JP2008096188A - 端部形状検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】略板状の被検査物において、被検査物の端部形状の良否を検査することが可能な端部形状検査装置を提供する。
【解決手段】端部形状検査装置１は、略板状の被検査物Ｓを設置可能な支持台２と、被検査物Ｓの端部Ｓ１を照射する少なくとも１つの光源３と、光源３の照射範囲内で、被検査物Ｓの端部Ｓ１を、被検査物Ｓに対して厚さ方向Ｔに所定の撮影角度θだけ傾斜して撮影する少なくとも１つの撮影手段４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検査物の端部の形状を検査する端部形状検査装置に関する。

従来から、シリコンウエハの品質検査の一工程として、外周エッジ部の外観検査が行われている。シリコンウエハのような略板状の被検査物の端部の外観検査を行う装置としては、例えば、楕円鏡を利用し、楕円鏡の鏡面に光吸収部材を配置して、正反射光である低次元の回折光は光吸収部材に吸収させて、端部の傷で乱反射した高次元の回折光のみを第２焦点位置に設けた光検出部で検出させる装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような装置においては、被検査物の端部に形成された傷などを検出して、端部の良否を判断することができるとされている。
特開２００３−２８７４１２号公報

しかしながら、特許文献１のような端部検査装置では、略板状の被検査物において、局所的に形成された傷などを検出することは可能であるものの、端部が厚さ方向に非対称であったり、角部が形成されたりしている場合など、端部全体の形状に異常が生じている場合に、その形状を検出することはできなかった。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、略板状の被検査物において、被検査物の端部形状の良否を検査することが可能な端部形状検査装置を提供するものである。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の端部形状検査装置は、略板状の被検査物を設置可能な支持台と、前記被検査物の端部を照射する少なくとも１つの光源と、該光源の照射範囲内で、前記被検査物の端部を、前記被検査物に対して厚さ方向に所定の撮影角度だけ傾斜して撮影する少なくとも１つの撮影手段とを備えることを特徴としている。

この発明に係る端部形状検査装置によれば、支持台に設置された被検査物の端部を光源によって照射し、撮影手段によって、その照射範囲内で被検査物の端部を撮影することができる。この際、撮影手段による撮影は、被検査物に対して厚さ方向に所定の撮影角度だけ傾斜して行われるので、撮影される端部の位置ごとに、端部の形状に依存して異なる画像を撮影することができる。このため、撮影された画像をもとに、被検査物の端部形状の良否を判断することができる。

また、上記の端部形状検査装置において、前記支持台は、前記被検査物の端部の延設方向に前記被検査物を移動可能な駆動部を有することがより好ましいとされている。
この発明に係る端部形状検査装置によれば、駆動部によって被検査物を端部の延設方向に移動させながら、撮影手段によって撮影することで、端部の延設方向に複数の箇所で続けて検査を行うことができる。

また、上記の端部形状検査装置において、前記撮影手段によって撮影された画像データを取得し、予め記憶された正常な端部形状の画像である基準データと比較することで、前記被検査物の端部形状の良否を判断する制御部を備えることがより好ましいとされている。
この発明に係る端部形状検査装置によれば、制御部によって、撮影手段で撮影された画像データを取得して、基準データと比較することで、被検査物の端部形状の良否を自動的に判断することができる。

さらに、上記の端部形状検査装置において、前記制御部は、取得した前記画像データを二値化処理して作成した明暗データに基づいて、前記被検査物の端部形状の良否を判断ことがより好ましいとされている。
この発明に係る端部形状検査装置によれば、制御部によって、取得した画像データを二値化処理して明暗データを作成することで、被検査基板の形状を表わす境界線をより明確なものとし、より正確に端部形状の良否を判断することができる。

また、上記の端部形状検査装置において、前前記制御部は、取得した前記画像データと前記基準データとをパターンマッチングすることで、前記被検査物の端部形状の良否を判断することがより好ましいとされている。
この発明に係る端部形状検査装置によれば、制御部によって画像データと基準データとをパターンマッチングして、正常な端部形状との比較を行うことで、容易にその良否を判断することができる。

