JP2024026728A - 外観検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表面に複数の凹凸を有する、ポリッシング工程前のウェーハの欠陥を検出する外観検査装置を提供する。【解決手段】表面に複数の凹凸を有する、ポリッシング工程前のウェーハＷの欠陥を検出する外観検査装置１であって、ウェーハを保持する保持手段１３１と、ウェーハＷのアペックス部ＷＡを検査するアペックス検査手段１１４とを備え、アペックス検査手段１１４が、光軸がウェーハＷの中心軸と直交し、アペックス部ＷＡに測定光を照射する第１の面照明１１７ａ及び疑似同軸落射照明１１８と、光軸が疑似同軸落射照明１１８と一致し、アペックス部ＷＡ及びベベル部ＷＢを撮像する第３の撮像手段１１９とを有するとともに、第１の面照明１１７ａの中央部には開口部１１７ｃが形成され、当該開口部１１７ｃを介して疑似同軸落射照明１１８からの測定光がアペックス部ＷＡに照射される。【選択図】図６

Description

本発明は、表面に複数の凹凸を有する、ポリッシング工程前のウェーハの欠陥を検出する外観検査装置に関する。

一般的に、ウェーハの製造方法は、単結晶シリコン等のインゴットをダイヤモンドブレード等によって切断（スライス）したウェーハの複数回の表面平坦化工程を含んでいる。表面平坦化工程としては、例えば、スライシングで発生するウェーハ表面の凹凸の解消及び面内の厚みの均一化のためのラッピング工程、ウェーハ表面上の機械加工のダメージを取り除くためのエッチング工程、最終的に目的とする表面精度に仕上げるためのポリッシング工程（研磨工程）がある。

ラッピング工程では、切断されたウェーハの両面（表面及び裏面）を、例えば、アルミナ研磨剤等のラップ剤を用いたラッピング加工によって粗研磨する。これにより、ウェーハの表面及び裏面を平行に整え、ウェーハを所定の厚さに加工する。

次のエッチング工程では、溶液やガス等を用いて、ウェーハの両面をエッチングする。これにより、ウェーハの両面に形成された凹凸が低減し、ウェーハの両面が平坦化される。

ポリッシング工程は、粗研磨する１次ポリッシング工程と、精密研磨する２次ポリッシング工程とに分けられる場合がある。この場合、１次ポリッシング工程では、研磨装置を用いてウェーハの両面が粗研磨するとともに親水化処理し、２次ポリッシング工程では、１次ポリッシング工程と同様に、研磨装置を用いてウェーハの両面を精研磨し、鏡面状に仕上げる。

ところで、ウェーハの製造工程では、外観検査装置によりウェーハの表面上のキズ、汚れ、スクラッチ、ピット（穴）、ピンホールなどの欠陥の有無や状態が検査される。

例えば、従来の半導体ウェーハの表面検査システムは、半導体ウェーハの表面の全域に光源装置によって斜め方向から光を照射し、ＣＣＤカメラで半導体ウェーハ全体を撮影する（例えば、特許文献１参照）。

また、従来のウェーハ外観検査装置は、インコヒーレント光を収束してウェーハ面に、優勢なパターンライン方向に対して４５度をなす方位群からから斜方照射するインコヒーレント光源を有し、このインコヒーレント光のパターンコーナーからの反射をブロックする光学的マスクを結像光学系に設置する（例えば、特許文献２参照）。

さらに、従来の異物検査装置は、検査光照射装置でウェーハを斜方照明し、暗視野下のウェーハでの検査光の散乱光を散乱光検出器で検出して異物の座標位置を特定する異物検査装置に落射照明装置及び撮像装置を設ける。散乱光検出器の検出に基づき異物判定装置で特定された異物の座標位置を落射照明装置による明視野照明下で撮像装置によって撮像し、この撮像に基づいて異物画像を抽出する（例えば、特許文献３参照）。

特開２０１１－２０３２４５号公報 特開２００３－１８５５９３号公報 特許第３９３８２２７号

ところで、表面にキズ等の欠陥を有するウェーハは、その製造工程において比較的早い段階で取り除かれていることが、後続の製造工程で良品のみを処理することができることから、生産効率、製造コストの面において優位である。

しかしながら、従来の外観検査装置は、ポリッシング工程後の鏡面状のウェーハ表面の欠陥（凹凸）を検出することに対しては有用であるものの、例えば、エッチング工程後においてウェーハ表面に複数の凹凸を有した状態で、当該凹凸と区別してキズ等の欠陥を検出するには限界があった。

本発明は、上記課題を解決すためになされたもので、表面に複数の凹凸を有する、ポリッシング工程前のウェーハであっても、凹凸と区別して効果的にキズ等の欠陥を検出する外観検査装置を提供するものである。

本発明に係る外観検査装置は、表面に複数の凹凸を有する、ポリッシング工程前のウェーハの欠陥を検出する外観検査装置であって、前記ウェーハを保持する保持手段と、前記ウェーハのアペックス部を検査するアペックス検査手段とを備え、前記アペックス検査手段が、光軸が前記ウェーハの中心軸と直交し、前記アペックス部に測定光を照射する第１の面照明及び疑似同軸落射照明と、光軸が前記疑似同軸落射照明と一致し、前記アペックス部及びベベル部を撮像する第３の撮像手段とを有するとともに、前記第１の面照明の中央部には開口部が形成され、当該開口部を介して前記疑似同軸落射照明からの測定光が前記アペックス部に照射されるものである。

