検査方法および検査装置
【課題】ウェハ表面の膜の端部の高さを精度よく測定可能な検査方法を提供する。
【解決手段】ステージによりウェハを略水平に支持した状態で、高さ検出器によりウェハの平面部の高さ位置を検出するステップＳ１０１と、上ベベル部に位置する膜の端部に合焦させた状態で、撮像部により膜の端部を撮像するステップＳ１０２と、データ処理部により、ステップＳ１０２で撮像した膜の端部の画像に基づいて膜の端部の高さ位置を検出し、ステップＳ１０１で検出した平面部の高さ位置と膜の端部の高さ位置との差から、ウェハの平面部に対する膜の端部の降下量を求めるステップＳ１０３とを有している。
【解決手段】ステージによりウェハを略水平に支持した状態で、高さ検出器によりウェハの平面部の高さ位置を検出するステップＳ１０１と、上ベベル部に位置する膜の端部に合焦させた状態で、撮像部により膜の端部を撮像するステップＳ１０２と、データ処理部により、ステップＳ１０２で撮像した膜の端部の画像に基づいて膜の端部の高さ位置を検出し、ステップＳ１０１で検出した平面部の高さ位置と膜の端部の高さ位置との差から、ウェハの平面部に対する膜の端部の降下量を求めるステップＳ１０３とを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハや液晶ガラス基板等の基板の端部近傍を検査するための検査方法および検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体ウェハに形成される回路素子パターンの集積度が高くなるとともに、半導体製造工程でウェハの表面処理に用いられる膜の種類が増加している。これに伴い、膜の端部が位置するウェハの端部近傍の検査が重要となってきている。すなわち、ウェハの端部近傍における欠陥管理が、ウェハから作り出される回路素子の歩留まりに影響する。
【０００３】
そこで、半導体ウェハ等の円盤状に形成された基板の外周端部周辺（例えば、アペックスや上下のベベル）を複数の方向から観察して、異物や膜の剥離、膜内の気泡、膜の回り込み等といった異常の有無を検査している（例えば、特許文献１を参照）。また、ＥＢＲ処理の管理や膜の塗布状態を管理する目的で、ウェハの端部近傍に位置する膜の端部位置を複数箇所でサンプリングし、膜の位置を管理する場合もある。
【０００４】
ところで、いわゆる液浸露光プロセスにおいては、レジスト膜等に撥水性をもたせるため、トップコートと称される特殊な膜が塗布される。液浸露光プロセスで用いられる液体（水など）は露光時にウェハの端部まで達するためトップコートはウェハのベベルの途中まで設けられることから、膜の端部の高さを管理することが重要視されている。膜の端部の高さは、ウェハの端部近傍（ベベル部）の形状測定から換算された膜の端部位置を高さ情報に変換することで管理されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２００２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ウェハの端部近傍（ベベル部）の形状は、加工誤差等によりウェハの全周において必ずしも均一ではなく、膜の端部の高さを精度よく測定するための方策が求められていた。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、膜の端部の高さを精度よく測定可能な検査方法および検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的達成のため、本発明に係る検査方法は、平面部および前記平面部の端部に繋がって下方に傾斜した傾斜部を有するとともに、上面に膜が形成された基板を支持するステージと、前記ステージに支持された前記基板の端部を前記基板の平面の延在する方向から撮像する撮像部と、前記撮像部に撮像された前記基板の端部の画像に基づいて前記基板の端部を検査する処理部とを備えた検査装置による検査方法であって、前記ステージにより前記基板を支持した状態で、高さ検出器により前記ステージに対する前記平面部の高さ位置を検出する検出ステップと、前記撮像部により、前記傾斜部に位置する前記膜の端部に合焦させた状態で、前記膜の端部を前記基板の平面の延在する方向から撮像する膜撮像ステップと、前記処理部により、前記膜撮像ステップで撮像した前記膜の端部の画像に基づいて前記ステージに対する前記膜の端部の高さ位置を検出し、前記検出ステップで検出した前記平面部の高さ位置と前記膜の端部の高さ位置との差から、前記平面部に対する前記膜の端部の降下量を求める高さ演算ステップとを有している。
【０００９】
なお、上述の検査方法では、前記高さ検出器は、前記基板の上方から前記平面部を検出可能な検出光学系と、前記ステージに支持された前記基板と前記検出光学系とを上下に相対移動させることで前記検出光学系を前記平面部に対して合焦させる合焦装置とを有し、前記検出ステップにおいて、前記合焦装置により前記検出光学系を前記平面部に対して合焦させ、前記合焦時の前記上下の相対移動量から前記平面部の高さ位置を検出し、前記膜撮像ステップにおいて、前記合焦装置による前記合焦を行った状態で、前記膜の端部を撮像することが好ましい。
【００１０】
また、上述の検査方法では、前記基板が略円板状に形成され、前記ステージは、前記基板を支持して前記基板の回転対象軸を中心に回転移動可能に構成されており、前記検出ステップにおいて、前記ステージにより前記基板を回転させながら前記傾斜部近傍における前記平面部の高さ位置を前記基板の全周に亘り検出し、前記膜撮像ステップにおいて、前記ステージにより前記基板を回転させながら前記膜の端部を前記基板の全周に亘り撮像し、前記高さ演算ステップにおいて、前記降下量を前記基板の全周に亘り求めることが好ましい。
【００１１】
また、上述の検査方法では、前記高さ検出器は、前記基板の上方から前記平面部を検出可能な検出光学系と、前記ステージに支持された前記基板と前記検出光学系とを上下に相対移動させることで前記検出光学系を前記平面部に対して合焦させる合焦装置とを有し、前記合焦装置による前記合焦を行った状態で、前記撮像部により、前記平面部と前記傾斜部との境界部に合焦させた状態で前記境界部を前記基板の端部と対向する方向から撮像する境界部撮像ステップと、前記合焦装置による前記合焦を行わずに、前記撮像部により、前記平面部と前記傾斜部との境界部に合焦させた状態で前記境界部を前記基板の端部と対向する方向から撮像する反り撮像ステップと、前記処理部により、前記境界部撮像ステップで撮像した前記境界部の画像および、前記反り撮像ステップで撮像した前記境界部の画像から、前記基板の反り状態を求める反り演算ステップとをさらに有してもよい。
【００１２】
また、上述の検査方法では、前記基板が略円板状に形成され、前記ステージは、前記基板を支持して前記基板の回転対象軸を中心に回転移動可能に構成されており、前記境界部撮像ステップおよび前記反り撮像ステップにおいて、前記基板を回転させながら前記境界部を前記基板の全周に亘り撮像し、前記反り演算ステップにおいて、前記基板の反り状態を前記基板の全周に亘り求めることが好ましい。
【００１３】
また、上述の検査方法では、前記基板の下面側が前記ステージに対して吸着可能であり、前記検出ステップ、前記膜撮像ステップ、および前記高さ演算ステップにおいて、前記基板が前記ステージに吸着状態で支持され、前記境界部撮像ステップ、前記反り撮像ステップ、および前記反り演算ステップにおいて、前記基板が前記ステージに非吸着状態で支持されることが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係る検査装置は、平面部および前記平面部の端部に繋がって下方に傾斜した傾斜部を有するとともに、上面に膜が形成された基板を支持するステージと、前記基板が前記ステージに支持された状態で、前記ステージに対する前記平面部の高さ位置を検出する高さ検出器と、前記傾斜部に位置する前記膜の端部に合焦させた状態で、前記膜の端部を前記ステージに支持された前記基板の平面の延在する方向から撮像する撮像部と、前記撮像部に撮像された前記膜の端部の画像に基づいて前記ステージに対する前記膜の端部の高さ位置を検出し、前記高さ検出器により検出された前記平面部の高さ位置と前記膜の端部の高さ位置との差から、前記平面部に対する前記膜の端部の降下量を求める処理部とを備えて構成される。
