JP2007121120A - ウエハ外観検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 表面欠陥の検出率を向上させる。
【解決手段】 被検体Ｂの表面Ｂ１に対してその周囲の異なる複数方向から検査光Ｘを斜めに照射して反射させ、これら反射光Ｙの映像情報を集めて表面欠陥の有無を検出することにより、一方向の検査光Ｘのみでは乱反射として検出されなかった表面欠陥が、異なる複数方向からの検査光で乱反射して検出される可能性がある。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば半導体ウエハなどの被検体の製造途中又は完成後に発生したひび割れやピンホールや研磨傷などの表面欠陥を光学的手段を使用して検出するためのウエハ外観検査装置に関する。
詳しくは、光源から検査光を被検体の表面へ向け斜めに照射して反射させ、この反射光を映像化することで被検体の表面欠陥を検出するウエハ外観検査装置に関する。

従来、この種のウエハ外観検査装置として、赤外光源から照射された赤外線を拡散器によって空間的に均一にし、この赤外線を被検体の表面へ向け斜めに照射して反射させ、この反射光を赤外線レンズに入射し、赤外線カメラで光電変換、増幅、信号処理してモニタに表示することにより、クラックなどの表面欠陥の有無を検出可能にしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−２２０００８号公報（第２−３頁、図２）

しかし乍ら、このような従来のウエハ外観検査装置では、被検体の表面に対する検査光の照射方向が一方向のみで更に照射角度も固定されるため、表面欠陥の形状や大きさによっては検出し難いものもあって、高い検出率が得られないという問題があった。

本発明のうち請求項１記載の発明は、表面欠陥の検出率を向上させることを目的としたものである。
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明の目的に加えて、従って、瞬時に表面欠陥の有無の判断を行うことを目的としたものである。
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の発明の目的に加えて、表面欠陥の検出率を更に向上させることを目的としたものである。

前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、被検体の表面に対してその周囲の異なる複数方向から検査光を斜めに照射して反射させ、これら反射光の映像情報を集めて表面欠陥の有無を検出することを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に、前記被検体の周囲に複数の光源を配置し、これら光源から検査光を順次照射して反射させる構成を加えたことを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明の構成に、前記光源と被検体の表面とを結ぶ光路の途中に反射鏡を配置し、この光源から平行に照射される検査光を該反射鏡で被検体の表面へ向け斜めにはね返す構成を加えたことを特徴とする。

本発明のうち請求項１記載の発明は、被検体の表面に対してその周囲の異なる複数方向から検査光を斜めに照射して反射させ、これら反射光の映像情報を集めて表面欠陥の有無を検出することにより、一方向の検査光のみでは乱反射として検出されなかった表面欠陥が、異なる複数方向からの検査光で乱反射して検出される可能性がある。
従って、表面欠陥の検出率を向上させることができる。
その結果、被検体の表面に対する検査光の照射方向が一方向のみで更に照射角度も固定される従来のものに比べ、表面欠陥の検出漏れが減って信頼性が向上する。

請求項２の発明は、請求項１の発明の効果に加えて、被検体の周囲に複数の光源を配置し、これら光源から検査光を順次照射して反射させることにより、これら反射光の映像情報が連続して集められ、それに基づいて表面欠陥の有無が容易に判断可能となる
従って、瞬時に表面欠陥の有無の判断を行うことができる。

請求項３の発明は、請求項１または２の発明の効果に加えて、光源と被検体の表面とを結ぶ光路の途中に反射鏡を配置し、この光源から平行に照射される検査光を該反射鏡で被検体の表面へ向け斜めにはね返すことにより、反射鏡の位置を移動して被検体の表面に向かう検査光の照射角度を変化させれば、これら異なる照射角度の検査光で乱反射する可能性が更に上がる。
従って、表面欠陥の検出率を更に向上させることができる。

本発明のウエハ外観検査装置Ａは、図１〜図３に示す如く、被検体Ｂの表面Ｂ１へ向け検査光Ｘを照射する光源１と、この被検体Ｂの表面Ｂ１で反射した反射光Ｙを集光するレンズ２と、このレンズ２で集光した反射光を取り込んで映像信号に変換するカメラ３とを備え、このカメラ３から映像信号をモニター（図示せず）に出力することにより可視映像として表示するだけでなく、パーソナルコンピューター（図示せず）へ出力して、それに記憶された検出アルゴリズムにより演算して、被検体Ｂの表面欠陥の有無を自動的に検出するようになっている。

