CN101069088A - 表面检查装置及表面检查方法 - Google Patents

Abstract

本发明的表面检查装置，用于检查板状物体(100)的外周边部所形成的多个面(101a、101b、101c)，包括：对板状物体形成有多个面的外周边部进行摄影的摄影装置(30)；及对通过摄影装置得到的图像进行处理的图像处理装置；摄影装置包括：光学系统(11、12、13)，将板状物体的多个面的像引导到同一方向；及单一的摄像机单元(20)，具有摄像面(20d)并配置成使由光学系统引导到同一方向的多个面的像在摄像面上成像。

Description

表面检查装置及表面检查方法

技术领域

本发明是关于对形成在硅晶片等板状物体的外周边部的多个面进行摄影来得到该多个面的图像的表面检查装置及表面检查方法。

背景技术

一般来说，在板状物体的硅晶片的外周边部由外周面、及该硅晶片的上下一对板面形成边缘部，边缘部容易因施加外力而损伤，所以被倒角加工。这样，在硅晶片的外周边部存在外周面、及由倒角加工形成的第1锥形面及第2锥形面。

当在上述板状物体的外周边部形成的3个面上有压痕、裂缝、微小突起、附着微粒等缺陷时，可能对硅晶片产生致命的不良情况。因此，被倒角加工的硅晶片，需要检查在外周边的三个面上是否有压痕、裂缝、微小突起、附着微粒等缺陷。

过去，提出了一种表面检查装置，在进行检查硅晶片上的外周边部时，对该外周边部的多个面进行摄影以得到该多个面的图像。这样的现有技术，例如在下述的专利文献1及专利文献2中所示。

即，现有的表面检查装置，如图8中所示，具有第1至第3的CCD摄像机10a、10b、10c作为摄影部。在成为检查对象的圆盘状硅晶片100的外周边部形成外周面101a、由硅晶片100的上表面外缘的倒角形成的上侧锥形面101b、及由硅晶片100的下表面外缘的倒角形成的下侧锥形面101c的3个面。

上述第1CCD摄像机10a配置在与上述外周边部的外周面101a相对的位置，第2CCD摄像机10b配置在与上侧锥形面101b相对的位置。上述第3CCD摄像机10c配置在与上述下侧锥形面101c相对的位置。

在这样的状态下，通过使硅晶片100以其中心为轴(图中省略)旋转，第1至第3CCD摄像机10a、10b、10c分别对硅晶片100的外周边部的外周面101a、上侧锥形面101b及下侧锥形面101c进行摄像。

这样，分别得到基于从第1CCD摄像机10a输出的摄像信号的与外周面101a对应的图像、基于从第2CCD摄像机10b输出的摄像信号的与上侧锥形面101b对应的图像、和基于从第3CCD摄像机10c输出的摄像信号的与下侧锥形面101c对应的图像。

这些图像，例如显示在显视装置上。检查员根据与在该显示装置上所显示的上述硅晶片100的外周边部的外周面101a、上侧锥形面101b及下侧锥形面101c分别对应的各图像，检查在上述外周边部是否存在裂缝及附着微粒等的缺陷。

专利文献1：(日本)特开2003-139523号公报

专利文献2：(日本)特开2003-243465号公报

但是，在上述的现有表面检查装置中，分别用第1至第3CCD摄像机10a、10b、10c对形成在硅晶片外周边部的多个面、即外周面101a、上侧锥形面101b及下侧锥形面101c进行摄影，得到每个面的各图像。

这样，由于具有3台CCD摄像机10a、10b、10c，所以装置本身大型化并且成本会升高。另外，由于需要使从第1至第3CCD摄像机10a、10b、10c分别得到的3个画面的图像同步对准，所以其图像处理也很复杂。

发明内容

本发明是为了解决上述现有问题而提出的，其目的在于提供一种表面检查装置及表面检查方法，可以降低成本且小型化，其图像处理也很容易。

本发明的表面检查装置，对形成在板状物体外周边部的多个面进行检查，其特征在于，包括：

摄影机构，对上述板状物体的形成有多个面的外周边部进行摄影；及

图像处理装置，对利用上述摄影机构所得到的图像进行处理；

上述摄影机构包括：

光学系统，将上述板状物体的多个面的像引导到同一方向；及

单一的摄像机单元，具有摄像面并配置成使通过上述光学系统引导到同一方向上的多个面的像在上述摄像面上成像。

本发明的表面检查方法，对形成在板状物体外周边部的多个面进行检查，其特征在于，包括：

将在上述板状物体的外周边部形成的多个面的各像引导到同一方向的工序；

使引导到同一方向的多个面的各像在单一的摄像机单元的摄像面上成像的工序；以及

对在上述摄像机单元的摄像面上成像的上述多个面的各像进行图像处理的工序。

发明效果

根据本发明所涉及的表面检查装置及表面检查方法，可以通过单一的摄像机单元得到与成为检查对象的板状物体外周边部上形成的多个面对应的图像，所以可以实现该装置的低成本化和小型化。

