JP2018004306A - 表面検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理体の表面状態を高精度に検査できる表面検査装置を提供すること。【解決手段】ウエーハＷを保持するチャックテーブルと、ウエーハＷを撮像する撮像部と、チャックテーブルから撮像部に延びる光軸Ｌを中心にして配置され、環状のスリット１０４Ｂを備える一の環状の光ガイド１０４と、発光源からの光を光ガイド１０４に伝送する光ファイバと、光軸Ｌを囲繞する凹状の反射面を有する反射鏡１０５と、を備え、反射面はスリット１０４Ｂを第２焦点Ｆ２としウエーハＷ上の被照射点を第１焦点Ｆ１とする楕円曲線の一部を、光軸Ｌを中心に一回転させることにより形成される凹曲面である。【選択図】図５

Description

本発明は、被処理体の表面を検査する表面検査装置に関する。

一般に、被処理体（例えば、ウエーハ）の表面の欠陥や加工状態を検査する検査装置が知られている。この種の装置では、切削加工や研削加工などの加工処理が施された被処理体の表面を撮像する撮像部（ＣＣＤなどの撮像素子および顕微鏡）を備え、この撮像部の光軸に対して斜めの方向から被処理体の表面に光を照射している（例えば、特許文献１参照）。被処理体の表面に欠陥などが生じている場合には、照射された光が欠陥により散乱して撮像部に入光するため、この散乱光による被処理体の表面のコントラストに基づき、表面の欠陥や加工状態を検知している。

特開２０１２‐２５３２９９号公報

ところで、被処理体の表面を検査するに際し、表面の欠陥や加工状態をより高精度に検査することが要望される。表面の欠陥などを精度よく検知（撮像）するためには、被処理体の表面に十分な光量を導き、表面状態に基づくコントラストを得る必要がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、被処理体の表面状態を高精度に検査できる表面検査装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、被処理体の表面を検査する表面検査装置であって、被処理体を保持する保持部と、保持部に保持された被処理体を撮像する撮像部と、所定波長の光を発する発光源と、保持部から撮像部に伸びる光軸を中心にして配置され、環状の出射部を備える一の環状の光ガイドと、発光源からの光を光ガイドに伝送する光伝送部と、光軸を囲繞する凹状の反射面を有する反射鏡と、を備え、反射面は出射部を一の焦点とし光の被照射点を他の焦点とする楕円曲線の一部を、光軸を中心に一回転させることにより形成される凹曲面とするものである。

この構成によれば、一の環状の光ガイドの出射部から出射される光を効率よく被照射点に導くことができるため、被照射点におけるコントラストを高めることができ、被処理体の表面状態を高精度に検査することができる。

この構成において、一の焦点と他の焦点を結ぶ線と光軸との交わる角度は３０°以上であることが好ましい。また、出射部から出射された光の一部を遮光する遮光部を備えてもよい。また、光ガイドと撮像部とは、一のケーシング内に配置されてもよい。

本発明によれば、反射鏡の反射面は、出射部を一の焦点とし光の被照射点を他の焦点とする楕円曲線の一部を、光軸を中心に一回転させて形成される凹曲面としたため、一の環状の光ガイドの出射部から出射される光を効率よく被照射点に導くことができる。このため、被照射点におけるコントラストを高めることができ、被処理体の表面状態を高精度に検査することができる。

図１は、本実施形態に係る表面検査装置を備える研削研磨装置の斜視図である。 図２は、研削研磨装置が備える研磨ユニットを模式的に示す斜視図である。 図３は、研削研磨装置が備える検査ユニットを模式的に示す斜視図である。 図４は、検査ユニットの内部構成を示す断面図である。 図５は、検査ユニットの部分拡大断面図である。 図６は、楕円からなる反射鏡に対するウエーハおよび出射部の配置関係を示す模式図である。 図７は、実施例、従来例、および比較例で取得されたコントラストの値を比較したグラフである。 図８は、変形例に係る検査ユニットの内部構成を示す断面図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

