| 【発明の名称】 |
ウェーハにおける異物の検査装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】神▲崎▼ 豊樹
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| 【要約】 |
【課題】ウェーハ裏面の異物を検出し、検出した異物の高さや体積を評価することにより、露光時に焦点ぼけの原因となるウェーハ裏面の異物を効率よく検出することができるウェーハにおける異物の検査装置を提供すること。
【解決手段】ウェーハ３の回路パターンを形成しない裏面３ｂ側に、異物検出光学系１７と異物高さ測定装置２０を配置し、異物検出光学系１７によってウェーハ裏面における異物の存在の有無を検査し、前記裏面３ｂに一定の大きさと評価できる異物が存在する場合、異物高さ測定装置２０によって当該異物の高さを測定し、この高さに基づいて異物を評価し、露光時に焦点ぼけの原因となる異物を予め検出するようにした。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ウェーハの回路パターンを形成しない裏面側に、異物検出光学系と異物高さ測定装置を配置し、異物検出光学系によってウェーハ裏面における異物の存在の有無を検査し、前記裏面に一定の大きさと評価できる異物が存在する場合、異物高さ測定装置によって当該異物の高さを測定し、この高さに基づいて異物を評価し、露光時に焦点ぼけの原因となる異物を予め検出するようにしたことを特徴とするウェーハにおける異物の検査装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ウェーハにおける異物の検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のウェーハにおける異物の検査装置（以下、単に検査装置という）は、主として、回路パターンが形成される表面上の異物を対象としており、ウェーハ表面に形成される回路パターンに直接支障が生ずるかどうかを評価したり、製造プロセスにおいて異物が発生しているかどうかを評価することに主眼点がおかれており、回路パターンが形成され裏面における異物の付着、あるいは、異物の大きいについては殆ど考慮されていなかった。
【０００３】ところで、ウェーハの製造工程の一つに露光工程があり、ウェーハに露光を施す際、チャック盤にウェーハを吸着させて所定の露光を行うようにしている。このとき用いられるチャック盤は、ウェーハ裏面の異物の影響を可及的に避けるために、例えば図５に示すように、基台５１の上面に同じ高さの突起５２を同心円上に形成するなど、ウェーハ裏面との接触面積を可及的に少なくなるように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、市場ではより微細な回路パターンが要求されるようになってきており、露光装置の焦点深度はやむを得ず浅くなってきている。すなわち、ウェーハ裏面の異物のウェーハの平坦度に与える影響がより問題となってきており、前記異物がウェーハ平坦度に影響するか否かの評価が重要となる。従来においては、このような要求に的確に対応する手段がなく、仮にあったとしても煩瑣な操作や処理を行う必要があった。また、近時においては、直径３００ｍｍといった大径のウェーハも製作されるようになってきており、このようなウェーハにおいては、表裏両面とも鏡面にされることが多くなってきている。
【０００５】この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、ウェーハ裏面の異物を検出し、検出した異物の高さや体積を評価することにより、露光時に焦点ぼけの原因となるウェーハ裏面の異物を効率よく検出することができるウェーハにおける異物の検査装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、この発明のウェーハにおける異物の検査装置は、ウェーハの回路パターンを形成しない裏面側に、異物検出光学系と異物高さ測定装置を配置し、異物検出光学系によってウェーハ裏面における異物の存在の有無を検査し、前記裏面に一定の大きさと評価できる異物が存在する場合、異物高さ測定装置によって当該異物の高さを測定し、この高さに基づいて異物を評価し、露光時に焦点ぼけの原因となる異物を予め検出するようにしている。