本発明によれば、表面に複数の凹凸を有する、ポリッシング工程前のウェーハであっても、凹凸と区別して効果的にキズ等の欠陥を検出する外観検査装置を提供することができる。特に、ウェーハのアペックス部におけるキズ等を検出する外観検査装置を提供し、このアペックス部におけるキズ等を起点としたウェーハの破損等を未然に防止する。

第１の実施形態に係る外観検査装置の装置ブロック図である。 第１の実施形態に係る外観検査装置の概略構成を示す平面模式図である。 第１の実施形態に係る表面検査部の概略構成を示す図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。 第１の実施形態に係る直接照明部及び間接照明部からの照射強度を示す模式図である。 第１の実施形態に係るウェーハの検査領域を示す模式図である。 第１の実施形態に係るエッジ検査部の概略構成を示す図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。 第１の実施形態に係るウェーハのエッジ部を示す模式図である。 第１の実施形態に係る外観検査装置の処理を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係るエッジ検査部の処理を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係る表面検査部の処理を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る表面検査部の概略構成を示す図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。

ここで、本発明は多くの異なる形態で実施可能である。したがって、下記の実施形態の記載内容のみで解釈すべきではないことはいうまでもない。

［第１の実施形態］
図１は、本実施形態に係る外観検査装置１の装置ブロック図である。
図１に示すように、外観検査装置１は、少なくともウェーハ表面及び／又は裏面の欠陥を検査する検査部１００と、ウェーハを検査部１００に搬送する搬送部２００と、検査部１００で撮像された画像に基づいてウェーハ表面及び／裏面のキズ等の欠陥を検出する演算部３００と、画像データ等を記憶する記憶部４００と、演算部３００で検出された欠陥の有無や位置を表示する画像表示部及び画像上のカーソル操作等を行うための操作部を備えた入出力部５００と、を備えている。
なお、本発明において、外観検査装置１は、少なくともウェーハ検査部１００を備えていればよい。

図２は、外観検査装置１の概略構成を示す平面模式図である。
図２に示すように、検査部１００は、少なくともウェーハＷの裏面を検査する裏面検査部１２０、及び／又はウェーハＷの表面を検査する表面検査部１３０と、ウェーハＷのエッジ部を検査するエッジ検査部１１０と、を備えている。

搬送部２００は、未検査のウェーハＷが収納されている一つ又は複数の収納部２１０と、不良品と判定されたウェーハＷが収納される不良品収納部２２０と、収納部２１０からエッジ検査部１１０へウェーハＷを搬送する搬送アーム２３０と、エッジ検査部１１０から裏面検査部１２０へウェーハＷを搬送する反転アーム２４０と、裏面検査部１２０から表面検査部１３０へウェーハＷを搬送する反転アーム２５０と、を備えている。

ここで、各収納部２１０に収納されているウェーハＷは、表面に凹凸を有する、ポリッシング工程前のものであり、シリコンウェーハやシリコンカーバイト（ＳｉＣ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、ガリウムリン（ＧａＰ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）などの化合物ウェーハの半導体ウェーハである。

搬送アーム２３０は、一つ又は複数のウェーハＷが整列収納された収納部２１０から、ウェーハＷの外周縁部を把持して１枚のウェーハＷを引き出し、引き出したウェーハＷをエッジ検査部１１０の保持部１１１上に載置する。また、搬送アーム２３０は、エッジ検査部１１０、裏面検査部１２０及び表面検査部１３０での検査を経て良品と判定されたウェーハＷを収納部２１０の元の位置へ収納する一方で、不良品と判定されたウェーハＷを不良品収納部２２０へ収納する。

反転アーム２４０は、ウェーハＷを吸着保持する吸着保持部２４１と、吸着保持部２４１を支持する支持部２４２と、を備えている。
吸着保持部２４１は、図示しない吸着機構によりエッジ検査部１１０においてエッジ部の検査が終了した保持部１１１上のウェーハＷの裏面又は表面側からウェーハＷを吸着保持し、支持部２４２を基点として１８０度回転してウェーハＷを反転させ、裏面検査部１２０の保持部１２１上に表裏反転したウェーハＷを載置する。

反転アーム２５０は、ウェーハＷを吸着保持する吸着保持部２５１と、吸着保持部２５１を支持する支持部２５２と、を備えている。
吸着保持部２５１は、図示しない吸着機構により裏面検査部１２０において裏面検査が終了した保持部１２１上のウェーハＷの裏面又は表面側からウェーハＷを吸着保持し、支持部２５２を基点として１８０度回転してウェーハＷを反転させ、表面検査部１３０の保持部１３１上に表裏反転したウェーハＷを載置する。

以下、表面検査部１３０、裏面検査部１２０及びエッジ検査部１１０について、詳細に説明する。

まず、図２及び図３を用いて、表面検査部について説明する。ここで、図３は、表面検査部１３０の概略構成を示す（Ａ）平面図及び（Ｂ）正面図である。
図２及び図３に示すように、表面検査部１３０は、ウェーハＷを保持し、保持したウェーハＷを円周方向に回転可能な保持部１３１と、当該保持部１３１を基準位置Ｐ５から検査位置Ｐ６へ移動させる搬送レール１３２と、を備えている。

保持部１３１は、円盤状のテーブル１３１ａと、テーブル１３１ａを支持する支柱１３１ｂと、を有している。
なお、保持部１３１は、ウェーハＷをテーブル１３１ａ上に安定的に保持するための吸着機構等の位置決め機構を有していてもよい。