図１は、本実施形態に係る表面検査装置を備える研削研磨装置の斜視図である。研削研磨装置２は、フルオートタイプの加工装置であり、制御部１００の制御の下、ウエーハＷ（被処理体）に対して搬入処理、粗研削加工、仕上げ研削加工、研磨加工、表面検査処理、洗浄処理、搬出処理からなる一連の作業を全自動で実施するように構成されている。ウエーハＷは、略円板状に形成されており、カセット８ａ，８ｂに収容された状態で研削研磨装置２に搬入される。なお、ウエーハＷは、研削処理および研磨処理が施される板状のワークであればよく、シリコン、ガリウムヒ素等の半導体基板でもよいし、セラミック、ガラス、サファイア等の無機材料基板でもよいし、さらに半導体製品のパッケージ基板などでもよい。ウエーハＷの表面は、格子状に配列されたストリート（分割予定ライン：不図示）により複数の領域に区画され、各領域にはＩＣ等のデバイス（不図示）が形成されている。

研削研磨装置２は、図１に示すように、各構成を支持する基台４を備えている。基台４の上面の前端側には、開口４ａが形成されており、この開口４ａ内には、ウエーハＷを搬送する第１の搬送ユニット６が設けられている。また、開口４ａのさらに前端側の領域には、それぞれ複数のウエーハＷを収容可能なカセット８ａ，８ｂを載置する載置台１０ａ，１０ｂが形成されている。

また、基台４には、ウエーハＷの位置合わせを行うアライメント機構１２が設けられている。このアライメント機構１２は、ウエーハＷが仮置きされる仮置きテーブル１４を含み、例えば、カセット８ａから第１の搬送ユニット６で搬送され、仮置きテーブル１４に仮置きされたウエーハＷの中心を位置合わせする。

基台４には、アライメント機構１２を跨ぐ門型の支持構造１６が配置されている。この支持構造１６には、ウエーハＷを搬送する第２の搬送ユニット１８が設けられている。第２の搬送ユニット１８は、左右方向（Ｘ軸方向）、前後方向（Ｙ軸方向）、及び上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能であり、例えば、アライメント機構１２で位置合わせされたウエーハＷを後方に搬送する。

開口４ａおよびアライメント機構１２の後方には、開口４ｂが形成されている。この開口４ｂ内には、鉛直方向に延びる回転軸の周りに回転する円盤状のターンテーブル２０が配置されている。ターンテーブル２０の上面には、ウエーハＷを吸引保持する４個のチャックテーブル（保持部）２２が略等角度間隔に設置されている。

第２の搬送ユニット１８でアライメント機構１２から搬出されたウエーハＷは、裏面側が上方に露出するように、前方側の搬入搬出位置Ａに位置付けられたチャックテーブル２２へと搬入される。ターンテーブル２０は、時計回り方向Ｒの向きに回転し、チャックテーブル２２を、搬入搬出位置Ａ、粗研削位置Ｂ、仕上げ研削位置Ｃ、研磨位置Ｄの順に位置付ける。

各チャックテーブル２２は、モータ等の回転駆動源（不図示）と連結されており、鉛直方向に延びる回転軸の周りに回転可能に構成されており、本実施形態では、各チャックテーブル２２は、制御部１００の制御により所定速度（例えば３０００ｒｐｍ）で回転可能となっている。各チャックテーブル２２の上面は、ウエーハＷを吸引保持する保持面となっている。この保持面は、チャックテーブル２２の内部に形成された流路（不図示）を通じて吸引源（不図示）と接続されている。チャックテーブル２２に搬入されたウエーハＷは、保持面に作用する吸引源の負圧で表面側を吸引される。

ターンテーブル２０の後方には、上方に伸びる壁状の支持構造２４が立設されている。支持構造２４の前面には、２組の昇降ユニット２６が設けられている。各昇降ユニット２６は、鉛直方向（Ｚ軸方向）に伸びる２本の昇降ガイドレール２８を備えており、この昇降ガイドレール２８には、昇降テーブル３０がスライド可能に設置されている。

昇降テーブル３０の後面側には、ナット部（不図示）が固定されており、このナット部には、昇降ガイドレール２８と平行な昇降ボールねじ３２が螺合されている。昇降ボールねじ３２の一端部には、昇降パルスモータ３４が連結されている。昇降パルスモータ３４で昇降ボールねじ３２を回転させることにより、昇降テーブル３０は昇降ガイドレール２８に沿って上下に移動する。

昇降テーブル３０の前面には、固定具３６が設けられている。粗研削位置Ｂの上方に位置付けられた昇降テーブル３０の固定具３６には、ウエーハＷを粗研削する粗研削用の研削ユニット３８ａが固定されている。一方、仕上げ研削位置Ｃの上方に位置付けられた昇降テーブル３０の固定具３６には、ウエーハＷを仕上げ研削する仕上げ研削用の研削ユニット３８ｂが固定されている。

