JP5372359B2 - 板状基板のエッジ検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の板状基板の外周部分を撮影して検査する板状基板のエッジ検査装置に関する。

円盤状の半導体ウエーハ（板状基板）は、例えば、図１１（ａ）、（ｂ）に示すような構造となっている。なお、図１１（ａ）は、半導体ウエーハの斜視図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＡ−Ａ断面を拡大して示した断面図である。図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、半導体ウエーハ１０の外周部分１０Ｅには、その上面１１ａ縁から下面１１ｂに向けて傾斜した上外周ベベル面１２Ｕ、また、逆に、下面１１ｂ縁から上面１１ａに向けて傾斜した下外周ベベル面１２Ｌ、及び上外周ベベル面１２Ｕと下外周ベベル面１２Ｌとに接合する外周端面１２Ａが形成されている。また、外周部分１０Ｅには、その周方向Ｄｓの基準位置を表すノッチ１３が形成されている。

この半導体ウエーハ１０の外周部分１０Ｅにおける上外周ベベル面１２Ｕ、外周端面１２Ａ及び下外周ベベル面１２Ｌをそれぞれカメラ（例えば、ラインセンサ）で撮影し、その得られた撮影画像からそれら各面の傷、ゴミ、構造欠陥の状態や膜層の状態等を検査する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような検査装置では、半導体ウエーハ１０の外周部分１０Ｅの各面１２Ｕ、１２Ａ、１２Ｌの目視検査だけでなく、その撮影画像を解析することにより、より詳細な検査が可能となる。
特許第３６２９２４４号公報

前述した検査装置では、撮影画像上の点の半導体ウエーハ１０の周方向の位置は、撮影時の当該半導体ウエーハ１０の回転角度（例えば、ノッチ１３が基準）から容易に把握することができる。しかし、撮影画像上の点の前記周方向を横切る方向の位置については、その把握がし難い。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、板状基板の外周部分を撮影して得られた撮影画像上の点の前記板状基板の周方向を横切る方向の位置を把握することのし易い板状基板のエッジ検査装置を提供するものである。

本発明に係る板状基板のエッジ検査装置は、
予め設定された原点に向けて延びる撮影軸を有し、板状基板の外周部分における所定面を撮影視野範囲に含んで固定配置され、前記所定面を前記板状基板の周方向に順次撮影して画像信号を出力する撮影部と、
この撮影部から出力される前記画像信号を処理する画像処理部とを有し、
この画像処理部は、
前記画像信号から、前記撮影視野範囲に対応した撮影画像を表す撮影画像データを生成する画像データ生成手段と、
前記撮影画像データにて表される前記撮影画像上の点及び前記撮影軸に対応した基準点それぞれの前記周方向を横切る方向における位置に基づいて、前記撮影画像上の当該点に対応する擬似的な撮影角度を表す擬似撮影角度情報を生成する角度情報生成手段と、
前記撮影画像データに基づいて、前記撮影画像を表示ユニットに表示させる画像表示制御手段と、
前記角度情報生成手段にて得られた前記擬似撮影角度情報に基づいて、撮影角度に関するユーザインタフェース情報を前記表示ユニットに表示させる手段とを有する構成となる。

このような構成により、撮影画像上の点及び撮影軸に対応した基準点それぞれの前記周方向を横切る方向における位置に基づいて、前記撮影画像上の当該点に対応する擬似的な撮影角度を表す擬似撮影角度情報が生成され、その擬似撮影角度情報に基づいて、撮影画像上の点についての撮影角度に関するユーザインタフェース情報が、当該撮影画像とともに表示ユニットに表示されるようになる。

また、本発明に係る板状基板のエッジ検査装置において、前記角度情報生成手段は、前記撮影軸の方向を基準方向とした擬似的な撮影角度を表す擬似撮影角度情報を生成するように構成することができる。

このような構成により、撮影部の撮影軸を基準とした撮影角度を表す擬似撮影角度情報が得られる。

更に、本発明に係る板状基板のエッジ検査装置において、前記板状基板の外周部分における縁線部を検出する縁線部検出手段と、前記撮影部に対する前記板状基板の進退方向における前記縁線部と前記原点との距離をオフセット量として検出するオフセット検出手段と、前記オフセット量を出力するオフセット出力手段とを有する構成とすることができる。

このような構成により、板状基板の外周部分の周りをカメラがチルト（回動）しつつ撮影する電子顕微鏡等の他のシステムにおいて、そのカメラの回動中心と前記板状基板の外周部分における縁線部との距離を前記オフセット量にあわせることにより、本発明に係る板状基板のエッジ検査装置における撮影部と撮影対象となる板状基板の外周部分の所定面との位置関係が、前記他のシステムにおけるカメラと板状基板の同所定面との位置関係として再現することができるようになる。従って、本発明に係る板状基板のエッジ検査装置にて得られる撮影画像と、前記他のシステムにおいて同じ板状基板について得られた撮影画像とを比較し易くすることができる。

また、本発明に係る板状基板のエッジ検査装置において、
前記撮影部は、その外周部分の前記板状基板の厚さ方向に異なる部位を撮影する複数のカメラユニットを有し、この複数のカメラユニットそれぞれの撮影軸が前記原点に向けて延び、
前記角度情報生成手段は、前記複数のカメラユニットそれぞれからの画像信号に基づく撮影画像上の点に対する擬似撮影角度情報を、当該撮影画像上の当該点及び当該カメラユニットの撮影軸に対応した基準点それぞれの前記周方向を横切る方向における位置に基づいて生成するように構成することができる。

このような構成により、複数のカメラユニットそれぞれにて撮影される各部位の撮影画像上の点についての撮影角度に関するユーザインタフェース情報が当該撮影画像とともに表示ユニットに表示されるようになる。

