JP2001050728A - 半導体ウエハの外観検査装置 - Google Patents

半導体ウエハの外観検査装置

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JP2001050728A
JP2001050728A JP11221126A JP22112699A JP2001050728A JP 2001050728 A JP2001050728 A JP 2001050728A JP 11221126 A JP11221126 A JP 11221126A JP 22112699 A JP22112699 A JP 22112699A JP 2001050728 A JP2001050728 A JP 2001050728A
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wafer
boat
semiconductor
ccd camera
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JP11221126A
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Koichi Kondo
浩一 近藤
Kenichi Takesako
健一 竹迫
Tatsuya Shimizu
達也 清水
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Coorstek KK
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Toshiba Ceramics Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 膜剥がれの発生数および大きさの計測を目視
に頼ることなく、半導体ウエハの良品と不良品との選別
を自動的に効率よく、かつ正確に行うことができる半導
体ウエハの外観検査装置を提供する。 【解決手段】 半導体ウエハWを載置する載置面6と、
前記載置面上の半導体ウエハの位置決め部が係合する係
合部7と、前記係合部に係合して載置方向が規定された
半導体ウエハの前記被支持部の少なくとも1つの被支持
部に対向して設置されたCCDカメラ8と、前記CCD
カメラ8によって撮像された画像からボート支持痕の大
きさを計測する画像処理回路22と、前記画像処理回路
からの計測デ−タに基づいて半導体ウエハとしての良否
を判断する判定回路23とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハの表
面を検査する半導体ウエハの外観検査装置に関し、特
に、ウエハボートのウエハ支持部に接触していた半導体
ウエハの被支持部の状態を検査する半導体ウエハの外観
検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、低[Oi]化、熱プロセスの低温
化が進むにつれて、IG効果よりもEG効果を持たせた
BSP(裏面シリコン付き:BACK SIDE Poly-Si )型の
半導体ウエハが注目されている。このBSP型の半導体
ウエハは、表裏面にポリシリコン膜を形成させた後、片
面のポリシリコン膜を鏡面研磨と同時に除去することに
よって製造される。
【0003】このBSP型の半導体ウエハの製造工程に
おいて、表裏面にポリシリコン膜を成膜させる際、ウエ
ハボートが用いられる。このウエハボートとしては、加
熱処理炉の形式に対応して、横型ウエハボート、縦型ウ
エハボートが用いられているが、半導体ウエハの表裏面
にポリシリコン膜を成膜させる場合には、一般的に縦型
ウエハボートが用いられる。前記縦型ウエハボートとし
ては、例えば、特開平8−107079号公報に示され
ているような、上下方向に配列して設けられたウエハ支
持部に、半導体ウエハの周縁部を載置することができる
ものが知られている。
【0004】この縦型ウエハボートは、図7(A)に示
すように、棒状に形成された複数本の支持部材Aが鉛直
方向に対して平行に配設され(図7(A)には1本の支
持部材Aのみを示す)ている。また前記各支持部材Aに
は、複数の支持部A1 が上下方向に配列されている。そ
して、半導体ウエハWの外周縁の複数箇所を、それぞれ
の支持部材Aの支持部A1 が支持することによって、半