研削ユニット３８ａ，３８ｂのスピンドルハウジング４０には、それぞれ、回転軸を構成するスピンドル４２が収容されており、各スピンドル４２の下端部（先端部）には、円盤状のホイールマウント４４が固定されている。研削ユニット３８ａのホイールマウント４４の下面には、粗研削用の研削砥石を備えた研削ホイール４６ａが装着されており、研削ユニット３８ｂのホイールマウント４４の下面には、仕上げ研削用の研削砥石を備えた研削ホイール４６ｂが装着されている。各スピンドル４２の上端側には、モータ等の回転駆動源（不図示）が連結されており、研削ホイール４６ａ，４６ｂは、回転駆動源から伝達される回転力で回転する。

チャックテーブル２２およびスピンドル４２を回転させつつ、研削ホイール４６ａ，４６ｂを下降させ、純水等の研削液を供給しながらウエーハＷの裏面側に接触させることで、ウエーハＷを粗研削又は仕上げ研削できる。研磨位置Ｄの近傍には、研削ユニット３８ａ，３８ｂで研削されたウエーハＷの上面を研磨する研磨ユニット４８が設けられている。また、搬入搬出位置Ａの近傍には、ウエーハＷの上面（表面）の欠陥や加工状態を検査する検査ユニット５０が配置されている。研削ユニット３８ａ，３８ｂおよび研磨ユニット４８で研削および研磨されたウエーハＷは、検査ユニット５０でウエーハＷの上面（表面）に残存する研削痕や、研磨不良としてのスクラッチ、クラック、もしくは、微細なパーティクルなどの有無を検査される。

アライメント機構１２の前方にはウエーハＷを洗浄する洗浄ユニット５２が設けられており、上面（表面）の検査がされた後のウエーハＷは、第２の搬送ユニット１８でチャックテーブル２２から洗浄ユニット５２へと搬送される。洗浄ユニット５２で洗浄されたウエーハＷは、第１の搬送ユニット６で搬送され、カセット８ｂに収容される。

図２は、研削研磨装置が備える研磨ユニットを模式的に示す斜視図である。基台４（図１）の上面には、図２に示すように、ブロック状の支持構造５４が立設されている。支持構造５４の後面には、研磨ユニット４８を水平方向（ここでは、Ｘ軸方向）に移動させる水平移動ユニット５６が設けられている。

水平移動ユニット５６は、支持構造５４の後面に固定され水平方向（Ｘ軸方向）に平行な一対の水平ガイドレール５８を備える。水平ガイドレール５８には、水平移動テーブル６０がスライド可能に設置されている。水平移動テーブル６０の後面側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、水平ガイドレール５８と平行な水平ボールねじ（不図示）が螺合されている。

水平ボールねじの一端部には、パルスモータ６２が連結されている。パルスモータ６２で水平ボールねじを回転させることにより、水平移動テーブル６０は水平ガイドレール５８に沿って水平方向（Ｘ軸方向）に移動する。水平移動テーブル６０の後面側には、研磨ユニット４８を鉛直方向（Ｚ軸方向）に移動させる鉛直移動ユニット６４が設けられている。鉛直移動ユニット６４は、水平移動テーブル６０の後面に固定され鉛直方向（Ｚ軸方向）に平行な一対の鉛直ガイドレール６６を備える。鉛直ガイドレール６６には、鉛直移動テーブル６８がスライド可能に設置されている。鉛直移動テーブル６８の前面側（裏面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、鉛直ガイドレール６６と平行な鉛直ボールねじ（不図示）が螺合されている。

鉛直ボールねじの一端部には、パルスモータ７０が連結されている。パルスモータ７０で鉛直ボールねじを回転させることにより、鉛直移動テーブル６８は鉛直ガイドレール６６に沿って鉛直方向（Ｚ軸方向）に移動する。鉛直移動テーブル６８の後面（表面）には、ウエーハＷの上面を研磨する研磨ユニット４８が固定されている。研磨ユニット４８のスピンドルハウジング７２には、回転軸を構成するスピンドル７４が収容されており、スピンドル７４の下端部（先端部）には、円盤状のホイールマウント７６が固定されている。ホイールマウント７６の下面には、ホイールマウント７６と略同径の研磨ホイール７８が装着されている。研磨ホイール７８は、ステンレス等の金属材料で形成されたホイール基台７８ａを備えている。ホイール基台７８ａの下面には、円盤状の研磨パッド７８ｂが固定されている。