また、本発明に係る板状基板のエッジ検査装置において、
前記板状基板は、上面の縁から下面に向けて傾斜した上外周ベベル面と、この上外周ベベル面の縁から続く外周端面と、下面から前記上面に向けて傾いて前記外周端面に続く下外周ベベル面とが周方向を横切る方向に連続するように形成された半導体ウエーハであって、
前記撮影部は、撮影軸が前記原点に向けて延びるとともに前記上外周ベベル面を撮影視野範囲に含み、前記上外周ベベル面を撮影する第１カメラユニットと、撮影軸が前記原点に向けて延びるとともに前記外周端面を撮影視野範囲に含み、前記外周端面を撮影する第２カメラユニットと、撮影軸が前記原点に延びるとともに前記下外周ベベル面を撮影視野範囲に含み、前記下外周ベベル面を撮影する第３カメラユニットとを有し、
前記角度情報生成手段は、前記第１カメラユニットからの画像信号に基づく撮影画像上の点に対応する擬似撮影角度情報を、前記撮影画像上の当該点及び前記第１カメラユニットの撮影軸に対応した基準点それぞれの前記周方向を横切る方向における位置に基づいて生成し、前記第２カメラユニットからの画像信号に基づく撮影画像上の点に対する擬似撮影角度情報を、前記撮影画像上の当該点及び前記第２カメラユニットの撮影軸に対応した基準点それぞれの前記周方向を横切る方向における位置に基づいて生成し、前記第３カメラユニットからの画像信号に基づく撮影画像上の点に対応する擬似撮影角度情報を、前記撮影画像上の当該点及び前記第３カメラユニットの撮影軸に対応した基準点それぞれの前記周方向を横切る方向における位置に基づいて生成するように構成することができる。

このような構成により、半導体ウエーハの外周部分における上外周ベベル面を撮影して得られる撮影画像上の点についての撮影角度、外周端面を撮影して得られる撮影画像上の点についての撮影角度、及び下外周ベベル面を撮影して得られる撮影画像上の点についての撮影角度のそれぞれに関するユーザインタフェース情報が当該撮影画像とともに表示ユニットに表示されるようになる。

更に、本発明に係る板状基板のエッジ検査装置において、前記縁線部検出手段は、前記半導体ウエーハの前記上面と前記上外周ベベル面との境界部を縁線部として検出し、前記オフセット検出手段は、前記半導体ウエーハの前記上面と前記上外周ベベル面との境界部と前記原点との距離をオフセット量として検出する構成とすることができる。

このような構成により、半導体ウエーハの外周部分の周りをカメラがチルト（回動）しつつ撮影する電子顕微鏡等の他のシステムにおいて、そのカメラの回動中心と前記半導体ウエーハの外周部分における上面と上外周ベベル面との境界部との距離を前記オフセット量にあわせることにより、本発明に係る板状基板のエッジ検査装置における撮影部と撮影対象となる半導体ウエーハの外周部分の各面（上外周ベベル面、外周端面、下外周ベベル面）との位置関係が、前記他のシステムにおけるカメラと半導体ウエーハの同各面との位置関係として再現することができるようになる

また、本発明に係る板状基板のエッジ検査装置において、
撮影軸が前記上面と直交し、前記上面と前記上外周ベベル面との境界部を撮影視野範囲内に含み、前記半導体ウエーハの外周部分における前記上面を撮影する第４カメラユニットを有し、
前記画像処理部の画像データ生成手段は、前記第４カメラユニットからの画像信号から、前記撮影視野範囲に対応した撮影画像データを生成し、
前記縁線部検出手段は、前記第４カメラユニットからの画像信号に基づいた撮影画像上の前記縁線部に対応した画像部分に基づいて当該縁線部を検出する構成とすることができる。

このような構成により、半導体ウエーハの上面と上外周ベベル面との境界部を撮影視野範囲内に含む第４カメラユニットからの画像信号に基づいた撮影画像から容易に前記上面と上外周ベベル面との境界部を検出することができる。

更に、本発明に係る板状基板のエッジ検査装置において、前記第４カメラユニットは、その撮影軸が前記原点に向けて延びるように設置されている構成とすることができる。

このような構成により、第４カメラユニットからの画像信号に基づいて得られた撮影画像上の撮影軸に対応した点と、前記上面と前記上外周ベベル面との境界部に対応する画像部分との間の周方向を横切る方向における距離をオフセット量として検出することができるようになる。

本発明に係る板状基板のエッジ検査装置によれば、撮影画像上の点及び撮影軸に対応した基準点それぞれの前記周方向を横切る方向における位置に基づいて得られた前記撮影画像上の当該点に対応する擬似撮影角度情報に基づいて、撮影画像上の当該点についての撮影角度に関するユーザインタフェース情報が、撮影画像とともに表示ユニットに表示されるようになるので、そのユーザインタフェース情報から、板状基板の外周部分を撮影して得られた撮影画像上の点の前記板状基板の周方向を横切る方向の位置を把握し易くなる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。

本発明の実施の形態に係る板状基板のエッジ検査装置は、例えば、半導体ウエーハのエッジ検査装置にて実現される。この半導体ウエーハのエッジ検査装置の撮影系は、例えば、図１に示すように構成されている。

図１において、ステージ１００が、回転駆動モータ１１０の回転軸１１０ａに保持され、一定の方向に回転させられるようになっている。ステージ１００には板状基板となる半導体ウエーハ（以下、単にウエーハという）１０が水平状態にセットされる。なお、ステージ１００にはアライメント機構（図示略）が設けられており、ウエーハ１０の中心がステージ１００の回転中心（回転軸１１０ａの軸芯）に極力合致するように当該ウエーハ１０のステージ１００上での位置が調整されるようになっている。

