JP5594254B2 - Silicon substrate inspection apparatus and inspection method - Google Patents
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Description
本発明は、シリコン基板の検査装置および検査方法に関する。 The present invention relates to a silicon substrate inspection apparatus and inspection method.
シリコン基板の内部には、製造時や搬送時のトラブル等により、クラックと称される微小な割れが発生する場合がある。クラック等の欠陥が存在するシリコン基板を不良品として除外するために、シリコン基板におけるクラックの有無の検査が実施されている。かかる検査については、従来、シリコン基板へ赤外照明光ビームを照射し、シリコン基板における透過光や反射光をカメラで撮像することによりクラックを検出する技術が提案されている。例えば特許文献1では,シリコン基板に第一の直線偏光フィルタを介した偏光赤外光を照射し,シリコン基板からの反射光,もしくは透過光を第二の直線偏光フィルタを介して撮像する。シリコン基板からの反射光,もしくは透過光の偏光方向は,結晶面方位によって変化するため,第二の直線偏光フィルタの偏光方向を調整することにより,クラック部で発生する乱反射光のみを透過し撮像することで,シリコン基板におけるクラックを可視化する技術が記載されている。
There may be a case where a minute crack called a crack is generated inside the silicon substrate due to troubles during manufacturing or transportation. In order to exclude a silicon substrate having a defect such as a crack as a defective product, an inspection for the presence or absence of a crack in the silicon substrate is performed. For such inspection, conventionally, there has been proposed a technique for detecting cracks by irradiating a silicon substrate with an infrared illumination light beam and imaging transmitted light and reflected light on the silicon substrate with a camera. For example, in
シリコン基板のクラックを可視化するためには,第二の直線偏光フィルタの偏光方向を調整すれば良いが,その方向はシリコン基板の結晶面方位に依存する。このため,クラック部で発生した乱反射光のみを透過させるためには,結晶面方位に合わせてその都度,第二の直線偏光フィルタの偏光方向を調整し、乱反射光以外を遮光する必要がある。 In order to visualize cracks in the silicon substrate, the polarization direction of the second linear polarization filter may be adjusted, but this direction depends on the crystal plane orientation of the silicon substrate. For this reason, in order to transmit only the irregularly reflected light generated in the crack portion, it is necessary to adjust the polarization direction of the second linearly polarizing filter each time in accordance with the crystal plane orientation and shield light other than the irregularly reflected light.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、シリコン基板の内部に存在するクラック等の欠陥を正確に検出可能とする、シリコン基板の検査装置および検査方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a silicon substrate inspection apparatus and inspection method that can accurately detect defects such as cracks existing inside a silicon substrate.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、被検査体であるシリコン基板へ向けて赤外照明光を供給する赤外線光源と、前記赤外線光源と前記シリコン基板との間のビームの光路中に設けられ,前記赤外照明光のうち円偏光成分を射出する円偏光フィルタと、前記シリコン基板から反射したビームを,前記円偏光フィルタを介して撮像する撮像手段と、前記撮像手段から入力された画像データを演算する画像処理手段と、を有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides an infrared light source that supplies infrared illumination light toward a silicon substrate that is an object to be inspected, and an infrared light source between the infrared light source and the silicon substrate. A circular polarization filter provided in an optical path of the beam and emitting a circularly polarized component of the infrared illumination light; an imaging means for imaging the beam reflected from the silicon substrate through the circular polarization filter; and the imaging And image processing means for calculating image data input from the means.
赤外線光源とシリコン基板との間のビームの光路中に円偏光フィルタを設置し、シリコン基板に対して照射した円偏光の反射光を,再度円偏光フィルタを介して撮像することにより、クラックが存在しない箇所の正反射光は円偏光フィルタを透過せず、クラックでの乱反射によって生じる無偏光は円偏光フィルタを透過することを利用して、クラック等の欠陥の有無を正確に検出可能となる。 A circularly polarizing filter is installed in the optical path of the beam between the infrared light source and the silicon substrate, and the circularly polarized reflected light irradiated to the silicon substrate is imaged again through the circularly polarizing filter, thereby causing cracks. By using the fact that the regular reflection light of the part not to be transmitted does not pass through the circular polarization filter and the non-polarization caused by irregular reflection at the cracks passes through the circular polarization filter, the presence or absence of defects such as cracks can be accurately detected.
