JPH09252035A - 半導体ウェーハの外観検査方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ウェーハの検査速度を向上させるこ
と。 【解決手段】 ウェーハ供給キャリア２に収納された半
導体ウェーハ１は、第１ウェーハ搬送ロボット２４によ
り搬送され、第１検査位置３において第１撮像カメラ４
によってウェーハ表面の全体が撮像される。撮像された
画像信号より、ウェーハ表面の異常位置が検出され、続
いて半導体ウェーハ１は、第２ウェーハ搬送ロボット２
６により、第２検査位置８に搬送される。第２検査位置
８においては第２撮像カメラ９によってウェーハ上の異
常位置を拡大して撮像する。その撮像された画像信号よ
り良品または不良品の識別が成され、ウェーハ搬送ロボ
ット２６は検査済みの半導体ウェーハ１を、良品収納キ
ャリア１２または不良品収納キャリア１３に納入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造過
程において利用され、半導体ウェーハ表面の欠陥の有無
を検査して良品および不良品に識別できるようにした半
導体ウェーハの外観検査方法および装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェーハの表面は一般に鏡面に仕
上げられており、その鏡面上に例えば数μｍ程度の傷が
ついたり、また塵が付着していても、半導体製造工程に
おいて品質上の問題が発生する。そのために、半導体装
置の製造過程においてウェーハ表面の検査が必要であ
り、例えば目視による検査工程を導入している。尚、前
記傷や塵による半導体ウェーハの良否は場合により、そ
の大きさ（長さ、面積等）や個数等で判断されている。

【０００３】図１３は目視により半導体ウェーハ表面の
欠陥の有無を検査する様子を示したものである。即ち、
暗室５１内において、半導体ウェーハ５２の表面に対し
て斜め方向から照明灯５３により光を投射し、検査作業
者５４は、前記光の反射光を受けない位置、即ちウェー
ハ５２のほぼ正面の方向よりウェーハ５２の表面状態を
目視により観察するようにしている。ここで、ウェーハ
５２の表面に傷がなく、また塵が付着していなければ、
照明灯５３から投射された光はウェーハ５２の正面方向
から目視できない方向にすべて反射する。しかし、ウェ
ーハ５２の表面に少しでも傷がついたり、また塵が付着
していると、斜め方向から投射された光が拡散し、検査
作業者５４の目の方向に反射光の一部が入射するために
異常を見つけることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した目
視による検査工程は、検査作業者の目視に頼る作業であ
るため、目の疲れを伴い、検査ミスが発生することは免
れないものである。また検査に時間を要し、生産性も低
いという技術的課題も有している。そこで、特開昭５９
−２０８８４７号公報に示されるような撮像カメラによ
り画像を取り込み、画像信号よりウェーハ表面の異常を
検出する手段が提案されている。

【０００５】しかしながら、例えば現状のＣＣＤカメラ
の１フレームにおける画素の数は２００万個程度と限り
があり、この様なＣＣＤカメラにより数μｍの傷や塵を
見付けるためには、一回において数ｍｍ四方の範囲程度
の画像情報を取り込み、判定するのが限度である。従っ
てウェーハ表面を複数の微小の面積単位に分けて順次欠
陥の有無を判定せざるを得ない。例えばシリコンウェー
ハは大きなもので、直径１２インチ（約３００ｍｍ）程
度のものも存在しており、前記したようなＣＣＤカメラ
による検査手段においては、繰り返し回数が多くなり、
一枚のウェーハの検査を終了するのに数時間も要すると
いう技術的課題があった。

【０００６】本発明は、このような従来のものの技術的
課題を解決するためになされたものであり、目視に頼る
ことなく、能率的にウェーハの表面検査を行うことがで
きる半導体ウェーハの外観検査方法および装置を提供す
ることを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に成された本発明にかかる半導体ウェーハの外観検査方
法は、キャリアによって供給される半導体ウェーハの表
面全体を撮像カメラにより撮像し、半導体ウェーハ表面
の異常位置をＸＹ方向の単位面積に分けて特定すると共
に、特定された前記半導体ウェーハの表面の単位面積位
置を撮像カメラにより撮像して半導体ウェーハを良品ま
たは不良品に識別するようにしたことを特徴とするもの
である。

【０００８】また、本発明にかかる半導体ウェーハの外
観検査装置は、ウェーハ供給キャリアに収納された半導
体ウェーハを搬送する第１ウェーハ搬送ロボットと、前
記第１ウェーハ搬送ロボットにより搬送された半導体ウ
ェーハ表面の全体を撮像する第１撮像カメラと、前記第
１撮像カメラによって撮像された画像信号より、半導体
ウェーハ表面の異常位置をＸＹ方向の単位面積に分けて
特定する第１画像信号処理回路と、前記第１画像信号処
理回路によって特定された異常位置を含むウェーハの単
位面積位置を撮像する第２撮像カメラと、前記第２撮像
カメラによって撮像された単位面積の画像信号より、良
品または不良品を識別する第２画像信号処理回路と、前
記第２画像信号処理回路による識別出力によって、検査
済みの半導体ウェーハを良品収納キャリアまたは不良品
収納キャリアに搬送する第２ウェーハ搬送ロボットとを
具備したことを特徴とするものである。