ステージ１００にセットされたウエーハ１０の外周部分に対向するように第１カメラユニット１３０ａ、第２カメラユニット１３０ｂ、第３カメラユニット１３０ｃ、第４カメラユニット１３０ｄ、第５カメラユニット１３０ｅの５台のカメラユニット（例えば、ＣＣＤラインセンサを撮像素子として内蔵するカメラ）が配置されている。この５台のカメラユニット１３０ａ〜１３０ｅは、当該エッジ検査装置において撮影部を構成する。

ウエーハ１０の外周部分１０Ｅには、図１１（ａ）、（ｂ）を参照して説明したように、上面１１ａから続く上外周ベベル面１２Ｕ、外周端面１２Ａ及び下面１１ｂに続く下外周ベベル面１２Ｌが周方向Ｄｓを横切る方向に連続するように形成されている。前記５台のカメラユニット１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ、１３０ｅのウエーハ１０に対する具体的な配置関係は図２に示すようになっている。

図２において、第１カメラユニット１３０ａは、上外周ベベル面１２Ｕに正対するように配置され、その撮影視野範囲Ｆ１は、上外周ベベル面１２Ｕを含み、僅かに上面１１ａ側及び外周端面１２Ａ側に広がっている。第２カメラユニット１３０ｂは、外周端面１２Ａに正対するように配置され、その撮影視野範囲Ｆ２は、外周端面１２Ａを含み、僅かに上外周ベベル面１２Ｕ側及び下外周ベベル面１２Ｌ側に広がっている。第３カメラユニット１３０ｃは、下外周ベベル面１２Ｌに正対するように配置され、その撮影視野範囲Ｆ３は、下外周ベベル面１２Ｌを含み、僅かに外周端面１２Ａ側及び下面１１ｂ側に広がっている。第４カメラユニット１３０ｄは、上面１１ａの上外周ベベル面１２Ｕとの隣接領域（以下、適宜上面外周部分という）に正対するように配置され、その撮影視野範囲Ｆ４は、前記上面外周部分を含み、僅かに上外周ベベル面１２Ｕ側に広がっている。また、第５カメラユニット１３０ｅは、下面１１ｂの下外周ベベル面１２Ｌとの隣接領域（以下、適宜下面外周部分という）に正対するように配置され、その撮影視野範囲Ｆ５は、前記下面外周部分を含み、僅かに下外周ベベル面１２Ｌ側に広がっている。前述したように、上外周ベベル面１２Ｕに正対する第１カメラユニット１３０ａの撮影軸（光軸）Ａｘａ、外周端面１２Ａに正対する第２カメラユニット１３０ｂの撮影軸（光軸）Ａｘｂ、下外周ベベル面１２Ｌに正対する第３カメラユニット１３０ｃの撮影軸（光軸）Ａｘｃ、上面外周部分に正対する第４カメラユニット１３０ｄの撮影軸（光軸）Ａｘｄ及び下面外周部分に正対する第５カメラユニット１３０ｅの撮影軸（光軸）Ａｘｅは、一点（原点という）Ｏにて交差している。

各カメラユニット１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ、１３０ｅは、後述するように（図８参照）、その撮像素子としてＣＣＤラインセンサを有している。そして、各カメラユニット１３０ａ〜１３０ｅは、そのＣＣＤラインセンサが正対する面の周方向（Ｄｓ：図２の紙面に垂直な方向）を略直角に横切る方向に延びるように、その向きが調整されている。

なお、図２には、照明系については示されていないが、実際には、５つのカメラユニット１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ、１３０ｅのそれぞれにそれが正対する面からの反射光が有効に入射するように、ウエーハ１０の外周部分１０Ｅにおける各面１１ａ、１２Ｕ、１２Ａ、１２Ｌ、１１ｂに対して照明光が照射されている。また、各カメラユニット１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ、１３０ｅの被写界深度は、例えば、そのカメラユニットが正対する面が明確には写るように設定される。

前述したような撮影系を有するウエーハ１０のエッジ検査装置では、ステージ１００の回転に伴ってウエーハ１０が回転する過程で、第１カメラユニット１３０ａが上外周ベベル面１２Ｕを、第２カメラユニット１３０ｂが外周端面１２Ａを、第３カメラユニット１３０ｃが下外周ベベル面１２Ｌを、第４カメラユニット１３０ｄが上面外周部分を、第５カメラユニット１３０ｅが下面外周部分を、周方向（Ｄｓ）に順次走査（副走査）する。これにより、第１カメラユニット１３０ａが上外周ベベル面１２Ｕを周方向Ｄｓに撮影して画素単位の画像信号を順次出力し、第２カメラユニット１３０ｂが外周端面１２Ａを周方向Ｄｓに撮影して画素単位の画像信号を順次出力し、第３カメラユニット１３０ｃが下外周ベベル面１２Ｕを周方向Ｄｓに撮影して画素単位の画像信号を順次出力し、第４カメラユニット１３０ｄが上面外周部分を周方向Ｄｓに撮影して画素単位の画像信号を順次出力し、第５カメラユニット１３０ｅが下面外周部分を周方向Ｄｓに撮影して画素単位の画像信号を順次出力する。

前述したエッジ検査装置の処理系は、図３に示すように構成される。

図３において、第１カメラユニット１３０ａ〜第５カメラユニット１３０ｅは、コンピュータにて構成される処理ユニット２００（画像処理部）に接続されている。処理ユニット２００は、半導体ウエーハ１０がアライメント機構によって水平状態にセットされたステージ１００を所定の速度で回転させるように回転駆動モータ１１０の駆動制御を行うとともに、第１カメラユニット１３０ａ〜第５カメラユニット１３０ｅのそれぞれから順次出力される画像信号を処理する。処理ユニット２００は、操作ユニット２１０及び表示ユニット２２０が接続されており、オペレータにて操作される操作ユニット２１０からの信号に基づいて各種の処理を実行し、前記画像信号から生成される画像データに基づいた画像や前記画像データを処理して得られた検査結果を表す情報及び各種ユーザインタフェース情報等を表示ユニット２２０に表示させる。

