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公開番号2025044916
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-02
出願番号2023152743
出願日2023-09-20
発明の名称観察装置、観察方法および基板処理装置
出願人株式会社SCREENホールディングス
代理人個人,個人
主分類G01N 21/956 20060101AFI20250326BHJP(測定;試験)
要約【課題】半導体ウエハの周縁部などの被観察部を良好に撮像することができる観察装置、観察方法、ならびに当該観察装置を装備する基板処理装置を提供する。
【解決手段】この発明では、照明光学系が第1偏光子から出射されたp偏光を一次照明光として照射するように構成される等によって、p偏光のみを用いて被観察部(基板の周縁部を含む)の観察が実行される。このようにp偏光観察要件が満足された状態において、さらに拡散照明部への一次照明光の入射角がブリュースター角と同じ、またはそれに近い角度であるため、拡散照明部で正反射されたp偏光の強度が、拡散照明部で発生した拡散光の強度の10%以下となっている(正反射抑制要件)。これらの要件(p偏光観察要件および正反射抑制要件)ともに満足させることで、正反射光の影響が抑制され、観察像の品質が向上される。
【選択図】図12

特許請求の範囲【請求項１】
被観察物の被観察部を観察する観察装置であって、
一次照明光を前記被観察部の近傍に照射する照明光学系と、
前記被観察部の近傍で前記一次照明光を拡散させる拡散照明部を有し、前記拡散照明部で発生する拡散光を二次照明光として前記被観察部を照射して照明するヘッド部と、
前記二次照明光により照明された前記被観察部で反射された反射光を受光して前記被観察部を観察する観察光学系と、を備え、
前記照明光学系が、無偏光を出射する光源部と、前記光源部から出射された無偏光のうちｐ偏光のみを透過する第１偏光子とを有し、前記第１偏光子から出射されたｐ偏光を前記一次照明光として照射することを第１条件とし、
前記照明光学系が前記一次照明光として無偏光を出射する光源部を有するとともに、前記観察光学系が前記被観察部で反射された光のうちｐ偏光のみを透過する第２偏光子を有し、前記第２偏光子から出射されたｐ偏光を前記反射光として受光することを第２条件とし、
前記照明光学系が前記一次照明光としてｐ偏光を出射する光源部を有することを第３条件としたとき、
前記第１条件ないし前記第３条件のうちの一つが満足されるとともに、
前記拡散照明部への前記一次照明光の入射角がブリュースター角よりも小さい下限角からブリュースター角よりも大きな上限角の範囲内に入るように前記ヘッド部に対して前記照明光学系が配置されることで、前記拡散照明部で正反射されたｐ偏光の強度が、前記拡散照明部で発生した拡散光の強度の１０％以下となっていることを特徴とする観察装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
請求項１に記載の観察装置であって、
前記拡散照明部はフッ素系樹脂で形成されている、観察装置。
【請求項３】
請求項２に記載の観察装置であって、
前記フッ素系樹脂はポリテトラフルオロエチレンであり、
前記下限角および前記上限角は、それぞれ４９°、５７°である、観察装置。
【請求項４】
被観察物の被観察部を観察する観察方法であって、
前記被観察部の近傍に位置決めされたヘッド部の拡散照明部に照明光学系から一次照明光を照射することで、前記拡散照明部で発生する拡散光を二次照明光として前記被観察部を照射して照明する照明工程と、
前記二次照明光により照明された前記被観察部で反射された反射光を受光して前記被観察部を観察する観察工程と、を備え、
前記照明工程は、前記拡散照明部への前記一次照明光の入射角がブリュースター角よりも小さい下限角からブリュースター角よりも大きな上限角の範囲内に入るように前記ヘッド部に対して前記照明光学系を配置することで、前記拡散照明部で正反射されたｐ偏光の強度が、前記拡散照明部で発生した拡散光の強度の１０％以下となっている状態で実行され、
前記観察工程は、前記照明工程においてｐ偏光のみを前記一次照明光として照射するときには前記被観察部で反射された光をそのまま前記反射光として受光する一方、前記照明工程において無偏光を前記一次照明光として照射するときには前記被観察部で反射された光のうちｐ偏光のみを取り出して前記反射光として受光する工程である、