導体ウエハWは縦型ウエハボートに載置される。
【0005】このようにして前記半導体ウエハWを収容
した縦型ウエハボートを、加熱処理炉に導入し、半導体
ウエハの表裏面にポリシリコン膜を成膜させる。前記し
たウエハボートは、半導体ウエハの製造工程において、
多量の半導体ウエハを一度に処理する上で、必要不可欠
なものである。しかし、前記縦型ウエハボートを用い
て、半導体ウエハの表裏面にポリシリコン膜を成膜させ
た際、半導体ウエハのウエハボートとの接触部分に、ボ
ート支持痕が生ずることがあった。即ち、半導体ウエハ
Wを縦型ウエハボ−トから取り出す際、前記支持部A1
に接触していた被支持部におけるポリシリコン膜が剥が
れ、図7(B)に示すような、半導体ウエハW上にボー
ト支持痕W1 が発生する。
【0006】このボート支持痕W1 は、被支持部の境界
線に沿って点状に発生するもの、被支持部の境界線に沿
って線状に発生するもの、被支持部の境界線に沿って塊
状に発生するものに類別される。そしてまた、ボート支
持痕W1 の深さは、図8(A)に示すように、ポリシリ
コン被膜Bのみが部分的に剥ぎ取られた比較的浅いもの
と、図9(A)に示すように、ポリシリコン被膜Bのみ
ならずシリコン基板Cに達する深いものとがある。
【0007】前記した図8(A)に示すボート支持痕W
1 は、次工程の鏡面仕上げ加工(ポリシリコン膜除去)
によって完全に除去できる。しかしながら、図9(A)
に示すボート支持痕W1 は次工程の鏡面仕上げ加工(ポ
リシリコン膜除去)を行っても、シリコン基盤Cの表面
に微小な窪みのピット傷Pは除去できず、残存する。こ
のように、半導体ウエハの鏡面仕上げ面にピット傷Pが
残存すると、半導体自体の品質悪化に繋がる。そのた
め、半導体ウエハの表裏面にポリシリコン膜を成膜させ
た後に、シリコン基盤Cの表面にピット傷Pを残存させ
るボート支持痕W1 が生じているかを、検査する必要が
ある。
【0008】この外観検査は、ポリシリコン膜を形成し
た半導体ウエハを斜光下で目視により全数を対象に、膜
剥がれの発生数および大きさを指数化してカウントする
ことにより行われる。前記した膜剥がれの発生数および
大きさは、図10に示すように、暗室内で照明灯Dから
光を半導体ウエハWの表面に対して斜めに投射させ、反
射した光を検査員Eが目視することにより計測される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した目
視検査は検査員の目視による作業であるため、目の疲労
度が大きく、長時間の目視検査は検査員にとって過酷な
労働であった。また、長時間の検査で疲労が生じると検
査ミスも発生し易くなり検査精度が低下するという課題
があった。また、半導体ウエハ全数を目視検査するには
多大な時間を費やすため、検査コストが高価になるとい
う課題があり、改善が求められていた。
【0010】本発明は、かかる課題を解決することを目
的とするものであり、膜剥がれの発生数および大きさの
計測を目視に頼ることなく、半導体ウエハの良品と不良
品との選別を自動的に効率よく、かつ正確に行うことが
できる半導体ウエハの外観検査装置を提供するものであ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた本発明にかかる半導体ウエハの外観検査装置
は、ウエハボートに載置される際の方向を規定する位置
決め部が形成された半導体ウエハの、前記ウエハボート
のウエハ支持部に当接していた被支持部を検査する半導
体ウエハの外観検査装置において、前記半導体ウエハを
載置する載置面と、前記載置面上の半導体ウエハの位置
決め部が係合する係合部と、前記係合部に係合して載置
方向が規定された半導体ウエハの前記被支持部の少なく
とも1つの被支持部に対向して設置されたCCDカメラ
と、前記CCDカメラによって撮像された画像からボー
ト支持痕の大きさを計測する画像処理回路と、前記画像
処理回路からの計測デ−タに基づいて半導体ウエハとし
ての良否を判断する判定回路とを備えていることを特徴
としている。
【0012】このように、半導体ウエハの外周縁に方向
を規定する位置決め部が形成され、この位置決め部によ
って半導体ウエハは、ウエハボートに位置決め載置され
る。したがって、ウエハ支持部と接触する半導体ウエハ
の被支持部の位置は、前記位置決め部に対して特定の位
