JP2015190826A - 基板検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板の検査にあたり、検査対象部位にアライメントマークや特徴パターンが含まれていない場合や、これらを正しく認識できない場合であっても、低コストでステージの移動速度を低下させることなく、基準画像や隣接画像との比較による検査を正確に行える、基板検査装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 基板載置台、照明部、検査画像撮像部、移動ステージ部、アライメントマークが備えられたマークボード、マーク撮像部、マーク位置検出部、アライメント誤差特性登録部、アライメント誤差特性補間部、アライメント演算部、検査画像切り出し部、切り出した検査画像に対して検査を行う検査部を備えた、基板検査装置である。

【選択図】 図１

Description

本発明は、基板又は積層基板の表面又は内部を検査する装置に関する。

半導体製造において、大きくはウェーハ表面に半導体集積回路や配線を形成する工程（前工程）、ウェーハを個々のチップに切り分けたのちにパッケージに収納する工程（後工程）の２つに分けられる。そして、各工程内での個々の作業後には検査が行われている。

これら工程内で行われる検査の一類型として外観検査があり、工程内で発生する配線形状の異常（例えば断線や欠け）、成膜の不均一、異物付着の有無、クラックの有無などについて検査が行われている（例えば、特許文献１）。

そして、外観検査は自動化が進んでおり、自動外観検査装置ではカメラを使用してウェーハを撮影し、撮影画像を画像処理してウェーハ上の回路パターンの断線の有無や異物の有無を判断し、良品／不良品を自動検査している。この時、良品／不良品の判断をするためには事前に良品の情報・判断基準を装置に登録しておくが、良品の判断基準はウェーハ内（より正確にはチップ内）の位置によって変化するため、取得画像の撮像位置を正確に求めた上で良品／不良品の判断をする必要がある。

図５は、検査対象となる複数のパターンが配置された基板の一例を示す平面図である。図５には、検査対象となる半導体ウェーハＷｚが、基板載置台２０ｚの上に載置されている様子が示されている。半導体ウエーハＷｚには、グローバルアライメントマークＷｍと、複数のチップＤｚ（１）〜Ｄｚ（５２）とがパターニングされている。なお、各チップＤｚ（１）〜Ｄｚ（５２）には、所定のパターンと、アライメントマークＷｆが含まれている。そして、各チップＤｚ（１）〜Ｄｚ（５２）を撮像するカメラと基板Ｗが、相対的に移動し、図中に破線で示す矢印Ｖｓに示す方向・順序、つまり、チップＤｚ（１）、Ｄｚ（２）、Ｄｚ（３）、Ｄｚ（４）、・・・、Ｄｚ（５２）の順に逐次撮像が行われ、撮像された画像に基づいて所定の検査が行われる。

なお、検査対象となるウエーハ上のパターンは高精度の位置決め移動機構を用いながら等ピッチでパターニングされている。しかし、一般的な外観検査装置に用いられる位置決め移動機構は、パターニング装置ほど高精度な位置決め移動機構を備えていないので、移動中や静止時の位置精度には、サブミクロン〜数十μｍ程度の誤差が含まれることがある。

そのため、取得した検査画像を、基準画像や隣接画像と比較する検査を行う形態の場合、比較する２つの画像の位置がずれていると、当該ずれの部分が異常であると判定されてしまう。このような誤判定が起きないように、従来の外観検査装置では、観察視野（ＦＯＶ：Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｖｉｅｗ）内における検査対象部位に存在するアライメントマークＷｆや特徴パターンを検出し、これらマークやパターンの位置に基づくアライメント（いわゆる、ＦＯＶ内アライメント）を行い、撮像画像から検査画像を切り出し、検査を行っている（例えば、特許文献２）。

特開平１０−１１６８６８号公報 特開平８−２４１１２７号公報

徳山享大、外４名、"粗微動間の連結分離機構を有するステージの高速高精度制御系の提案"、電気学会産業計測制御研究会資料、2012年3月6日、巻：IIC-12-013、［2014年3月17日検索］、インターネット〈URL：http://hflab.k.u-tokyo.ac.jp/papers/2012/tokuyamaIIC12.pdf〉

しかし、検査対象部位を有する基板にはグローバルアライメント用のアライメントマークが備えられているが、検査対象部位の全てにアライメントマークや特徴パターンが含まれているとは限らない。そのため、従来のようなＦＯＶ内アライメントが行えない場合がある。

また、検査対象部位の全てにアライメントマークや特徴パターンが含まれていたとしても、基板表面に形成された不透明成膜、透明膜の薄膜干渉による光の減衰などにより、当該アライメントマークや特徴パターンが正しく認識できない場合がある。

この様な場合、従来と同様の位置決め移動機構を用いることができず、非特許文献１にて提案されている様なステージの高精度化が必要となる。そうすると、高コスト、ステージ移動速度の低下といった問題が生じることとなる。