【００１５】
なお、上述の検査装置では、前記高さ検出器は、前記基板の上方から前記平面部を検出可能な検出光学系と、前記ステージに支持された前記基板と前記検出光学系とを上下に相対移動させることで前記検出光学系を前記平面部に対して合焦させる合焦装置とを有し、前記合焦装置により前記検出光学系を前記平面部に対して合焦させ、前記合焦時の前記上下の相対移動量から前記平面部の高さ位置を検出し、前記撮像部は、前記合焦装置による前記合焦を行った状態で、前記膜の端部を撮像することが好ましい。
【００１６】
また、上述の検査装置では、前記基板が略円板状に形成され、前記ステージは、前記基板を支持して前記基板の回転対象軸を中心に回転移動可能に構成されており、前記高さ検出器は、前記ステージにより前記基板を回転させながら前記傾斜部近傍における前記平面部の高さ位置を前記基板の全周に亘り検出し、前記撮像部は、前記ステージにより前記基板を回転させながら前記膜の端部を前記基板の全周に亘り撮像し、前記処理部は、前記降下量を前記基板の全周に亘り求めることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、膜の端部の高さを精度よく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係る検査方法を示すフローチャートである。
【図２】本実施形態に係る検査装置の概略構成図である。
【図３】撮像部における視野の一例を示す図である。
【図４】ウェハの反り状態を求める処理を示すフローチャートである。
【図５】ウェハの平面部の高さ変動を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施形態について説明する。本実施形態に係る検査装置を図２に示しており、この検査装置１は、半導体ウェハ１０（以下、ウェハ１０と称する）の端部または端部近傍における異常の有無を検査するためのものである。
【００２０】
被検基板であるウェハ１０は薄い略円盤状に形成されており、その表面（上面）には、ウェハ１０から取り出される複数の半導体チップ（チップ領域）に対応した回路パターン（図示せず）を形成するため、例えばレジスト膜やトップコート等の膜１５が形成される。また、ウェハ１０は、上述の回路パターン（図示せず）が形成される平面部１１と、当該平面部１１の端部に繋がって下方に傾斜した上ベベル部１２と、ウェハ１０を基準として上ベベル部１２とほぼ上下対称に形成された下ベベル部１３と、ウェハ１０の端部となるアペックス部１４とを有している。
【００２１】
ところで、表面検査装置１は、ウェハ１０を支持して回転させるウェハ支持部２０と、ウェハ支持部２０に支持されたウェハ１０の高さ位置を検出する高さ検出部３０と、ウェハ支持部２０に支持されたウェハ１０の端部および端部近傍を撮像する撮像部４０と、高さ検出部３０や撮像部４０から入力されたデータに対して所定のデータ処理を行うデータ処理部５０と、照明制御部５１および装置制御部５２とを備えて構成される。
【００２２】
ウェハ支持部２０は、ＸＹＺステージ２１と、ＸＹＺステージ２１上に設けられてウェハ１０を略水平に支持するθステージ２２とを有して構成される。θステージ２２は、上部の支持面が略円形に形成され、ウェハ１０の中心を回転中心としてウェハ１０を回転可能に支持する。θステージ２２の内部には真空吸着機構（図示せず）が設けられており、真空吸着機構による真空吸着を利用してウェハ１０の下面側をθステージ２２に対して吸着できるようになっている。なお、ウェハ１０はθステージ２２の支持面よりも大きな径を有しており、θステージ２２上にウェハ１０が支持された状態で、上ベベル部１２、下ベベル部１３、およびアペックス部１４を含むウェハ１０の端部近傍がθステージ２２からはみ出るようになっている。ＸＹＺステージ２１は、θステージ２２を３次元の方向にそれぞれ駆動することで、θステージ２２上に支持されたウェハ１０を前後左右方向（ＸＹ方向）だけでなく、上下方向（Ｚ方向）にも移動させることができる。
【００２３】
高さ検出部３０は、ウェハ支持部２０に支持されたウェハ１０の平面部１１を検出可能な検出光学系３１と、検出光学系３１をウェハ１０の平面部１１に対して合焦させるオートフォーカスユニット３２とを有して構成される。検出光学系３１は、ウェハ支持部２０に支持されたウェハ１０の上方に、ウェハ１０の平面部１１と対向するように配設され、ウェハ１０の上方からウェハ１０の平面部１１を検出する。オートフォーカスユニット３２は、検出光学系３１および装置制御部５２と電気的に接続されており、装置制御部５２にオートフォーカス作動信号を出力して、装置制御部５２の作動制御によりＸＹＺステージ２１がθステージ２２上のウェハ１０を上下移動させることで、検出光学系３１をウェハ１０の平面部１１に対して合焦させる。このとき、オートフォーカスユニット３２は、合焦作動時のＸＹＺステージ２１によるウェハ１０の上下移動量から、ウェハ１０の下面Ｂ（θステージ２２の支持面）から上面Ａ（平面部１１）までの高さＤａを検出し、装置制御部５２を介してデータ処理部５０へ出力する。なお、オートフォーカスユニット３２は、検出光学系３１から入力された検出信号に基づいて合焦の判定を行う。
【００２４】
また、検出光学系３１は、ウェハ１０の平面部１１の端部近傍の位置（例えば、直径３００mmのウェハ１０の場合、ウェハ１０の端部から５mm以内の位置）の上方に配設されることが好ましい。これにより、ウェハ支持部２０に支持されたウェハ１０を回転させると、検出光学系３１に対して平面部１１の端部近傍がウェハ１０の周方向へ相対回転するため、高さ検出部３０により平面部１１の高さ位置（高さＤａ）をウェハ１０の全周に亘り検出することができる。
【００２５】
撮像部４０は、ウェハ１０の端部（アペックス部１４）と対向するようにウェハ支持部２０の側方に配設され、レンズ部４１と、落射照明部４２と、本体部４３とを有して構成される。落射照明部４２による照明光がレンズ部４１を介してウェハ１０の端部近傍に照射されると、ウェハ１０からの反射光がレンズ部４１によって本体部４３に内蔵されたイメージセンサ（図示せず）に導かれ、レンズ部４１によりウェハ１０の端部近傍の反射像がイメージセンサの撮像面上に結像される。そして、本体部４３に内蔵されたイメージセンサ（図示せず）は、ウェハ１０の端部近傍の反射像を撮像し、ウェハ１０の端部近傍の画像データをデータ処理部５０へ出力する。
【００２６】
なお、ウェハ支持部２０に支持されたウェハ１０を回転させると、撮像部４０の撮像領域に対してウェハ１０の端部がウェハ１０の周方向へ相対回転するため、撮像部４０によりウェハ１０の端部近傍を周方向（すなわち相対回転方向）へ連続的に複数撮像することができ、ウェハ１０の全周に亘ってウェハ１０の端部近傍を撮像することが可能になる。また、ウェハ支持部２０に支持されたウェハ１０の端部近傍の上方には、ウェハ１０の上ベベル部１２を撮像部４０で明瞭に撮像できるように、上ベベル部１２等に対して拡散照明を行うベベル照明部４５が設けられている。
【００２７】
データ処理部５０は、撮像部４０から入力された画像データより、ウェハ１０の下面Ｂ（θステージ２２の支持面）からウェハ１０の基材と膜１５との膜境界Ｃ（膜１５の端部１６）までの高さＤｃを検出する。そして、データ処理部５０は、ウェハ１０の下面Ｂから膜境界Ｃまでの高さＤｃを検出すると、高さ検出器３０で検出したウェハ１０の下面Ｂから上面Ａまでの高さＤａと、ウェハ１０の下面Ｂから膜境界Ｃまでの高さＤｃとの差から、ウェハ１０の平面部１１（上面Ａ）に対する膜１５の端部１６（膜境界Ｃ）の降下量Ｄ（＝Ｄａ−Ｄｃ）を求める。
【００２８】
照明制御部５１は、落射照明部４２およびベベル照明部４５の作動を制御する。また、装置制御部５２は、ウェハ支持部２０（ＸＹＺステージ２１およびθステージ２２）や、オートフォーカスユニット３２、データ処理部５０等の作動を制御する。
