JPH06302676A - ウエハ異物検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造が簡単になり容易にウエハの中心出しが
できるウエハ異物検査装置を提供することにある。 【構成】 外周側がテーブルより外側にはみ出してテー
ブルに載置されたウエハの前記はみ出した外周部分の裏
面側に隣接してウエハの下側に鏡を設け、この鏡により
落射光を反射させてウエハの周辺部の映像を採取するも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ウエハ異物検査装置
に関し、詳しくは、ウエハの外周を検出してウエハの中
心位置をウエハ載置テーブルの基準位置に簡単に設定す
ることができるようなウエハ異物検査装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣのチップは、シリコンなどのウエハ
に対してマスクによりＩＣパターンが投影露光され、所
定の処理や検査が行われた後、チップ毎にカットされて
切出される。ＩＣの製造過程の各処理段階ではウエハ上
の各ＩＣチップを正しく位置決めしなければならず、そ
のためにウエハに設けられているオリフラＯＦ（オリエ
ンテーションフラット）とウエハの中心位置とを各処理
装置のウエハ載置テーブルの基準位置に一致させて載置
しあるいは一致させて装着することが必要になる。ま
た、ウエハ異物検査装置では、通常、異物座標をウエハ
の中心を基準としたＲ，θ座標として採り、螺旋走査を
して検出した異物を表示するので、これもウエハの中心
位置出しが必要である。

【０００３】ウエハの中心位置をウエハ載置テーブルの
中心と一致させたり、ウエハの中心の位置出しをするた
めには、通常、ウエハの外周が利用される。図４は、本
願出願人が提案したこの種のウエハの外周位置検装置
（特開平 2−292843号）の概要図である。 図におい
て、１は、ウエハであって、ウエハ１は、ウエハハンド
リング機構（図示せず）により搬送されてウエハ載置テ
ーブルである回転テーブル２上に載置される。ここで、
回転テーブル２の載置台２ａの径は、ウエハ１の径より
小さいものであって、ウエハ１が載置台２ａに載置され
たときには、ウエハ１の外周１ａが載置台２ａの外側に
はみ出して載置される。このはみ出した外周１ａを挟む
ように、下側にはＬＥＤ素子を複数個配列したリニア光
源３ａが設けられ、上側には１ラインＣＣＤイメージセ
ンサ等のリニア光センサ３ｂがウエハ１に隣接して設け
られ、それぞれが平行に配置されている。リニア光源３
ａとリニア光センサ３ｂと間に多数直線状に配列された
棒状のレンズからなるロッドレンズアレイ３ｃ，３ｄが
設けられていて、ウエハ１（試料）とリニア光センサ３
ｂ（ＣＣＤ）との間にはフィルタ（図示せず）が挿入さ
れている。

【０００４】なお、このフィルタの特性は、リニア光源
３ａのＬＥＤの波長に対応する光を通すように選択され
ている。また、回転テーブル２の中心とリニア光センサ
３ｂの受光素子の回転テーブル２側の端との距離は、l₁
に設定されていて、リニア光センサ３ｂの中心とこの受
光素子の前記端との距離は、l₂に設定されている。この
ことにより受光素子の端からの番号それ自体が回転中心
からウエハ１の外周までの距離を表す。また、図におい
て、３ｅはＣＣＤ駆動回路であり、３ｆはＬＥＤ電源回
路である。

【０００５】このような構成において、回転テーブル２
を回転させることで、この回転に応じてリニア光センサ
３ｂには、ウエハ外周の外側端部を境としてこれから外
側の信号が受光される。そして、この外側端部を受光し
たＣＣＤの位置によりウエハの外周位置を検出すること
ができる。このように構成すれば、外周位置のデータが
外乱光に影響されることなく、オリフラＯＦやウエハの
中心位置を正確に算出することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような構
成の外周位置検出装置にあっては、特別にウエハ外周検
出用のリニア光センサが必要である上に、異物検査の際
には、これをウエハ表面上から退避させる必要がある。
そのための移動機構が必要であり、この移動機構による
検出装置の位置決めも精度の高いものが要求され、高価
とならざるを得ない。

【０００７】

【課題を解決するための手段】ところで、ウエハ異物検
査装置にあっては、通常、ウエハの上部に検出光学系が
設けられ、あるいは、異物観測のために上部の光を分離
してＴＶカメラ等により観察できるようになっている。
そこで、前記の欠点を排除し、外周検出機構を簡単にす
るために、落射照明によりウエハ面に光を当て、ＴＶカ
メラでウエハの映像を直接捕らえて、その映像から外周
を算出して中心位置を割り出すことを考えてみた。しか
し、実際にＴＶカメラでウエハの画像を撮像し、ディス
プレイに表示してみると、図５（ｂ）に示すように、ウ
エハ面は、反射が強く、白色のウエハ映像部Ｗとなって
表れ、その外側に黒色の外側映像部Ｂが表示される。