研磨ホイール７８の近傍には、チャックテーブル２２に保持され露出したウエーハＷの上面に研磨液（スラリー等）を供給する研磨液供給ノズル（不図示）が配置されている。チャックテーブル２２及びスピンドル７４を回転させつつ、研磨ホイール７８を下降させ、研磨液を供給しながらウエーハＷの上面に研磨パッド７８ｂを接触させることで、ウエーハＷを研磨できる。

図３は、研削研磨装置が備える検査ユニットを模式的に示す斜視図である。基台４（図１）の上面には、図３に示すように、支持構造２１が立設されている。支持構造２１の後面には収容ボックス２３が固定され、この収容ボックス２３の後面には、検査ユニット５０を水平方向（ここでは、Ｘ軸方向）に移動させる水平移動ユニット２５が設けられている。

水平移動ユニット２５は、収容ボックス２３の後面に固定され水平方向（Ｘ軸方向）に平行な一対の水平ガイドレール２７を備える。水平ガイドレール２７には、水平移動テーブル２９がスライド可能に設置されている。水平移動テーブル２９の後面側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、水平ガイドレール２７と平行な水平ボールねじ３１が螺合されている。水平ボールねじ３１の一端部には、パルスモータ３３が連結されている。パルスモータ３３で水平ボールねじ３１を回転させることにより、水平移動テーブル２９は水平ガイドレール２７に沿って水平方向（Ｘ軸方向）に移動する。水平移動テーブル２９の後面側には、固定部材３５を介して、検査ユニット５０が固定されている。この検査ユニット５０は、チャックテーブル２２上に配置され、水平移動ユニット２５によりチャックテーブル２２上のウエーハＷの中心を含む半径方向に移動可能となっている。本構成では、検査ユニット５０とチャックテーブル２２とを備えて表面検査装置５１を構成する。

図４は、検査ユニットの内部構成を示す断面図である。図５は、検査ユニットの部分拡大断面図である。図６は、楕円からなる反射鏡に対するウエーハおよび出射部の配置関係を示す模式図である。検査ユニット５０は、ウエーハＷの上面に所定波長（例えば、６５０ｎｍ赤）の光（可視光）αを照射し、ウエーハＷの上面で散乱した散乱光βを検知する。検査ユニット５０が検知した散乱光βに関する情報は、制御部１００に送られ、この制御部１００がウエーハＷの上面の欠陥や研磨状態（加工状態）などを含む表面状態を判定する。

検査ユニット５０は、図４に示すように、ケーシング１０１と、このケーシング１０１に取り付けられる撮像部１０２と、顕微鏡１０３と、光ガイド１０４と、反射鏡１０５とを備えて概略構成される。ケーシング１０１は、検査ユニット５０の外形をなし、撮像部固定部１０６と、顕微鏡固定部１０７と、反射鏡固定部１０８とをＺ軸方向（高さ方向）に積層して構成される。撮像部固定部１０６は、中央に空間１０６Ａが形成された筒状に形成され、この空間１０６Ａ内に撮像部１０２が固定される。

撮像部１０２は、顕微鏡１０３を通じてウエーハＷに上面を撮像するものであり、顕微鏡１０３の光軸Ｌ上には撮像素子１０２Ａが配置されている。本実施形態では、顕微鏡１０３の光軸Ｌは、ウエーハＷ（チャックテーブル２２）から撮像部１０２に延びる光軸と一致する。撮像素子１０２Ａは、顕微鏡１０３を通じて散乱光βを受光し、この散乱光βの情報を制御部１００に送る。本実施形態では、撮像素子１０２Ａとしてラインセンサが用いられている。ラインセンサは、方形のエリアセンサに比べて、広い領域を高精度、かつ、高速に撮像できる特性を有する。

