2保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W之像(以繞射光形成之像)。此時，攝影部235之影像感測器形成在攝影面上之晶圓W之像予以光電轉換而生成影像訊號，將生成之影像訊號透過控制部260輸出至影像處理部261。
拍攝被第2保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W之像後，影像處理部261即根據第1保持狀態及第2保持狀態下分別從攝影部235輸入之影像訊號，與第1實施形態同樣的，生成晶圓W之合成影像(數位影像)，進行晶圓W有無異常(缺陷)之檢査或圖案評估。並將影像處理部261之背面繞射檢査之結果及此時之晶圓W之影像以顯示部262加以輸出顯示，且比輸出部263輸出至外部電腦等。又，表面繞射檢査及背面繞射檢査中，藉改變照明波長，以改變了晶圓W中照明光到達深度之複數個條件進行檢査及評估，並藉由組合在各照明波長下之檢査結果，即能與第1 實施形態之情形同樣的判別在晶圓W之異常(缺陷)種類一事，是與第1實施形態相同的。
如以上所述，依據第4實施形態，能獲得與第1實施形態之情形相同的效果。又，表面繞射檢査與背面繞射檢査中，由於能使用相同照明部220及檢測部230，因此能使檢査裝置201小型化。
又，上述第4實施形態中，與第1實施形態同樣的，可根據被第1保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W中之非保持部分的影像訊號檢查在晶圓W之非保持部分有無異常(缺陷)，並可根據被第2保持狀態之晶圓保持具10保持之晶圓W中之非保持部分之影像訊號檢查在晶圓W之非保持部分之有無異常(缺陷)，將二個檢査結果合在一起。
又，上述第4實施形態中，與第1實施形態同樣的，臂部之數量及形狀，只要是被第1保持狀態之晶圓保持具保持之晶圓W之影像中從檢査對象區域除去之區域、與被第2保持狀態之晶圓保持具保持之晶圓W之影像中從檢査對象區域除去之區域不致重複之方式構成的2組臂部群，且能以各組臂部群中所含之臂部安定的真空吸附晶圓W的話即可。此外，並非一定須以2組臂部群實現2種保持狀態，亦可以設置3組以上之臂部群以實現3種以上之保持狀態。此場合，只要是被晶圓保持具保持之晶圓W之影像中從檢査對象區域除去之區域，在所有之複數個保持狀態中不會重複之方式構成3組以上之臂部群即可。
又，上述第4實施形態中，與第1實施形態同樣的， 臂驅動部可以是使臂部滑動移動至吸附位置與退避位置之構成，只要是可使其退避以避免遮蔽用於檢査之光之構成即可。
又，上述第4實施形態中，可與第1實施形態同樣的以所謂的銷夾頭(pin chuck)方式進行晶圓W之真空吸附，此外，亦可以是使用所謂的靜電夾頭、利用靜電力進行晶圓W之吸附保持。
又，上述第4實施形態中，雖具備與第1實施形態相同之晶圓保持具10，但並不限於此，亦可具備與第2實施形態相同之晶圓保持具110(及保持位置變更部120)、或具備與第3實施形態相同之晶圓保持具160(及保持位置變更部120)。如此，能獲得與第2實施形態(或第3實施形態)相同之效果。
又，在使用與第2實施形態相同之晶圓保持具110(或與第3實施形態相同之晶圓保持具160)進行晶圓W之背面繞射檢査時，可與第2實施形態同樣的，在將檢査對象之晶圓W以表面朝向上方之方式搬送至晶圓保持具110上後，藉由傾斜機構219之作動，使晶圓保持具110旋動以使晶圓W之背面朝向上方。又，從第1保持狀態往第2保持狀態之切換，可藉由傾斜機構219之作動使晶圓保持具110旋動以使晶圓W表面朝向上方成略水平後，與第2實施形態同樣的進行。