【００２９】
以上のように構成される検査装置１を用いた検査方法について、図１に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、図示しない搬送装置によりウェハ１０をウェハ支持部２０のθステージ２２上に搬送し、ウェハ１０がθステージ２２上に吸着保持された状態で、高さ検出器３０によりウェハ支持部２０に対するウェハ１０の平面部１１の高さ位置を検出する（ステップＳ１０１）。このとき、高さ検出器３０のオートフォーカスユニット３２は、装置制御部５２にオートフォーカス作動信号を出力し、装置制御部５２の作動制御によりＸＹＺステージ２１がθステージ２２上のウェハ１０を上下移動させることで、検出光学系３１をウェハ１０の平面部１１に対して合焦させる。そして、オートフォーカスユニット３２は、合焦作動時のＸＹＺステージ２１によるウェハ１０の上下移動量から、ウェハ１０の下面Ｂ（θステージ２２の支持面）から上面Ａ（平面部１１）までの高さＤａを検出し、装置制御部５２を介してデータ処理部５０へ出力する。
【００３０】
なお、予め、ウェハ支持部２０において設定した所定の基準点から初期状態におけるθステージ２２の支持面までの高さを計測し、既知データとして取得しておく。また、予め、上述の基準点から撮像部４０に内蔵されたイメージセンサ（図示せず）の各画素までの高さを計測し、既知データとして取得しておく。これにより、ウェハ１０の下面Ｂから上面Ａまでの高さＤａおよび、ウェハ１０の下面Ｂから膜境界Ｃまでの高さＤｃを求めることができる。
【００３１】
オートフォーカスユニット３２による合焦作動を行った状態で、撮像部４０により、上ベベル部１２に位置する膜１５の端部１６をウェハ１０の端部と対向する方向（すなわち、ウェハ１０の平面の延在する方向）から撮像する（ステップＳ１０２）。このとき、落射照明部４２による照明光がレンズ部４１を介してウェハ１０の端部近傍に照射されるとともに、ベベル照明部４５による拡散光がウェハ１０の端部近傍（上ベベル部１２等）に照射されると、ウェハ１０からの反射光がレンズ部４１によって本体部４３に内蔵されたイメージセンサ（図示せず）に導かれ、レンズ部４１により膜１５の端部１６に合焦したウェハ１０の端部近傍の反射像がイメージセンサの撮像面上に結像される。そして、本体部４３に内蔵されたイメージセンサ（図示せず）は、膜１５の端部１６に合焦したウェハ１０の端部近傍の反射像（図３を参照）を撮像し、画像データをデータ処理部５０へ出力する。
【００３２】
またこのとき、ウェハ支持部２０（θステージ２２）に支持されたウェハ１０を回転させて、所定の回転角度（例えば１度）毎に、オートフォーカスユニット３２による合焦作動および撮像部４０による撮像を行うことで、ウェハ１０の全周に亘る平面部１１の（端部近傍における）高さ位置データおよびウェハ１０の画像データを繰り返し取得する。
【００３３】
次に、データ処理部５０は、撮像部４０から入力された、膜１５の端部１６に合焦したウェハ１０の端部近傍の画像データより、ウェハ１０の下面Ｂ（θステージ２２の支持面）から膜境界Ｃ（膜１５の端部１６）までの高さＤｃを検出する（ステップＳ１０３）。このとき、撮像部４０の視野（図３を参照）内に存在する膜境界Ｃ（膜１５の端部１６）の高さ位置（高さＤｃ）は、基準画素からの画素数を倍率換算することで求めることができる。そして、データ処理部５０は、ウェハ１０の下面Ｂから膜境界Ｃまでの高さＤｃを検出すると、高さ検出器３０で検出したウェハ１０の下面Ｂから上面Ａまでの高さＤａと、ウェハ１０の下面Ｂから膜境界Ｃまでの高さＤｃとの差から、ウェハ１０の平面部１１（上面Ａ）に対する膜１５の端部１６（膜境界Ｃ）の降下量Ｄ（＝Ｄａ−Ｄｃ）を求める（ステップＳ１０３）。なおこのとき、前述した所定の回転角度（例えば１度）毎に、ウェハ１０の全周に亘り降下量Ｄを求める。
【００３４】
ここで、データ処理部５０は、ウェハ１０の全周に亘って求めた降下量Ｄを利用して、ウェハ１０の検査を行うことが可能である。このとき例えば、降下量Ｄについての標準偏差（もしくは３σ）を求め、求めた標準偏差が所定値より大きければ異常と判定し、その旨を報知するようにしてもよい。また例えば、降下量Ｄが所定範囲から外れた場合に異常と判定し、その旨を報知するようにしてもよい。
【００３５】
この結果、本実施形態によれば、高さ検出器３０で検出したウェハ１０の平面部１１の高さ位置および、撮像部４０で撮像した膜１５の端部１６の画像に基づいて、ウェハ１０の平面部１１に対する膜１５の端部１６の降下量Ｄを求めるため、ウェハ１０の平面部１１を基準として、膜１５の端部１６の高さを精度よく測定することができる。なおここで、撮像部４０の被写界深度ＤＯＦを図２に示す。図２からわかるように、撮像部４０は、ウェハ１０の平面部１１および膜１５の端部１６の両方に合焦させることができない。そこで、平面部１１の高さ位置を検出する高さ検出器３０を別途設けることにより、ウェハ１０の平面部１１および膜１５の端部１６の画像を別々に撮像取得する必要がなく、膜１５の端部１６の高さを高速に精度よく測定することができる。
【００３６】
なおこのとき、オートフォーカスユニット３２を利用して平面部１１の高さ位置（高さＤａ）を求めることで、平面部１１の高さ位置（高さＤａ）、すなわち膜１５の端部１６の高さ（降下量Ｄ）を高速に測定することができる。またこのとき、ウェハ１０を回転さることで、ウェハ１０の全周に亘る膜１５の端部１６の高さ（降下量Ｄ）を高速に測定することができる。
【００３７】
なお、上述の実施形態において、ウェハ１０の反り状態を求めることも可能である。そこで、ウェハ１０の反り状態を求める処理について、図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、オートフォーカスユニット３２による合焦作動を行った状態で、撮像部４０により、ウェハ１０における平面部１１と上ベベル部１２との境界部１１ａをウェハ１０の端部と対向する方向（すなわち、ウェハ１０の平面の延在する方向）から撮像する（ステップＳ２０１）。この場合、撮像部４０の本体部４３に内蔵されたイメージセンサ（図示せず）の撮像面上には、平面部１１と上ベベル部１２との境界部１１ａに合焦したウェハ１０の端部近傍の反射像が結像される。そして、イメージセンサ（図示せず）は、平面部１１と上ベベル部１２との境界部１１ａに合焦したウェハ１０の端部近傍の反射像を撮像し、画像データをデータ処理部５０へ出力する。
【００３８】
またこのとき、ウェハ支持部２０（θステージ２２）に支持されたウェハ１０を回転させて、所定の回転角度（例えば１度）毎に、オートフォーカスユニット３２による合焦作動および撮像部４０による撮像を行うことで、ウェハ１０の全周に亘るウェハ１０の画像データを繰り返し取得する。
【００３９】
次に、オートフォーカスユニット３２による合焦作動を行わずに、すなわち、θステージ２２の高さが一定の状態で、撮像部４０により、ウェハ１０における平面部１１と上ベベル部１２との境界部１１ａをウェハ１０の端部と対向する方向から撮像する（ステップＳ２０２）。この場合、オートフォーカスユニット３２による合焦作動を行わないため、平面部１１と上ベベル部１２との境界部１１ａの高さ位置は、オートフォーカスユニット３２による合焦作動を行った場合よりもばらつく。そして、イメージセンサ（図示せず）は、平面部１１と上ベベル部１２との境界部１１ａに合焦したウェハ１０の端部近傍の反射像を撮像し、画像データをデータ処理部５０へ出力する。
【００４０】
またこのとき、ウェハ支持部２０（θステージ２２）に支持されたウェハ１０を回転させて、所定の回転角度（例えば１度）毎に、撮像部４０による撮像を行うことで、ウェハ１０の全周に亘るウェハ１０の画像データを繰り返し取得する。
【００４１】