顕微鏡固定部１０７は、中央に空間１０７Ａが形成された筒状に形成され、この空間１０７Ａ内に顕微鏡１０３が固定される。また、顕微鏡固定部１０７は、空間１０７Ａ周りの下面側に凹部１０７Ｂが形成され、この凹部１０７Ｂには、顕微鏡１０３を囲むように環状の光ガイド１０４が固定される。光ガイド１０４は、上記した光軸Ｌを中心に配置されており、光ガイド１０４の底面には内側から外側に向けて拡径する傾斜面１０４Ａが形成される。この傾斜面１０４Ａには、１本の環状に形成されたスリット（出射部）１０４Ｂが形成されている。また、光ガイド１０４内には、スリット１０４Ｂに連通する環状の光照射管１０４Ｃが配置される。この光照射管１０４Ｃは、例えば、ガラスなどの光を透過する材料で形成され、この光照射管１０４Ｃは、所定波長の光を発光する発光源１０９と光ファイバ（光伝送部）１１０を介して接続されている。発光源１０９は、例えば、図３に示す収容ボックス２３内に収容されており、発光源１０９からの光は、光ファイバ１１０を通じて、光照射管１０４Ｃに伝送され、スリット１０４Ｂを通じて照射される。このように、ケーシング１０１の外部に配置された発光源１０９から、光ファイバ１１０を通して光を導くため、ケーシング１０１内が高温になることも避けられ、反射鏡１０５や光学系１０３Ｂなどの光学部材が加熱されることを避けることができる。顕微鏡１０３は、図５に示すように、中央に筒状に形成された導光路１０３Ａを備え、この導光路１０３Ａに複数のレンズからなる光学系１０３Ｂが収容されている。また、これらの光学系１０３Ｂは、導光路１０３Ａの下部に取り付けられたレンズ押え１０３Ｅにより固定されている。

反射鏡固定部１０８は、顕微鏡固定部１０７の下面に取り付けられ、スリット１０４Ｂを通じて出射された光をウエーハＷ上に導く反射鏡１０５を備える。具体的には、反射鏡固定部１０８は、顕微鏡固定部１０７の外周面に嵌合するフランジ部１０８Ａと、上記した顕微鏡１０３の光軸Ｌの周りに配置され下方に突出する突出部１０８Ｂと、この突出部１０８Ｂの下部に顕微鏡１０３に連通する開口部１０８Ｃとを備える。また、突出部１０８Ｂの内周面には、上記光軸Ｌを囲繞する凹状の反射面を有する反射鏡１０５が設けられている。反射鏡１０５の反射面は、図６に示すように、スリット１０４Ｂ（図５）を第２焦点Ｆ２（一の焦点）とし光の被照射点（例えばウエーハＷ上の点）を第１焦点Ｆ１（他の焦点）とする楕円Ｋの一部を、光軸Ｌを中心に一回転させることにより形成される凹曲面である。楕円は、二つの焦点を有し、一方の焦点から出た光は、楕円の内面で反射してから他方の焦点に至るという性質が知られている。

このため、環状に形成されたスリット１０４Ｂ上に位置する第２焦点Ｆ２から出射された光αは、反射鏡１０５の反射面で反射しつつ、ウエーハＷ上に設けられた第１焦点Ｆ１に集光される。本実施形態では、図５に示すように、反射鏡固定部１０８の突出部１０８ＢとウエーハＷとの隙間Ｈは２．５ｍｍに設定される。この場合に、ウエーハＷに照射される光αのスポット径Ｄは、例えば、３．０ｍｍ程度となる。

発明者の実験によると、反射鏡１０５の形状は、第１焦点Ｆ１及び第２焦点Ｆ２を結ぶ線Ｊと光軸Ｌとがなす角θが３０°以上７０°以下とすることが好ましいことが判明している。第１焦点Ｆ１及び第２焦点Ｆ２を結ぶ線Ｊと光軸Ｌとがなす角θが３０°より小さい場合、反射鏡１０５での鏡面反射が強くなりすぎるため、散乱光のコントラストが低下してしまう。一方、第１焦点Ｆ１及び第２焦点Ｆ２を結ぶ線Ｊと光軸Ｌとがなす角θが７０°を超えると、反射鏡１０５での鏡面反射が低下するものの散乱光も少なくなるので、コントラストが低下する。このため、第１焦点Ｆ１及び第２焦点Ｆ２を結ぶ線Ｊと光軸Ｌとがなす角θを３０°以上７０°以下とすることにより、反射鏡１０５での鏡面反射を抑えつつ、散乱光のコントラストを高めることができる。本実施形態では、θを３７°に設定している。

