JP2016178298A - ウェハエッジ検査装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 装置構成が簡易であると共に、ウェハのベベル、ノッチ及びオリフラ部分に暗部が残ることを防止し、チッピング検査を精度よく行うことができるウェハエッジ検査装置を提供するものである。【解決手段】 ウェハエッジ検査装置１００は、ウェハ２００を撮像領域に載置させる載置手段１０と、内側面が反射面を有する半球面体で形成され、当該半球面の中心軸Ｏが載置手段１０上のウェハ２００の中心面Ｓ上に位置するように配設され、撮像領域における当該ウェハ２００のベベル２０１を含む領域に光を照射するドーム型の照明手段２０と、光軸Ｘが載置手段１０上のウェハ２００の中心面Ｓに対して略垂直であり、当該光軸Ｘが照明手段２０で光を照射される当該ウェハ２００のベベル２０１近傍と交差する位置に配設され、撮像領域におけるウェハ２００のベベル２０１を含む領域を撮像する撮像手段３０と、を備える。【選択図】 図１
Description
本発明は、ウェハのベベル（bevel）に生じるチッピングを検出するウェハエッジ検査装置に関する。
従来の半導体ウエハ検査装置は、半導体ウエハを吸着保持する回転テーブルと、前記回転テーブル上に保持された前記半導体ウエハの少なくともエッジ部を照明する照明装置と、前記照明装置により照明された前記半導体ウエハのエッジ部を撮像する撮像装置と、前記撮像装置により撮像された前記エッジ部の画像を取得して少なくともエッジカット量又はクラックを検出する画像処理装置と、前記画像処理装置で画像処理された前記エッジ部の画像を表示出力する表示部と、を具備している（例えば、特許文献１）。
従来の半導体ウエハ検査装置は、照明光をウエハのウエハエッジ部に対して所定の角度で照射（斜照明）する照明装置であり、ウエハのウエハエッジ部全体に照明光を均一に照射できず、ウエハのウエハエッジ部の一部に暗部が残ることになり、暗部とチッピングとの区別が付き難く、検査に支障を来たすと課題がある。
また、従来の半導体ウエハ検査装置は、照明装置がウエハの上方にあるため、ウエハの搬送の際に、照明装置が邪魔になり、装置が大型化するという課題がある。
また、従来の半導体ウエハ検査装置は、照明装置がウエハの上方にあるため、ウエハの搬送の際に、照明装置が邪魔になり、装置が大型化するという課題がある。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、装置構成が簡易であると共に、ウェハのベベル、ノッチ及びオリフラ部分に暗部が残ることを防止し、チッピング検査を精度よく行うことができるウェハエッジ検査装置を提供するものである。
この発明に係るウェハエッジ検査装置においては、ウェハを撮像領域に載置させる載置手段と、内側面が反射面を有する半球面体で形成され、当該半球面の内周縁に複数の光源が配設され、載置手段上のウェハの中心面上に位置するように半球面の中心軸が配設され、撮像領域における当該ウェハのベベルを含む領域に光を照射するドーム型の照明手段と、載置手段上のウェハの中心面に対して略垂直に光軸が配設され、照明手段で光を照射される当該ウェハのベベル近傍と交差する位置に光軸が配設され、撮像領域におけるウェハのベベルを含む領域を撮像する撮像手段と、を備える。
この発明に係るウェハエッジ検査装置においては、装置構成が簡易であると共に、ウェハのベベル、ノッチ及びオリフラ部分に暗部が残ることを防止して、ウェハのベベルを鮮明に撮像することができる。
（本発明の第１の実施形態）
ウェハエッジ検査装置１００は、図１〜図３に示すように、検査対象のシリコンウェハやシリコンカーバイト（SiC）、ガリウム砒素（GaAs）、ガリウム燐（GaP）又は窒化ガリウム（GaN）などの化合物ウェハの半導体ウェハ（以下、単に「ウェハ２００」と称す）を撮像領域に載置させる載置手段１０と、内側面が反射面を有する半球面体で形成され、当該半球面の中心軸Ｏが載置手段１０上のウェハ２００の中心面Ｓ上に位置するように配設され、撮像領域における当該ウェハ２００のベベル２０１を含む領域に光を照射するドーム型の照明手段２０と、光軸Ｘが載置手段１０上のウェハ２００の中心面Ｓに対して略垂直であり、当該光軸Ｘが照明手段２０で光を照射される当該ウェハ２００のベベル２０１近傍と交差する位置に配設され、撮像領域におけるウェハ２００のベベル２０１を含む領域を撮像する撮像手段３０と、を備える。
ウェハエッジ検査装置１００は、図１〜図３に示すように、検査対象のシリコンウェハやシリコンカーバイト（SiC）、ガリウム砒素（GaAs）、ガリウム燐（GaP）又は窒化ガリウム（GaN）などの化合物ウェハの半導体ウェハ（以下、単に「ウェハ２００」と称す）を撮像領域に載置させる載置手段１０と、内側面が反射面を有する半球面体で形成され、当該半球面の中心軸Ｏが載置手段１０上のウェハ２００の中心面Ｓ上に位置するように配設され、撮像領域における当該ウェハ２００のベベル２０１を含む領域に光を照射するドーム型の照明手段２０と、光軸Ｘが載置手段１０上のウェハ２００の中心面Ｓに対して略垂直であり、当該光軸Ｘが照明手段２０で光を照射される当該ウェハ２００のベベル２０１近傍と交差する位置に配設され、撮像領域におけるウェハ２００のベベル２０１を含む領域を撮像する撮像手段３０と、を備える。