そこで、本発明は、基板の検査にあたり、検査対象部位にアライメントマークや特徴パターンが含まれていない場合や、これらを正しく認識できない場合であっても、従来と同様の位置決め移動機構を用いつつ、基準画像や隣接画像との比較による検査を正確に行える、基板検査装置を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明に係る一態様は、
検査対象部位を有する検査対象基板を保持する基板載置台と、
前記検査対象部位に向けて光を照射する照明部と、
前記検査対象部位を撮像する検査画像撮像部と、
前記基板載置台と前記検査画像撮像部とを相対移動させる移動ステージ部と、
アライメントマークが備えられたマークボードと、
前記アライメントマークを撮像するマーク撮像部と、
前記アライメントマークの前記マーク撮像部における視野内位置を検出するマーク位置検出部と、
前記マーク位置検出部のアライメントマークに対するアライメント誤差特性を登録するアライメント誤差特性登録部と、
現在位置に対する誤差分をアライメントに反映するアライメント誤差特性補完部と、
前記検査画像撮像部で撮像した視野内の検査画像の切り出し位置を算出するアライメント演算部と、
前記アライメント演算部の結果に基づいて前記検査画像撮像部で撮像した視野の中から検査画像を切り出す検査画像切り出し部と、
切り出した検査画像に対して検査を行う検査部と
を備えた、基板検査装置である。

この構成によれば、マークボードのアライメントマークの撮像位置を基準にして、撮像画像の視野内から所望の検査対象部位の検査画像を正確に切り出すことができる。

なお、本発明を適用する検査対象基板は、単層一枚の基板のみならず、当該基板上に成膜や配線パターンなどが形成されたもの、基板内部に立体構造を有するもの、並びにこの様な基板に別の基板が積層されたもの（いわゆる、積層基板）を含む。

さらに、上記の態様において、
前記マークボードが検査対象基板よりも小さく設定されており、
前記マーク撮像部を前記検査画像撮像部に対して補完移動させる補完移動ステージ部と、
前記補完移動ステージ部の補完移動量を制御する補完移動制御部と
を備えても良い。

また、上記の態様において、
前記検査対象基板に対する前記検査画像撮像部のフォーカス位置を調節するフォーカス位置調整部を備えても良い。

検査対象部位にアライメントマークや特徴パターンが含まれていない場合や当該アライメントマークや特徴パターンが正しく認識できない場合であっても、従来と同様の位置決め移動機構を用いつつ、基準画像や隣接画像との比較による検査を正確に行える。

本発明を具現化する形態の一例を示す概念図 本発明を具現化して検査する対象となる基板の一例を示す平面図 本発明を具現化する形態の一例における撮像の様子を示す概念図 本発明を具現化に用いる基板検査装置の別の一例を示す概念図 検査対象となる複数のパターンが配置された基板の一例を示すの平面図

本発明を実施するための形態について、図を用いながら説明する。
図１は、本発明を具現化する形態の一例を示す概念図である。
図１には、撮像画像に基づいて検査を行う基板検査装置１について、各構成機器の斜視図と、画像取得して検査に必要な構成のブロック図が複合的に記載されている。なお、各図においては、直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、ＸＹ平面を水平面、Ｚ方向を鉛直方向とする。特にＺ方向は矢印の方向を上とし、その逆方向を下と表現する。

本発明を具現化する形態の一例に係る基板検査装置１は、基板載置台２と、照明部３と、検査画像撮像部４と、グローバルアライメントマーク位置検出部５と、移動ステージ部６と、マークボード７と、マーク撮像部８と、マーク位置検出部９と、アライメント誤差特性登録部１０と、アライメント誤差特性補完部１１と、アライメント演算部１２と、検査画像切り出し部１３と、検査部１４とを含んで構成されている。また必要に応じて、基板検査装置１は、画像処理部ＩＭ，制御部などを備えた構成としても良い。

基板検査装置１は、撮像画像に基づいて基板の検査を行うものである。
なお、当該装置で取り扱う基板は、単一の材料からなる円形基板や矩形基板の他、これらの基板の表面に配線パターンや成膜などが施されたものや、複数枚の基板が積層されたものなど、種々の形態がある。ここでは、基板Ｗの一類型として円形のウエーハを例示して説明を行う。

図２は、本発明を具現化して検査する対象となる基板の一例を示す平面図である。
検査対象となる基板Ｗ上には、検査対象となる所定の大きさのチップＤ（１）〜Ｄ（５２）が所定の間隔でマトリクス状に配列されている。これらチップＤ（１）〜Ｄ（５２）は、同一のパターンとなるように形成されたものであり、成膜、露光、現像、エッチングや、レーザ加工などによるパターニング工程が所定回数行われて形成されているが、各チップＤ（１）〜Ｄ（５２）には個別のアライメントマークが付与されていないか、個別のアライメントマークや特徴パターンの識別が困難な状態である。

