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WO2019244637A1 - ウエハ検査装置およびウエハ検査方法 - Google Patents

ウエハ検査装置およびウエハ検査方法 Download PDF

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Publication number
WO2019244637A1
WO2019244637A1 PCT/JP2019/022333 JP2019022333W WO2019244637A1 WO 2019244637 A1 WO2019244637 A1 WO 2019244637A1 JP 2019022333 W JP2019022333 W JP 2019022333W WO 2019244637 A1 WO2019244637 A1 WO 2019244637A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
inspection
wafer
image
laser
defect
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/022333
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
西畠宏信
井上直樹
福武康之
小嶋昌隆
徳増資晴
高山研一
Original Assignee
株式会社クボタ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2018117361A external-priority patent/JP2019220594A/ja
Priority claimed from JP2018117362A external-priority patent/JP2019219295A/ja
Application filed by 株式会社クボタ filed Critical 株式会社クボタ
Publication of WO2019244637A1 publication Critical patent/WO2019244637A1/ja

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects

Definitions

  • the present invention relates to a wafer inspection device and a wafer inspection method.
  • an inspection apparatus for inspecting a wafer in a semiconductor element manufacturing process for defects such as scratches, dents, protrusions, surface roughness, undulations, and deposits has been widely used.
  • the quality of a product is assured and a defect in the manufacturing process is found by specifying the existence of a defect and its attribute using such an inspection apparatus.
  • an inspection apparatus for example, a secondary light such as scattered light or reflected light generated when a wafer is irradiated with laser light, described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-241570 (Patent Document 1), is used.
  • Patent Document 1 a secondary light such as scattered light or reflected light generated when a wafer is irradiated with laser light, described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-241570.
  • Patent Document 2 Another example of such an inspection apparatus is an image inspection method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-134498 (Patent Document 2) that performs inspection based on an observation image obtained by observing a wafer surface.
  • the equipment employed is used.
  • An apparatus adopting the image inspection method is excellent in that a precise inspection result can be obtained by acquiring an observation image at a magnification capable of sufficiently observing each defective portion.
  • Patent Document 1 may not be applicable to wafer inspection in some cases.
  • a defect existing on the front surface of the wafer and a defect existing inside or on the back surface of the wafer may occur. Sometimes could not be distinguished.
  • Patent Literature 2 it takes a long time to set conditions such as focus adjustment and threshold adjustment for acquiring an observation image to be used for inspection, and as a result, the time required for inspection may be long.
  • a wafer inspection apparatus includes a light source that irradiates a laser beam onto a wafer, a detector that detects secondary light in which the laser beam is scattered or reflected by the wafer, and the secondary beam that is detected by the detector.
  • a laser inspection unit having a laser inspection unit that inspects the wafer based on light intensity, an image acquisition device that acquires an observation image of the surface of the wafer, an image acquisition control unit that controls the image acquisition device, and
  • An image inspection device having an image inspection unit for inspecting the wafer based on the observation image acquired by the image acquisition device, and a laser inspection unit comprising:
  • the image inspection apparatus may determine inspection conditions for the inspection of the wafer based on the information on the defective portion identified by the laser inspection unit. And butterflies.
  • the wafer inspection method irradiates the wafer with laser light, detects the secondary light scattered or reflected by the wafer, and scans the wafer based on the intensity of the secondary light.
  • the time required for inspection using the image inspection method which has excellent accuracy, can be reduced by using the inspection results obtained by the laser inspection method, which has excellent inspection speed, and high-accuracy inspection can be achieved in a short time. can do.
  • the image acquisition control unit may include a selected defect specified by the laser inspection unit with respect to at least one selected defect selected from the defect units specified by the laser inspection unit. It is preferable to specify a position as an image acquisition target on the wafer based on the coordinate information of the part so that the observation image includes the selected defect part.
  • the coordinates of the position where the observation image should be obtained can be quickly determined based on the inspection result by the laser inspection method, so that the time required for the inspection can be reduced.
  • the image acquisition control unit may be configured so that a difference between a maximum value and a minimum value of luminance in the observation image including the selected defect portion is maximized. It is preferable to perform the focus adjustment described above.
  • the focus adjustment is performed using the selected defect portion selected from the defect portions specified by the laser inspection method as a clue, the time required for the focus adjustment when acquiring the observation image can be shortened, and the inspection can be performed. Can be shortened.
  • the image inspection unit specifies a defective portion of the wafer based on a luminance difference that is a difference between a maximum value and a minimum value of luminance in the observation image. It is preferable that a threshold value of the luminance difference used by the image inspection unit to identify the defective part is determined based on the luminance difference in the observation image including the selected defective part.
  • the threshold value of the defective portion to be recognized as a defective portion in the inspection by the image inspection method can be determined based on the inspection result by the laser inspection method having an excellent inspection speed.
  • the time required can be reduced, and the time required for inspection can be reduced.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a wafer inspection device.
  • FIG. 4 is a flowchart of a wafer inspection method.
  • the wafer inspection apparatus D includes a laser inspection apparatus 1, an image inspection apparatus 2, a transport unit 3, a control unit 4, and a display 5 (FIG. 1).
  • Each of the laser inspection device 1 and the image inspection device 2 can receive a wafer to be inspected, and each device performs a wafer inspection.
  • the wafer to be inspected by the wafer inspection apparatus D is not particularly limited, but may be, for example, a Si wafer, a SiC wafer, a GaN wafer, or the like.
  • the shape of the wafer is not particularly limited as long as it is generally distributed in the market, and may be, for example, a circular shape having a diameter of 2 to 10 inches (5.1 to 25.4 cm).
  • a positioning reference point (not shown) such as a notch is provided at a part of the circular outer peripheral portion of the wafer, and an angle at which the wafer is rotated by a device (such as a rotation stage 13 described later) that supports the wafer is set.
  • the positioning reference point can be specified as a reference.
  • the wafer is preferably flat over its entire surface, but may have defects such as scratches, dents, protrusions, surface roughness, undulations, and deposits.
  • the wafer inspection apparatus D is an apparatus that performs inspection for the purpose of specifying these defects of the wafer.
  • the laser inspection apparatus 1 includes a light source 11, a detector 12, a rotary stage 13, a laser control unit 14, and a laser inspection unit 15.
  • the light source 11 is a laser light source configured to irradiate a laser beam to a wafer mounted on the rotary stage 13.
  • the rotary stage 13 is configured to be horizontally movable, and the horizontal movement can change the target position to be irradiated with the laser beam.
  • the light source 11 may be a plurality of laser light sources having different irradiation angles and directions.
  • Detector 12 includes a scattered light detector 121 that detects scattered light scattered by the wafer, and a reflected light detector 122 that detects reflected light reflected by the wafer.
  • the scattered light detector 121 and the reflected light detector 122 may each be a plurality of detectors.
  • the scattered light detector 121 receives the scattered light of the laser light irradiated at a low angle.
  • reflected light detector 122 a reflected light detector which receives regular reflection light of laser light irradiated at a high angle to increase the surface roughness and undulation detection sensitivity, and a laser irradiated at a low angle
  • scattered light and reflected light are collectively referred to as secondary light.
  • the rotary stage 13 is configured to be able to mount a wafer. Further, the rotary stage 13 is configured to be horizontally movable, rotatable about the axis, and vertically movable along the axis, integrally with the wafer with the wafer mounted thereon. I have.
  • the laser controller 14 is an arithmetic device that controls the operation of the light source 11, the detector 12, and the rotation stage 13.
  • the light source 11 controls emission / stop and intensity of laser light.
  • the start and stop of the detector 12 are controlled.
  • the horizontal movement, the rotational movement, and the vertical movement of the rotary stage 13 are controlled.
  • the laser inspection unit 15 is an arithmetic unit that performs arithmetic processing for inspecting the wafer based on a signal input relating to the intensity of the secondary light detected by the scattered light detector 121 and the reflected light detector 122. A specific inspection method will be described later.
  • the image inspection device 2 includes a camera 21 (an example of an image acquisition device), an image inspection stage 22, an image acquisition control unit 23, and an image inspection unit 24.
  • the camera 21 is configured to acquire an observation image of a wafer placed on the image inspection stage 22.
  • the camera 21 can acquire an observation image of the entire wafer or acquire an observation image obtained by enlarging a part of the wafer.
  • the image inspection stage 22 is configured to be capable of mounting a wafer and to be horizontally movable in a horizontal direction integrally with the wafer while the wafer is mounted.
  • the horizontal movement of the image inspection stage 22 controls an area where the camera 21 acquires an image.
  • the image acquisition control unit 23 is an arithmetic device that controls the operation of the camera 21 and the image inspection stage 22.
  • the camera 21 controls adjustment of magnification, aperture, sensitivity, focus, and the like, and the image inspection stage 22 controls horizontal and vertical translations.
  • the image inspection unit 24 is an arithmetic device that performs arithmetic processing for inspecting the wafer based on the observation image acquired by the camera 21. A specific inspection method will be described later.
  • the transport unit 3 has a function of arranging a wafer in the laser inspection apparatus 1 and the image inspection apparatus 2 so that the inspection can be executed, and a function of transporting the wafer between the laser inspection apparatus 1 and the image inspection apparatus 2 Have.