また、ウェハエッジ検査装置１００は、撮像手段３０で撮像された画像に対して、ウェハ２００のベベル２０１を帯状の画像として編集する画像処理手段４０と、載置手段１０、照明手段２０及び撮像手段３０を制御すると共に、画像処理手段４０で画像処理された画像に基づいてウェハ２００のベベル２０１に生じるチッピング２０２を検出する演算手段５０と、を備える。
また、ウェハエッジ検査装置１００は、図３に示すように、照明手段２０及び撮像手段３０を暗室１０１に内包し、載置手段１０上のウェハ２００に対応する暗室１０１の底面が開放している。
また、ウェハエッジ検査装置１００は、図３に示すように、照明手段２０及び撮像手段３０を暗室１０１に内包し、載置手段１０上のウェハ２００に対応する暗室１０１の底面が開放している。
載置手段１０は、載置したウェハ２００を円周方向に回転させる回転ステージ１１と、複数のウェハ２００が整列収納したカセット３００から１枚のウェハ２００を引き出し、引き出したウェハ２００を後方に移動して回転ステージ１１に載置すると共に、チッピング検査後に、ウェハ２００を前方に移動してカセット３００の元の位置に収納する搬送アーム１２（不図示）と、を備える。
また、載置手段１０は、対角線が直交する４点でウェハ２００の周縁部を支持し、対向する２点間の間隔がウェハ２００の直径と略同一であり、回転ステージ１１の上下動により回転ステージ１１上のウェハ２００を中央に位置決めする略円錐台状の上端を有する４本の支持体１３（不図示）と、を備える。
また、載置手段１０は、対角線が直交する４点でウェハ２００の周縁部を支持し、対向する２点間の間隔がウェハ２００の直径と略同一であり、回転ステージ１１の上下動により回転ステージ１１上のウェハ２００を中央に位置決めする略円錐台状の上端を有する４本の支持体１３（不図示）と、を備える。
照明手段２０は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、複数のＬＥＤ（light-emitting diode：発光ダイオード）の光源２０ａが半球面の内周縁にリング状に配設され、半球面の内側面が白色の粗面で形成されて光源２０ａからの入射光を拡散及び反射させる反射面を有する。
また、照明手段２０は、図１に示すように、ウェハ２００のベベル２０１近傍を均一に照明してベベル２０１に影が生じることを防止するうえで、ウェハ２００の端部との間隔ｄを撮像手段３０による撮像に影響がない（レンズ視野に入らない）範囲で近づけること（例えば、１０ｍｍ以下）が好ましい。
また、照明手段２０は、図１に示すように、ウェハ２００のベベル２０１近傍を均一に照明してベベル２０１に影が生じることを防止するうえで、ウェハ２００の端部との間隔ｄを撮像手段３０による撮像に影響がない（レンズ視野に入らない）範囲で近づけること（例えば、１０ｍｍ以下）が好ましい。
なお、本実施形態に係る照明手段２０は、図２（ｃ）及び図２（ｄ）に示すように、反射面の中央にカメラ穴２１ａが存在するドーム照明２１（例えば、株式会社イマック製「ＮＥＯドーム照明」）と、図２（ｅ）及び図２（ｆ）に示すように、ドーム照明２１の半球面発光を補う面発光照明２２（例えば、株式会社イマック製「大型面照明リアルックス」）と、から構成される。
特に、株式会社イマック製「ＮＥＯドーム照明」は、カメラ穴２１ａの部分に反射面（照明）が存在しないため、カメラ穴２１ａを面発光照明２２で塞ぐことにより、完全な半球面発光を得ることができる。
なお、照明手段２０は、カメラ穴２１ａのない半球面発光が得られるドーム照明２１を用いるのであれば、面発光照明２２を備える必要はない。
特に、株式会社イマック製「ＮＥＯドーム照明」は、カメラ穴２１ａの部分に反射面（照明）が存在しないため、カメラ穴２１ａを面発光照明２２で塞ぐことにより、完全な半球面発光を得ることができる。
なお、照明手段２０は、カメラ穴２１ａのない半球面発光が得られるドーム照明２１を用いるのであれば、面発光照明２２を備える必要はない。
撮像手段３０は、カメラ３０ａと、主光線が光軸に対して平行な（画角が０°となる）テレセントリックレンズ３０ｂと、ハーフミラー（不図示）を使用してカメラ３０ａの光軸と同軸で光を照射する同軸照明３０ｃと、から構成される。
なお、本実施形態に係るカメラ３０ａは、センテック株式会社製のイメージセンサー「ＧｉｇＥ Ｖｉｓｉｏｎ（登録商標） ＣＣＤモデル」（型名：STC-SB202POEHS、画素数：200万画素、センサーサイズ：1/1.8型（7.18ｍｍ×5.32ｍｍ）、解像度：1624×1236）を用いているが、このイメージセンサーに限られるものでない。