上記光源１は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）面照明やスポット照明などからなり、点灯させることで被検体Ｂの表面Ｂ１へ向け検査光Ｘとして平行な光を照射するよう工夫されている。
本実施形態の好ましい一例によれば、上記光源１として図示せる如く、白色ＬＥＤなどの面照明を多数相互に接近して並列配置し、これら光源１の照射方向下流側に格子状の平行板１ａを取り付けることで、被検体Ｂの表面Ｂ１へ向けて平行な光を照射するか、又はスポット照明を配置する。
また、光源１の明るさは、その反射状態を自動的に検出して調整するようにすることが望ましい。

上記被検体Ｂは、特開平８−２２０００８号公報に開示されるように、微動台（図示せず）によって、検査する表面Ｂ１が上記集光レンズ２と対向するよう上向きにして保持され、この微動台を調整することにより、上記カメラ３に対し任意の水平及び垂直の位置に被検体Ｂの位置を設定してピント合わせができるようにしている。

そして、上記光源１から被検体Ｂの表面Ｂ１に対して、その周囲の異なる複数方向から検査光Ｘを斜めに照射し、夫々の検査光Ｘを該被検体Ｂの表面Ｂ１で上記集光レンズ２へ向けて反射させ、これら反射光Ｙを該レンズ２で集光してカメラ３により取り込み、各照射方向毎の映像信号を集めて検出アルゴリズムに基づき演算することにより、被検体Ｂに例えばひび割れやピンホールや研磨傷などの表面欠陥が有るか否かを自動的に判断すると共に、表面欠陥が有る場合にはその種類まで区分けするようにしている。

即ち、被検体Ｂの表面Ｂ１に対してその周囲の異なる複数方向から検査光Ｘを斜めに照射して反射させ、これら反射光Ｙの映像情報を集めて表面欠陥の有無を検出している。
以下、本発明の各実施例を図面に基づいて説明する。

この実施例１は、図１及び図２に示す如く、前記被検体Ｂの周囲に複数の光源１を配置すると共に、これら光源１と被検体Ｂの表面Ｂ１とを結ぶ各光路の途中に反射鏡４を夫々配置し、各光源１を予め設定された順序に従い順次点灯して平行に照射される検査光Ｘを、各反射鏡４で被検体Ｂの表面Ｂ１へ向け斜めにはね返すことにより、夫々順番に被検体Ｂの表面Ｂ１で反射させるようにしている。

図示例では、４個の光源１を周方向へ９０度ずつ等間隔で配置し、それと同じ数で反射面が凸状の反射鏡４を配備することにより、これら光源１からの検査光Ｘを反射鏡４で反射して、被検体Ｂの表面Ｂ１へ向け夫々同じ角度で照射している。

また、その他の例として、光源１を５個以上配置したり、３個又は２個配置することも可能であり、反射鏡４も同様に数を増減したり、必要に応じて反射面が平面状や凹状の反射鏡４を使用することも可能である。

更に、上記光源１の照射順序としては、各光源１の１つずつを一方向へ順番に照射させる設定や、各光源１の一つおき、光源１が４個の場合には対向する２個の光源１を同時点灯させながら順番に照射させる設定や、隣り合う２個の光源１を同時点灯させながら順番に照射させる設定や、３個以上の光源１を同時点灯させながら順番に照射させる設定など、これら設定のうちどれか一つを行うか、或いは任意の設定を組み合わせて行う。

次に、斯かるウエハ外観検査装置Ａの作用効果について説明する。
先ず、従来のウエハ外観検査装置は、被検体Ｂの表面Ｂ１に対して検査光Ｘの照射方向が一方向のみで更に照射角度も固定されるため、一方向の検査光Ｘだけでは表面欠陥に当たっても、それが微細なレベルであると、乱反射として検出されない恐れがある。

これに対し、本発明のウエハ外観検査装置Ａは、被検体Ｂの周囲の異なる複数方向から平行な検査光Ｘを該被検体Ｂの表面Ｂ１へ向けて斜めに照射して反射させるため、一方向の検査光Ｘだけでは検出不能な表面欠陥が、別の照射方向によっては乱反射する可能性もあり、これら異なる照射方向の反射光Ｙの映像情報を集め、検出アルゴリズムにより演算して表面欠陥の有無を判断すれば、一方向だけの検出結果に比べて、表面欠陥の検出率を著しく向上できる。