次に、データ処理部５０は、撮像部４０から入力された、オートフォーカスユニット３２による合焦作動を行った場合のウェハ１０の端部近傍の画像データおよび、合焦作動を行わない場合のウェハ１０の端部近傍の画像から、ウェハ１０の反り状態を求める（ステップＳ２０３）。具体的には、まず、オートフォーカスユニット３２による合焦作動を行った場合のウェハ１０の端部近傍の画像データより、前述した所定の基準点に対する境界部１１ａの高さ位置を検出する。なお、境界部１１ａの高さ位置は、前述したように、基準画素からの画素数を倍率換算することで求めることができる。この場合、オートフォーカスユニット３２による合焦作動を行っているため、ウェハ１０の全周に亘り境界部１１ａの高さ位置を求めると、図５の破線で示すように、ウェハ１０の反りに拘わらず略一定の分布となる。
【００４２】
次に、合焦作動を行わない場合のウェハ１０の端部近傍の画像データより、所定の基準点に対する境界部１１ａの高さ位置を検出する。この場合、オートフォーカスユニット３２による合焦作動を行っていないため、ウェハ１０の全周に亘り境界部１１ａの高さ位置を求めると、図５の実線で示すように、ウェハ１０の反りに応じた分布となる。そして、合焦作動を行った場合の境界部１１ａの高さ位置と、合焦作動を行わない場合の境界部１１ａの高さ位置との差を求めれば、ウェハ１０の端部近傍における平面部１１の高さ変動（すなわち、ウェハ１０の反り状態）を求めることができる。
【００４３】
なお、この処理において、ウェハ１０が非吸着状態でθステージ２２上に支持されていれば、吸着によるウェハ１０の変形を排した自然に近い条件で、ウェハ１０の反り状態をより精度よく求めることができる。
【００４４】
また、上述の実施形態において、ウェハ１０の検査を行っているが、これに限られるものではなく、例えば、液晶ガラス基板等の基板の検査を行う場合であってもよい。また、基板の形状は、略円盤状に限らず、例えば、矩形板状であってもよい。
【００４５】
また、上述の実施形態において、ウェハ１０の全周に亘り降下量Ｄを求めているが、これに限られるものではなく、ウェハ１０の端部の一部についてだけ降下量Ｄを求めるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１ 検査装置
１０ 半導体ウェハ（基板）
１１ 平面部（１１ａ 境界部） １２ 上ベベル部（傾斜部）
１３ 下ベベル部 １４ アペックス部
１５ 膜 １６ （膜の）端部
２０ ウェハ支持部
２１ ＸＹＺステージ ２２ θステージ
３０ 高さ検出部 ３１ 検出光学系
３２ オートフォーカスユニット（合焦装置）
４０ 撮像部 ５０ データ処理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハや液晶ガラス基板等の基板の端部近傍を検査するための検査方法および検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体ウェハに形成される回路素子パターンの集積度が高くなるとともに、半導体製造工程でウェハの表面処理に用いられる膜の種類が増加している。これに伴い、膜の端部が位置するウェハの端部近傍の検査が重要となってきている。すなわち、ウェハの端部近傍における欠陥管理が、ウェハから作り出される回路素子の歩留まりに影響する。
【０００３】
そこで、半導体ウェハ等の円盤状に形成された基板の外周端部周辺（例えば、アペックスや上下のベベル）を複数の方向から観察して、異物や膜の剥離、膜内の気泡、膜の回り込み等といった異常の有無を検査している（例えば、特許文献１を参照）。また、ＥＢＲ処理の管理や膜の塗布状態を管理する目的で、ウェハの端部近傍に位置する膜の端部位置を複数箇所でサンプリングし、膜の位置を管理する場合もある。
【０００４】
ところで、いわゆる液浸露光プロセスにおいては、レジスト膜等に撥水性をもたせるため、トップコートと称される特殊な膜が塗布される。液浸露光プロセスで用いられる液体（水など）は露光時にウェハの端部まで達するためトップコートはウェハのベベルの途中まで設けられることから、膜の端部の高さを管理することが重要視されている。膜の端部の高さは、ウェハの端部近傍（ベベル部）の形状測定から換算された膜の端部位置を高さ情報に変換することで管理されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２００２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ウェハの端部近傍（ベベル部）の形状は、加工誤差等によりウェハの全周において必ずしも均一ではなく、膜の端部の高さを精度よく測定するための方策が求められていた。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、膜の端部の高さを精度よく測定可能な検査方法および検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的達成のため、本発明に係る検査方法は、平面部および前記平面部の端部に繋がって下方に傾斜した傾斜部を有するとともに、上面に膜が形成された基板を支持するステージと、前記ステージに支持された前記基板の端部を前記基板の平面の延在する方向から撮像する撮像部と、前記撮像部に撮像された前記基板の端部の画像に基づいて前記基板の端部を検査する処理部とを備えた検査装置による検査方法であって、前記ステージにより前記基板を支持した状態で、高さ検出器により前記ステージに対する前記平面部の高さ位置を検出する検出ステップと、前記撮像部により、前記傾斜部に位置する前記膜の端部に合焦させた状態で、前記膜の端部を前記基板の平面の延在する方向から撮像する膜撮像ステップと、前記処理部により、前記膜撮像ステップで撮像した前記膜の端部の画像に基づいて前記ステージに対する前記膜の端部の高さ位置を検出し、前記検出ステップで検出した前記平面部の高さ位置と前記膜の端部の高さ位置との差から、前記平面部に対する前記膜の端部の降下量を求める高さ演算ステップとを有している。
【０００９】
なお、上述の検査方法では、前記高さ検出器は、前記基板の上方から前記平面部を検出可能な検出光学系と、前記ステージに支持された前記基板と前記検出光学系とを上下に相対移動させることで前記検出光学系を前記平面部に対して合焦させる合焦装置とを有し、前記検出ステップにおいて、前記合焦装置により前記検出光学系を前記平面部に対して合焦させ、前記合焦時の前記上下の相対移動量から前記平面部の高さ位置を検出し、前記膜撮像ステップにおいて、前記合焦装置による前記合焦を行った状態で、前記膜の端部を撮像することが好ましい。
【００１０】
また、上述の検査方法では、前記基板が略円板状に形成され、前記ステージは、前記基板を支持して前記基板の回転対象軸を中心に回転移動可能に構成されており、前記検出ステップにおいて、前記ステージにより前記基板を回転させながら前記傾斜部近傍における前記平面部の高さ位置を前記基板の全周に亘り検出し、前記膜撮像ステップにおいて、前記ステージにより前記基板を回転させながら前記膜の端部を前記基板の全周に亘り撮像し、前記高さ演算ステップにおいて、前記降下量を前記基板の全周に亘り求めることが好ましい。
【００１１】
また、上述の検査方法では、前記高さ検出器は、前記基板の上方から前記平面部を検出可能な検出光学系と、前記ステージに支持された前記基板と前記検出光学系とを上下に相対移動させることで前記検出光学系を前記平面部に対して合焦させる合焦装置とを有し、前記合焦装置による前記合焦を行った状態で、前記撮像部により、前記平面部と前記傾斜部との境界部に合焦させた状態で前記境界部を前記基板の端部と対向する方向から撮像する境界部撮像ステップと、前記合焦装置による前記合焦を行わずに、前記撮像部により、前記平面部と前記傾斜部との境界部に合焦させた状態で前記境界部を前記基板の端部と対向する方向から撮像する反り撮像ステップと、前記処理部により、前記境界部撮像ステップで撮像した前記境界部の画像および、前記反り撮像ステップで撮像した前記境界部の画像から、前記基板の反り状態を求める反り演算ステップとをさらに有してもよい。
【００１２】
また、上述の検査方法では、前記基板が略円板状に形成され、前記ステージは、前記基板を支持して前記基板の回転対象軸を中心に回転移動可能に構成されており、前記境界部撮像ステップおよび前記反り撮像ステップにおいて、前記基板を回転させながら前記境界部を前記基板の全周に亘り撮像し、前記反り演算ステップにおいて、前記基板の反り状態を前記基板の全周に亘り求めることが好ましい。