また、楕円は、焦点の位置を同一としても、長軸の長さＡと短軸の長さＢとを変更することにより形状が変化する。発明者の実験によれば、上記したθを３７°とした場合、長軸の長さＡと短軸の長さＢとの比Ａ／Ｂは、３以上５以下（３≦Ａ／Ｂ≦５）とすることが好ましいことが判明した。長軸の長さＡと短軸の長さＢとの比Ａ／Ｂを３よりも小さくする（Ａ／Ｂ＜３）と、照明光量自体が低下することとなる。一方、長軸の長さＡと短軸の長さＢとの比Ａ／Ｂを５よりも大きくする（５＜Ａ／Ｂ）と、反射鏡１０５で反射する光束が少なくなり、コントラストが得られないこととなる。

本実施形態では、上述したように、反射鏡１０５の反射面は、スリット１０４Ｂを第２焦点Ｆ２とし、ウエーハＷ上の被照射点を第１焦点Ｆ１とする楕円Ｋの一部として形成される。反射面は、第１焦点Ｆ１及び第２焦点Ｆ２を結ぶ線Ｊの外側に位置するため、この線Ｊよりも内側に出射された光は、ウエーハＷ上の第１焦点Ｆ１とは異なる点に照射されるおそれがある。第１焦点Ｆ１とは異なるウエーハＷ上の点に光が照射された場合、この照射された点で散乱が生じるおそれがあり、結果として、散乱光のコントラストが低下する。このため、検査ユニット５０は、図４に示すように、スリット１０４Ｂから出射された光の一部を遮光する遮光部１１１を備える。遮光部１１１は、図５に示すように、第１焦点Ｆ１及び第２焦点Ｆ２を結ぶ線Ｊを光軸Ｌ回りに回転させた逆円錐体の外周面の一部をテーパー状の外周面１１１Ｂとして有するリング状体である。この遮光部１１１は、上記線Ｊに接近して配置され、この線Ｊよりも内側に出射された光を遮光する。遮光部１１１はリング状に形成され、顕微鏡１０３の下端部１０３Ｃの外周面１０３Ｄに形成された雄ねじと、遮光部１１１の内周面１１１Ａに形成された雌ねじとが螺合することで固定される。この構成によれば、遮光部１１１は、スリット１０４Ｂから上記した線Ｊよりも内側に出射された光αを遮光するため、第１焦点Ｆ１を含む被照射点で散乱した散乱光βのコントラストを高めることができ、ウエーハＷの表面状態を高精度に検査することができる。

また、上記した反射鏡１０５を有する反射鏡固定部１０８は、顕微鏡固定部１０７の下部に嵌合するように構成されている。具体的には、図示は省略するが、反射鏡固定部１０８のフランジ部１０８Ａの内径と、顕微鏡固定部１０７の下端の外径とがほぼ同径に構成されており、フランジ部１０８Ａを顕微鏡固定部１０７に嵌合するだけで、簡単に、反射鏡固定部１０８を顕微鏡固定部１０７に取り付けることができる。この構成によれば、例えば、長軸の長さＡと短軸の長さＢとの比Ａ／Ｂが異なる反射面が予め形成された反射鏡固定部１０８を複数備えておき、例えば、ウエーハＷに照射される光αのスポット径Ｄの大きさに応じて、最適な反射鏡固定部１０８に取り換えることができる。なお、反射鏡固定部１０８を顕微鏡固定部１０７に固定するために、固定用ねじ（不図示）を設けることがより好ましい。

次に実施例について説明する。

［実施例１］
発光源１０９は、６５０ｎｍの光（可視光）を出力１０Ｗで発光する。また、図５に示すように、スリット１０４Ｂを第２焦点Ｆ２とし、ウエーハＷ上の被照射点を第１焦点Ｆ１とする楕円曲面の反射面を有する反射鏡１０５を取り付けた。この場合、第１焦点Ｆ１及び第２焦点Ｆ２を結ぶ線Ｊと光軸Ｌとがなす角θは３７°とする。また、長軸の長さＡと短軸の長さＢとの比Ａ／Ｂは３．７（Ａ／Ｂ＝３．７）とする。また、スリット１０４Ｂから上記線Ｊよりも内側に出射された光αを遮光する遮光部１１１を設けている。