【０００８】このウエハ映像部Ｗは、正確にウエハの外
周を表示していないことが分かった。これは、図５
（ａ）のウエハの周辺部部分断面図に示すように、ウエ
ハ１の外側エッジ部１ｂは、周辺部の研磨により傾斜し
てる。そこで、実際に白色で表示される部分は、傾斜が
開始されるエッジＡの部分であり、ウエハ１の本来のエ
ッジＢではない。しかも、エッジＡの位置は、研磨の結
果で決まるエッジであって、ウエハごとに相違する。そ
の結果、ＴＶ等による撮像では、ウエハの外周検出が正
確にできない。そこで、この発明の目的は、前記のよう
な従来技術の欠点を解消し、構造が簡単になり容易にウ
エハの中心位置出しができるウエハ異物検査装置を提供
することにある。

【０００９】このような目的を達成するためのこの発明
のウエハ異物検査装置の特徴は、外周側がテーブルより
外側にはみ出してテーブルに載置されたウエハの前記は
み出した外周部分の裏面側に隣接してウエハの下側に鏡
を設け、この鏡により落射光を反射させてウエハの周辺
部の映像を採取するものである。

【００１０】

【作用】このように、ウエハの下側に鏡を設ければ、ウ
エハの周辺部外側の位置からの反射光が確実に得られ
る。また、ウエハの表面からの反射光もそのまま得られ
る。しかも、反射光が得られないのは、ウエハを研磨し
たときの周辺部の傾斜したエッジ部分である。その結
果、この傾斜部分は、黒いストライプとなって表れる。
このエッジ部分の黒い映像のうち内側は研磨による不正
確なラインとなるが、その外側のラインは、ウエハの外
周に一致する正確なラインとなる。ウエハ異物検査装置
では、ウエハの上部に通常、対物光学系は配置されてい
るので、この対物光学系を介して落射照明によりウエハ
の周辺エッジの映像を捕らえることができる。これを介
して得られた映像のデータによってこの外側のラインを
ウエハの外周エッジとして扱い、その中心位置を計算す
れば、正確に、ウエハの中心位置を得ることができる。

【００１１】

【実施例】図１は、この発明の一実施例のウエハ異物検
査装置の構成図、図２はその検出機構部分の説明図、そ
して図３は、ディスプレイ上の表示映像の説明図であ
る。図１において、検査対象となるウエハ１は、回転テ
ーブル２上に置かれ、回転テーブル２は、ＸＹＺ方向に
移動可能なＸＹＺ移動ステージ３０上に設けられてい
る。４は、Ｈｅ−Ｎｅレーザ発生装置であって、異物検
出のときに駆動される。これは、ウエハ１の検査面に対
して、好ましくは、２°〜１０°程度の低照射角度で赤
色レーザを照射する。５は、対物レンズであって、赤色
レーザの反射光（異物やパターンのエッジでは散乱光）
をウエハ１の上部の垂直方向で受ける。対物レンズ５が
受光した光は、その上部に設けられたほぼ４５°に傾斜
したハーフミラー６．逆方向に４５°傾斜したハーフミ
ラー７を経てＣＣＤ等のイメージセンサ等を含む検出光
学系８に送られる。検出光学系８では、ウエハ１上のパ
ターンをそのメージセンサの受光面に結像させて受け
る。その検出信号を画像処理装置１７で処理することで
これによりウエハ上の異物を検出する。

【００１２】９は、目視観測光学系１４の目視観測用照
明装置であって、その白色光は、レンズ群１０を経てハ
ーフミラー６，対物レンズ５を通り、ウエハ１に光を照
射（落射）させてウエハ１の面の反射光を対物レンズ
５，ハーフミラー６，ハーフミラー７、レンズ１１，ハ
ーフミラー１２を経て顕微鏡１３に送る。ここでは、こ
れらにより顕微鏡観測光学系１４が構成されている。

【００１３】この顕微鏡観測光学系１４のハーフミラー
１２は、ハーフミラー７と平行になるように傾斜して配
置され、ここで分割されて光の一部が画像処理ＴＶモニ
タ系２０の集光レンズ１５を経てカラービデオカメラ１
６に供給される。カラービデオカメラ１６は、顕微鏡観
測される映像と同じ映像を受け、それを映像信号にして
マイクロコンピュータ等で構成される画像処理装置１７
に送る。画像処理装置１７は、受けた映像信号をデジタ
ル化し、信号におけるノイズ等を消し、位置制御系の位
置制御装置１９からの位置信号に応じてデジタル化した
信号を所定のプログラムに従って画像処理して映像デー
タを生成し、これをアナログ信号のビデオ信号に変換し
てディスプレイ１８に送出する。その結果、ディスプレ
イ１８の画面上には、そのときの走査点の映像が表示さ
れる。