置に定められる。また、前記位置決め部によって、半導
体ウエハは外観検査装置の載置面に位置決め載置され
る。このとき、CCDカメラは、予め定められた半導体
ウエハの前記被支持部の少なくとも1つの被支持部に対
向した位置に設置されているため、被支持部の位置はC
CDカメラの撮像位置と一致する。その結果、前記半導
体ウエハの被支持部を探し出す必要がなく、そのまま自
動的に、被支持部のボート支持痕の大きさを計測するこ
とができる。
【0013】ここで、前記半導体ウエハを載置する載置
面が、被支持部に対応した角度で回転可能に構成されて
いることが望ましい。このように、前記半導体ウエハを
載置する載置面が、被支持部に対応した角度で回転可能
に構成されているため、半導体ウエハの被支持部を測定
した後、次の被支持部がCCDカメラの撮像位置上に位
置する角度をもって載置面を回転させることができる。
よって、直ちに次の被支持部をCCDカメラの撮像位置
上に配置させることができるため、半導体ウエハ全体を
CCDカメラでスキャンする場合に比べて短時間で計測
することができる。
【0014】また、前記判定回路の良否判定結果に基づ
いて、半導体ウエハを良品と不良品に仕分ける移載ロボ
ットが設けられていることが望ましい。このような移載
ロボットによって、判定回路の良否判定結果に基づい
て、半導体ウエハを自動的に、短時間に良品と不良品に
仕分けることができる。
【0015】また、前記CCDカメラによって撮像され
た画像を表示するモニタが設けられていることが望まし
い。このようにCCDカメラによって撮像された画像を
表示するモニタが設けられているため、目視によって
も、半導体ウエハの外観検査を行うことができる。更
に、ウエハボートに載置される際の方向を規定する位置
決め部が、半導体ウエハのノッチもしくはオリエンテー
ションフラットであることが望ましい。このように、半
導体ウエハに既に形成されているノッチもしくはオリエ
ンテーションフラットを位置決め部とすることができる
ため、新たに位置決め部を形成する必要がない。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して説明する。なお、図1は半導体ウエハの外観
検査装置の概略平面図、図2は図1の正面図、図3は画
像処理判定装置の概略構成を示すブロック図、図4は半
導体ウエハに設けられた位置決め部(ノッチ)と被支持
部との相対位置を示す平面図、図5(a)は縦型ウエハ
ボートのウエハ支持部の形状を示す一部側面図、図5
(b)は前記ウエハ支持部によって支持された半導体ウ
エハに生じたボート支持痕の平面図、図6は半導体ウエ
ハに生じたボート支持痕の位置と形状を示す平面図であ
る。
【0017】まず、半導体ウエハに形成された位置決め
部を図4に基づいて説明する。図に示すように、半導体
ウエハWの1ヵ所に、半導体ウエハWの載置時の方向を
規定する位置決め部となるノッチ1が設けられている。
このノッチ1(位置決め部)は、縦型ウエハボートの4
つの支持部材Aに支持される4つの被支持部2を2分す
る中心線を通る半導体ウエハWの外周縁に設けられてい
る。また、縦型ウエハボートの支持部材Aには、図示し
ないが、半導体ウエハWを支持部A1 に載置したときに
ノッチ(位置決め部)1が係合する係合突起が設けら
れ、前記係合突起により半導体ウエハWの載置位置と方
向が規定される。
【0018】一方、前記支持部材Aの支持部A1 の半導
体ウエハの載置面は、図5(A)に示すように、縦型ウ
エハボートの中心に向かって低くなる傾斜面に形成され
ている。これによって、半導体ウエハWを支持部A1
載置したとき、半導体ウエハWの外周縁が支持部A1
ほぼ点接触する。そのため、従来使用していた支持部A
1 のように水平面の場合に比べて、ボート支持痕W1
半導体ウエハWの外周縁にのみに限定されその面積も極
めて小さくなる。
【0019】また、半導体ウエハWの支持部A1 と接触
する被支持部に生じるボート支持痕W1 は、図5(B)
に示すように、半導体ウエハWの外周縁の特定位置に発
生する。即ち、ボート支持痕W1 は、縦型ウエハボート
の支持部A1 に対応した半導体ウエハWの外周縁に発生
する。したがって、縦型ウエハボートの支持部A1 が4
つある場合には、ボート支持痕W1 は半導体ウエハWの
外周縁に4つ存在し、それらは所定の角度(縦型ウエハ