  • the control unit 4 is an arithmetic unit that controls the entire wafer inspection apparatus D.
  • the function of mediating the transfer of information between the laser inspection device 1 (the laser control unit 14 and the laser inspection unit 15) and the image inspection device 2 (the image acquisition control unit 23 and the image inspection unit 24), and the laser inspection It has a function of inspecting a wafer in a complex manner based on the inspection results of both the apparatus 1 and the image inspection apparatus 2.
  • the display 5 displays an inspection result by each of the laser inspection device 1 and the image inspection device 2 and a composite inspection result.
  • the laser inspection step S1 by the laser inspection device 1 is performed, and second, the image inspection step S2 by the image inspection device 2 is performed.
  • the wafer is placed on the rotary stage 13 (S11), and the wafer is irradiated with laser light from the light source 11 (S12).
  • the laser light applied to the wafer generates scattered light and reflected light, and these secondary lights are detected by the corresponding scattered light detector 121 and reflected light detector 122, respectively (S13).
  • the laser light is scanned over the entire surface of the wafer by horizontally moving the light source 11 and rotating the rotary stage 13 while irradiating the laser light and detecting the secondary light. Inspection is performed on the whole (S14).
  • the laser inspection unit 15 specifies a portion where the intensity of the detected secondary light is different from that of the surroundings as a portion having a defect, that is, a defective portion (S15).
  • the attribute of the defect can be determined by combining the detection results of the scattered light and the reflected light.
  • the laser inspection unit 15 determines the attribute of each defect by combining the detection results of the secondary light by each detector. Specifically, for example, each defect portion of the protrusion and the dent is specified as a scattered light inspection result based on the detected scattered light intensity, and the surface roughness is determined as a reflected light inspection result based on the detected reflected light intensity. Identify each defective portion related to undulation and film thickness.
  • the inspection result is displayed on the display 5.
  • the displayed inspection results include information such as coordinate information of a portion specified as having a defect, attribute and size of the defect, a defect map indicating a portion where the defect exists, secondary light intensity at each point on the wafer, and the like. Including.
  • the coordinate information is determined by specifying an angle at which the wafer is rotated by the rotating stage 13 based on a positioning reference point provided on the wafer.
  • the image inspection step S2 is performed.
  • a step of adjusting the focal length of focus of the camera 21 an example of inspection conditions
  • a threshold value an example of an inspection condition
  • a defect portion for adjusting the focal length of the focus hereinafter, referred to as a defect portion for focus adjustment
  • a defect portion for adjusting a threshold value hereinafter, referred to as a reference defect portion
  • the focus adjustment defect portion has a relatively large size and a high possibility of unevenness (for example, the output of a scattered light detector having a higher detection sensitivity for protrusions and a scattered light detector having a higher detection sensitivity for depressions). Is large) is selected.
  • a reference defect portion is selected that needs to be handled as a defect portion in view of the required quality of the final product. Specifically, based on the inspection result of the laser inspection step S1, the defect to be handled as the defect portion is determined. It is selected from the smallest level (e.g., a shallow depression, a low protrusion, etc.).
  • the wafer that has been inspected in the laser inspection step S1 is placed on the image inspection stage 22 of the image inspection apparatus 2 by the transfer unit 3 (S21).
  • the image acquisition control unit 23 controls the camera 21 so that the focus adjustment defect is included in the image acquisition range of the camera 21.
  • the image inspection stage 22 in the horizontal direction example of the inspection condition
  • the focus of the camera 21 is adjusted (S23).
  • the focal length in order to make the observation image of the focus adjustment defect portion clear, specifically, the luminance value at the point where the luminance is the maximum and the luminance value at the point where the luminance is the minimum in the observation image
  • the adjustment is performed so that the difference (contrast value) between and is maximized. That is, focus adjustment is performed based on the luminance value detected by the image sensor of the camera 21.
  • the focus adjustment is performed by an autofocus method under the control of the image acquisition control unit 23.
  • a line sensor method is employed as the autofocus method.
  • the focal length of the camera 21 when the contrast of the entire observed image is highest is set as the focal length at which the focus is achieved. There is a need.
  • a means for measuring the wafer height in real time is used in combination with the wafer thickness variation and the surface warpage.
  • An auto focus process is performed in which the image inspection stage 22 is moved in the vertical direction to automatically adjust the focal length.
  • the camera 21 acquires an observation image of the defective portion (S24).
  • the image inspection section 24 adjusts a threshold value for determining a defect based on the observation image of the reference defect portion.
  • the image inspection unit 24 specifies that the defective portion included in the observed image is truly a defective portion.
  • the contrast value is less than the threshold value, it is specified that the defective portion included in the observed image is not a defective portion. If the threshold value is too high, there is a risk that the recognition of a defective portion may be missed. If the threshold value is too low, a false detection of a defective portion may occur.
  • the reference defect is recognized as a defect, and a defect having a smaller defect level than the reference defect is not recognized as a defect. , A threshold is set.
  • the above steps S22 to S24 are repeated for other defective portions to acquire a plurality of observation images.
  • all the defective portions may be the inspection targets of the image inspection step S2, or it is determined that more precise inspection by the image inspection step S2 is necessary.
  • Only the defective part of the part may be the inspection target in the image inspection step S2.
  • an observation image may be obtained for a part determined to have no defect in the inspection in the laser inspection step S1.
  • inspection conditions such as focus adjustment determined at the time of the first image acquisition do not need to be significantly changed when acquiring observation images of other parts, so that acquisition of a plurality of observation images can be promptly performed. It can be carried out.
  • the image inspection unit 24 specifies the attribute and the size of the defective part based on the observation image (S25). According to the threshold value determined based on the observation result of the reference defect portion, it is specified whether or not the observation image of the defect portion obtained at each part of the wafer is a defect portion to be truly treated as a defect portion. Therefore, only a defective portion having a defect level equal to or higher than the reference defective portion can be handled as a truly defective portion in the image inspection step S2, so that an inspection result that meets the inspection purpose can be obtained.
  • the inspection result is displayed on the display 5 after the inspection in the image inspection step S2 is performed for each defective portion specified in the laser inspection step S1.
  • the result of the image inspection step S2 is passed from the image inspection unit 24 to the control unit 4, and the control unit 4 displays the composite inspection result based on the inspection results of both the laser inspection step S1 and the image inspection step S2 on the display 5. indicate.
  • the threshold value for the image inspection method since the attribute and the degree of the defect are unknown at first, acquisition of the observation image and setting of the threshold value for some defects are repeated, or the threshold value for the same defect is determined. It is necessary to determine a threshold value for determining whether or not to be treated as a defective part by resetting the threshold value, for example, so that the time required for the threshold value adjustment may be long.
  • the image inspection method tends to require a longer time for the inspection than the laser inspection method.
  • the focus adjustment is performed using the focus adjustment defect portion selected in advance based on the inspection result of the laser inspection step S1 as a clue. Therefore, the time required to find a defective portion used as a clue can be reduced, and as a result, the time required for focus adjustment can be reduced.
  • threshold adjustment is performed using a reference defect portion selected based on the inspection result of the laser inspection step S1 in advance as a clue. Therefore, the time required to find a defective portion used as a clue can be reduced, and the defective portion for adjusting the threshold can be uniquely determined. As a result, the time required for the threshold can be reduced. be able to.
  • the laser inspection method inspection can be performed at once by scanning the entire surface of the wafer with a laser, and the time required for the inspection tends to be shorter than in the image inspection method.
  • the identification of the attribute and the dimension of the defective portion in the laser inspection method tends to be lower in accuracy than the identification of the attribute and the dimension performed based on the observed image.
  • a defect existing on the front surface of the wafer may not be distinguished from a defect existing inside or on the rear surface of the wafer.
  • defect attributes are specified in a complex manner by combining inspection results obtained by two different inspection methods, highly accurate inspection results can be obtained.
  • an image inspection step S2 is performed.
  • the wafer that has been inspected in the laser inspection step S1 is placed on the image inspection stage 22 of the image inspection apparatus 2 by the transfer unit 3 (S21).
  • the image acquisition control unit 23 sets the defective portion specified in the laser inspection step S1 to be included in the image acquisition range of the camera 21 based on the coordinate information and the dimensions of the defective portion specified in the laser inspection step S1. Then, the magnification of the camera 21 is adjusted, and the horizontal position of the image inspection stage 22 is determined (S22). Subsequently, the focus of the camera 21 is adjusted so that the observed image of the defective portion becomes clear (S23).
  • “the observation image of the defective portion becomes clear” is specifically, the difference between the luminance value at the point of maximum luminance and the luminance value at the point of minimum luminance in the observation image. (Contrast value) is the maximum. That is, focus adjustment is performed based on the luminance value detected by the image sensor of the camera 21. Note that a contrast autofocus method is adopted as the autofocus method.
  • the camera 21 acquires an observation image of the defective portion (S24). Note that the above S22 to S24 may be repeated for a plurality of defective portions to obtain a plurality of observation images.
  • the defect portions to be inspected in the image inspection step S2 are selected from the defect portions identified by the inspection in the laser inspection step S1.
