JP2001289795A - 外観検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】外観検査装置の小型化と低価格化を実現する。
特に、ステージの機構を簡単化する。 【解決手段】本発明の外観検査装置は、被検物が載せら
れ所定の座標位置に移動可能なステージ１４と、被検物
の拡大画像を表示する表示手段２２とを有する。ステー
ジは、水平面のＸ軸方向のみに駆動される水平駆動ステ
ージ１４Ｘと、水平面の回転（θ）方向に駆動される回
転駆動ステージ１４θとを有する。更に、ステージ上の
被検物を拡大撮像する撮像手段２０と、撮像手段が生成
する画像を回転方向に回転して表示手段に画像データを
供給する画像処理手段２１と、水平面のＸ、Ｙ座標を、
Ｘ、θ座標に変換し、水平駆動ステージと回転駆動ステ
ージの駆動手段に駆動信号を与える演算手段４３，４４
とを有する。そして、画像処理手段２１は、演算手段４
４からの回転情報に従って画像の回転処理を行う。本発
明によれば、ステージがＸ軸方向にのみ駆動される水平
駆動ステージと、回転駆動ステージの２つの駆動ステー
ジで構成されるので、ステージが軽量化、小型化するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハなど
の被検物の外観を検査する外観検査装置に関し、特に、
被検物が載せられるステージを小型化、軽量化した簡易
型の外観検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハなどの被検物を拡大して外
観検査を行う外観検査装置は、半導体製造ラインにおい
て不可欠な装置になっている。所定のプロセスが行われ
た後で、半導体ウエハの外観を目視検査すると共に、あ
らかじめ決められた領域を拡大して検査することによ
り、不良品のその後のプロセス処理をなくし、コストダ
ウンをはかることができる。

【０００３】図４は、従来の外観検査装置の概略的な構
成図である。図４の外観検査装置は、被検物であるウエ
ハ１０が載せられるステージ１７と、その被検物１０の
外観を拡大する顕微鏡１６と、顕微鏡１６に取り付けら
れている撮像カメラ２０と、撮像カメラ２０がとらえた
画像を表示する表示手段２２とを有する。また、ステー
ジに隣接してウエハ搬送手段１２が設けられ、この搬送
手段１２によりウエハケース１１内のウエハ１０がステ
ージ１７上に搬送される。搬送手段１３には、ラフアラ
イメント用の光学系１３が設けられ、搬送中のウエハ１
０の周縁を検出して、ウエハの中心がステージ１７の中
心に一致するよう搬送手段１２が制御される。

【０００４】ステージ１７は、水平面のＸ軸方向に駆動
されるＸステージと、Ｙ軸方向に駆動されるＹステージ
と、水平面の回転方向（θ方向）に駆動されるθステー
ジとを有する。これらのステージは、図示しない制御手
段により駆動される。また、搬送手段もその制御手段に
より駆動される。

【０００５】ステージ１７を構成するＸ、Ｙステージ
は、水平面の直交する方向にそれぞれ駆動され、顕微鏡
１６や撮像カメラ２０の位置に被検物であるウエハ１０
の所望のＸ、Ｙ座標位置を移動させる。一般に被検物表
面の外観検査位置はあらかじめ決められた位置である場
合が多く、図示しない制御手段にＸ、Ｙ座標情報を与え
ることにより、その位置の拡大画像を表示手段２２に表
示することができる。

【０００６】また、ステージ１７は、θステージを有す
る。ラフアライメントによりアライメントされたウエハ
１０は、ウエハ上に形成されたアライメントマークの位
置を検出することで、ステージ座標系に対するウエハ座
標のＸ、Ｙ方向のずれと回転方向のずれが検出される。
従って、その検出されたずれをなくすために、Ｘ、Ｙス
テージの駆動によりＸ、Ｙ方向のずれをなくし、θステ
ージの駆動により回転方向のずれが是正される。このフ
ァインアライメントにより、ウエハ１０の座標系とステ
ージ１７の座標系とが一致する。従って、アライメント
には、回転方向に駆動できるθステージが不可欠といえ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
外観装置は、ステージ１７に３つのステージ駆動機構が
必要となり、大型化、重量化、高価格化しているという
課題を有する。更に、半導体ウエハの製造ラインに配置
される外観装置は、駆動系から発生するコンタミネーシ
ョンを極力抑えることが望まれるが、上記の外観装置で
は、コンタミネーションの発生を免れることは困難であ
る。また、コンタミネーションの影響を少なくするため
に、外観装置自体を所定のケースに収納することも考え
られるが、上記の大型化された外観装置では収納ケース
も大型化し、現実的な解決には至っていない。

