JP4385419B2 - 外観検査方法及び外観検査装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、液晶ディスプレイ又は薄膜磁気ヘッドなどのマイクロデバイスを製造するために用いられる基板等の被検査物に対して照明光を照明することにより、被検査物の露光ムラ、デフォーカス、塗布不良、傷等の外観検査を行う外観検査方法及び外観検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて、検査・測定の分野でもウエハやレチクル上のパターンの欠陥を観察、検査する検査装置に対して要求される分解能も、世代毎に微細化の一途を辿っている。
【０００３】
一方、ウエハに対するレジストの塗布ムラ、露光ムラ、デフォーカス、塗布不良、傷等を検査する外観検査においては、検査の分解能向上の要求は少ないものの、製造コスト削減に対する重要性が高まっていることから、従来目視に頼っていた上記外観検査を自動的に行う自動外観検査装置の実現に期待が寄せられている。
【０００４】
従来、この種の外観検査装置としては、均一な光源で検査ステージ上の被検査物であるウエハ全面を照明するとともに、二次元のカメラでウエハ全面を一括して撮影して検査画像として取り込む方式のものが採用されている。また、特開平８−７５６６１には、基板上の繰り返しパターンからの回折光を受光することにより、基板上の傷、異物、シミなどの欠陥を検査する方法が開示されている。
【０００５】
これらの方法で基板を検査する際には、従来熟練した検査担当者が目視で行っていた検査と同等のスループットが要求されるため、例えば、基板の画像撮影に係る時間を目視検査と同等にする必要がある。そのため、基板全体を一括して撮影する方式が近年採用され、スループットの一層の向上を図っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の外観検査方法及び外観検査装置には、以下のような問題が存在する。
上記欠陥検出は、その種類に応じて相違していることが多い。例えば、被検査物表面の傷や異物の検査には、光照明によって被検査物表面の欠陥から発せられる散乱光が利用されている。また、レジストの塗布ムラ、露光ムラ、デフォーカス、塗布不良の検査には、光照明によって被検査物から発生する回折光が利用されている。
【０００７】
そして、目視に頼っていた検査を自動で行うという本来の目的から、従来検査担当者が目視で行っていた検査項目に準じた検査を実施することが求められている。そのため、従来の外観検査方法及び外観検査装置では、上記各検査項目に応じて基板を別々に撮影する等、複数の検査工程を順次経る必要があり、検査のスループットが長くなるという欠点があった。
【０００８】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、目視で行っていた検査と同等の検査を自動で行う際にも、この検査のスループットを短くすることのできる外観検査方法及び外観検査装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、実施の形態を示す図１ないし図４に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の外観検査方法は、第１のステージ（１０，１０ａ，１０ｂ）に載置された被検査物（Ｗ）を照明してその散乱光を受け取ることにより被検査物（Ｗ）を検査する第１の工程と、第２のステージ（１１）に載置された被検査物（Ｗ）を照明してその回折光を受け取ることにより被検査物（Ｗ）を検査する第２の工程と、前記第１の工程及び前記第２の工程のうちいずれか一方に次いで他方を行うように被検査物（Ｗ）を第１のステージ（１０，１０ａ，１０ｂ）と第２のステージ（１１）との間にわたって搬送する搬送工程とを備えることを特徴とするものである。
【００１０】
従って、本発明の外観検査方法では、被検査物（Ｗ）をレジストが塗布された基板とした場合、第１のステージ（１０，１０ａ，１０ｂ）において、被検査物（Ｗ）から発せられる散乱光を利用して被検査物（Ｗ）表面の傷や異物を第１の工程として検査している間に、第２のステージ（１１）において、被検査物（Ｗ）から発せられる回折光を利用してレジストの塗布ムラ、露光ムラ、デフォーカス、塗布不良を第２の工程として並行して検査することができる。そして、第１の工程および第２の工程のうちいずれか一方が完了すると、搬送工程において、被検査物（Ｗ）が第１のステージ（１０，１０ａ，１０ｂ）と第２のステージ（１１）との間にわたって搬送される。この後、搬送された被検査物（Ｗ）に対しては、他方の工程の検査が行われる。
【００１１】
また、本発明の外観検査装置は、被検査物（Ｗ）を照明してその散乱光を受け取ることにより被検査物（Ｗ）を検査する第１のステージ（１０，１０ａ，１０ｂ）と、被検査物（Ｗ）を照明してその回折光を受け取ることにより被検査物（Ｗ）を検査する第２のステージ（１１）と、第１のステージ（１０，１０ａ，１０ｂ）における検査及び第２のステージ（１１）における検査のうちいずれか一方に次いで他方を行うように被検査物（Ｗ）を第１のステージ（１０，１０ａ，１０ｂ）と第２のステージ（１１）との間にわたって搬送する搬送機構（１２）とを備えることを特徴とするものである。
【００１２】