なお、各チップＤ（１）〜Ｄ（５２）のパターニングは、高精度な位置決め能力を備えた露光装置（いわゆる、ステッパーやスキャナー）による露光や、高精度な位置決め能力を備えたレーザ加工機による表面加工により行われたものである。また、基板Ｗには、グローバルアライメントマークＷｍが付されており、グローバルアライメントマークＷｍを基準として、チップＤ（１）〜Ｄ（５２）は、それぞれ等ピッチにてパターニングされている。

基板検査装置１は、検査対象となる各チップＤ（１）〜Ｄ（５２）の大きさに応じて、１つずつ撮像したり、複数個を一度に撮像したり、分割して撮影たり、適宜設定して検査することができる。ここでは、検査対象となる各チップＤ（１）〜Ｄ（５２）を、検査対象部位として１つずつ撮像し、検査する形態を例示して説明する。

図３は、本発明を具現化する形態の一例における撮像の様子を示す概念図である。
図３には、詳細を後述する検査画像撮像部４の撮像カメラ４５にて、ウエーハＷ上の各チップの内、１番目のチップＤ（１）〜４番目のチップＤ（４）を順次撮像していく様子が示されている。撮像カメラ４５は、ウエーハＷに対して、矢印Ｖｓの方向に相対的に移動している。図３に示す時刻において、撮像カメラ４５は、検査対象部位である３番目のチップＤ（３）を撮像している。さらにこの時、レンズなどの光学部品は図示を省略するが、受光素子４７には、当該チップＤ（３）よりもやや大きめの範囲を、撮像領域Ｖとして設定し、ここから検査に必要な検査画像を切り出すものとする。

基板載置台２は、検査対象部位を有する検査対象となる基板Ｗを保持するものである。基板載置台２は、図１に示す様に、例えば矩形テーブル２１を備えて構成している。矩形テーブル２１は、表面が平坦な板材で構成され、基板Ｗを載置する部分には溝や孔が設けられている。この溝や孔は、連通ポート、切替弁などを通じて負圧発生手段（例えば、真空ポンプやエジェクターなど）と接続されている。そして、矩形テーブル２１は、後述する移動ステージ部６を介して、装置フレーム１９１の上に取り付けられている。

なお、矩形テーブル２１は、溝や孔による負圧吸引に限らず、静電チャックなどの吸着手段を備えた構成としても良い。また、矩形テーブル２１は、基板Ｗをロボットハンドなどで受渡ができるように、適宜溝や孔を設けた構成としても良い。

そのため、基板載置台２は、基板Ｗを所定の位置に載置し、所定の位置で保持したり、保持を解除することができる。なお、基板載置台２は、基板Ｗの下面を複数の支持ピンで支持する構成としても良い。この場合、支持ピンが基板Ｗを負圧吸引もしくは静電吸着させる構成とすることで、基板Ｗを位置ずれさせずに保持することができ、適宜保持を解除することができる。

照明部３は、検査対象部位に向けて光を照射するものである。具体的には、図示するような同軸落斜型の他、斜光型や透過型の照明ユニットを例示することができる。
同軸落斜型の照明ユニット３１は、内部にプリズムやハーフミラーを備えたレンズ４６と組み合わせて用いられ、検査対象部位を含む撮像領域Ｖ等に照明光を照射することができる。具体的には、同軸落斜型の照明ユニット３１は、ＬＥＤ、蛍光灯、白熱ランプ、レーザダイオードなどの光エネルギーを放出するものが例示できる。

同軸落斜型の照明ユニット３１は、電源ユニット（図示せず）と接続されている。電源ユニットは、照明ユニット３１から光エネルギーを放出するための電力を供給するものである。電源ユニットは、光量をボリウムなどで調節して連続発光させる形態や、制御部と接続してリモート制御にて発光させる形態が例示できる。

リモート制御させる形態の場合、電源ユニットは制御部を通じて、照明ユニット３１へ供給する電力（電流や電圧）の制御（つまり、発光光量の制御）や、発光ＯＮ／ＯＦＦの制御が行われる。さらに、この形態の場合、発光光量は予め登録された検査条件に基づいて設定し、発光ＯＮ／ＯＦＦのタイミングは、検査対象部位の撮像に対応させる。

また、上述と同様の構成の同軸落斜型の照明ユニット３２を、下述するマーク撮像部８で撮像するアライメントマーク７６に向けて光を照射するために備えておく。

なお、同軸落斜型の照明ユニット３１，３２に代えて、斜光型の照明ユニットを用いる場合は、下述する検査画像撮像部４のレンズ４６の光軸とは異なる方向から照明光が基板Ｗの検査対象部位を含む撮像領域Ｖ等に向けて照射される構成とする。