  • the image inspection unit 24 specifies the attributes and dimensions of the defective part based on the acquired observation image of the defective part (S25).
  • the image inspection unit 24 specifies that the defective portion included in the observed image is truly a defective portion.
  • the contrast value is less than the threshold value, it is specified that the defective portion included in the observed image is not a defective portion.
  • the threshold can be arbitrarily determined by the user, or can be determined by the image inspection unit 24. If the threshold value is too high, there is a risk that the recognition of a defective portion is missed. If the threshold value is too low, there is a possibility that a false detection of a defective portion may occur. Therefore, it is necessary to set an appropriate value according to the purpose of inspection.
  • the accuracy of the inspection in the laser inspection step S1 is inferior to the accuracy of the inspection in the image inspection step S2. It may not be a department. Further, even if the portion is identified as a defective portion in the inspection in the laser inspection step S1, it may not be necessary to treat the portion as a defective portion depending on the required quality of the final product. On the other hand, in the image inspection, it is possible to determine whether or not the defective portion is on the surface portion, and it is possible to accurately inspect the size, shape, color, etc. of the defective portion, and to have a contrast value equal to or more than a certain threshold value. The defective portion can be specified as a truly defective portion.
  • the image inspection unit 24 determines whether the image inspection unit 24 truly identifies the defect. Can be controlled, and an inspection result that meets the inspection purpose can be obtained.
  • the image inspection unit 24 is configured to automatically set the threshold based on the intensity of the secondary light detected by the scattered light detector 121 and the reflected light detector 122, it is necessary to determine by the user. Therefore, a series of inspections can be performed quickly.
  • the inspection result is displayed on the display 5 after the inspection in the image inspection step S2 is performed for each defective portion specified in the laser inspection step S1. Further, the result of the image inspection step S2 is passed from the image inspection unit 24 to the control unit 4, and the control unit 4 determines the defect of each defective portion based on the inspection results of both the laser inspection step S1 and the image inspection step S2. The attribute is specified, and the composite inspection result is displayed on the display 5.
  • defect attributes are specified in a complex manner by combining inspection results obtained by two different inspection methods, so that highly accurate inspection results can be obtained.
  • the inspection conditions for obtaining an observation image to be used for inspection of a wafer by the image inspection unit 24 determined based on the information on the defective part specified by the laser inspection unit 15 are the magnification, focus, and image of the camera 21.
  • the configuration in which the horizontal position of the inspection stage 22 and the threshold value for specifying the defective portion have been described as an example.
  • the inspection conditions may include the sensitivity of the image acquisition device, the exposure time, and the like, and may include a lighting device for assisting image acquisition. May include the brightness of the lighting device.
  • the configuration in which the horizontal position of the image inspection stage 22 is determined based on the coordinate information of the defective portion specified in the laser inspection step S1 so that the defective portion is included in the image acquisition range of the camera 21 is described.
  • a portion where the possibility of occurrence of a defect is higher than other portions on the wafer such as a portion where a jig holding the wafer abuts in a process before the inspection process, may be used.
  • the portion may be configured to be an image acquisition target regardless of the inspection result by the laser inspection method.
  • the configuration in which the focus adjustment of the image inspection is performed based on the focus adjustment defect portion selected in the laser inspection step S1 has been described as an example.
  • the focus specified for the defect specified in the laser inspection step S1 may be adjusted first based on the defect to be inspected.
  • the camera 21 is controlled based on the focus adjustment defect to adjust the focal length of focus, and the subsequent focus adjustment is performed by moving the image inspection stage up and down. It was explained as.
  • the focus adjustment may be performed only by controlling the camera 21 without being limited to such a configuration.
  • the configuration in which the focus adjustment is performed by the line sensor method has been described as an example.
  • a known autofocus method can be adopted.
  • the focus adjustment may be performed manually.
  • an example has been described in which, after determining the threshold value based on the inspection result of the reference defect portion, an image inspection is performed on the portion where the defect portion specified by the laser inspection method exists.
  • an image inspection may be performed on the entire surface of the wafer.
  • the configuration in which the threshold value of the image inspection is adjusted based on the reference defect part selected in the laser inspection step S1 has been described as an example.
  • an image inspection may be performed using a predetermined threshold value, and a defect to be inspected first may be replaced with a defect identified in the laser inspection step S1.
  • the image inspection may be performed by adjusting the threshold based on the threshold value.
  • the configuration in which the laser inspection step S1 is first performed by the laser inspection apparatus 1 and the image inspection step S2 is secondly performed by the image inspection apparatus 2 has been described as an example.
  • the wafer inspection may be performed using only one of the laser inspection method and the image inspection method.
  • the laser inspection unit 15 may be configured to specify a defective portion from the individual inspection results of each detector.
  • the condition for extracting the target for acquiring the observation image may include a selection condition for selecting from one or a plurality of individual inspection results of each detector.
  • Each of the detectors has a characteristic in the content of the defect detection. Therefore, for example, in the case of an inspection for the purpose of attaching a foreign substance, an inspection result of a scattered light detector having a high detection sensitivity of a protrusion is selected ( Example of extraction conditions), and by performing an image inspection based on the inspection result, inspection efficiency can be increased.
  • the inspection result of the reflected light detector whose surface roughness and undulation detection sensitivity are increased may be selected (an example of extraction conditions).
  • the extraction condition may include a selection condition for selecting a combination of inspection results of a plurality of detectors. For example, by selecting an inspection result obtained by combining an inspection result of a scattered light detector having an increased detection sensitivity of a protrusion and an inspection result of a scattered light detector having an increased detection sensitivity of a depression (an example of extraction conditions), Inspection results can be obtained in which attributes such as protrusions and depressions are made clearer.
  • an extraction condition including at least one of a defect attribute and a dimension for an inspection result selected under these selection conditions. For example, by configuring a defect portion that satisfies a condition (an example of an extraction condition) that “the defect attribute is a dent and the size of the dent is equal to or larger than a preset numerical value”, an image is acquired. Since the user can select the inspection target, the inspection efficiency can be further improved.
  • a condition an example of an extraction condition
  • a configuration may be adopted in which a defective part selected by the user among the defective parts specified in the inspection by the laser inspection method is an image acquisition target in the inspection by the image inspection method. For example, each defective part specified in the inspection by the laser inspection method may be displayed on the display, and the defect part selected by the user from the defective parts may be inspected by the image inspection method. By doing so, the user can arbitrarily select a defective portion to be subjected to the image inspection, and the time required for the inspection can be reduced.
  • the horizontal position of the image inspection stage 22 is determined based on the coordinate information of the defective portion specified in the laser inspection step S1 so that the defective portion is included in the image acquisition range of the camera 21.
  • the determined configuration has been described as an example. However, without being limited to such a configuration, when there is a defect of a specific mode that is likely to occur, it is determined that the defect matches at least one of the defect attribute and the size of the defect in the inspection by the laser inspection device.
  • the defective portion may be configured to be an image acquisition target.
  • a dent is likely to occur at a position where a jig for holding a wafer abuts in a pre-inspection process
  • a case where “the defect position is on the outer peripheral edge and the defect attribute is the dent And that the size of the depression is greater than or equal to a preset value "(an example of a specific condition) it is known in advance that such a defect is likely to occur if the defective portion is configured as an image acquisition target. This is preferable because the accuracy of specifying the defective portion related to the depression is improved.
  • Such specific conditions can be determined in advance by the user based on the design of the preceding process.
  • a wafer inspection apparatus includes a light source that irradiates a laser beam onto a wafer, a detector that detects secondary light in which the laser beam is scattered or reflected by the wafer, and the secondary beam that is detected by the detector.
  • a laser inspection unit having a laser inspection unit that inspects the wafer based on light intensity, an image acquisition device that acquires an observation image of the surface of the wafer, an image acquisition control unit that controls the image acquisition device, and An image inspection device having an image inspection unit for inspecting the wafer based on the observation image acquired by the image acquisition device, and a laser inspection result by the laser inspection device and the image inspection Based on an image inspection result by an apparatus, a defective portion of the wafer is specified, and a defect attribute of the defective portion is determined.
  • the wafer inspection method irradiates the wafer with laser light, detects the secondary light scattered or reflected by the wafer, and scans the wafer based on the intensity of the secondary light.
  • a highly accurate inspection result can be obtained in a short time by combining the inspection results of the two different inspection methods and specifying the defect attribute in a complex manner.
  • the image acquisition control unit based on the coordinate information of the defective portion identified by the laser inspection unit, so that the observed image includes the defective portion, It is preferable to specify a position on the wafer as an image acquisition target.
  • the coordinates at which the observation image is to be obtained can be quickly determined based on the inspection result by the laser inspection method, so that the time required for the inspection can be reduced.
  • the image acquisition control unit in the inspection by the laser inspection device, a defect portion that matches an extraction condition set in advance by a user, an image acquisition target in the wafer. Is preferred.
  • the inspection efficiency of a laser inspection apparatus that detects a large number of defects with high sensitivity to the presence or absence of a defect is improved by performing an image inspection based on a defect that meets a certain extraction condition. Can be.