ボートの支持部A1 の配置角度と同じ角度)をもって存
在している(図4、図5参照)。
【0020】また外観検査装置は、図1および図2に示
すように、フレーム3の内部の左端部に、熱処理済の半
導体ウエハWをストックする未検査品収容キャリア4が
設けられ、未検査品収容キャリア4の右側にノッチアラ
イナ5が配設されている。前記ノッチアライナ5には、
半導体ウエハWの直径よりも小さい載置面6が設けら
れ、載置面6の外側に突起状の係合部7が配設されてい
る。
【0021】このように前記ノッチアライナ5が構成さ
れているため、ボート支持痕W1 のある被支持部を下向
にして半導体ウエハWを載置面6に載置し、ノッチ(位
置決め部)1を突起状の係合部7に係合させると、半導
体ウエハWの載置位置と方向が正しく位置決めされる。
なお、前記載置面6は係合部7と共に回転可能に形成さ
れ、1つの被支持部を計測後、他の被支持部を後述する
CCDカメラ8の撮像位置上に配置できるように構成さ
れている。
【0022】また、前記ノッチアライナ5の下方には、
位置決めされた半導体ウエハWの被支持部にレーザ光
(平行光)を照射する照明ユニット(図示しない)と、
一般拡散光を照射する照明ユニット(図示しない)と、
照射された面を撮像するCCDカメラ8が設置されてい
る。
【0023】前記CCDカメラ8には、図3に示すよう
に、半導体ウエハWのボート支持痕W1 を計測し、良否
を判断する画像処理判定装置20が設けられている。こ
の画像処理判定装置20は、CCDカメラ8からのアナ
ログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器21
と、前記デジタル信号を2値化し、ボート支持痕の画素
数を計測する画像処理回路22と、基準デ−タと前記計
測デ−タとを比較し、良否を判断する判定回路23とを
備えている。前記判定回路23の結果は移載ロボット1
0の制御装置に入力されるようになされている。また、
前記CCDカメラによって撮像された画像を表示するモ
ニタ11が設けられ、目視によっても、半導体ウエハの
外観検査を行うことができる。
【0024】また、前記ノッチアライナ5の左端部に、
検査によって良品と判断された半導体ウエハWを収容す
る良品収容キャリア9aと、不良品と判断された半導体
ウエハWを収容する不良品収容キャリア9bとを備えた
検査済品収容キャリア9が設けられている。更に、検査
済品収容キャリア9とノッチアライナ5との中間に移載
ロボット10が配設されている。移載ロボット10は、
上下動および回動可能な一次軸10aに固着された一次
アーム10bの先端に、回動可能な二次軸10cが設け
られ、二次軸10cに固着された二次アーム10dの先
端に半導体ウエハWを持ち上げるハンド(図示しない)
が設けられている。
【0025】以上のように構成された半導体ウエハの外
観検査装置の動作について説明する。移載ロボット10
によって、未検査品収容キャリア4に収容されている半
導体ウエハWは、ボート支持痕W1 を有する被支持部2
を下向きにしてノッチアライナ5の載置面6に移載され
る。そして、半導体ウエハWのノッチ1が突起状の係合
部7に係合することによって、半導体ウエハWの位置お
よび方向が正しく位置決めされる。
【0026】このとき、前記CCDカメラ8は、予め前
記係合部7に係合して位置規制された半導体ウエハWの
前記被支持部2に対向して設置されているため、半導体
ウエハWが正しく位置決めされると、被支持部2はCC
Dカメラ8の撮像位置に一致する。即ち、半導体ウエハ
Wのノッチ1が突起状の係合部7に係合することによっ
て、半導体ウエハWの被支持部2がCCDカメラ8と相
対向した位置に配されるため、被支持部2を探索する必
要がなく、直ちにボート支持痕の形状等を計測すること
ができる。
【0027】次に、ボート支持痕の形状等の計測は、図
6に示すように、半導体ウエハWの外周縁に形成された
傾斜面(ベベル面)W2 に平行な方向の長さXmmと、傾
斜面W2 に直角な方向の長さYmmと、ボート支持痕W1
の深さを計測する。このとき、まず半導体ウエハWの被
支持部2にレーザ光(平行光)を照射し、ボート支持痕
1 の画素数を計測する。即ち、前記CCDカメラ8に
よって撮像されたボート支持痕W1 の画像信号は、A/
D変換器に供給され、A/D変換器によってアナログ信
号からデジタル信号に変換される。前記デジタル信号は