【０００７】上記ウェーハにおける異物の検査装置によれば、露光時に焦点ぼけの原因となるようなウェーハ裏面の異物を効率よく見つけることができ、裏面異物数が所定の個数以下であれば合格にするといった確率に頼った手法ではなく、不良原因を予め確実に見つけることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１〜図３は、この発明のウェーハにおける異物の検査装置（以下、単に検査装置という）の一つの実施の形態を示す。まず、図１および図２において、１は検査ステージで、Ｘ方向（例えば図面の左右方向）、Ｙ方向（紙面に垂直な方向）およびＺ方向（紙面に沿う上下方向）に移動することができるＸ−Ｙ−Ｚステージ２と、検査対象であるウェーハ３を水平面において保持し、これを鉛直軸Ｇを中心にして回転させるウェーハ保持台４とからなる。
【０００９】前記Ｘ−Ｙ−Ｚステージ２は、図示していないＺ方向駆動機構によって上下方向に移動自在に保持された第１ベース５の上面に、第２ベース６を駆動機構７によってＹ方向に移動自在に設け、さらに、この第２ベース６の上面に、第３ベース８を駆動機構９によってＸ方向に移動するようにしてなる。ここで、駆動機構７，９は、例えばステッピングモータによって駆動されるボールねじとこれに螺合するナット部材とからなる。
【００１０】そして、前記ウェーハ保持台４は、第３ベース８の上面にベース部材１０を介して回転自在に設けられており、平面視円環状で、その外部に歯車部１１が周設してあり、内部にウェーハ３をその円周縁部において保持する保持部１２が周設されている。１３はウェーハ保持台４を鉛直軸Ｇを中心にして正逆いずれの方向にも回転させる回転駆動部で、ベース部材１０に固定され、正逆いずれの方向にも回転可能で、減速機構を備えたモータ部１４と、モータ部１４の出力によって回転する歯車部１５とからなり、この歯車部１５がウェーハ保持台４の歯車部１１と噛み合うように構成されている。
【００１１】なお、前記Ｘ−Ｙ−Ｚステージ２およびウェーハ保持台４は、それらの下方からウェーハ保持台４に保持されたウェーハ３に対して光を照射を妨げたり、この照射された光による反射光の光路を遮らないように構成されており、特に、ウェーハ保持台４には、図２に示すように、開口１６が開設されている。
【００１２】そして、図１および図２において、１７はウェーハ保持台４の下方に設けられる異物検出光学系で、ウェーハ保持台４に保持されたウェーハ３の下面（ウェーハ３の回路パターンを形成しない裏面）３ｂにおける異物を検出するものでる。この異物検出光学系１７は、図３にも示すように、前記裏面３ｂに対してレーザ光Ｌを照射する入射光学系１８と、裏面３ｂからの散乱光Ｒを検出する検出光学系１９とからなる。ここで、入射光学系１８は、一定の偏向角を有するレーザ光Ｌを発する例えばＨｅ−Ｎｅレーザ発振器１８ａとスキャニングレンズ１８ｂからなり、ウェーハ３の裏面３ｂに対して所定角度斜め下方からレーザ光Ｌを照射する。また、検出光学系１９は、集光レンズ１９ａと例えば光電子倍増管などの光検出器１９ｂからなる。
【００１３】また、図１および図２において、２０は異物高さ測定装置で、例えば共焦点顕微鏡よりなり、異物検出光学系１７と同様に、ウェーハ保持台４の下方に設けられ、異物検出光学系１７と若干離れた位置に設けられている。
【００１４】さらに、図１および図２において、２１はウェーハ３をウェーハカセット（図示していない）から取り出し、これを検査ステージ１のウェーハ保持台４に供給しするウェーハ搬送ロボットで、検査ステージ１の近傍に配置される。
【００１５】なお、上記構成の検査装置の各部は、図示していない制御部（例えばコンピュータ）によって制御されるとともに、異物検出光学系１７の光検出器１９ｂの出力および異物高さ測定装置２０の出力は、この制御部に入力され、適宜信号処理され、異物の評価に供される。
【００１６】次に、上記構成の検査装置の動作について説明する。まず、ウェーハ搬送ロボット２１によって一枚のウェーハ３を、パターン回路が形成されるべき面（表面）３ａが上方に、裏面３ｂが下方になるようにして、検査ステージ１のウェーハ保持台４に載置して、ウェーハ３の裏面３ｂ全面を、異物検出光学系１７によって測定する。例えば、第１ベース５をＺ方向において適宜上下移動するとともに、第２ベース６をＹ方向に適宜移動して、異物検出光学系１７に対して最適の焦点状態となるように位置調整を行った後、ウェーハ保持台４を鉛直軸Ｇを中心に一定速度で回転させながら、第３ベース８をＸ方向に一定速度で移動させ、その状態で、入射光学系１８からレーザ光Ｌを前記裏面３ｂに照射し、そのときの散乱光Ｒを検出光学系１９で検出し、その出力をコンピュータに入力する。
【００１７】前記異物検出光学系１７による測定によって、散乱光Ｒが得られたときのレーザ光Ｌの走査位置とウェーハ保持台４の位置とから、ウェーハ３の裏面３ｂにおける異物の位置を知ることができる。このとき得られる情報は、散乱光Ｒの強度と散乱光Ｒが得られたウェーハ３上の領域である。
