JP5894854B2 - 検査装置 - Google Patents
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Description
する表面検査装置に関する。
デバイスには不良が生じることになる。そこで、ウェハは表面検査装置によって、欠陥の
有無が検査される。表面検査装置はウェハ表面にレーザ光を照射し、ウェハからの光を検
出器で受け、その信号を閾値と比較しウェハの欠陥の有無を判定する。このとき、ウェハ
は基板保持具によって固定され、スピンドルによって所定の速さで回転する。スピンドル
による回転と同時に、ウェハはステージによって直線的に移動する。スピンドルによる回
転、ステージによる直線移動によってレーザ光はウェハ上を相対的に螺旋状に走査するこ
とになる。この走査によりウェハ全面の検査が行われることになる。また、製造ラインに
おいて、製造装置の発塵状況の監視の目的でも検査装置が用いられることもある。
微小化している。問題となる欠陥の径が微小化することで、問題となる欠陥の数が増大し
ているため、装置内の更なる清浄度の向上が必要である。
特許文献1では、装置内の清浄化を図るために、ファンフィルタユニットと呼ばれる清浄
空気を供給するファンと排気ユニットを複数配置し、それぞれの流量を制御することで装
置内の気流の乱れを抑制し、異物付着数を低減すること開示する。
流の乱れを抑制し、異物付着数を低減することを開示する。
とを開示する。
に引き寄せられ、この異物はウェハの中心から外周へ向かう過程でウェハに付着する可能
性が高いことを見出した。
rpm程度で回転させた状態で行われ、ウェハと気体との摩擦により、ディスクファンと同
様の気流が発生する。(2)回転ウェハ近傍の気流は外周部に近づくほど周方向の流速が
高くなる。そのため、気流は遠心力によりウェハの半径方向外側への速度をもち、ウェハ
面上から外側へ流れていく。したがって、ウェハ中心部は周囲と比べて負圧となり、ウェ
ハ中心部へ気流が流入する。(3)流入した気流はウェハ中心から外周部へ向かい、ウェ
ハの外側へ流出していくものとなる。(4)そのため、ウェハ回転時に付着する異物は、
前記気流と同様な経路を進行中に付着していると考えられる。
うなファンフィルタユニットから供給される気流よりも流速が高く、検査部内で支配的な
流れになりやすい。よって、特許文献1に開示される方法のみでは回転気流による雰囲気
の巻き上げや乱れを完全に排除することはできない。
しかし、ウェハの上方には検査の要となる光学系の部品が配置されることが多く、どのよ
うに気流を供給するシステムを配置するかという点には配慮がなされていない。仮に、光
学系の部品の配置を変更し、ダウンフロー方式を適用できた場合でも、半導体ウェハ上方
に部品があると、部品の後流で乱れが生じ、部品から異物が発生した場合に、異物がウェ
ハへ付着する可能性が高くなる。
107を射出する。レーザ光107の照射によって、基板101から発生した散乱光10
8は検出光学系105で受光される。受光した信号は処理部106で閾値と比較され、受
光した信号が閾値より高ければ異物や傷等の欠陥であると判定されるし、閾値以下であれ
ば虚報であると判断される。その際に基板101は基板保持具102によって保持され、
スピンドル103によって回転する。この回転によって、レーザ射光器104によって基
板101上に形成された照明領域は、周方向(円周方向)について走査されることになる
。なお、後述する様々な制御は処理部106で行われる。
板保持具102に保持されている。基板保持具102はスピンドル103上に搭載されて
いる。さらに、スピンドル103は移動ステージ201上に搭載されている。移動ステー
ジ201は、ステージ203上に配置されたガイドレール202に沿って、基板101を
矢印204の方向に直線的に移動させるものである。スピンドル103の回転、移動ステ
ージの移動によってレーザ光107によって基板101上に形成された照明領域2001
は、基板101に対して相対的に螺旋状の軌跡を描くことになる。
流を供給するためのダクト211乃至218が配置されている。なお、媒体としては、空
気の他にも、窒素、アルゴン等の不活性ガスが考えられる。なお、ダクト212・ダクト
214(ダクト211・ダクト213についても同様)間の間隔はD1、ダクト214・