また、同軸落斜型の照明ユニット３１，３２に代えて、透過型の照明ユニットを用いる場合は、基板載置台２の検査対象となる基板Ｗやマークボード７が載置される下方に照明ユニットを埋め込み、検査対象となる基板Ｗやマークボード７を透過した光が検査画像撮像部４で撮像される構成とする。

検査画像撮像部４は、検査対象部位を撮像するものである。
具体的には、検査画像撮像部４は、撮像カメラ４５と、レンズ４６を備え、撮像カメラ４５には撮像素子４７が備えられた構成をしている。撮像カメラ４５は、例えば、連結部材１９２，１９３，１９４を介して、装置フレーム１９１に取り付けられている。

より具体的には、撮像カメラ４５は、撮像素子４７として、ＣＣＤ，ＣＭＯＳなどのエリアセンサやラインセンサ、ＴＤＩセンサを備えたものが例示できる。また、撮像カメラ４５は、撮像素子４７で受光した像に対応した映像信号や画像データを外部へ出力することができる。

レンズ４６は、検査対象部位のパターン像を撮像カメラ４５の撮像素子４７に投影し結像させるものである。レンズ４６は、いわゆる鏡筒と、当該鏡筒の内部に結像レンズを備えたものが例示できる。

検査画像撮像部４は、上述の様な構成をしているため、照明部３から放出され基板Ｗに照射された光が基板Ｗの観察部位で反射・拡散したパターン像を、撮像素子４７に結像させて撮像し、当該パターン像に対応した映像信号や画像データを出力することができる。

なお、照明部３から放出される光エネルギーの波長は、撮像素子４７の感度波長が含まれる様にしておく。或いは、基板Ｗが蛍光特性を有する場合であれば、蛍光発光に有効な波長の励起光を照射し、蛍光発光する波長が撮像素子４７の感度波長が含まれる様な構成にしておく。また、照明部３から放出する光エネルギーは、可視光線に限らず、紫外光や赤外光であっても良い。

グローバルアライメントマーク位置検出部５は、検査対象となる基板Ｗに付されているグローバルアライメントマークＷｍの位置を検出するものである。
具体的には、グローバルアライメントマーク位置検出部５は、検査画像撮像部４で撮像した画像に対して、グローバルアライメントマークＷｍが撮像視野内のどの位置にあるかを検出し、撮像視野内の位置情報として外部へ出力するものである。より具体的には、グローバルアライメントマーク位置検出部５は、いわゆる画像処理装置ＩＭと呼ばれるハードウェアと、その実行プログラム（つまりソフトウェア）とを組み合わせて構成することができる。なお、画像処理装置ＩＭは、単体の画像処理ユニットを用いたり、パソコンやコンピュータに取り付けられた画像処理ボードなどを用いたりして構成することができる。

移動ステージ部６は、基板載置台２と検査画像撮像部４とを相対移動させるものである。具体的には、図示したように、撮像カメラ４５を固定し、基板載置台２をＸ方向、Ｙ方向、θ方向に移動させる構成をしている。より具体的には、移動ステージ部６は、Ｘ軸移動機構６１と、Ｙ軸移動機構と、θ軸回転機構６３を備えている。Ｘ軸移動機構６１は、装置フレーム１９１の上に取り付けられており、Ｘ方向に延びるレールと、当該レール上を所定の速度で移動したり所定の位置で静止したりするＸ軸スライダーを備えている。Ｙ軸移動機構６２は、Ｘ軸スライダーの上に取り付けられており、Ｙ方向に延びるレールと、当該レール上を所定の速度で移動したり所定の位置で静止したりするＹ軸スライダーを備えている。θ軸回転機構６３は、Ｙ軸スライダーの上に取り付けられており、基板載置台２の矩形テーブル２１を、Ｚ方向を回転軸とするθ方向に、所定の角速度で回転したり所定の角度で静止したりするものである。

Ｘ軸移動機構６１やＹ軸移動機構６２は、従来と同様の位置決め移動機構を用いることができる。つまり、Ｘ軸移動機構６１やＹ軸移動機構６２は、Ｘ軸スライダーやＹ軸スライダーを、ボールねじと回転モータで移動させる方式やリニアモータで移動させる方式などが例示できる。

θ軸回転機構６３は、いわゆるロータリーテーブルや、ＵＶＷステージと呼ばれる機構などを用いることができる。

なお、図示したような、基板載置台２側をＸ方向，Ｙ方向，θ方向に移動させる構成に限らず、撮像カメラ４５側が、Ｘ方向，Ｙ方向，θ方向のいずれかに移動、又は組み合わせで移動する構成としても良い。