【０００８】そこで、本発明の目的は、小型でコストを
抑えた外観検査装置を提供することにある。特に、被検
物が載せられるステージを小型化することが目的であ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、被検物が載せられ所定の座標位置に移
動可能なステージと、前記被検物の拡大画像を表示する
表示手段とを有する外観検査装置において、前記ステー
ジは、水平面の所定方向のみに駆動される水平駆動ステ
ージと、前記水平面の回転（θ）方向に駆動される回転
駆動ステージとを有し、更に、前記ステージ上の被検物
を拡大撮像する撮像手段と、前記撮像手段が生成する画
像を前記回転方向に回転して前記表示手段に画像データ
を供給する画像処理手段と、前記水平面の前記所定方向
の座標及び前記所定方向と垂直方向の座標を、前記所定
方向の座標及びθ座標に変換し、前記水平駆動ステージ
と回転駆動ステージの駆動手段に駆動信号を与える演算
手段とを有し、前記画像処理手段は、前記演算手段から
の回転情報に従って前記画像の回転処理を行うことを特
徴とする。

【００１０】上記発明によれば、ステージがＸ軸方向に
のみ駆動される水平駆動ステージと、回転駆動ステージ
の２つの駆動ステージで構成されるので、ステージが軽
量化、小型化し、外観検査装置全体を小型化、低価格化
することができる。駆動機構を少なくすることによりコ
ンタミネーションの発生を抑えることができ、かつステ
ージの小型化によりコンタミネーションによる影響をな
くすための外観検査装置のステージを収納するケースを
設置しやすくすることができる。また、従来のステージ
駆動機構の内、回転ステージを残しているので、アライ
メント工程での残留ローテーションをなくするための回
転駆動を利用することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態例を説明する。しかしながら、かかる実施の形
態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

【００１２】図１は、本実施の形態例における外観検査
装置の構成図である。図１に示された外観検査装置は、
ステージ１４が水平面のＸ軸方向に駆動されるＸ駆動ス
テージ１４Ｘと、水平面の回転方向に駆動されるθ駆動
ステージ１４θとで構成される。即ち、従来例のＹステ
ージは取り外されている。Ｘ駆動ステージ１４Ｘの駆動
系であるＸ軸アクチュエータ４０と、回転駆動ステージ
１４θの駆動系であるθアクチュエータ４１とは、Ｘ、
θステージドライバ４４からの駆動信号により駆動され
る。

【００１３】また、ステージ１４上に顕微鏡１６を介し
て取り付けられた撮像カメラ２０は、画像データＳ２０
を画像処理装置２１に供給する。そして、画像処理装置
２１は、制御手段４３からの回転データに基づいて画像
データＳ２０の回転処理を行い、ウエハ１０のＸ、Ｙ座
標軸を表示モニタ２２のＸ、Ｙ座標軸に整合させた画像
データＳ２１を表示手段のモニタ２２に供給する。

【００１４】更に、コンピュータで構成される制御手段
４３は、ウエハ１０上の検査位置を示すＸ、Ｙ座標デー
タを与えられ、そのＸ、Ｙ座標をステージ１４のＸ、θ
座標に変換する変換演算を行い、変換されたＸ、θ座標
データをＸ、θステージドライバ４４に与える。この
Ｘ、θ座標データに従って、Ｘ、θステージドライバ４
４は、対応するθ、Ｘ軸アクチュエータ４１，４０に駆
動信号を与え、ステージ１４に載せられたウエハの前記
検査位置のＸ、Ｙ座標位置を、顕微鏡１６の位置に移動
させる。

【００１５】同時に制御手段４３は、変換演算により求
めたθ座標データを画像処理装置２１にも与える。これ
により、画像処理装置２１は、ステージ上のウエハの回
転角度を知ることでき、撮像カメラ２０により取得され
た画像データＳ２０に対して、θ座標データに従い回転
処理を行うことができる。回転処理された画像は、ウエ
ハ１０をＸ、Ｙ軸方向に平行に配置した場合に得られる
画像と同じになる。従って、モニタ２２に表示される画
像は、従来の外観検査装置により得られる画像と全く同
じものになる。

