JP2007123561A - ウエハ外周部検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 一台のカメラでウエハ周縁部の全面を観察可能にする。
【解決手段】 発光部１に、ウエハＷの周端縁Ｗ１を包み込む断面形状で且つウエハＷの面方向に沿って直線状に連続する幅を持たせることで凹状発光面１ａを形成し、この凹状発光面１ａをウエハ周端縁Ｗ１の厚さ方向へ対向するように接近させて配置すると共に、該発光部１の幅方向の延長線上にカメラ２を配置することにより、この面状発光部１のあらゆる方向から照射した検査光Ｌがウエハ周端縁Ｗ１の異なる部位に当たって、各部位毎に夫々異なる方向へ正反射し、これら正反射光Ｒのうち発光部１の幅方向へ正反射した光の一部は正反射位置とカメラ２の相対角度がウエハ周端縁Ｗ１の厚さ方向及び円周方向へ変化しても画像となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体ウエハの断面形状が立体的形状をしている周端縁（エッジ）に発生した例えばピットや突起などの表面欠陥を光学的手段の使用により非破壊で検出するためのウエハ外周部検査装置に関する。
詳しくは、発光部から検査光をウエハの周端縁へ向け照射して正反射させ、この正反射光をカメラで撮像して映像化することによりウエハ周端縁の表面欠陥を検出するウエハ外周部検査装置に関する。

従来、この種のウエハ外周部検査装置として、発光部（周端縁照明部）が、回転自在に支持されたウエハ（ウエーハ）の周端縁の厚さ方向に沿った円弧状面と、該円弧の中心に向けて収束するように照射光を放光する光ファイバの集合体とからＣ型形状に形成され、この発光部からの照明を正反射で受けるようにカメラ（周端縁撮像部）が、上記ウエハ周端縁の厚さ方向に異なる部位、詳しくは該ウエハ周端縁の表裏両面及び外側面と夫々略直角に対面させて表面（上面）用撮像カメラ、裏面（下面）用撮像カメラ、及び外側面（側面）用撮像カメラを別々に配置して、ウエハ周端縁の厚さ方向の異なる部位で正反射した光を各カメラで撮像することにより、ウエハ周端縁が面取りされていても、各撮像カメラの位置を逐一移動させることなく、厚さ方向全部を同時に撮像可能にしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許第３６２９２４４号公報（第１１−１７頁、図１２−１６）

しかし乍ら、このような従来のウエハ外周部検査装置では、発光部がウエハの円周方向へ幅がないため、この発光部から照射された検査光がウエハ周端縁で正反射する位置とカメラとの相対角度が固定されていないと画像が見えず、その結果、一台のカメラで対応する領域も限られるから、ウエハ周端縁の厚さ方向の異なる部位に対応して上中下の３台のカメラが必要になり、カメラの台数が多い分だけ構造が複雑化すると共に装置全体が大型化し、それにより製造コストが高くなる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、一台のカメラでウエハ周縁部の全面を観察可能にす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、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。

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、発光部が、ウエハの周端縁を包み込む断面形状で且つウエハの面方向に沿って直線状に連続する幅を持たせることで凹状発光面を形成し、この凹状発光面をウエハ周端縁の厚さ方向へ対向するように接近させて配置すると共に、該発光部の幅方向の延長線上にカメラを配置した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、前記発光部の幅方向一端に係合凹部を形成して、この係合凹部にウエハ周端縁を入れ込んで、これら発光部の幅方向軸線とウエハの中心を通る径線とを交差させた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、発光部に、ウエハの周端縁を包み込む断面形状で且つウエハの面方向に沿って直線状に連続する幅を持たせることで凹状発光面を形成し、この凹状発光面をウエハ周端縁の厚さ方向へ対向するように接近させて配置すると共に、該発光部の幅方向の延長線上にカメラを配置することにより、この面状発光部のあらゆる方向から照射した検査光がウエハ周端縁の異なる部位に当たって、各部位毎に夫々異なる方向へ正反射し、これら正反射光のうち発光部の幅方向へ正反射した光の一部は正反射位置とカメラの相対角度がウエハ周端縁の厚さ方向及び円周方向へ変化しても画像となる。
従って、一台のカメラでウエハ周縁部の全面を観察可能にすることできる。
その結果、発光部がウエハの円周方向へ幅がない従来のものに比べ、カメラの台数を大幅に減らすことができて、構造の簡素化とコンパクト化が図れると共にそれにより製造コストの低減が図れる。
更に構成品が少なくなるので、メンテナンス性に優れると共に複数装置での性能合わせも容易である。