又，第4實施形態中，為使用設在晶圓保持具上方之照明部220及攝影部230進行晶圓W之背面繞射檢査，係 在以晶圓W表面朝上之方式保持於晶圓保持具後，使用傾斜機構旋轉晶圓保持具及晶圓以使晶圓背面朝上，並使用同一傾斜機構調整傾斜角度來以攝影部230接收既定間距之繞射光。此構成雖具有可使裝置構成單純且可裝置尺寸小型化之優點，但不限定於此，亦可在傾斜機構之外另設置使晶圓保持具及晶圓W旋轉以使晶圓背面朝上之機構。
又，上述各實施形態中，雖於照明部及檢測部使用凹面鏡，但不限於此，亦可以透鏡加以置換。此外，上述各實施形態中雖係內建有光源，但不限於此，以可將外部產生之光以光纖等加以擷入。
又，上述各實施形態中，作為圖案A之例雖係舉孔圖案為例作了說明，但檢査對象不限於此，只要是從基板表面往與該表面正交之方向具有深度之圖案即可。例如，不限於孔圖案，亦可以是線與空間(line & space)圖案。此外，上述各實施形態中雖係說明以設於矽晶圓之TSV作為檢查對象之檢查，但不限於此，例如亦可適用於在玻璃基板上設有液晶電路之液晶基板。
又，上述各實施形態中，表面繞射檢査係在不改變晶圓W之保持狀態之情形下以一次拍攝進行檢査。然而，於表面繞射檢査中使用例如波長1100nm之照明光時，由於穿透率高，因此有可能光到達晶圓保持具之臂部等後反射而該反射光映入影像中成為檢査之雜訊。因此，與背面繞射檢査同樣的，以第1保持狀態、第2保持狀態進行檢査後，將兩影像之未映入臂部等之部分加以合成，以作為晶圓W 全體之影像進行檢査即可。此時，穿透沒有臂部部分之晶圓保持具之光有可能被裝置之外罩等反射而繞回混入影像中。因此，在裝置之穿透沒有臂部部分之晶圓保持具之光照射到的位置，最好是能配置可吸收穿透晶圓保持具之光的構件等。
又，上述各實施形態中，於晶圓反射或繞射之光中不用於檢査之光有可能映入檢査影像中。例如，有可能於晶圓W繞射(含0次)之光被裝置外罩等反射而繞回映入影像中。因此，最好是能在裝置內部表面配置吸收光之構件。
接著，針對以上述檢查裝置進行晶圓W之檢查之半導體製造裝置之製造方法，參照圖13所示之流程圖加以說明。圖13之流程圖係顯示在三維積層型半導體裝置中之TSV形成製程。此TSV形成製程中，首先，於晶圓(裸晶圓等)表面塗布抗蝕劑(步驟S101)。於此抗蝕劑塗布步驟，係使用抗蝕劑塗布裝置(未圖示)，例如將晶圓以真空夾頭等固定於旋轉支承台並在從噴嘴將液狀之抗蝕劑滴下至晶圓表面後，使晶圓高速旋轉以形成薄的抗蝕劑膜。
其次，在塗有抗蝕劑之晶圓表面投影曝光出既定圖案(孔圖案)(步驟S102)。於此曝光步驟中，使用曝光裝置例如通過形成有既定圖案之光罩，將既定波長之光線(紫外線等之能量線)照射於晶圓表面之抗蝕劑，將光罩圖案轉印至晶圓表面。
其次，進行顯影(步驟S103)。於此顯影步驟中，使用顯影裝置(未圖示)進行例如以溶劑將曝光部之抗蝕劑 加以溶解而使未曝光部之抗蝕劑圖案殘留之處理。據此，即於晶圓表面之抗蝕劑形成孔圖案。
其次，進行形成有抗蝕劑圖案(孔圖案)之晶圓的表面檢查(步驟S104)。顯影後之檢查步驟中，使用表面檢查裝置(未圖示)例如對晶圓表面全體照射照明光，拍攝於抗蝕劑圖案產生之繞射光形成之晶圓之像，從所拍攝之晶圓之影像檢查抗蝕劑圖案等有無異常。於此檢查步驟中，判定抗蝕劑圖案之良否，不良時即進行剝離抗蝕劑從抗蝕劑塗布步驟重做之動作、亦即進行是否重來之判斷。當檢測出必須重做之異常(缺陷)之情形時，即剝離抗蝕劑(步驟S105)，重複進行步驟S101~S103為止之步驟。又，表面檢查裝置之檢查結果，分別反饋(feedback)至抗蝕劑塗布裝置、曝光裝置、以及顯影裝置。
當在顯影後之檢查步驟確認無異常之情形時，即進行蝕刻(步驟S106)。於此蝕刻步驟中，使用蝕刻裝置(未圖示)例如將殘存之抗蝕劑作為光罩，除去底層之裸晶圓之矽部分，以形成TSV形成用之孔。如此，即於晶圓W表面形成TSV用孔圖案。