また、上記の端部形状検査装置において、前記制御部は、取得した前記画像データから前記被検査物の境界線を認識して、該境界線の位置を測定し、前記基準データで測定された正常な境界線の位置と比較して、前記被検査物の端部形状の良否を判断するものとしても良い。
この発明に係る端部形状検査装置によれば、制御部によって画像データと基準データとで認識される境界線の位置を比較して、正常な端部形状との比較を行うことで、容易にかつ定量的に、その良否を判断することができる。

また、上記の端部形状検査装置において、前記光源は、前記撮影手段の前記撮影角度と略等しい角度だけ、前記被検査物に対して厚さ方向に傾斜して、前記被検査物の端部を照射することがより好ましいとされている。
この発明に係る端部形状検査装置によれば、光源の照射する方向を撮影手段の撮影角度と略等しい角度だけ厚さ方向に傾斜することで、光源の照射光が被検査物の端部に反射した反射光を、効率的に取得して撮影することができる。このため、撮影手段によって撮影された画像をコントラストの著しい画像とすることができ、より正確に端部形状の良否を判断することができる。

また、上記の端部形状検査装置において、前記光源は、平行光を照射可能であることがより好ましいとされている。
この発明に係る端部形状検査装置によれば、光源から照射される照射光を平行光とすることで、被検査物の端部の所定の照射範囲に絞って効果的に照射可能であり、また、乱反射を防ぐことができる。このため、撮影手段によって撮影された画像をコントラストの著しい画像とすることができ、より正確に端部形状の良否を判断することができる。

また、上記の端部形状検査装置において、前記撮影手段は、前記被検査物を厚さ方向に撮影可能なラインカメラであることがより好ましいとされている。
この発明に係る端部形状検査装置によれば、被検査物を端部の延設方向に移動させながら、ラインカメラによって被検査物の端部を厚さ方向に撮影することで、被検査物の端部の連続した画像を取得することができる。このため、延設方向に連続して、被検査物の端部形状の良否を判断することができる。

本発明によれば、撮影手段によって被検査物に対して厚さ方向に傾斜して撮影することで、端部形状によって異なった画像を取得することができるので、この画像をもとに被検査物の端部形状の良否を、容易にかつ正確に判断することができる。

（第１の実施形態）
図１から図６は、この発明に係る第１の実施形態を示している。図１及び図２に示すように、端部形状検査装置１は、略円板状の被検査物であるウエハＳを設置可能な支持台２と、ウエハＳの端部Ｓ１を照射する光源３と、光源３の照射範囲内でウエハの端部Ｓ１を撮影する撮影手段であるカメラ４とを備える。支持台２は、ウエハＳを略水平に載置するテーブル５と、テーブル５の下面に設けられた回転軸６と、回転軸６を介してテーブル５に載置されたウエハＳを回転可能な駆動部７とを備える。

図１に示すように、カメラ４の撮影方向は、側方視して、ウエハＳの中心軸Ｓ２、すなわち水平軸に対してウエハＳの厚さ方向Ｔに所定の撮影角度θだけ傾斜している。本実施形態においては、例えば撮影角度θを４５度に設定している。また、光源３は、図示しないコリメータレンズを有し、照射光として平行光を照射可能なものである。また、光源３の照射方向も同様に、側方視して、カメラ４の撮影角度θと略等しい角度だけ、ウエハＳの中心軸Ｓ２に対して厚さ方向Ｔに傾斜して、ウエハＳの端部Ｓ１に照射するように設定されている。図２に示すように、光源３とカメラ４は互いに干渉しないように、ウエハＳの中心軸Ｓ２に対して平面視略線対称に配置されており、互いにウエハＳの端部Ｓ１の同一位置を照射し、撮影可能に設定されている。また、カメラ４及び支持台２の駆動部７は、制御部８と接続されており、制御部８は、駆動部７によって所定角度ずつウエハＳを回転させるとともに、カメラ４によってウエハＳの端部Ｓ１を撮影させて、その画像を画像データＤとして制御部８に入力させる。制御部８においては、さらに入力された画像データＤを二値化処理して、明暗データを作成することが可能である。