検査動作については、チャックテーブル２２上にウエーハＷを保持し、この状態でチャックテーブル２２を所定回転数（例えば３０００ｒｐｍ）で回転させる。そして、第１焦点Ｆ１がウエーハＷの表面に位置するように、検査ユニット５０の高さを調整し、この検査ユニット５０からウエーハＷに向けて光αを連続的に照射しつつ、検査ユニット５０がウエーハＷの中心から半径方向に移動するように水平移動ユニット２５を動作させる。すると、ウエーハＷの中心から外縁に向けて上記したスポット径Ｄでらせん状に光が照射される。これにより、ウエーハＷの表面から散乱した散乱光のコントラストを順次取得することができ、このコントラストに基づいてウエーハＷの全面を検査することができる。この場合、コントラストは、検出されたウエーハＷ上の黒色をＩ背景、ウエーハＷ上の白色をＩ信号とした場合、次の式により定義される。
コントラスト＝（Ｉ信号−Ｉ背景）／（Ｉ信号＋Ｉ背景）

本実施例では、ウエーハＷとして、ストリートに沿ってレーザで改質層が形成されたウエーハを用いて、このウエーハＷの表面の画像を取得する。この取得した画像は白黒の１０ビットデータ（１０２４）であり、このデータを、明るさに対するヒストグラムデータに変換すると、線部分（白色）と背景部分（黒色）との明るさにピークが生じる。この線部分のピーク値をＩ信号とし、背景部分のピーク値をＩ背景として検出し、これらの比からコントラストを取得している。取得されたコントラストは、実施例ごとに記録する。

［実施例２］
実施例２では、反射鏡１０５を形成する楕円Ｋの長軸の長さＡと短軸の長さＢとの比Ａ／Ｂを４．５（Ａ／Ｂ＝４．５）とする。その他の構成は上記した実施例１と同じである。

［実施例３］
実施例３は、実施例２の顕微鏡１０３から遮光部１１１を取り外した。その他の構成は上記した実施例２と同じである。

［実施例４］
実施例４では、反射鏡１０５を形成する楕円Ｋの長軸の長さＡと短軸の長さＢとの比Ａ／Ｂを６．１（Ａ／Ｂ＝６．１）とする。その他の構成は上記した実施例１と同じである。

［従来例］
実施例１の構成から反射鏡１０５を有する反射鏡固定部１０８を取り外した。また、顕微鏡１０３から遮光部１１１を取り外した。他の構成は実施例１と同一である。

［比較例１］
比較例１では、反射鏡の曲面を楕円ではなく放物面として構成した。スリット１０４Ｂと、被照射点とを結ぶ線と光軸とのなす角θを３０°に設定し、被照射点と焦点とが一致する放物面からなる反射鏡を形成した。その他の構成は実施例１と同一である。

［比較例２］
比較例２では、スリット１０４Ｂと、被照射点とを結ぶ線と光軸とのなす角θを４５°に設定した。その他の構成は比較例１と同一である。

［比較例３］
比較例３では、スリット１０４Ｂと、被照射点とを結ぶ線と光軸とのなす角θを５５°に設定した。その他の構成は比較例１と同一である。

図７は、実施例、従来例、および比較例で取得されたコントラストの値を比較したグラフである。図７に示すように、反射鏡を用いた実施例１〜４、および、比較例１〜３は、従来例に比べて大きな白黒比（コントラスト）を取得している。このため、反射鏡を設けることにより、コントラストを高めることができることが分かる。

また、比較例１〜３では、被照射点と焦点とを結ぶ線と光軸とのなす角θを４５°に設定すると（比較例２）、コントラストを著しく向上させることができる。これに対して、実施例１〜４では、いずれも比較例２よりもさらに散乱光のコントラストを高めることができるため、ウエーハＷの表面状態をより高精度に検査することができる。特に、長軸の長さＡと短軸の長さＢとの比Ａ／Ｂを４．５（Ａ／Ｂ＝４．５）とした実施例２では、最も高いコントラストを取得することができた。これら実施例１〜４に示すように、長軸の長さＡと短軸の長さＢとの比Ａ／Ｂを調整することにより、散乱光のコントラストを所望の値に調整することが可能となる。このため、上記した比Ａ／Ｂが異なる反射面が形成された反射鏡固定部１０８を複数用意しておき、これら反射鏡固定部１０８を交換することによって、ウエーハＷに照射される光αの強弱ではなく、交換に伴う該比Ａ／Ｂの調整により、散乱光のコントラストを簡単に、所望の値に調整することができる。

実施例２と実施例３とを比較すると、遮光部１１１を設けた実施例２の方が、コントラストが高い結果となった。遮光部１１１は、第１焦点Ｆ１及び第２焦点Ｆ２を結ぶ線Ｊに接近して配置され、この線Ｊよりも内側に出射された光を遮光するため、第１焦点Ｆ１を含む被照射点により集光させることができる。このため、被照射点で散乱した散乱光βのコントラストを高めることができ、ウエーハＷの表面状態を高精度に検査することができる。

