JP2018029154A - ウエハの異常を検査する装置及びその検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】オリフラ部分を含むウエハ外周部の異常をより簡単な構成でより高精度に検査する検査装置を提供すること。【解決手段】オリエンテーション・フラットが形成された略円形のウエハＷの外周部の異常の有無を検査する検査装置１００は、外周部を撮影する撮影部１と、外周部を照らす照明部２と、ウエハＷを回転させる回転駆動部３と、撮影部１が撮影した画像に基づいて外周部の異常の有無を判定する制御部４と、を備える。撮影部１は、ウエハＷの半径方向に沿って延びる視野を有し、撮影部１の光軸Ｌ１は、その半径方向に直交する。【選択図】図１

Description

本発明は、単結晶ウエハの外周部の異常を検出可能な検査装置に関する。

近年、携帯電話等で用いられる電子部品は、小型化、薄型化と同時に低コスト化が要求されてきている。これら電子部品に用いられるウエハとしては、例えば、ＩＣチップに用いられるシリコンウエハ、圧電素子や表面弾性波フィルタに用いられる人工セラミックウエハ、発光ダイオードに用いられるガリウムリンウエハ、サファイアウエハ等がある。これらのウエハはコストダウン等の要求により大口径化が進められてきている。現在では、８インチ径のウエハも実用化されている。

ウエハの大口径化に伴い、ウエハ外周部の欠けによる不具合が頻発するようになってきた。ウエハ外周部は、一般的に、面取り加工等により面取りされ、角部が取り除かれて傷等の発生が抑えられている。しかし、面取り加工、ウエハ搬送時の接触等により細かなチッピングが発生する場合がある。このチッピングの大きさは５０μｍから１００μｍである。ウエハ径が小径の場合、このような微細なチッピングは大きな問題にはならなかった。しかし、ウエハ径が大口径化すると、このような微細なチッピングでも後工程でウエハ割れ等の不具合を発生させる場合がある。従来、ウエハ外周部に対しては目視検査が行われているが、上述のような微細なチッピングを目視検査で検出することは困難であった。

そこで、画像処理によるウエハ外周部の検査が検討されてきている。例えば、特許文献１には、ウエハ外周部を斜め上又は斜め下からＣＣＤカメラで撮影し、その画像を良品の画像と比較することで外観の良否を判定する検査装置が記載されている。また、特許文献２には、ウエハ外周部を拡散照明手段で照らすことで洗浄液残りや表面荒れ等の誤認識を防止できる検査装置が記載されている。

特開２０００−１１４３２９号公報 特開２００６−０１７６８５号公報

ところで、単結晶ウエハには、半導体装置等による製造工程中にウエハの向きを特定するために、オリエンテーション・フラット（以下、「オリフラ」と略称する。）が形成されている。オリフラは、ウエハ外周部の一部が直線形状となった部分である。製造工程では、このオリフラを検知することでウエハの向きが認識され、ウエハの搬送、設置等が適切に行われる。このようなオリフラはＳＥＭＩ規格等により規格化されている。また、ウエハの品種を識別するために、このオリフラが形成される位置とは別の位置に、より小さいサイズの別のオリフラが形成される場合もある。これらオリフラは、ウエハ外周部の円弧部分よりもウエハの半径方向に１ｍｍ〜３ｍｍだけウエハの中心に近い位置に形成される。そして、ウエハ外周部はオリフラ部分にも面取り加工が施される。そのため、オリフラ部分も円弧部分と同様に異常の有無が検査されることが望ましい。

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の検査装置では、ウエハ外周部は斜め上又は斜め下からＣＣＤカメラで撮影される。そして、オリフラ部分は円弧部分からウエハの半径方向に１ｍｍ〜３ｍｍだけ離れた位置にある。ＣＣＤカメラは、円弧部分に焦点が合うように設置されているため、オリフラ部分に焦点を合わせることができない。

なお、特許文献１には、矩形ウエハの輪郭にしたがってＣＣＤカメラを移動させながら撮影することも記載されているが、ＣＣＤカメラの焦点をウエハ外周部に合わせながらＣＣＤカメラを移動させるには複雑で高度な技術が必要とされる。

そこで、本発明は、オリフラ部分を含むウエハ外周部の異常をより簡単な構成でより高精度に検査する検査装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態に係る検査装置は、オリエンテーション・フラットが形成された略円形のウエハの外周部の異常の有無を検査する装置であって、前記外周部を撮影する撮影部と、前記外周部を照らす照明部と、前記ウエハを回転させる回転駆動部と、前記撮影部が撮影した画像に基づいて前記外周部の異常の有無を判定する制御部と、を備え、前記撮影部は、前記ウエハの半径方向に沿って延びる視野を有し、前記撮影部の光軸は、前記半径方向に直交する。

上述の手段により、オリフラ部分を含むウエハ外周部の異常をより簡単な構成でより高精度に検査する検査装置を提供できる。

本発明の実施形態に係る検査装置の概略図である。 ウエハ外周部の側面図である。 ウエハの上面図である。 図３の点線円部分の拡大図である。 ウエハ外周部異常検査方法の説明図である。 図５（Ａ）の点線円部分の拡大図である。 異常検査処理のフローチャートである。 撮影部とウエハの位置関係を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る検査装置１００の一例を示す概略図である。検査装置１００は、例えば、ウエハＷの外周部における面取り部のチッピング等の異常を検査する。図１に示すように、検査装置１００は、主に、撮影部１、照明部２、回転駆動部３、制御部４等で構成される。