次に、端部形状検査装置１の作用について説明する。図３は、ウエハＳの所定位置において、正常な形状である端部Ｓ１を測定している場合を示している。図３において、カメラ４は、撮影範囲Ｄ１、Ｄ１として、厚さ方向ＴにウエハＳの端部Ｓ１の全体を撮影可能である。そして、ウエハＳの端部Ｓ１に光源３から平行光Ｌ１を照射する。照射される平行光Ｌ１のうち、端部Ｓ１に照射されるものは厚さ方向Ｔに拡散反射して、その一部は反射光Ｌ２としてカメラ４に入光する。一方、ウエハＳの上面Ｓ３に照射された平行光Ｌ１は、ウエハＳの上面Ｓ３が平滑に形成されていることから、その反射光Ｌ３は、鏡面反射してカメラ４に入光しない。図４は、カメラ４によって撮影された画像データＤを制御部８によって明暗データとしたものを表わしている。すなわち、図３及び図４に示すように、画像データＤは、撮影範囲Ｄ１、Ｄ１で撮影された画像を表わし、ウエハＳの上面Ｓ３側において端部Ｓ１が形成され始める位置を示す上部境界線Ｄ２から、ウエハＳの端部Ｓ１の下側の撮影可能範囲を表わす下部境界線Ｄ３までの範囲において白色を示し、上部境界線Ｄ２の上側及び下部境界線Ｄ３の下側では、カメラ４に反射光が入光されないので黒色を示すことになる。そして、制御部８は、このウエハＳにおいて、正常な端部形状を示す端部Ｓ１の画像データＤを基準データＤｓとして記憶し、より詳しくは、その上部境界線Ｄ２を上部基準線Ｄｓ１として、下部境界線Ｄ３を下部基準線Ｄｓ２として記憶しておく。

次に、制御部８の制御のもと、順次駆動部７によってウエハＳを所定角度ずつ回転させるとともに、カメラ４によってウエハＳの端部Ｓ１の撮影を行う。本実施形態においては、例えば、２０度ずつウエハＳを回転させて、１８測点で端部の撮影を行う。図５及び図６は、ある撮影位置において、端部の形状に欠陥がある場合の一例を示していて、図６は、この撮影位置で撮影された画像データＤ´を表わしている。図５に示すように、この観察位置においては、端部Ｓ１´は、上面Ｓ３側で端部Ｓ１´の開始位置が正常な端部Ｓ１の形状に比べてウエハＳの中心側に位置しているとともに、下方に凸な状態に形成されている。このため、図５及び図６に示すように、この場合の上部境界線Ｄ４は、基準データＤｓにおける上部基準線Ｄｓ１よりも上方に位置し、また、下部境界線Ｄ５は、基準データＤｓにおける下部基準線Ｄｓ２よりも下方に位置することになる。

次に、制御部８は、二値化処理して明暗データとされた画像データＤ´と、予め記憶されている基準データＤとのパターンマッチングを行う。まず、画像データＤ´及び基準データＤｓのそれぞれを所定のサイズでエリア分けする。そして、エリア毎に画像データＤ´と、基準データＤｓとで明暗データが一致するかどうか確認する。すなわち、画像データＤ´においては、上部境界線Ｄ４と上部基準線Ｄｓ１との間の範囲、及び、下部境界線Ｄ５と下部基準線Ｄｓ２との間の範囲の各エリアで、基準データＤｓと明暗が一致しなくなる。そして、明暗が一致しないエリア数が全体に対して予め設定された割合を超えたならば、この端部Ｓ１´においては、その端部形状は異常であると判断することができる。 なお、図５及び図６は、一例を示すものであり、カメラ４によって撮影された端部形状によって、上部境界線Ｄ４及び下部境界線Ｄ５の位置は様々な位置を示すが、上記のように基準データＤｓに基づいてパターンマッチングを行うことで、容易に正常な端部形状との比較を行い、その端部形状の良否を自動的に判断することができる。