また、本実施形態に係るカメラ３０ａは、２００万画素の画素数であるが、テレセントリックレンズ３０ｂのレンズ倍率が１倍（１×）の場合には、２００万画素以上の画素数が必要であり、テレセントリックレンズ３０ｂのレンズ倍率が０．５倍（０．５×）の場合には、４００万画素以上の画素数が必要である。
また、本実施形態に係るカメラ３０ａは、エリアセンサを用いているが、ラインセンサを用いていもよい。
また、本実施形態に係るカメラ３０ａは、２００万画素の画素数であるが、テレセントリックレンズ３０ｂのレンズ倍率が１倍（１×）の場合には、２００万画素以上の画素数が必要であり、テレセントリックレンズ３０ｂのレンズ倍率が０．５倍（０．５×）の場合には、４００万画素以上の画素数が必要である。
また、本実施形態に係るカメラ３０ａは、エリアセンサを用いているが、ラインセンサを用いていもよい。
また、本実施形態に係るテレセントリックレンズ３０ｂは、同軸照明３０ｃとの接続部を備えた同軸ポート付テレセントリックレンズであり、作動距離（ＷＤ：work distance）が６５ｍｍであり、レンズ倍率が１倍（１×）であるレンズを用いているが、ウェハエッジ検査装置１００のユーザーの要求（視野、スループット）により、レンズ倍率が０．５倍（０．５×）であるレンズを使用することも可能である。
また、本実施形態に係る同軸照明３０ｃは、株式会社イマック製「同軸スポット照明」を用いているが、この同軸照明に限られるものではない。
また、同軸照明３０ｃは、照射強度が強すぎると、必要以上のハレーションを撮像画像に起こすため、照射強度が弱い照明を使用することが、調光を容易にするうえで好ましい。
特に、市販の同軸照明３０ｃは、照射強度が強すぎる（光量が多い）ため、減光（Neutral Density：ＮＤ）フィルター（例えば、透過率が約１０％程度）を介して減光することが好ましい。
また、同軸照明３０ｃは、照射強度が強すぎると、必要以上のハレーションを撮像画像に起こすため、照射強度が弱い照明を使用することが、調光を容易にするうえで好ましい。
特に、市販の同軸照明３０ｃは、照射強度が強すぎる（光量が多い）ため、減光（Neutral Density：ＮＤ）フィルター（例えば、透過率が約１０％程度）を介して減光することが好ましい。
ただし、配線パターンがウェハ２００の表面側のベベル２０１まで存在する場合には、画像処理後のその配線パターンが、チッピング２０２として検出される可能性がある。
このため、同軸照明３０ｃは、配線パターンにハレーションを生じさせ、かつ、ベベル２０１にハレーションを生じさせない若干強い照射強度に設定することにより、配線パターンが明部（白色）として視認し難くなり、ベベル２０１及びチッピング２０２が暗部（黒色）として残り、配線パターンに依存することなく、チッピング２０２だけを抽出して、配線パターンの過検出を低減させることができる。
また、ウェハ２００の裏面側は、研磨痕による粗さがあるために、ウェハ２００の表側と同様に、同軸照明３０ｃを若干強い照射強度に設定することにより、研磨痕を明部として視認し難くさせ、画像処理を容易にすることができる。
このため、同軸照明３０ｃは、配線パターンにハレーションを生じさせ、かつ、ベベル２０１にハレーションを生じさせない若干強い照射強度に設定することにより、配線パターンが明部（白色）として視認し難くなり、ベベル２０１及びチッピング２０２が暗部（黒色）として残り、配線パターンに依存することなく、チッピング２０２だけを抽出して、配線パターンの過検出を低減させることができる。
また、ウェハ２００の裏面側は、研磨痕による粗さがあるために、ウェハ２００の表側と同様に、同軸照明３０ｃを若干強い照射強度に設定することにより、研磨痕を明部として視認し難くさせ、画像処理を容易にすることができる。
なお、本実施形態に係る撮像手段３０は、ウェハ２００の表面側に配設され、ウェハ２００の表面側のベベル２０１を含む領域を撮像する第１の撮像手段３１（第１のカメラ３１ａ、第１のテレセントリックレンズ３１ｂ、第１の同軸照明３１ｃ）と、ウェハ２００の裏面側に配設され、ウェハ２００の裏面側のベベル２０１を含む領域を撮像する第２の撮像手段３２（第２のカメラ３２ａ、第２のテレセントリックレンズ３２ｂ、第２の同軸照明３２ｃ）と、から構成される。
また、第１の撮像手段３１及び第２の撮像手段３２は、第１の撮像手段３１の同軸照明（第１の同軸照明３１ｃ）の光軸Ｘ１と、第２の撮像手段３２の同軸照明（第２の同軸照明３２ｃ）の光軸Ｘ２と、が一致するように配設される。
また、第１の撮像手段３１及び第２の撮像手段３２は、第１の撮像手段３１の同軸照明（第１の同軸照明３１ｃ）の光軸Ｘ１と、第２の撮像手段３２の同軸照明（第２の同軸照明３２ｃ）の光軸Ｘ２と、が一致するように配設される。