請求項２の発明は、請求項１の発明の効果に加えて、発光部の幅方向一端に係合凹部を形成して、この係合凹部にウエハ周端縁を入れ込んで、これら発光部の幅方向軸線とウエハの中心を通る径線とを交差させることにより、ウエハ周端縁の厚み変化に対応した反射光がカメラに届く。
従って、表面欠陥の検出率を向上させることができる。

本発明のウエハ外周部検査装置Ａは、特許第３６２９２４４号公報に開示される如く、円盤状のウエハＷを支承台（図示せず）上の所定位置に搬送して位置決めを行ってから適宜速度で回転させると共に、図１〜図３に示す如く、このウエハＷの周端縁Ｗ１と対向して配置される発光部１と、該ウエハ周端縁Ｗ１で正反射した正反射光Ｒを集光するレンズ２ａと、このレンズ２ａで集光した正反射光Ｒを取り込んで映像信号に変換するカメラ２と、このカメラ２で撮像した撮像データを処理する制御部（図示せず）とを備え、このカメラ２から映像信号を表示部（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、制御部へ出力してウエハ周端縁Ｗ１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。

上記ウエハ周端縁（エッジ）Ｗ１は、少なくとも表側面Ｗ２及び裏側面Ｗ３が予め面取り加工され、その一例としては、図２に示す如く、互いへウエハ外周へ向かって互いにテーパー状に傾斜した表側面取り部Ｗ２及び裏側面取り部Ｗ３と、これらの間に位置する外側面Ｗ４とからなり、図示例の場合には、これら表側面取り部Ｗ２及び裏側面取り部Ｗ３の先端側を更に面取りして台形状に突出させている。
その他の例としては、上記外側面部Ｗ４の断面形状を更なる面取りが無いものとしたり、この更なる面取りに代えて円弧状に形成したり、該ウエハ周端縁Ｗ１全体が円弧状に形成されるものもある。

上記発光部１は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）面照明などからなり、その断面形状を、上記ウエハ周端縁Ｗ１の円周方向一部分をその外方から該ウエハ周端縁Ｗ１の厚さ方向、即ちウエハＷの円周方向と直交する上下方向へ包み込むような円弧状に形成した断面略Ｃ型とするか、又はそれに類似した凹型形状に形成すると共に、この断面形状が該ウエハＷの面方向に沿って直線状に連続する幅を持たせることにより、ウエハ周端縁Ｗ１の円周方向所定領域と対向する凹状発光面１ａが形成され、この凹状発光面１ａからウエハ周端縁Ｗ１へ向けて平行な検査光Ｌを照射するように構成している

そして、上記ウエハ周端縁Ｗ１に対し、発光部１の凹状発光面１ａの幅方向が該ウエハ周端縁Ｗ１の接線方向か又は該接線方向に平行となるように接近させて配置することにより、発光部１の凹状発光面１ａを、ウエハ周端縁Ｗ１の厚さ方向に配置された表側面Ｗ２、裏側面Ｗ３及び外側面Ｗ４と対向するようにしている。

更に、上記発光部１の幅方向一端には、前記ウエハ周端縁Ｗ１と対向するスリット状の係合凹部１ｂを切欠形成し、この係合凹部１ｂにウエハ周端縁Ｗ１を部分的に入れ込んで、これら発光部１の幅方向軸線１ｃとウエハＷの中心を通る径線ＷＤとがウエハＷの上方から見て略鋭角となるように交差させることが好ましい。