  • the laser inspection apparatus has a plurality of the detectors, and the extraction condition is a selection condition for selecting from one or a plurality of individual inspection results of the detector. It is preferable to include
  • the laser inspection apparatus has a plurality of the detectors, and the extraction condition includes a selection condition for selecting a combination of a plurality of inspection results of the detectors. .
  • the extraction condition includes at least one of a defect attribute and a dimension.
  • the image acquisition control unit may set a defect portion selected by a user among the defect portions identified by the laser inspection device as an image acquisition target on the wafer. preferable.
  • the user can arbitrarily select a defective portion to be subjected to the image inspection from among the defective portions specified by the laser inspection, and the time required for the inspection can be reduced.
  • the image acquisition control unit may be configured such that at least one of a defect attribute and a dimension matches a specific condition preset by a user. It is preferable that the defective portion determined to be included in a position to be an image acquisition target on the wafer.
  • the defect matches at least one of the defect attribute and the dimension of the defect in the inspection by the laser inspection device.
  • the defective portion can be inspected by the image inspection method, and the defect can be inspected without leaking. For example, it is suitable for a case where a defect in a specific mode is likely to occur due to factors such as a device configuration in a process before the inspection process.
  • the present invention can be applied to, for example, a wafer inspection apparatus used for inspecting a silicon wafer raw material used in semiconductor manufacturing.
  • D Wafer inspection device 1: Laser inspection device 11: Light source 12: Detector 121: Scattered light detector 122: Reflected light detector 13: Rotating stage 14: Laser control unit 15: Laser inspection unit 2: Image inspection device 21: Camera 22: Image inspection stage 23: Image acquisition control unit 24: Image inspection unit 3: Conveyance unit 4: Control unit 5: Display

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Abstract

本発明に係るウエハ検査装置（Ｄ）は、ウエハにレーザ光を照射する光源（１１）、二次光を検出する検出器（１２）、および、二次光の強度に基づいてウエハを検査するレーザ検査部（１５）、を有するレーザ検査装置（１）と、ウエハの表面の観察画像を取得する画像取得装置（２１）、画像取得装置を制御する画像取得制御部（２３）、および、観察画像に基づいてウエハを検査する画像検査部（２４）、を有する画像検査装置（２）と、を備えるウエハ検査装置（Ｄ）であって、レーザ検査部（１５）は、ウエハが有する欠陥部を特定し、画像検査装置（２）は、レーザ検査部（１５）が特定した欠陥部に係る情報に基づいて、ウエハの検査に係る検査条件を定めることを特徴とする。

Description

ウエハ検査装置およびウエハ検査方法
　本発明は、ウエハ検査装置およびウエハ検査方法に関する。
　従来、半導体素子の製造工程におけるウエハについて、傷、窪み、突起、表面粗さ、うねり、付着物、などの欠陥が存在するか否かを検査するための検査装置が汎用されている。半導体素子の製造工程においては、かかる検査装置により欠陥の存在およびその属性を特定することによって、製品の品質の保証および製造工程の不具合の発見が実現されている。
　このような検査装置としては、たとえば、日本国特開２００８－２４１５７０号公報（特許文献１）に記載された、ウエハにレーザ光を照射した際に生じる散乱光や反射光などの二次光を検出することによって検査を行うレーザ検査方式を採用する装置が用いられている。レーザ検査方式を採用する装置は、ウエハの全面を一度に検査でき、ウエハの全面にわたる検査を迅速に行うことができる点で優れている。
　また、このような検査装置の別の例としては、日本国特開２００７－１３４４９８号公報（特許文献２）に記載された、ウエハ表面を観察した観察画像に基づいて検査を行う画像検査方式を採用する装置が用いられている。画像検査方式を採用する装置は、欠陥部１つ１つを十分に観察しうる倍率で観察画像を取得することで、精密な検査結果を得ることができる点で優れている。
日本国特開２００８－２４１５７０号公報 日本国特開２００７－１３４４９８号公報
　ところで、特許文献１のような技術では、ウエハの検査に適応できない場合があった。たとえば、ＳｉＣウエハ、ＧａＮウエハなどの透明なウエハを検査する場合においては、レーザ検査方式を採用する装置によっては、ウエハの表面に存在する欠陥部と、ウエハの内部または裏面に存在する欠陥部とを区別できない場合があった。
　一方、特許文献２のような技術では、検査に供する観察画像を取得するためのフォーカス調整や閾値調整などの条件設定に長い時間を要し、その結果として検査に要する時間が長くなる場合があった。
　そこで、レーザ検査方式が有する検査速度の観点における利点と、画像検査方式が有する精度における利点と、を併せ持つウエハ検査装置およびウエハ検査方法を実現することが望まれる。
　本発明に係るウエハ検査装置は、ウエハにレーザ光を照射する光源、前記レーザ光が前記ウエハにより散乱または反射された二次光を検出する検出器、および、前記検出器が検出する前記二次光の強度に基づいて前記ウエハを検査するレーザ検査部、を有するレーザ検査装置と、前記ウエハの表面の観察画像を取得する画像取得装置、前記画像取得装置を制御する画像取得制御部、および、前記画像取得装置により取得された観察画像に基づいて前記ウエハを検査する画像検査部、を有する画像検査装置と、を備えるウエハ検査装置であって、前記レーザ検査部は、前記ウエハが有する欠陥部を特定し、前記画像検査装置は、前記レーザ検査部が特定した前記欠陥部に係る情報に基づいて、前記ウエハの検査に係る検査条件を定めることを特徴とする。
　また、本発明に係るウエハ検査方法は、ウエハにレーザ光を照射し、前記レーザ光が前記ウエハにより散乱または反射された二次光を検出し、当該二次光の強度に基づいて前記ウエハを検査するレーザ検査ステップと、前記ウエハの表面の観察画像を取得し、取得された観察画像に基づいて前記ウエハを検査する画像検査ステップと、を含むウエハ検査方法であって、前記レーザ検査ステップにおいて、前記ウエハが有する欠陥部を特定し、前記画像検査ステップにおける前記欠陥部の特定に供する観察画像を取得する検査条件を、前記レーザ検査ステップにおいて特定した前記欠陥部に係る情報に基づいて定めることを特徴とする。
　これらの構成によれば、検査速度に優れるレーザ検査方式による検査結果を利用することで、精度に優れる画像検査方式による検査に要する時間を短縮することができ、精度の高い検査を短時間で実現することができる。