ダクト216(ダクト213・ダクト215についても同様)間の間隔はD2、ダクト2
16・ダクト218(ダクト215・ダクト217についても同様)間の間隔はD3で表
現され、D1=D2=D3である。
)は本実施例の検査装置をx方向から見た図である。光学系301は前述したレーザ射光
器104等の照明光学系、検出光学系105を含むものである。光学系301は基板10
1の上方に配置され、ダクト211乃至218は光学系301の周囲に配置される。
板101からの光を集光するレンズ3001と、集光された光を光電変換する光電変換素
子3002とを有する。レンズ3001はある範囲3003で、基板101からの光を取
り込む訳であるが、例えばダクト212(他のダクトについても同様)は基板101から
の光の検出に支障をきたすことのないよう、この範囲3003の外側に配置される。なお
、本実施例の検出光学系は、図3(b)に示したレンズ3001と光電変換素子3002
との組み合わせを複数有する場合もある。
いて説明する。まず、ダクト211乃至218を使用しない場合について説明する。図4
は、ダクト211乃至218を使用しない場合に、基板101周辺に形成される気流を説
明する図である。基板101は基板保持具102に支持され、スピンドル103により、
上方から見て反時計回りに回転している。基板101が回転すると、基板101の上方か
ら中心部401へ向かう気流402が発生し、その気流402は基板101の表面近傍に
おいて中心から外周へ向かうことになる。さらに、基板101の外周に近づくに従い気流
402の周方向(円周方向)の速度は速くなり、乱れも強くなる。気流402に存在する
多くの異物は気流402と同様の経路を辿り、その過程で基板101に付着することにな
る。
乃至218を使用する場合に、基板101周辺に形成される気流を説明する図である。ダ
クト211、212(特に基板101への投影線同士)は対向して基板101の内周(よ
り具体的には、中心部401)を向くよう配置されており、基板101周辺の雰囲気より
も清浄度の高い清浄気流511、512を基板101の中心部401へ向かって供給する
。なお、この清浄気流511、512は、ダクト211、212内のフィルタ等により清
浄化されたものである。
周部へと向かう清浄気流521、522となる。清浄気流521、522は基板101全
面の表面近傍を流れる。つまり、基板101上には清浄度の高い空気の層が形成されるこ
とになる。そして、清浄気流521、522よりも清浄度の低い気流402は清浄気流5
11、512、521、522の外側を流れるため、基板101に付着する異物数を低減
することが可能となる。
ある。この点について、図12、図13を用いて説明する。図12は基板保持具1204
に搭載された基板1203へ2本のダクト1201、1202から平均流速5m/sで気
流を供給した場合を説明する図である。図13は基板保持具1204に搭載された基板1
203へ2本のダクト1201、1202から平均流速1m/sで気流を供給した場合を
説明する図である。図13の状態よりも流速の高い気流を供給する図12では基板120
3起因棒を通過する流線1211、1212がダクト1201、1202から基板101
へ流入しているが、流速の低い図13では流線1301がダクト以外から基板1203へ
流入していることが分かる。これは、清浄気流の流速を制御し、図12の場合のように流
速を一定以上の高さで流入させれば、基板1203の中心部に清浄気流を供給でき、ウェ
ハ近傍の清浄度向上を図れることを示している。
気流511と清浄気流512が衝突し、かつ基板101と衝突することで基板101の中
心付近の気体の圧力が周囲に比べて上昇する。その結果、より確実に清浄度の低い気流4
02の侵入が防止され、基板101の表面近傍の清浄化を図れる。
制御して増大させることで、清浄気流511、512が基板101上に形成する清浄な気
流の層の厚さを増加させ、外周部での乱れによって清浄な気流の層の外側から巻き込まれ
る異物の数を更に低減し、ウェハへの異物付着数をさらに低減させることも可能になる。
また、清浄気流511、512の流量増加に伴い基板101の外周部での気流の半径方向
外側への流速が増加し、巻き込まれた異物はより速く基板101上から排出されるため、
異物付着数が低減することも可能になる。