実施の形態1.
本発明の実施の形態1の模式図を図1、2、3、4に示す。
図2、3は、欠陥がない箇所を撮像した状態であり、図4は、クラックなどの欠陥がある箇所を撮像した状態である。
以下、図に従って説明を行う。
図2において、光源1は、赤外線照明光を供給する赤外線光源であり、ハロゲンランプなどを用い、可視光をフィルタによってカットしたものである。
この光源1からビーム(以下単に照明光とも呼ぶ場合も同じ意味)2が出射され、ビーム2は、この段階では無偏光となっている。
このビーム2は、光源1とシリコンウエハ間に配設されたビームスプリッタ3を介して、シリコンウエハ6に照射され、また、このシリコンウエハ6の表面から反射したビームは、上記ビームスプリッタ3により、90度そのビームの進行方向を変えてカメラ7に撮像される(後ほど詳述する)。
円偏光フィルタ4は、上記ビームスプリッタ3とシリコンウエハの間に配置され、光源1から出射された無偏光のビームは、この円偏光フィルタ4を透過することで円偏光したビームとなる。
この円偏光フィルタ4を透過したことで円偏光したビーム5aは、被検査体であるシリコンウエハ6の表面で反射して上記ビーム5aとは偏光状態が異なる円偏光したビーム5bとなる。
シリコンウエハ6から反射したビームはカメラ7により撮像される。
このカメラ7から出力される画像情報は画像処理装置8に入力され、シリコンウエハ内に内在するクラック等の欠陥9が検出される。
なお、シリコンウエハ内に内在するクラック等の欠陥から乱反射した乱反射光10は無偏光となっている。
A schematic diagram of
2 and 3 show a state in which a portion having no defect is imaged, and FIG. 4 shows a state in which a portion having a defect such as a crack is imaged.
Hereinafter, description will be made with reference to the drawings.
In FIG. 2, a
A beam (hereinafter also simply referred to as illumination light) 2 is emitted from the
The
The
The circularly polarized
The beam reflected from the
The image information output from the
The irregularly reflected
上述のように、光源1のから出射したビームは、円偏光フィルタ4を透過することにより円偏光したビーム5aとなる。円偏光したビーム5aはシリコンウエハ6に照射され、その一部はシリコンウエハ6の表面で正反射され円偏光したビーム5bとなる。なお、シリコンウエハ6の表面で正反射された円偏光したビームは、その反射前後で円偏光方向が逆となるため、円偏光したビーム5aと5bは方向が逆向きの円偏光となっている。円偏光フィルタ4に入射した円偏光したビーム5bは、その偏光方向がシリコンウエハ表面で逆となっているため、円偏光フィルタ4を透過することは出来ず、カメラ7には撮像されない。
また、図3に示すように、シリコンウエハ6に照射された円偏光したビーム5aの一部は、シリコンウエハ6を透過する。透過したビームはカメラ7に入射されないため、撮像されない。
As described above, the beam emitted from the
As shown in FIG. 3, a part of the circularly polarized
一方、図4に示すように、クラック等の欠陥に照射された円偏光したビーム5aはクラック表面で乱反射され、その乱反射したビームの一部は無偏光10として円偏光フィルタ4に入射される。この乱反射したビームは無偏光であるため、円偏光フィルタ4を透過することが可能であり、カメラ7にて撮像される。
On the other hand, as shown in FIG. 4, the circularly polarized
以上より、シリコンウエハ6にクラック等の欠陥がない場合、円偏光フィルタ4を透過し円偏光したビーム5aはカメラに撮像されない。一方、シリコンウエハ6にクラック等が内在する場合、クラック表面での乱反射光は無偏光ビームとなるため、カメラで撮像することができる。そして、撮像画像内で輝度の高い箇所をクラック等の欠陥として検出する処理を画像処理装置8で行うことにより、容易に欠陥検出を行うことができる。
なお,図2、3、4では,光源1とシリコンウエハの間にビームスプリッタ3を配置し、シリコンウエハからの反射光を90°折り曲げてカメラ7にて撮像したが、図1に示すように光源1をカメラの周囲に配置することでビームスプリッタ3を配置せずともシリコンウエハからの反射光をカメラ7にて撮像することが可能となる。
As described above, when the
2, 3, and 4, the
実施の形態2.