　以下、本発明の好適な態様について説明する。ただし、以下に記載する好適な態様例によって、本発明の範囲が限定されるわけではない。
　本発明に係るウエハ検査装置の一態様として、前記画像取得制御部は、前記レーザ検査部が特定した前記欠陥部から選択される少なくとも１つの選択欠陥部について前記レーザ検査部が特定した当該選択欠陥部の座標情報に基づいて、前記観察画像に前記選択欠陥部が含まれるように、前記ウエハにおいて画像取得対象とする位置を特定することが好ましい。
　この構成によれば、観察画像を取得するべき箇所の座標を、レーザ検査方式による検査結果に基づいて速やかに決定することができるため、検査に要する時間を短縮することができる。
　本発明に係るウエハ検査装置の一態様として、前記画像取得制御部は、前記選択欠陥部を含む前記観察画像における輝度の最大値と最小値との差が最大となるように、前記画像取得装置のフォーカス調整を行うことが好ましい。
　この構成によれば、レーザ検査方式により特定した欠陥部から選択される選択欠陥部を手がかりとしてフォーカス調整を行うため、観察画像を取得する際のフォーカス調整に要する時間を短くすることができ、検査に要する時間を短縮することができる。
　　本発明に係るウエハ検査装置の一態様として、前記画像検査部は、前記観察画像における輝度の最大値と最小値との差である輝度差に基づいて前記ウエハが有する欠陥部を特定するものであって、前記選択欠陥部を含む前記観察画像における前記輝度差に基づいて、前記画像検査部が前記欠陥部を特定するために用いる前記輝度差の閾値を定めることが好ましい。
　この構成によれば、検査速度に優れるレーザ検査方式による検査結果に基づいて、画像検査方式による検査において欠陥部と認識すべき欠陥部の閾値を定めることができるので、当該閾値を決定するために要する時間を短くすることができ、検査に要する時間を短縮することができる。
　本発明のさらなる特徴と利点は、図面を参照して記述する以下の例示的かつ非限定的な実施形態の説明によってより明確になるであろう。
ウエハ検査装置の構成図。 ウエハ検査方法のフロー図。
〔第一の実施形態〕
　本発明に係るウエハ検査装置および当該ウエハ検査装置を用いたウエハ検査方法の第一の実施形態について、図１、２を参照して説明する。
《ウエハ検査装置の構成》
　まず、本発明に係るウエハ検査装置の実施形態について、その構成を説明する。当実施形態に係るウエハ検査装置Ｄは、レーザ検査装置１と、画像検査装置２と、搬送部３と、制御部４と、ディスプレイ５と、を備える（図１）。レーザ検査装置１および画像検査装置２は、それぞれ検査対象であるウエハを受容可能であり、各装置においてウエハの検査を実行する。
　ウエハ検査装置Ｄが検査対象とするウエハは、特に限定されないが、たとえば、Ｓｉウエハ、ＳｉＣウエハ、ＧａＮウエハ、などであってよい。また、ウエハの形状は、一般的に市場に流通するものであれば特に限定されず、たとえば、直径２～１０インチ（５．１～２５．４ｃｍ）の円形状であってよい。ただし、ウエハの円形状の外周部の一部に、ノッチなどの位置決め基準点（不図示）が設けられており、ウエハを支持する装置（後述する回転ステージ１３など）によりウエハが回転した角度を、当該位置決め基準点を基準として特定できるようになっている。ウエハはその全面にわたって平坦であることが好ましいものであるが、傷、窪み、突起、表面粗さ、うねり、付着物、などの欠陥を有する場合がある。ウエハ検査装置Ｄは、ウエハが有するこれらの欠陥を特定することを目的として検査を行う装置である。
　レーザ検査装置１は、光源１１と、検出器１２と、回転ステージ１３と、レーザ制御部１４と、レーザ検査部１５と、を有する。
　光源１１は、回転ステージ１３上に載置されたウエハに対してレーザ光を照射するように構成されたレーザ光源である。また、回転ステージ１３は、水平移動可能に構成されており、この水平移動によってレーザ光を照射する対象位置を変更することができる。また、光源１１は、照射の角度や方向が異なる複数のレーザ光源であってもよい。
　検出器１２は、ウエハにより散乱された散乱光を検出する散乱光検出器１２１と、ウエハにより反射された反射光を検出する反射光検出器１２２と、を含む。散乱光検出器１２１および反射光検出器１２２は、それぞれ複数台の検出器であってよく、当実施形態では、散乱光検出器１２１として、低角度で照射されるレーザ光の散乱光を受光させて突起の検出感度を高くした散乱光検出器、高角度で照射されるレーザ光の散乱光を受光させて窪みの検出感度を高くした散乱光検出器、および、その他の欠陥に対応する散乱光検出器、を有する。また、反射光検出器１２２として、高角度で照射されるレーザ光の正反射光を受光させて表面粗さ、うねりの検出感度を高くした反射光検出器、および、低角度で照射されるレーザ光の正反射光を受光させて膜厚に関する欠陥の検出感度を高くした反射光検出器、を有する。なお、本明細書において、散乱光および反射光を総称して二次光という。
　回転ステージ１３は、ウエハを載置可能に構成されている。また、回転ステージ１３は、ウエハを載置した状態で、ウエハと一体に、水平移動可能、軸心まわりに回転運動可能、かつ、軸心に沿って上下移動可能、であるように構成されている。
　レーザ制御部１４は、光源１１、検出器１２、および、回転ステージ１３の運転を制御する演算装置である。光源１１については、レーザ光の発光・停止および強度を制御する。検出器１２についてはその起動および停止を制御する。回転ステージ１３については、その水平移動、回転運動および上下移動を制御する。
　レーザ検査部１５は、散乱光検出器１２１および反射光検出器１２２が検出した二次光の強度に係る信号入力に基づいて、前記ウエハを検査するための演算処理を行う演算装置である。なお、具体的な検査方法は後述する。
　画像検査装置２は、カメラ２１（画像取得装置の例）と、画像検査ステージ２２と、画像取得制御部２３と、画像検査部２４と、を有する。
　カメラ２１は、画像検査ステージ２２上に載置されたウエハの観察画像を取得可能に構成されている。なお、カメラ２１は、ウエハ全体の観察画像を取得することも、ウエハの一部を拡大した観察画像を取得することも、可能である。
　画像検査ステージ２２は、ウエハを載置可能であり、かつ、ウエハを載置した状態でウエハと一体に水平方向に平行移動可能に構成されている。画像検査ステージ２２の水平移動によって、カメラ２１が画像取得対象とする領域を制御する。
　画像取得制御部２３は、カメラ２１および画像検査ステージ２２の運転を制御する演算装置である。カメラ２１については、倍率、絞り、感度、フォーカスなどの調整を制御し、画像検査ステージ２２については、水平方向および上下方向の平行移動を制御する。
　画像検査部２４は、カメラ２１が取得した観察画像に基づいて、前記ウエハを検査するための演算処理を行う演算装置である。なお、具体的な検査方法は後述する。
　搬送部３は、レーザ検査装置１および画像検査装置２にウエハを配置し検査を実行できるようにする機能、および、レーザ検査装置１および画像検査装置２の相互間においてウエハを搬送する機能、を有する。制御部４は、ウエハ検査装置Ｄの全体の制御を行う演算装置である。特に、レーザ検査装置１（レーザ制御部１４、レーザ検査部１５）と画像検査装置２（画像取得制御部２３、画像検査部２４）との間の情報の授受を仲介する機能、および、レーザ検査装置１および画像検査装置２の双方の検査結果に基づいてウエハを複合的に検査する機能、を有する。ディスプレイ５は、レーザ検査装置１および画像検査装置２のそれぞれによる検査結果、ならびに、複合的な検査結果、を表示する。
《ウエハ検査方法》
　次に、ウエハ検査装置Ｄを用いたウエハ検査方法について、図２を参照して説明する。
　ウエハ検査装置Ｄによるウエハの検査においては、第一にレーザ検査装置１によるレーザ検査ステップＳ１が行われ、第二に画像検査装置２による画像検査ステップＳ２が行われる。
　レーザ検査ステップＳ１においては、ウエハが回転ステージ１３上に載置され（Ｓ１１）、当該ウエハに対し、光源１１からレーザ光が照射される（Ｓ１２）。ウエハに照射されたレーザ光は散乱光および反射光を生じ、これらの二次光はそれぞれ対応する散乱光検出器１２１および反射光検出器１２２により検出される（Ｓ１３）。このとき、レーザ光の照射および二次光の検出を行いながら、光源１１の水平移動および回転ステージ１３の回転運動を行うことで、ウエハの表面の全体にわたってレーザ光が走査され、ウエハの表面の全体にわたって検査が行われる（Ｓ１４）。
　一般に、走査対象の面が均一な平面であれば、その二次光は均一になる。しかし、走査対象の面に非連続な点、すなわち欠陥がある場合は、当該欠陥により生じる二次光は、当該欠陥の周囲の均一平面とは異なるものになる。これを利用して、レーザ検査部１５は、検出される二次光の強度が周囲と異なる箇所を、欠陥を有する箇所、すなわち欠陥部であると特定する（Ｓ１５）。
　なお、このとき、欠陥の属性によって生じる二次光の種類および強度が変化しうる。したがって、散乱光および反射光の検出結果を組み合わせることで、欠陥の属性を判定することができる。レーザ検査部１５は、各検出器による二次光の検出結果を組み合わせて、各欠陥の属性を判定する。具体的には、たとえば、検出された散乱光の強度に基づく散乱光検査結果として突起および窪みの各欠陥部を特定し、検出された反射光の強度に基づく反射光検査結果として表面粗さ、うねり、および、膜厚、に関する各欠陥部を特定する。
　ウエハの表面の全体にわたる検査の後、ディスプレイ５に検査結果が表示される。表示される検査結果は、欠陥を有すると特定された箇所の座標情報、欠陥の属性および寸法、欠陥が存在する箇所を示す欠陥マップ、ウエハ上の各点における二次光強度、などの情報を含む。ここで、座標情報は、ウエハに設けられた位置決め基準点に基づき、回転ステージ１３によってウエハが回転した角度を特定することによって定められる。これらの検査結果は、レーザ検査部１５から、制御部４を介して、画像取得制御部２３および画像検査部２４によって共有される。