【０００９】そして、前記第１撮像カメラおよび第２撮
像カメラは、好ましくは撮像素子としてＣＣＤを用いた
ＣＣＤカメラが用いられる。

【００１０】また、前記第１撮像カメラが配置された第
１検査位置および第２撮像カメラが配置された第２検査
位置は、外来光を遮断する暗室に成され、且つ第１検査
位置に搬送された半導体ウェーハの全体を照明する広範
囲照明灯と、第２検査位置に搬送された半導体ウェーハ
の異常位置を含む単位面積位置を照明する部分照明灯と
がさらに具備されていることが望ましい。

【００１１】さらに、前記第１ウェーハ搬送ロボット
は、ウェーハ供給キャリアに収納された半導体ウェーハ
を、第１撮像カメラが配置された第１検査位置に搬送す
ると共に、半導体ウェーハを第１検査位置より受け渡し
台に対して搬送するように構成され、また前記第２ウェ
ーハ搬送ロボットは、半導体ウェーハを前記受け渡し台
より第２撮像カメラが配置された第２検査位置に搬送す
ると共に、検査済みの半導体ウェーハを良品収納キャリ
アまたは不良品収納キャリアに搬送するように構成され
ていることが望ましい。

【００１２】また、本発明にかかる半導体ウェーハの外
観検査装置は、ウェーハ供給キャリアに収納された半導
体ウェーハを搬送する第１ウェーハ搬送ロボットと、前
記第１ウェーハ搬送ロボットにより搬送された半導体ウ
ェーハ表面の全体に対して赤外線を照射する赤外線発生
装置と、前記赤外線発生装置によって照射された前記半
導体ウェーハ表面の全体を撮像する赤外線撮像カメラ
と、前記赤外線撮像カメラによって撮像された画像信号
より、半導体ウェーハ表面の異常位置をＸＹ方向の単位
面積に分けて特定する第１画像信号処理回路と、前記第
１画像信号処理回路によって特定された異常位置を含む
ウェーハの単位面積位置を撮像する撮像カメラと、前記
ウェーハの単位面積位置を撮像する撮像カメラによって
撮像された単位面積の画像信号より、良品または不良品
を識別する第２画像信号処理回路と、前記第２画像信号
処理回路による識別出力によって、検査済みの半導体ウ
ェーハを良品収納キャリアまたは不良品収納キャリアに
搬送する第２ウェーハ搬送ロボットとを具備したことを
特徴とするものである。

【００１３】そして、前記赤外線撮像カメラおよびウェ
ーハの単位面積位置を撮像する撮像カメラは、撮像素子
としてＣＣＤを用いたＣＣＤカメラが用いられる。

【００１４】また、前記赤外線撮像カメラが配置された
第１検査位置およびウェーハの単位面積位置を撮像する
撮像カメラが配置された第２検査位置は、外来光を遮断
する暗室に成され、且つ少なくとも前記第１検査位置は
外気温の影響を遮断する断熱材で覆われていることが望
ましい。

【００１５】さらに、前記第１ウェーハ搬送ロボット
は、ウェーハ供給キャリアに収納された半導体ウェーハ
を、赤外線撮像カメラが配置された第１検査位置に搬送
すると共に、半導体ウェーハを第１検査位置より受け渡
し台に対して搬送するように構成され、また前記第２ウ
ェーハ搬送ロボットは、半導体ウェーハを前記受け渡し
台よりウェーハの単位面積位置を撮像する撮像カメラが
配置された第２検査位置に搬送すると共に、検査済みの
半導体ウェーハを良品収納キャリアまたは不良品収納キ
ャリアに搬送するように構成されていることが望まし
い。

【００１６】前記した半導体ウェーハの外観検査方法お
よび装置によると、初めに半導体ウェーハの表面全体を
例えばＣＣＤカメラにより撮像し、半導体ウェーハ表面
の異常位置をＸＹ方向の単位面積に分けて特定する。続
いて、特定された前記半導体ウェーハの表面の単位面積
位置を、再び撮像カメラにより撮像して半導体ウェーハ
を良品または不良品に識別する。

【００１７】このように外観検査を２つの工程に別け、
第１工程においてＣＣＤカメラによる撮像により、ウェ
ーハ全体における異常部分の存在位置を特定し、第２工
程において異常と特定されたウェーハ位置の表面状態の
詳細を確認することで、１枚のウェーハをきわめて能率
よく検査をすることが可能となる。

【００１８】さらに前記した半導体ウェーハの外観検査
方法および装置によると、外観検査の第１工程におい
て、ウェーハ表面の全体に対して赤外線発生装置により
赤外線を照射し、これを赤外線撮像カメラによって撮像
する。赤外線が照射されたウェーハ表面における正常な
鏡面状態の部分は、赤外線の殆どを反射するために蓄熱
することはない。しかし、ウェーハ表面に傷が有った
り、または塵が付着している場合には、赤外線は反射さ
れずに吸収され、当該部分に蓄熱される。

【００１９】この状態を赤外線撮像カメラによって監視
することで、ウェーハ表面上の傷または塵の存在をきわ
めて感度良く検出することが可能となり、検査の能率を
はるかに高めることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる半導体ウェ
ーハの外観検査装置について、先ず図１乃至図６に示す
第１の実施の形態に基づいて詳細に説明する。図１およ
び図２は、本発明の外観検査装置において成される一連
の検査工程について示したものであり、図中同一符号は
同一部分を示している。まず、図１において表面の外観
検査を受ける半導体ウェーハ１は（ａ）に示すように、
箱型のウェーハ供給キャリア２に収納されて検査装置に
搬入される。ウェーハ供給キャリア２に収納された半導
体ウェーハ１は、後述する第１ウェーハ搬送ロボットに
よりチャックされて（ｂ）に示すように第１検査位置３
に搬送され、位置固定される。