検査位置Ｐ６には、ウェーハＷの所定の検査領域Ｓに対して、斜め方向から複数の測定光を照射する第１の照明部１３３と、ウェーハＷからの距離が第１の照明部１３３よりも遠く、かつ、ウェーハＷからの仰角が第１の照明部１３３よりも大きい位置に配置され、検査領域Ｓに対して測定光を照射する第２の照明部１３４と、光軸が検査領域Ｓの仮想中心軸Ａと一致し、検査領域Ｓを撮像する撮像部１３５（以下、便宜上、第１の撮像部１３５と称する）と、が配設されている。

第１の照明部１３３は、仮想中心軸Ａを挟んで対向２方向、及び当該方向と直交する対向２方向から検査領域Ｓに対して測定光を照射する。このとき、例えば、第１の照明部１３３ａ及び第１の照明部１３３ｃからの照射により、検査領域Ｓに測定光が照射された状態となる。
ここで、仮想中心軸Ａは、検査領域Ｓの略中心Ｃ（図５参照）を通り、ウェーハＷに直交する直線とする。中心Ｃは、例えば、検査領域Ｓの重心であってもよいし、対向する第１の照明部１３３からの距離が等しい点とすることができる。

第１の照明部１３３は、図示しないが、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）光源装置、光ファイバ、ラインライトガイド、集光レンズを備えている。第１の照明部１３３（ラインライトガイド）は、平面視したときに、矩形の４辺をなすようにして配設されている。集光レンズは、例えば、シリンドリカルレンズである。

第１の照明部１３３は、ＬＥＤ光源装置から光ファイバの入射側に入射されたＬＥＤ光を、出射側の光ファイバの端部を直線状に並設したラインライトガイドから集光レンズを通して、ウェーハＷの検査領域Ｓに対して照射する。このとき、照射される測定光は、集光レンズによって、検査領域Ｓに合わせて適宜その集光幅が調整される。

中心Ｃを頂点とする第１の照明部１３３のウェーハＷ表面に対する照射角度は、好ましくは１０～３０度であり、例えば、１５度である。
第１の照明部１３３からの測定光を上記範囲内の照射角度で照射することにより、ウェーハＷ表面のキズや汚れを浮き出させることができる。

第１の照明部１３３からの測定光は、斜め方向から照射されるため、暗視野照明となる。その結果、ウェーハＷ表面の欠陥を検出するにあたり、照明の方向依存性が問題となる場合がある。そこで、上述したように、第１の照明部１３３が、仮想中心軸Ａまわりの４方向から検査領域Ｓに対して測定光を照射することによって、方向依存性を解消するようにしている。

なお、以上では、第１の照明部１３３が直線状のラインライトガイド等を備えた構成を示したが、これに限定されず、検査領域Ｓに対して測定光を照射することができればよく、例えば、点光源であってもよい。
また、第１の照明部１３３として、仮想中心軸まわりの４方向から測定光を照射した例を示したが、例えば、直交する２方向から測定光を照射するようにしてもよいし、仮想中心軸まわりに１２０度の間隔を開けた３方向から測定光を照射するようにしてもよい。

第２の照明部１３４は、ウェーハＷからの距離が第１の照明部１３３よりも遠く、かつ、中心Ｃを頂点とするウェーハＷ表面からの仰角が第１の照明部１３３よりも大きい位置に配設されている。第２の照明部１３４は、第１の撮像部１３５の撮像視野に入らない位置に配設されている。

中心Ｃを頂点とする第２の照明部１３４のウェーハＷ表面（同一平面）に対する照射角度は、好ましくは１０～４０度であり、より好ましくは２０～３０度である。

第２の照明部１３４は、検査領域Ｓに対して、測定光を直接的に照射する直接照明部１３４ａと、直接照明部１３４ａに対し後述する第１の撮像部１３５を挟んで対向する位置に配設され、検査領域Ｓに対して測定光を間接的に照射する間接照明部１３４ｂと、備えている。
この場合、直接照明部１３４ａの照射角度は、例えば、２５度である。

直接照明部１３４ａ及び間接照明部１３４ｂは、複数のＬＥＤ光源が直線状に並設され、この複数のＬＥＤ光源からの測定光を検査領域Ｓに対して照射する。
直接照明部１３４ａは、ウェーハＷの検査領域Ｓに対して、測定光として発散光を直接的に照射するものである。

間接照明部１３４ｂは、その光軸が第１の撮像部１３５の光軸と直交するように配設されており、ウェーハＷの検査領域Ｓに対して、測定光として発散光（ＬＥＤ光源）を間接的に照射するものである。間接照明部１３４ｂは、第１の撮像部１３５の円筒部１３５ｂに向かって測定光を直接的に照射し、その散乱光をウェーハＷの検査領域Ｓに対して照射する。第１の撮像部１３５の円筒部１３５ｂを利用することにより、別機構を設けることなく、容易に間接照明を作り出すことができる。
なお、間接照明部１３４ｂは、上記構成に限定されず、間接照明を作り出すことができればどのような構成であってもよい。

図４は、直接照明部及び間接照明部からの照射強度を示す模式図である。
直接照明部１３４ａは、検査領域Ｓに対して斜め方向から測定光を照射するため、検査領域Ｓに対する照射強度Ｌ１は均一とならず、直接照明部１３４ａからの距離が大きくなるにしたがって照射強度Ｌ１が弱くなる。すなわち、検査領域Ｓでは、直接照明部１３４ａ側から第１の撮像部１３５側に向かって照射強度Ｌ１が弱くなる。
そこで、本発明においては、検査領域Ｓに対する照射強度を均一とするため、照射強度Ｌ１が弱くなっている第１の撮像部１３５側、すなわち、直接照明部１３４ａに対し第１の撮像部１３５を挟んで対向する位置に間接照明部１３４ｂを配設し、間接照明部１３４ｂからの間接的な散乱光の照射強度Ｌ２により検査領域Ｓに対する照射量を補い、照射強度を均一とするものである。