従って、本発明の外観検査装置では、第１のステージ（１０，１０ａ，１０ｂ）において、被検査物（Ｗ）から発せられる散乱光を利用して被検査物（Ｗ）表面の傷や異物を検査している間に、第２のステージ（１１）において、被検査物（Ｗ）から発せられる回折光を利用してレジストの塗布ムラ、露光ムラ、デフォーカス、塗布不良を並行して検査することができる。そして、両ステージ（１０，１１）における検査のうちいずれか一方（１０，１０ａ，１０ｂ）における検査が完了すると、搬送機構（１２）が被検査物（Ｗ）を第１のステージ（１０，１０ａ，１０ｂ）と第２のステージ（１１）との間にわたって搬送する。搬送された被検査物（Ｗ）に対しては、他方のステージ（１１）における検査が行われる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の外観検査方法及び外観検査装置の第１の実施の形態を、図１から図５を参照して説明する。
ここでは、被検査物を、例えば、半導体デバイス製造用のウエハとし、外観検査装置を半導体製造時における検査工程で用いる場合の例を用いて説明する。
【００１４】
図１は、本発明の外観検査装置１の平面図である。
外観検査装置１は、ウエハ（被検査物）Ｗの外観を検査するものであって、キャリアセット部２と搬送部３と検査部４とが順次一方向（Ｙ方向）に配置された構成になっている。
【００１５】
キャリアセット部２は、ウエハＷを複数枚（例えば２５枚）収納可能なキャリア５がセットされる場所であって、該キャリア５を位置決めした状態で支持する支持台６をＸ方向に、間隔をあけて複数台（図では二台）配置した構成になっている。
【００１６】
搬送部３には、吸着アーム８を有するスカラ型の搬送ロボット７が配設されている。搬送ロボット７は、支持台５と検査部４との間でウエハＷを搬送するものであって、上下方向（Ｚ方向）および支持台６が配置された左右方向（Ｘ方向）に移動自在、且つＸＹ平面に沿って旋回、伸縮自在とされている。
【００１７】
検査部４は、本体カバー９と、該本体カバー９内に配置された散乱検査ステージ（第１のステージ）１０、回折検査ステージ（第２のステージ）１１、搬送スライダ（搬送機構）１２とを主体として構成されている。本体カバー９の搬送部３側の壁面には、開口部（不図示）およびこれらを開閉自在なシャッタ１３，１４が配設されている。
【００１８】
シャッタ１３は、散乱検査ステージ１０に対向配置されている。また、シャッタ１４は、回折検査ステージ１１に対向配置されている。これらシャッタ１３，１４は、搬送ロボット７によるウエハＷの搬送時に開動作を行い、検査撮影時に閉動作を行うことにより、検査時に本体カバー９内を遮光し、暗室状態を維持するようになっている。
【００１９】
散乱検査ステージ１０は、ウエハＷを照明して、該ウエハＷの表面に存在する欠陥によって発生する散乱光を受け取ることで該ウエハＷの表面に存在する欠陥を検査する、いわゆる散乱検査を実施する際にウエハＷが載置されるものであって、いずれも不図示の回転機構、昇降軸および水平二軸の移動機構によって、回転自在、且つＸＹ平面に沿って水平方向に移動自在、さらに昇降自在になっている。この散乱検査ステージ１０は、プリアライメントのためにウエハＷの裏面中央部を保持するようになっている。また、散乱検査ステージ１０の近傍には、後述する位置合わせ機構１５と、図２に示すように、光源１６と凹面鏡１７と撮影手段であるＣＣＤカメラ１８とが付設されている。
【００２０】
図１に示す位置合わせ機構１５は、搬送されたウエハＷに対して散乱検査前にウエハＷの位置合わせ（プリアライメント）を行うものであって、エッジ検出部１９とステージ制御部（不図示）とから構成されている。エッジ検出部１９は、散乱検査ステージ１０が回転したときに、該散乱検査ステージ１０上のウエハＷのエッジと、ウエハＷに形成されたノッチまたはオリフラ（オリエンテーションフラット）の位置を検出することによって、ウエハＷの方位角および中心位置を検出するものである。
【００２１】
ステージ制御部は、エッジ検出部１９の検出結果に基づいて散乱検査ステージ１０の移動を制御するものである。具体的には、エッジ検出部１９の検出結果に基づいて、ウエハＷが所定の方位角を有するように、且つウエハＷがエッジ検出部１９近傍に設けられた検査位置Ｋの所定位置に移動するように散乱検査ステージ１０を制御する。なお、このステージ制御部は、搬送ロボット７、搬送スライダ１２、回折検査ステージ１１等の駆動を統括制御する主制御部（不図示）により制御されている。
【００２２】
図２は、散乱ステージ１０、光源１６、凹面鏡１７およびＣＣＤカメラ１８の配置を示す図である。
光源１６は、白色光（照明光）を射出するメタルハライドランプ等で構成され、図１に示すように、検査位置Ｋにある散乱検査ステージ１０の上面、すなわち水平面に対して白色光が微小角度で入射する位置に配置されている。
凹面鏡１７は、検査位置Ｋの上方に配置され、光源１６がウエハＷへ向けて照明した際に発生する散乱光を、ＣＣＤカメラ１８で結像するように反射するものである。ＣＣＤカメラ１８は、凹面鏡１７で反射された散乱光を撮影するものである。
【００２３】
回折検査ステージ１１は、ウエハＷを照明して、該ウエハＷ上の繰り返しパターンからの回折光を受け取ることで該ウエハＷの表面に存在する欠陥を検査する、いわゆる回折検査を実施する際にウエハＷが載置されるものであって、ウエハＷを保持するホルダ２１と、昇降機構２２とを主体として構成されている。また、回折検査ステージ１１には、傾斜機構（不図示）が付設されている。
【００２４】
ホルダ２１は、ウエハＷの面精度を保つため、該ウエハＷの裏面全体を支持するようになっている。その結果、ウエハＷ表面上の欠陥の検出精度を一定に保つことができる。
【００２５】
昇降機構２２は、ホルダ２１に対して出没自在に突出して、搬送スライダ１２で搬送されたウエハＷを解除自在に吸着するものである。
傾斜機構は、ホルダ２１を揺動軸２０周りに揺動させることで、該ホルダ２１に保持されたウエハＷを任意の角度で傾斜させる構成になっている。
【００２６】
