JP7441469B2 - 外観検査装置 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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)。
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)。
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)。
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。
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。
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。
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。
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 (9)
- 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、
前記ウェーハの所定の検査領域面に対して、少なくとも異なる斜め2方向から測定光を照射する一又は複数の第1の照明手段と、
前記ウェーハからの距離が前記第1の照明手段よりも遠く、かつ、前記ウェーハからの仰角が前記第1の照明手段よりも大きい位置に配置され、前記検査領域面に対して測定光を照射する第2の照明手段と、
光軸が前記検査領域の仮想中心軸と一致し、前記検査領域面を撮像する撮像手段とを備え、
前記第2の照明手段が、前記検査領域面に対し、測定光を直接的に照射する直接照明手段と、前記直接照明手段に対し前記撮像手段を挟んで対向する位置に配設され、前記検査領域面に対して測定光を間接的に照射する間接照明手段とを有することを特徴とする外観検査装置。 - 前記間接照明手段が、その光軸が前記撮像手段の光軸と直交するように配設され、前記撮像手段に向かって測定光を直接的に照射することを特徴とする請求項1に記載の外観検査装置。
- 前記第1の照明手段が、光軸が前記検査領域面の仮想中心軸と一致し、前記検査領域面に測定光を照射する環状照明であることを特徴とする請求項1又は2に記載の外観検査装置。
- 前記ウェーハからの距離が前記第1の照明手段よりも遠く、かつ、前記ウェーハからの仰角が前記第1の照明手段よりも大きい位置に配置され、前記検査領域面に対して測定光を照射する第3の照明手段を備え、
前記第3の照明手段が、前記仮想中心軸を挟んで対向して配置される前記第2の照明手段の配設方向と直交する対向2方向に配設されることを特徴とする請求項3に記載の外観検査装置。 - 前記第1の照明手段が、前記仮想中心軸を挟んで対向2方向、及び当該方向と直交する対向2方向から前記検査領域面に対して測定光を照射することを特徴とする請求項1又は2に記載の外観検査装置。
- 前記ウェーハのベベル部を検査するベベル検査手段を備え、当該ベベル検査手段が、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ウェーハのベベル部に測定光を照射する環状照明と、光軸が前記環状照明の中心軸と一致し、前記ベベル部を撮像する第2の撮像手段と有することを特徴とする請求項1~5のいずれか一項に記載の外観検査装置。
- 前記ベベル検査手段が、光軸が前記ウェーハの中心軸と直交し、少なくとも上下の前記ベベル部に測定光を照射する面照明を備えていることを特徴とする請求項6に記載の外観検査装置。
- 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を備え、当該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の撮像手段とを有し、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請求項1~7のいずれか一項に記載の外観検査装置。
- 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請求項8に記載の外観検査装置。
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