第２の照明部１３４は、本来、斜め方向からの照射であるため暗視野照明となるが、本発明においては、表面に凹凸（梨地）を有するポリッシング工程前のウェーハＷを検査対象としているために撮像部１３５に向かう測定光の反射量が多い。その結果、第１の照明部１３３の暗視野照明で検出される欠陥とは異なる欠陥を検出することが可能となり、従来の検査装置では検出が困難であった欠陥を検出可能とする。また、方向依存性も小さくなる。

第１の撮像部１３５は、カメラ１３５ａと、内部に主光線が光軸に対して平行なテレセントリックレンズが設けられた円筒部１３５ｂと、を備えており、上述したように、間接照明部１３４ｂから当該円筒部１３５ｂに向かって測定光を直接的に照射することによって間接照明を作り出す。

図５は、ウェーハＷの検査領域Ｓを示す模式図である。
図５に示すように、検査領域Ｓは、ウェーハＷの表面を６分割（検査領域Ｓ１～Ｓ６）したうちの一つである。表面検査部１３０では、図示しない駆動機構によりウェーハＷを移動させて、検査領域Ｓ１～Ｓ６を順次検査する。このように、ウェーハＷ表面を分割して検査することにより、低画素のカメラであっても表面上の欠陥を鮮明にとらえることができ、また、一つの検査領域Ｓに対する測定光照射量を多くすることができる。
なお、検査領域Ｓの分割数は特に制限されず、例えば、４分割したうちの一つを検査領域Ｓとしてもよいし、ウェーハＷの表面全体を検査領域Ｓとしてもよい。

裏面検査部１２０は、表面検査部１３０と同様の構成であり、詳細は省略するが、ウェーハＷを保持し、保持したウェーハＷを円周方向に回転可能な保持部１２１と、当該保持部１２１を基準位置Ｐ３から検査位置Ｐ４へ移動させる搬送レール１２２と、を備え、検査位置Ｐ４には、ウェーハＷの所定の検査領域Ｓに対して、斜め方向から複数の測定光を照射する第１の照明部１２３と、ウェーハＷからの距離が第１の照明部１２３よりも遠く、かつ、ウェーハＷからの仰角が第１の照明部１２３よりも大きい位置に配置され、検査領域Ｓに対して測定光を照射する第２の照明部１２４と、光軸が検査領域Ｓの仮想中心軸Ａと一致し、検査領域Ｓを撮像する（第１の）撮像部１２５と、が配設されている。

演算部３００は、撮像された画像データを検査部１００（第１の撮像部１２５、１３５）から取得すると、ウェーハＷ表面上の欠陥を検出し、検出内容を反映させた画像処理後の画像データを入出力部５００の画像表示部に表示する。
この際、演算部３００は、ウェーハＷの検査領域Ｓ１～Ｓ６の画像を一つにまとめて、１枚のウェーハＷの画像として編集し、この編集画像データを入出力部５００に出力するようにしてもよい。

また、演算部３００は、各照明部及び撮像部をそれぞれ独立して制御し、また、各照明による調光を可能とする。

次に、図２、図６及び図７を用いて、エッジ検査部について説明する。ここで、図６は、エッジ検査部１１０の概略構成を示す（Ａ）平面図及び（Ｂ）正面図であり、図７はウェーハＷのエッジ部を示す模式図である。
図２及び図６に示すように、エッジ検査部１１０は、ウェーハＷを保持し、保持したウェーハＷを円周方向に回転させる保持部１１１と、当該保持部１１１を基準位置Ｐ１から検査位置Ｐ２へ移動させる搬送レール１１２と、を備えている。

保持部１１１は、円盤状のテーブル１１１ａと、テーブル１１１ａを支持する支柱１１１ｂと、を有している。
なお、保持部１１１は、ウェーハＷをテーブル１１１ａ上に安定的に保持するための吸着機構等の位置決め機構を有していてもよい。

検査位置Ｐ２には、ウェーハＷのエッジ部のベベル部を検査するベベル検査部１１３と、ベベル検査部１１３とは異なる位置でアペックス部及びベベル部を検査するアペックス検査部１１４と、が配設されている。
ベベル検査部１１３及びアペックス検査部１１４により、研磨処理やウェーハ搬送時に発生するキズやチッピング等の欠陥を検出することができる。

図７に示すように、ベベル部ＷＢはウェーハエッジ部の外周端部に向かって傾斜している部分であり、アペックス部ＷＡは上下のベベル部ＷＢに繋がるウェーハＷの外周端面部分である。ウェーハＷは、ポリッシング工程前であるためその表面に凹凸を有しているが、エッジ部はキズ等の発生を抑制するため、研磨処理が施されている。

ベベル検査部１１３は、ウェーハＷの両面（表面及び裏面）側からベベル部ＷＢに測定光を照射する環状照明１１５ａと、光軸がウェーハＷの中心軸Ｂと直交し、少なくとも上下のベベル部ＷＢに測定光を照射する面照明１１５ｂと、光軸が環状照明１１５ａの中心軸と一致し、ベベル部ＷＢを撮像する第２の撮像部１１６と、を備えている。
ベベル検査部１１３では、主に、ベベル部ＷＢのうちウェーハＷ表面側の領域ＷＢ２に測定光を照射し、第２の撮像部１１６で当該領域を撮像する。
なお、ベベル検査部１１３には、面照明１１５ｂは備えられていなくてもよい。