また、回折検査ステージ１１の近傍には、図３に示すように、光源２３と凹面鏡２４，２５と撮影手段であるＣＣＤカメラ２６とが付設されている。光源２３は、光源１６と同様に、メタルハライドランプ等の白色光（照明光）を凹面鏡２４へ向けて射出するものである。凹面鏡２４は、回折検査ステージ１１の側方に配置され、光源１６から入射した白色光を回折検査ステージ１１のホルダ２１へ向けて反射するものである。凹面鏡２５は、回折検査ステージ１１の上方に配置され、光源２３が凹面鏡２４を介してウエハＷを照明した際に発生する回折光を、ＣＣＤカメラ２６で結像するように反射するものである。ＣＣＤカメラ２６は、凹面鏡２５で反射された回折光を撮影するものである。
【００２７】
搬送スライダ１２は、散乱検査ステージ１０と回折検査ステージ１１との間にわたってウエハＷを搬送するものであって、Ｘ方向に沿って設置されたガイド２７と、該ガイド２７に沿って移動自在に装着された吸着アーム２８とから構成されている。
【００２８】
図４に示すように、吸着アーム２８の下面側には、該吸着アーム２８に対して一定の間隔をあけて吸着部２８ａ、２８ｂが設けられている。これら吸着部２８ａ、２８ｂは、ウエハＷの両端を下方から引っかけるようにして吸着するようになっている。また、吸着部２８ａ、２８ｂ間の中心位置および、散乱検査ステージ１０、回折検査ステージ１１の中心位置は、Ｘ方向に沿った略直線上に並ぶ構成になっている。
【００２９】
上記の構成の外観検査装置１によりウエハＷの外観検査を行う方法を、始めにウエハＷ一枚のときの例を用いて説明する。
まず、検査対象となるウエハＷは、キャリア５に収納された状態でキャリアセット部２の支持台６にセットされる。ここで、ウエハＷ上のライン・アンド・スペースパターンのピッチに対するノッチ（またはオリフラ）の方位角は、既知であり、主制御部に入力されている。また、このパターンに応じた回折条件を満足するウエハＷの傾斜角も、ウエハ毎にあらかじめ主制御部に入力されているものとする。
【００３０】
次に、搬送ロボット７の吸着アーム８が、キャリア５から所定のウエハＷを吸着して取り出すとともに、シャッタ１３を介して検査部４の本体カバー９内に進入しウエハＷを散乱検査ステージ１０に載置する。このとき、搬送ロボット７に連動してシャッタ１３が開口部の開動作を行うため、ウエハＷの搬送は滞りなく実施される。そして、ウエハＷの搬送が完了して搬送ロボット７が本体カバー９内から退避すると、シャッタ１３は閉動作を行い、本体カバー９内の暗室状態が維持される。
【００３１】
ウエハＷが散乱検査ステージ１０に載置されると、ウエハＷの検査に先だってウエハＷの位置合わせ工程が行われる。すなわち、検査ステージ１０が、位置合わせ機構１５のエッジ検出部１９へ移動するとともに回転駆動する。ここで、エッジ検出部１９は、回転するウエハＷのエッジとノッチ（またはオリフラ）の位置とから、該ウエハＷの方位角と中心位置とを検出する。
【００３２】
そして、ステージ制御部は、ウエハＷの中心が検査位置Ｋの所定位置にくるように、且つウエハＷが光源１６に対して所定の方位角を有するように、散乱検査ステージを水平方向に移動させながら回転させる。このとき、水平方向の移動と回転駆動とを同時に行うため、ウエハＷの位置合わせに要する時間を短縮することができる。
【００３３】
ウエハＷが検査位置Ｋの所定位置にセットされると、第１の工程（一方の工程）である散乱検査が実施される。すなわち、図２に示すように、光源１６から白色光が射出され、散乱検査ステージ１０上のウエハ（図２では図示略）の全面を、ウエハ表面と平行に近い微小角度で照明する。このとき、ウエハＷに傷や異物等の欠陥が存在する場合には、その部位で散乱光が発生する。散乱光は、凹面鏡１７で反射してＣＣＤカメラ１８に結像し撮影される。そして、散乱光の情報を含む電気信号が主制御部へ出力される。
【００３４】
主制御部は、入力した電気信号に基づいて画像処理を行い、欠陥の大小、明暗等をその座標位置を伴って検出し、所定の閾値と比較することで、このウエハＷに対して回折検査を実施するか中止するかを決定する。ここで、欠陥が所定の閾値を越えていた場合、このウエハＷに対する回折検査の中止が決定される。
【００３５】
また、散乱検査工程において検出された欠陥が閾値を越えないものの、レジストの塗布ムラ等の可能性があるときは、その可能性に応じた重み付けを欠陥の座標位置に対して行うとともに、追加検査モードを主制御部に設定する。
かくして、散乱検査工程が終了する。
【００３６】
なお、ウエハＷによっては、散乱検査ステージ１０を再度回転させて、上記とは異なる方位角を設定することにより、一枚のウエハＷに対して複数回の散乱検査を行うことも可能である。
【００３７】
散乱検査工程が終了すると、位置合わせ工程で検出したウエハＷの方位角等の位置情報を用い、ウエハＷを散乱検査ステージ１０に載置したまま散乱検査ステージ１０を回転させ、ウエハＷが第２の工程（他方の工程）である回折検査工程で必要な向きにあらかじめ合わせる。なお、散乱検査工程でウエハＷに対する回折検査の中止が決定されている場合は、この位置合わせを実施しない。
【００３８】
ウエハＷの位置合わせが完了すると、散乱検査工程に次いで回折検査工程を行うようにウエハＷを搬送する搬送工程に入る。すなわち、まず、ウエハＷの高さが吸着アーム２８と吸着部２８ａ、２８ｂとの間になるように、散乱検査ステージ１０が上昇する。次に、搬送スライダ１２の吸着アーム２８がガイド２７に沿って散乱検査ステージ１０の検査位置Ｋに移動すると、散乱検査ステージ１０が下降する。これにより、吸着部２８ａ、２８ｂは、ウエハＷの両端を引っかけるようにして吸着保持する。
【００３９】
この状態で、吸着アーム２８をＸ方向に沿って移動させ、回折検査ステージ１１のホルダ２１の上方に位置させる。ここで、ホルダ２１を水平にした状態で、昇降機構２２がホルダ２１に対して上方に突出して吸着アーム２８の吸着部２８ａ、２８ｂに保持されたウエハＷを吸着する。吸着アーム２８を退避させた後に昇降機構２２を下降させ、ウエハＷをホルダ２１に載置する。かくして、ウエハＷは、散乱検査ステージ１０から回折検査ステージ１１へ搬送され、搬送工程が完了する。