処理ユニット２００は、まず、図４に示す手順に従って処理を実行する。

処理ユニット２００は、回転駆動モータ１１０の駆動制御を行ってステージ１００を所定方向に所定の速度にて回転させる（Ｓ１）。これにより、ステージ１００にセットされたウエーハ１０が回転する。ウエーハ１０が回転する過程で、処理ユニット２００は、第１カメラユニット１３０ａ、第２カメラユニット１３０ｂ、第３カメラユニット１３０ｃ、第４カメラユニット１３０ｄ及び第５カメラユニット１３０ｅのそれぞれから順次出力される画像信号に基づいて、ウエーハ１０の周方向に対応して延びる各撮影視野範囲Ｆ１〜Ｆ５に対応した撮影画像を表す撮影画像データを生成し、その撮影画像データを所定のメモリに取り込む（Ｓ２）。

具体的には、第１カメラユニット１３０ａからの画像信号に基づいて、ウエーハ１０の周方向に対応して延び、その１周分（０度〜３６０度）の上外周ベベル面１２Ｕを含む撮影視野範囲Ｆ１に対応した第１撮影画像を表す第１撮影画像データＤＩ_Ub（θ）が、第２カメラユニット１３０ｂからの画像信号に基づいて、同様に、ウエーハ１０の１周分の外周端面１２Ａを含む撮影視野範囲Ｆ２に対応した第２撮影画像を表す第２撮影画像データＤＩ_Ap（θ）が、第３カメラユニット１３０ｃからの画像信号に基づいて、同様に、ウエーハ１０の１周分の下外周ベベル面１２Ｌを含む撮影視野範囲Ｆ３に対応した第３撮影画像を表す第３撮影画像データＤＩ_Lb（θ）がそれぞれ生成される。更に、第４カメラユニット１３０ｄからの画像信号に基づいて、ウエーハ１０の１周分の上面外周部分（上面１１ａの上外周ベベル面１２Ｕとの隣接領域）を含む撮影視野範囲Ｆ４に対応した第４撮影画像を表す第４撮影画像データＤＩ_Sa （θ）が生成され、また、第５カメラユニット１３０ｅからの画像信号に基づいて、ウエーハ１０の１周分の下面外周部分（下面１１ｂの下外周ベベル面１２Ｌとの隣接領域）を含む撮影視野範囲Ｆ５に対応した第５撮影画像を表す第５撮影画像データＤＩ_Sb（θ）が生成される。

処理ユニット２００は、ウエーハ１０の１周分の各撮影画像データＤＩ_Ub、ＤＩ_Ap、ＤＩ_Lb、ＤＩ_Sa、ＤＩ_Sbが得られると（Ｓ３でＹＥＳ）、回転駆動モータ１１０を停止させてウエーハ１０の回転を止め（Ｓ４）、撮影画像取り込みに係る処理を終了させる。

ところで、前述したようにして取得されたウエーハ１０の１周分の撮影画像データに基づいて、撮影画像を表示ユニット２２０に表示させる場合、その表示された撮影画像上における欠陥等の注目点の位置を把握することができることが好ましい。例えば、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、外周端面１２Ａを撮影する第２カメラユニット１３０ｂからの画像信号から生成された第２撮影画像データＤＩ_APにて表される第２撮影画像の外周端面画像部分Ｉ_12A上における欠陥画像部分Ｉ_Dの周方向位置θｉは、その撮影時のウエーハ１０の回転角度位置にて決めることができる。従って、その周方向位置θｉを撮影画像とともにユーザインタフェース情報として表示させることにより、オペレータは、外周端面１２Ａにおけるその欠陥の周方向位置θｉを把握することができる。

一方、外周端面１２Ａにおける欠陥の周方向を横切る方向の位置については、図５（ａ）に示すように、外周端面１２Ａの周方向を横切る方向全体が表示されている場合には、その外周端面画像部分Ｉ_12A上の欠陥画像部分Ｉ_Dの相対的な位置に基づいて、ある程度把握することができる。例えば、図５（ａ）に示す場合、その欠陥が外周端面１２Ａの上外周ベベル面１２Ｕとの境界部側に寄った位置にあることがある程度把握することができる。しかし、図５（ｂ）に示すように外周端面１２Ａが部分的に拡大表示される場合などでは、外周端面画像部分Ｉ_12A上の欠陥画像部分Ｉ_Dの位置だけでは、その欠陥が外周端面１２Ａの周方向を横切る方向のどの位置にあるかを把握することが全くできない。

そこで、当該ウエーハのエッジ検査装置は、図６に示すような表示ユニット２２０に表示すべきユーザインタフェース（ＧＵＩ）を備えている。

図６において、このユーザインタフェースは、撮影画像を表示する画像表示ウィンドウ２２１、ウエーハ１０の周方向に対応する横方向のスクロールバー２２２ａ及びその周方向を直角に横切る方向に対応する縦方向のスクロールバー２２２ｂを有している。また、ユーザインタフェースは、画像表示ウィンドウ２２１に設定された横方向中央線Ｌｖ上の画素点の周方向位置θを矢印を用いてグラフィカルに表す周方向位置表示ウィンドウ２２３ａ、その周方向位置θを数値で表示するθ値ウィンドウ２２３ｂ、画像表示ウィンドウ２２１に設定された縦方向中央線Ｌｈ上の画素点に対応する撮影角度αを矢印を用いてグラフィカルに表示する撮影角度表示ウィンドウ２２４ａ及びその撮影角度αを数値で表示するα値ウィンドウ２２４ｂを有する。なお、前記撮影角度αについては、後述する。