【００２１】第１検査位置３には、半導体ウェーハ１の
直上に位置するように第１撮像カメラ４が配置されてい
る。この第１撮像カメラ４は、撮像素子としてＣＣＤを
用いたＣＣＤカメラであり、このカメラ４の撮像レンズ
５は、半導体ウェーハ１の全体の画像を取り込むことが
できる低倍率（短焦点）のものが使用されている。また
第１検査位置３に位置固定された半導体ウェーハ１の斜
め上部には、半導体ウェーハ１の全体を照明することが
できる複数の広範囲照明灯６が配置されている。

【００２２】この第１検査位置３において、前記第１撮
像カメラ（以下ＣＣＤカメラと称する）４によって撮像
されたウェーハ１の全体画像に対応する画像信号は、後
述する第１画像信号処理回路に供給されて、ＸＹ方向
（二次元）の単位面積に分けて半導体ウェーハ表面の異
常位置を演算検出する。

【００２３】このようにして第１検査位置３において撮
像された半導体ウェーハ１は、第１ウェーハ搬送ロボッ
トにより、チャックされて（ｃ）に示す受け渡し台７に
一旦載置される。前記受け渡し台７に載置された半導体
ウェーハ１は、後述する第２ウェーハ搬送ロボットによ
りチャックされて図２（ａ）に示すように第２検査位置
８に搬送され、位置固定される。

【００２４】第２検査位置８には、半導体ウェーハ１の
直上に位置するように第２撮像カメラ９が配置されてい
る。この第２撮像カメラ９は、撮像素子としてＣＣＤを
用いたＣＣＤカメラであり、この第２撮像カメラ（以下
ＣＣＤカメラと称する）９の撮像レンズ１０は、半導体
ウェーハ１のＸＹ方向の単位面積に分けて特定された微
小部分の画像を拡大して取り込む高倍率（長焦点）のも
のが使用されている。

【００２５】また第２検査位置８に位置固定された半導
体ウェーハ１の斜め上部には、半導体ウェーハ１の前記
特定された微小部分を照明することができる複数の部分
照明灯１１が配置されている。

【００２６】この第２検査位置８において、前記ＣＣＤ
カメラ９によって撮像されたウェーハ１の部分画像に対
応する画像信号は、後述する第２画像信号処理回路に供
給されて演算処理され、良品または不良品に識別され
る。このようにして識別された検査済みの半導体ウェー
ハ１は、第２画像信号処理回路から供給される識別信号
によって動作する後述する第２ウェーハ搬送ロボットに
よりチャックされて図２（ｂ）に示すように、箱型の良
品収納キャリア１２または不良品収納キャリア１３に収
納される。

【００２７】図３は、前記図１および図２に示した一連
の検査工程を連続的に実行するようにした半導体ウェー
ハの外観検査装置の全体像を一部透視した状態で示して
いる。尚、図３において、図１および図２と同一符号部
分は同一部分を示しており、したがってその詳細な説明
は省略する。

【００２８】図３に示すように外観検査装置の全体は、
検査台２１の上に配置されており、また供給室１５、第
１検査位置３としての第１検査室および第２検査位置８
としての第２検査室は四方および天井が壁板２２ａ乃至
２２ｅ等により囲まれて暗室に成され、外来光を遮断し
て光学的な検査に影響を与えないように構成されてい
る。（なお図３は、壁板の一部を取り外した状態で示し
ている。）

【００２９】第１検査位置３を囲む壁板２２ａには、長
方形状のウェーハ搬入口２３が開口されており、このウ
ェーハ搬入口２３に臨むように半導体ウェーハ１が収納
された箱型のウェーハ供給キャリア２が配置されてい
る。また第１検査位置３には、第１ウェーハ搬送ロボッ
ト２４が配置されている。この第１ウェーハ搬送ロボッ
ト２４は、駆動装置２４ａに対して水平方向に取り付け
られた第１アーム２４ｂと、この第１アーム２４ｂの先
端部に水平方向に回動可能となるように取り付けられた
第２アーム２４ｃより構成しており、第２アーム２４ｃ
の先端部には、半導体ウェーハ１のチャック部２４ｄが
取り付けられている。

【００３０】また第１検査位置３と第２検査位置８とを
区画する壁板２２ｃには、長方形状のウェーハ搬入口２
５が開口されており、このウェーハ搬入口２５部分に位
置するように受け渡し台７が配置されている。そして第
２検査位置８には、第２ウェーハ搬送ロボット２６が配
置されている。この第２ウェーハ搬送ロボット２６は、
前記した第１ウェーハ搬送ロボット２４と同様に、駆動
装置２６ａに対して水平方向に取り付けられた第１アー
ム２６ｂと、この第１アーム２６ｂの先端部に水平方向
に回動可能となるように取り付けられた第２アーム２６
ｃより構成しており、第２アーム２６ｃの先端部には、
半導体ウェーハ１のチャック部２６ｄが取り付けられて
いる。