【００１３】
また、上述の検査方法では、前記基板の下面側が前記ステージに対して吸着可能であり、前記検出ステップ、前記膜撮像ステップ、および前記高さ演算ステップにおいて、前記基板が前記ステージに吸着状態で支持され、前記境界部撮像ステップ、前記反り撮像ステップ、および前記反り演算ステップにおいて、前記基板が前記ステージに非吸着状態で支持されることが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係る検査装置は、平面部および前記平面部の端部に繋がって下方に傾斜した傾斜部を有するとともに、上面に膜が形成された基板を支持するステージと、前記基板が前記ステージに支持された状態で、前記ステージに対する前記平面部の高さ位置を検出する高さ検出器と、前記傾斜部に位置する前記膜の端部に合焦させた状態で、前記膜の端部を前記ステージに支持された前記基板の平面の延在する方向から撮像する撮像部と、前記撮像部に撮像された前記膜の端部の画像に基づいて前記ステージに対する前記膜の端部の高さ位置を検出し、前記高さ検出器により検出された前記平面部の高さ位置と前記膜の端部の高さ位置との差から、前記平面部に対する前記膜の端部の降下量を求める処理部とを備えて構成される。
【００１５】
なお、上述の検査装置では、前記高さ検出器は、前記基板の上方から前記平面部を検出可能な検出光学系と、前記ステージに支持された前記基板と前記検出光学系とを上下に相対移動させることで前記検出光学系を前記平面部に対して合焦させる合焦装置とを有し、前記合焦装置により前記検出光学系を前記平面部に対して合焦させ、前記合焦時の前記上下の相対移動量から前記平面部の高さ位置を検出し、前記撮像部は、前記合焦装置による前記合焦を行った状態で、前記膜の端部を撮像することが好ましい。
【００１６】
また、上述の検査装置では、前記基板が略円板状に形成され、前記ステージは、前記基板を支持して前記基板の回転対象軸を中心に回転移動可能に構成されており、前記高さ検出器は、前記ステージにより前記基板を回転させながら前記傾斜部近傍における前記平面部の高さ位置を前記基板の全周に亘り検出し、前記撮像部は、前記ステージにより前記基板を回転させながら前記膜の端部を前記基板の全周に亘り撮像し、前記処理部は、前記降下量を前記基板の全周に亘り求めることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、膜の端部の高さを精度よく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係る検査方法を示すフローチャートである。
【図２】本実施形態に係る検査装置の概略構成図である。
【図３】撮像部における視野の一例を示す図である。
【図４】ウェハの反り状態を求める処理を示すフローチャートである。
【図５】ウェハの平面部の高さ変動を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施形態について説明する。本実施形態に係る検査装置を図２に示しており、この検査装置１は、半導体ウェハ１０（以下、ウェハ１０と称する）の端部または端部近傍における異常の有無を検査するためのものである。
【００２０】
被検基板であるウェハ１０は薄い略円盤状に形成されており、その表面（上面）には、ウェハ１０から取り出される複数の半導体チップ（チップ領域）に対応した回路パターン（図示せず）を形成するため、例えばレジスト膜やトップコート等の膜１５が形成される。また、ウェハ１０は、上述の回路パターン（図示せず）が形成される平面部１１と、当該平面部１１の端部に繋がって下方に傾斜した上ベベル部１２と、ウェハ１０を基準として上ベベル部１２とほぼ上下対称に形成された下ベベル部１３と、ウェハ１０の端部となるアペックス部１４とを有している。
【００２１】
ところで、表面検査装置１は、ウェハ１０を支持して回転させるウェハ支持部２０と、ウェハ支持部２０に支持されたウェハ１０の高さ位置を検出する高さ検出部３０と、ウェハ支持部２０に支持されたウェハ１０の端部および端部近傍を撮像する撮像部４０と、高さ検出部３０や撮像部４０から入力されたデータに対して所定のデータ処理を行うデータ処理部５０と、照明制御部５１および装置制御部５２とを備えて構成される。
【００２２】
ウェハ支持部２０は、ＸＹＺステージ２１と、ＸＹＺステージ２１上に設けられてウェハ１０を略水平に支持するθステージ２２とを有して構成される。θステージ２２は、上部の支持面が略円形に形成され、ウェハ１０の中心を回転中心としてウェハ１０を回転可能に支持する。θステージ２２の内部には真空吸着機構（図示せず）が設けられており、真空吸着機構による真空吸着を利用してウェハ１０の下面側をθステージ２２に対して吸着できるようになっている。なお、ウェハ１０はθステージ２２の支持面よりも大きな径を有しており、θステージ２２上にウェハ１０が支持された状態で、上ベベル部１２、下ベベル部１３、およびアペックス部１４を含むウェハ１０の端部近傍がθステージ２２からはみ出るようになっている。ＸＹＺステージ２１は、θステージ２２を３次元の方向にそれぞれ駆動することで、θステージ２２上に支持されたウェハ１０を前後左右方向（ＸＹ方向）だけでなく、上下方向（Ｚ方向）にも移動させることができる。
【００２３】
高さ検出部３０は、ウェハ支持部２０に支持されたウェハ１０の平面部１１を検出可能な検出光学系３１と、検出光学系３１をウェハ１０の平面部１１に対して合焦させるオートフォーカスユニット３２とを有して構成される。検出光学系３１は、ウェハ支持部２０に支持されたウェハ１０の上方に、ウェハ１０の平面部１１と対向するように配設され、ウェハ１０の上方からウェハ１０の平面部１１を検出する。オートフォーカスユニット３２は、検出光学系３１および装置制御部５２と電気的に接続されており、装置制御部５２にオートフォーカス作動信号を出力して、装置制御部５２の作動制御によりＸＹＺステージ２１がθステージ２２上のウェハ１０を上下移動させることで、検出光学系３１をウェハ１０の平面部１１に対して合焦させる。このとき、オートフォーカスユニット３２は、合焦作動時のＸＹＺステージ２１によるウェハ１０の上下移動量から、ウェハ１０の下面Ｂ（θステージ２２の支持面）から上面Ａ（平面部１１）までの高さＤａを検出し、装置制御部５２を介してデータ処理部５０へ出力する。なお、オートフォーカスユニット３２は、検出光学系３１から入力された検出信号に基づいて合焦の判定を行う。
【００２４】
また、検出光学系３１は、ウェハ１０の平面部１１の端部近傍の位置（例えば、直径３００mmのウェハ１０の場合、ウェハ１０の端部から５mm以内の位置）の上方に配設されることが好ましい。これにより、ウェハ支持部２０に支持されたウェハ１０を回転させると、検出光学系３１に対して平面部１１の端部近傍がウェハ１０の周方向へ相対回転するため、高さ検出部３０により平面部１１の高さ位置（高さＤａ）をウェハ１０の全周に亘り検出することができる。
【００２５】
撮像部４０は、ウェハ１０の端部（アペックス部１４）と対向するようにウェハ支持部２０の側方に配設され、レンズ部４１と、落射照明部４２と、本体部４３とを有して構成される。落射照明部４２による照明光がレンズ部４１を介してウェハ１０の端部近傍に照射されると、ウェハ１０からの反射光がレンズ部４１によって本体部４３に内蔵されたイメージセンサ（図示せず）に導かれ、レンズ部４１によりウェハ１０の端部近傍の反射像がイメージセンサの撮像面上に結像される。そして、本体部４３に内蔵されたイメージセンサ（図示せず）は、ウェハ１０の端部近傍の反射像を撮像し、ウェハ１０の端部近傍の画像データをデータ処理部５０へ出力する。
【００２６】