検査対象であるウエハＷは、例えば、ＩＣチップに用いられるシリコンウエハ、圧電素子若しくは表面弾性波フィルタに用いられる人工セラミックウエハ、発光ダイオードに用いられるガリウムリンウエハ若しくはサファイアウエハ等の単結晶ウエハである。結晶材料に限定はない。図１の例では、ウエハＷは円形であり、その直径は例えば８インチである。

ウエハＷの外周部は、欠けの防止等のため、研削加工、研磨加工等により面取り部が形成されている。図２は、ウエハＷの外周部の側面図である。図２に示すように、面取り部Ｃ１の幅Ｄ１は、例えば０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度である。面取り部Ｃ１は、ウエハＷの上面側（＋Ｚ側）に形成される上側面取り部Ｃ１Ｕと、ウエハＷの下面側（−Ｚ側）に形成される下側面取り部Ｃ１Ｌとを含む。上側面取り部Ｃ１Ｕは、例えば、内側（−Ｘ側）の端部と外側（＋Ｘ側）の端部にＲ面が形成され、その間にＣ面（テーパ面）が形成される。下側面取り部Ｃ１Ｌについても同様である。面取り部Ｃ１には、製造加工や搬送時の接触等により微細なチッピングが発生することがある。チッピングの幅は、例えば０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍ程度である。検査装置１００は、面取り部のチッピングの有無を検査する。

撮影部１は、ウエハＷの外周部を撮影する機能要素であり、例えばエリアセンサカメラ、ラインセンサカメラ（ラインスキャンカメラ）等で構成される。図１の例では、ラインセンサカメラが用いられている。ラインセンサカメラは、エリアセンサカメラに比べ、高い分解能での撮影が可能である点、及び、複雑な同期処理を行うことなく同一領域を通過する被写体を連続的に撮影できる点でウエハ外周部の撮影に適している。

撮影部１は、上側面取り部Ｃ１Ｕを撮影する上側撮影部１Ｕと、下側面取り部Ｃ１Ｌを撮影する下側撮影部１Ｌとを含む。図１の例では、上側撮影部１Ｕは、その光軸Ｌ１がウエハＷの上面に対して垂直で、且つ、ウエハ外周部の真上となるように設置されている。同様に、下側撮影部１Ｌは、その光軸Ｌ２がウエハＷの下面に対して垂直で、且つ、ウエハ外周部の真下となるように設置されている。

照明部２は、ウエハＷの外周部を照らす機能要素であり、望ましくは、拡散照明である。拡散照明は、例えば、発光ダイオード、蛍光灯、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ等で構成される。照明部２は、定常発光タイプであってもよく、ストロボ発光タイプであってもよい。

照明部２は、上側面取り部Ｃ１Ｕを照らす上側照明部２Ｕと、下側面取り部Ｃ１Ｌを照らす下側照明部２Ｌとを含む。図１の例では、上側照明部２Ｕは、上側面取り部Ｃ１Ｕで反射した光が直接的に上側撮影部１Ｕに入射するようにウエハＷの斜め上に設置されている。同様に、下側照明部２Ｌは、下側面取り部Ｃ１Ｌで反射した光が直接的に下側撮影部１Ｌに入射するようにウエハＷの斜め下に設置されている。上側照明部２Ｕは、上側面取り部Ｃ１Ｕの面取り角度αＵに応じてその取り付け角度が調整できるように構成されてもよい。同様に、下側照明部２Ｌは、下側面取り部Ｃ１Ｌの面取り角度αＬに応じてその取り付け角度が調整できるように構成されてもよい。

回転駆動部３は、ウエハＷを回転させる機構である。図１の例では、回転駆動部３は、ステージ３ａ、スピンドル３ｂ、モータ３ｃ等で構成される。

ステージ３ａは、ウエハＷを支持する部材であり、望ましくは、真空吸着ステージである。ステージ３ａは、スピンドル３ｂを介してモータ３ｃに連結される。モータ３ｃは、例えば、制御部４からの制御指令に応じて鉛直軸（Ｚ軸）回りにステージ３ａを回転させる。

制御部４は、検査装置１００を制御する機能要素である。図１の例では、制御部４は、ＣＰＵ、揮発性記憶媒体、不揮発性記憶媒体、入出力インタフェース等を備えたコンピュータである。

制御部４は、撮影部１が撮影した画像を処理する画像処理装置として機能する。そして、その画像処理結果に基づいてウエハＷの外周部における異常の有無を判定する。

制御部４は、撮影部１の撮影タイミング、照明部２の発光タイミング、回転駆動部３のモータ３ｃの回転速度等を制御してもよい。

次に、図３及び図４を参照し、ウエハＷの外周部の異常の有無を検査する方法について説明する。図３は、ウエハＷの上面図である。図４は、図３の点線円Ｒ１で示す部分の拡大図である。