【００１４】また、走査に応じてウエハ１全体の画像を
表示する場合には、画像処理装置１７は、ウエハ１の外
形映像やチップ外形を含む映像とともにウエハ全体を走
査したときの過去から現在までの走査映像をビデオ信号
として生成してディスプレイ１８に送り、ディスプレイ
１８の画面上にウエハ１の全体的な異物映像を表示させ
る。そのために、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）１７ａ
のほかに、ウエハの全体像を表示する全体像表示処理プ
ログラム１７１がそのメモリ１７ｂに記憶されている。
さらに、メモリ１７ｂには、ウエハの中心位置を基準に
位置合わせするために、ウエハの中心位置から外形まで
の部分映像を表示するウエハの中心の基準位置＋外形表
示プログラム１７２と、ウエハ中心位置算出表示プログ
ラム１７３、そしてウエハ位置決めプログラム１７４と
が格納されている。

【００１５】ここで、目視観測系の目視観測用照明装置
９を起動すると、ディスプレイ１８にウエハ上のパター
ン映像と、ウエハ全体の映像、中心位置合わせ用の部分
映像、そして異物の映像がディスプレイ１８の画面上に
選択的に表示でき、それらを目視観測できる。なお、位
置制御装置１９は、画像処理装置１７により制御され、
回転テーブル２とＸＹＺ移動ステージ３０とを制御して
ウエハ１を螺旋走査する駆動を行い、あるいはウエハ１
の特定の観測位置に対物レンズ５を位置付けてその位置
の観測信号を画像処理装置１７に送出する。画像処理装
置１７は、これに応じてディスプレイ１８の画面上にそ
れに対応する画像を表示する。

【００１６】２１は、ビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）
であって、目視観測した映像をそのまま録画するために
設けられている。通常の目視観測映像のほかに、特に、
目視観測用照明装置９を起動せずに、Ｈｅ−Ｎｅレーザ
発生装置４を起動したときに赤色系の観測画像を録画す
るのに有効になる。

【００１７】Ｈｅ−Ｎｅレーザ発生装置４を起動して赤
色映像によりウエハ１の外形とともに異物をマップ表示
した場合には、ディスプレイ１８上において異物の位置
を目視観測により抽出して異物のあるチップの位置を知
ることができる。そこで、そのチップ番号等を画像処理
装置１７にインプットして記憶することができる。さら
に、ディスプレイ１８上において異物の位置を目視観測
により確認して抽出する場合に、その観測位置において
さらに詳細な位置をマウス等により指定して画像処理装
置１７にインプットすることも可能である。

【００１８】さて、２２は、ミラーであって、ブラケッ
ト２３に取付けられている。ブラケット２３は、回転テ
ーブル２が載置されたＸＹＺ移動ステージ３０のベース
３０ａに固定され、回転テーブル２とともにＸＹＺ方向
に移動する。したがって、ミラー２２と回転テーブル２
との位置関係は、ＸＹＺ方向に回転テーブル２が移動し
ても変わらない。この場合のウエハ１とミラー２２との
関係を図２に示す。

【００１９】図２にみるように、ミラー２２は、ウエハ
１の外周近傍でその裏面側に隣接して配置されている。
そこで、目視観測用照明装置９を起動することで対物レ
ンズ５を通してウエハ１に照射される光は、ウエハ１の
外周の外側では、矢印で図示するように、対物レンズ５
側に反射し、そのときの映像がカラービデオカメラ１６
に供給される。

【００２０】その結果得られる、モニタ映像は、図３
（ａ）に示すように、白Ｗ、黒Ｂ、白Ｗの映像になり、
ウエハ１の外周の研磨したテーパー部分２４が黒く縞Ｂ
となって現れる。したがって、この黒縞Ｂとその外側部
分との境界位置を算出すれば、ウエハ１について正確な
外周データが得られる。

【００２１】オペレータがキーボード（図示せず）から
全体映像表示の支持をすると、画像処理装置１７は、ウ
エハ１の全体の映像を表示する処理をする。次に、キー
ボードから位置合わせの機能キーを入力することにより
ウエハの中心の基準位置＋外形表示プログラム１７２と
ウエハ中心位置算出表示プログラム１７３とが順次起動
される。図３（ｂ）に示されるように、基準ウエハの外
形が赤色（一点鎖線で表示）でその中心位置に＋マーク
が付された部分映像として表示され、観測中のウエハ１
のの外形が緑色（実線で表示）で同様にその中心位置に
＋マークが付された部分映像としてディスプレイ１８に
表示される。