また、前記カメラ２は、ウエハ周端縁Ｗ１からの厚さ方向に沿って略直線状に撮像するラインセンサーで構成されるか、又はエリアカメラで構成され、該カメラ２及びレンズ２ａを、上記発光部１の幅方向軸線１ｃの延長線上でしかもウエハ周端縁Ｗ１と対向する上下中間位置に一つだけ、上記発光部１の凹状発光面１ａから照射された検査光Ｌを正反射で受けるように配置している。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

この実施例１は、図１〜図３に示す如く、周端縁Ｗ１の円周方向一部にオリフラ（オリエンテーションフラット）ＷＯが形成されたウエハＷを回転自在に支持し、このウエハ周端縁Ｗ１が発光部１の係合凹部１ｂに入り込むように配置して、ウエハＷの回転により、その表面側面取り部Ｗ２、裏面側面取り部Ｗ３及び外側面部Ｗ４と上記オリフラＷＯを、一台のカメラ２で撮像して観察するものである。

次に、斯かるウエハ外周部検査装置Ａの作動について説明する。
先ず、図１（ａ）（ｂ）及び図２に示す如く、発光部１の凹状発光面１ａの幅方向一端部１ｄがウエハ周端縁Ｗ１の表面側面取り部Ｗ２、裏面側面取り部Ｗ３及び外側面部Ｗ４と夫々対向している時には、該発光部１の凹状発光面１ａから照射した平行な検査光Ｌが、表面側面取り部Ｗ２、裏面側面取り部Ｗ３及び外側面部Ｗ４に対し同時に当たって、各部位毎に夫々異なる方向へ正反射する。

これら正反射光Ｒうち発光部１の幅方向へ正反射した光の一部は、その正反射位置とカメラ２との相対角度がウエハ周端縁Ｗ１の厚さ方向及び円周方向へ変化しても、レンズ２ａを介してカメラ２に取り込まれ、表面側面取り部Ｗ２、裏面側面取り部Ｗ３及び外側面部Ｗ４の全体が画像となる。

詳しく説明すれば、例えば特許第３６２９２４４号公報に開示されるような従来のウエハ外周部検査装置は、ウエハの円周方向へ幅がない発光部から照射された検査光が、ウエハ周端縁の表側面と裏側面で正反射すると、上下方向へ逃げてしまうため、それに対応してカメラを上下に複数台配置する必要があり、カメラが上下中間に一つだけの場合には、画像が見えたとしてもウエハ周端縁のごく一部しか見えなかった。

これに対し、ウエハ外周部検査装置Ａは、発光部１がウエハＷの円周方向へ幅を持っているため、凹状発光面１ａの幅方向の異なる箇所から照射された検査光Ｌの何れかは、図２に示す如く、ウエハ周端縁Ｗ１の表面側面取り部Ｗ２及び裏面側面取り部Ｗ３の異なる部位に夫々当たって発光部１の幅方向へ正反射し、これらの正反射光Ｒがカメラ２に届くと共に、図１（ｂ）に示す如く、外側面部Ｗ４に当たって発光部１の幅方向へ正反射してた光Ｒも同様にカメラ２に届き、それ以外の方向へ正反射した光は外に逃げる。

過言すれば、カメラ２に対して、正反射となる方向から光が凹状発光面１ａより照射されるのでカメラ２が一つでも見える

それにより、表面側面取り部Ｗ２、裏面側面取り部Ｗ３及び外側面部Ｗ４で表面欠陥がない正常箇所は各部位の表面全域に亘って白く見える
これと逆に、表面側面取り部Ｗ２及び裏面側面取り部Ｗ３に例えばピットや突起などの表面欠陥がある場合には、この欠陥箇所が光をほとんど反射しないか又は僅かな散乱光のみを反射するために黒く見える。

また、図３（ａ）（ｂ）に示す如く、発光部１の凹状発光面１ａの幅方向一端部１ｄがウエハ周端縁Ｗ１の一部に形成されたオリフラＷＯと対向している時には、該発光部１の凹状発光面１ａから照射した平行な検査光Ｌが、オリフラＷＯに当たって、各部位毎に夫々異なる方向へ正反射するが、これら正反射光Ｒうち発光部１の幅方向へ正反射した光の一部は、オリフラＷＯの正反射位置とカメラ２との相対角度が厚さ方向及び円周方向へ変化しても、レンズ２ａを介してカメラ２に取り込まれ、オリフラＷＯの全体が画像となる。