図３に示すように、ウエハＷには上面視で幅Ｄ２のオリフラ部分ＯＦが形成されている。ウエハＷの中心Ｐ１と円弧部分の端点Ｐ２との距離であるウエハ半径は距離Ｄ３であり、中心Ｐ１とオリフラ部分ＯＦの中央部の端点Ｐ３との距離は距離Ｄ４である。距離Ｄ３と距離Ｄ４との差（図４参照。以下、「半径方向距離変動幅Ｄ５」とする。）は、例えば、１ｍｍ〜３ｍｍである。図４の一点鎖線は、オリフラ部分ＯＦと比較できるように、円弧部分を円周方向に延長した仮想線を示す。また、図３の矢印ＡＲ１は回転駆動部３によって回転させられるウエハＷの回転方向を示す。

特許文献１及び特許文献２のそれぞれに記載されるような検査装置を用いた場合、そのＣＣＤカメラは、ウエハＷの外周部における円弧部分を斜め上方向又は斜め下方向から撮影する。そのため、ＣＣＤカメラは、その焦点を円弧部分の面取り部に合わせることで円弧部分の面取り部を高精度に撮影できる。しかし、オリフラ部分ＯＦの中央部の端点Ｐ３は、円弧部分の端点Ｐ２よりも１ｍｍ〜３ｍｍだけ中心Ｐ１寄りにある。そのため、固定的に設置されているＣＣＤカメラは、その焦点をオリフラ部分ＯＦの中央部における面取り部に合わせることができない。オリフラ部分ＯＦの中央部における面取り部とＣＣＤカメラとの距離が、円弧部分における面取り部とＣＣＤカメラとの距離より大きいためである。

そこで、本発明の実施形態に係る検査装置１００は、ウエハＷの外周部における上側面取り部Ｃ１Ｕの真上に取り付けられた上側撮影部１Ｕとしての上側ラインセンサカメラで上側面取り部Ｃ１Ｕを撮影する。

真上から撮影すると、斜め上方向から撮影する場合に比べ、オリフラ部分ＯＦにおける上側面取り部Ｃ１Ｕと上側ラインセンサカメラとの距離が、円弧部分における上側面取り部Ｃ１Ｕと上側ラインセンサカメラとの距離にほぼ等しくなるためである。ウエハＷの外周部における下側面取り部Ｃ１Ｌの真下に取り付けられた下側撮影部１Ｌとしての下側ラインセンサカメラについても同様である。

ラインセンサカメラは、所定の固定範囲を撮影するように固定的に取り付けられている。例えば図４に示すように、上側ラインセンサカメラの視野Ｖ１は、ウエハＷがどのような回転角度の位置にある場合であっても外周部の上側面取り部Ｃ１Ｕを撮影できるように設定される。ウエハＷの回転角度はＺ軸回りの０〜３６０度の角度である。

図４の例では、視野Ｖ１は、ウエハＷの半径方向（Ｘ軸方向）に沿って延びる。そして、ウエハＷの中心Ｐ１からの半径方向距離が最大となる位置にある外周部と、その半径方向距離が最小となる位置にある外周部とを別々のタイミングで撮影できる幅Ｄ６を有する。半径方向距離が最大となる位置にある外周部は円弧部分の外周部であり、半径方向距離が最小となる位置にある外周部はオリフラ部分ＯＦの中央部における外周部である。例えば、半径方向距離の最大値は、ウエハＷの中心Ｐ１と円弧部分における上側面取り部Ｃ１Ｕの右側（＋Ｘ側）の端点Ｐ２との距離である。また、半径方向距離の最小値は、ウエハＷの中心Ｐ１とオリフラ部分ＯＦの中央部における上側面取り部Ｃ１Ｕの左側（−Ｘ側）の端点Ｐ３ａとの距離である。なお、端点Ｐ２ａは円弧部分における上側面取り部Ｃ１Ｕの左側（−Ｘ側）の端点であり、端点Ｐ３はオリフラ部分ＯＦの中央部における上側面取り部Ｃ１Ｕの右側（＋Ｘ側）の端点である。

ラインセンサカメラが撮影した画像は、ウエハＷの半径方向（Ｘ軸方向）に沿って画素が列状に並ぶように生成される。そして、円弧部分の外周部が右端（＋Ｘ側端）寄りの画素で表示され、オリフラ部分ＯＦの外周部が左端（−Ｘ側端）寄りの画素で表示される。

この構成により、上側ラインセンサカメラは、回転駆動部３によって回転させられるウエハＷの外周部をウエハＷの全周にわたって視野Ｖ１から逸脱させることなく連続的に撮影できる。また、上側ラインセンサカメラは、円弧部分及びオリフラ部分ＯＦのそれぞれにおける上側面取り部Ｃ１Ｕを合焦範囲内に含むように取り付けられる。すなわち、ウエハＷの外周部の全周にわたって円弧部分及びオリフラ部分ＯＦのそれぞれにおける上側面取り部Ｃ１Ｕに焦点を合わせることができる。そのため、上側ラインセンサカメラは、焦点距離を変更することなく、ウエハＷの全周にわたって上側面取り部Ｃ１Ｕに焦点を合わせることができる。

なお、図１の例では、上側ラインセンサカメラは、その光軸Ｌ１がウエハＷの上面に対して垂直で、且つ、ウエハ外周部の真上となるように設置されている。しかしながら、円弧部分及びオリフラ部分ＯＦのそれぞれにおける上側面取り部Ｃ１Ｕを合焦範囲内に含めることができるのであれば、その光軸Ｌ１はウエハＷの上面に対して垂直である必要はなく、ウエハ外周部の真上となるように設置される必要もない。下側ラインセンサカメラについても同様である。