【００４０】
ここで、散乱検査工程でウエハＷに対する回折検査の中止が決定されている場合は、搬送ロボット７がシャッタ１４に対向する位置まで移動し、開口部を介して直ちにウエハＷを回折検査ステージ１１から搬出するとともに、所定のキャリア５に収納する。
【００４１】
一方、ウエハＷに対する回折検査を実施すると決定されている場合は、回折検査工程が開始される。ウエハＷがホルダ２１にセットされると、傾斜機構によりホルダ２１が揺動軸２０周りに揺動することで、ウエハＷを回折条件を満足する傾斜角度に傾斜させる。そして、図３に示すように、光源２３から白色光を射出すると、この白色光は凹面鏡２４で反射して回折検査ステージ１１のホルダ２１上のウエハ（図３では図示略）全面をテレセントリックに照明する。
【００４２】
このとき発生する回折光は、凹面鏡２５で反射してＣＣＤカメラ２６に結像し撮影される。そして、回折光の情報を含む電気信号が主制御部へ出力される。主制御部は、入力した電気信号に基づいて画像処理を行い、欠陥の大小、明暗等をその座標位置を伴って検出する。
【００４３】
ここで、本来、回折検査は完了するが、主制御部に追加検査モードが設定されているときは、検査形態を変更して追加検査を行う。すなわち、欠陥の可能性がある座標位置を回折検査するのに有効な傾斜角を求めるとともに、傾斜機構を駆動してウエハＷがこの傾斜角になるようにホルダ２１を揺動する。この後、上記と同様に、ウエハＷに対して回折検査を実施し、散乱検査において塗布ムラ等の可能性ありと検出された部位を重点に再検査する。
【００４４】
なお、この追加検査モードにおいては、傾斜角を変えずに、回折光の情報を含む電気信号のゲイン値が高まるように再回折検査を行ったり、再検査を行わず当初の検査で得られた電気信号に対して塗布ムラ等の可能性ありと検出された部位の信号を増幅したりしてもよい。
【００４５】
なお、ウエハＷによっては、主制御部に追加検査モードが設定されていない場合でも、ホルダ２１を再度揺動して、上記とは異なる傾斜角を設定することにより、一枚のウエハＷに対して複数回の回折検査を行うことが可能である。
【００４６】
回折検査工程が終了すると、上述したように、搬送ロボット７がシャッタ１４に対向する位置まで移動するとともに、シャッタ１４が開動作を行う。そして、吸着アーム８が開口部を介して本体カバー９内に進入し、ウエハＷを吸着した後に該本体カバー９内から退避する。吸着アーム８の退避に伴ってシャッタ１４は閉動作を行い、本体カバー９内の暗室状態を維持する。
【００４７】
この後、搬送ロボット７は、搬出したウエハＷが収納されていたキャリア５に対向する位置まで移動し、該ウエハＷが元々収納されていたスロットにウエハＷを収納する。
【００４８】
なお、ウエハＷを元の位置に戻さずに、散乱検査および回折検査終了済みのウエハ専用のキャリアを配置しておき、検査終了後のウエハを順次このキャリアに収納する手順としてもよい。また、さらに、検査によって使用不可とされたウエハ用に別途専用のキャリアを配置してもよい。
【００４９】
続いて、上記の外観検査装置１により、複数枚のウエハＷに対して外観検査を行う方法について説明する。ここで、図示はしていないが、検査部４に搬送されるウエハを搬送される順に、Ｗ１、Ｗ２…とする。
搬送ロボット７は、ウエハＷ１を散乱検査ステージ１０に載置して本体カバー９内から退避すると、新たなウエハＷ２をキャリア５から取り出して、シャッタ１３の前で待機する。
【００５０】
ウエハＷ１の散乱検査が終了して、搬送スライダ１２によってウエハＷ１が散乱検査ステージ１０から回折検査ステージ１１へ搬出されると、搬送ロボット７はウエハが載置されていない散乱検査ステージ１０に次のウエハＷ２を搬入して載置する。このとき、シャッタ１３が開動作を行うことはいうまでもない。
【００５１】
この後、検査部４では、回折検査ステージ１１へ搬送されたウエハＷ１に対する回折検査と、散乱検査ステージ１０へ搬送された次のウエハＷ２に対する散乱検査とが並行して実施される。この間、搬送ロボット７は、回折検査が終了した後にウエハＷ１を取り出すために、シャッタ１４に対向する位置まで移動しておく。
【００５２】
そして、検査部４での検査が終了すると、搬送ロボット７は回折検査ステージ１１からウエハＷ１を取り出して、所定のキャリア５に収納する。同時に、搬送スライダ１２が散乱検査ステージ１０にあるウエハＷ２を回折検査ステージ１１へ搬送するとともに、搬送ロボット７がキャリア５から、さらに次のウエハＷ３を取り出して散乱検査ステージ１０へ搬送する。そして、ウエハＷ４以降もこの流れを順次繰り返す。
この流れを簡略的に表したものが第５図である。
検査が完了したウエハは、キャリア５ごと搬送されて、次の検査工程、例えば重ね合わせ検査等が行われる。
【００５３】
本実施の形態の外観検査方法及び外観検査装置では、散乱検査工程と回折検査工程を設け、搬送スライダ１２が、これら異なる検査を行うステージ１０，１１間にわたってウエハＷを搬送する搬送工程を設けているので、従来、目視で行っていた検査と同等の機能を維持しながら、複数の検査を自動で行う際にもスループットが長くなってしまうことを防止できる。
【００５４】
また、本実施の形態の外観検査方法及び外観検査装置では、散乱検査ステージ１０から回折検査ステージ１１へウエハＷ１を搬送することに応じて、新たなウエハＷ２を散乱検査ステージ１０へ搬入するので、散乱検査工程と回折検査工程とを並行して同時に実施することができるようになり、検査のスループットを大幅に向上させることができる。
【００５５】