また、更に、前記ユーザインタフェースは、オフセット量Δ_OFFSETを数値で表示するΔ_OFFSET値ウィンドウ２２５を有している。このオフセット量Δ_OFFSETについても、後述する。

処理ユニット２００は、撮影画像の表示に関して、図７に示すような手順に従って処理を実行する。

図７において、処理ユニット２００は、例えば、オペレータの操作による操作ユニット２１０からの操作信号に従って特定される表示対象面（例えば、上面外周部分、上外周ベベル面１２Ｕ、外周端面１２Ａ、下外周ベベル面１２Ｌ、下面外周部分のいずれか）についての撮影画像データに基づいて、その特定される領域の撮影画像を表示ユニット２２０の画像表示ウィンドウ２２１に表示させる（Ｓ１１）。処理ユニット２００は、撮影画像表示に供される撮影画像データに基づいて画像表示ウィドウ２２１の横方向中央線Ｌｖ上の画素点の周方向位置θを取得し（Ｓ１２）、縦方向中央線Ｌｈ上の画素点の撮影方向αを演算する（Ｓ１３）。

この撮影方向αの演算について、図８を参照しつつ説明する。

図８において、第１カメラユニット１３０ａの撮像素子となるＣＣＤラインセンサ１３１ａが、各カメラユニット１３０ａ〜１３０ｅの撮影軸Ａｘａ、Ａｘｂ、Ａｘｃ、Ａｘｄ、Ａｘｅが交差する原点Ｏから距離Ｌ_Uの位置に設置され、第２カメラユニット１３０ｂの撮像素子となるＣＣＤラインセンサ１３１ｂが前記原点Ｏから距離Ｌ_Aの位置に設置され、また、第３カメラユニット１３０ｃの撮像素子となるＣＣＤラインセンサ１３１ｃが前記原点Ｏから距離Ｌ_Lの位置に設置されている。なお、第４カメラユニット１３０ｄの撮像素子となるＣＣＤラインセンサ１３１ｄ及び第５カメラユニット１３０ｅの撮像素子となるＣＣＤラインセンサ１３１ｅについても、それぞれ、原点Ｏから所定の距離の位置に設置されている。

例えば、外周端面１２Ａについての撮影画像Ｉ_12Aにおける前記縦方向中央線Ｌｈ上の画素点と撮影軸Ａｘｂに対応した撮影画像Ｉ_12A上の基準点との間距離ｔ_Aが演算される。この距離ｔ_Aは、それらの画素点間の周方向を直角に横切る方向において存在する画素点数に対応している（例えば、画像倍率等から得られる画素点間の距離に応じてその画素点数が距離値変換されている）。そして、この撮影画像Ｉ_12A中の距離ｔ_Aは、図８に示すように、第２カメラユニット１３０ｂのＣＣＤラインセンサ１３１ｂにおける前記縦方向中央線Ｌｈ上に対応した画素と撮影軸Ａｘｂが通るＣＣＤラインセンサ１３１ｂ上の画素との間の距離に相当する。

そして、前記距離ｔ_Aと、原点ＯからＣＣＤラインセンサ１３１ｂまでの距離Ｌ_Aから、
tanα_A＝ｔ_A／Ｌ_A
α_A＝tan^-1（ｔ_A／Ｌ_A）
に従って角度α_Aが演算される。この角度α_Aが撮影角度α（＝α_A）として定義される。

この撮影角度α（＝α_A）は、図８に示すように、原点Ｏを中心して半径Ｌの円弧１５０上の位置から当該原点Ｏに向けて撮影することを想定した場合における撮影軸Ａｘｂを基準とした擬似的な撮影角度とみることができる。

また、上外周ベベル面１２Ｕに対応した撮影画像Ｉ_12Uにおける前記縦方向中央線Ｌｈ上の画素点についても同様に、当該画素点と撮影軸Ａｘａに対応した撮影画像Ｉ_12U上の基準点との間の距離ｔ_Uが演算される。その距離ｔ_Uと原点ＯからＣＣＤラインセンサ１３１ａまでの距離Ｌ_Uから、
tanα_U＝ｔ_U／Ｌ_U
α_U＝tan^-1（ｔ_U／Ｌ_U）
に従って角度α_Uが演算される。そして、この角度α_Uと、第２カメラユニット１３０ｂの撮影軸Ａｘｂと第１カメラユニット１３０ａの撮影軸Ａｘａとの間の角度α１とを用いて、撮影角度αが、
α＝α_U＋α１
として定義される。

更に、下外周ベベル面１２Ｌに対応した撮影画像Ｉ_12Lにおける前記縦方向中央線Ｌｈ上の画素点についても同様に、当該画素点と撮影軸Ａｘｃに対応した撮影画像Ｉ_12L上の基準点との間の距離ｔ_Lが演算される。その距離ｔ_Lと原点ＯからのＣＣＤラインセンサ１３１ｃまでの距離Ｌ_Lから、
tanα_L＝ｔ_L／Ｌ_L
α_L＝tan^-1（ｔ_L／Ｌ_L）
に従って角度α_Lが演算される。そして、この角度α_Lと、第２カメラユニット１３０ｂの撮影軸Ａｘｂと第３カメラユニット１３０ｃの撮影軸Ａｘｃとの間の角度α２とを用いて、撮影角度αが、
α＝α_L−α２
として定義される。