2値化回路を含む画像処理回路に供給され、画素数の計
測が行われる。
【0028】この画素数は、直接ボート支持痕W1 の面
積を表すものではなく、ボート支持痕W1 の体積と一定
の関係がある。そのため、予め実験により、画素数とボ
ート支持痕W1 の体積との関係を求めておき、それに照
合することにより、ボート支持痕W1 の体積を求める。
【0029】次に、半導体ウエハWの前記被支持部2に
拡散光を照射し、ボート支持痕W1の画素数を計測す
る。この画素数の計測も前記した場合と同様に、前記C
CDカメラ8によって撮像されたボート支持痕W1 の画
像信号は、A/D変換器に供給され、A/D変換器によ
ってアナログ信号からデジタル信号に変換される。前記
デジタル信号は2値化回路を含む画像処理回路に供給さ
れ、画素数の計測が行われる。この計測された画素数か
ら傾斜面W2 に平行な方向の長さXmmと、傾斜面W2
直角な方向の長さYmmを求め、ボート支持痕W1 の面積
を求める。更に、前記したボート支持痕W1 の体積と、
ボート支持痕W1 の面積からボート支持痕W1 の深さを
求める。
【0030】このようにして、1つの被支持部2の計測
が終了した後、前記載置面6を回転させ、他の被支持部
2をCCDカメラ8の撮像位置上に移動させ、前記した
場合と同様にボート支持痕W1 の画素数を計測する。そ
して、全ての計測が終了した後、これら計測デ−タは、
良否判断の基準となるデ−タが記憶された判定回路に供
給される。この判定回路において基準デ−タと前記計測
デ−タとが比較され、良否が判断される。具体的に、一
例を挙げれば、ボート支持痕W1 の深さが鏡面取代以上
(例えば12μm以上)の膜剥がれである場合には、後
工程の鏡面仕上げにおいて除去できないので、不良品と
判定される。
【0031】前記判定回路によって半導体ウエハWの良
否が判定されると、移載ロボット10の二次アーム10
dの先端のハンドが、半導体ウエハWの下方に移動した
後に、一次軸10aと共に上昇して半導体ウエハWを持
ち上げる。その後、一次軸10aの回動により半導体ウ
エハを良品収容キャリア9a、あるいは不良品収容キャ
リア9bへ移動する。このような動作により、半導体ウ
エハWが良否に仕分けされて、検査済品キャリア9に収
容される。以上のようにして、従来は検査員の目視検査
であった半導体ウエハWの外観検査作業が、完全に自動
化される。
【0032】
【発明の効果】本発明にかかる半導体ウエハの外観検査
装置は以上述べたように構成されているので、下記に示
すような効果を奏する。 (1)目の疲労度が大きく検査ミスが生じ易い目視検査
作業を自動化し、検査結果に基づく良品と不良品の区分
まで自動化したため、検査員が過酷な労働から開放され
る。また、検査の時間を大幅に短縮でき、検査の精度も
向上させることができる。 (2)半導体ウエハにノッチもしくはオリエンテーショ
ンフラット(位置決め部)を設け、このノッチ等により
熱処理時および外観検査時における半導体ウエハの位置
と方向を規定したので、熱処理時に生じた半導体のボー
ト支持痕に位置が、CCDカメラの撮像位置に一致する
ようになり、ボート支持痕の位置を求めるスキャン動作
(半導体ウエハ全面をCCDカメラによって計測する動
作)は不必要となり、外観検査を効率良く、しかも短時
間に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明にかかる半導体ウエハの外観検
査装置の実施形態を示す平面図である。
【図2】図2は、図1の正面図である。
【図3】図3は、画像処理判定装置の回路構成を示した
ブロック図である。
【図4】図4は、半導体ウエハの位置決め部と被支持部
(ウエハ支持部)との相対位置を示す図である。
【図5】図5(a)は、ボートのウエハ支持部の形状を
示す要部側面図であり、図5(b)は、半導体ウエハの
ボート支持痕を示す平面図である。
【図6】図6は、半導体ウエハに生じたボート支持痕の
平面図である。
【図7】図7(A)は、縦型ウエハボートの従来例を示
す要部側面図であり、図7(B)は、ウエハボートとの
接触面に生じた半導体ウエハのボート支持痕を示す平面
図である。
【図8】図8(A)は、浅いボート支持痕が生じた半導
体ウエハの鏡面仕上げ前の断面図であり、図8(B)は
浅いボート支持痕が生じた半導体ウエハの鏡面仕上げ後
の断面図である。