環状照明１１５ａは、円環状の配線基板上に複数のＬＥＤ光源が配置されている。
環状照明１１５ａの中心軸は、ウェーハＷの中心軸Ｂと平行で、ウェーハＷの両面（表面及び裏面）からベベル部ＷＢに測定光を照射する。

面照明１１５ｂは、略矩形状であり、複数のＬＥＤ光源が縦及び横方向に並設されている。ベベル検査部１１４が面照明１１５ｂを備えることにより、ベベル部ＷＢからの反射光を十分に得ることができ、より鮮明なベベル部ＷＢの撮像画像を得ることができる。

第２の撮像部１１６は、カメラ１１６ａと、内部に主光線が光軸に対して平行なテレセントリックレンズが設けられた円筒部１１６ｂと、を備え、ウェーハＷを挟んで対向するように配置されている（各撮像部の光軸は一致している）。

アペックス検査部１１４は、光軸がウェーハＷの中心軸Ｂと直交し、アペックス部ＷＡに測定光を照射する第１の面照明１１７ａと、ウェーハＷの表面及び裏面側からアペックス部ＷＡに測定光を照射する第２の面照明１１７ｂと、光軸がウェーハＷの中心軸Ｂと直交し、アペックス部ＷＡ及びベベル部ＷＢに測定光を照射する疑似同軸落射照明１１８と、光軸が疑似同軸落射照明１１８と一致し、アペックス部ＷＡ及びベベル部ＷＢを撮像する第３の撮像部１１９と、を備えている。
疑似同軸落射照明１１８は、主に、アペックス部ＷＡのうちウェーハＷ表面に対し垂直な面領域ＷＡ１に測定光を照射し、第１の面照明１１７ａは、主に、アペックス部ＷＡのうちウェーハＷ表面に垂直な面領域からベベル部ＷＢにかけて傾斜する領域ＷＡ２に測定光を照射する。第２の面照明１１７ｂは、主に、ベベル部ＷＢのうちアペックスＷＡ側の領域ＷＢ１に測定光を照射する。
第１の面照明１１７ａの中央部には開口部１１７ｃが形成され、当該開口部１１７ｃを介して疑似同軸落射照明１１８からの測定光がアペックス部ＷＡに照射されるとともに、アペックス部ＷＡの画像が第３の撮像部１１９によって撮像される。
なお、アペックス検査部１１４には、第２の面照明１１７ｂは備えられていなくてもよい。

第１の面照明１１７ａは、略矩形状であり、複数のＬＥＤ光源が縦及び横方向に並設されている。第１の面照明１１７ａの中央部には、開口部１１７ｃが形成されている。
第１の面照明１１７ａの前方（ウェーハＷ側）には、第１の面照明１１７ａに対向するように、その中央部に開口部が形成された拡散板を設けてもよい。

第２の面照明１１７ｂは、略矩形状であり、複数のＬＥＤ光源が縦及び横方向に並設されている。アペックス検査部１１４が第２の面照明１１７ｂを備えることにより、アペックス部ＷＡとベベル部ＷＢとの屈曲した境界部分からの反射光を十分に得ることができ、より広範囲で鮮明なアペックス部ＷＡ及びベベル部ＷＢの撮像画像を得ることができる。

疑似同軸落射照明１１８は、面照明１１８ａと、ビームスプリッタ又はハーフミラー１１８ｂと、を備えている。
面照明１１８ａから出射された測定光はビームスプリッタ１１８ｂによって反射され、第１の面照明１１７ａの開口部１１７ｃを通って、アペックス部ＷＡに照射される。

アペックス部ＷＡで反射した反射光及び第１の面照明１１７ａからの測定光が反射した反射光は、第１の面照明１１７ａの開口部１１７ｃを通って、ビームスプリッタ１１８ｂを透過した後、第３の撮像部１１９により受光される。

第３の撮像部１１９は、カメラ１１９ａと、内部に主光線が光軸に対して平行なテレセントリックレンズが設けられた円筒部１１９ｂと、を備えている。

上述したように、ウェーハＷのエッジ部は研磨処理が施されているため、アペックス部ＷＡに疑似同軸落射照明１１８からの照射光を介在させずにアペックス部ＷＡを第３の撮像部１１９で撮像すると、撮像画像内にアペックス部ＷＡで反射した開口部１１７ｃの縁部の像が写りこんでしまう。
本実施形態に係るアペックス検査部１１４では、アペックス部ＷＡにビームスプリッタ１１８ｂを介した疑似同軸落射照明１１８からの照射光を照射しているため、鏡面状となっているアペックス部ＷＡに反射して開口部１１７ｃの縁部の像が撮像画像内に写り込むのを抑えることができる。

第２の撮像部１１６及び第３の撮像部１１９で撮像された画像は、演算部３００へ出力され、演算部３００によって帯状の画像として編集される。演算部３００は、ベベル部ＷＢ及びアペックス部ＷＡの欠陥を検出し、検出内容を反映させた画像処理後の画像データを入出力部５００の画像表示部に表示する。

なお、本発明に係る外観検査装置１は、少なくとも表面検査部１３０及び／又は裏面検査部１２０を備えていればよく、エッジ検査部１１０は必須ではない。

次に、本実施形態に係る外観検査装置１の処理動作について、図８～図１０を用いて説明する。図８は本発明に係る外観検査装置の処理を示すフローチャートであり、図９はエッジ検査部の処理を示すフローチャートであり、図１０は表面検査部の処理を示すフローチャートである。なお、裏面検査部１２０における処理動作は、表面検査部１３０の処理動作と同様であるため、説明を省略する。