前述したように演算された、前記上外周ベベル面１２Ｕに対応した撮影画像Ｉ_12Uにおける前記縦方向中央線Ｌｈ上の画素点、及び下外周ベベル面１２Ｌに対応した撮影画像Ｉ_12Lにおける前記縦方向中央線Ｌｈ上の画素点それぞれについての撮影角度αも、外周端面１２Ａに対応した撮影画像Ｉ_12Aにおける前記縦方向中央線Ｌｈ上の画素点についての撮影角度α（＝α_A）と同様に、原点Ｏを中心して半径Ｌの位置（破線弧上の位置）から当該原点Ｏに向けて撮影することを想定した場合における第２カメラユニット１３０ｂの撮影軸Ａｘｂを基準とした擬似的な撮影角度とみることができる。

なお、この撮影角度αは、第２カメラユニット１３０ｂの撮影軸Ａｘｂを基準とし、第１カメラユニット１３０ａの撮影軸Ａｘａ側の方向が（＋）方向、逆に、第３カメラユニット１３０ｃの撮影軸Ａｘｃ側の方向が（−）方向となる（図８参照）。

図７に戻って、前述したように、画像表示ウィンドウ２２１に表示される撮影画像の横方向中央線Ｌｖ上の画素点の周方向位置θ（Ｓ１２参照）が取得され、縦方向中央線Ｌｈ上の画素点の撮影角度α（Ｓ１３参照）が演算されると、処理ユニット２００は、その得られた周方向位置θ及び撮影画像αに基づいて、ユーザインタフェース情報の更新を行い（Ｓ１４）、その更新されたユーザインタフェース情報に基づいて表示ユニット２２０に表示されるユーザインタフェースの更新を行う。具体的には、周方向位置表示ウィンドウ２２３ａに表示される周方向位置θを表す矢印（インタフェース情報）の向きが新たに得られた周方向位置θに基づいて更新されるとともにそのθ値（インタフェース情報）が更新され、また、撮影角度表示ウィンドウ２２４ａに表示される撮影角度αを表す矢印（インタフェース情報）の向きが新たに得られた撮影角度αに基づいて更新されるとともにそのα値（インタフェース情報）が更新される。そして、それらの更新されたインタフェース情報に基づいて、周方向位置表示ウィンドウ２２３ａ、θ値ウィンドウ２２３ｂ、撮影角度表示ウィンドウ２２４ａ及びα値ウィンドウ２２４ｂの表示内容が更新される。

処理ユニット２００は、画像表示ウィンドウ２２１に表示される撮影画像が変更される毎に、図７に示す手順に従って処理を実行する。その結果、その撮影画像が変更される毎に、その撮影画像に適合した周方向位置θ及び撮影方向αについてのユーザインタフェース情報が対応する各ウィンドウに表示されるようになる。

前述したようなウエーハ１０のエッジ検査装置によれば、表示画像ウィンドウ２２１に表示される撮影画像の横方向中央線Ｌｖ上の画素点の周方向位置θ及び当該撮影画像の縦方向中央線Ｌｈ上の画素点についての撮影角度αが、その数値として表示されるとともに矢印を用いたグラフィカルに表示されるので、ウエーハ１０の外周部分を撮影して得られた撮影画像上の点の当該ウエーハ１０の周方向位置と、その周方向を横切る方向の位置をともに容易に把握することができるようになる。

なお、前述したエッジ検査装置において、画像表示ウィンドウ２２１上の任意の点をポインティングデバイス（操作ユニット２１０）によって指定した場合に、その指定された点の周方向位置θを取得し、また、前述したのと同様の手法に従ってその指定された点についての撮影角度αを演算することもできる。この場合、その任意の点の周方向位置θと撮影角度αに基づいたインタフェース情報を表示ユニット２２０に表示させることができる。

また、前述したエッジ検査装置では、ウエーハ１０の上外周ベベル面１２Ｕ、外周端面１２Ａ及び下外周ベベル面１２Ｌを撮影する３つのカメラユニット１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃを有していたが、少なくともそのいずれかのカメラユニットを有する構成であってもよい。この場合、撮影された面についての撮影画像に対して前述したのと同様の処理が行われる。

次に、表示ユニット２２０のΔOFFSET値ウィンドウ２２５に表示すべきオフセット量ΔOFFSETについて説明する。

処理ユニット２００は、第４カメラユニット１３０ｄからの画像信号に基づいて生成される上面外周部分（上面１１ａの上外周ベベル面１２Ｕとの隣接領域）に対応した撮影画像データに基づいて、図８に示すように、当該周方向位置θの面内における上面１１ａと上外周ベベル面１２Ｕとの境界部Ｐと、原点Ｏをとおる第４カメラユニット１３０ｄの撮影軸Ａｘｄとの間の距離をオフセット量Δ_OFFSETとして算出する。そして、処理ユニット２００は、このオフセット量Δ_OFFSETの値（インタフェース情報）を表示ユニット２２０のΔ_OFFSET値ウィンドウ２２５に表示させる。

このオフセット量Δ_OFFSETは、前述したエッジ検査装置で検査されたウエーハ１０を同じように他の検査システム、例えば、ウエーハ１０のＸ−Ｙ（平面）移動機構を有し、また、図９に示すように、カメラ３３０をウエーハ１０の外周部分を臨むように中心点Ｏの円弧線３５０上を移動させる機構を有する電子顕微鏡システムにて検査する場合に利用することができる。なお、カメラ３３０は、円弧状に移動可能であることから、以下、チルトカメラ３３０という。その具体的な利用方法について、図９とともに図１０を参照して説明する。なお、図９は、チルトカメラ３３０とウエーハ１０との相対的な位置関係を表すものであり、チルトカメラ３３０が水平方向に移動するように表しているが、実際には、チルトカメラ３３０は、水平方向に移動はせずに、ウエーハ１０が水平方向に移動するものである。