実施の形態1では、シリコンウエハ6に対して照射した照明の反射光を撮像することでクラック等の欠陥検出を実施したが、透過光を撮像することでもクラック等の欠陥検出をすることが可能である。
In the first embodiment, defects such as cracks are detected by imaging the reflected light of the illumination applied to the
本発明の実施の形態2の模式図を図5、6に示す。
図5は、欠陥がない箇所を撮像した状態を示したものであり、図6は、クラックなどの欠陥がある箇所を撮像した状態を示したものである。
Schematic diagrams of
FIG. 5 shows a state in which a portion having no defect is imaged, and FIG. 6 shows a state in which a portion having a defect such as a crack is imaged.
以下、図に従って説明を行う。
図5において、光源1は、赤外線照明であり、ハロゲンランプなどを用い、可視光をフィルタによってカットしたものである。
この光源1からビーム(照明光)2が出射され、ビーム2は、この段階では無偏光となっている。
このビーム2はシリコンウエハ6に照射され、このシリコンウエハ6を透過したビームはカメラ7に撮像される(後ほど詳述する)。
円偏光フィルタ4(これを第1の円偏光フィルタとも呼ぶ)は、上記光源1とシリコンウエハの間に配置され、光源1から出射された無偏光のビームは、この円偏光フィルタ4を透過することで円偏光したビームとなる。
シリコンウエハ6を透過したビームは、シリコンウエハ6とカメラ7の間に配置され、円偏光フィルタ4とは偏光方向が逆である円偏光フィルタ11(これを第2の円偏光フィルタとも呼ぶ)を通して、カメラ7により撮像される。
このカメラ7から出力される画像情報は画像処理装置8に入力され、シリコンウエハ内に内在するクラック等の欠陥9が検出される。
なお、図6に示すようにシリコンウエハ内に内在するクラック等の欠陥で乱反射した乱反射光10は無偏光となっている。
Hereinafter, description will be made with reference to the drawings.
In FIG. 5, the
A beam (illumination light) 2 is emitted from the
The
A circular polarizing filter 4 (also referred to as a first circular polarizing filter) is disposed between the
The beam transmitted through the
The image information output from the
As shown in FIG. 6, the irregularly reflected light 10 irregularly reflected by defects such as cracks existing in the silicon wafer is unpolarized.
上述のように、光源1のビームは、円偏光フィルタ4を透過することにより円偏光したビーム5aとなる。円偏光したビーム5aは、シリコンウエハ6に照射され、その一部はシリコンウエハ6を透過する。シリコンウエハ6を透過した透過光は、円偏光フィルタ11に入射するが、円偏光フィルタ4と円偏光フィルタ11は偏光方向が逆であるため、透過光である円偏光したビーム5aは、円偏光フィルタ11を透過することは出来ず、カメラ7には撮像されない。
As described above, the beam of the
また、図6に示すように、クラック等の欠陥に照射された円偏光したビーム5aはクラック表面で乱反射され、その乱反射したビームの一部は無偏光ビーム10として円偏光フィルタ11に入射される。この乱反射したビームは無偏光であるため、円偏光フィルタ11を透過することが可能であり、カメラ7にて撮像される。
As shown in FIG. 6, the circularly polarized
以上より、シリコンウエハ6にクラック等の欠陥がない場合、円偏光フィルタ4を透過した円偏光したビーム5aはカメラに撮像されず、一方、シリコンウエハ6にクラック等が内在する場合、クラック表面で乱反射したビームは無偏光となるため、カメラで撮像することができる。そして、撮像画像内で輝度の高い箇所をクラック等の欠陥として検出する処理を画像処理装置8で行うことにより、容易に欠陥検出を行うことができる。
From the above, when there is no defect such as a crack in the
実施の形態3.