而且，由于板状物体的外周边部的多个面的各个像在单一的摄像机单元的摄像面上成像，所以可以对在该摄像面上成像的上述多个面的多个图像成批地进行处理，从而其图像处理也变得容易。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的表面检查装置中的摄影机构构成例的图。

图2是表示本发明的实施方式所涉及的表面检查装置中的摄影机构的其它构成例的图。

图3是表示本发明的实施方式所涉及的表面检查装置的基本构成的图。

图4是表示成为摄影对象的硅晶片的图。

图5是表示对图4中所示的硅晶片的形成有缺口的外周边部进行摄影时的显示图像例的图。

图6是表示本发明的实施方式所涉及的表面检查装置中的摄像机构另一构成例的图。

图7是表示采用图6中所示的摄像机构对硅晶片的形成有缺口的外周边部进行摄影时的显示图像例的图。

图8是表示现有的表面检查装置中的摄影机构的构成例的图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的一实施方式。

本发明的实施方式所涉及的表面检查装置的摄影机构50，如图1中所示地构成。该表面检查装置以板状的硅晶片100为检查对象，可检查其外周边部的裂缝及附着微粒等缺陷。

在图1中，硅晶片100放置在转台110上，随着该转台110的旋转，以其轴心Lc为中心旋转。硅晶片100的外周边部具有：外周面101a；上侧锥形面101b，是对该外周面101a和与上述转台110相对的面相反一侧的面即上表面构成的第1边缘部进行倒角而形成的第1锥形面；及下侧锥形面101c，是对外周面101a和与上述转台相对的下表面构成的第2边缘部进行倒角而形成的第2锥形面。

在硅晶片100的外周边部的上侧锥形面101b附近配置有第1导向镜11，在其下侧锥形面101c附近配置有第2导向镜12。对第1导向镜11及第2导向镜12的倾斜度进行设定，使由第1导向镜11反射的上侧锥形面101b的像被引导的方向、与由第2导向镜12反射的下侧锥形面101c的像被引导的方向在相同方向上平行。

摄像机单元20具有摄像机透镜20a和摄像机主体20b。摄像机主体20b例如作为摄像元件具有CCD线传感器(line senser)20c，构成为使通过摄像机透镜20a引导的像在该CCD线传感器20c的摄像面20d上形成。而且，摄像机单元20具有包括硅晶片100的外周边部的视野范围，并配置在由上述的第1导向镜11及第2导向镜12引导的上侧锥形面101b的像及下侧锥形面101c的像以聚焦状态在上述摄像面20d上成像的位置，即，配置在以焦点一致的状态成像的位置。

通过使上侧锥形面101b、第1导向镜11及摄像机单元20的相对位置关系、与下侧锥形面101c、第2导向镜12及摄像机单元20的相对位置关系相同，如上所述，可以使上侧锥形面101b的像和下侧锥形面101c的像同时以聚焦状态在上述摄像面20d上成像。

硅晶片100的外周面101a的像，通过摄像机单元20的摄像机透镜20a在摄像机主体20b内的摄像面20d上形成。这时，由于从上侧锥形面101b及下侧锥形面101c经由第1导向镜11及第2导向镜12到摄像机单元20的各光路长度、与从外周面101a到摄像机单元20的光路长度不同，因此，若保持原样，则外周面101a的像不会以聚焦状态在摄像机主体20b内的摄像面20d上成像。因此，在硅晶片100的外周面101a和摄像机单元20之间设置由凸透镜构成的校正透镜13。

通过由该校正透镜13形成硅晶片100的外周面101a的虚像，可以使从该虚像形成位置到摄像机单元20的光路长度、与从上述上侧锥形面101b及下侧锥形面101c经由第1导向镜11及第2导向镜12到摄像机单元20的各光路长度对齐。这样，硅晶片100的外周面101a的像由校正透镜13及摄像机透镜20a引导为以聚焦状态成像在摄像机主体20b内的摄像面20d上。