ことを特徴とする観察方法。
【請求項５】
基板を保持して回転させる回転機構と、
前記回転機構により回転される前記基板の周縁部に処理液を供給して前記基板の周縁部を処理する処理機構と、
前記周縁部を処理する前または処理した後に前記周縁部を観察する観察装置と、を備え、
前記観察装置は、
一次照明光を前記周縁部の近傍に照射する照明光学系と、
前記周縁部の近傍で前記一次照明光を拡散させる拡散照明部を有し、前記拡散照明部で発生する拡散光を二次照明光として前記周縁部を照射して照明するヘッド部と、
前記二次照明光により照明された前記周縁部で反射された反射光を受光して前記周縁部を観察する観察光学系と、を備え、
前記照明光学系が、無偏光を出射する光源部と、前記光源部から出射された無偏光のうちｐ偏光のみを透過する第１偏光子とを有し、前記第１偏光子から出射されたｐ偏光を前記一次照明光として照射することを第１条件とし、
前記照明光学系が前記一次照明光として無偏光を出射する光源部を有するとともに、前記観察光学系が前記周縁部で反射された光のうちｐ偏光のみを透過する第２偏光子を有し、前記第２偏光子から出射されたｐ偏光を前記反射光として受光することを第２条件とし、
前記照明光学系が前記一次照明光としてｐ偏光を出射する光源部を有することを第３条件としたとき、
前記第１条件ないし前記第３条件のうちの一つが満足されるとともに、
前記拡散照明部への前記一次照明光の入射角がブリュースター角よりも小さい下限角からブリュースター角よりも大きな上限角の範囲内に入るように前記ヘッド部に対して前記照明光学系が配置されることで、前記拡散照明部で正反射されたｐ偏光の強度が、前記拡散照明部で発生した拡散光の強度の１０％以下となっていることを特徴とする基板処理装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体ウエハなどの被観察物を観察する観察技術および当該観察技術を利用する基板処理装置に関するものである。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハなどの被観察物の周縁部に対して種々の処理を施す処理システムが知られている。例えば特許文献１では、基板に塗布材が塗り広げられた後で、基板のベベル部が洗浄される。また、ベベル洗浄工程後に、ベベル部の表面状態を観察してベベル部における塗布材の有無を判定する検査工程が実行される。この検査工程は、ベベル洗浄工程を実行する装置とは異なる装置で実行される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－１３９４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載のシステムでは、ベベル洗浄工程を実行する基板処理装置と、検査工程を実行する検査装置とが相互に分離されている。このため、基板処理装置での不良発生時と検査装置での不良発見に時間差が生じる。これが、歩留まり低下の要因となることがあった。
【０００５】
そこで、上記問題を解消するために、基板処理装置に観察装置を組み込むことが考えられる。しかしながら、観察装置は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）カメラを基板の周縁部に配置し、当該カメラにより基板の周縁部を観察する。また、ベベル部の表面状態を検査する場合、様々な方向からベベル部を観察するためのカメラと、カメラに対応して様々な方向からベベル部を照明するための光源が必要となる。つまり、従来の観察装置では、基板の周縁部近傍に配置する構成要素は比較的大きく、基板処理装置への観察装置の組込は困難であった。
【０００６】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、半導体ウエハの周縁部などの被観察部を良好に観察することができる観察装置、観察方法、ならびに当該観察装置を装備する基板処理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】
【０００７】