なお、撮像手段３０は、同軸照明３０ｃ（第１の同軸照明３１ｃ、第２の同軸照明３２ｃ）を必ずしも備える必要はないが、ウェハ２００がＳｉＣ（炭化ケイ素）ウェハなどの透明なウェハの場合に、照明手段２０だけでは、ウェハ２００上のカーボンなどが視認し難い。
このため、撮像手段３０は、第１のカメラ３１ａ（第２のカメラ３２ａ）に対向する第２の同軸照明３２ｃ（第１の同軸照明３１ｃ）を透過照明とすることで、ウェハ２００上のカーボンなどが視認し易くなるために、同軸照明３０ｃを備えることが好ましい。
なお、第１の同軸照明３１ｃの光軸Ｘ１と第２の同軸照明３２ｃの光軸Ｘ２とが一致しない場合には、撮像画像に輝度斑が生じるため、第１の同軸照明３１ｃの光軸Ｘ１と第２の同軸照明３２ｃの光軸Ｘ２とを一致させることが好ましい。
このため、撮像手段３０は、第１のカメラ３１ａ（第２のカメラ３２ａ）に対向する第２の同軸照明３２ｃ（第１の同軸照明３１ｃ）を透過照明とすることで、ウェハ２００上のカーボンなどが視認し易くなるために、同軸照明３０ｃを備えることが好ましい。
なお、第１の同軸照明３１ｃの光軸Ｘ１と第２の同軸照明３２ｃの光軸Ｘ２とが一致しない場合には、撮像画像に輝度斑が生じるため、第１の同軸照明３１ｃの光軸Ｘ１と第２の同軸照明３２ｃの光軸Ｘ２とを一致させることが好ましい。
なお、本実施形態に係る光学系（照明手段２０、撮像手段３０）の仕様は、視野が７．２ｍｍ×５．３ｍｍであり、画素分解能（画素レート）が４．４μｍであるが、この仕様に限れられるものではない。
また、本実施形態に係る光学系（照明手段２０、撮像手段３０）は、一体として構成され、暗室１０１内に固定される。
また、本実施形態に係る光学系（照明手段２０、撮像手段３０）は、一体として構成され、暗室１０１内に固定される。
また、本実施形態に係る演算手段５０は、ドーム照明２１、面発光照明２２、第１の同軸照明３１ｃ、第２の同軸照明３２ｃをそれぞれ独立して制御し、各照明による調光が可能である。
表示手段６０は、図３（ａ）に示すように、ウェハエッジ検査装置１００の正面上部に配設され、演算手段５０で検出されたウェハ２００のチッピング２０２の有無又は位置を表示する液晶表示装置などのディプレイである。
つぎに、本実施形態に係るウェハエッジ検査装置１００の処理動作について説明する。
ウェハエッジ検査装置１００は、カセット３００が上下動エレベータ１０２上に投入されると、上下動エレベータ１０２は、演算手段５０の制御信号に基づき、カセット３００内の検査対象のウェハ２００の位置が載置手段１０の回転ステージ１１の高さと合うように、カセット３００を上下方向に移動させる。
ウェハエッジ検査装置１００は、カセット３００が上下動エレベータ１０２上に投入されると、上下動エレベータ１０２は、演算手段５０の制御信号に基づき、カセット３００内の検査対象のウェハ２００の位置が載置手段１０の回転ステージ１１の高さと合うように、カセット３００を上下方向に移動させる。
そして、載置手段１０の搬送アーム１２は、演算手段５０の制御信号に基づき、カセット３００から１枚のウェハ２００を引き出し、ウェハ２００を後方に移動して回転ステージ１１上にウェハ２００を載置する。
載置手段１０の回転ステージ１１は、演算手段５０の制御信号に基づいて下降し、ウェハ２００の周縁部が４本の支持体１３の上端に当接することにより、回転ステージ１１上のウェハ２００を中央に位置決めする。
載置手段１０の回転ステージ１１は、演算手段５０の制御信号に基づいて下降し、ウェハ２００の周縁部が４本の支持体１３の上端に当接することにより、回転ステージ１１上のウェハ２００を中央に位置決めする。
そして、照明手段２０（ドーム照明２１、面発光照明２２）及び同軸照明３０ｃ（第１の同軸照明３１ｃ、第２の同軸照明３２ｃ）は、演算手段５０の制御信号に基づき、撮像領域における載置手段１０上のウェハ２００のベベル２０１を含む領域に光を照射する。
撮像手段３０（第１の撮像手段３１、第２の撮像手段３２）は、演算手段５０の制御信号に基づき、撮像領域におけるウェハ２００のベベル２０１を含む領域を撮像し、画像処理手段４０に画像データを出力する。
撮像手段３０（第１の撮像手段３１、第２の撮像手段３２）は、演算手段５０の制御信号に基づき、撮像領域におけるウェハ２００のベベル２０１を含む領域を撮像し、画像処理手段４０に画像データを出力する。
なお、ウェハ２００のベベル２０１は、図４に示すように、チッピング２０２を除く領域は明部（白色）となり、チッピング２０２の領域は暗部（黒色）となる。
また、チッピング２０２は、様々な大きさがあり、後工程で影響しない微細なチッピング（例えば、０．１ｍｍ以下のチッピング）については、検出する必要はない。
このため、照明手段２０の照射強度を強める方向に調整し、ウェハ２００のベベル２０１に若干のハレーションを生じさせ、微細なチッピングによる暗部を飽和して明部とし、微細なチッピングの過検出を防止することが好ましい。