さらに、本実施の形態の外観検査方法及び外観検査装置では、回折検査ステージ１１において、光源２３、凹面鏡２４，２５を固定し、ウエハＷを傾斜させる構成になっているので、ウエハＷを固定し、光源２３、凹面鏡２４，２５の複数の機器を一体的に移動させる場合に比較して一層のスループット向上が可能になることに加えて、ダスト対策にも寄与することができる。
【００５６】
そして、本実施の形態の外観検査方法及び外観検査装置では、散乱検査に先だって位置合わせ工程で、ウエハＷをパターンに応じた方位角に位置合わせするので、ウエハＷに応じて最適な位置で検査を行うことが可能になり、検査精度が向上するとともに、検査によって単に欠陥の有無を検出するだけでなく、その欠陥が発生した座標位置を特定することができるので、その後に、その部位を集中的に検査する、いわゆるミクロ検査も容易に行うことができる。
【００５７】
また、散乱検査終了後、ウエハＷを散乱検査ステージ１０に載置したまま回転させて、回折検査で必要な向きにあらかじめ位置合わせを行うので、回折検査においてもウエハＷに応じて（例えば、ウエハＷ上のパターンの配列方向に応じて）最適な位置での検査が可能になり検査精度を向上できるとともに、散乱検査と同様に、欠陥が発生した座標位置を特定することができ、回折検査後のミクロ検査も容易に行うことができる。さらに、回折検査ステージに別途位置合わせ機構を設ける必要がなくなるので、装置の小型化並びにコストダウンも実現することができる。
【００５８】
しかも、本実施の形態の外観検査方法及び外観検査装置では、散乱検査の検査結果に基づいて、ウエハＷにレジストの塗布ムラ等の可能性があるときは、通常の回折検査に加えて追加検査モードを設定し、欠陥の可能性がある部位に対して重点的に回折検査を行うので、より細かな欠陥も確実に検出することが可能になり、検査精度を向上させることができる。
【００５９】
加えて、本実施の形態の外観検査方法及び外観検査装置では、散乱検査の検査結果に基づいて、欠陥の大きさが閾値を越えていた場合、回折検査を中止するようになっているので、使用不能のウエハに対して回折検査を行うという無駄な工程を削除することが可能になり、スループットを向上させることができる。また、この回折検査が中止されたウエハＷを、散乱検査ステージ１０から直接検査部４から搬出するのではなく、一旦回折検査ステージ１１を介してから搬出しているので、図５に示したウエハ搬送の流れを中断させることなく、所定通りに検査を実施することができる。
【００６０】
また、本実施の形態の外観検査装置では、搬送ロボット７がウエハＷを搬送する際に通過する開口部にシャッタ１３，１４を設けてあるので、検査時には、本体カバー９内を暗室状態に維持することが可能になり、装置外部からの迷光の影響を最小限に抑えることもでき、検査精度の向上につながる。
【００６１】
図６は、本発明の外観検査装置の第２の実施の形態を示す図である。
この図において、図１から図５に示す第１の実施の形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
第２の実施の形態と上記の第１の実施の形態とが異なる点は、キャリアセット部および検査部の構成である。
【００６２】
すなわち、キャリアセット部２ａには、キャリア５を位置決めした状態で支持する支持台６がＸ方向に間隔をあけて三台配置されている。
【００６３】
また、検査部４ａには、本体カバー９内に、二台の散乱検査ステージ１０ａ，１０ｂがＸ方向に並んで配置されている。各散乱検査ステージ１０ａ、１０ｂには、位置合わせ機構１５，１５、光源１６，１６、凹面鏡１７，１７（図６では不図示）およびＣＣＤカメラ１８，１８がそれぞれ付設されている。
【００６４】
本体カバー９の搬送部３側の壁面には、散乱検査ステージ１０ａ，１０ｂ、回折検査ステージ１１に対向するように開口部（不図示）および該開口部を自在に開閉するシャッタ１３ａ，１３ｂ，１４がそれぞれ配置されている。そして、搬送ロボット７は、シャッタ１３ａ，１３ｂ，１４のそれぞれに対向する位置に移動自在になっている。同様に、搬送スライダ１２は、吸着アーム２８がガイド２７に沿って移動して、シャッタ１３ａ，１３ｂ，１４のそれぞれにアクセス可能になっている。
他の構成は、上記第１の実施の形態と同様である。
【００６５】
上記の構成の外観検査装置１で外観検査を行う方法を説明する。
ここでは、ウエハ一枚当たりに必要な回折検査時間が一単位時間であったときに、位置合わせ工程を含めたウエハ一枚当たりの散乱検査時間が二単位時間必要である場合の例を用いて説明する。また、上記と同様に、検査部４ａに搬送されるウエハを順にＷ１、Ｗ２…とする。
【００６６】
まず、搬送ロボット７は、キャリア５から所定のウエハＷ１を取り出し、シャッタ１３ａを介して散乱検査ステージ１０ａ上に載置する。搬送ロボット７が本体カバー９内から退避すると、位置合わせ工程を経てウエハＷ１に対して散乱検査が実施される。
【００６７】
一方、搬送ロボット７は、キャリア５からウエハＷ２を取り出し、シャッタ１３ｂを介して散乱検査ステージ１０ｂ上に載置する。搬送ロボット７が本体カバー９内から退避すると、位置合わせ工程を経てウエハＷ２に対して散乱検査が実施される。このとき、散乱検査１０ａ上のウエハＷ１は、ほぼ半分の工程が終了しているように、ウエハＷ２を搬入するタイミングを調整する。
【００６８】
そして、二単位時間が経過してウエハＷ１に対する検査が終了すると、搬送スライダ１２がウエハＷ１を回折検査ステージ１１に搬送する。これに伴って、搬送ロボット７は、次のウエハＷ３を散乱検査ステージ１０ａに搬入する。散乱検査ステージ１０ａにウエハＷ３がセットされると、該ウエハＷ３に対する位置合わせと、回折検査ステージ１１におけるウエハＷ１の回折検査とがほぼ同時に開始される。このとき、散乱検査ステージ１０ｂでは、ウエハＷ２に対する検査が半分程度完了している。