【００３１】図３に示した構成において、前記第１ウェ
ーハ搬送ロボット２４は、ウェーハ搬入口２３に臨むよ
うに配置された前記ウェーハ供給キャリア２より半導体
ウェーハ１を、そのチャック部２４ｄによってチャック
し、第１検査位置３に搬入して位置固定する。第１検査
位置３においては、前記したとおりＣＣＤカメラ４によ
り半導体ウェーハ表面の全体が撮像される。この場合、
半導体ウェーハ上の傷または塵ｇの大きさは、図４
（ａ）に１つの方形領域で示すＣＣＤの１画素４ａより
も小さく、１画素上に達する散乱光もごく微量である。

【００３２】したがって、通常のＣＣＤカメラのような
１フレームが１／３０秒の撮像時間では、ＣＣＤの各画
素４ａにおいては、これを感知することはできない。し
かし、この画像の取り込み時間を長くすると、傷または
塵が位置する部分に対応するＣＣＤの１画素分は、微量
散乱光の蓄積により図４（ｂ）に示すように他の画素よ
りも明るく感知するようになる。このようにして異常が
存在するＸＹ方向の位置（ｘ１，ｙ１）が検出される。

【００３３】そして、第１ウェーハ搬送ロボット２４
は、半導体ウェーハ１をウェーハ搬入口２５に配置され
た受け渡し台７に載置する。続いて第２ウェーハ搬送ロ
ボット２６は、受け渡し台７に載置された半導体ウェー
ハ１を、そのチャック部２６ｄによってチャックし、第
２検査位置８に搬入する。第２ウェーハ搬送ロボット２
６は、異常が存在するＸＹ方向の位置（ｘ１，ｙ１）が
第２ＣＣＤカメラ９の直下に位置するように半導体ウェ
ーハ１を移送制御し、位置固定する。

【００３４】この状態で第２ＣＣＤカメラ９は、異常位
置を含むウェーハの単位面積を撮像する。この第２ＣＣ
Ｄカメラ９は、半導体ウェーハ上の傷または塵ｇを拡大
して取り込み、画像信号として出力できるため、この画
像信号を演算処理することにより、例えば形成される影
の位置等によって、傷であるのか塵であるのかを判別す
ることが可能であり、またそのサイズ（Ｗ，Ｌ）も容易
に測定することができる。

【００３５】図５（ａ）は前記第１ＣＣＤカメラ４によ
ってウェーハ全体を撮像し、モニター３１にて再生した
様子を示したものであり、また図５（ｂ）は、第２ＣＣ
Ｄカメラ９によって、異常部分を拡大して撮像し、モニ
ター３１にて再生した様子を示したものである。

【００３６】このようにして半導体ウェーハの異常部分
の詳細が判別され、判別結果にしたがって第２ウェーハ
搬送ロボット２６は、検査済みの半導体ウェーハ１を良
品収納キャリア１２または不良品収納キャリア１３に収
納する。

【００３７】図６は、前記第１ＣＣＤカメラ４および第
２ＣＣＤカメラ９によって撮像された画像信号を演算処
理し、第２ウェーハ搬送ロボット２６を駆動するための
制御信号を生成する回路構成を示したものである。尚、
図６において以前に使用された符号と同一符号部分は同
一部分を示しており、その詳細な説明は省略する。

【００３８】第１ＣＣＤカメラ４によって撮像された画
像信号は、二値化回路としてのＡ／Ｄ変換器４１に供給
され、二値化信号に変換される。この二値化信号は、マ
イクロプロセッサにより構成された第１画像信号処理回
路４２に供給される。この第１画像信号処理回路４２
は、図４（ａ）に示すように第１ＣＣＤカメラ４によっ
て撮像された画像信号をＣＣＤカメラ４の画素単位に分
解し、各画素に対応する半導体ウェーハ上の位置をＸＹ
座標として認識し、図４（ｂ）に示すように異常位置を
「明るい」部分としてとらえる。

【００３９】このようにして処理されたＸＹ座標の情報
は、記憶回路４３に伝達され、記憶回路４３において異
常位置を（ｘ１，ｙ１）のデータとして記憶する。そし
て、半導体ウェーハが第２ウェーハ搬送ロボット２６に
より搬送されてきた時に、前記記憶回路４３より搬送ロ
ボット２６の駆動装置２６ａに対して、異常位置を示す
座標データ（ｘ１，ｙ１）を供給し、これにより搬送ロ
ボット２６は半導体ウェーハ１を異常が存在する位置
（ｘ１，ｙ１）を第２ＣＣＤカメラ９の直下に位置する
ように移送制御し、位置固定する。

【００４０】続いて第２ＣＣＤカメラ９によって当該箇
所を拡大して撮像し、第２ＣＣＤカメラ９よって撮像さ
れた画像信号は、二値化回路としてのＡ／Ｄ変換器４４
に供給され、二値化信号に変換される。この二値化信号
は、マイクロプロセッサにより構成された第２画像信号
処理回路４５に供給される。第２画像信号処理回路４５
においては、二値化信号より傷または塵の判別と、その
大きさが判断され、その判断結果は判定回路４６に供給
される。判定回路４６は第２画像信号処理回路４５から
供給される傷または塵の判別情報と、大きさの情報を用
いて良品または不良品に判別し、この判別結果を搬送ロ
ボット２６の駆動装置２６ａに対して供給する。

【００４１】そして、前記搬送ロボット２６は、判定回
路４６からの指令を受けて、検査済みの半導体ウェーハ
１を良品収納キャリア１２または不良品収納キャリア１
３に収納する。