また、チッピング２０２は、様々な大きさがあり、後工程で影響しない微細なチッピング（例えば、０．１ｍｍ以下のチッピング）については、検出する必要はない。
このため、照明手段２０の照射強度を強める方向に調整し、ウェハ２００のベベル２０１に若干のハレーションを生じさせ、微細なチッピングによる暗部を飽和して明部とし、微細なチッピングの過検出を防止することが好ましい。
そして、載置手段１０の回転ステージ１１は、演算手段５０の制御信号に基づき、先の撮像領域と一部重畳する範囲で次の撮像領域まで回転する。
撮像手段３０（第１の撮像手段３１、第２の撮像手段３２）は、演算手段５０の制御信号に基づき、新たな撮像領域（次の撮像領域）におけるウェハ２００のベベル２０１を含む領域を撮像し、画像処理手段４０に画像データを出力する。
撮像手段３０（第１の撮像手段３１、第２の撮像手段３２）は、演算手段５０の制御信号に基づき、新たな撮像領域（次の撮像領域）におけるウェハ２００のベベル２０１を含む領域を撮像し、画像処理手段４０に画像データを出力する。
以下、前述の処理動作と同様に、演算手段５０の制御信号に基づき、載置手段１０の回転ステージ１１は、順次、次の撮像領域まで回転し、撮像手段３０は、新たな撮像領域（次の撮像領域）におけるウェハ２００のベベル２０１を含む領域を撮像し、画像処理手段４０に画像データを出力することを、ウェハ２００の周縁部の全周を撮像するまで繰り返す。
そして、画像処理手段４０は、撮像された画像データを取得すると、ウェハ２００のベベル２０１を帯状の画像として編集し、画像処理後の編集画像データを演算手段５０に出力する。
演算手段５０は、図５に示すように、編集画像データにおける帯状部分（ベベル部分）の幅Ｗを、ノッチ２０１ａ又はオリフラ２０１ｂ（円弧部分とオリフラ部分との境界の角の部分）を基準点として中心角θ毎に算出し、帯状部分の幅が局所的に狭いところをチッピング２０２として検出する。
演算手段５０は、図５に示すように、編集画像データにおける帯状部分（ベベル部分）の幅Ｗを、ノッチ２０１ａ又はオリフラ２０１ｂ（円弧部分とオリフラ部分との境界の角の部分）を基準点として中心角θ毎に算出し、帯状部分の幅が局所的に狭いところをチッピング２０２として検出する。
なお、ベベル２０１の幅Ｗは、ウェハ２００の外周面取研削装置の加工精度が精密でないため、一定であるとは限らないのであるが、徐々に変化するものであり、局所的に変化するチッピング２０２と区別することができる。
また、後工程で影響しない微細なチッピング（例えば、０．１ｍｍ以下のチッピング）の過検出を防止するために、照明手段２０の照射強度を調整する場合について前述したが、画像処理手段４０の画像処理の設定値により過検出を防止してもよい。
すなわち、画像処理手段４０は、チッピング２０２がない正常なベベル２０１の幅Ｗ（例えば、０．３ｍｍ）の閾値（例えば、０．２ｍｍ）を設定し、ベベル２０１の幅Ｗが０．２ｍｍ以上であれば、チッピング２０２がないものとする（微細なチッピングを無視する）ことが考えられる。
また、後工程で影響しない微細なチッピング（例えば、０．１ｍｍ以下のチッピング）の過検出を防止するために、照明手段２０の照射強度を調整する場合について前述したが、画像処理手段４０の画像処理の設定値により過検出を防止してもよい。
すなわち、画像処理手段４０は、チッピング２０２がない正常なベベル２０１の幅Ｗ（例えば、０．３ｍｍ）の閾値（例えば、０．２ｍｍ）を設定し、ベベル２０１の幅Ｗが０．２ｍｍ以上であれば、チッピング２０２がないものとする（微細なチッピングを無視する）ことが考えられる。
そして、載置手段１０の搬送アーム１２は、演算手段５０の制御信号に基づき、チッピング検査を終えたウェハ２００を前方に移動してカセット３００の元の位置に収納する。
また、上下動エレベータ１０２は、演算手段５０の制御信号に基づき、カセット３００内の次の検査対象のウェハ２００の位置が載置手段１０の回転ステージ１１の高さと合うように、カセット３００を上下方向に移動させる。
以下、前述の処理動作と同様に、ウェハエッジ検査装置１００は、カセット３００内の全てのウェハに対して同様のチッピング検査を行う。
また、上下動エレベータ１０２は、演算手段５０の制御信号に基づき、カセット３００内の次の検査対象のウェハ２００の位置が載置手段１０の回転ステージ１１の高さと合うように、カセット３００を上下方向に移動させる。
以下、前述の処理動作と同様に、ウェハエッジ検査装置１００は、カセット３００内の全てのウェハに対して同様のチッピング検査を行う。
そして、ウェハエッジ検査装置１００は、カセット３００内の全てのウェハに対してチッピング検査を終えると、演算手段５０が検査結果を表示手段６０に出力し、表示手段６０がチッピング２０２を検出したウェハ２００の番号（必要に応じて、画像処理後のウェハ２００の画像）を表示し、検査処理を終了する。