　次に、画像検査ステップＳ２が行われる。画像検査ステップＳ２の検査では、最初に、レーザ検査ステップＳ１において特定した欠陥部から選択される欠陥部に基づいて、カメラ２１のフォーカスの焦点距離（検査条件の例）を調整するステップが行われ、次に、観察画像から欠陥部を特定するための閾値（検査条件の例）を調整するステップが行われる。このフォーカスの焦点距離を調整するための欠陥部（以下、フォーカス調整用欠陥部とする。）および閾値を調整するための欠陥部（以下、基準欠陥部とする。）は、画像取得制御部２３により自動的に（所定の属性とサイズのものを選択する）、あるいは、使用者の人為操作により、選択される。
　ここで、フォーカス調整用欠陥部は、サイズがある程度大きく凹凸の可能性の高いもの（たとえば、突起の検出感度を高くした散乱光検出器と窪みの検出感度を高くした散乱光検出器との出力の比が大きいもの）などが選択される。また、基準欠陥部は、要求される最終製品の品質などに鑑みて欠陥部として取り扱う必要があるものが選定され、具体的には、レーザ検査ステップＳ１の検査結果から、欠陥部として取り扱う欠陥の程度が最も小さい水準のもの（たとえば、深さが浅い窪み、高さが低い突起、など）から選択される。
　これらのフォーカスの焦点距離の調整と閾値の調整のステップの後に、その他の欠陥部の検査ステップが行われる。
　画像検査ステップＳ２において、レーザ検査ステップＳ１による検査を終えたウエハは、搬送部３によって画像検査装置２の画像検査ステージ２２に載置される（Ｓ２１）。
　画像取得制御部２３は、まず、フォーカス調整用欠陥部の、レーザ検査ステップＳ１において特定した座標情報および寸法に基づき、フォーカス調整用欠陥部がカメラ２１の画像取得範囲に含まれるように、カメラ２１の倍率（検査条件の例）を調整するとともに、画像検査ステージ２２の水平方向の位置（検査条件の例）を定める（Ｓ２２）。
　そして、カメラ２１のフォーカスの調整を行う（Ｓ２３）。焦点距離の調整に当たってはフォーカス調整用欠陥部の観察画像が明瞭になるように、具体的には、当該観察画像における輝度が最大の点における輝度の値と、輝度が最小の点における輝度の値と、の差（コントラスト値）が最大となるように調整が行われる。すなわち、カメラ２１の撮像素子が検出する輝度の値に基づいて、フォーカス調整を行う。
　より詳細には、フォーカス調整は、画像取得制御部２３の制御下においてオートフォーカス方式により行われる。当実施形態では、オートフォーカス方式としてラインセンサ方式を採用しており、当該オートフォーカス方式では、観察画像全体のコントラストが最も高くなるときのカメラ２１の焦点距離を、フォーカスが合う焦点距離として設定する必要がある。
　このフォーカス調整用欠陥部で焦点距離を調整した以降のフォーカス調整のステップ（Ｓ２３）においては、リアルタイムにウエハ高さを測定する手段を併用し、ウエハの厚みのばらつきや表面のそり具合に応じて画像検査ステージ２２を上下方向に移動させて当該焦点距離に自動調整するオートフォーカス処理が行われる。
　フォーカス調整の後、カメラ２１は欠陥部の観察画像を取得する（Ｓ２４）。
　続いて、基準欠陥部について上記のＳ２２～Ｓ２４を行い、画像検査部２４は、基準欠陥部の観察画像に基づいて欠陥と判断するための閾値を調整する。
　画像検査部２４は、当該観察画像におけるコントラスト値がある一定の閾値以上である場合に、当該観察画像に含まれる欠陥部が真に欠陥部であると特定する。一方、コントラスト値が閾値未満である場合は、当該観察画像に含まれる欠陥部は欠陥部ではないものであると特定する。閾値が高すぎる場合は欠陥部の認識漏れが生じるおそれがあり、閾値が低すぎる場合は欠陥部の誤検知が生じるおそれがあるので、検査目的に応じて適切な値を設定する必要がある。ここでは、基準欠陥部の観察画像に基づいて、基準欠陥部を欠陥部として認識し、かつ、基準欠陥部より欠陥程度の水準が小さい欠陥部を欠陥部として認識しない、という条件を満たすように、閾値が設定される。
　フォーカスの焦点距離と閾値の調整が終わると、他の欠陥部について上記のＳ２２～Ｓ２４を繰り返して行い、複数の観察画像を取得する。
　このとき、レーザ検査ステップＳ１における検査により特定した欠陥部のうち、すべての欠陥部を画像検査ステップＳ２の検査対象としてもよいし、画像検査ステップＳ２によるより精密な検査が必要と判断される一部の欠陥部のみを画像検査ステップＳ２の検査対象としてもよい。また、レーザ検査ステップＳ１における検査において欠陥部を有さないと判断した部位についても観察画像を取得してもよい。いずれの場合においても、最初の画像取得時に定めたフォーカス調整などの検査条件は、他の部位の観察画像を取得する際にも大きく変更する必要はないため、複数の観察画像の取得を速やかに行うことができる。
　画像検査部２４は、当該観察画像に基づいて、当該欠陥部の属性および寸法を特定する（Ｓ２５）。
　ウエハの各所で取得された欠陥部の観察画像は、基準欠陥部の観察結果をもとに決定された閾値に従って、真に欠陥部として取り扱うべき欠陥部であるか否かが特定される。よって、基準欠陥部以上の欠陥水準を有する欠陥部のみを画像検査ステップＳ２において真に欠陥部として取り扱うことができるため、検査目的に合致した検査結果を得ることができる。
　レーザ検査ステップＳ１において特定した各欠陥部について、画像検査ステップＳ２における検査が行われた後、ディスプレイ５に検査結果が表示される。また、画像検査ステップＳ２の結果は画像検査部２４から制御部４に受け渡され、制御部４は、レーザ検査ステップＳ１および画像検査ステップＳ２の双方の検査結果に基づく複合検査結果をディスプレイ５に表示する。
《当実施形態の効果》
　上記の実施形態により、レーザ検査方式が有する検査速度の観点における利点と、画像検査方式が有する精度における利点と、を併せ持つ検査を実現することができる。
　画像検査方式においては、欠陥部１つ１つを十分に観察しうる倍率で観察画像を取得することで、精密な検査結果を得ることができる。ただし、その反面、ウエハの全面を一度に検査することは難しい。
　また、前述したように、画像検査方式においてはフォーカス調整を行うことが必要であるが、ウエハの欠陥を含まない部分のように均一な平坦面を画像取得対象とする場合には、フォーカスを合わせにくいという特徴がある。そのため、少なくとも１つの欠陥部がカメラ２１の画像取得範囲に含まれるように画像検査ステージ２２の水平方向の位置を調整してから、当該欠陥部を手がかりとしてフォーカス調整を行うことが一般的である。しかし、画像検査装置２を単独で使用する場合においては、手がかりとして用いる欠陥部を発見することに時間を要し、その結果としてフォーカス調整に要する時間が長くなる場合があった。
　また、画像検査方式において閾値を設定する場合、最初は欠陥の属性や程度が不明な状態であるため、いくつかの欠陥を対象に観察画像の取得と閾値設定を繰り返したり、同じ欠陥についての閾値の再設定を行うなどして、真に欠陥部として取り扱うか否かを決める閾値を決めることが必要となるため、閾値調整に要する時間が長くなる場合があった。
　これらの点により、一般的に、画像検査方式はレーザ検査方式に比べて検査に要する時間が長くなる傾向があった。
　当実施形態においては、あらかじめレーザ検査ステップＳ１の検査結果に基づいて選択したフォーカス調整用欠陥部を手がかりとして用いてフォーカス調整を行う。そのため、手がかりとして用いる欠陥部を発見するために要する時間を短くすることができ、結果として、フォーカス調整に要する時間を短くすることができる。また、あらかじめレーザ検査ステップＳ１の検査結果に基づいて選択した基準欠陥部を手がかりとして用いて閾値調整を行う。そのため、手がかりとして用いる欠陥部を発見するために要する時間を短くすることができるとともに、閾値を調整するための欠陥部を一意的に定めることができるため、結果として、閾値に要する時間を短くすることができる。
　一方、レーザ検査方式においては、ウエハの全面をレーザで走査することで一度に検査でき、画像検査方式に比べて検査に要する時間が短くなる傾向がある。しかし、その反面、レーザ検査方式における欠陥部の属性および寸法の特定は、観察画像に基づいて行われる属性および寸法の特定に比べて精度が落ちる傾向があった。また、ＳｉＣウエハ、ＧａＮウエハなどの透明なウエハを検査する場合においては、ウエハの表面に存在する欠陥部と、ウエハ内部または裏面に存在する欠陥部とを区別できない場合があった。
　当実施形態においては、２つの異なる検査方法による検査結果を組み合わせて複合的に欠陥属性を特定するため、精度の高い検査結果が得られる。
　これらの方法を採用することにより、画像検査方式における検査時間が長くなるという欠点を解消し、精度の高い検査を短時間で実現するに至った。
〔第二の実施形態〕
　以下では、本発明の第二の実施形態について説明する。なお、第一の実施形態と共通する部分についての説明は省略する。具体的には、当実施形態に係るウエハ検査装置Ｄの構成、および、レーザ検査ステップＳ１の内容は、第一の実施形態と共通する。したがって、以下では、当実施形態に係る画像検査ステップＳ２について説明する。
《ウエハ検査方法》
　レーザ検査ステップＳ１の次に、画像検査ステップＳ２が行われる。レーザ検査ステップＳ１による検査を終えたウエハは、搬送部３によって画像検査装置２の画像検査ステージ２２に載置される（Ｓ２１）。
　当実施形態に係る画像取得制御部２３は、レーザ検査ステップＳ１において特定した欠陥部の座標情報および寸法に基づき、レーザ検査ステップＳ１において特定した欠陥部がカメラ２１の画像取得範囲に含まれるように、カメラ２１の倍率を調整するとともに、画像検査ステージ２２の水平方向の位置を定める（Ｓ２２）。続いて、欠陥部の観察画像が明瞭になるように、カメラ２１のフォーカスの調整を行う（Ｓ２３）。ここで、「欠陥部の観察画像が明瞭になる」とは、具体的には、当該観察画像における輝度が最大の点における輝度の値と、輝度が最小の点における輝度の値と、の差（コントラスト値）が最大となることを意味する。すなわち、カメラ２１の撮像素子が検出する輝度の値に基づいて、フォーカス調整を行う。なお、オートフォーカス方式としてコントラストオートフォーカス方式を採用している。