で、ダクト211、212は完全に対向している必要はないが、対向していれば基板10
1の中心部を効果的に昇圧することができ、上述した理由により、異物付着数の低減効果
が大きくなる。
わち、数十rpmまたは数百rpmといった低速回転時では、基板101の回転による流れは支
配的でなく、ダクト211、212からの気流が支配的になる。図5のように、ダクト2
11とダクト212を対向するように配置し、清浄気流511、512を衝突させること
で、対向させていない場合よりも基板101の表面上を比較的均一に清浄気流が流れるこ
とになる。この結果、低速回転時においても異物付着数の低減効果を得られることになる
。
まず、基板101は基板保持具102へ搭載される(ステップ600)。処理部106は
基板101をスピンドル103で回転させる(ステップ601)。処理部106は基板1
01の回転が検査のための一定の回転数になったのを確認したら、移動ステージ201を
移動させる(ステップ602)。処理部106は、基板101上にどのダクトがあるのか
を検出する(ステップ603)。基板101上にあると判断されたダクトからはその内部
のバルブが開き、清浄気流が供給さる(ステップ604)。一方、基板101上にないと
判断されたダクトでは、その内部のバルブが閉じられることで清浄気流は供給されないこ
とになる(ステップ605)。なお、検査はステップ601からステップ604の間に行
われる。そして、基板101全面の検査が終了したなら、次の基板を検査することになる
(ステップ606)。
のプログラムで基板101の水平移動速度等から時々刻々の基板101の中心位置を規定
しておき、基板101の中心位置と予め保存されたダクトの位置との関係から基板101
上に存在するダクトを検出する。
経過した際の基板101の中心の移動距離は図2に表記したx軸方向においてvtとなる
。ここで、基板101の移動方向に関するダクト間の距離を図2のようにD1、D2とする
と、プログラムを以下のように設定することで基板101上のダクトを検出できる。
(1)0≦vt<D1/2 →ダクト211、212より供給
(2)D1/2≦vt<(D1+D2/2) →ダクト213、214より供給
(3)(D1+D2/2)≦vt<(D1+D2+D3/2) →ダクト214、216より供給
(4)(D1+D2+D3/2)≦vt≦(D1+D2+D3) →ダクト217、218より供給
1の中心付近の圧力が周囲より高い状態が維持されることが望ましいが、清浄気流の供給
については、上述した制御方法に限定されるものではなく、検査の間(移動ステージ20
1が移動している間と表現することもできる)、基板101上に実質的に清浄な空気の層
を形成できていれば良い。また、本実施例では対向するダクトの数は4組だが、ダクトの
数は本実施例に限定されるものではなく、検査の間(移動ステージ201が移動している
間と表現することもできる)、基板101上に実質的に清浄な空気の層を形成できる数で
あれば足りる。
になる。
施例1よりも密にダクトを配置する。(2)ダクトから供給される気流の温度を変更する
(制御する)。
12を、矢印204の方向におけるダクト間の距離Dを基板101の半径Dw/2よりも
短くなるよう配置する。
3、704は中心部401を向き、ダクト701、702、705、706はダクト70
3、704よりも外側に配置されており、基板101の外周部を向いている。
施例では、ダクト701、703、704、706のみ清浄気流を供給し、ダクト702
とダクト705からは清浄気流を供給しない。
フィルタを一回以上は通過した清浄熱気流801、802を供給する。基板101の回転
によって、清浄熱気流801、802は基板101の中心部から外周部へと向かい、基板
101の表面近傍を流れる清浄熱気流811、812となる。
、フィルタを一回以上は通過した清浄冷気流821、822を供給する。清浄冷気流82
1、822は清浄熱気流811、812よりも上方を流れる。以上のような流れを形成す
ることで基板101の表面近傍には清浄な熱気流が流れ、その外側を清浄な冷気流が流れ
る流れ場が形成される。
度の微小な異物の周囲に温度勾配がある場合、熱泳動により異物には温度の低い領域に向
かう力が働き、異物は温度の低い領域に移動する。図8では基板101に近いほど温度が
高い気流が流れ、基板101から離れるほど温度が低い気流が流れており、異物が清浄熱