【００１８】そして、前記情報をもとにして、異物について大まかなふるい分けを行う。すなわち、異物の大きさがごく小さいもの（例えば０．５μｍ未満）については、次に行う高さ測定の対象とはせず、残った比較的大きな異物について、異物高さ測定装置２０を用いて、その高さとウェーハ３への投影面積を測定する。この測定は、測定対象となる異物を、異物高さ測定装置２０の上方の所定位置に順次導くことによって行われる。この異物高さ測定装置２０による測定によって、異物の大きさまたは体積（高さ×投影面積）が正確に判る。
【００１９】既に説明しているように、ウェーハ３を、図５に示すようなチャック盤によって吸着したとき、ウェーハ３の表面（回路パターンを形成する面）３ａの平坦度に影響、すなわち、露光装置の焦点深度を超えるような平坦度のばらつきを生むような影響を及ぼす異物は、一定以上の高さのあるもの、あるいは、一定以上の体積のあるものと言える。
【００２０】そこで、そのような異物を予め設定しておいた条件に基づいて選びだし、ウェーハ３の裏面３ｂのどの位置にどのような大きさの異物があるかをマップとして表示し、その情報をデータベースに保存する。
【００２１】上記ウェーハにおける異物の検査装置によれば、露光時に焦点ぼけの原因となるようなウェーハ裏面３ｂの異物を効率よく見つけることができ、裏面異物数が所定の個数以下であれば合格にするといった確率に頼った手法ではなく、不良原因を予め確実に見つけることができる。そして、ウェーハ３の裏面３ｂのどの位置にどのような大きさの異物があるかをマップを用いることにより、全体のスループットを確保することができるとともに、従来考慮されていなかった断面での情報を得ることができ、ウェーハの製造における不良を効果的に減ずることができる。
【００２２】この発明の検査装置は、上記実施の形態に限られるものではなく、例えば異物検出光学系１７として、図４に示すように、レーザ光Ｌをウェーハ３の裏面３ｂに垂直に照射し、そのときの散乱光Ｒを積分球を利用した反射鏡２２を経て光検出器１９ｂに入射させるようにしてもよい。なお、図４において、２３は平面反射鏡である。
【００２３】そして、上述の検査装置においては、異物の有無を検出する際、ウェーハ３を鉛直軸Ｇを中心にして回転しながらこれをＸ方向に直線的に移動しているので、レーザ光Ｌの二次元的な照射を速く行うことができる。そして、このウェーハ３の回転と直線的移動に代えて、ウェーハ３に対してレーザ光Ｌを、Ｘ方向およびＹ方向に走査しながら照射させるようにしてもよい。
【００２４】また、異物高さ測定装置として、走査型トンネル顕微鏡を用いてもよい。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の検査装置においては、ウェーハの回路パターンを形成しない裏面に対してレーザ光を走査しながら照射し、そのときの検査対象基板の表面からの散乱光を光検出器に入射させ、この光検出器による散乱光の検出結果に基づいて前記裏面における異物の存在の有無を検査し、前記裏面に一定の大きさと評価できる異物が存在する場合、異物高さ測定装置によって当該異物の高さを測定し、この高さに基づいて異物を評価し、露光時に焦点ぼけの原因となる異物を予め検出するようにしているので、露光時に焦点ぼけの原因となるようなウェーハ裏面の異物を効率よく見つけることができ、不良原因を予め確実に見つけることができる。ウェーハにおける異物検査の精度をより向上させることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１５５０２３
【氏名又は名称】株式会社堀場製作所
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| 【出願日】 |
平成１１年１１月１１日（１９９９．１１．１１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７４２７３
【弁理士】
【氏名又は名称】藤本 英夫
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１４１４１６（Ｐ２００１−１４１４１６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月２５日（２００１．５．２５） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３２０７５８ |
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