【００４２】尚、以上に示した第１の実施の形態におい
ては、良品収納キャリア１２および不良品収納キャリア
１３を用意し、半導体ウェーハをいずれかに収納するよ
うにしているが、図３に示すように、準不良品収納キャ
リア１４をさらに用意し、ウェーハ表面に単に塵または
異物が付着しているのみで洗浄工程に戻すことで、当該
ウェーハを使用することが可能な場合のものを収納する
ようにしてもよい。

【００４３】また、前記広範囲照明灯６および部分照明
灯１１は、いずれも複数の照明灯を円環状に配置し、半
導体ウェーハを斜め方向より照射するように構成してい
るが、これに代えて１本の円環状の照明装置を用いるよ
うにしてもよい。

【００４４】次に、図７乃至図１２は本発明にかかる半
導体ウェーハの外観検査装置の第２の実施の形態につい
て示したものである。尚、以下に示す第２の実施の形態
においては、図１乃至図６に示した第１の実施の形態に
対して相違する部分について主に説明し、同一機能部分
については同一の参照符号を付しており、その詳細な説
明は省略する。

【００４５】先ず図７は、前記した図１に示した工程図
に対応するものであり、この第２の実施の形態において
は、半導体ウェーハ１に対して照射する光として赤外線
Ｉｆが用いられる。即ち、ウェーハ供給キャリア２より
搬出され、第１検査位置３に移送された半導体ウェーハ
１には、赤外線発生装置６Ａからの赤外線Ｉｆが、その
斜め上方より照射されるように構成されている。そして
赤外線Ｉｆが照射された半導体ウェーハ１の直上には、
前記半導体ウェーハ１の表面の全体を撮像する赤外線撮
像カメラ４Ａが配置されている。

【００４６】この赤外線撮像カメラ４Ａは、撮像素子と
してＣＣＤ素子を用いたＣＣＤカメラであり、このカメ
ラ４の撮像レンズ５は、半導体ウェーハ１の全体の画像
を取り込むことができる低倍率（短焦点）のものが使用
されている。そして図示していないが、撮像レンズ５の
前部または撮像素子としてのＣＣＤ素子の前部には、赤
外線のみを透過させる赤外線フィルターが備えられ、Ｃ
ＣＤ素子に対しては赤外線のみが到達されるように構成
されている。

【００４７】前記赤外線撮像カメラ４Ａよって撮像され
たウェーハ１の全体画像に対応する画像信号は、前記図
６に示すＡ／Ｄ変換器４１によって二値化信号に変換さ
れる。そして、この二値化信号は、マイクロプロセッサ
により構成された第１画像信号処理回路４２に供給さ
れ、ＸＹ方向（二次元）の単位面積に分けて半導体ウェ
ーハ表面の異常位置が演算検出される。

【００４８】このようにして単位面積に分けて半導体ウ
ェーハ表面の異常位置が演算検出された半導体ウェーハ
１は、前記第１の実施の形態と同様に、図２に示す第２
検査位置８に移送され、半導体ウェーハ１の直上に位置
する撮像カメラ９によってウェーハ１の異常位置を含む
単位面積位置が撮像され、撮像された単位面積の画像信
号は、前記図６に示すＡ／Ｄ変換器４４によって二値化
信号に変換される。そして、この二値化信号は、マイク
ロプロセッサにより構成された第２画像信号処理回路４
５に供給され、第２画像信号処理回路４５による識別出
力によって、検査済みの半導体ウェーハ１は良品収納キ
ャリア１２または不良品収納キャリア１３に搬送され
る。

【００４９】図８は、以上の例に示した一連の検査工程
を連続的に実行するようにした半導体ウェーハの外観検
査装置の全体像を一部透視した状態で示したものであ
り、前記第１の実施の形態において示した図３に対応す
るものである。即ち、図８において前記図３との相違点
は、暗室に成された第１検査位置３としての第１検査室
には、赤外線発生装置６Ａが配置されており、この赤外
線発生装置６Ａは第１ウェーハ搬送ロボット２４によっ
て半導体ウェーハ１が搬送され、所定の撮像位置に固定
された状態で、ウェーハ１の全面に対して斜め上方より
赤外線Ｉｆが照射されるように配置されている。

【００５０】また、第１の実施の形態と同様に前記赤外
線撮像カメラ４Ａが配置された第１検査位置３およびウ
ェーハ１の単位面積位置を撮像する撮像カメラ９が配置
された第２検査位置８は、外来光を遮断する暗室に成さ
れ、且つ供給室１５および第１検査室３は、外気温の影
響を遮断する断熱材で覆われており、室内は一定の温度
が保てるように構成されている。尚、図８においてその
他の構成については前記図３と同様であり、したがって
その詳細な説明は省略する。

【００５１】以下、前記した第２の実施の形態につい
て、図９および図１０に示すフローチャート、並びに図
１１および図１２に示す模式図に基づいて、その作用を
説明する。図９および図１０に示すフローチャートは、
図８に示す装置が成す一連の検査工程について説明する
ものである。

【００５２】先ず図９におけるステップＳ１において、
ウェーハ供給キャリア２に収納されたウェーハ１は、供
給室１５の所定の位置にセットされる。そしてステップ
Ｓ２において、断熱材で覆われた供給室１５内に一定時
間置かれて定温度とされる。一定時間経過すると、ステ
ップＳ３において、第１ウェーハ搬送ロボット２４が動
作してウェーハ１を第１検査室３に搬送し、位置固定す
る。