【００１６】上記の外観検査装置は、ステージがＸ駆動
ステージとθ駆動ステージとで構成され、水平方向の駆
動はＸ軸方向のみに限定されている。従って、ステージ
が小型化され、軽量化されている。Ｙ駆動ステージをな
くしたことにより、ステージ上のウエハの移動は、Ｘ座
標とθ座標により行わなければならない。そこで、従来
のウエハ上のＸ、Ｙ座標をステージのＸ、θ座標に変換
する機能を制御手段４３に持たせる。更に、撮像カメラ
２０により取得される画像データＳ２０に対して、θ座
標に対応する分のローテーション補正を行う画像処理装
置２１を設ける。画像処理装置２１は、駆動系を有する
Ｙ駆動ステージに比較して廉価であるので、トータルの
価格も低く抑えることができる。このローテーション補
正の画像処理により、モニタ画面２２にはウエハのＸ、
Ｙ座標と整合した画像が表示される。

【００１７】次に、図１の外観検査装置によりウエハ１
０の外観が検査される場合の一連の動作について説明す
る。ウエハケース１１内に収納されたウエハ１０が、搬
送手段１２により取り出され、ステージ１４上に置かれ
る。ステージ１４には、図示しない真空チャックにより
ウエハ１０の裏面がウエハ上面に密着される。この搬送
中に、ラフアライメント光学系１３によりウエハの中心
位置と回転ずれが検出され、ステージ１４上でウエハの
中心位置がステージの中心位置と整合し、回転ずれがな
くなるように、ラフアライメントされる。このラフアラ
イメントのために、θ駆動ステージ１４θとＸ駆動ステ
ージ１４Ｘとが駆動される。また、上記の搬送手段１２
の制御は、制御手段４３により行われる。ラフアライメ
ントにより、ウエハ１０は顕微鏡１６やファイアライメ
ント光学系１５の視野内に確実に置かれる。

【００１８】次に、ステージ１４上に置かれたウエハ１
０に対して、ファインアライメント光学系１５により、
ファインアライメントが行われる。ファインアライメン
トは、例えば、ウエハ上に形成された少なくとも２つの
アライメントマークの位置を検出することにより、ステ
ージの座標系に対するウエハ１０の水平方向のずれと回
転方向のずれ（残留ローテーション）とが検出される。
このずれをなくすように、更にθ駆動ステージ１４θと
Ｘ駆動ステージ１４Ｘとが駆動される。これにより、ウ
エハ１０のＸ、Ｙ座標は、ステージ１４のＸ、Ｙ座標と
一致する。

【００１９】次に、検査したいウエハ１０上のＸ、Ｙ座
標が、制御手段（演算手段）４３に与えられる。あるい
は、あらかじめ与えられている。制御手段４３は、ウエ
ハのＸ、Ｙ座標をステージのＸ、θ座標に変換する演算
処理を行い、変換されたＸ、θ座標データを、Ｘ、θス
テージドライバ４４に供給する。ステージドライバ４４
は、そのＸ、θ座標データに従って、θ駆動ステージ１
４θとＸ駆動ステージ１４Ｘに駆動信号を与えて、ステ
ージを駆動させる。その結果、ウエハ１０のＸ、Ｙ軸と
撮像カメラ２０のＸ、Ｙ軸とは回転角θ分だけずれた関
係になる。

【００２０】そこで、画像処理装置２１は、制御手段４
３から与えられる回転角θのデータに従って、画像デー
タＳ２０を回転処理し、ウエハのＸ、Ｙ軸とモニタ画面
のＸ、Ｙ軸とを整合させた画像データＳ２１をモニタ２
２に与える。その結果、モニタ２２に検査位置の拡大画
像が表示される。従って、Ｙ軸ステージを省略しても、
従来と同様に、回転ずれのない拡大画像をモニタ画面２
２から取得することができる。

【００２１】図２は、ステージ駆動について説明するた
めの図である。被検物であるウエハ１０の中心Ｇに対し
て、今仮に検査点３０の画像を取得するとする。ファイ
アライメントによりウエハ１０の中心Ｇはステージの中
心と一致している。そこで、検査点３０のＸ、Ｙ座標か
ら、ステージ座標系のＸ、θ座標（ｘ１，θ１）が求め
られたとする。ステージドライバ４４は、例えば、θ駆
動ステージ１４θをθ１だけ駆動させ、更にＸ駆動ステ
ージ１４Ｘに（ｘ１＋ｄｘ）駆動させる。ここで、ｄｘ
は、図示される通り、θ回転後の検査点位置３１のＸ軸
上の座標と最初の検査点３０のＸ座標値との差である。
上記θ駆動ステージとＸ駆動ステージの駆動は、同時に
行われても良いし、シーケンシャルに行われても良い。