図８に示すように、外観検査装置１は、収納部２１０が上下動エレベータ上（不図示）に投入されると、上下動エレベータは、収納部２１０内の検査対象のウェーハＷの位置がエッジ検査部１１０の保持部１１１の高さと合うように、収納部２１０を上下方向に移動させる。
搬送アーム２３０は、収納部２１０から１枚のウェーハＷを引き出し、ウェーハＷをエッジ検査部１１０の基準位置Ｐ１に待機している保持部１１１上に載置する（ステップＳ１００）。

次いで、保持部１１１は、搬送レール１１２に沿ってウェーハＷのエッジ部を検査する検査位置Ｐ２に移動し、検査位置Ｐ２にてウェーハＷのエッジ部を検査する（ステップＳ２００）。

図９に示すように、エッジ検査部１１０の検査位置Ｐ２では、ベベル検査部１１３の環状照明１１５ａ及び面照明１１５ｂからベベル部ＷＢに測定光を照射し、一方で、ベベル検査部１１３とは異なる位置で、アペックス検査部１１４の第１の面照明１１７ａ、第２の面照明１１７ｂ及び疑似同軸落射照明１１８からアペックス部ＷＡ及びベベル部ＷＢに測定光を照射する（ステップＳ２１０）。

第２の撮像部１１６及び第３の撮像部１１９は、撮像領域におけるウェーハＷのベベル部ＷＢ、アペックス部ＷＡを含む領域をそれぞれ撮像し（ステップＳ２２０）、演算部３００に画像データを出力する（ステップＳ２３０）。
なお、上下のベベル部ＷＢの撮像は、同時又は個別のいずれでもよい。

ウェーハＷ外周縁部の全周の撮像が終わっていない場合（ステップＳ２４０：ＮＯ）、保持部１１１は、先の撮像領域と一部重畳する範囲で次の撮像領域まで所定の角度回転し（ステップＳ２５０）、第２の撮像部１１６及び第３の撮像部１１９が新たな撮像領域（次の撮像領域）のベベル部ＷＢ及びアペックス部ＷＡを含む領域を撮像し、演算部３００に画像データを出力する。

以上のようにして、保持部１１１は、順次、次の撮像領域まで所定の角度回転し、第２の撮像部１１６及び第３の撮像部１１９が、新たな撮像領域（次の撮像領域）のベベル部ＷＢ及びアペックス部ＷＡを含む領域を撮像し、演算部３００に画像データを出力して、ウェーハＷの外周縁部の全周の撮像、画像データ出力が終了した場合（ステップＳ２４０：ＹＥＳ）、ウェーハＷのエッジ検査処理を終了する。

演算部３００は、撮像された画像データを取得すると、ウェーハＷのエッジ部をウェーハＷの所定の中心角ごとに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入出力部５００に出力し、画像表示する。

検査位置Ｐ２にてエッジ検査が終了すると、保持部１１１は、ウェーハＷを保持した状態で搬送レール１１２に沿って検査位置Ｐ２から基準位置Ｐ１へ移動する。
反転アーム２４０は、基準位置Ｐ１の保持部１１１に保持されたウェーハＷの裏面又は表面側からウェーハＷを吸着保持し、支持部２４２を基点に吸着保持部２４１を１８０度回転してウェーハＷを反転させて、裏面検査部１２０の基準位置Ｐ３に待機する保持部１２１に表裏反転したウェーハＷを載置する（ステップＳ３００）。

次いで、保持部１２１は、搬送レール１２２に沿ってウェーハＷの裏面を検査する検査位置Ｐ４に移動し、検査位置Ｐ４にてウェーハＷの裏面を検査する（ステップＳ４００）。

検査位置Ｐ４にて裏面検査が終了すると、保持部１２１は、ウェーハＷを保持した状態で搬送レール１２２に沿って検査位置Ｐ４から基準位置Ｐ３へ移動する。
反転アーム２５０は、基準位置Ｐ３の保持部１２１に保持されたウェーハＷの裏面又は表面側からウェーハＷを吸着保持し、支持部２５２を基点に吸着保持部２５１を１８０度回転してウェーハＷを反転させて、表面検査部１３０の基準位置Ｐ５に待機する保持部１３１に表裏反転したウェーハＷを載置する（ステップＳ５００）。

次いで、保持部１３１は、搬送レール１３２に沿ってウェーハＷの表面を検査する検査位置Ｐ６へ移動し、検査位置Ｐ６にてウェーハＷの表面を検査する（ステップＳ６００）。

図１０に示すように、表面検査部１３０における検査位置Ｐ６では、第１の照明部１３３及び第２の照明部１３４からウェーハＷ表面の検査領域Ｓに対して測定光を照射する（ステップＳ６１０）。ここで、最初に測定光を照射する検査領域Ｓは、ウェーハＷを６分割（縦３×横２）したうちの１か所、検査領域Ｓ１とする（図５参照）。

表面検査部１３０では、まず、第１の照明部１３３のうち、１組の対向照明（例えば、第１の照明部１３３ａ及び１３３ｃ）から測定光を照射し、次に、残り１組の対向照明（例えば、第１の照明部１３３ｂ及び１３３ｄ）から測定光を照射し、最後に、第２の照明部１３４から測定光を照射する。

第１の撮像部１３５は、それぞれの照射ごとに検査領域Ｓ１からの反射光を受光し、撮像領域におけるウェーハＷ表面の検査領域Ｓ１を含む領域を撮像し（ステップＳ６２０）、演算部３００に画像データを出力する（ステップＳ６３０）。