また、照明部２は、ウエハＷの回転角度に応じてその取り付け角度が動的に自動調整されてもよい。視野Ｖ１内における円弧部分の上側面取り部Ｃ１Ｕとオリフラ部分ＯＦの上側面取り部Ｃ１Ｕとの位置の違いによる反射光の輝度不足を防止するためである。

次に図５を参照し、ラインセンサカメラが撮影した画像からチッピング等の異常の有無を検査する方法（以下、「ウエハ外周部異常検査方法」とする。）について説明する。図５は、ウエハ外周部異常検査方法の説明図である。具体的には、図５（Ａ）は、上側ラインセンサカメラが撮影した画像をつなぎ合わせた合成画像を示す図であり、時間の経過と共に合成画像が下方に延びる様子を示す。図５（Ｂ）は、ウエハＷの上面図であり、７つの時刻のそれぞれにおける視野Ｖ１とウエハＷとの位置関係を示す。

図５（Ａ）の点線で示す画像Ｇ１〜Ｇ７は、時刻ｔ１〜時刻ｔ７のそれぞれにおいて上側ラインセンサカメラが撮影した画像である。時刻ｔ１〜時刻ｔ７は、説明のために適当に選ばれた不連続な時刻であり、時刻ｔ１〜時刻ｔ７の間で７つの画像が撮影されることを意味するものではない。すなわち、時刻ｔ１と時刻ｔ２との間においても多数の画像が撮影される。

図５（Ｂ）に示す７つの上面図は、時刻ｔ１〜時刻ｔ７のそれぞれにおける視野Ｖ１とウエハＷとの位置関係を示す。具体的には、最も上の図が時刻ｔ１における視野Ｖ１とウエハＷとの位置関係を示し、最も下の図が時刻ｔ７における視野Ｖ１とウエハＷとの位置関係を示す。そして、時刻ｔ２における位置関係は、オリフラ部分ＯＦが視野Ｖ１に進入したときの位置関係を示し、時刻ｔ４における位置関係は、オリフラ部分ＯＦの中央部が視野Ｖ１に進入したときの位置関係を示す。また、時刻ｔ６における位置関係は、オリフラ部分ＯＦが視野Ｖ１から退出したときの位置関係を示す。

図５（Ａ）の合成画像中の白い部分（高輝度部分）は上側面取り部Ｃ１Ｕを示し、上側面取り部Ｃ１Ｕの左側の黒い部分（低輝度部分）はウエハ上面ＷｓＵを示し、上側面取り部Ｃ１Ｕの右側の黒い部分（低輝度部分）は床面Ｆを示す。床面Ｆは、例えば、回転駆動部３のモータ３ｃが設置される面である。

時刻ｔ１付近において、上側ラインセンサカメラの視野Ｖ１内にウエハＷの外周部の円弧部分が存在する場合、合成画像中の上側面取り部Ｃ１Ｕは、図５（Ａ）に示すように右端（＋Ｘ側端）に近い位置で下方（−Ｙ方向）に真っ直ぐに延びる。時刻ｔ２付近において、視野Ｖ１内にオリフラ部分ＯＦが進入すると、合成画像中の上側面取り部Ｃ１Ｕは、図５（Ａ）に示すように左側（−Ｘ側）に徐々に移動しながら下方（−Ｙ方向）に延びる。その後、時刻ｔ４付近において、視野Ｖ１内にオリフラ部分ＯＦの中央部が進入すると、合成画像中の上側面取り部Ｃ１Ｕは、図５（Ａ）に示すように最も左側（−Ｘ側）の位置に達し、その後は図５（Ａ）に示すように右側（＋Ｘ側）に徐々に移動しながら下方（−Ｙ方向）に延びる。その後、時刻ｔ６付近において、視野Ｖ１内からオリフラ部分ＯＦが退出すると、合成画像中の上側面取り部Ｃ１Ｕは、図５（Ａ）に示すように再び右端（＋Ｘ側端）に近い位置で下方（−Ｙ方向）に真っ直ぐ延びる。このように、合成画像において、上側面取り部Ｃ１Ｕを表す部分は、円弧部分及びオリフラ部分ＯＦを通じて連続的となるように形成される。

制御部４は、各画像中の白い部分（高輝度部分）の幅を上側面取り部Ｃ１Ｕの幅として算出する。例えば、制御部４は、視野Ｖ１の幅方向に並ぶ所定値以上の輝度値を有する画素の数を上側面取り部Ｃ１Ｕの幅を表す幅データとして検出する。上側面取り部Ｃ１Ｕにチッピング等の異常がある場合、高輝度部分の幅は狭くなり、上側面取り部Ｃ１Ｕの幅を表す幅データ（画素数）も小さくなる。そこで、制御部４は、幅データに基づいてチッピング等の異常の有無を判定する。幅データは、画素数から算出される長さ（例えば、μｍの単位で表される長さ）であってもよい。