その結果、一台のカメラ２でウエハ周端縁Ｗ１やオリフラＷＯの形状に影響を受けることなく、ウエハ周端縁Ｗ１の厚さ方向及び円周方向の全面を観察して、その表面欠陥を検出することができる。

更に、本実施例の場合には、発光部１の係合凹部１ｂにウエハ周端縁Ｗ１を入れ込んで、れら発光部１の幅方向軸線１ｃとウエハＷの中心を通る径線ＷＤとを交差させため、ウエハ周端縁Ｗ１の厚み変化に対応した反射光Ｒがカメラ２に届く。
それにより、表面欠陥の検出率を向上できるという利点がある。

尚、前示実施例１では、発光部１の係合凹部１ａにウエハ周端縁Ｗ１を入れ込んで、これら発光部１の幅方向軸線１ｃとウエハＷの中心を通る径線ＷＤとを交差させたが、これに限定されず、係合凹部１ａが無い発光部１をウエハ周端縁Ｗ１の接線方向に配置して、該発光部１の凹状発光面１ａから照射した平行な検査光Ｌをウエハ周端縁Ｗ１に当て発光部１の幅方向へ正反射させてカメラ２に届くようにしても良い。
更に、周端縁Ｗ１の円周方向一部にオリフラＷＯが形成されたウエハＷを使用したが、これに限定されず、オリフラＷＯに代えて円周方向一部に略Ｕ字状のノッチが切り欠かれたウエハＷを使用しても良い。
このような場合でも上述した実施例１と同様な作用効果が得られることに変わりない。

本発明の一実施例を示すウエハ外周部検査装置の横断平面図で、（ａ）が装置全体を示しており、（ｂ）がウエハ周端縁の表面欠陥を検出している状態を部分拡大して示している。 図１（ｂ）の（２）−（２）線に沿ってウエハのみを縦断した拡大側面図である。 オリフラの表面欠陥を検出している状態を示す部分拡大横断平面図であり、オリフラの異なる位置で検出した時を（ａ）（ｂ）に示している。

符号の説明

Ａ ウエハ外周部検査装置 Ｌ 検査光
Ｒ 正反射光 Ｗ ウエハ
Ｗ１ ウエハ周端縁 ＷＤ 径線
ＷＯ オリフラ １ 発光部
Ｗ２ 表側面（表側面取り部） Ｗ３ 裏側面（裏側面取り部）
Ｗ４ 外側面 １ 発光部
１ａ 凹状発光面 １ｂ 係合凹部
１ｃ 幅方向軸線 １ｄ 幅方向一端部
２ カメラ ２ａ レンズ

Claims (2)

1. 発光部（１）から検査光（Ｌ）をウエハ（Ｗ）の周端縁（Ｗ１）へ向け照射して正反射させ、この正反射光（Ｒ）をカメラ（２）で撮像して映像化することによりウエハ周端縁（Ｗ１）の表面欠陥を検出するウエハ外周部検査装置において、
   前記発光部（１）が、ウエハ（Ｗ）の周端縁（Ｗ１）を包み込む断面形状で且つウエハ（Ｗ）の面方向に沿って直線状に連続する幅を持たせることで凹状発光面（１ａ）を形成し、この凹状発光面（１ａ）をウエハ周端縁（Ｗ１）の厚さ方向へ対向するように接近させて配置すると共に、該発光部（１）の幅方向の延長線上にカメラ（２）を配置したことを特徴とするウエハ外周部検査装置。
2. 前記発光部（１）の幅方向一端に係合凹部（１ｂ）を形成して、この係合凹部（１ｂ）にウエハ周端縁（Ｗ１）を入れ込んで、これら発光部（１）の幅方向軸線（１ｃ）とウエハ（Ｗ）の中心を通る径線（ＷＤ）とを交差させた請求項１記載のウエハ外周部検査装置。

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