ウエーハ１０のチルトカメラ３３０に対する位置をセットする際に、図１０に示す手順に従ってなされる。

図１０において、チルトカメラ３３０をその撮影軸がウエーハ１０に対して垂直方向となる状態（１）にセットする（Ｓ２１）。次に、ウエーハ１０をチルトカメラ３３０が移動する円弧線３５０に近づく方向Ｘ-に移動させる（Ｓ２２）。そして、チルトカメラ３３０にて得られる撮影画像がウエーハ１０の上面１１ａと上外周ベベル面１２Ｕとの境界線部を過ぎるとデフォーカスされるので、そのフォーカス／デフォーカスの境界点（２）でウエーハ１０を停止させる（Ｓ２３）。この状態で、チルトカメラ３３０は、ウエーハ１０の上面１１ａと上外周ベベル面１２Ｕとの境界部分の真上に位置づけられる。次に、ウエーハ１０を前述したオフセット量Δ_OFFSETだけ、チルトカメラ３３０が移動する円弧線３５０から遠ざかる方向Ｘ₊に戻す（（３）：Ｓ２４）。

このように他のシステムにおいてウエーハ１０をセットするようにすれば、当該ウエーハ１０と、チルトカメラ３３０の中心点Ｏと相対的な関係（具体的には、ウエーハ１０の上面１１ａと上外周ベベル面１２Ｕとの境界部Ｐとの相対的な関係）が、ウエーハ１０と、前述したエッジ検査装置における５つのカメラユニット１３０ａ〜１３０ｅの撮影軸Ａｘａ〜Ａｘｅの交点となる原点Ｏとの相対的な関係と同じになる。そして、前述したエッジ検査装置にて得られる撮影角度αは、原点Ｏを中心して半径Ｌの円弧１５０上の位置から当該原点Ｏに向けて撮影することを想定した場合における擬似的な撮影角度とみることができるので、その撮影角度αは、前記他のシステムにおける中心点Ｏを中心に円弧状に移動するチルトカメラ３３０のチルト角（撮影方向）に相当するものとなる。

従って、前述したエッジ検査装置にて撮影した部位を再度確認するために、前記他のシステムにて撮影する際に、前記エッジ検査装置にて得られた撮影角度αと同じ値のチルト角にチルトカメラ３３０を設定して撮影すると、前記エッジ検査装置にて得られた撮影画像と略同位置（周方向を横切る方向における位置）の撮影画像を得ることができるようになる。これにより、比較検査を容易に行うことができるようになる。

また、逆に、前述したオフセット量Δ_OFFSETを用いてウエーハ１０の設置位置の調整のなされた他のシステムにおいて、あるチルト角でのチルトカメラ３３０によって撮影画像を既に得た場合、前記エッジ検査装置でも、容易に同じ部位の撮影画像を得ることができるようになる。

前述した例では、原点Ｏと、ウエーハ１０における上面１１ａと上外周ベベル面１２Ｕとの境界部Ｐとの間の距離をオフセット量Δ_OFFSETとしたが、これに限定されず、撮影画像から検出可能であればウエーハ１０の任意の部位、例えば、下面１１ｂと下外周ベベル面１２Ｌとの境界部（縁線部）と原点Ｏとの間の距離をオフセット量Δ_OFFSETとすることができる。

また、チルトカメラ３３０の中心点Ｏとウエーハ１０の所定部位との間の距離がオフセット量として得ることができれば、カメラのチルト機構をもつ更に他の検査システムに対しても、同様の調整を行うことができる。

前述したエッジ検査装置は、その検査対象を半導体ウエーハ１０としたが、ディスク状記憶媒体等の他の板状基板をその検査対象とすることができる。

以上、説明したように、本発明に係る板状基板のエッジ検査装置は、板状基板の外周部分を撮影して得られた撮影画像上の点の前記板状基板の周方向を横切る方向の位置が把握し易くなるという効果を有し、半導体ウエーハ等の板状基板の外周部分を撮影して検査する板状基板のエッジ検査装置として有用である。

本発明の実施の一形態に係る板状基板のエッジ検査装置としての半導体ウエーハのエッジ検査装置の撮影系の主要部を模式的に示す図である。 半導体ウエーハの外周部分に対する５つのカメラユニットの光軸（撮影軸）及び撮影視野範囲を示す図である。 本発明の実施の一形態に係る板状基板のエッジ検査装置としての半導体ウエーハのエッジ検査装置の処理系の主要部を模式的に示すブロック図である。 図３に示す処理ユニットでの処理の手順を示すフローチャート（その１）である。 第２カメラユニットにて得られた外周端面の撮影画像の例（ａ）、（ｂ）を示す図である。 半導体ウエーハのエッジ検査装置における表示ユニットに表示されるＧＵＩの一例を示す図である。 図３に示す処理ユニットでの処理の手順を示すフローチャート（その２）である。 図１に示す半導体ウエーハのエッジ検査装置の撮影系における光学条件を示す図である。 他のエッジ検査装置おける半導体ウエーハの設置位置調整方法を示す図である。 他のエッジ検査装置における半導体ウエーハの設置位置調整手順を示すフローチャートである。 半導体ウエーハの外観を示す斜視図（ａ）と、そのＡ−Ａ断面を拡大して示した断面図（ｂ）である。

符号の説明

１０ 半導体ウエーハ（板状基板）
１０Ｅ 外周部分
１１ａ 上面
１１ｂ 下面
１２Ｕ 上外周ベベル面
１２Ａ 外周端面
１２Ｌ 下外周ベベル面
１００ ステージ
１１０ 回転駆動モータ
１３０ａ 第１カメラユニット
１３０ｂ 第２カメラユニット
１３０ｃ 第３カメラユニット
１３０ｄ 第４カメラユニット
１３０ｅ 第５カメラユニット
１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１ｅ ラインセンサ（撮像素子）
２００ 処理ユニット
２１０ 操作ユニット
２２０ 表示ユニット