【００５３】続いてステップＳ４において、赤外線発生
装置６Ａによりウェーハ１の斜め上方よりウェーハ１の
全面に対して赤外線Ｉｆが照射される。図１１（ａ）は
その状態を示したものであり、ウェーハ１上に傷ｇ１ま
たは塵塵ｇ２が存在する場合には、赤外線Ｉｆの乱反射
等により、その部分に蓄熱が成され、これらが存在しな
い領域においては、赤外線Ｉｆはそのまま反射されて蓄
熱の度合いは低くなる。

【００５４】図１１（ｂ）は赤外線照射後の傷ｇ１また
は塵ｇ２が存在するウェーハ１上の蓄熱の状態を示した
ものである。即ち、傷ｇ１および塵ｇ２が存在する部分
は、その部分を中心として温度分布が高温となる。尚、
図ではａ℃＞ｂ℃＞ｃ℃の関係の等温線で示している。

【００５５】ステップＳ５において、この状態における
温度分布を赤外線撮像カメラ４Ａにおいて撮像し、その
画像情報は図６に示したと同様に二値化回路としてのＡ
／Ｄ変換器４１に供給され、二値化信号に変換される。
そしてステップＳ６において、この二値化信号は、マイ
クロプロセッサにより構成された第１画像信号処理回路
４２に供給され、ウェーハ全体をマクロ的に検査する。
即ち、赤外線撮像カメラ４Ａによって撮像された画像信
号をＣＣＤ素子の画素単位に分解し、各画素に対応する
半導体ウェーハ上の位置をＸＹ座標として認識し、異常
位置を「明るい」部分としてとらえる。このようにして
処理されたＸＹ座標の情報は、記憶回路４３に伝達さ
れ、記憶回路４３において異常位置を（ｘ１，ｙ１），
（ｘ２，ｙ２），……のデータとして記憶する。

【００５６】この場合、特に赤外線を照射して異常部分
の蓄熱効果を利用し、これを赤外線撮像カメラにより取
り込むようにしているので、異常部分の監視感度をきわ
めて上昇させることができる。図１２は、可視光を用い
た乱反射特性による監視感度と、赤外線を利用した監視
感度とを比較した様子を示したものである。可視光を用
いた乱反射特性による監視感度によると図１２（ａ）に
示すように、異常点は小さな光の点としてある程度の大
きさ（数μｍ）までは点ｇとして認識できる。しかしな
がら、さらに小さな点（数μｍ以下）は画像として認識
することができない。

【００５７】これに対して、赤外線撮像カメラにより取
り込んだ画像は、図１２（ｂ）に示すように、異常点の
数倍あるいは数十倍の大きさの範囲が相対的に高温部と
して認識することができるため、異常点の位置を感度よ
く特定することができる。次にステップＳ７において
は、ステップＳ６において赤外線により検査した結果に
基づいて、異常が存在するか否か、即ちウェーハ１が良
品か否かが判断され、良品であると判断された場合
（Ｙ）には、ステップＳ７において、良品として情報を
転送する。これは前記図６におけるマイクロプロセッサ
により構成された第１画像信号処理回路４２において判
断され、良品としての情報は記憶回路４３に伝達され
る。

【００５８】また、ステップＳ９においては、ステップ
Ｓ７においてウェーハ１が良品ではないと第１画像信号
処理回路４２で判断された場合（Ｎ）において、ステッ
プＳ１０においてウェーハ１の異常位置データ（ｘ１，
ｙ１），（ｘ２，ｙ２），……を記憶回路４３に伝達す
る。以上のようなステップを経た後、ステップＳ１１に
おいて、第１検査室３に配置された第１ウェーハ搬送ロ
ボット２４は、ウェーハ１を受け渡し台７に対して移動
せしめ、受け渡し台７に載置させる。そしてステップＳ
１２において、第２ウェーハ搬送ロボット２６が作動し
てウェーハ１を受け渡し台７より受け取り、ウェーハ１
を第２検査室８に移送する。

【００５９】次に図１０に示すフローチャートに続き、
ステップＳ２１において、前記第１検査室３における検
査結果に基づく良品か否かの情報により、良品である
（Ｙ）と判断された場合には、ステップＳ２２に移行
し、第２ウェーハ搬送ロボット２６を駆動させてウェー
ハ１を良品収納キャリア１２に搬送する。また、前記第
１検査室３における検査結果に基づく良品か否かの情報
により、良品ではない（Ｎ）と判断された場合には、ス
テップＳ２２に移行し、第２検査室８に配置されたＣＣ
Ｄ素子を用いた撮像カメラ９により詳細検査が成され
る。

【００６０】この撮像カメラ９には、前記したとおり、
半導体ウェーハ１のＸＹ方向の単位面積に分けて特定さ
れた微小部分の画像を拡大して取り込む高倍率（長焦
点）のレンズが搭載されており、したがってステップＳ
１０で得られたウェーハ１における異常部分と判断され
た特定位置（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ２），……を高
分解能で検査することができる。 ステップＳ２４にお
いては、前記特定位置（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ
２），……の全てを検査したか否かが判断され、全て終
了した場合（Ｙ）には、ステップＳ２５において、それ
ぞれの特定な検査位置（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ
２），……における異常の内容を記録する。