【図9】図9(A)は、は深いボート支持痕が生じた半
導体ウエハの鏡面仕上げ前の断面図であり、図9(B)
は、深いボート支持痕が生じた半導体ウエハの鏡面仕上
げ後の断面図である。
【図10】従来の半導体ウエハの外観検査方法の説明図
である。
【符号の説明】
A 支持部材 A1 支持部 W 半導体ウエハ W1 ボート支持痕 1 ノッチ(位置決め部) 2 被支持部 4 未検査品収納キャリア 5 ノッチアライナ 6 載置面 7 係合部 8 CCDカメラ 9 検査済品収納キャリア 10 移載ロボット 11 モニタ
フロントページの続き (72)発明者 清水 達也 新潟県北蒲原郡聖籠町東港6−861−5 新潟東芝セラミックス株式会社内 Fターム(参考) 2F065 AA23 AA25 AA49 AA58 AA59 BB01 CC19 DD06 FF01 FF04 GG04 HH02 HH03 JJ03 JJ26 PP11 PP13 QQ03 QQ04 QQ25 QQ31 RR06 SS02 SS04 SS13 TT02 TT03 2G051 AA51 AB02 AB20 BA10 CA03 CA04 DA03 DA08 DA13 EA11 EB01 ED08 4M106 AA01 BA05 BA20 CA38 DB04 DB08 DB21 DJ06 DJ11 DJ23 DJ28 5B057 AA03 BA19 DA03 DB03 DC03

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウエハボートに載置される際の方向を規
    定する位置決め部が形成された半導体ウエハの、前記ウ
    エハボートのウエハ支持部に当接していた被支持部を検
    査する半導体ウエハの外観検査装置において、 前記半導体ウエハを載置する載置面と、前記載置面上の
    半導体ウエハの位置決め部が係合する係合部と、前記係
    合部に係合して載置方向が規定された半導体ウエハの前
    記被支持部の少なくとも1つの被支持部に対向して設置
    されたCCDカメラと、前記CCDカメラによって撮像
    された画像からボート支持痕の大きさを計測する画像処
    理回路と、前記画像処理回路からの計測デ−タに基づい
    て半導体ウエハとしての良否を判断する判定回路とを備
    えていることを特徴とする半導体ウエハの外観検査装
    置。
  2. 【請求項2】 前記半導体ウエハを載置する載置面が、
    被支持部に対応した角度で回転可能に構成されているこ
    とを特徴とする請求項1に記載された半導体ウエハの外
    観検査装置。
  3. 【請求項3】 前記判定回路の良否判定結果に基づい
    て、半導体ウエハを良品と不良品に仕分ける移載ロボッ
    トが設けられていることを特徴とする請求項1または請
    求項2に記載された半導体ウエハの外観検査装置。
  4. 【請求項4】 前記CCDカメラによって撮像された画
    像を表示するモニタが設けられていることを特徴とする
    請求項1乃至請求項3のいずれかに記載された半導体ウ
    エハの外観検査装置。
  5. 【請求項5】 ウエハボートに載置される際の方向を規
    定する位置決め部が、半導体ウエハのノッチもしくはオ
    リエンテーションフラットであることを特徴とする請求
    項1乃至請求項4のいずれかに記載された半導体ウエハ
    の外観検査装置。
JP11221126A 1999-08-04 1999-08-04 半導体ウエハの外観検査装置 Pending JP2001050728A (ja)

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WO2008111758A1 (en) * 2007-03-13 2008-09-18 Intekplus Co., Ltd Apparatus for inspection of semiconductor device and method for inspection by the same
CN115383619A (zh) * 2021-05-06 2022-11-25 海太半导体(无锡)有限公司 一种半导体晶圆研磨设备的自动检测系统

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