次いで、保持部１３１は、図示しない駆動機構により－Ｙ方向に移動して、第１の撮像部１３５の撮像領域内に、順次、検査領域Ｓ２、Ｓ３を移動させ、検査領域Ｓ１と同様にして、撮像領域におけるウェーハＷ表面の検査領域Ｓ２、Ｓ３を含む領域を撮像し、演算部３００に画像データを出力する。
保持部１３１は、検査領域Ｓ３の検査が終わると、中心軸Ｂまわりに１８０度回転し、検査領域Ｓ１～Ｓ３と同様にして、第１の撮像部１３５により検査領域Ｓ４を含む領域を撮像する。続けて、保持部１３１は、図示しない駆動機構により－Ｙ方向に移動して、検査領域Ｓ１と同様にして、順次、第１の撮像部１３５により検査領域Ｓ５、Ｓ６を含む領域を撮像し、演算部３００に画像データを出力する（ステップＳ６４０）。

以上のようにして、第１の撮像部１３５はウェーハＷ表面を全て撮像し、ウェーハＷの表面検査処理を終了する。

演算部３００は、撮像された画像データを検査部１００（第１の撮像部１２５、１３５）から取得すると、ウェーハＷ表面上の欠陥を検出し、検出内容を反映させた画像処理後の画像データを入出力部５００の画像表示部に表示する。

検査位置Ｐ６にて表面検査が終了すると、保持部１３１は、ウェーハＷを保持した状態で搬送レール１３２に沿って検査位置Ｐ６から基準位置Ｐ５へ移動する。
搬送アーム２３０は、エッジ部、表面及び裏面の検査を終えたウェーハＷが演算部３００によって良品であると判定された場合（ステップＳ７００：ＹＥＳ）、当該ウェーハＷを保持部１３１から収納部２１０の元の位置に収納し（ステップＳ８００）、演算部３００によって不良品であると判定された場合（ステップＳ７００：ＮＯ）、当該ウェーハＷを不良品収納部２２０に収納し（ステップＳ９００）、ウェーハＷの外観検査処理を終了する。
なお、ウェーハＷの良品判定は、エッジ検査（ステップＳ２００）及び／又は裏面検査（ステップＳ４００）後にも行ってよく、ここで不良品と判定された場合には、後続の検査工程を省略し、不良品と判定されたウェーハＷを不良品収納部２２０に収納してもよい。

続けて、上下動エレベータは、収納部２１０内の次の検査対象であるウェーハＷの位置が保持部１１１の高さと合うように収納部２１０を上下方向に移動させて、上述の処理動作と同様に、収納部２１０内の全てのウェーハＷに対して同様の外観検査を連続的に実行する。

外観検査装置１は、収納部２１０内の全てのウェーハＷに対して外観検査を終えると、演算部３００が検査結果を入出力部５００に出力し、入出力部５００が欠陥を検出したウェーハＷの番号（必要に応じて、画像処理後のウェーハＷの画像）を表示する。

以上のようにして、外観検査装置１は、ウェーハＷの表裏面及びエッジ部の欠陥有無を検査する。

［第２の実施形態］
本実施形態に係る外観検査装置について、図１１を用いて説明する。図１１は、本実施形態に係る表面検査部の概略構成を示す図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。
なお、本実施形態において、上記第１の実施形態と重複する説明は省略する。

図１１に示すように、表面検査部１３０の検査位置Ｐ６には、ウェーハＷの所定の検査領域Ｓに対して、斜め方向から測定光を照射する第１の照明部１３６と、ウェーハＷからの距離が第１の照明部１３６よりも遠く、かつ、ウェーハＷからの仰角が第１の照明部１３６よりも大きい位置に配置され、検査領域Ｓに対して測定光を照射する第２の照明部１３４及び第３の照明部１３７と、光軸が検査領域Ｓの仮想中心軸Ａと一致し、検査領域Ｓを撮像する撮像部１３５（第１の撮像部１３５）と、が配設されている。

以下、第１の照明部１３６及び第３の照明部１３７について説明する。第２の照明部１３４及び第１の撮像部１３５については、上記第１の実施形態と同様の構成であるため、その説明を省略する。

第１の照明部１３６は、第１の実施形態の場合と同様のウェーハＷ表面のキズ等を検出するための照明であり、その光軸が検査領域Ｓの仮想中心軸Ａと一致し、検査領域Ｓに対して測定光を照射する環状照明である。環状照明とすることにより、一つの照明でより照射ムラを起こすことなく、検査領域Ｓに測定光を照射することができる。
第１の照明部（環状照明）１３６は、円環状の配線基板上に複数のＬＥＤ光源が配置されている。

また、ウェーハＷの検査領域Ｓに対する照明ムラを更に低減させる観点から、第１照明部１３６の配設位置（高さ）は、ウェーハＷから５～１５ｍｍであり、例えば、１２ｍｍである。また、第１の照明部１３６は、ウェーハＷ側に拡散板を備えていてもよいし、環状照明を複数上下に重ねて使用してもよい。

第３の照明部１３７（１３７ａ、１３７ｂ）は、ウェーハＷからの距離が第１の照明部１３６よりも遠く、かつ、ウェーハＷからの仰角が第１の照明部１３６よりも大きい位置に配置されるとともに、検査領域Ｓの仮想中心軸Ａを挟んで対向して配置される第２の照明手段１３４の配設方向と直交する対向２方向に配設されて、検査領域Ｓに対して測定光を照射する。

第３の照明部１３７ａ、１３７ｂは、ウェーハＷ表面に対して傾斜するように設けられ、その傾斜角度はウェーハＷの仮想中心軸Ａに対して６０～８０度であり、例えば、７０度（ウェーハＷ表面に対して１０～３０度であり、例えば、２０度）である。