この発明の第１の態様は、被観察物の被観察部を観察する観察装置であって、一次照明光を被観察部の近傍に照射する照明光学系と、被観察部の近傍で一次照明光を拡散させる拡散照明部を有し、拡散照明部で発生する拡散光を二次照明光として被観察部を照射して照明するヘッド部と、二次照明光により照明された被観察部で反射された反射光を受光して被観察部を観察する観察光学系と、を備え、照明光学系が、無偏光を出射する光源部と、光源部から出射された無偏光のうちｐ偏光のみを透過する第１偏光子とを有し、第１偏光子から出射されたｐ偏光を一次照明光として照射することを第１条件とし、照明光学系が一次照明光として無偏光を出射する光源部を有するとともに、観察光学系が被観察部で反射された光のうちｐ偏光のみを透過する第２偏光子を有し、第２偏光子から出射されたｐ偏光を反射光として受光することを第２条件とし、照明光学系が一次照明光としてｐ偏光を出射する光源部を有することを第３条件としたとき、第１条件ないし第３条件のうちの一つが満足されるとともに、拡散照明部への一次照明光の入射角がブリュースター角よりも小さい下限角からブリュースター角よりも大きな上限角の範囲内に入るようにヘッド部に対して照明光学系が配置されることで、拡散照明部で正反射されたｐ偏光の強度が、拡散照明部で発生した拡散光の強度の１０％以下となっていることを特徴としている。
【０００８】
この発明の第２の態様は、被観察物の被観察部を観察する観察方法であって、被観察部の近傍に位置決めされたヘッド部の拡散照明部に照明光学系から一次照明光を照射することで、拡散照明部で発生する拡散光を二次照明光として被観察部を照射して照明する照明工程と、二次照明光により照明された被観察部で反射された反射光を受光して被観察部を観察する観察工程と、を備え、照明工程は、拡散照明部への一次照明光の入射角がブリュースター角よりも小さい下限角からブリュースター角よりも大きな上限角の範囲内に入るようにヘッド部に対して照明光学系を配置することで、拡散照明部で正反射されたｐ偏光の強度が、拡散照明部で発生した拡散光の強度の１０％以下となっている状態で実行され、観察工程は、照明工程においてｐ偏光のみを一次照明光として照射するときには被観察部で反射された光をそのまま反射光として受光する一方、照明工程において無偏光を一次照明光として照射するときには被観察部で反射された光のうちｐ偏光のみを取り出して反射光として受光する工程である、ことを特徴としている。
【０００９】
この発明の第３の態様は、基板処理装置であって、基板を保持して回転させる回転機構と、回転機構により回転される基板の周縁部に処理液を供給して基板の周縁部を処理する処理機構と、周縁部を処理する前または処理した後に周縁部を観察する観察装置と、を備え、観察装置は、一次照明光を周縁部の近傍に照射する照明光学系と、周縁部の近傍で一次照明光を拡散させる拡散照明部を有し、拡散照明部で発生する拡散光を二次照明光として周縁部を照射して照明するヘッド部と、二次照明光により照明された周縁部で反射された反射光を受光して周縁部を観察する観察光学系と、を備え、照明光学系が、無偏光を出射する光源部と、光源部から出射された無偏光のうちｐ偏光のみを透過する第１偏光子とを有し、第１偏光子から出射されたｐ偏光を一次照明光として照射することを第１条件とし、照明光学系が一次照明光として無偏光を出射する光源部を有するとともに、観察光学系が被観察部で反射された光のうちｐ偏光のみを透過する第２偏光子を有し、第２偏光子から出射されたｐ偏光を反射光として受光することを第２条件とし、照明光学系が一次照明光としてｐ偏光を出射する光源部を有することを第３条件としたとき、第１条件ないし第３条件のうちの一つが満足されるとともに、拡散照明部への一次照明光の入射角がブリュースター角よりも小さい下限角からブリュースター角よりも大きな上限角の範囲内に入るようにヘッド部に対して照明光学系が配置されることで、拡散照明部で正反射されたｐ偏光の強度が、拡散照明部で発生した拡散光の強度の１０％以下となっていることを特徴としている。
【００１０】
これらの発明では、ヘッド部が被観察部（基板の周縁部を含む）の近傍に位置決めされる。このヘッド部の拡散照明部に一次照明光が照射されることで、拡散照明部で発生した拡散光が二次照明光として被観察部を照射される。こうして拡散光で照明された被観察部では、拡散光の一部が反射される。そして、反射光が観察光学系に入射され、被観察部が観察される。
（【００１１】以降は省略されています）

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