実施の形態1では、シリコンウエハの裏面でのビームの反射はないことを想定したが、シリコンウエハによっては、裏面側に銀やアルミ、バックフィルム等の反射材が設置されることがある。このような場合には、シリコンウエハの裏面側の反射材によるビームの反射を考慮する必要がある。
In the first embodiment, it is assumed that there is no beam reflection on the back surface of the silicon wafer. However, depending on the silicon wafer, a reflective material such as silver, aluminum, or a back film may be provided on the back surface side. In such a case, it is necessary to consider the reflection of the beam by the reflective material on the back side of the silicon wafer.
本発明の実施の形態3の模式図を図7、8、9に示す。
図7、8は、欠陥がない箇所を撮像した状態を示したものであり、図9は、クラックなどの欠陥がある箇所を撮像した状態を示したものである。
Schematic diagrams of
FIGS. 7 and 8 show a state in which a portion having no defect is imaged, and FIG. 9 shows a state in which a portion having a defect such as a crack is imaged.
以下、図に従って説明を行う。
図7において、光源1は、赤外線照明であり、ハロゲンランプなどを用い、可視光をフィルタによってカットしたものである。
この光源1からビーム(照明光)2が出射され、ビーム2は、この段階では無偏光となっている。
このビーム2は、光源1とシリコンウエハ間に配設されたビームスプリッタ3を介して、シリコンウエハ6に照射され、また、このシリコンウエハ6の表面もしくはシリコンウエハ6の裏面側に配置した反射材12から反射したビームは、上記ビームスプリッタ3により、90度そのビームの進行方向を変えてカメラ7に撮像される(後ほど詳述する)。
円偏光フィルタ4は、上記ビームスプリッタ3とシリコンウエハの間に配置され、光源1から出射された無偏光のビームは、この円偏光フィルタ4を透過することで円偏光したビームとなる。
この円偏光フィルタ4を透過したことで円偏光したビーム5aは、被検査体であるシリコンウエハ6の表面もしくはシリコンウエハ6の裏面側に配置した反射材12で反射して上記ビーム5aとは偏光状態が異なる円偏光したビーム5bとなる。
シリコンウエハ6の表面もしくはシリコンウエハ6の裏面側に配置した反射材12から反射したビームはカメラ7により撮像される。
反射材12は、銀やアルミ、バックフィルム等である。
このカメラ7から出力される画像情報は画像処理装置8に入力され、シリコンウエハ内に内在するクラック等の欠陥9が検出される。
なお、シリコンウエハ内に内在するクラック等の欠陥から乱反射した乱反射光10は無偏光となっている。
Hereinafter, description will be made with reference to the drawings.
In FIG. 7, the
A beam (illumination light) 2 is emitted from the
The
The
The circularly polarized
The beam reflected from the reflecting
The
The image information output from the
The irregularly reflected light 10 irregularly reflected from defects such as cracks existing in the silicon wafer is unpolarized.
図7に示すように、光源1から出射したビームは、円偏光フィルタ4を透過することにより円偏光したビーム5aとなる。円偏光したビーム5aは、シリコンウエハ6に照射され、その一部はシリコンウエハ6の表面で正反射され円偏光したビーム5bとなる。表面で正反射され円偏光したビーム5bは、その反射前後で円偏光方向が逆となる。つまり、円偏光したビーム5aと5bは方向が逆向きの円偏光である。円偏光フィルタ4に入射した円偏光したビーム5bは、その偏光方向がシリコンウエハ表面で円偏光したビーム5aとは偏光方向が逆となっているため、円偏光フィルタ4を透過することは出来ず、カメラ7には撮像されない。
As shown in FIG. 7, the beam emitted from the
次に、図8に示す場合について説明する。この場合には、シリコンウエハ6に照射された円偏光したビーム5a(の一部)は、シリコンウエハ6を透過し、シリコンウエハの裏面側の反射材12で正反射され、円偏光したビーム5bとなる。図7の場合と同様に、反射材12の表面で正反射された円偏光は、その反射前後で円偏光方向が逆となる。つまり、円偏光したビーム5aと円偏光したビーム5bは、方向が逆向きの円偏光となっている。円偏光フィルタ4に入射した円偏光したビーム5bは、その偏光方向がシリコンウエハ裏面で逆となっているため、円偏光フィルタ4を透過することは出来ず、カメラ7には撮像されない。
Next, the case shown in FIG. 8 will be described. In this case, (a part of) the circularly polarized
一方、図9に示すように、クラック等の欠陥に照射された円偏光したビーム5aは、クラック表面で乱反射され、その乱反射したビームの一部は無偏光10として円偏光フィルタ4に入射される。この乱反射したビームは無偏光であるため、円偏光フィルタ4を透過することが可能であり、カメラ7にて撮像される。