　フォーカス調整の後、カメラ２１は欠陥部の観察画像を取得する（Ｓ２４）。なお、上記のＳ２２～Ｓ２４を複数の欠陥部について繰り返して行い、複数の観察画像を取得してもよい。複数の観察画像を取得する場合、必ずしもすべての欠陥部の観察画像を取得する必要はなく、画像検査ステップＳ２において検査対象とする欠陥部を、レーザ検査ステップＳ１における検査により特定した欠陥部のうち、画像検査ステップＳ２によるより精密な検査が必要と判断される欠陥部に限定することができる。
　画像検査部２４は、取得した欠陥部の観察画像に基づいて、当該欠陥部の属性および寸法を特定する（Ｓ２５）。
　ここで、画像検査部２４は、当該観察画像におけるコントラスト値がある一定の閾値以上である場合に、当該観察画像に含まれる欠陥部が真に欠陥部であると特定する。一方、コントラスト値が閾値未満である場合は、当該観察画像に含まれる欠陥部は欠陥部ではないものであると特定する。かかる閾値は使用者が任意に定めることができ、あるいは、画像検査部２４が定めることができる。閾値が高すぎる場合は欠陥部の認識漏れが生じるおそれがあり、閾値が低すぎる場合は欠陥部の誤検知が生じるおそれがあるので、検査目的に応じて適切な値を設定する必要がある。
　後述するようにレーザ検査ステップＳ１における検査の精度は画像検査ステップＳ２における検査の精度に比べて劣るため、レーザ検査ステップＳ１における検査において欠陥部と特定された箇所であっても、実際には欠陥部ではない場合がある。また、レーザ検査ステップＳ１における検査において欠陥部と特定された箇所であっても、要求される最終製品の品質によっては、欠陥部として取り扱う必要がない場合がある。一方、画像検査では、欠陥部が表面部にあるか否かが判別でき、欠陥部の大きさ、形状、色合い等を正確に検査することができるとともに、ある一定の閾値以上のコントラスト値を持つ欠陥部が真に欠陥部であると特定できる。このように、レーザ検査ステップＳ１における検査において欠陥部と特定されたそれぞれの箇所について、観察画像に基づいて、真に欠陥部として取り扱うか否かを判断することができ、精度の高い検査結果を得ることができる。また、最終製品の要求品質などの基準と実際に取得された観察画像とに基づいて使用者が閾値を任意に設定すれば、画像検査部２４が真に欠陥部であると特定するか否かの挙動を制御することができ、検査目的に合致した検査結果を得ることができる。あるいは、画像検査部２４が、散乱光検出器１２１および反射光検出器１２２が検出した二次光の強度に基づいて閾値を自動的に設定するように構成すれば、使用者による判断を必要としないため、一連の検査を速やかに行うことができる。
　レーザ検査ステップＳ１において特定した各欠陥部について、画像検査ステップＳ２における検査が行われた後、ディスプレイ５に検査結果が表示される。また、画像検査ステップＳ２の結果は画像検査部２４から制御部４に受け渡され、制御部４は、レーザ検査ステップＳ１および画像検査ステップＳ２の双方の検査結果に基づいて、各欠陥部の欠陥属性を特定し、かかる複合検査結果をディスプレイ５に表示する。
《当実施形態の効果》
　当実施形態においては、あらかじめレーザ検査ステップＳ１において座標情報を特定した欠陥部を手がかりとして用いてフォーカス調整を行う。そのため、手がかりとして用いる欠陥部を発見するために要する時間を短くすることができ、結果として、フォーカス調整に要する時間を短くすることができる。また、画像検査ステップＳ２おいて検査対象とする欠陥部を、レーザ検査ステップＳ１における検査により特定した欠陥部のうち、より精密な検査が必要と判断される欠陥部に限定することができるため、画像検査ステップＳ２における検査点数を減らすことができる。この方法を採用することにより、画像検査方式における検査時間が長くなるという欠点を解消し、精度の高い検査を短時間で実現するに至った。
　また、各欠陥部の欠陥属性の特定においては、レーザ検査ステップＳ１または画像検査ステップＳ２のいずれか一方の検査によっては、十分な精度が得られない場合がある。当実施形態においては、２つの異なる検査方法による検査結果を組み合わせて複合的に欠陥属性を特定するため、精度の高い検査結果が得られる。
〔その他の実施形態〕
　本発明に係るウエハ検査装置および当該ウエハ検査装置を用いたウエハ検査方法のその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。
　上記の実施形態では、レーザ検査部１５が特定した欠陥部に係る情報に基づいて定められる画像検査部２４によるウエハの検査に供する観察画像を取得する検査条件が、カメラ２１の倍率およびフォーカス、画像検査ステージ２２の水平方向の位置、ならびに、欠陥部を特定するための閾値である構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、当該検査条件は、画像取得装置の感度、露光時間、などを含んでよく、また、画像取得を補助するための照明装置を備える場合にあっては、当該照明装置の明度を含んでよい。
　上記の実施形態では、レーザ検査ステップＳ１において特定した欠陥部の座標情報に基づき、当該欠陥部がカメラ２１の画像取得範囲に含まれるように、画像検査ステージ２２の水平方向の位置を定める構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、たとえば、検査工程の前工程においてウエハを保持する治具が当接する箇所などの、欠陥が生じる可能性がウエハ上の他の部位より高い部位が特定される場合は、当該箇所を、レーザ検査方式による検査結果にかかわらず必ず画像取得対象とするように構成してもよい。
　上記の実施形態では、レーザ検査ステップＳ１において選択されたフォーカス調整用欠陥部に基づいて画像検査のフォーカス調整を行う構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、レーザ検査ステップＳ１において特定された欠陥に対し、最初に検査対象となる欠陥に基づいてフォーカス調整するように構成してもよい。
　上記の実施形態では、フォーカス調整用欠陥部に基づいてカメラ２１を制御してフォーカスの焦点距離の調整を行ない、その後のフォーカス調整は画像検査ステージの上下移動させる方法でフォーカス調整を行う構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、フォーカス調整はカメラ２１の制御のみで行ってもよい。
　上記の実施形態では、フォーカス調整をラインセンサ方式により行う構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、公知のオートフォーカス方式を採用することができる。また、フォーカス調整を人為操作により行うように構成してもよい。
　上記の実施形態では、基準欠陥部の検査結果に基づいて閾値を決定したあと、レーザ検査方式により特定された欠陥部が存在する部位の画像検査を行う構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、ウエハ全面にわたって画像検査を行うように構成してもよい。
　上記の実施形態では、レーザ検査ステップＳ１において選択された基準欠陥部に基づいて画像検査の閾値を調整する構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、所定の閾値により画像検査を行うように構成してもよく、また、レーザ検査ステップＳ１において特定された欠陥に対し、最初に検査対象となる欠陥に基づいて閾値を調整して画像検査を行うように構成してもよい。
　上記の実施形態では、第一にレーザ検査装置１によるレーザ検査ステップＳ１が行われ、第二に画像検査装置２による画像検査ステップＳ２が行われる構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、レーザ検査方式または画像検査方式のいずれか一方のみによってウエハの検査が行われてもよい。
　上記の第二の実施形態においては、レーザ検査装置１の各検出器による二次光の検出結果を組み合わせて特定した欠陥部について画像検査装置２で観察画像を取得する構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、レーザ検査装置による検査において、使用者によりあらかじめ設定された抽出条件に合致する欠陥部を、画像検査装置２での画像取得対象とする構成であってもよい。
　たとえば、レーザ検査部１５は、各検出器の個々の検査結果から欠陥部を特定するように構成してもよい。そして、観察画像を取得する対象を抽出する条件として、各検出器の個々の検査結果の１つまたは複数の中から選択する選択条件を含むようにしてもよい。各検出器は、それぞれ欠陥の検出内容に特徴を有しているため、たとえば異物の付着を目的とした検査であれば、突起の検出感度を高くした散乱光検出器の検査結果を選択し（抽出条件の例）、その検査結果に基づいて画像検査を行うことで、検査効率を高めることができる。さらに表面粗さも検査する場合は、表面粗さ、うねりの検出感度を高くした反射光検出器の検査結果を選択すればよい（抽出条件の例）。また、抽出条件として、複数の検出器の検査結果の組合せを選択する選択条件を含むようにしてもよい。たとえば、突起の検出感度を高くした散乱光検出器の検査結果と、窪みの検出感度を高くした散乱光検出器の検査結果とを組み合わせた検査結果を選択する（抽出条件の例）ことで、突起や窪みなどの属性をより明確にした検査結果を得ることができる。