其次，對藉由蝕刻而形成圖案A之晶圓W進行檢查(步驟S107)。蝕刻後之檢查步驟，係使用上述實施形態之檢查裝置進行。於此檢查步驟中檢測出異常時，根據包含判別出之異常之深度的異常種類及異常程度，判斷是否調整曝光裝置之曝光條件(變形照明條件、聚焦偏移(offset)條件等)或蝕刻裝置之哪個部分，或者是否將該晶圓W加 以廢棄、亦或者是否需進一步將該晶圓W斷開以進行剖面觀察等之詳細的解析。在蝕刻後之晶圓W發現重大且大範圍之異常時，由於無法重做，因此該晶圓W被廢棄、或被送至進行剖面觀察等之解析(步驟S108)。
當在蝕刻後之檢查步驟確認無異常時，即於孔之側壁形成絕緣膜(或屏障金屬)(步驟S109)，在形成了絕緣膜之部分例如充填Cu等之導電性材料(步驟S110)。據此，即於晶圓(裸晶圓)形成三維構裝用貫通電極。
TSV形成製程中之蝕刻步驟，由於必須形成縱橫比(深度/直徑)高(例如10~20)之孔，在技術上難度高，因此根據反饋之調整是非常重要的。如上所述，蝕刻製程中被要求以接近直角的角度形成深孔，近年來，廣泛地採用一種稱為RIE(Reactive Ion Etching)之方式。於蝕刻後之檢查之情形時，主要進行監測蝕刻裝置有無異常，檢測出異常時即停止蝕刻裝置進行調整之反饋運用。作為用以調整蝕刻裝置之參數，例如有控制縱方向與橫方向之蝕刻率比的參數、控制深度的參數、以及控制在晶圓面內之均勻性的參數等。
又，若有實施顯影後之檢查步驟的話，抗蝕劑塗布裝置、曝光裝置、及顯影裝置之異常基本上是在顯影後之檢查步驟中檢查出，但若未實施顯影後之檢查步驟之情形，或是發現在蝕刻後始能知道之此等裝置之問題時，即進行對各裝置之反饋(各裝置之調整)。
另一方面，亦可將蝕刻後之檢查步驟的檢查結果，前 饋至之後的步驟。例如，於蝕刻後之檢查步驟判定晶圓W之部分晶片異常(不良)時，該資訊即從前述檢查裝置通過線上傳遞儲存至管理製程之主電腦(未圖示)，並被使用於後續製程之檢查、測定中不使用該異常部分(晶片)等之管理、或活用於在最終元件完成之階段不進行無謂之電氣測試等。此外，亦可用在從蝕刻後檢查步驟之檢查結果發現異常部分之面積大時，視該情形調整絕緣膜形成及Cu充填之參數以減輕對良品部分之影響。
根據本實施形態之半導體裝置之製造方法，由於蝕刻後之檢查步驟係使用前述實施形態之檢查裝置來進行，因此能檢測出圖案A之深度方向之形狀變化，提升檢查精度，故能提升半導體裝置之製造效率及性能之均一性。
又，於上述TSV形成製程中，雖係在晶圓上形成元件前之最初階段形成TSV，但本教示不限於此，亦可在形成元件後形成TSV、或在元件形成途中形成TSV。此種情形時，雖在元件形成過程中進行離子植入而其結果將導致對紅外線之透明度降低，但並非變得完全不透明，因此只要考慮透明度之變化量進行波長選擇或調整照明光量即可。即使在因離子植入等使形成元件之部分變成完全無法使紅外線穿透之狀態時，亦能進行以背面繞射檢査之孔形狀之檢査。此外，即使是此種方式之生產線，作為生產線之條件或為QC之目的，於裸晶圓形成TSV並進行檢查的話，則不受離子植入造成之透明度降低之影響的檢查亦是可能的。
上述各實施形態之說明中，雖係將對矽具有穿透性、具有波長較可見光長、大致700nm以上之波長之光，例如將波長1100nm之光稱為「紅外光」，但此附近之波長之光亦有稱為「近紅外光」之情形。此種稱呼之差異完成不會對上述各實施形態之效果及構成帶來任何影響。
產業上之可利用性
本發明可於半導體裝置之製造中，適用於蝕刻後之檢査步驟所使用之檢査裝置。如此，可提升檢査裝置之檢査精度、亦能提升半導體裝置之製造效率。
1‧‧‧檢査裝置(第1實施形態；評估裝置)
10‧‧‧晶圓保持具(保持構件)
11‧‧‧框部
12a~12h‧‧‧第1~第8臂部