例えば、制御部４は、上側ラインセンサカメラが撮影した各画像から検出した上側面取り部Ｃ１Ｕの幅データの平均値を算出する。そして、各幅データの平均値に対する比率を算出する。例えば、画像Ｇ１における上側面取り部Ｃ１Ｕの幅データの比率は、画像Ｇ１の幅データ（画素数）を平均値（画素数）で除した値である。なお、制御部４は、平均値の代わりに中央値、最頻値等の他の代表値を用いてもよい。

制御部４は、例えば、閾値以下の比率の幅データを有する上側面取り部Ｃ１Ｕにチッピングが存在すると判定する。すなわち、閾値で定める比率だけ平均値より小さい幅データを有する上側面取り部Ｃ１Ｕにチッピングが存在すると判定する。閾値は、例えば、制御部４の記憶媒体内に事前に設定される値である。

この判定処理では、ウエハＷの面取り部Ｃ１の幅Ｄ１がそれぞれ異なる複数品種のウエハを検査する場合であっても共通の閾値を利用できる。各幅データの平均値に対する比率という相対的な値を判定に用いるためである。そのため、ウエハ品種毎に異なる閾値の管理を行う必要が無い。また、円弧部分及びオリフラ部分を含む外周部の全周にわたって面取り部Ｃ１を撮影できる限り、オリフラ部分ＯＦの数、幅Ｄ２、半径方向距離変動幅Ｄ５等が異なる複数のウエハＷを検査する場合であっても共通の閾値を利用できる。そのため、ウエハ品種毎に判定処理を切り替える必要も無い。また、良品に関するデータを取得する必要もない。良品に関するデータを比較対象として用いることなく異常の有無を判定できるためである。

図６は、上側面取り部Ｃ１Ｕにチッピングがあるときの画像を示す。具体的には、図６（Ａ）は図５（Ａ）の点線円Ｒ２で示す部分の拡大図であり、図６（Ｂ）は図５（Ａ）の点線円Ｒ３で示す部分の拡大図である。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、ウエハＷの外周部における円弧部分の上側面取り部Ｃ１Ｕを示す。図６（Ｃ）は図５（Ａ）の点線円Ｒ４で示す部分の拡大図であり、図６（Ｄ）は図５（Ａ）の点線円Ｒ５で示す部分の拡大図である。図６（Ｃ）及び図６（Ｄ）は、ウエハＷの外周部におけるオリフラ部分ＯＦの上側面取り部Ｃ１Ｕを示す。図６（Ａ）〜図６（Ｄ）のそれぞれにおける斜線ハッチング部分はチッピングＴ１〜Ｔ４を表し、図６（Ａ）〜図６（Ｄ）のそれぞれにおける双方向矢印は、各画像における上側面取り部Ｃ１Ｕの幅データの大きさを表す。なお、図６（Ａ）〜図６（Ｄ）では、各画像は点線で区切られている。チッピングがあると、図６（Ａ）〜図６（Ｄ）に示すように、高輝度部分である上側面取り部Ｃ１Ｕの一部の幅が欠損した状態で示される。

なお、合成画像中の上側面取り部Ｃ１Ｕは、円弧部分では視野Ｖ１の長辺に対してほぼ垂直に延びるが、オリフラ部分ＯＦでは視野Ｖ１の長辺に対して斜めに延びる。そのため、オリフラ部分ＯＦにおける上側面取り部Ｃ１Ｕの幅データは、円弧部分における幅データよりも大きく検出される。この幅データの差は、オリフラ部分ＯＦのどの部分における上側面取り部Ｃ１Ｕを撮影しているかによって変化する。また、上側面取り部Ｃ１Ｕの幅Ｄ１の大きさ、オリフラの幅Ｄ２の大きさ等によっても変化する。そこで、制御部４は、撮影時のウエハＷの回転角度、上側面取り部Ｃ１Ｕの幅Ｄ１の大きさ、オリフラの幅Ｄ２の大きさ等に応じ、オリフラ部分ＯＦにおける上側面取り部Ｃ１Ｕの幅データを補正してもよい。

次に図７を参照し、ウエハＷの外周部における面取り部Ｃ１の異常の有無を検査する処理（以下、「異常検査処理」とする。）について説明する。図７は異常検査処理のフローチャートである。検査装置１００は、例えば、回転駆動部３のステージ３ａにウエハＷが吸着される度にこの以上検査処理を実行する。

最初に、検査装置１００は、ウエハＷの外周部の画像を撮影する（工程ＳＴ１）。検査装置１００は、例えば、回転駆動部３に制御指令を出力し、ウエハＷをＺ軸回りに回転させる。また、照明部２に制御指令を出力し、照明部２を点灯させてウエハＷの面取り部Ｃ１に照明光を照射させる。また、撮影部１に制御指令を出力し、ウエハＷの面取り部Ｃ１を連続的に撮影させる。

本実施形態では、検査装置１００は、ウエハＷをＺ軸回りに１回転させる間、視野Ｖ１で上側面取り部Ｃ１Ｕを繰り返し撮影する。すなわち、ウエハＷの外周部の全周にわたって上側面取り部Ｃ１Ｕを撮影する。例えば、撮影部１は、ウエハＷが１度回転する度に上側面取り部Ｃ１Ｕを撮影し、ウエハＷがＺ軸回りに１回転する間に３６０枚の画像を取得する。