　また、これらの選択条件で選択された検査結果に対して、欠陥属性および寸法の少なくとも一方を含む抽出条件を設定可能としてもよい。たとえば「欠陥属性が窪みであり、かつ、当該窪みの寸法があらかじめ設定した数値以上であること」という条件（抽出条件の例）を満たす欠陥部を画像取得対象とするように構成することで、使用者が検査対象を取捨選択できるので、検査の効率をより高めることができる。
　また、レーザ検査方式による検査において特定した欠陥部のうち使用者により選択された欠陥部を、画像検査方式による検査における画像取得対象とする構成であってもよい。
たとえば、ディスプレイにレーザ検査方式による検査において特定した各欠陥部が表示され、その欠陥部の中から使用者が選択した欠陥部について画像検査方式による検査を行うようにしてもよい。こうすることで画像検査を行いたい欠陥部を使用者が任意に選択することができ、検査に要する時間を短縮することができる。
　上記の第二の実施形態では、レーザ検査ステップＳ１において特定した欠陥部の座標情報に基づき、当該欠陥部がカメラ２１の画像取得範囲に含まれるように、画像検査ステージ２２の水平方向の位置を定める構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、生じる可能性が高い特定の態様の欠陥が存在する場合は、レーザ検査装置による検査において当該欠陥に係る欠陥属性および寸法の少なくとも一方に合致すると判断した欠陥部を、画像取得対象とするように構成してもよい。たとえば、検査工程の前工程においてウエハを保持する治具が当接する箇所に窪みが生じやすい、という傾向があらかじめ判明している場合は、「欠陥の位置が外周縁にあり、欠陥属性が窪みであり、かつ、当該窪みの寸法があらかじめ設定した数値以上であること」という条件（特定条件の例）を満たす欠陥部を画像取得対象とするように構成すると、生じやすいことがあらかじめ判明している窪みに係る欠陥部を特定する精度が向上するため、好適である。かかる特定条件は、前工程の設計などに基づいて、使用者があらかじめ定めることができる。
　その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の範囲はそれらによって限定されることはないと理解されるべきである。当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜改変が可能であることを容易に理解できるであろう。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変された別の実施形態も、当然、本発明の範囲に含まれる。
〔本発明のその他の態様〕
　本発明に係るウエハ検査装置は、ウエハにレーザ光を照射する光源、前記レーザ光が前記ウエハにより散乱または反射された二次光を検出する検出器、および、前記検出器が検出する前記二次光の強度に基づいて前記ウエハを検査するレーザ検査部、を有するレーザ検査装置と、前記ウエハの表面の観察画像を取得する画像取得装置、前記画像取得装置を制御する画像取得制御部、および、前記画像取得装置により取得された観察画像に基づいて前記ウエハを検査する画像検査部、を有する画像検査装置と、を備えるウエハ検査装置であって、前記レーザ検査装置によるレーザ検査結果および前記画像検査装置による画像検査結果に基づいて、前記ウエハが有する欠陥部を特定し、かつ、当該欠陥部の欠陥属性を判断することを特徴としうる。
　また、本発明に係るウエハ検査方法は、ウエハにレーザ光を照射し、前記レーザ光が前記ウエハにより散乱または反射された二次光を検出し、当該二次光の強度に基づいて前記ウエハを検査するレーザ検査ステップと、前記ウエハの表面の観察画像を撮影し、取得された観察画像に基づいて前記ウエハを検査する画像検査ステップと、を含むウエハ検査方法であって、前記レーザ検査ステップにおけるレーザ検査結果および前記画像検査ステップにおける画像検査結果に基づいて、前記ウエハが有する欠陥部を特定し、かつ、当該欠陥部の欠陥属性を判断することを特徴としうる。
　これらの構成によれば、２つの異なる検査方法による検査結果を組み合わせて複合的に欠陥属性を特定することによって、精度の高い検査結果が短時間で得られる。
　本発明に係るウエハ検査装置の一態様として、前記画像取得制御部は、前記レーザ検査部が特定した前記欠陥部の座標情報に基づいて、前記観察画像に前記欠陥部が含まれるように、前記ウエハにおいて画像取得対象とする位置を特定することが好ましい。
　この構成によれば、観察画像を取得するべき座標を、レーザ検査方式による検査結果に基づいて速やかに決定することができるため、検査に要する時間を短縮することができる。
　本発明に係るウエハ検査装置の一態様として、前記画像取得制御部は、前記レーザ検査装置による検査において、使用者によりあらかじめ設定された抽出条件に合致する欠陥部を、前記ウエハにおいて画像取得対象とすることが好ましい。
　この構成によれば、欠陥の有無に対する感度が高く数多くの欠陥を検出するレーザ検査装置の検査結果に対して、ある抽出条件に合う欠陥に基づいて画像検査を行うことで検査の効率を高めることができる。
　本発明に係るウエハ検査装置の一態様として、前記レーザ検査装置は前記検出器を複数有し、前記抽出条件は、前記検出器の個々の検査結果の１つまたは複数の中から選択する選択条件を含むことが好ましい。
　本発明に係るウエハ検査装置の一態様として、前記レーザ検査装置は前記検出器を複数有し、前記抽出条件は、複数の前記検出器の検査結果の組合せを選択する選択条件を含むことが好ましい。
　本発明に係るウエハ検査装置の一態様として、前記抽出条件は、欠陥属性および寸法の少なくとも一方を含むことが好ましい。
　本発明に係るウエハ検査装置の一態様として、前記画像取得制御部は、前記レーザ検査装置が特定した欠陥部のうち使用者により選択された欠陥部を、前記ウエハにおいて画像取得対象とすることが好ましい。
　この構成によれば、レーザ検査で特定される欠陥部のうち、画像検査を行いたい欠陥部を使用者が任意に選択することができ、検査に要する時間を短縮することができる。
　本発明に係るウエハ検査装置の一態様として、前記画像取得制御部は、前記レーザ検査装置による検査において、欠陥属性および寸法の少なくとも一方が使用者によりあらかじめ設定された特定条件に合致するものであると判断された欠陥部を、前記ウエハにおいて画像取得対象とする位置に含めることが好ましい。
　この構成によれば、検査対象とするウエハにおいて生じる可能性が高い特定の態様の欠陥が存在する場合に、レーザ検査装置による検査において当該欠陥に係る欠陥属性および寸法の少なくとも一方に合致すると判断した欠陥部を画像検査方式による検査の対象とし、当該欠陥を漏らさず検査することができる。たとえば、検査工程の前工程の装置構成などの要因によって、ある特定の態様の欠陥が生じやすい場合などに好適である。
　本発明は、たとえば、半導体製造に供されるシリコンウエハ原料の検査に用いるウエハ検査装置に利用することができる。
　Ｄ　　　　　：ウエハ検査装置
　１　　　　　：レーザ検査装置
　１１　　　　：光源
　１２　　　　：検出器
　１２１　　　：散乱光検出器
　１２２　　　：反射光検出器
　１３　　　　：回転ステージ
　１４　　　　：レーザ制御部
　１５　　　　：レーザ検査部
　２　　　　　：画像検査装置
　２１　　　　：カメラ
　２２　　　　：画像検査ステージ
　２３　　　　：画像取得制御部
　２４　　　　：画像検査部
　３　　　　　：搬送部
　４　　　　　：制御部
　５　　　　　：ディスプレイ

Claims (5)

  1. 　ウエハにレーザ光を照射する光源、前記レーザ光が前記ウエハにより散乱または反射された二次光を検出する検出器、および、前記検出器が検出する前記二次光の強度に基づいて前記ウエハを検査するレーザ検査部、を有するレーザ検査装置と、
    　前記ウエハの表面の観察画像を取得する画像取得装置、前記画像取得装置を制御する画像取得制御部、および、前記画像取得装置により取得された観察画像に基づいて前記ウエハを検査する画像検査部、を有する画像検査装置と、を備えるウエハ検査装置であって、
    　前記レーザ検査部は、前記ウエハが有する欠陥部を特定し、
    　前記画像検査装置は、前記レーザ検査部が特定した前記欠陥部に係る情報に基づいて、前記ウエハの検査に係る検査条件を定めるウエハ検査装置。
  2. 　前記画像取得制御部は、前記レーザ検査部が特定した前記欠陥部から選択される少なくとも１つの選択欠陥部について前記レーザ検査部が特定した当該選択欠陥部の座標情報に基づいて、前記観察画像に前記選択欠陥部が含まれるように、前記ウエハにおいて画像取得対象とする位置を特定する請求項１に記載のウエハ検査装置。
  3. 　前記画像取得制御部は、前記選択欠陥部を含む前記観察画像における輝度の最大値と最小値との差が最大となるように、前記画像取得装置のフォーカス調整を行う請求項２に記載のウエハ検査装置。
  4. 　前記画像検査部は、前記観察画像における輝度の最大値と最小値との差である輝度差に基づいて前記ウエハが有する欠陥部を特定するものであって、前記選択欠陥部を含む前記観察画像における前記輝度差に基づいて、前記画像検査部が前記欠陥部を特定するために用いる前記輝度差の閾値を定める請求項２または３に記載のウエハ検査装置。
  5. 　ウエハにレーザ光を照射し、前記レーザ光が前記ウエハにより散乱または反射された二次光を検出し、当該二次光の強度に基づいて前記ウエハを検査するレーザ検査ステップと、
    　前記ウエハの表面の観察画像を取得し、取得された観察画像に基づいて前記ウエハを検査する画像検査ステップと、を含むウエハ検査方法であって、
    　前記レーザ検査ステップにおいて、前記ウエハが有する欠陥部を特定し、
    　前記画像検査ステップにおける前記欠陥部の特定に供する観察画像を取得する検査条件を、前記レーザ検査ステップにおいて特定した前記欠陥部に係る情報に基づいて定めるウエハ検査方法。
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