13a~13h‧‧‧第1~第8臂驅動部
19‧‧‧傾斜機構(調整部)
20‧‧‧第1照明部
30‧‧‧第1檢測部
40‧‧‧第2照明部
50‧‧‧第2檢測部
60‧‧‧控制部
61‧‧‧影像處理部(評估部或檢査部)
63‧‧‧輸出部
110‧‧‧晶圓保持具(第2實施形態)
111‧‧‧框部
112a~112c‧‧‧第1~第3臂部
120‧‧‧保持位置變更部
121‧‧‧暫時保持部
125‧‧‧暫時保持部驅動部
131‧‧‧旋轉驅動部
13‧‧‧傾斜機構
160‧‧‧晶圓保持具(第3實施形態)
161‧‧‧框部
162a~162c‧‧‧第1~第3臂部
201‧‧‧檢査裝置(第4實施形態)
220‧‧‧照明部
230‧‧‧檢測部
260‧‧‧控制部
261‧‧‧影像處理部(評估部或檢査部)
263‧‧‧輸出部
AX1、AX2‧‧‧旋轉對稱軸
H1、H2‧‧‧開口部
W‧‧‧晶圓
圖1係第1實施形態之檢査裝置的概略圖。
圖2(a)係第1實施形態之晶圓保持具的仰視圖、圖2(b)係顯示相對圖2(a)改變了晶圓保持具之保持位置之狀態的仰視圖。
圖3係用以說明第1實施形態之背面繞射檢査的流程圖。
圖4係具有三角形狀保持部之晶圓保持具的仰視圖。
圖5(a)係從上方觀察晶圓時的放大圖、圖5(b)係晶圓的剖面放大圖。
圖6(a)係孔途中膨漲之狀態之晶圓的剖面放大圖、圖6(b)係孔深處成為漸細狀態之晶圓的剖面放大圖。
圖7(a)係第2實施形態之晶圓保持具的俯視圖、圖7(b)係第2實施形態之晶圓保持具的部分剖面圖。
圖8(a)係第2實施形態之晶圓保持具的俯視圖、圖8(b)係顯示相對圖8(a)改變了晶圓保持具之保持位置之狀態的俯視圖。
圖9(a)係第2實施形態之晶圓保持具的仰視圖、圖9(b)係顯示相對圖9(a)改變了晶圓保持具之保持位置之狀態的仰視圖。
圖10係第2實施形態之晶圓保持具的側視剖面圖。
圖11(a)係第3實施形態之晶圓保持具的俯視圖、圖11(b)係第3實施形態之晶圓保持具的部分剖面圖。
圖12係第4實施形態之檢査裝置的概略圖。
圖13係顯示半導體裝置之製造方法的流程圖。
1‧‧‧檢査裝置
10‧‧‧晶圓保持具
19‧‧‧傾斜機構
20‧‧‧第1照明部
21‧‧‧第1照明單元
22‧‧‧第1光源部
23‧‧‧第1調光部
24‧‧‧第1導光光纖
25‧‧‧第1照明側凹面鏡
30‧‧‧第1檢測部
31‧‧‧第1受光側凹面鏡
35‧‧‧第1攝影部
40‧‧‧第2照明部
41‧‧‧第2照明單元
42‧‧‧第2光源部
43‧‧‧第2調光部
44‧‧‧第2導光光纖
45‧‧‧第2照明側凹面鏡
50‧‧‧第2檢測部
51‧‧‧第2受光側凹面鏡
55‧‧‧第2攝影部
60‧‧‧控制部
61‧‧‧影像處理部
62‧‧‧顯示部
63‧‧‧輸出部
W‧‧‧晶圓

Claims (21)

  1. 一種圖案評估方法，其特徵在於：在具有圖案之基板之第1保持位置保持基板；進行將該圖案設定為既定姿勢以檢査光加以照明，並接收於該圖案繞射之光以輸出檢測訊號的第1檢測；在與該基板之該第1保持位置不同之第2保持位置保持該基板；進行將該圖案設定為該既定姿勢以該檢査光加以照明，並接收來自該圖案之光以輸出檢測訊號的第2檢測；以及根據該第1檢測之結果與該第2檢測之結果進行該圖案評估。