なお、ウェハ支持部２０に支持されたウェハ１０を回転させると、撮像部４０の撮像領域に対してウェハ１０の端部がウェハ１０の周方向へ相対回転するため、撮像部４０によりウェハ１０の端部近傍を周方向（すなわち相対回転方向）へ連続的に複数撮像することができ、ウェハ１０の全周に亘ってウェハ１０の端部近傍を撮像することが可能になる。また、ウェハ支持部２０に支持されたウェハ１０の端部近傍の上方には、ウェハ１０の上ベベル部１２を撮像部４０で明瞭に撮像できるように、上ベベル部１２等に対して拡散照明を行うベベル照明部４５が設けられている。
【００２７】
データ処理部５０は、撮像部４０から入力された画像データより、ウェハ１０の下面Ｂ（θステージ２２の支持面）からウェハ１０の基材と膜１５との膜境界Ｃ（膜１５の端部１６）までの高さＤｃを検出する。そして、データ処理部５０は、ウェハ１０の下面Ｂから膜境界Ｃまでの高さＤｃを検出すると、高さ検出器３０で検出したウェハ１０の下面Ｂから上面Ａまでの高さＤａと、ウェハ１０の下面Ｂから膜境界Ｃまでの高さＤｃとの差から、ウェハ１０の平面部１１（上面Ａ）に対する膜１５の端部１６（膜境界Ｃ）の降下量Ｄ（＝Ｄａ−Ｄｃ）を求める。
【００２８】
照明制御部５１は、落射照明部４２およびベベル照明部４５の作動を制御する。また、装置制御部５２は、ウェハ支持部２０（ＸＹＺステージ２１およびθステージ２２）や、オートフォーカスユニット３２、データ処理部５０等の作動を制御する。
【００２９】
以上のように構成される検査装置１を用いた検査方法について、図１に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、図示しない搬送装置によりウェハ１０をウェハ支持部２０のθステージ２２上に搬送し、ウェハ１０がθステージ２２上に吸着保持された状態で、高さ検出器３０によりウェハ支持部２０に対するウェハ１０の平面部１１の高さ位置を検出する（ステップＳ１０１）。このとき、高さ検出器３０のオートフォーカスユニット３２は、装置制御部５２にオートフォーカス作動信号を出力し、装置制御部５２の作動制御によりＸＹＺステージ２１がθステージ２２上のウェハ１０を上下移動させることで、検出光学系３１をウェハ１０の平面部１１に対して合焦させる。そして、オートフォーカスユニット３２は、合焦作動時のＸＹＺステージ２１によるウェハ１０の上下移動量から、ウェハ１０の下面Ｂ（θステージ２２の支持面）から上面Ａ（平面部１１）までの高さＤａを検出し、装置制御部５２を介してデータ処理部５０へ出力する。
【００３０】
なお、予め、ウェハ支持部２０において設定した所定の基準点から初期状態におけるθステージ２２の支持面までの高さを計測し、既知データとして取得しておく。また、予め、上述の基準点から撮像部４０に内蔵されたイメージセンサ（図示せず）の各画素までの高さを計測し、既知データとして取得しておく。これにより、ウェハ１０の下面Ｂから上面Ａまでの高さＤａおよび、ウェハ１０の下面Ｂから膜境界Ｃまでの高さＤｃを求めることができる。
【００３１】
オートフォーカスユニット３２による合焦作動を行った状態で、撮像部４０により、上ベベル部１２に位置する膜１５の端部１６をウェハ１０の端部と対向する方向（すなわち、ウェハ１０の平面の延在する方向）から撮像する（ステップＳ１０２）。このとき、落射照明部４２による照明光がレンズ部４１を介してウェハ１０の端部近傍に照射されるとともに、ベベル照明部４５による拡散光がウェハ１０の端部近傍（上ベベル部１２等）に照射されると、ウェハ１０からの反射光がレンズ部４１によって本体部４３に内蔵されたイメージセンサ（図示せず）に導かれ、レンズ部４１により膜１５の端部１６に合焦したウェハ１０の端部近傍の反射像がイメージセンサの撮像面上に結像される。そして、本体部４３に内蔵されたイメージセンサ（図示せず）は、膜１５の端部１６に合焦したウェハ１０の端部近傍の反射像（図３を参照）を撮像し、画像データをデータ処理部５０へ出力する。
【００３２】
またこのとき、ウェハ支持部２０（θステージ２２）に支持されたウェハ１０を回転させて、所定の回転角度（例えば１度）毎に、オートフォーカスユニット３２による合焦作動および撮像部４０による撮像を行うことで、ウェハ１０の全周に亘る平面部１１の（端部近傍における）高さ位置データおよびウェハ１０の画像データを繰り返し取得する。
【００３３】
次に、データ処理部５０は、撮像部４０から入力された、膜１５の端部１６に合焦したウェハ１０の端部近傍の画像データより、ウェハ１０の下面Ｂ（θステージ２２の支持面）から膜境界Ｃ（膜１５の端部１６）までの高さＤｃを検出する（ステップＳ１０３）。このとき、撮像部４０の視野（図３を参照）内に存在する膜境界Ｃ（膜１５の端部１６）の高さ位置（高さＤｃ）は、基準画素からの画素数を倍率換算することで求めることができる。そして、データ処理部５０は、ウェハ１０の下面Ｂから膜境界Ｃまでの高さＤｃを検出すると、高さ検出器３０で検出したウェハ１０の下面Ｂから上面Ａまでの高さＤａと、ウェハ１０の下面Ｂから膜境界Ｃまでの高さＤｃとの差から、ウェハ１０の平面部１１（上面Ａ）に対する膜１５の端部１６（膜境界Ｃ）の降下量Ｄ（＝Ｄａ−Ｄｃ）を求める（ステップＳ１０３）。なおこのとき、前述した所定の回転角度（例えば１度）毎に、ウェハ１０の全周に亘り降下量Ｄを求める。
【００３４】
ここで、データ処理部５０は、ウェハ１０の全周に亘って求めた降下量Ｄを利用して、ウェハ１０の検査を行うことが可能である。このとき例えば、降下量Ｄについての標準偏差（もしくは３σ）を求め、求めた標準偏差が所定値より大きければ異常と判定し、その旨を報知するようにしてもよい。また例えば、降下量Ｄが所定範囲から外れた場合に異常と判定し、その旨を報知するようにしてもよい。
【００３５】
この結果、本実施形態によれば、高さ検出器３０で検出したウェハ１０の平面部１１の高さ位置および、撮像部４０で撮像した膜１５の端部１６の画像に基づいて、ウェハ１０の平面部１１に対する膜１５の端部１６の降下量Ｄを求めるため、ウェハ１０の平面部１１を基準として、膜１５の端部１６の高さを精度よく測定することができる。なおここで、撮像部４０の被写界深度ＤＯＦを図２に示す。図２からわかるように、撮像部４０は、ウェハ１０の平面部１１および膜１５の端部１６の両方に合焦させることができない。そこで、平面部１１の高さ位置を検出する高さ検出器３０を別途設けることにより、ウェハ１０の平面部１１および膜１５の端部１６の画像を別々に撮像取得する必要がなく、膜１５の端部１６の高さを高速に精度よく測定することができる。
【００３６】
なおこのとき、オートフォーカスユニット３２を利用して平面部１１の高さ位置（高さＤａ）を求めることで、平面部１１の高さ位置（高さＤａ）、すなわち膜１５の端部１６の高さ（降下量Ｄ）を高速に測定することができる。またこのとき、ウェハ１０を回転さることで、ウェハ１０の全周に亘る膜１５の端部１６の高さ（降下量Ｄ）を高速に測定することができる。
【００３７】
なお、上述の実施形態において、ウェハ１０の反り状態を求めることも可能である。そこで、ウェハ１０の反り状態を求める処理について、図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、オートフォーカスユニット３２による合焦作動を行った状態で、撮像部４０により、ウェハ１０における平面部１１と上ベベル部１２との境界部１１ａをウェハ１０の端部と対向する方向（すなわち、ウェハ１０の平面の延在する方向）から撮像する（ステップＳ２０１）。この場合、撮像部４０の本体部４３に内蔵されたイメージセンサ（図示せず）の撮像面上には、平面部１１と上ベベル部１２との境界部１１ａに合焦したウェハ１０の端部近傍の反射像が結像される。そして、イメージセンサ（図示せず）は、平面部１１と上ベベル部１２との境界部１１ａに合焦したウェハ１０の端部近傍の反射像を撮像し、画像データをデータ処理部５０へ出力する。
【００３８】
またこのとき、ウェハ支持部２０（θステージ２２）に支持されたウェハ１０を回転させて、所定の回転角度（例えば１度）毎に、オートフォーカスユニット３２による合焦作動および撮像部４０による撮像を行うことで、ウェハ１０の全周に亘るウェハ１０の画像データを繰り返し取得する。
【００３９】