【００２２】ここで、位置合わせの機能キーをキーボー
ドから入力すると、ウエハ位置決めプログラム１７４が
起動されてウエハ１が基準位置に一致するように位置制
御装置１９が駆動されて、位置決めされる。なお、前記
の赤色と緑色の表示によりウエハ１が基準とずれている
ことが分かるので、位置合わせの機能キーをキーボード
から入力せずに、オペレータがキーボードから例えば、
カーソル等によりあるいはマウス（図示せず）などによ
り緑の図形が赤の図形に一致するようにＸＹＺ移動テー
ブル３０を制御して位置合わせを行うこともできる。

【００２３】この位置決めが終了した時点で、Ｈｅ−Ｎ
ｅレーザ発生装置４を起動して螺旋走査（ＸＹ走査でも
可）により、まず、赤色系Ｈｅ−Ｎｅレーザ画像として
ウエハ１の全体の映像を採取し、ディスプレイ１８に画
像表示する。パターンは規則性があるので、異物かパタ
ーンかの判断をして、異物の位置を指定し、この異物が
検出された位置に対物レンズ５を位置決めしてその観測
映像を赤色系Ｈｅ−Ｎｅレーザ画像として捕らえてディ
スプレイ１８に拡大状態で表示し、異物であるか否かを
確認判定し、あるいはその画像をＶＴＲ２１に録画す
る。

【００２４】以上説明してきたが、実施例では、回転テ
ーブルの例を挙げているが、これは、ＸＹテーブルであ
ってもよい。また、実施例では、ミラーは１箇所である
が、これは複数箇所に設けられていたもよい。特に、Ｘ
Ｙテーブルの場合には、各辺に対応してそれぞれ設ける
とよく、この場合には、ＸＹテーブルが固定されるベー
ス側にミラーを取付ければよい。また、実施例では、ビ
デオカメラの映像を画像処理装置で処理してウエハの外
周エッジ部分の表示データからウエハの中心位置を算出
しているが、検出光学系１８のイメージセンサからの信
号からエッジ部分の信号を取出してウエハのエッジの位
置を求め、ウエハの中心位置を算出してもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明のとおり、この発明の異物検
査装置にあっては、対物光学系によりウエハの周辺エッ
ジの映像を捕らえることができるので、これを介して得
られた映像のデータによってこの外側のラインをウエハ
の外周エッジとして扱い、その中心位置を計算すれば、
正確に、ウエハの中心位置を算出することができる。し
かも、単にミラーを設けるだけでウエハの外周を検出で
きるので、ウエハの外周を検出するために専用に投光系
や受光系を設ける必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、この発明の一実施例のウエハ異物検
査装置の構成図である。

【図２】 図２は、その検出機構部分の説明図である。

【図３】 図３（ａ）は、ディスプレイ上の表示映像の
説明図、図３（ｂ）は、中心合わせの表示映像の説明図
である。

【図４】 図４は、従来のウエハ異物検査装置の検出機
構の説明図である。

【図５】 図５（ａ）は、図４の異物検査装置でウエハ
のエッジ部分をみた場合の光の反射状態の説明図、図５
（ａ）は、これに対するディスプレイ上の表示映像の説
明図である。

【符号の説明】 １…ウエハ、２…回転テーブル、４…Ｈｅ−Ｎｅレーザ
発生装置、５…対物レンズ、６，７，１２…ハーフミラ
ー、８…検出光学系、９…目視観測用照明装置、１３…
顕微鏡、１４…顕微鏡観測光学系、１６…カラービデオ
カメラ、１７…画像処理装置、１８…位置制御装置、２
０…画像処理ＴＶモニタ系、２１…ビデオテープレコー
ダ（ＶＴＲ）、２２…ミラー、２３…ブラケット、３０
…ＸＹＺ移動ステージ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外周側がテーブルより外側にはみ出して載
   置されたウエハの外周位置を検出してウエハの位置決め
   を行うウエハ異物検査装置において、前記ウエハの上部
   に配置された対物光学系と、この対物光学系から得られ
   る映像を電気信号に変換して映像データを生成する画像
   処理装置と、前記はみ出した外周部分の裏面側に隣接し
   てウエハの下側に設けられた鏡とを備え、この鏡により
   前記対物光学系から受けた落射光を反射させ、前記ウエ
   ハの周辺部の映像を前記対物光学系を介して得て、前記
   画像処理によりウエハの外周エッジ部分の前記映像デー
   タから前記ウエハの中心位置を算出して前記ウエハの位
   置決めをすることを特徴とするウエハ異物検査装置。
2. 【請求項２】前記画像処理装置は、前記対物光学系から
   得られる映像をイメージセンサにより電気信号に変換し
   て前記映像データに代えて前記イメージセンサの信号か
   ら外周エッジ部分の位置を算出して前記ウエハの中心位
   置を算出する請求項１記載のウエハ異物検査装置。