更に本実施例の場合には、被検体Ｂの周囲に複数の光源１を配置し、これら光源１から検査光Ｘを予め設定された順序に従い順次照射して反射させたため、これら反射光Ｙの映像情報が連続して集められ、それに基づいて表面欠陥の有無が容易に判断可能となる。
その結果、瞬時に表面欠陥の有無の判断を行えるという利点がある。

この実施例２は、図３に示す如く、前記反射鏡４の位置を移動可能にして被検体Ｂの表面Ｂ１に向かう検査光Ｘの反射角度及び反射距離を変化させた構成が、前記図１及び図２に示した実施例１とは異なり、それ以外の構成は図１及び図２に示した実施例１と同じものである。

従って、図３に示す実施例２は、上述した実施例１の作動に加えて、被検体Ｂの表面Ｂ１に向かう検査光Ｘの反射角度及び反射距離を変化させることことにより、反射鏡４の位置が光源１に近い時には暗視野における乱反射光を観察でき、また反射鏡４の位置が光源１に遠く離れた時には明視野における正反射光を観察できて、これらの反射光Ｙの映像情報を集めて表面欠陥の有無を検出すれば、前記図１及び図２に示した実施例１よりも表面欠陥の検出率を更に向上できるという利点がある。

また、前記実施例１のように、被検体Ｂの表面Ｂ１に対してその周囲の異なる複数方向から検査光Ｘを照射して反射させなくても、被検体Ｂの表面Ｂ１に向かう検査光Ｘの反射角度及び反射距離を変化させるだけで、一方向で所定角度の検査光Ｘのみでは検出されなかった表面欠陥が、反射角度及び反射距離を変化したことで得られる反射光Ｙの映像情報のみを集めて表面欠陥の有無を自動的に判断しても、反射角度及び反射距離が一定の検出結果に比べて、表面欠陥の検出率が向上するという利点もある。

尚、前示実施例では、被検体Ｂの周囲に複数の光源１を配置して順次点灯させたが、これに限定されず、被検体Ｂの表面Ｂ１に対してその周囲の異なる複数方向から検査光Ｘを照射して反射させることが可能であれば、点灯中の光源１から照射される検査光Ｘを任意のタイミングで遮蔽する手段を設けるなど、他の構造であっても良い。
更に、光源１と被検体Ｂの表面Ｂ１とを結ぶ光路の途中に反射鏡４を配置したが、これに限定されず、図示せぬが反射鏡４なしで被検体Ｂの表面Ｂ１へ向け照射するように配置しても良い。

本発明の実施例１を示すウエハ外観検査装置の縦断正面図である。 同平面図で一部切欠して示している。 本発明の実施例２を示すウエハ外観検査装置の縦断正面図である。

符号の説明

Ａ ウエハ外観検査装置 Ｂ 被検体
Ｂ１ 表面 Ｘ 検査光
Ｙ 反射光 １ 光源
１ａ 平行板 ２ 集光レンズ
３ カメラ ４ 反射鏡

Claims (3)

1. 光源（１）から検査光（Ｘ）を被検体（Ｂ）の表面（Ｂ１）へ向け斜めに照射して反射させ、この反射光（Ｙ）を映像化することで被検体（Ｂ）の表面欠陥を検出するウエハ外観検査装置において、
   前記被検体（Ｂ）の表面（Ｂ１）に対してその周囲の異なる複数方向から検査光（Ｘ）を斜めに照射して反射させ、これら反射光（Ｙ）の映像情報を集めて表面欠陥の有無を検出することを特徴とするウエハ外観検査装置。
2. 前記被検体（Ｂ）の周囲に複数の光源（１）を配置し、これら光源（１）から検査光（Ｘ）を順次照射して反射させる請求項１記載のウエハ外観検査装置。
3. 前記光源（１）と被検体（Ｂ）の表面（Ｂ１）とを結ぶ光路の途中に反射鏡（４）を配置し、この光源（１）から平行に照射される検査光（Ｘ）を該反射鏡（４）で被検体（Ｂ）の表面（Ｂ１）へ向け斜めにはね返す請求項１または２記載のウエハ外観検査装置。

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