また、上記のようにパターマッチングによる手法に限らず、図６に示すように、上部境界線Ｄ４及び下部境界線Ｄ５の位置を、それぞれ基準データＤｓの上部基準線Ｄｓ１、下部境界線Ｄｓ２を基準として測定するものとしても良い。すなわち、上部境界線Ｄ４と上部基準線Ｄｓ１との距離Ｂ１、及び、下部境界線Ｄ５と下部基準線Ｄｓ２との距離Ｂ２を測定する。そして、これら距離Ｂ１、Ｂ２が予め設定された基準値を超えた場合には、その端部形状は異常であると判断するものとしても良い。この場合には、パターンマッチングによる手法同様に、容易にかつ自動的に端部形状の良否を判断できるとともに、ウエハＳの上部、下部のいずれにおいて、端部形状に異常があるかどうかを定量的に判断することができる。また、同様の手法としては、上部境界線Ｄ４と下部境界線Ｄ５の距離、すなわち撮影された端部Ｓ１´の見かけ上の厚さＴ１´を測定し、基準データＤｓにおける端部Ｓ１の見かけ上の厚さＴ１と比較するものとしても良い。

以上のように、端部形状検査装置１では、カメラ４によってウエハＳに対して厚さ方向Ｔに傾斜して撮影することで、端部Ｓ１の形状によって異なった画像データＤを取得することができるので、この画像データＤをもとにウエハＳの端部Ｓ１の形状の良否を、容易にかつ正確に判断することができる。また、カメラ４によってウエハＳの端部Ｓ１を撮影する際、光源３の照射方向をカメラ４の撮影角度θと略等しい角度だけ厚さ方向Ｔに傾斜することで、光源３の平行光Ｌ１がウエハＳに反射した反射光Ｌを、効率良く取得して撮影することができる。このため、カメラ４によって撮影された画像をコントラストの著しい画像とすることができ、より正確に端部Ｓ１の形状の良否を判断することができる。さらに、光源３の照射光が平行光Ｌ１であることで、被検査物の端部の所定の照射範囲に絞って効果的に照射可能であり、また、乱反射を防ぐことができる。このため、カメラ４によって撮影された画像をさらにコントラストの著しい画像とすることができ、さらに正確に端部Ｓ１の形状の良否を判断することができる。

（第２の実施形態）
図７及び図８は、この発明に係る第２の実施形態を示している。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。

図７に示すように、この実施形態の端部形状検査装置２０では、撮影手段としてラインカメラ２１が厚さ方向Ｔに撮影可能に設けられている。この端部形状検査装置２０では、制御部８の制御のもと、駆動部７によってウエハＳを一定速度で回転させるとともに、ラインカメラ２１によって連続撮影を行う。このため、図８に示すように、ウエハＳの端部Ｓ１の全周に亘って連続した画像データＤｃを取得し、連続した上部境界線Ｄ６及び下部境界線Ｄ７に基づいて、端部Ｓ１の形状の良否を判断することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

なお、本実施形態においては、ウエハＳの端部形状を観察する際に、まず、正常な端部形状を撮影して、続けてウエハＳを回転させて端部形状の検査を行うものとして説明したが、これに限ることは無い。少なくとも、設計上、同一の厚さを有し、同一な端部形状を有するウエハにおいては、いずれかのウエハにおいて、予め正常な端部形状の画像を取得していれば、それを基準として端部形状の良否を判断することができる。また、ウエハＳの端部Ｓ１の撮影は、側方視して、厚さ方向Ｔに撮影角度θだけ傾斜して撮影するものとして説明したが、上方、下方いずれに傾斜して撮影しても良く、また、上方及び下方の両側からなど、複数の撮影手段を設けて撮影を行うものとしても良い。さらに、光源３は、複数の撮影手段を設けた場合には、対応して複数設けても良いし、１つの光源３によって撮影するものとしても良い。ただし、上記のように、撮影手段の撮影方向と略等しい方向から照射するように設定した方が好適である。また、ウエハＳは支持台２によって水平に載置されるものとしたが、これに限ることは無く、少なくとも撮影手段がウエハＳに対して所定の撮影角度θだけ傾斜して端部Ｓ１を撮影可能であれば良い。