この様な構成をしているため、移動ステージ部６は、基板載置台２と検査画像撮像部４とを、Ｘ方向，Ｙ方向，θ方向に相対移動させることができる。

なお、相対移動させながら検査対象部位を撮像する形態としては、
（１）検査画像撮像部４の撮像カメラ４５の撮像素子にエリアセンサを用い、ステップアンドリピート方式による移動と撮像を行う方式、
（２）撮像素子にエリアセンサを用い、連続スキャン方式による移動と撮像を行う方式、（３）撮像素子にラインセンサを用い、連続スキャン方式による移動と撮像を行う方式などが例示できる。

なお、撮像形態（１）の場合、相対移動が完了し静止した状態で、照明を発光状態にし、撮像カメラによる撮像を行う。また、撮像形態（２）の場合、相対移動中に照明をストロボ発光（つまり、極めて強い光量の光を、極短時間だけ照射する）させて撮像カメラによる撮像を行う。また、撮像形態（３）の場合、撮像のための相対移動中は照明を連続発光させ、連続して画像を取得する。

マークボード７は、アライメントマーク７６を備えたものである。
具体的には、マークボード７は、図示したような円形マークボード７１と、円形プレート７１上に付されたアライメントマーク７６で構成されている。この円形マークボード７１は、検査対象となる円形基板Ｗと同程度の大きさをしており、表面に付されたアライメントマーク７６は、検査対象基板の検査対象部位の撮像位置と対応する位置に付されている。

なお、マークボード７は、上述の形状や大きさに限定されず、矩形や他の形状であってもよい。つまり、アライメントマーク７６が、検査対象となる基板Ｗの撮像位置に対応する位置にそれぞれ１対１で付されているか、当該撮像位置を補完し得る程度に間引かれた状態で付されていれば良い。

なお、マークボード７は、基板載置台２の上部や側部に、接着、溶接、ねじ止めなどで固定しておく形態が例示できる。また、マークボード７は、基板載置台２の表面に直接アライメントマーク７６を付した形態（つまり、基板載置台２とマークボード７とを兼用する形態）であっても良い。

なお、ここで言う、マークボードにアライメントマークを「付する」とは、接着、溶接、ロウ付け、刻印、けがき、エッチング、塗装、マーキング、着色、変色など、下地と異なる凹凸形状を形成したり、光の反射率や透過率が変化するような加工を施す行為類型をいう。

なお、照明部３として同軸落斜型の照明ユニット３２や斜光型の照明ユニットを用い、検査画像撮像部４において、いわゆる反射光を観察する構成の場合、マークボード７は、光を反射する材料或いは不透明な材料で構成することが好ましい。一方、照明部３として透過型の照明ユニットを用い、検査画像撮像部４において、いわゆる透過光を観察する構成の場合、マークボード７は、透明の材料或いは透過性を備えた材料で構成することが好ましい。

マーク撮像部８は、マークボード７に付されたアライメントマーク７６を撮像するものである。具体的には、上述した検査画像撮像部２と同様の構成をしているが、撮像素子のサイズやレンズ倍率、観察視野サイズなどは、適宜設定して構成すれば良い。

マーク位置検出部９は、マークボード７に付されたアライメントマーク７６のマーク撮像部７における視野内位置を検出するものである。
より具体的には、マーク位置検出部９は、上述のグローバルアライメントマークの位置検出部５と同様、いわゆる画像処理装置ＩＭと呼ばれるハードウェアと、その実行プログラム（つまりソフトウェア）とを組み合わせて構成することができる。

アライメント誤差特性登録部１０は、マーク位置検出部のアライメントマークに対するアライメント誤差特性を登録するものである。
具体的には、アライメント誤差特性登録部１０は、基準ワークと呼ばれる基板を用い、いわゆるキャリブレーションを行った結果を登録する。

ここで言う、基準ワークとは、信頼すべき位置に、グローバルアライメントマークＷｍと所定のパターンが付されたものである。例えば、高精度な位置決め能力を備えた露光装置（いわゆる、ステッパーやスキャナー）により露光され、現像・エッチング処理されたものや、高精度な位置決め能力を備えたレーザ加工機により表面加工されたものなどが例示できる。

そして、この基準ワークに付されたグローバルアライメントマークＷｍと所定のパターンを検査画像撮像部４で撮像しつつ、マークボード７のアライメントマーク７６の位置を検出し、これらの位置関係を対応させて（いわゆる紐付けをして）、マーク位置検出部のアライメントマークに対するアライメント誤差特性を取得し（つまり、キャリブレーションを行い）、結果を登録しておく。

アライメント誤差特性補完部１１は、現在位置に対する誤差分をアライメントに反映するものである。
具体的には、アライメント誤差特性補完部１１は、アライメント誤差特性登録部１０に登録されたアライメント誤差特性（つまり、キャリブレーション結果）を加味して、Ｘ軸移動機構６１及びＹ軸移動機構６２の現在位置に対する誤差分を、アライメント演算部に位置補完情報を出力する。