気流811、812や清浄冷気流821、822に存在している場合でも、異物は熱泳動
によって基板101から離れる方向に力を受けてウェハ近傍から離れるため、異物付着数
をより低減できることになる。
基板101は基板保持具102へ搭載される(ステップ900)。処理部106は基板1
01をスピンドル103で回転させる(ステップ901)。処理部106は基板101の
回転が検査のための一定の回転数になったのを確認したら、移動ステージ201を移動さ
せる(ステップ902)。処理部106は、基板101上にどのダクトがあるのかを検出
する(ステップ903)。基板101上に存在しているダクトの中で中心部401に最も
近いダクトを検出する(ステップ904)。中心部401に最も近いダクトからは、清浄
熱気流を供給する(ステップ906)。なお、基板101上にあると判断されたダクト以
外のダクトについては気流の供給を停止する(ステップ905)。基板101上に存在し
ている残りのダクトから清浄冷気流を供給する(ステップ907)。この際、基板101
の回転接線方向と同方向のダクトからは気流を供給し、反対向きのダクトからの気流は停
止している。
、802を供給し、基板101の回転接線方向と気流供給方向が合うダクト701、70
6からのみ清浄冷気流821、822を供給する。
移動すると、以下のような時系列で気流の供給が行われる。
(1)ダクト703、704より清浄熱気流供給、ダクト701、706より清浄冷気流
供給
(2)ダクト705、706より清浄熱気流供給、ダクト703、708より清浄冷気流
供給
(3)ダクト707、708より清浄熱気流供給、ダクト705、710より清浄冷気流
供給
(4)ダクト709、710より清浄熱気流供給、ダクト707、712より清浄冷気流
供給
101の上方に温度の異なる気流を供給する例を説明したが、温度の異なる気流ではなく
、温度が同程度の気流を用いて、基板101の回転接線方向と同方向に流れる気流を供給
しても良い。この時の効果は実施例1と同様である。
例とは異なる。実施例1、2では、空間的に離れて配置された複数のダクトを使用したが
、本実施例では、複数の吹き出し口を有する実質的に1つの気流供給システムを有するこ
とを特徴とする。
、基板101が移動ステージ201によって搬送される矢印204の方向に沿って、気流
供給システム1001、1002を配置している。この気流供給システム1001、10
02は、移動ステージ201が基板101を搬送する間、基板101上に気流を供給する
ものである。
)は気流供給システム1001の斜視図、図11(b)は気流供給システム1001の気
流供給方向から見た図、図11(c)は図11(b)の断面1103における、気流供給
システム1001の断面図である。なお、構造については気流供給システム1002につ
いても同様で合う。
構造を有している。
なっているが、吹き出し口1200から離れた内部で1つの流路1210に連結されてい
る。
のベルト巻取り機構1111及び1112が設けられている。ベルト巻取り機構1111
及び1112によって、ベルト1101の穴1102の位置を制御することができる。な
お、この際、ベルト1101の幅と穴1102の幅は、気流供給システム1001の吹き
出し口1200の寸法dと同等程度とする。
のベルト1101における穴1102の中心の座標を、図10における矢印204の方向
について一致させることができ、基板101の中心と清浄気流供給位置を一致させること
ができる。この結果、基板101が水平移動している状態でも、常に基板101の中心に
清浄な気流を供給することができ、異物の付着を抑制できる。このような効果を得るため
には、幅dのダクトの数をNとし、移動ステージ201の移動距離をLとすると、d・N
>Lであることが望ましい。
、ベルト1101と気流供給システム1001との摩擦やベルト巻取り機構1111及び
1112から異物が発生しても、気流供給システム1001からは清浄な気流を供給する
ことができる。
給する媒体の流量、流速のうち少なくとも1つを変更することを特徴とする。
説明する。図14は、本実施例を説明する図であり、図14(a)は時間と実施例1乃至
3のスピンドル103の回転数との関係を示している。図14(b)は時間と実施例1乃
至3で基板101へ供給される気流の流量vとの関係を示している。