【００２２】図３は、第２の実施の形態例における外観
検査装置の構成図である。図１の第１の実施の形態例と
同じ構成要素には同じ引用番号を与えている。第２の実
施の形態例における外観検査装置は、ステージ１４上
に、ウエハ１０上にライン状の照明を与えるライン照明
２４とその反射光を検出するラインセンサ２３とが対に
なって設けられる。そして、ウエハ１０をステージ１４
上に載せてラフアライメントとファインアライメントを
行った後に、Ｘ軸ステージ１４Ｘのみを駆動させること
で、ウエハ１０表面の二次元回折像を簡単に取得するこ
とができる。ラインセンサ２３が検出する回折光に対応
する画像データを、Ｘ軸ステージの駆動に連動してサン
プリング取得することで、ウエハ表面の二次元回折像を
画像処理装置２１により形成して、モニタ画面２２に表
示することができる。

【００２３】第２の実施の形態例では、ラインセンサ２
３をステージ上に配置するという簡便な構成により、ス
テージのＸ軸方向の駆動機能を利用して、ウエハ表面の
凹凸状態を二次元回折像により検査することも可能にな
る。むろん、第２の実施の形態例においても、第１の実
施の形態例と同様に、ウエハ表面の任意の位置の拡大画
像をモニタ画面２２に表示することができる。

【００２４】以上実施の形態例に示された外観検査装置
は、半導体ウエハに限らず任意の被検物の表面の拡大画
像を表示して、外観検査を行うことができる。そして、
ステージの駆動機構を従来のＸ、Ｙ、θから、Ｘ、θの
２つの減らしているので、小型化、軽量化、低価格化す
ることができる。しかも、θ駆動ステージを有するの
で、アライメント工程でのローテーションを行うことが
でき、被検物のＸ、Ｙ座標とステージのＸ、Ｙ座標とを
一致させることができる。

【００２５】水平面のＸ軸またはＹ軸方向に駆動するス
テージは、回転方向に駆動するステージに比較して、そ
の駆動機構が複雑である。従って、より駆動機構が簡単
なθ駆動ステージを残すことにより、θ駆動ステージを
なくしてＸ、Ｙ駆動ステージだけにする場合に比較し
て、ステージ全体の構成を大幅に小型化することがで
き、更に上記アライメントのローテーション駆動機能を
残すことができ、コスト削減、小型化のメリットは大き
い。そして、ステージの小型化により、コンタミネーシ
ョンの影響をなくするためのケースの設置が容易にな
る。それに伴い、被検物を載せるステージをケース内に
収納して、モニタ画面２２を検査作業員の部屋に分離し
て設置することができる。従って、ごみの発生を嫌う半
導体製造ラインや液晶表示パネル製造ライン等に設置さ
れる外観検査装置として好適である。

【００２６】

【発明の効果】以上、本発明によれば、ステージが小型
化されかつ低価格の外観検査装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態例における外観検査装置の構
成図である。

【図２】ステージ駆動について説明するための図であ
る。

【図３】第２の実施の形態例における外観検査装置の構
成図である。

【図４】従来の外観検査装置の概略的な構成図である。

【符号の説明】

１４ ステージ １４Ｘ Ｘ駆動ステージ １４θ θ駆動ステージ ２０ 撮像手段 ２１ 画像処理手段 ２２ 表示手段 ２３ ラインセンサ ４３ 制御手段 ４４ ステージドライバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G051 AA51 AB01 AB07 CA03 CA04 CB01 CB05 DA01 DA07 DA08 ED12 ED15 FA04 4M106 AA01 CA38 DB04 DB07 DB20 DJ04 DJ06 DJ23 DJ32 5B057 AA03 BA12 CA12 CB12 CD03 CD05 CD20 CH01 DA03 DA16 DC08

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検物が載せられ所定の座標位置に移動可
   能なステージと、前記被検物の拡大画像を表示する表示
   手段とを有する外観検査装置において、 前記ステージは、水平面の所定方向のみに駆動される水
   平駆動ステージと、前記水平面の回転（θ）方向に駆動
   される回転駆動ステージとを有し、 更に、前記ステージ上の被検物を拡大撮像する撮像手段
   と、 前記撮像手段が生成する画像を前記回転方向に回転して
   前記表示手段に画像データを供給する画像処理手段と、 前記水平面の前記所定方向の座標及び前記所定方向と垂
   直方向の座標を、前記所定方向の座標及びθ座標に変換
   し、前記水平駆動ステージと回転駆動ステージの駆動手
   段に駆動信号を与える演算手段とを有し、 前記画像処理手段は、前記演算手段からの回転情報に従
   って前記画像の回転処理を行うことを特徴とする外観検
   査装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 更に、前記ステージ上に配置されたラインセンサを有す
   ることを特徴とする外観検査装置。