その後、検査装置１００は、各画像における面取り部Ｃ１の幅を算出する（工程ＳＴ２）。例えば、検査装置１００の制御部４は、撮影部１が撮影した３６０枚の画像のそれぞれに対し、視野Ｖ１の幅方向に並ぶ所定値以上の輝度値を有する画素の数を上側面取り部Ｃ１Ｕの幅を表す幅データとして検出する。

制御部４は、撮影部１が上側面取り部Ｃ１Ｕを撮影する度に幅データを検出してもよく、撮影部１がウエハＷの外周部の全周にわたって上側面取り部Ｃ１Ｕを撮影した後で各画像の幅データをまとめて検出してもよい。

その後、検査装置１００は、面取り部Ｃ１の幅の平均値を算出する（工程ＳＴ３）。検査装置１００の制御部４は、例えば、撮影部１が撮影した３６０枚の画像のそれぞれに関する幅データの平均値を面取り部Ｃ１の幅の平均値として算出する。この場合、制御部４は、撮影部１がウエハＷの外周部の全周にわたって上側面取り部Ｃ１Ｕを撮影した後で面取り部Ｃ１の幅の平均値を算出する。制御部４は、直近の所定枚数の画像に関する幅データの平均値（例えば移動平均値）を面取り部Ｃ１の幅の平均値として算出してもよい。この場合、制御部４は、撮影部１が上側面取り部Ｃ１Ｕを撮影する度に、直近の画像の幅データと共に、面取り部Ｃ１の幅の平均値を算出してもよい。

その後、検査装置１００は、各画像における面取り部Ｃ１の幅の平均値に対する比率を算出する（工程ＳＴ４）。検査装置１００の制御部４は、例えば、３６０枚の画像のそれぞれに関する幅データ（画素数）の平均値（画素数）に対する比率を算出する。撮影部１が上側面取り部Ｃ１Ｕを撮影する度に平均値を算出する場合、制御部４は、その平均値と共に、直近の画像に関する幅データ（画素数）の平均値（画素数）に対する比率を算出してもよい。

その後、検査装置１００は、ウエハＷの外周部に異常が存在するか否かを判定する（工程ＳＴ５）。検査装置１００の制御部４は、例えば、３６０枚の画像のそれぞれに関する幅データ（画素数）の平均値（画素数）に対する比率の何れかが閾値以下の場合、ウエハＷの外周部にチッピング等の異常が存在すると判定する。一方、３６０枚の画像のそれぞれに関する幅データ（画素数）の平均値（画素数）に対する比率の全てが閾値より大きい場合、ウエハＷの外周部に異常が存在しないと判定する。

制御部４は、平均値に対する比率が閾値以下となる幅を有する上側面取り部Ｃ１Ｕを撮影した時刻から、その異常の位置を特定できる。この場合、制御部４は、例えば、オリフラ部分ＯＦの中央部の位置に対するＺ軸回りの回転角度を用いて異常の位置を特定できる。

ウエハＷの外周部に異常が存在すると判定した場合（工程ＳＴ５のＹＥＳ）、制御部４は、異常有りの判定結果を出力する（工程ＳＴ６）。制御部４は、例えば、ブザー、スピーカ等の音声出力装置を用いてウエハＷの外周部に異常が存在することを作業者等に通知する。液晶ディスプレイ、ＬＥＤ等の表示装置を用いて通知してもよい。

ウエハＷの外周部に異常が存在しないと判定した場合（工程ＳＴ５のＮＯ）、制御部４は、異常無しの判定結果を出力する（工程ＳＴ７）。なお、制御部４は、異常無しの判定結果の出力を省略してもよい。

このように、検査装置１００は、オリフラ部分ＯＦを含むウエハＷの外周部の異常をより簡単な構成でより高精度に検査できる。

具体的には、オリエンテーション・フラットが形成された略円形のウエハＷの外周部の異常の有無を検査する検査装置１００は、ウエハＷの半径方向（Ｘ軸方向）に沿って延びる視野Ｖ１を有し、上側撮影部１Ｕの光軸Ｌ１がその半径方向（Ｘ軸方向）に直交するように構成される。そのため、回転駆動部３のステージ３ａ上でウエハＷがＺ軸回りに１回転する間、上側撮影部１Ｕは、ウエハＷの外周部をウエハＷの全周にわたって視野Ｖ１から逸脱させることなく連続的に撮影できる。また、上側撮影部１Ｕは、円弧部分及びオリフラ部分ＯＦのそれぞれにおける上側面取り部Ｃ１Ｕを合焦範囲内に含めることができる。すなわち、円弧部分及びオリフラ部分ＯＦのそれぞれにおける上側面取り部Ｃ１Ｕに焦点を合わせることができる。そのため、上側撮影部１Ｕは、焦点距離を変更することなく、ウエハＷの全周にわたって上側面取り部Ｃ１Ｕに焦点を合わせることができる。下側撮影部１Ｌについても同様である。