【００６１】これは前記図６におけるマイクロプロセッ
サにより構成された第２画像信号処理回路４５におい
て、二値化信号より傷または塵の判別と、その大きさが
判断され、その判断結果は判定回路４６に供給される。
判定回路４６は第２画像信号処理回路４５から供給され
る傷または塵の判別情報と、大きさの情報を用いて良品
または不良品の態様に判別する。 そして、ステップＳ
２６において、第２ウェーハ搬送ロボット２６が駆動さ
れ前記搬送ロボット２６は、判定回路４６からの指令を
受けて、検査済みの半導体ウェーハ１を良品収納キャリ
ア１２または不良品収納キャリア１３に収納する。

【００６２】尚、前記した第２の実施の形態において
は、判定回路４６は第２画像信号処理回路４５から供給
される傷または塵の判別情報と、大きさの情報を用いて
良品または不良品の態様に判別するようにしているが、
良品または不良品さらには塵のみが付着しているとの３
つの態様に判別するようにし、塵のみが付着していると
判定されたウェーハは準不良品収納キャリア１４に収納
し、洗浄工程に戻すようにすることによって、半導体ウ
ェーハの歩留を向上させることができる。

【００６３】また、前記赤外線発生装置は、半導体ウェ
ーハを斜め方向より照射するように構成しているが、こ
れに代えて１本の円環状の赤外線発生装置を用いるよう
にしてもよい。

【００６４】

【発明の効果】以上の説明で明らかなとおり、本発明に
かかる半導体ウェーハの外観検査方法および装置によれ
ば、半導体ウェーハの表面全体を、撮像カメラ、例えば
ＣＣＤカメラにより撮像し、半導体ウェーハ表面の異常
位置を単位面積に分けて特定すると共に、特定された前
記半導体ウェーハの表面位置を、例えばＣＣＤカメラに
より拡大撮像して、半導体ウェーハを良品または不良品
として識別するようにされる。したがって、ウェーハ表
面を微少面積に分けて、端からそれぞれ走査していた従
来の手段に比較して格段に検査速度を上げることが可能
となり、半導体装置の生産性を向上させることができ
る。また、第２撮像カメラ、例えば第２ＣＣＤカメラに
より、半導体ウェーハ上の傷または塵を判断し、後者の
場合、準不良品収納キャリアに収納し、洗浄工程に戻す
ようにすることによって、半導体ウェーハの歩留までも
向上させることができる。

【００６５】さらに、本発明にかかる半導体ウェーハの
外観検査方法および装置によれば、赤外線を照射して、
半導体ウェーハの表面全体を赤外線撮像カメラにより撮
像し、半導体ウェーハ表面の異常位置を単位面積に分け
て特定するようにしたので、ウェーハ表面の傷または塵
が付着した異常位置は、赤外線による蓄熱効果により異
常点の数倍あるいは数十倍の大きさの範囲が相対的に高
温部として認識することができ、異常部分の監視感度を
きわめて上昇させることができる。したがって、格段に
検査速度を上げることが可能となり、半導体装置の生産
性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる外観検査装置の第１の実施の形
態における検査工程を示した工程図である。

【図２】図１に示す工程に続く外観検査装置の検査工程
を示した工程図である。

【図３】本発明にかかる外観検査装置の第１の実施の形
態における全体像を一部透視した状態で示した斜視図で
ある。

【図４】ＣＣＤカメラにおける画素と異常位置の検出状
態を示した状態図である。

【図５】第１ＣＣＤカメラと第２ＣＣＤカメラとの撮像
状態を示した状態図である。

【図６】第１ＣＣＤカメラおよび第２ＣＣＤカメラから
の画像信号を演算処理するための回路構成の一例を示し
たブロック図である。

【図７】本発明にかかる外観検査装置の第２の実施の形
態における検査工程の一部を示した工程図である。

【図８】本発明にかかる外観検査装置の第２の実施の形
態における全体像を一部透視した状態で示した斜視図で
ある。

【図９】図８に示す装置の作用を説明するフローチャー
トである。

【図１０】図９のフローチャート続く図８に示す装置の
作用を説明するフローチャートである。

【図１１】半導体ウェーハに赤外線を照射した場合の作
用を説明する模式図である。

【図１２】半導体ウェーハに可視光および赤外線を照射
した場合の撮像状態の相違を示す模式図である。

【図１３】従来の目視による検査状況を示した模式図で
ある。

【符号の説明】 １ 半導体ウェーハ ２ ウェーハ供給キャリア ３ 第１検査位置（第１検査室） ４ 第１撮像カメラ ４Ａ 赤外線撮像カメラ ４ａ ＣＣＤ画素 ５ 撮像レンズ ６ 広範囲照明灯 ６Ａ 赤外線発生装置 ７ 受け渡し台 ８ 第２検査位置（第２検査室） ９ 第２撮像カメラ １０ 撮像レンズ １１ 部分照明灯 １２ 良品収納キャリア １３ 不良品収納キャリア １４ 準不良品収納キャリア １５ 供給室 ２１ 検査台 ２２ 壁板 ２３ ウェーハ搬入口 ２４ 第１ウェーハ搬送ロボット ２４ａ 駆動装置 ２５ ウェーハ搬入口 ２６ 第２ウェーハ搬送ロボット ３１ モニター ４１ Ａ／Ｄ変換器 ４２ 第１画像信号処理回路 ４３ 記憶回路 ４４ Ａ／Ｄ変換器 ４５ 第２画像信号処理回路 ４６ 判定回路