第３の照明部１３７により、第１の照明部１３６及び第２の照明部１３４では検出できないようなウェーハＷ表面に付着した汚れ、異物等を検出することができる。

第３の照明部１３７は、図示しないが、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）光源装置、光ファイバ、ラインライトガイド、集光レンズを備えている。集光レンズは、例えば、シリンドリカルレンズである。
第３の照明部１３７は、ＬＥＤ光源装置から光ファイバの入射側に入射されたＬＥＤ光を、出射側の光ファイバの端部を直線状に並設したラインライトガイドから集光レンズを通して、ウェーハＷの検査領域Ｓに対して照射する。このとき、照射される測定光は、集光レンズによって、検査領域Ｓに合わせて適宜その集光幅が調整される。

また、第３の照明部１３７は、その長手方向が同一方向となるように配設されている。これにより、ウェーハＷ表面上でのハレーションを防止し、キズや汚れなどを検出しやすくなる。

次に、本実施形態に係る外観検査装置１における表面検査部１３０の処理動作について説明する（図１０参照）。なお、裏面検査部１２０における処理動作は、表面検査部１３０の処理動作と同様であるため、説明を省略する。

表面検査部１３０における検査位置Ｐ６では、第１の照明部１３６、第２の照明部１３４及び第３の照明部１３７からウェーハＷ表面の検査領域Ｓ全面に対して測定光を照射する（ステップＳ６１０）。ここで、最初に測定光を照射する検査領域Ｓは、ウェーハＷを６分割（縦３×横２）したうちの１か所、検査領域Ｓ１とする（図５参照）。

表面検査部１３０では、まず、第１の照明部１３６である環状照明から測定光を照射し、次に、第２の照明部１３４から測定光を照射し、最後に、第３の照明部１３７（１３７ａ、１３７ｂ）から測定光を照射する。

第１の撮像部１３５は、それぞれの照射ごとに検査領域Ｓ１からの反射光を受光し、撮像領域におけるウェーハＷ表面の検査領域Ｓ１を含む領域を撮像し（ステップＳ６２０）、演算部３００に画像データを出力する（ステップＳ６３０）。

以上のようにして、外観検査装置１は、ウェーハＷの表裏面の欠陥有無を検査する。

なお、上述の各実施形態において、検査部１００がエッジ検査部１１０、裏面検査部１２０、表面検査部１３０を有する構成として説明したが、例えば、裏面検査部１２０と表面検査部１３０とを統一して、表裏面検査部としてもよい。この場合、表裏面検査位置にウェーハＷの反転機構が配設される。

１ 外観検査装置
１００ 検査部
１１０ エッジ検査部
１１１ 保持部
１１１ａ テーブル
１１１ｂ 支柱
１１２ 搬送レール
１１３ ベベル検査部
１１４ アペックス検査部
１１５ａ 環状照明
１１５ｂ 面照明
１１６ 第２の撮像部
１１６ａ カメラ
１１６ｂ 円筒部
１１７ａ 第１の面照明
１１７ｂ 第２の面照明
１１７ｃ 開口部
１１８ 疑似同軸落射照明
１１８ａ 面照明
１１８ｂ ビームスプリッタ又はハーフミラー
１１９ 第３の撮像部
１１９ａ カメラ
１１９ｂ 円筒部
１２０ 裏面検査部
１３０ 表面検査部
１２１、１３１ 保持部
１３１ａ テーブル
１３１ｂ 支柱
１２２、１３２ 搬送レール
１２３、１３３、１３３ａ～１３３ｄ、１３６ 第１の照明部
１２４、１３４ 第２の照明部
１３４ａ 直接照明部
１３４ｂ 間接照明部
１２５、１３５ （第１の）撮像部
１３５ａ カメラ
１３５ｂ 円筒部
１３７、１３７ａ、１３７ｂ 第３の照明部
２００ 搬送部
２１０ 収納部
２２０ 不良品収納部
２３０ 搬送アーム
２４０、２５０ 反転アーム
２４１、２５１ 吸着保持部
２４２、２５２ 支持部
３００ 演算部
４００ 記憶部
５００ 入出力部
Ａ 仮想中心軸
Ｃ 中心
Ｌ１、Ｌ２ 照射強度
Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５ 基準位置
Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６ 検査位置
Ｓ、Ｓ１～Ｓ６ 検査領域
Ｗ ウェーハ
ＷＡ アペックス部
ＷＡ１、ＷＡ２ 領域
ＷＢ ベベル部
ＷＢ１、ＷＢ２ 領域

Claims (2)

1. 表面に複数の凹凸を有する、ポリッシング工程前のウェーハの欠陥を検出する外観検査装置であって、
   前記ウェーハを保持する保持手段と、
   前記ウェーハのアペックス部を検査するアペックス検査手段とを備え、
   前記アペックス検査手段が、光軸が前記ウェーハの中心軸と直交し、前記アペックス部に測定光を照射する第１の面照明及び疑似同軸落射照明と、光軸が前記疑似同軸落射照明と一致し、前記アペックス部及びベベル部を撮像する第３の撮像手段とを有するとともに、前記第１の面照明の中央部には開口部が形成され、当該開口部を介して前記疑似同軸落射照明からの測定光が前記アペックス部に照射されることを
   特徴とする外観検査装置。
2. 請求項１に記載の外観検査装置において、
   前記アペックス検査手段が、前記ウェーハの表面側及び裏面側の少なくとも一側から前記アペックス部及びベベル部に測定光を照射する第２の面照明を有することを
   特徴とする外観検査装置。
   
   

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