また、上側撮影部１Ｕは、望ましくは、光軸Ｌ１がウエハＷの主面の１つであるウエハ上面ＷｓＵに垂直となるように取り付けられる。ウエハＷの主面は、各種素子が形成される面であり、表面（上面）及び裏面（下面）を含む。なお、上側撮影部１Ｕは、光軸Ｌ１が上側面取り部Ｃ１Ｕの平面（Ｃ面又はテーパ面）に垂直となるように取り付けられてもよい。円弧部分及びオリフラ部分ＯＦのそれぞれにおける上側面取り部Ｃ１Ｕが合焦範囲内に含まれ易くなるようにするためである。言い換えれば、より狭い合焦範囲を有する撮影部１を利用できるようにするためである。下側撮影部１Ｌについても同様である。

また、上側撮影部１Ｕは、第１時点でウエハＷの中心Ｐ１から外周部までの半径方向距離が最小となる位置にある外周部を撮影し、第２時点で半径方向距離が最大となる位置にある外周部を撮影できるように取り付けられる。そして、半径方向距離が最小となる位置にある外周部はオリフラ部分ＯＦの中央部における上側面取り部Ｃ１Ｕを含み、半径方向距離が最大となる位置にある外周部は円弧部分における上側面取り部Ｃ１Ｕを含む。そのため、ウエハＷの外周部をウエハＷの全周にわたって視野Ｖ１から逸脱させることなく連続的に撮影できる。

また、制御部４は、撮影部１が撮影した複数の画像のそれぞれからウエハＷの外周部にある面取り部Ｃ１の幅を算出し、算出した複数の幅の平均値に対する比率が閾値以下となる幅を有する面取り部Ｃ１に異常があると判定するように構成される。すなわち、平均値に対する比率という相対的な値を判定に用いる。そのため、ウエハＷの面取り部Ｃ１の幅Ｄ１がそれぞれ異なる複数品種のウエハを検査する場合であっても共通の閾値を利用でき、ウエハ品種毎に異なる閾値の管理を行う必要が無い。また、円弧部分及びオリフラ部分を含む外周部の全周にわたって面取り部Ｃ１を撮影できる限り、オリフラ部分ＯＦの数、幅Ｄ２、半径方向距離変動幅Ｄ５等が異なる複数のウエハＷを検査する場合であっても共通の閾値を利用できる。また、良品に関するデータを取得する必要もない。良品に関するデータを比較対象として用いることなく異常の有無を判定できるためである。

また、撮影部１は、ウエハＷの外周部を上側から撮影する上側撮影部１Ｕと、下側から撮影する下側撮影部１Ｌとを含み、照明部２は、ウエハＷの外周部を上側から照明する上側照明部２Ｕと、下側から照明する下側照明部２Ｌとを含む。そのため、検査装置１００は、ウエハＷの上面側に形成される上側面取り部Ｃ１Ｕと、ウエハＷの下面側に形成される下側面取り部Ｃ１Ｌとの双方における異常の有無を一括して判定できる。

また、上側照明部２Ｕは拡散照明を採用する。そのため、上側撮影部１Ｕの視野Ｖ１の幅方向に対する上側面取り部Ｃ１Ｕの延長方向の角度が円弧部分とオリフラ部分ＯＦとで異なる場合であっても、上側面取り部Ｃ１Ｕを適切に照らすことができる。すなわち、上側面取り部Ｃ１Ｕで反射した光を十分な光量で上側撮影部１Ｕに入射させることができる。その結果、上側撮影部１Ｕが取得する画像中における上側面取り部Ｃ１Ｕの輝度がウエハＷの外周部の全周にわたって十分な輝度となるように上側面取り部Ｃ１Ｕを照らすことができる。下側照明部２Ｌについても同様である。

以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明は上述のような特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

例えば、図１の例では、上側撮影部１Ｕは、その光軸Ｌ１がウエハＷの上面に対して垂直で、且つ、ウエハ外周部の真上となるように設置される。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、上側撮影部１Ｕは、図８に示すように、その光軸Ｌ１がＸ軸に垂直で、且つ、ＸＹ平面に対して傾斜するように取り付けられてもよい。下側撮影部１Ｌについても同様である。なお、図８（Ａ）はウエハＷ及び上側撮影部１Ｕを＋Ｘ側から見た側面図であり、図８（Ｂ）はウエハＷ及び上側撮影部１Ｕを＋Ｚ側から見た上面図である。

また、上側撮影部１Ｕは、円弧部分及びオリフラ部分を含む外周部の全周にわたって上側面取り部Ｃ１Ｕを合焦範囲に含むことができるのであれば、その光軸Ｌ１をＸ軸に対して傾斜させてもよい。下側撮影部１Ｌについても同様である。

次に本発明の実施例について説明する。検査対象として、圧電素子、表面弾性波フィルタ等の製造に用いられる６インチ径の人工セラミックウエハを採用した。ウエハＷの外周部の面取り部Ｃ１の幅Ｄ１を０．１３ｍｍとし、半径方向距離変動幅Ｄ５を３ｍｍとした。

実施例では、撮影部１としてラインセンサカメラを使用した。そして、ラインセンサカメラの画素数を２０４８画素とし、視野Ｖ１の幅（長辺の長さ）を５ｍｍとした。ラインセンサカメラは、円弧部分及びオリフラ部分を含む外周部の全周にわたって面取り部Ｃ１を撮影できるように、上側面取り部Ｃ１Ｕのほぼ直上と、下側面取り部Ｃ１Ｌのほぼ直下の２ヶ所に設置された。