【００６９】
ここからほぼ一単位時間が経過すると、散乱検査ステージ１０ｂ上のウエハＷ２に対する散乱検査と、回折検査ステージ１１上のウエハＷ１に対する回折検査がほぼ同時に終了する。そして、搬送ロボット７がシャッタ１４を介して回折検査ステージ１１からウエハＷ１を取り出し、キャリア５に収納するとともに、搬送スライダ１２が散乱検査ステージ１０ｂ上のウエハＷ２を回折検査ステージ１１に搬送する。
【００７０】
ここで、搬送ロボット７は、ウエハＷ１をキャリア５に収納すると、即座に次のウエハＷ４をキャリア５から取り出し、シャッタ１３ｂを介して散乱検査ステージ１０ｂに搬入する。散乱検査ステージ１０ａでは、ウエハＷ３に対する検査が半分程度完了している。そして、上記の動作を順次繰り返す。
【００７１】
このように、本実施の形態の外観検査方法及び外観検査装置では、上記第１の実施の形態と同様の効果が得られることに加えて、検査時間の長い散乱検査工程に次いで検査時間の短い回折検査工程を行う場合、散乱検査工程を回折検査工程に対して複数並行して行うとともに、搬送工程では散乱検査工程が終了したウエハから順次回折検査を行うように搬送することにより、回折検査工程を行う周期を、検査時間の長い散乱検査工程の周期に合わせる必要がなく、短い検査時間に設定することが可能になり、スループットを一層短縮することができるようになる。
【００７２】
なお、上記実施の形態において、回折検査ステージ１１のホルダ２１と光源２３とを独立して固定される構成にしてあるが、例えば、図７に示すように、ホルダ２１上に光源２３を固定するような構成であってもよい。この場合、光源２３の白色光の入射角は、ホルダ２１上のウエハ表面の法線に対して８０°〜８９°に設定されている。そして、ホルダ２１上のウエハＷと光源２３とは、揺動軸２０周りに一体的に揺動することができる構成になっている。
【００７３】
従来、図８に示すように、ホルダ２１は、傾斜位置２１ａから水平状態を経て傾斜位置２１ｂまで揺動可能であるので、光源２３は、例えば傾斜位置２１ａにあるホルダ２１上のウエハＷを全面照明するために、照明エリアＡ１で白色光を射出する必要があった。ところが、ホルダ２１が水平状態にあるときは、照明エリアＡ２のみ白色光を射出すればことが足りるため、照明エリアＡ２の外側部分が無駄になっていた。
【００７４】
そのため、浅い角度の入射角等、所定の回折条件での検査の際に、図７のように、光源２３とホルダ２１とを一体的に構成することにより、ホルダ２１上のウエハＷに対する入射角および入射光量が常に一定になり、ロスのない適正な照明エリアでの照明が可能になる。また、ＣＣＤカメラ２６の受光角を任意に設定し、回折条件を満たす角度では回折光を撮影し、回折条件を満たさない角度では散乱光を撮影することも可能である。
【００７５】
また、上記実施の形態では、照明光である白色光を射出する光源１６，２３を別々に設ける構成としたが、ビームスプリッタを設けて一つの光源を共用する構成であってもよい。この場合、光源の数が減少するので、装置の小型化、コストダウンが実現する。
【００７６】
また、上記実施の形態では、散乱検査工程の後に回折工程を実施する構成としているが、これに限られることなく、回折検査ステージ１１に位置合わせ機構１５を設けることにより、回折工程の後に散乱検査工程を実施することが可能になる。
【００７７】
ウエハＷに、該ウエハＷを識別するためのバーコードを貼設し、搬送ロボット７または搬送スライダ１２にバーコードリーダを取り付け、あらかじめ主制御部に入力されているピッチに対するノッチ（またはオリフラ）の方位角等を読み込むような構成であってもよい。
【００７８】
また、回折検査で必要な向きにするために、ウエハＷをあらかじめ散乱検査ステージ１０で回転する構成としたが、例えば、昇降機構２２に回転機構を付加して、この回転機構によってウエハＷを所定の方位角に合わせるような構成であってもよい。この場合、回路パターンにロジックが含まれる等で複数の方位角での検査が必要なときに、複数の方位角を設定することができて汎用性が高まる。
【００７９】
さらに、散乱検査ステージ１０と回折検査ステージ１１との間に、搬送スライダ１２の移動に伴って開閉動作を行うシャッタを設ける構成として、それぞれの検査に用いられる白色光が迷光として各検査に影響しない構成にしてもよい。
【００８０】
また、搬送工程での搬送手段として搬送スライダ１２を用いる構成としたが、これに限定されず、例えば、搬送ロボット７を用いて、ウエハＷを散乱検査ステージ１０と回折検査ステージとの間にわたって搬送するような構成としてもよい。
【００８１】
なお、被検査物を半導体デバイス製造用のウエハしたが、これに限られず、液晶表示デバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはマスク等に適用可能である。ここで、ガラス基板のように面積の広い被検査物に対しては全面一括照明ではなく、光源、凹面鏡、ＣＣＤカメラに対して被検査物を相対移動させて走査照明する方式や、被検査物を順次ステップ移動させながら照明する方式も採用可能である。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る外観検査方法は、第１の工程で、散乱光を受け取ることで被検査物を検査し、第２の工程で回折光を受け取ることで被検査物を検査し、搬送工程で、第１、第２のいずれか一方に次いで他方を行うように被検査物を搬送し、位置合わせ工程では、第１の工程及び前記第２の工程のうち何れか一方で、被検査物の検査に先だって被検査物に形成されたノッチまたはオリフラの位置を検出し、被検査物上のパターンのピッチに対するノッチ又はオリフラの方位角に応じて、ステージを移動させることにより、被検物を該被検物に形成されたパターンの方位角に応じて位置あわせする位置合わせ工程を行うと共に、前記第１の工程及び前記第２の工程の一方の工程終了後、該一方の工程で用いたステージに被検査物を載置したまま位置合わせ工程による被検査物の位置情報を用いて該被検査物を他方の工程で必要な向きに予め合わせてから前記搬送工程により前記他方の工程のステージへ搬送する構成となっている。