  2. 如申請專利範圍第1項之圖案評估方法，其中，係進行在該第1保持位置之保持與在該第2保持位置之保持的切換。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之圖案評估方法，其中，該既定姿勢係根據該第1檢測與該第2檢測中至少一方之該受光方向與該檢査光之進行方向加以決定。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之圖案評估方法，其中，該受光係接收於該圖案0次繞射之該檢査光。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之圖案評估方法，其中，於該第1檢測及第2檢測中之至少一方，接收於該圖案繞射之光中、穿透該基板之光。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之圖案評估方 法，其中，於該第1檢測及第2檢測之至少一方，該檢査光係從該基板之圖案形成面之相反側之面照明。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之圖案評估方法，其中，該第1保持位置與該第2保持位置，皆位於該基板之未設置該圖案之面，彼此不重複。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之圖案評估方法，其中，該檢査光包含波長700nm以上之光。
  9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之圖案評估方法，其中，該評估係根據拍攝被該檢査光照明之該圖案之拍攝結果來進行。
  10. 如申請專利範圍第9項之圖案評估方法，其中，將在該第1檢測拍攝之像與在該第2檢測拍攝之像加以合成。
  11. 如申請專利範圍第1至10項中任一項之圖案評估方法，其中，該評估係根據與預先儲存之參照圖案之檢測結果的比較來進行。
  12. 如申請專利範圍第1至11項中任一項之圖案評估方法，其中，該檢査光包含波長1100nm之光。
  13. 一種半導體裝置之製造方法，其特徵在於：包含於基板表面曝光出蝕刻用圖案之動作；根據經該曝光之該蝕刻用圖案，對基板表面進行蝕刻加工之動作；以及對該蝕刻加工後之基板進行檢査之動作； 該檢査中，使用申請專利範圍第1至12項中任一項之圖案評估方法。
  14. 一種圖案評估裝置，係評估形成於基板之圖案，其具備：檢測部，接收來自既定姿勢之圖案之光以輸出檢測訊號；保持構件，可在保持具有該圖案之基板之第1保持部以使該圖案成該既定姿勢之第1保持狀態、與在保持與該基板之第1保持部不同之第2保持部以使該圖案成該既定姿勢之第2保持狀態下，保持該基板；以及評估部，根據在以該第1保持狀態保持時之檢測訊號與在該第2保持狀態保持時之檢測訊號，評估該圖案。
  15. 如申請專利範圍第14項之圖案評估裝置，其進一步具備照明該圖案之照明部；該檢測部可檢測從經該照明之該既定姿勢之圖案而來之繞射光。
  16. 如申請專利範圍第15項之圖案評估裝置，其中，該照明部能以包含波長700nm以上之光照明該圖案。
  17. 如申請專利範圍第14至16項中任一項之圖案評估裝置，其進一步具有可調整該圖案之姿勢之調整部；來自以該調整部調整為該既定姿勢之該圖案之光，由該檢測部加以受光。
  18. 如申請專利範圍第17項之圖案評估裝置，其中，該調整部能以和該基板表面略平行之軸為中心，使該基板 傾動。
  19. 如申請專利範圍第14至18項中任一項之圖案評估裝置，其進一步具有相對該檢測部移動該保持構件，以切換該第1保持狀態與該第2保持狀態之切換部。
  20. 如申請專利範圍第14至19項中任一項之圖案評估裝置，其具備：拍攝該圖案之攝影部；以及將拍攝該第1保持狀態之該圖案之像、與拍攝該第2保持狀態之該圖案之像加以合成之處理部；根據該合成之結果評估該圖案。
  21. 如申請專利範圍第14至20項中任一項之圖案評估裝置，其進一步具有輸出該評估結果之輸出部。
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