アライメント演算部１２は、検査画像撮像部４で撮像した視野内の検査画像の切り出し位置を算出するものである。
具体的には、アライメント演算部１２は、Ｘ軸移動機構６１及びＹ軸移動機構６２の現在位置と、アライメント誤差特性補完部１１からの位置補完情報とに基づいて、検査画像撮像部４で撮像した視野内の検査画像の切り出し位置を算出する。

検査画像切り出し部１３は、アライメント演算部１２の結果に基づいて検査画像撮像部４で撮像した視野の中から検査画像を切り出すものである。

検査部１４は、切り出した検査画像に対して検査を行うものである。
具体的には、検査部１４は、検査画像撮像部４で撮像された画像のうち、検査に必要な部分を切り出した画像である検査画像に対して所定の画像処理を行い、検査を行う。

この様な構成をしているため、基板検査装置１は、撮像した画像が位置ずれ成分を含んでいたとしても、マークボードのアライメントマークの撮像位置を基準にして、撮像画像の視野内から所望の検査対象部位の検査画像を正確に切り出すことができる。そのため、検査対象部位にアライメントマークや特徴パターンが含まれていない場合や、これらを正しく認識できない場合であっても、基板検査装置１は、従来と同様の位置決め移動機構を用いつつ、撮像した画像から切り出した検査画像と、基準画像や隣接画像とを比較し、正確な検査を行える。

［別の形態］
上述では、検査画像撮像部４の撮像カメラ４５と、マーク撮像部７の撮像カメラ７５とが連結されており、基板Ｗに対して一体となって相対移動する形態（第１の態様）を示した。しかし、本発明の適用にあたり、下記の様な形態（第２の態様）であっても良い。
図４は、本発明を具現化に用いる基板検査装置の別の一例を示す概念図である。
図４には、撮像画像に基づいて検査を行う基板検査装置１Ｂについて、各構成機器の斜視図と、画像取得して検査に必要な構成のブロック図が複合的に記載されている。
基板検査装置１Ｂは、上述の基板検査装置１と概ね共通する構成をしつつ、一部が相違する構成をしている。ここでは、共通する構成については説明を省略し、相違する構成について詳細を説明する。

基板検査装置１Ｂは、マークボード７Ｂとして、検査対象となる基板Ｗよりも小さく設定された、矩形マークボード７２を備えた構成をしている。さらに、基板検査装置１Ｂには、補完移動ステージ部１６と、補完移動制御部とを備えた構成をしている。

矩形マークボード７２には、アライメントマーク７７が付されている。なお、アライメントマーク７７を「付する」類型については、上述したアライメントマーク７６を付する類型と同様の類型から選択可能であるため、説明を省略する。

なお、マーク撮像部は、上述の基板検査装置１における構成と同じでも良いが、撮像素子のサイズが異なる観察カメラ８５Ｂと、観察倍率の異なるレンズ８６Ｂを備えた構成のマーク撮像部８Ｂとしても良い。

また、基板検査装置１Ｂの装置フレーム１９１Ｂは、マークボードの小型化に伴いフットプリント（つまり、装置の設置に必要な面積）が小さくなっている。

補完移動ステージ部１６は、マーク撮像部８Ｂを検査画像撮像部４に対して補完移動させるものである。例えば、図示したように、検査画像撮像部４の撮像カメラ４５が連結部材１９３に固定された状態で、マーク撮像部８Ｂを補完移動ステージ部１６により移動させる構成が例示できる。補完移動ステージ部１６は、Ｘ軸補完移動機構１６１及びＹ軸補完移動機構１６２を備えて構成されいる。Ｘ軸補完移動機構１６１は、連結部材１９３の
上に取り付けられており、Ｘ方向に延びるレールと、当該レール上を所定の速度で移動したり所定の位置で静止したりするＸ軸スライダーを備えている。Ｙ軸補完移動機構１６２は、Ｘ軸補完移動機構１６１のＸ軸スライダーの上に取り付けられており、Ｙ方向に延びるレールと、当該レール上を所定の速度で移動したり所定の位置で静止したりするＹ軸スライダー１６３を備えている。そして、Ｙ軸補完移動機構１６２のＹ軸スライダー１６３上には、マーク撮像部８Ｂの撮像カメラ８５Ｂが取り付けられている。なお、連結部材１９３は、連結部材１９２を介して、装置フレーム１９１Ｂに取り付けられている。

そして、矩形マークボード７２に付されたアライメントマーク７７が、検査対象となる基板Ｗの検査対象部位の配置間隔の１／２に対応して付されていれば、当該１／２に対応する様に、いわゆるスケーリング補完動作を行う。例えば、Ｘ軸移動機構６１の動作により基板ＷがＸ方向に１００ｍｍ移動すれば、Ｘ軸補完移動機構１６１は、当該方向に５０ｍｍ移動する。同様にＹ軸移動機構６２の動作により基板ＷがＹ方向に８０ｍｍ移動すれば、Ｙ軸補完移動機構１６２は、当該方向に４０ｍｍ移動する。