Claims (8)

1. 予め設定された原点に向けて延びる撮影軸を有し、板状基板の外周部分における所定面を撮影視野範囲に含んで固定配置され、前記所定面を前記板状基板の周方向に順次撮影して画像信号を出力する撮影部と、
   この撮影部から出力される前記画像信号を処理する画像処理部とを有し、
   この画像処理部は、
   前記画像信号から、前記撮影視野範囲に対応した撮影画像を表す撮影画像データを生成する画像データ生成手段と、
   前記撮影画像データにて表される前記撮影画像上の点及び前記撮影軸に対応した基準点それぞれの前記周方向を横切る方向における位置に基づいて、前記撮影画像上の当該点に対応する擬似的な撮影角度を表す擬似撮影角度情報を生成する角度情報生成手段と、
   前記撮影画像データに基づいて、前記撮影画像を表示ユニットに表示させる画像表示制御手段と、
   前記角度情報生成手段にて得られた前記擬似撮影角度情報に基づいて、撮影角度に関するユーザインタフェース情報を前記表示ユニットに表示させる手段とを有する板状基板のエッジ検査装置。
2. 前記角度情報生成手段は、前記撮影軸の方向を基準方向とした擬似的な撮影角度を表す擬似撮影角度情報を生成する請求項１記載の板状基板のエッジ検査装置。
3. 前記板状基板の外周部分における縁線部を検出する縁線部検出手段と、
   前記撮影部に対する前記板状基板の進退方向における前記縁線部と前記原点との距離をオフセット量として検出するオフセット検出手段と、
   前記オフセット量を出力するオフセット出力手段とを有する請求項１または２記載の板状基板のエッジ検査装置。
4. 前記撮影部は、その外周部分の前記板状基板の厚さ方向に異なる部位を撮影する複数のカメラユニットを有し、この複数のカメラユニットそれぞれの撮影軸が前記原点に向けて延び、
   前記角度情報生成手段は、前記複数のカメラユニットそれぞれからの画像信号に基づく撮影画像上の点に対する擬似撮影角度情報を、当該撮影画像上の当該点及び当該カメラユニットの撮影軸に対応した基準点それぞれの前記周方向を横切る方向における位置に基づいて生成する請求項１乃至３のいずれかに記載の板状基板のエッジ検査装置。
5. 前記板状基板は、上面の縁から下面に向けて傾斜した上外周ベベル面と、この上外周ベベル面の縁から続く外周端面と、下面から前記上面に向けて傾いて前記外周端面に続く下外周ベベル面とが周方向を横切る方向に連続するように形成された半導体ウエーハであって、
   前記撮影部は、撮影軸が前記原点に向けて延びるとともに前記上外周ベベル面を撮影視野範囲に含み、前記上外周ベベル面を撮影する第１カメラユニットと、撮影軸が前記原点に向けて延びるとともに前記外周端面を撮影視野範囲に含み、前記外周端面を撮影する第２カメラユニットと、撮影軸が前記原点に延びるとともに前記下外周ベベル面を撮影視野範囲に含み、前記下外周ベベル面を撮影する第３カメラユニットとを有し、
   前記角度情報生成手段は、前記第１カメラユニットからの画像信号に基づく撮影画像上の点に対応する擬似撮影角度情報を、前記撮影画像上の当該点及び前記第１カメラユニットの撮影軸に対応した基準点それぞれの前記周方向を横切る方向における位置に基づいて生成し、前記第２カメラユニットからの画像信号に基づく撮影画像上の点に対する擬似撮影角度情報を、前記撮影画像上の当該点及び前記第２カメラユニットの撮影軸に対応した基準点それぞれの前記周方向を横切る方向における位置に基づいて生成し、前記第３カメラユニットからの画像信号に基づく撮影画像上の点に対応する擬似撮影角度情報を、前記撮影画像上の当該点及び前記第３カメラユニットの撮影軸に対応した基準点それぞれの前記周方向を横切る方向における位置に基づいて生成する請求項４記載の板状基板のエッジ検査装置。
6. 前記板状基板は、上面の縁から下面に向けて傾斜した上外周ベベル面と、この上外周ベベル面の縁から続く外周端面と、下面から前記上面に向けて傾いて前記外周端面に続く下外周ベベル面とが周方向を横切る方向に連続するように形成された半導体ウエーハであって、
   前記縁線部検出手段は、前記半導体ウエーハの前記上面と前記上外周ベベル面との境界部を縁線部として検出し、
   前記オフセット検出手段は、前記半導体ウエーハの前記上面と前記上外周ベベル面との境界部と前記原点との距離をオフセット量として検出する請求項３記載の板状基板のエッジ検出装置。
7. 撮影軸が前記上面と直交し、前記上面と前記上外周ベベル面との境界部を撮影視野範囲内に含み、前記半導体ウエーハの外周部分における前記上面を撮影する第４カメラユニットを有し、
   前記画像処理部の画像データ生成手段は、前記第４カメラユニットからの画像信号から、前記撮影視野範囲に対応した撮影画像データを生成し、
   前記縁線部検出手段は、前記第４カメラユニットからの画像信号に基づいた撮影画像上の前記縁線部に対応した画像部分に基づいて当該縁線部を検出する請求項６記載の板状基板のエッジ検査装置。
8. 前記第４カメラユニットは、その撮影軸が前記原点に向けて延びるように設置されている請求項７記載の板状基板のエッジ検査装置。

Images