なお、ウェハエッジ検査装置１００は、チッピング２０２の有無のみを検出するだけでなく、チッピング２０２の位置を検出する場合であれば、以下の処理を行うことになる。
演算手段５０は、チッピング２０２として検出した位置における中心角θをチッピング２０２の座標位置θとして検出する。
表示手段６０は、演算手段５０から入力される検査結果に基づき、チッピング２０２を検出したウェハ２００の番号（必要に応じて、画像処理後のウェハ２００の画像）と共に、チッピング２０２の位置座標をウェハ２００のマップ及び座標位置θで表示する。
以上のように、本実施形態に係るウェハエッジ検査装置１００においては、ウェハ２００を撮像領域に載置させる載置手段１０と、半球面の中心軸Ｏが載置手段１０上のウェハ２００の中心面Ｓ上に位置するように配設され、撮像領域における当該ウェハ２００のベベル２０１を含む領域に光を照射するドーム型の照明手段２０と、光軸Ｘが載置手段１０上のウェハ２００の中心面Ｓに対して略垂直であり、当該光軸Ｘが照明手段２０で光を照射される当該ウェハ２００のベベル２０１近傍と交差する位置に配設され、撮像領域におけるウェハ２００のベベル２０１を含む領域を撮像する撮像手段３０と、を備えることにより、装置構成が簡易であると共に、ウェハ２００のベベル２０１（ノッチ２０１ａ、オリフラ２０１ｂ）に暗部が残ることを防止して、ウェハ２００のベベル２０１を鮮明に撮像することができるという作用効果を奏する。
（本発明の第２の実施形態）
本実施形態に係るウェハエッジ検査装置１００は、図１に示すように、載置手段１０の回転ステージ１１に取り付けられ、回転軸の位置を検出し、位置情報としてパルス信号を出力するロータリーエンコーダー（不図示）と、ロータリーエンコーダーからの出力パルスをカウントし、演算手段５０にカウント情報を出力するカウンタユニット（不図示）と、を備える。
本実施形態に係るウェハエッジ検査装置１００は、図１に示すように、載置手段１０の回転ステージ１１に取り付けられ、回転軸の位置を検出し、位置情報としてパルス信号を出力するロータリーエンコーダー（不図示）と、ロータリーエンコーダーからの出力パルスをカウントし、演算手段５０にカウント情報を出力するカウンタユニット（不図示）と、を備える。
また、本実施形態に演算手段５０は、カウンタユニットのカウント情報に基づき、所定の時間間隔で、照明手段２０（ドーム照明２１、面発光照明２２）及び同軸照明３０ｃ（第１の同軸照明３１ｃ、第２の同軸照明３２ｃ）並びに撮像手段３０（第１の撮像手段３１、第２の撮像手段３２）に制御信号を出力する。
さらに、本実施形態に係る照明手段２０（ドーム照明２１、面発光照明２２）及び同軸照明３０ｃ（第１の同軸照明３１ｃ、第２の同軸照明３２ｃ）は、演算手段５０の制御信号に基づき、所定の時間間隔で光を照射する機構を有する。
また、本実施形態に係る撮像手段３０（第１の撮像手段３１、第２の撮像手段３２）は、演算手段５０の制御信号に基づき、撮像領域を所定の時間間隔で撮像する機構を有する。
つぎに、本実施形態に係るウェハエッジ検査装置１００の処理動作について説明する。
なお、カセット３００から１枚のウェハ２００を取り出し、暗室１０１内の初期位置にウェハ２００をセットし、撮像手段３０（第１の撮像手段３１、第２の撮像手段３２）で撮像する前までは、前述した第１の実施形態と同様の処理動作となるので、説明を省略する。
なお、カセット３００から１枚のウェハ２００を取り出し、暗室１０１内の初期位置にウェハ２００をセットし、撮像手段３０（第１の撮像手段３１、第２の撮像手段３２）で撮像する前までは、前述した第１の実施形態と同様の処理動作となるので、説明を省略する。
撮像手段３０（第１の撮像手段３１、第２の撮像手段３２）は、演算手段５０の制御信号に基づき、撮像領域におけるウェハ２００のベベル２０１を含む領域を撮像し、画像処理手段４０に画像データを出力する。
そして、載置手段１０は、初期位置に対してウェハ２００を水平面内で等速に回転させる。
ロータリーエンコーダーは、回転軸の位置を検出し、位置情報としてパルス信号を出力する。また、カウンタユニットは、ロータリーエンコーダーからの出力パルスをカウントし、演算手段５０にカウント情報を出力する。
ロータリーエンコーダーは、回転軸の位置を検出し、位置情報としてパルス信号を出力する。また、カウンタユニットは、ロータリーエンコーダーからの出力パルスをカウントし、演算手段５０にカウント情報を出力する。
そして、演算手段５０は、カウンタユニットのカウント情報に基づき、所定の時間間隔（例えば、１００パルス毎）で、照明手段２０（ドーム照明２１、面発光照明２２）及び同軸照明３０ｃ（第１の同軸照明３１ｃ、第２の同軸照明３２ｃ）並びに撮像手段３０（第１の撮像手段３１、第２の撮像手段３２）に制御信号を出力する。
照明手段２０（ドーム照明２１、面発光照明２２）及び同軸照明３０ｃ（第１の同軸照明３１ｃ、第２の同軸照明３２ｃ）は、演算手段５０の制御信号に基づき、所定の時間間隔（例えば、１００パルス毎）で光を照射する。