補完移動制御部は、補完移動ステージ部１６の補完移動量を制御するものである。
具体的には、補完移動制御部は、移動ステージ部６のＸ軸移動機構６１及びＹ軸移動機構６２の現在位置情報と、予め登録された異径マークボードに対応する補完位置情報に基づき、補完移動ステージ部１６を構成するＸ軸補完移動機構１６１及びＹ軸補完移動機構１６２に対する移動量（例えば、移動指令のためのパルス数）を出力し、上述のスケーリング補完動作を行う。

なお、基板検査装置１Ｂにおいても、上述と同様、基準ワークを用いたキャリブレーションを予め行い、当該結果を行う。そうすることで、基板検査装置１Ｂは、検査対象となる基板Ｗよりも小さいマークボード７Ｂを用いても、アライメントマーク７７の撮像位置を基準にして、撮像画像の視野内から所望の検査対象部位の検査画像を正確に切り出すことができる。そのため、検査対象部位にアライメントマークや特徴パターンが含まれていない場合や、これらを正しく認識できない場合であっても、基板検査装置１は、従来と同様の位置決め移動機構を用いつつ、撮像した画像から切り出した検査画像と、基準画像や隣接画像とを比較し、正確な検査を行える。

その上、マークボード７Ｂが、検査対象となる基板Ｗよりも小さくすることができるため、装置のフットプリント（つまり設置面積）を小さくすることができる。

［別の形態］
なお、上述の形態（第２の態様）におけるマークボードが検査対象基板よりも大きく設定されている形態（第３の態様）としても良い。そうすれば、検査対象基板が小さく、正確な位置決めが難しい場合であっても、大きなマークボード７に付されたアライメントマーク７６を基準に、検査を行うことができる。

［別の形態］
上述では、検査画像撮像部４の撮像カメラ４５と、マーク撮像部７の撮像カメラ７５とが、Ｚ方向に移動しない構成（第１〜第３の形態）について説明した。
つまり、検査対象となる基板Ｗが、平坦な場合や、変形しやすい材質・厚みである場合など、基板載置台２に載置して平坦になれば、平坦なマークボード７を基準として位置決めを行うことで、一連の撮像・アライメント・検査を支障無く行うことができる。

しかし、反りのある基板を取り扱う場合、焦点深度の関係で良好な画像観察ができない場合がある。そのような場合については、下述の様な装置構成（第４の態様）にして本発明を適用することが好ましい。つまり、上述の基板検査装置１，１Ｂにおいて、フォーカス位置調整部を備えた構成とすることが好ましい。

フォーカス位置調整部は、検査対象となる基板Ｗに対して、検査画像撮像部２のフォーカス位置を調節するものである。

具体的には、フォーカス位置調整部は、検査画像撮像部４の撮像カメラ４５に取り付けられたレンズを、固定焦点式ではなく、レンズのＺ方向の位置を調節させる、フォーカス位置調節機構を備えた構成とする。例えば、回転リング（いわゆる、ピントリング）を介して取り付けられたレンズを、当該回転リングをモータ等で回転させて、フォーカス位置を調整する機構が例示できる。

或いは、フォーカス位置調整部は、撮像カメラ４５をＺ方向に移動させる機構であっても良い。この場合、撮像カメラ４５にとりつけたレンズは、固定焦点式であっても良い。具体的には、図１に示す様な形態であれば、連結部材１９４と撮像カメラ４５との間に、Ｚ軸昇降機構を取り付ける。一方、図４に示す様な形態であれば、連結部材１９３と撮像カメラ４５との間に、Ｚ軸昇降機構を取り付ける。

Ｚ軸昇降機構は、Ｚ方向に延びるレールと、当該レール上を所定の速度で移動したり所定の位置で静止したりするＺ軸スライダーを備えており、Ｚ軸スライダー上に撮像カメラ４５が取り付けられている。なお、Ｚ軸昇降機構の具体的な構成としては、ボールねじとステッピングモータを組み合わせたユニットや、ボールねじとサーボモータとブレーキ機構を組み合わせたユニットなどが例示できる。

なお、検査対象となる基板Ｗに対するフォーカスは、最表面の部位やレイヤーにジャストフォーカスをさせても良いし、最表面から所定量だけ基板Ｗの内部側にシフト（つまり、最表面に対してデフォーカス）させても良い。そして、これらどちらの状態で撮像を行うかは、検査の都度設定しても良いが、検査対象に応じて予め設定しておくことが好ましい。そして、デフォーカスにて撮像する場合、当該デフォーカス量をその都度設定しても良いが、検査対象に応じて予め設定しておくことが好ましい。そして、フォーカス位置調整部は、これら設定に基づいて、フォーカス状態や、デフォーカス量を反映した状態で、フォーカス位置を調節する構成としておく。