这样，通过设置在摄像机单元20和硅晶片100的外周边部之间的、作为光学系统的第1导向镜11、第2导向镜12及校正透镜13，使在上述外周边部的外周面101a、上侧锥形面101b及下侧锥形面101c的各像引导为以聚焦状态成像在摄像机单元20的摄像面20d上。

并且，在摄像机单元20和硅晶片100的外周面101a之间可以不设置校正透镜13。这时，通过摄像机透镜20a焦点位置的调整，在外周面101a的像以聚焦状态成像在摄像面20d的位置，设置摄像机单元20。

而且，在上侧锥形面101b和摄像机单元20的光路、及下侧锥形面101c和摄像机单元20的光路上，分别设置由凹透镜构成的校正透镜。这样也可以使硅晶片100的外周面101a、上侧锥形面101b及下侧锥形面101c的各像以聚焦状态成像在摄像机单元20的摄像面20d上。

所谓在上述摄像面20d上的以聚焦状态的成像，不只是由摄像机单元20摄像的像(实像或虚像)与摄像机透镜20a的焦点位置一致的情况，也包括该像在摄像机透镜20a的焦点深度的范围内的情况。

另外，在该表面检查装置中设置有照射硅晶片100的外周边部的照明装置(省略图示)。作为该照明装置例如可以使用特开2003-139523号公报、及特开2003-243465号公报中公开的装置中所采用的形状的光源。

表面检查装置的摄像机构也可以如图2中所示地构成。

即，这时的摄像机构50A具有在摄像机单元20和硅晶片100的外周边部之间设置的构成光学系统的方向变换镜14。方向变换镜14将通过校正透镜13引导的硅晶片100外周面101a的像、通过第1导向镜11引导的上侧锥形面101b的像、及通过第2导向镜12引导的下侧锥形面101c的像进行反射，使该引导方向大致变换90°。而且，摄像机单元20配置成使由方向变换镜14反射的各像在摄像机主体20b内的CCD线传感器20c的摄像面20d上成像。

这样，通过设置方向变换镜14，可以将与成为检查对象的硅晶片100外周边部相对设置的摄像机单元20(参照图1)设置在硅晶片100斜下方。

包括上述结构的摄影机构50、50A的表面检查装置的基本构成如图3中所示。即，上述表面检查装置如上所述地包括硅晶片100外周边部配置在成为视野范围的规定位置的摄像机单元20、图像处理装置30及显示装置40。摄像机单元20依次将对应于通过转台110旋转的硅晶片100的外周面101a、上侧锥形面101b、下侧锥形面101c这3个像的图像信号传送给图像处理装置30。

图像处理装置30依次从摄像机单元20取入图像信号，根据该图像信号，将表示由摄像机单元20摄影的图像的图像数据的1个画面量在图像存储器上展开。然后，图像处理装置30将在图像存储器上展开的1个画面量的图像数据依次输出给显示装置40。这样，在显示装置40上显示该1个画面量的图像。

如上所述，由于硅晶片100外周面101a的像、上侧锥形面101b的像、下侧锥形面101c的像这3个像，在摄像机单元20的摄像面20d上成像，所以基于与这3个像对应的图像信号的上述1个画面量的图像鲜明地包含这3个像。

从而，在硅晶片100的外周边部例如图4中所示地形成缺口102时，在该缺口102进入摄像机单元20的视野范围时被取入而显示在显示装置40上的图像如图5所示。

在图5中，在显示装置40的画面40a上，显示对应于硅晶片100外周面101a的视野图像部分Ea、对应于夹着该部分的上侧锥形面101b的视野图像部分Eb及对应于下侧锥形面101c的视野图像部分Ec。

而且，在对应于外周面101a的视野图像部分Ea，显示包括缺口部201a的外周面图像200a，在对应于上侧锥形面101b的视野图像部分Eb显示包括缺口部201b的上侧锥形面图像200b，在对应于下侧锥形面101c的视野图像部分Ec显示包括缺口部201c的下侧锥形面图像200c。

外周面图像200a、上侧锥形面图像200b及下侧锥形面图像200c原来是包含在1个画面中的图像。因此，即使不进行这些图像的同步处理，外周面图像200a的缺口部201a、上侧锥形面图像200b的缺口部201b、及下侧锥形面图像200c的缺口部201 c的画面40a上的横向位置也相同。