これにより、この外観検査方法では、従来、目視で行っていた検査と同等の機能を維持しながら、複数の検査を自動で行う際にもスループットが長くなってしまうことを防止できるという効果が得られる。
更に、回折検査で必要な向きにあらかじめ位置合わせを行うので、回折検査においても被検査物に応じて（例えば、被検査物のパターンの配列方向に応じて）最適な位置での検査が可能になり検査精度を向上できる。
【００８３】
請求項２に係る外観検査方法は、搬送工程により、第１のステージ、第２のステージのいずれか一方のステージから他方のステージへ被検査物を搬送することに応じて新たな被検査物を一方のステージへ搬入する構成となっている。
これにより、この外観検査方法では、第１の工程と第２の工程とを並行して同時に実施することができるようになり、検査のスループットを大幅に向上できるという効果が得られる。
【００８４】
請求項３に係る外観検査方法は、位置合わせ工程において、被検査物に形成されたノッチまたはオリフラの位置を検出し、被検査物上のパターンのピッチに対するノッチまたはオリフラの方位角に応じて、被検査物の位置合わせを行う構成となっている。
これにより、この外観検査方法では、被検査物に応じて最適な位置で検査を行うことが可能になり、検査精度が向上するとともに、検査によって単に欠陥の有無を検出するだけでなく、その欠陥が発生した座標位置を特定することができるので、その後に、その部位を集中的に検査する、いわゆるミクロ検査も容易に行うことができるという優れた効果を奏する。
【００８５】
請求項４に係る外観検査方法は、第１、第２の工程のうち、一方の工程終了後、一方の工程で用いたステージに被検査物を載置したまま、被検査物を他方の工程で必要な向きにあらかじめ合わせてから、搬送工程により他方の工程へ搬送する構成となっている。
これにより、この外観検査方法では、他方の工程においても被検査物に応じて最適な位置での検査が可能になり検査精度を向上できるとともに、一方の検査と同様に、欠陥が発生した座標位置を特定することができ、検査後のミクロ検査も容易に行うことができる。さらに、他方の工程に用いられるステージに別途位置合わせ機構を設ける必要がなくなるので、装置の小型化並びにコストダウンも実現できるという効果が得られる。
【００８６】
請求項５に係る外観検査方法は、検査時間の長い工程を短い工程に対して複数並行して行うとともに、長い工程が終了した被検査物から順次短い工程を行うように搬送する構成となっている。
これにより、この外観検査方法では、検査時間の短い工程を行う周期を、検査時間の長い工程の周期に合わせる必要がなく、短い検査時間側に設定することが可能になり、スループットを一層短縮することができるという優れた効果を奏する。
【００８７】
請求項６に係る外観検査方法は、一方の工程での被検査物の検査結果に基づいて、他方の工程の検査形態を変更する構成となっている。
これにより、この外観検査方法では、他方の工程で通常の検査に加えて追加検査を設定し、欠陥の可能性がある部位に対して重点的に検査を行うことができるので、より細かな欠陥も確実に検出することが可能になり、検査精度を向上できるという効果が得られる。
【００８８】
請求項７に係る外観検査方法は、一方の工程での被検査物の検査結果に基づいて、他方の工程の実施または中止を決定する構成となっている。
これにより、この外観検査方法では、使用不能の被検査物に対して他方の工程で検査を行うという無駄な工程を削除することが可能になり、スループットを向上させることができる。
【００８９】
請求項８に係る外観検査方法は、一方の工程での被検査物の検査結果に基づいて、他方の工程を中止する場合、他方の工程を行うステージを介して被検査物を搬出する構成となっている。
これにより、この外観検査方法では、被検査物の搬送の流れを中断させることなく、所定通りに検査を実施することができるという効果が得られる。
【００９０】
請求項７に係る外観検査装置は、第１のステージで散乱光を受け取ることで被検査物を検査し、第２のステージで回折光を受け取ることで被検査物を検査し、搬送機構が、第１、第２のいずれか一方に次いで他方を行うように被検査物を搬送し、前記第１のステージ及び前記第２のステージのうち他方での検査に先だって、前記第１のステージ及び前記第２のステージのうち少なくとも一方の位置合わせ機構により前記搬送機構により搬送する前に、該第１又は第２のステージを回転させ、前記被検査物に形成されたパターンの方位角に応じて必要な向きに予め位置合わせする構成となっている。
これにより、この外観検査装置では、従来、目視で行っていた検査と同等の機能を維持しながら、複数の検査を自動で行う際にもスループットが長くなってしまうことを防止できるという効果が得られる。
更に、回折検査で必要な向きにあらかじめ位置合わせを行うので、回折検査においても被検査物に応じて（例えば、被検査物のパターンの配列方向に応じて）最適な位置での検査が可能になり検査精度を向上できる。
【００９１】
請求項１０に係る外観検査装置は、位置合わせ機構における検出部で、被検査物に形成されたノッチまたはオリフラの位置を検出し、検出された被検査物上のパターンのピッチに対するノッチまたはオリフラの方位角に応じて、前記被検査物の位置合わせを行う構成となっている。