また、本実施形態においては、略円板状のウエハＳを被検査物として説明したが、これに限ることは無い。略板状の被検査物の端部形状の検査であれば、様々の材質、形状のものに対応可能であり、例えば、矩形のものにおいても対応可能である。この場合には、被検査物は、支持台の駆動部によって、その端部が延設される方向に直線移動可能に設定することで複数の位置において端部形状の検査が可能となる。

この発明の第一の実施形態の端部形状検査装置の側方視した全体図である。 この発明の第一の実施形態の端部形状検査装置の平面視した全体図である。 この発明の第一の実施形態のウエハの正常な形状の端部を拡大視した断面図である。 この発明の第一の実施形態のウエハの正常な形状の端部の画像データを示す説明図である。 この発明の第一の実施形態のウエハの異常な形状の端部を拡大視した断面図である。 この発明の第一の実施形態のウエハの異常な形状の端部の画像データを示す説明図である。 この発明の第二の実施形態の端部形状検査装置の側方視した全体図である。 この発明の第二の実施形態のウエハの端部の画像データを示す説明図である。

符号の説明

１、２０ 端部形状検査装置
２ 支持台
３ 光源
４ カメラ（撮影手段）
７ 駆動部
８ 制御部
２１ ラインカメラ（撮影手段）
Ｄ、Ｄ´、Ｄｃ 画像データ
Ｄ１ 撮影範囲
Ｄ２、Ｄ４、Ｄ６ 上部境界線（境界線）
Ｄ３、Ｄ５、Ｄ７ 下部境界線（境界線）
Ｄｓ 基準データ
Ｄｓ１ 上部基準線
Ｄｓ２ 下部基準線
Ｌ１ 平行光
Ｓ ウエハ（被検査物）
Ｓ１、Ｓ１´ 端部
Ｔ 厚さ方向
θ 撮影角度

Claims (9)

1. 略板状の被検査物を設置可能な支持台と、
   前記被検査物の端部を照射する少なくとも１つの光源と、
   該光源の照射範囲内で、前記被検査物の端部を、前記被検査物に対して厚さ方向に所定の撮影角度だけ傾斜して撮影する少なくとも１つの撮影手段とを備えることを特徴とする端部形状検査装置。
2. 請求項１に記載の端部形状検査装置において、
   前記支持台は、前記被検査物の端部の延設方向に前記被検査物を移動可能な駆動部を有することを特徴とする端部形状検査装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の端部形状検査装置において、
   前記撮影手段によって撮影された画像データを取得し、予め記憶された正常な端部形状の画像である基準データと比較することで、前記被検査物の端部形状の良否を判断する制御部を備えることを特徴とする端部形状検査装置。
4. 請求項３に記載の端部形状検査装置において、
   前記制御部は、取得した前記画像データを二値化処理して作成した明暗データに基づいて、前記被検査物の端部形状の良否を判断することを特徴とする端部形状検査装置。
5. 請求項３または請求項４に記載の端部形状検査装置において、
   前記制御部は、取得した前記画像データと前記基準データとをパターンマッチングすることによって、前記被検査物の端部形状の良否を判断することを特徴とする端部形状検査装置。
6. 請求項３または請求項４に記載の端部形状検査装置において、
   前記制御部は、取得した前記画像データから前記被検査物の境界線を認識して、該境界線の位置を測定し、前記基準データで測定された正常な境界線の位置と比較して、前記被検査物の端部形状の良否を判断することを特徴とする端部形状検査装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の端部形状検査装置において、
   前記光源は、前記撮影手段の前記撮影角度と略等しい角度だけ、前記被検査物に対して厚さ方向に傾斜して、前記被検査物の端部を照射することを特徴とする端部形状検査装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載の端部形状検査装置において、
   前記光源は、平行光を照射可能であることを特徴とする端部形状検査装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれかに記載の端部形状検査装置において、
   前記撮影手段は、前記被検査物を厚さ方向に撮影可能なラインカメラであることを特徴とする端部形状検査装置。

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