检查员观看在显示装置40的画面40a上作为1个画面量的图像显示的外周面图像200a、上侧锥形面图像200b及下侧锥形面图像200c，可以目视检查在外周边部的外周面101a、上侧锥形面101b及下侧锥形面101c上是否有压痕、裂缝、微小突起或附着微粒等缺陷。

通过上述的表面检查装置，用单一的摄像机单元20对硅晶片100的外周边部进行摄影，从而在显示装置40上显示包括与构成该外周边部的外周面101a、上侧锥形面101b及下侧锥形面101c各像对应的鲜明的外周面图像200a、上侧锥形面图像200b及下侧锥形面图像200c的1个画面量的图像。从而，不需要像现有技术那样对各面单独地进行摄影的多个摄像机，可以实现装置的低成本化及小型化。

另外，在图像处理装置30中，不对与外周面101a、上侧锥形面101b及下侧锥形面101c像对应的图像数据进行单独的处理，而可以作为1个画面量的图像数据进行处理。因此，可以减少图像处理量，并且，如上所述，即使成为检查对象的硅晶片100旋转，在对应于各面的图像显示时也不需要取得其同步。因此，在图像处理装置30上的处理也比较简单。

图6表示表面检查装置的再一其它实施方式。并且，与图1相同的部分附加相同标号，省略其详细说明。

与图1所示的摄像机构50对硅晶片100的外周面101a、上侧锥形面101b及下侧锥形面101c进行摄像相比，图6中所示的摄像机构50B，除这3个面之外，还将硅晶片100的外周边部上表面100a和外周边部下表面100b的像通过摄像机单元20的摄像机透镜20a摄像到摄像机主体20b内的摄像面20d上。

即，上述摄像机构50B在硅晶片100的外周边部上表面100a附近配置有第3导向镜15，在外周边部上表面100b附近配置有第4导向镜16。上述第3导向镜15和第4导向镜16的倾斜角被设定成，使由第3导向镜15反射的外周边部上表面100a的像被引导的方向及由第4导向镜16反射的外周边部下表面100b的像被引导的方向，都与由第1导向镜11反射的上侧锥形面101b的像及由第2导向镜12反射的下侧锥形面101c的像被引导的方向在同方向上平行。

硅晶片100的外周边部上表面100a、及外周边部下表面100b的像，通过摄像机单元20的摄像机透镜20a，成像在摄像机主体20b内的摄像面20d上。这时，由于从上侧锥形面101b及下侧锥形面101c经由第1导向镜11及第2导向镜12到摄像机单元20的各光路长度、与从外周边部上表面100a、外周边部下表面100b到摄像机单元20的光路长度不同，所以若保持原样，则外周边部上表面100a、外周边部下表面100b的像不能以聚焦状态在摄像机主体20b内的摄像面20d上成像。

因此，在硅晶片100的外周边部上表面100a和摄像机单元20之间、及外周边部下表面100b和摄像机单元20之间分别设置由凹透镜构成的校正透镜17。

由于通过设置校正透镜17可以使两者的光路长度光学地对齐，所以当硅晶片100的外周边部上表面100a和外周边部下表面100b的像经过校正透镜17及摄像机透镜20a被引导到摄像机主体20b内时，这些像能够以聚焦状态在CCD线传感器20c的摄像面20d上成像。

即，在该实施方式中，通过作为光学系统的第1至第4导向镜11、12、15、16及校正透镜13、17，硅晶片100外周边部的外周面101a、上侧锥形面101b、下侧锥形面101c、外周边部上表面100a、及外周边部下表面100b这5个各像被引导为以聚焦状态在单一摄像机单元20的摄像面20d上成像。

而且，摄像机单元20将与由转台110旋转的硅晶片100的5个像对应的图像信号，依次传输给图3所示的图像处理装置30，在图像处理装置30中，依次取入来自摄像机单元20的图像信号，根据该图像信号将表示由摄像机单元20摄像的图像的图像数据的一个画面量在图像存储器上展开。然后，图像处理装置30依次将在图像存储器上展开的1个画面量的图像数据输出给显示装置40。

图7表示用上述摄像机构50B对硅晶片100摄像时在显示装置40的画面40a上所显示的图像，是相当于图5的图。

在图7中，与图5的不同点在于，在显示装置40的画面40a内，对应于硅晶片100的外周边部上表面100a的视野图像部分Ed、及对应于外周边部下表面100b的视野图像部分Ee分别在最上位置、最下位置进行显示这一点。而且，在对应于外周边部上表面100a的视野图像部分Ed中表示包括缺口201d的外周边部上表面图像200d，在对应于外周边部下表面100b的视野图像部分Ee中表示包括缺口部201e的外周边部下表面像200e。