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キャリアによって供給される半導体ウェ
   ーハの表面全体を撮像カメラにより撮像し、半導体ウェ
   ーハ表面の異常位置をＸＹ方向の単位面積に分けて特定
   すると共に、特定された前記半導体ウェーハの表面の単
   位面積位置を撮像カメラにより撮像して半導体ウェーハ
   を良品または不良品に識別するようにしたことを特徴と
   する半導体ウェーハの外観検査方法。
2. 【請求項２】 ウェーハ供給キャリアに収納された半導
   体ウェーハを搬送する第１ウェーハ搬送ロボットと、前
   記第１ウェーハ搬送ロボットにより搬送された半導体ウ
   ェーハ表面の全体を撮像する第１撮像カメラと、前記第
   １撮像カメラによって撮像された画像信号より、半導体
   ウェーハ表面の異常位置をＸＹ方向の単位面積に分けて
   特定する第１画像信号処理回路と、前記第１画像信号処
   理回路によって特定された異常位置を含むウェーハの単
   位面積位置を撮像する第２撮像カメラと、前記第２撮像
   カメラによって撮像された単位面積の画像信号より、良
   品または不良品を識別する第２画像信号処理回路と、前
   記第２画像信号処理回路による識別出力によって、検査
   済みの半導体ウェーハを良品収納キャリアまたは不良品
   収納キャリアに搬送する第２ウェーハ搬送ロボットとを
   具備したことを特徴とする半導体ウェーハの外観検査装
   置。
3. 【請求項３】 前記第１撮像カメラおよび第２撮像カメ
   ラは、撮像素子としてＣＣＤを用いたＣＣＤカメラであ
   ることを特徴とする請求項２に記載の半導体ウェーハの
   外観検査装置。
4. 【請求項４】 前記第１撮像カメラが配置された第１検
   査位置および第２撮像カメラが配置された第２検査位置
   は、外来光を遮断する暗室に成され、且つ第１検査位置
   に搬送された半導体ウェーハの全体を照明する広範囲照
   明灯と、第２検査位置に搬送された半導体ウェーハの異
   常位置を含む単位面積位置を照明する部分照明灯とがさ
   らに具備されていることを特徴とする請求項２または請
   求項３に記載の半導体ウェーハの外観検査装置。
5. 【請求項５】 前記第１ウェーハ搬送ロボットは、ウェ
   ーハ供給キャリアに収納された半導体ウェーハを、第１
   撮像カメラが配置された第１検査位置に搬送すると共
   に、半導体ウェーハを第１検査位置より受け渡し台に対
   して搬送するように構成され、また前記第２ウェーハ搬
   送ロボットは、半導体ウェーハを前記受け渡し台より第
   ２撮像カメラが配置された第２検査位置に搬送すると共
   に、検査済みの半導体ウェーハを良品収納キャリアまた
   は不良品収納キャリアに搬送するように構成されている
   ことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記
   載の半導体ウェーハの外観検査装置。
6. 【請求項６】 ウェーハ供給キャリアに収納された半導
   体ウェーハを搬送する第１ウェーハ搬送ロボットと、前
   記第１ウェーハ搬送ロボットにより搬送された半導体ウ
   ェーハ表面の全体に対して赤外線を照射する赤外線発生
   装置と、前記赤外線発生装置によって照射された前記半
   導体ウェーハ表面の全体を撮像する赤外線撮像カメラ
   と、前記赤外線撮像カメラによって撮像された画像信号
   より、半導体ウェーハ表面の異常位置をＸＹ方向の単位
   面積に分けて特定する第１画像信号処理回路と、前記第
   １画像信号処理回路によって特定された異常位置を含む
   ウェーハの単位面積位置を撮像する撮像カメラと、前記
   ウェーハの単位面積位置を撮像する撮像カメラによって
   撮像された単位面積の画像信号より、良品または不良品
   を識別する第２画像信号処理回路と、前記第２画像信号
   処理回路による識別出力によって、検査済みの半導体ウ
   ェーハを良品収納キャリアまたは不良品収納キャリアに
   搬送する第２ウェーハ搬送ロボットとを具備したことを
   特徴とする半導体ウェーハの外観検査装置。
7. 【請求項７】 前記赤外線撮像カメラおよびウェーハの
   単位面積位置を撮像する撮像カメラは、撮像素子として
   ＣＣＤを用いたＣＣＤカメラであることを特徴とする請
   求項６に記載の半導体ウェーハの外観検査装置。
8. 【請求項８】 前記赤外線撮像カメラが配置された第１
   検査位置およびウェーハの単位面積位置を撮像する撮像
   カメラが配置された第２検査位置は、外来光を遮断する
   暗室に成され、且つ少なくとも前記第１検査位置は外気
   温の影響を遮断する断熱材で覆われていることを特徴と
   する請求項６または請求項７に記載の半導体ウェーハの
   外観検査装置。
9. 【請求項９】 前記第１ウェーハ搬送ロボットは、ウェ
   ーハ供給キャリアに収納された半導体ウェーハを、赤外
   線撮像カメラが配置された第１検査位置に搬送すると共
   に、半導体ウェーハを第１検査位置より受け渡し台に対
   して搬送するように構成され、また前記第２ウェーハ搬
   送ロボットは、半導体ウェーハを前記受け渡し台よりウ
   ェーハの単位面積位置を撮像する撮像カメラが配置され
   た第２検査位置に搬送すると共に、検査済みの半導体ウ
   ェーハを良品収納キャリアまたは不良品収納キャリアに
   搬送するように構成されていることを特徴とする請求項
   ６乃至請求項８のいずれかに記載の半導体ウェーハの外
   観検査装置。