次に、オートフォーカスユニット３２による合焦作動を行わずに、すなわち、θステージ２２の高さが一定の状態で、撮像部４０により、ウェハ１０における平面部１１と上ベベル部１２との境界部１１ａをウェハ１０の端部と対向する方向から撮像する（ステップＳ２０２）。この場合、オートフォーカスユニット３２による合焦作動を行わないため、平面部１１と上ベベル部１２との境界部１１ａの高さ位置は、オートフォーカスユニット３２による合焦作動を行った場合よりもばらつく。そして、イメージセンサ（図示せず）は、平面部１１と上ベベル部１２との境界部１１ａに合焦したウェハ１０の端部近傍の反射像を撮像し、画像データをデータ処理部５０へ出力する。
【００４０】
またこのとき、ウェハ支持部２０（θステージ２２）に支持されたウェハ１０を回転させて、所定の回転角度（例えば１度）毎に、撮像部４０による撮像を行うことで、ウェハ１０の全周に亘るウェハ１０の画像データを繰り返し取得する。
【００４１】
次に、データ処理部５０は、撮像部４０から入力された、オートフォーカスユニット３２による合焦作動を行った場合のウェハ１０の端部近傍の画像データおよび、合焦作動を行わない場合のウェハ１０の端部近傍の画像から、ウェハ１０の反り状態を求める（ステップＳ２０３）。具体的には、まず、オートフォーカスユニット３２による合焦作動を行った場合のウェハ１０の端部近傍の画像データより、前述した所定の基準点に対する境界部１１ａの高さ位置を検出する。なお、境界部１１ａの高さ位置は、前述したように、基準画素からの画素数を倍率換算することで求めることができる。この場合、オートフォーカスユニット３２による合焦作動を行っているため、ウェハ１０の全周に亘り境界部１１ａの高さ位置を求めると、図５の破線で示すように、ウェハ１０の反りに拘わらず略一定の分布となる。
【００４２】
次に、合焦作動を行わない場合のウェハ１０の端部近傍の画像データより、所定の基準点に対する境界部１１ａの高さ位置を検出する。この場合、オートフォーカスユニット３２による合焦作動を行っていないため、ウェハ１０の全周に亘り境界部１１ａの高さ位置を求めると、図５の実線で示すように、ウェハ１０の反りに応じた分布となる。そして、合焦作動を行った場合の境界部１１ａの高さ位置と、合焦作動を行わない場合の境界部１１ａの高さ位置との差を求めれば、ウェハ１０の端部近傍における平面部１１の高さ変動（すなわち、ウェハ１０の反り状態）を求めることができる。
【００４３】
なお、この処理において、ウェハ１０が非吸着状態でθステージ２２上に支持されていれば、吸着によるウェハ１０の変形を排した自然に近い条件で、ウェハ１０の反り状態をより精度よく求めることができる。
【００４４】
また、上述の実施形態において、ウェハ１０の検査を行っているが、これに限られるものではなく、例えば、液晶ガラス基板等の基板の検査を行う場合であってもよい。また、基板の形状は、略円盤状に限らず、例えば、矩形板状であってもよい。
【００４５】
また、上述の実施形態において、ウェハ１０の全周に亘り降下量Ｄを求めているが、これに限られるものではなく、ウェハ１０の端部の一部についてだけ降下量Ｄを求めるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１ 検査装置
１０ 半導体ウェハ（基板）
１１ 平面部（１１ａ 境界部） １２ 上ベベル部（傾斜部）
１３ 下ベベル部 １４ アペックス部
１５ 膜 １６ （膜の）端部
２０ ウェハ支持部
２１ ＸＹＺステージ ２２ θステージ
３０ 高さ検出部 ３１ 検出光学系
３２ オートフォーカスユニット（合焦装置）
４０ 撮像部 ５０ データ処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面部および前記平面部の端部に繋がって下方に傾斜した傾斜部を有するとともに、上面に膜が形成された基板を支持するステージと、前記ステージに支持された前記基板の端部を前記基板の平面の延在する方向から撮像する撮像部と、前記撮像部に撮像された前記基板の端部の画像に基づいて前記基板の端部を検査する処理部とを備えた検査装置による検査方法であって、
前記ステージにより前記基板を支持した状態で、高さ検出器により前記ステージに対する前記平面部の高さ位置を検出する検出ステップと、
前記撮像部により、前記傾斜部に位置する前記膜の端部に合焦させた状態で、前記膜の端部を前記基板の平面の延在する方向から撮像する膜撮像ステップと、
前記処理部により、前記膜撮像ステップで撮像した前記膜の端部の画像に基づいて前記ステージに対する前記膜の端部の高さ位置を検出し、前記検出ステップで検出した前記平面部の高さ位置と前記膜の端部の高さ位置との差から、前記平面部に対する前記膜の端部の降下量を求める高さ演算ステップとを有することを特徴とする検査方法。
【請求項２】
前記高さ検出器は、前記基板の上方から前記平面部を検出可能な検出光学系と、前記ステージに支持された前記基板と前記検出光学系とを上下に相対移動させることで前記検出光学系を前記平面部に対して合焦させる合焦装置とを有し、
前記検出ステップにおいて、前記合焦装置により前記検出光学系を前記平面部に対して合焦させ、前記合焦時の前記上下の相対移動量から前記平面部の高さ位置を検出し、
前記膜撮像ステップにおいて、前記合焦装置による前記合焦を行った状態で、前記膜の端部を撮像することを特徴とする請求項１に記載の検査方法。
【請求項３】
前記基板が略円板状に形成され、
前記ステージは、前記基板を支持して前記基板の回転対象軸を中心に回転移動可能に構成されており、
前記検出ステップにおいて、前記ステージにより前記基板を回転させながら前記傾斜部近傍における前記平面部の高さ位置を前記基板の全周に亘り検出し、
前記膜撮像ステップにおいて、前記ステージにより前記基板を回転させながら前記膜の端部を前記基板の全周に亘り撮像し、
前記高さ演算ステップにおいて、前記降下量を前記基板の全周に亘り求めることを特徴とする請求項１または２に記載の検査方法。
【請求項４】
前記高さ検出器は、前記基板の上方から前記平面部を検出可能な検出光学系と、前記ステージに支持された前記基板と前記検出光学系とを上下に相対移動させることで前記検出光学系を前記平面部に対して合焦させる合焦装置とを有し、
前記合焦装置による前記合焦を行った状態で、前記撮像部により、前記平面部と前記傾斜部との境界部に合焦させた状態で前記境界部を前記基板の端部と対向する方向から撮像する境界部撮像ステップと、
前記合焦装置による前記合焦を行わずに、前記撮像部により、前記平面部と前記傾斜部との境界部に合焦させた状態で前記境界部を前記基板の端部と対向する方向から撮像する反り撮像ステップと、
前記処理部により、前記境界部撮像ステップで撮像した前記境界部の画像および、前記反り撮像ステップで撮像した前記境界部の画像から、前記基板の反り状態を求める反り演算ステップとをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の検査方法。
【請求項５】
前記基板が略円板状に形成され、
前記ステージは、前記基板を支持して前記基板の回転対象軸を中心に回転移動可能に構成されており、
前記境界部撮像ステップおよび前記反り撮像ステップにおいて、前記基板を回転させながら前記境界部を前記基板の全周に亘り撮像し、
前記反り演算ステップにおいて、前記基板の反り状態を前記基板の全周に亘り求めることを特徴とする請求項４に記載の検査方法。
【請求項６】
前記基板の下面側が前記ステージに対して吸着可能であり、
前記検出ステップ、前記膜撮像ステップ、および前記高さ演算ステップにおいて、前記基板が前記ステージに吸着状態で支持され、
前記境界部撮像ステップ、前記反り撮像ステップ、および前記反り演算ステップにおいて、前記基板が前記ステージに非吸着状態で支持されることを特徴とする請求項４または５に記載の検査方法。
【請求項７】
平面部および前記平面部の端部に繋がって下方に傾斜した傾斜部を有するとともに、上面に膜が形成された基板を支持するステージと、
前記基板が前記ステージに支持された状態で、前記ステージに対する前記平面部の高さ位置を検出する高さ検出器と、