図８は、変形例に係る検査ユニットの内部構成を示す断面図である。図４に示したものと同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。上記した検査ユニット５０では、発光源１０９からの光を光ファイバ１１０を通じて、光ガイド１０４に伝送していたが、他の構成とすることもできる。変形例に係る検査ユニット１５０は、鉛直方向に延びる第１フレーム１５１と、水平方向に延び、第１フレーム１５１に連結される第２フレーム１５２とを備える。第１フレーム１５１には、撮像部１０２、顕微鏡１０３、光ガイド１０４、遮光部１１１が収容され、第１フレーム１５１の下部には、反射鏡１０５を有する反射鏡固定部１０８が取り付けられている。

一方、第２フレーム１５２は、発光源１０９に対向する対向面に開口部１５２Ａを備え、この開口部１５２Ａを通じて、発光源１０９からの光αが入射する。第２フレーム１５２内には、円錐状に形成されて入射した光αを第２フレーム１５２の径方向に反射する第１ミラー１５３と、この第１ミラー１５３で反射された光を第１フレーム１５１に送る第２ミラー１５４とを備える。また、第１フレーム１５１には、送られた光αを光ガイド１０４に向けて送る第３ミラー１５５を備える。この変形例では、光ファイバ１１０の代わりに、第１ミラー１５３、第２ミラー１５４および第３ミラー１５５を備えて光伝送部を構成する。つまり、ミラーの反射により光を伝送する。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。例えば、上記実施形態では、検査ユニット５０，１５０は、研削研磨装置２に設けられ、表面にＩＣ等のデバイスが形成されたウエーハＷの上面（裏面）を研磨し、この研磨後に残存する研削痕や、研磨不良としてのスクラッチ、クラック、もしくは、微細なパーティクルなどを検査するものとしたが、後工程に限られることなく、例えば、膜処理などを施していないベアウエーハの表面を検査したり、半導体製造の前工程の処理をしたウエーハにおいて、表面に生じたスクラッチ、クラックの検出、さらには、エッチングマスクとしてのレジストを形成し現像した後の該レジスト表面に付着した微細なパーティクルや欠陥などを検査する構成としてもよい。

２ 研削研磨装置
２２ チャックテーブル（保持部）
５０、１５０ 検査ユニット
５１ 表面検査装置
１００ 制御部
１０１ ケーシング
１０２ 撮像部
１０３ 顕微鏡
１０４ 光ガイド
１０４Ｂ スリット（出射部）
１０５ 反射鏡
１０６ 撮像部固定部
１０７ 顕微鏡固定部
１０８ 反射鏡固定部
１０８Ａ フランジ部
１０８Ｂ 突出部
１０９ 発光源
１１０ 光ファイバ（光伝送部）
１１１ 遮光部
１５３ 第１ミラー（光伝送部）
１５４ 第２ミラー（光伝送部）
１５５ 第３ミラー（光伝送部）
Ｆ１ 第１焦点（他の焦点）
Ｆ２ 第２焦点（一の焦点）
Ｌ 光軸（保持部から撮像部に延びる光軸）
Ｗ ウエーハ（被処理体）

Claims (4)

1. 被処理体の表面を検査する表面検査装置であって、
   前記被処理体を保持する保持部と、
   前記保持部に保持された被処理体を撮像する撮像部と、
   所定波長の光を発する発光源と、
   前記保持部から前記撮像部に延びる光軸を中心にして配置され、環状の出射部を備える一の環状の光ガイドと、
   前記発光源からの光を前記光ガイドに伝送する光伝送部と、
   前記光軸を囲繞する凹状の反射面を有する反射鏡と、を備え、
   前記反射面は前記出射部を一の焦点とし前記光の被照射点を他の焦点とする楕円曲線の一部を、前記光軸を中心に一回転させることにより形成される凹曲面である、表面検査装置。
2. 前記一の焦点と前記他の焦点を結ぶ線と前記光軸との交わる角度は３０°以上である請求項１に記載の表面検査装置。
3. 前記出射部から出射された光の一部を遮光する遮光部を備える請求項１又は２に記載の表面検査装置。
4. 前記光ガイドと前記撮像部とは、一のケーシング内に配置される請求項１から３のいずれか一項に記載の表面検査装置。

Images