この様な構成をしているため、フォーカス位置調整部は、検査対象となる基板Ｗの表面の湾曲に応じてＺ方向に位置調節（つまり、フォーカス位置を調節）することができる。しかも、最表面のみならず、基板内部や積層基板の特定レイヤーにフォーカスを合わせて撮像し、検査を行うことができる。

［本発明の適用範囲］
なお、上述では、基板Ｗの一類型として円形のウエーハを例示し、この基板Ｗ上にパターニングされた各チップＤ（１）〜Ｄ（５２）に対して検査を行う形態を例示した。しかし、検査対象となる基板Ｗは、この様な形態には限定されず、他の形態であっても良い。つまり、円形のウエーハの外周部の一部を切り欠いたもの（いわゆるノッチ付き）や、オリエンテーションフラットと呼ばれる平坦部を備えた、略円形のウエーハであっても良い。また、円形・略円形に限らず、矩形や六角形、八角形などの多角形の基板であっても良い。一方、検査対象部位は、撮像により可視化できるものであれば良い。

さらに、基板Ｗの材質は、シリコン系基板（Ｓｉ，ＳｉＣ）、化合物半導体（例えばガリウムヒ素系：ＧａＡｓ）、ガラス、石英、セラミック、金属、樹脂などか例示できる。

また、基板Ｗは、上述の形状・材料である単枚の形態であっても良いが、これに限らず、当該基板Ｗの表面に保護フィルムや保護ガラス、或いはパターン付きフィルムやパターン付きガラスなどが貼り付けられた形態であっても良い。さらには、基板Ｗ上に別の基板が積層された形態（いわゆる、積層基板）であっても良い。

１ 基板検査装置
１Ｂ基板検査装置
２ 基板載置台
３ 照明部
４ 検査画像撮像部
５ グローバルアライメントマーク位置検出部
６ 移動ステージ部
７ マークボード
７Ｂ マークボード
８ マーク撮像部
８Ｂ マーク撮像部
９ マーク位置検出部
１０ アライメント誤差特性登録部
１１ アライメント誤差特性補完部
１２ アライメント演算部
１３ 検査画像切り出し部
１４ 検査部
１６ 補完移動ステージ部
２１ 矩形テーブル
２２ 円形テーブル
２２ アライメントマーク
３１ 照明ユニット（同軸落斜型）
４５ 撮像カメラ
４６ レンズ
４７ 撮像素子
６１ Ｘ軸移動機構
６２ Ｙ軸移動機構
６３ θ軸回転機構
７１ 円形マークボード
７２ 矩形マークボード
７６ アライメントマーク（アライメント用）
８５ 撮像カメラ
８６ レンズ
８５Ｂ 撮像カメラ
８６Ｂ レンズ
１６１ Ｙ軸補完移動機構
１６２ Ｙ軸補完移動機構
１９１ 装置フレーム
１９２ 連結部材
１９３ 連結部材
１９４ 連結部材
ＩＭ 画像処理装置
Ｖ 撮像領域
Ｗ 基板（円形のウエーハ）
Ｗm アライメントマーク（グローバルアライメント用）

Claims (3)

1. 検査対象部位を有する検査対象基板を保持する基板載置台と、
   前記検査対象部位に向けて光を照射する照明部と、
   前記検査対象部位を撮像する検査画像撮像部と、
   検査対象基板のグローバルアライメントマーク位置検出部と、
   前記基板載置台と前記検査画像撮像部とを相対移動させる移動ステージ部と、
   アライメントマークが備えられたマークボードと、
   前記アライメントマークを撮像するマーク撮像部と、
   前記アライメントマークの前記マーク撮像部における視野内位置を検出するマーク位置検出部と、
   前記マーク位置検出部のアライメントマークに対するアライメント誤差特性を登録するアライメント誤差特性登録部と、
   現在位置に対する誤差分をアライメントに反映するアライメント誤差特性補完部と、
   前記検査画像撮像部で撮像した視野内の検査画像の切り出し位置を算出するアライメント演算部と、
   前記アライメント演算部の結果に基づいて前記検査画像撮像部で撮像した視野の中から検査画像を切り出す検査画像切り出し部と、
   切り出した検査画像に対して検査を行う検査部と
   を備えた、基板検査装置。
2. 前記マークボードが検査対象基板よりも小さく設定されており、
   前記マーク撮像部を前記検査画像撮像部に対して補完移動させる補完移動ステージ部と、
   前記補完移動ステージ部の補完移動量を制御する補完移動制御部と
   を備えた、請求項１に記載の基板検査装置。
3. 前記検査対象基板に対する前記検査画像撮像部のフォーカス位置を調節するフォーカス位置調整部を備えた、
   請求項１又は請求項２に記載の基板検査装置。

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