前記傾斜部に位置する前記膜の端部に合焦させた状態で、前記膜の端部を前記ステージに支持された前記基板の平面の延在する方向から撮像する撮像部と、
前記撮像部に撮像された前記膜の端部の画像に基づいて前記ステージに対する前記膜の端部の高さ位置を検出し、前記高さ検出器により検出された前記平面部の高さ位置と前記膜の端部の高さ位置との差から、前記平面部に対する前記膜の端部の降下量を求める処理部とを備えて構成されることを特徴とする検査装置。
【請求項８】
前記高さ検出器は、前記基板の上方から前記平面部を検出可能な検出光学系と、前記ステージに支持された前記基板と前記検出光学系とを上下に相対移動させることで前記検出光学系を前記平面部に対して合焦させる合焦装置とを有し、前記合焦装置により前記検出光学系を前記平面部に対して合焦させ、前記合焦時の前記上下の相対移動量から前記平面部の高さ位置を検出し、
前記撮像部は、前記合焦装置による前記合焦を行った状態で、前記膜の端部を撮像することを特徴とする請求項７に記載の検査装置。
【請求項９】
前記基板が略円板状に形成され、
前記ステージは、前記基板を支持して前記基板の回転対象軸を中心に回転移動可能に構成されており、
前記高さ検出器は、前記ステージにより前記基板を回転させながら前記傾斜部近傍における前記平面部の高さ位置を前記基板の全周に亘り検出し、
前記撮像部は、前記ステージにより前記基板を回転させながら前記膜の端部を前記基板の全周に亘り撮像し、
前記処理部は、前記降下量を前記基板の全周に亘り求めることを特徴とする請求項７または８に記載の検査装置。
【請求項１】
平面部および前記平面部の端部に繋がって下方に傾斜した傾斜部を有するとともに、上面に膜が形成された基板を支持するステージと、前記ステージに支持された前記基板の端部を前記基板の平面の延在する方向から撮像する撮像部と、前記撮像部に撮像された前記基板の端部の画像に基づいて前記基板の端部を検査する処理部とを備えた検査装置による検査方法であって、
前記ステージにより前記基板を支持した状態で、高さ検出器により前記ステージに対する前記平面部の高さ位置を検出する検出ステップと、
前記撮像部により、前記傾斜部に位置する前記膜の端部に合焦させた状態で、前記膜の端部を前記基板の平面の延在する方向から撮像する膜撮像ステップと、
前記処理部により、前記膜撮像ステップで撮像した前記膜の端部の画像に基づいて前記ステージに対する前記膜の端部の高さ位置を検出し、前記検出ステップで検出した前記平面部の高さ位置と前記膜の端部の高さ位置との差から、前記平面部に対する前記膜の端部の降下量を求める高さ演算ステップとを有することを特徴とする検査方法。
【請求項２】
前記高さ検出器は、前記基板の上方から前記平面部を検出可能な検出光学系と、前記ステージに支持された前記基板と前記検出光学系とを上下に相対移動させることで前記検出光学系を前記平面部に対して合焦させる合焦装置とを有し、
前記検出ステップにおいて、前記合焦装置により前記検出光学系を前記平面部に対して合焦させ、前記合焦時の前記上下の相対移動量から前記平面部の高さ位置を検出し、
前記膜撮像ステップにおいて、前記合焦装置による前記合焦を行った状態で、前記膜の端部を撮像することを特徴とする請求項１に記載の検査方法。
【請求項３】
前記基板が略円板状に形成され、
前記ステージは、前記基板を支持して前記基板の回転対象軸を中心に回転移動可能に構成されており、
前記検出ステップにおいて、前記ステージにより前記基板を回転させながら前記傾斜部近傍における前記平面部の高さ位置を前記基板の全周に亘り検出し、
前記膜撮像ステップにおいて、前記ステージにより前記基板を回転させながら前記膜の端部を前記基板の全周に亘り撮像し、
前記高さ演算ステップにおいて、前記降下量を前記基板の全周に亘り求めることを特徴とする請求項１または２に記載の検査方法。
【請求項４】
前記高さ検出器は、前記基板の上方から前記平面部を検出可能な検出光学系と、前記ステージに支持された前記基板と前記検出光学系とを上下に相対移動させることで前記検出光学系を前記平面部に対して合焦させる合焦装置とを有し、
前記合焦装置による前記合焦を行った状態で、前記撮像部により、前記平面部と前記傾斜部との境界部に合焦させた状態で前記境界部を前記基板の端部と対向する方向から撮像する境界部撮像ステップと、
前記合焦装置による前記合焦を行わずに、前記撮像部により、前記平面部と前記傾斜部との境界部に合焦させた状態で前記境界部を前記基板の端部と対向する方向から撮像する反り撮像ステップと、
前記処理部により、前記境界部撮像ステップで撮像した前記境界部の画像および、前記反り撮像ステップで撮像した前記境界部の画像から、前記基板の反り状態を求める反り演算ステップとをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の検査方法。
【請求項５】
前記基板が略円板状に形成され、
前記ステージは、前記基板を支持して前記基板の回転対象軸を中心に回転移動可能に構成されており、
前記境界部撮像ステップおよび前記反り撮像ステップにおいて、前記基板を回転させながら前記境界部を前記基板の全周に亘り撮像し、
前記反り演算ステップにおいて、前記基板の反り状態を前記基板の全周に亘り求めることを特徴とする請求項４に記載の検査方法。
【請求項６】
前記基板の下面側が前記ステージに対して吸着可能であり、
前記検出ステップ、前記膜撮像ステップ、および前記高さ演算ステップにおいて、前記基板が前記ステージに吸着状態で支持され、
前記境界部撮像ステップ、前記反り撮像ステップ、および前記反り演算ステップにおいて、前記基板が前記ステージに非吸着状態で支持されることを特徴とする請求項４または５に記載の検査方法。
【請求項７】
平面部および前記平面部の端部に繋がって下方に傾斜した傾斜部を有するとともに、上面に膜が形成された基板を支持するステージと、
前記基板が前記ステージに支持された状態で、前記ステージに対する前記平面部の高さ位置を検出する高さ検出器と、
前記傾斜部に位置する前記膜の端部に合焦させた状態で、前記膜の端部を前記ステージに支持された前記基板の平面の延在する方向から撮像する撮像部と、
前記撮像部に撮像された前記膜の端部の画像に基づいて前記ステージに対する前記膜の端部の高さ位置を検出し、前記高さ検出器により検出された前記平面部の高さ位置と前記膜の端部の高さ位置との差から、前記平面部に対する前記膜の端部の降下量を求める処理部とを備えて構成されることを特徴とする検査装置。
【請求項８】
前記高さ検出器は、前記基板の上方から前記平面部を検出可能な検出光学系と、前記ステージに支持された前記基板と前記検出光学系とを上下に相対移動させることで前記検出光学系を前記平面部に対して合焦させる合焦装置とを有し、前記合焦装置により前記検出光学系を前記平面部に対して合焦させ、前記合焦時の前記上下の相対移動量から前記平面部の高さ位置を検出し、
前記撮像部は、前記合焦装置による前記合焦を行った状態で、前記膜の端部を撮像することを特徴とする請求項７に記載の検査装置。
【請求項９】
前記基板が略円板状に形成され、
前記ステージは、前記基板を支持して前記基板の回転対象軸を中心に回転移動可能に構成されており、
前記高さ検出器は、前記ステージにより前記基板を回転させながら前記傾斜部近傍における前記平面部の高さ位置を前記基板の全周に亘り検出し、
前記撮像部は、前記ステージにより前記基板を回転させながら前記膜の端部を前記基板の全周に亘り撮像し、
前記処理部は、前記降下量を前記基板の全周に亘り求めることを特徴とする請求項７または８に記載の検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１２２９３５（Ｐ２０１１−１２２９３５Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８０７１９（Ｐ２００９−２８０７１９）
【出願日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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