照明部２としては発光ダイオードを光源とする拡散照明を採用した。そして、ラインセンサカメラの位置に合わせ、ウエハＷの面取り部Ｃ１を斜め上方向及び斜め下方向の２方向から照らすように設置した。照明部２の設置位置及び設置角度については、面取り部Ｃ１の画像が明確になるように適宜調整した。

回転駆動部３としては電動モータ駆動の回転テーブルを採用した。また、ラインセンサカメラの撮影間隔を電動モータの回転速度に合わせて設定した。

ウエハＷのチッピングの検査では、ラインセンサカメラが撮影した画像から面取り部Ｃ１の幅データを検出し、この幅データに基づいてチッピングの有無を判定した。具体的には、撮影した複数の画像のそれぞれから面取り部Ｃ１の幅データを検出した後でその平均値を算出した。そして、１つ１つの幅データについて平均値に対する比率を算出した。そして、平均値より３８％以上小さい幅データが指し示す部位を幅５０μｍ以上のチッピングが存在する部位であると判定した。すなわち、面取り部Ｃ１の幅が平均的な幅よりも３８％以上狭い部位を、幅５０μｍ以上のチッピングが存在する部位であると判定した。また、平均値より７７％以上小さい幅データが指し示す部位を幅１００μｍ以上のチッピングが存在する部位であると判定した。すなわち、面取り部Ｃ１の幅が平均的な幅よりも７７％以上狭い部位を、幅１００μｍ以上のチッピングが存在する部位であると判定した。なお、３８％、７７％は事前に設定した閾値である。

１・・・撮影部 １Ｌ・・・下側撮影部 １Ｕ・・・上側撮影部 ２・・・照明部 ２Ｌ・・・下側照明部 ２Ｕ・・・上側照明部 ３・・・回転駆動部 ３ａ・・・ステージ ３ｂ・・・スピンドル ３ｃ・・・モータ ４・・・制御部 Ｃ１・・・面取り部 Ｃ１Ｌ・・・下側面取り部 Ｃ１Ｕ・・・上側面取り部 Ｆ・・・床面 Ｇ１〜Ｇ７・・・画像 ＯＦ・・・オリフラ部分 Ｔ１〜Ｔ４・・・チッピング Ｖ１・・・視野 Ｗ・・・ウエハ ＷｓＵ・・・ウエハ上面

Claims (8)

1. オリエンテーション・フラットが形成された略円形のウエハの外周部の異常の有無を検査する装置であって、
   前記外周部を撮影する撮影部と、
   前記外周部を照らす照明部と、
   前記ウエハを回転させる回転駆動部と、
   前記撮影部が撮影した画像に基づいて前記外周部の異常の有無を判定する制御部と、を備え、
   前記撮影部は、前記ウエハの半径方向に沿って延びる視野を有し、
   前記撮影部の光軸は、前記半径方向に直交する、
   装置。
2. 前記撮影部の光軸は、前記ウエハの主面に垂直である、
   請求項１に記載の装置。
3. 前記撮影部は、ラインセンサカメラであり、第１時点で前記ウエハの中心から前記外周部までの半径方向距離が最小となる位置にある前記外周部を撮影し、第２時点で前記半径方向距離が最大となる位置にある前記外周部を撮影するように設置される、
   請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記制御部は、前記撮影部が撮影した複数の画像のそれぞれから前記外周部にある面取り部の幅を算出し、算出した複数の幅の代表値に対する比率が閾値以下となる幅を有する面取り部に異常があると判定するように構成される、
   請求項１乃至３の何れかに記載の装置。
5. オリエンテーション・フラットが形成された略円形のウエハの外周部の異常の有無を検査する装置であって、
   前記外周部を照らす照明部と、
   所定の固定範囲を撮影する撮影部と、
   前記ウエハを回転させる回転駆動部と、
   前記撮影部が撮影した画像に基づいて前記外周部の異常の有無を判定する制御部と、を備え、
   前記撮影部は、ラインセンサカメラであり、第１時点で前記ウエハの中心から前記外周部までの半径方向距離が最小となる位置にある前記外周部を撮影し、第２時点で前記半径方向距離が最大となる位置にある前記外周部を撮影するように設置される、
   装置。
6. 前記撮影部は、前記外周部の全周にわたって前記外周部にある面取り部を合焦範囲内に含むように設置される、
   請求項１乃至５の何れかに記載の装置。
7. 前記撮影部は、前記外周部を一方の側から撮影する第１撮影部と、他方の側から撮影する第２撮影部とを含み、
   前記照明部は、前記外周部を一方の側から照明する第１照明部と、他方の側から照明する第２照明部とを含む、
   請求項１乃至６の何れかに記載の装置。
8. オリエンテーション・フラットが形成された略円形のウエハの外周部の異常の有無を検査する方法であって、
   回転駆動部によって回転させられ且つ照明部によって照らされた前記ウエハの前記外周部を含む所定の固定範囲を撮影部が撮影する工程と、
   前記撮影部が撮影した複数の画像のそれぞれから前記外周部にある面取り部の幅を制御部が算出する工程と、
   算出した複数の幅の代表値を前記制御部が算出する工程と、
   前記複数の幅のそれぞれの前記代表値に対する比率に基づいて前記外周部の異常の有無を前記制御部が判定する工程と、を有する、
   方法。