また、撮像手段３０（第１の撮像手段３１、第２の撮像手段３２）は、演算手段５０の制御信号に基づき、照明手段２０（ドーム照明２１、面発光照明２２）及び同軸照明３０ｃ（第１の同軸照明３１ｃ、第２の同軸照明３２ｃ）と同期して、先の撮像領域と一部重畳する新たな撮像領域（次の撮像領域）を所定の時間間隔（例えば、１００パルス毎）で撮像し、画像処理手段４０に画像データをそれぞれ出力する。
また、撮像手段３０（第１の撮像手段３１、第２の撮像手段３２）は、演算手段５０の制御信号に基づき、照明手段２０（ドーム照明２１、面発光照明２２）及び同軸照明３０ｃ（第１の同軸照明３１ｃ、第２の同軸照明３２ｃ）と同期して、先の撮像領域と一部重畳する新たな撮像領域（次の撮像領域）を所定の時間間隔（例えば、１００パルス毎）で撮像し、画像処理手段４０に画像データをそれぞれ出力する。
そして、画像処理手段４０は、撮像された画像データを取得すると、ウェハ２００のベベル２０１を帯状の画像として編集し、画像処理後の編集画像データを演算手段５０に出力するのであるが、前述した第１の実施形態と同様の処理動作となるので、説明を省略する。
以上のように、本実施形態に係るウェハエッジ検査装置１００は、ロータリーエンコーダー及びカウンタユニットを用いて、ウェハ２００を回転させながら撮像することにより、回転、停止及び撮像を繰り返す場合と比較して、１枚のウェハ２００の撮像時間を短縮することができるという作用効果を奏する。
（本発明の第３の実施形態）
図６は第３の実施形態に係るウェハエッジ検査装置のシステム構成を説明するための説明図である。図６において、図１乃至図５と同じ符号は、同一又は相当部分を示し、その説明を省略する。
図６は第３の実施形態に係るウェハエッジ検査装置のシステム構成を説明するための説明図である。図６において、図１乃至図５と同じ符号は、同一又は相当部分を示し、その説明を省略する。
本実施形態に係る照明手段２０は、半球面の中心軸Ｏ上に開口部を有し、例えば、第１の実施形態で前述した面発光照明２２を使用せず、開口部としてのカメラ穴２１ａが存在するドーム照明２１を使用することが考えられる。
また、本実施形態に係るウェハエッジ検査装置１００は、照明手段２０（ドーム照明２１）の半球面の中心軸Ｏ上に光軸Ｘ３が配設され、照明手段２０（ドーム照明２１）の開口部（カメラ穴２１ａ）を介して、撮像領域におけるウェハ２００の端面（APEX）を含む領域を撮像する第３の撮像手段３３（第３のカメラ３３ａ、第３のテレセントリックレンズ３３ｂ、第３の同軸照明３３ｃ）を備える。
また、本実施形態に係るウェハエッジ検査装置１００は、照明手段２０（ドーム照明２１）の半球面の中心軸Ｏ上に光軸Ｘ３が配設され、照明手段２０（ドーム照明２１）の開口部（カメラ穴２１ａ）を介して、撮像領域におけるウェハ２００の端面（APEX）を含む領域を撮像する第３の撮像手段３３（第３のカメラ３３ａ、第３のテレセントリックレンズ３３ｂ、第３の同軸照明３３ｃ）を備える。
なお、第３のカメラ３３ａは、第１のカメラ３１ａ及び第２のカメラ３２ａと同様に、センテック株式会社製のイメージセンサー「ＧｉｇＥ Ｖｉｓｉｏｎ（登録商標） ＣＣＤモデル」（型名：STC-SB202POEHS、画素数：200万画素、センサーサイズ：1/1.8型（7.18ｍｍ×5.32ｍｍ）、解像度：1624×1236）を用いているが、このイメージセンサーに限られるものでない。
また、第３のテレセントリックレンズ３３ｂは、第１のテレセントリックレンズ３１ｂ及び第２のテレセントリックレンズ３２ｂと同様に、第３の同軸照明３３ｃとの接続部を備えた同軸ポート付テレセントリックレンズであり、作動距離（ＷＤ：work distance）が６５ｍｍであり、レンズ倍率が１倍（１×）であるレンズを用いているが、ウェハエッジ検査装置１００のユーザーの要求（視野、スループット）により、レンズ倍率が０．５倍（０．５×）であるレンズを使用することも可能である。
また、本実施形態に係る第３の同軸照明３３ｃは、第１の同軸照明３１ｃ及び第２の同軸照明３２ｃと同様に、株式会社イマック製「同軸スポット照明」を用いているが、この同軸照明に限られるものではない。
また、本実施形態に係る演算手段５０は、載置手段１０、照明手段２０及び撮像手段３０（第１の撮像手段３１、第２の撮像手段３２）の制御に加え、第３の撮像手段３３を制御すると共に、画像処理手段４０で画像処理された画像に基づいてウェハ２００のベベル２０１及び端面に生じるチッピング２０２を検出する。
また、本実施形態に係る画像処理手段４０は、撮像された画像データを取得すると、ウェハ２００のベベル２０１及び端面を帯状の画像として編集し、画像処理後の編集画像データを演算手段５０に出力する。
また、本実施形態に係る画像処理手段４０は、撮像された画像データを取得すると、ウェハ２００のベベル２０１及び端面を帯状の画像として編集し、画像処理後の編集画像データを演算手段５０に出力する。