从而，根据该实施方式，形成外周面图像200a、上侧锥形面图像200b、下侧锥形面图像200c、外周边部上表面图像200d及外周边部下表面图像200e这5个图像包含在1个画面中的图像。

因此，即使对这5个图像不进行同步处理，在外周面图像200a的缺口部201a、上侧锥形面图像200b的缺口部201b、下侧锥形面图像200c的缺口部201c、外周边部上表面图像200d的缺口部201d及外周边部下表面图像200e的缺口部201e的画面40a上的横向位置也相同。

结果，检查员观看显示装置40的画面40a，可以目视检查在硅晶片100的外周边部的外周面101a、上侧锥形面101b、下侧锥形面101c、外周边部上表面100a及外周边部下表面100b上是否有压痕、裂缝、微小突起或附着微粒等缺陷。

并且，在摄像机单元20和作为检查对象的硅晶片100的外周边部之间设置的光学系统，不限于图1、图2及图6中所示的结构，只要能够将构成其外周边部的多个面的各个像引导到摄像机单元20，在CCD线传感器20c的摄像面20d上成像，则不特别限定。

另外，图像处理装置30不仅使基于来自摄像机单元20的图像信号的图像显示在显示装置40上，还可以通过进行规定的图像分析处理，自动进行缺陷的有无判断、个数、分类等。

本发明所涉及的表面检查装置及表面检查方法，可以实现低成本化且小型化，其图像处理也可变得容易，特别是作为检查在硅晶片等的外周边部上形成的多个面的表面检查装置及表面检查方法是有用的。

产业上的可利用性

根据本发明所涉及的表面检查装置及表面检查方法，由于采用单一的摄像机单元可以得到与成为检查对象的板状物体外周边部的多个面对应的图像，所以可以实现该装置的低成本化和小型化。

而且，由于成为检查对象的板状物体的外周边部的多个面的各像在单一摄像机单元的摄像面上成像，可以对在该摄像面上成像的、与上述多个面的多数像对应的图像成批地进行处理，所以其图像处理也变得容易。

Claims (6)

1、一种表面检查装置，对形成在板状物体的外周边部的多个面进行检查，其特征在于，包括：

摄影机构，对上述板状物体的形成有多个面的外周边部进行摄影；及

图像处理装置，对利用上述摄影机构所得到的图像进行处理；

上述摄影机构包括：

光学系统，将上述板状物体的多个面的像引导到同一方向；及

单一的摄像机单元，具有摄像面并配置成使通过上述光学系统引导到同一方向上的多个面的像在上述摄像面上成像。

2、如权利要求1所述的表面检查装置，其特征在于：

上述板状物体的外周边部具有：第1锥形面，对由该板状物体的外周面、上述板状物体上的一个板面和上述外周面构成的第一边缘部进行倒角而形成；及第2锥形面，对由上述外周面和上述板状物体的另一板面构成的第2边缘部进行倒角而形成；

上述光学系统，具有：

第1导向镜，对上述第1锥形面的像进行反射，将该像引导到上述摄像机单元；

第2导向镜，对上述第2锥形面的像进行反射，将该像引导到上述摄像机单元；及

校正透镜，设置在上述摄像机单元和上述外周面之间，使该外周面的像在上述摄像机单元的摄像面上成像。

3、如权利要求2所述的表面检查装置，其特征在于：

上述光学系统具有上述第1导向镜、上述第2导向镜、及将通过上述校正透镜引导的上述各面的像向规定方向反射的方向变换镜。

由上述方向变换镜反射的上述各面的像，在上述摄像机单元的摄像面上成像。

4、如权利要求1所述的表面检查装置，其特征在于：

具有放置上述板状物体的转台，上述板状物体通过该转台旋转。

5、一种表面检查方法，对形成在板状物体的外周边部的多个面进行检查，其特征在于，包括：

将在上述板状物体的外周边部形成的多个面的各像引导到同一方向的工序；

使引导到同一方向的多个面的各像在单一的摄像机单元的摄像面上成像的工序；以及

对在上述摄像机单元的摄像面上成像的上述多个面的各像进行图像处理的工序。

6、如权利要求5所述的表面检查方法，其特征在于：

使成像在上述摄像机单元的摄像面上的上述多个面的各像在摄像面上成像时，使上述板状物体旋转。

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