所望の回転数で検査を行っている時間を表し、時間T3は検査を終了した後、基板101
の回転を終えるまでの時間を表している。
られる。そこで、本実施例では、時間T1での流量s1、及び時間T2での流量s2を時間T
2での流量s2よりも多くする。このようにすることで、検査時以外の時間でも異物の付着
を防止することが可能となる。
説明する。図15は、本実施例を説明する図であり、図15(a)は時間と実施例1乃至
3のスピンドル103の回転数との関係を示している。図15(b)は時間と実施例1乃
至3で基板101へ供給される気流の流速vとの関係を示している。
所望の回転数で検査を行っている時間を表し、時間T3は検査を終了した後、基板101
の回転を終えるまでの時間を表している。
られる。そこで、本実施例では、時間T1での流速v1、及び時間T2での流速v2を時間T
2での流速v2よりも速くする。このようにすることで、検査時以外の時間でも異物の付着
を防止することが可能となる。
移動させる検査装置に適用しても良い。
102、1204 基板保持具
103 スピンドル
104 レーザ射光器
105 検出光学系
106 処理部
107 レーザ光
108 散乱光
201 移動ステージ
202 ガイドレール
203 ステージ
204 矢印
211、212、213、214、215、216、217、218、701、702、
703、704、705、706、707、708、709、710、711、712、
1201、1202 ダクト
301 光学系
401 中心部
402 気流
511、512、521、522 清浄気流
601、602、603、604、605、901、902、903、904、905、
906、907 処理
801、802、811、812 清浄熱気流
821、822 清浄冷気流
1001、1002 気流供給システム
1101 ベルト
1102 穴
1103 断面
1111、1112 ベルト巻取り機構
1211、1212、1301 流線
Claims (11)
- 円板状の基板を回転させる回転部と、
前記基板の内周部へ2つの方向から前記基板周辺の雰囲気よりも清浄度の高い媒体を供給する供給部と、を有し、
前記供給部は前記基板の回転に伴い、前記媒体が前記内周部から外周部へ向かい、前記基板上に前記媒体の層を形成するよう前記媒体を供給することを特徴とする検査装置。 - 請求項1に記載の検査装置において、
前記供給部は対向する2つの方向から前記媒体を供給することを特徴とする検査装置。 - 請求項2に記載の検査装置において、
前記基板を直線的に移動させる移動部を有し、
前記供給部は、前記移動部が移動する間、前記基板の内周部へ前記媒体を供給することを特徴とする検査装置。 - 請求項3に記載の検査装置において、
前記供給部は、対向して配置された2本のダクトであり、
さらに、前記移動部が移動する方向に沿って、前記供給部は複数配置されていることを特徴とする検査装置。 - 請求項3に記載の検査装置において、
前記供給部は、前記媒体を供給するための複数の吹き出し口を有し、
前記基板の移動に応じて前記媒体を供給する吹き出し口は変更されることを特徴とする検査装置。 - 請求項1に記載の検査装置において、
前記供給部は、前記基板の回転に応じて前記媒体の流量を変更することを特徴とする検査装置。 - 請求項1に記載の検査装置において、
前記供給部は、前記基板の回転に応じて前記媒体の流速を変更することを特徴とする検査装置。 - 請求項1に記載の検査装置において、
前記供給部は、前記媒体の温度を変更することを特徴とする検査装置。 - 請求項1に記載の検査装置において、
前記供給部は、前記基板の内周部に第1の媒体を供給し、前記基板の外周部に第2の媒体を供給し、
前記第1の媒体の温度は前記第2の媒体の温度よりも高いことを特徴とする検査装置。 - 請求項1に記載の検査装置において、
前記基板からの光を検出する検出光学系を有し、
前記供給部は前記検出光学系より下にあることを特徴とする検査装置。 - 請求項1に記載の検査装置において、
前記供給部は、供給した媒体が衝突し、かつ基板と衝突することで前記基板の中心付近の気体の圧力が周囲に比べて上昇するよう前記媒体を供給することを特徴とする検査装置。
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