なお、本実施形態に係るウェハエッジ検査装置１００は、第３の撮像手段３３を備えるところのみが第１の実施形態及び第２の実施形態と異なるところであり、第３の撮像手段３３を備えることによる作用効果以外は、第１の実施形態及び第２の実施形態と同様の作用効果を奏する。
本実施形態に係るウェハエッジ検査装置１００は、第１の実施形態及び第２の実施形態に係る上下の光学系（第１の撮像手段３１、第２の撮像手段３２）に加えて、水平の光学系（第３の撮像手段３３）を備えることにより、ウェハ２００の端面（エッジ全面）の撮像を可能にし、上下の光学系で撮像することができないウェハ２００の端面に存在するチッピングを検出することができるという作用効果を奏する。
１０ 載置手段
１１ 回転ステージ
２０ 照明手段
２０ａ 光源
２１ ドーム照明
２１ａ カメラ穴
２２ 面発光照明
３０ 撮像手段
３０ａ カメラ
３０ｂ テレセントリックレンズ
３０ｃ 同軸照明
３１ 第１の撮像手段
３１ａ 第１のカメラ
３１ｂ 第１のテレセントリックレンズ
３１ｃ 第１の同軸照明
３２ 第２の撮像手段
３２ａ 第２のカメラ
３２ｂ 第２のテレセントリックレンズ
３２ｃ 第２の同軸照明
３３ 第３の撮像手段
３３ａ 第３のカメラ
３３ｂ 第３のテレセントリックレンズ
４０ 画像処理手段
５０ 演算手段
６０ 表示手段
１００ ウェハエッジ検査装置
１０１ 暗室
１０２ 支持体
１０３ 上下動エレベータ
２００ ウェハ
２０１ ベベル
２０１ａ ノッチ
２０１ｂ オリフラ
２０２ チッピング
３００ カセット
１１ 回転ステージ
２０ 照明手段
２０ａ 光源
２１ ドーム照明
２１ａ カメラ穴
２２ 面発光照明
３０ 撮像手段
３０ａ カメラ
３０ｂ テレセントリックレンズ
３０ｃ 同軸照明
３１ 第１の撮像手段
３１ａ 第１のカメラ
３１ｂ 第１のテレセントリックレンズ
３１ｃ 第１の同軸照明
３２ 第２の撮像手段
３２ａ 第２のカメラ
３２ｂ 第２のテレセントリックレンズ
３２ｃ 第２の同軸照明
３３ 第３の撮像手段
３３ａ 第３のカメラ
３３ｂ 第３のテレセントリックレンズ
４０ 画像処理手段
５０ 演算手段
６０ 表示手段
１００ ウェハエッジ検査装置
１０１ 暗室
１０２ 支持体
１０３ 上下動エレベータ
２００ ウェハ
２０１ ベベル
２０１ａ ノッチ
２０１ｂ オリフラ
２０２ チッピング
３００ カセット
Claims (5)
- ウェハのベベルに生じるチッピングを検出するウェハエッジ検査装置において、
前記ウェハを撮像領域に載置させる載置手段と、
内側面が反射面を有する半球面体で形成され、当該半球面の内周縁に複数の光源が配設され、前記載置手段上のウェハの中心面上に位置するように半球面の中心軸が配設され、撮像領域における当該ウェハのベベルを含む領域に光を照射するドーム型の照明手段と、
前記載置手段上のウェハの中心面に対して略垂直に光軸が配設され、前記照明手段で光を照射される当該ウェハのベベル近傍と交差する位置に前記光軸が配設され、撮像領域における前記ウェハのベベルを含む領域を撮像する撮像手段と、
を備えることを特徴とするウェハエッジ検査装置。 - 請求項１に記載のウェハエッジ検査装置において、
前記撮像手段が、前記ウェハの表面側に配設され、前記ウェハの表面側のベベルを含む領域を撮像する第１の撮像手段と、前記ウェハの裏面側に配設され、前記ウェハの裏面側のベベルを含む領域を撮像する第２の撮像手段と、からなることを特徴とすることを特徴とするウェハエッジ検査装置。 - 請求項２に記載のウェハエッジ検査装置において、
前記第１の撮像手段及び第２の撮像手段が、同軸照明をそれぞれ備え、
前記第１の撮像手段の同軸照明の光軸と、前記第２の撮像手段の同軸照明の光軸と、が一致することを特徴とするウェハエッジ検査装置。 - 請求項３に記載のウェハエッジ検査装置において、
前記載置手段が、前記載置したウェハを円周方向に回転させる回転ステージを備え、
前記撮像手段で撮像された画像に対して、前記ウェハのベベルを帯状の画像として編集する画像処理手段と、
前記画像処理手段で画像処理された画像に基づき、前記ウェハのベベルに生じるチッピングを検出する演算手段と、
を備えることを特徴とするウェハエッジ検査装置。 - 請求項１乃至４のいずれかに記載のウェハエッジ検査装置において、
前記照明手段が、半球面の中心軸上に開口部を有し、
前記照明手段の半球面の中心軸上に光軸が配設され、前記照明手段の開口部を介して、撮像領域における前記ウェハの端面を含む領域を撮像する第３の撮像手段を備えることを特徴とするウェハエッジ検査装置。
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|---|---|---|---|
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