これにより、この外観検査装置では、被検査物に応じて最適な位置で検査を行うことが可能になり、検査精度が向上するとともに、検査によって単に欠陥の有無を検出するだけでなく、その欠陥が発生した座標位置を特定することができるので、その後に、その部位を集中的に検査する、いわゆるミクロ検査も容易に行うことができるという優れた効果を奏する。
【００９２】
請求項１１に係る外観検査装置は、第１ステージに用いる照明光と、第２のステージに用いる照明光とが一つの光源を共用する構成となっている。
これにより、この外観検査装置では、光源の数が減少するので、装置の小型化、コストダウンが実現するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態を示す図であって、散乱検査ステージ、回折検査ステージおよび搬送スライダを備える外観検査装置の平面図である。
【図２】 同散乱検査ステージに、光源、凹面鏡およびＣＣＤカメラが付設された正面図である。
【図３】 図１における回折検査ステージに、光源、凹面鏡およびＣＣＤカメラが付設された正面図である。
【図４】 本発明の外観検査装置を構成する吸着アームの外観斜視図である。
【図５】 本発明の第１の実施の形態を示す図であって、ウエハに対する検査の流れを示す概念図である。
【図６】 本発明の第２の実施の形態を示す図であって、一台の回折検査ステージに対して二台の散乱検査ステージが配設された外観検査装置の平面図である。
【図７】 本発明の回折検査ステージの別の構成を示す正面図である。
【図８】 従来のホルダと光源とを示す正面図である。
【符号の説明】
Ｗ ウエハ（被検査物）
１ 外観検査装置
１０、１０ａ、１０ｂ 散乱検査ステージ（第１のステージ）
１１ 回折検査ステージ（第２のステージ）
１２ 搬送スライダ（搬送機構）
１５ 位置合わせ機構

Claims (9)

1. 第１のステージに載置された被検査物を照明してその散乱光を受け取ることにより該被検査物を検査する第１の工程と、
   第２のステージに載置された被検査物を照明してその回折光を受け取ることにより該被検査物を検査する第２の工程と、
   前記第１の工程及び前記第２の工程のうちいずれか一方に次いで他方を行うように前記被検査物を前記第１のステージと前記第２のステージとの間にわたって搬送する搬送工程とを備え、
   前記第１の工程及び前記第２の工程のうち何れか一方では、前記被検査物の検査に先だって前記被検査物に形成されたノッチまたはオリフラの位置を検出し、前記被検査物上のパターンのピッチに対するノッチ又はオリフラの方位角に応じて、ステージを移動させることにより、該被検物を該被検物に形成されたパターンの方位角に応じて位置あわせする位置合わせ工程を行うと共に、前記第１の工程及び前記第２の工程の一方の工程終了後、該一方の工程で用いたステージに前記被検査物を載置したまま該位置合わせ工程による該被検査物の位置情報を用いて該被検査物を他方の工程で必要な向きに予め合わせてから前記搬送工程により前記他方の工程のステージへ搬送することを特徴とする外観検査方法。
2. 前記搬送工程により前記第１の工程及び前記第２の工程のうちいずれか一方のステージから他方のステージへ前記被検査物を搬送することに応じて、新たな被検査物を前記一方のステージへ搬入することを特徴とする請求項１記載の外観検査方法。
3. 前記第１の工程及び前記第２の工程のうちいずれか検査時間の長い工程に次いで短い工程を行う場合、該長い工程を該短い工程に対して複数並行して行うとともに、前記搬送工程は該各長い工程が終了した前記被検査物から順次該短い工程を行うように搬送することを特徴とする請求項１または２に記載の外観検査方法。
4. 前記第１の工程及び前記第２の工程のうちいずれか一方の工程での前記被検査物の検査結果に基づいて、他方の工程の検査形態を変更することを特徴とする請求項１、２または３記載の外観検査方法。
5. 前記第１の工程及び前記第２の工程のうちいずれか一方の工程での前記被検査物の検査結果に応じて該被検査物における他方の工程の実施または中止を決定することを特徴とする請求項１、２、３または４記載の外観検査方法。
6. 前記一方の工程での前記被検査物の検査結果に応じて前記他方の工程を中止する場合、該他方の工程を行うステージを介して該被検査物を搬出することを特徴とする請求項５記載の外観検査方法。
7. 被検査物を照明してその散乱光を受け取ることにより該被検査物を検査する第１のステージと、
   前記被検査物を照明してその回折光を受け取ることにより該被検査物を検査する第２のステージと、
   前記第１のステージにおける検査及び前記第２のステージにおける検査のうちいずれか一方に次いで他方を行うように前記被検査物を前記第１のステージと前記第２のステージとの間にわたって搬送する搬送機構とを備え、
   前記第１のステージ及び前記第２のステージのうち少なくとも一方には、前記第１のステージ及び前記第２のステージのうち他方での検査に先立って、前記搬送機構により搬送する前に、該第１又は第２のステージを回転させ、前記被検査物に形成されたパターンの方位角に応じて必要な向きに予め位置合わせする位置合わせ機構を備えていることを特徴とする外観検査装置。
8. 前記位置合わせ機構は、前記被検査物に形成されたノッチまたはオリフラの位置を検出する検出部を備え、前記検出部で検出された前記被検査物上のパターンのピッチに対するノッチまたはオリフラの方位角に応じて、前記被検査物の位置合わせを行うことを特徴とする請求項７記載の外観検査装置。
9. 前記第１のステージに用いる照明光と前記第２のステージに用いる照明光とは一の光源を共用することを特徴とする請求項７または８記載の外観検査装置。

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