On the other hand, as shown in FIG. 9, the circularly polarized
以上より、シリコンウエハ6にクラック等の欠陥がない場合、円偏光フィルタ4を透過し円偏光したビーム5aはカメラに撮像されない。一方、シリコンウエハ6にクラック等が内在する場合、クラック表面での乱反射光は無偏光ビームとなるため、カメラで撮像することができる。そして、撮像画像内で輝度の高い箇所をクラック等の欠陥として検出する処理を画像処理装置8で行うことにより、容易に欠陥検出を行うことができる。
なお,図7、8、9では,光源1とシリコンウエハの間にビームスプリッタ3を配置し、シリコンウエハおよび反射材12からの反射光を90°折り曲げてカメラ7にて撮像したが、図1と同様に光源1をカメラの周囲に配置することでビームスプリッタ3を配置せずともシリコンウエハからの反射光をカメラ7にて撮像することが可能となる。
As described above, when the
7, 8, and 9, the
1 光源、
2 ビーム(無偏光)、
3 ビームスプリッタ、
4 円偏光フィルタ(第1の円偏光フィルタ)、
5 円偏光したビーム、
6 シリコンウエハ、
7 カメラ、
8 画像処理装置、
9 クラック等の欠陥、
10 クラック等の欠陥から乱反射された無偏光ビーム、
11 円偏光フィルタ(第2の円偏光フィルタ)、
12 反射材。
1 light source,
2 beams (non-polarized),
3 Beam splitter,
4 Circular polarizing filter (first circular polarizing filter),
5 Circularly polarized beam,
6 Silicon wafer,
7 Camera,
8 image processing device,
9 Defects such as cracks,
10 Non-polarized beam irregularly reflected from defects such as cracks,
11 Circular polarizing filter (second circular polarizing filter),
12 Reflector.
Claims (4)
前記赤外線光源と前記シリコン基板との間のビームの光路中に設けられ,前記赤外照明光のうち円偏光成分を射出する円偏光フィルタと、
前記シリコン基板から反射したビームを,前記円偏光フィルタを介して撮像する撮像手段と、
前記撮像手段から入力された画像データを演算する画像処理手段と、
を有することを特徴とするシリコン基板の検査装置。 An infrared light source for supplying infrared illumination light toward the silicon substrate to be inspected;
A circular polarization filter provided in an optical path of a beam between the infrared light source and the silicon substrate and emitting a circularly polarized component of the infrared illumination light;
Imaging means for imaging the beam reflected from the silicon substrate through the circularly polarizing filter;
Image processing means for calculating image data input from the imaging means;
An inspection apparatus for a silicon substrate, comprising:
前記赤外照明光であるビームのうちの円偏光成分を円偏光フィルタにより射出する円偏光出射工程と、
前記円偏光フィルタを透過し前記シリコン基板で反射したビームの円偏光成分を撮像する撮像工程と、
前記撮像工程により撮像された、前記ビームの円偏光成分の画像データを演算する画像処理工程と、
を含むことを特徴とするシリコン基板の検査方法。 An illumination process for supplying infrared illumination light to an inspected silicon substrate by an infrared light source;
A circularly polarized light emitting step of emitting a circularly polarized component of the infrared illumination light beam by a circularly polarizing filter;
An imaging step of imaging a circularly polarized component of a beam that has passed through the circularly polarizing filter and reflected by the silicon substrate;
An image processing step of calculating image data of a circularly polarized component of the beam imaged by the imaging step;
A method for inspecting a silicon substrate, comprising:
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