WO2006059647A1 - 表面検査装置及び表面検査方法 - Google Patents

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WO2006059647A1
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image
outer peripheral
plate
camera unit
imaging
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PCT/JP2005/021997
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Inventor
Yoshinori Hayashi
Hiroyuki Naraidate
Makoto Kyoya
Koji Izunome
Hiromi Nagahama
Miyuki Shimizu
Kazuhiko Hamatani
Original Assignee
Shibaura Mechatronics Corporation
Toshiba Ceramics Co., Ltd.
Netindex Inc.
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    • G01N2021/8841—Illumination and detection on two sides of object

Definitions

  • the present invention relates to a surface inspection apparatus and a surface inspection method for photographing a plurality of surfaces formed on an outer peripheral edge of a plate-like object such as a silicon wafer and obtaining images of the plurality of surfaces.
  • an edge portion is formed on the outer peripheral edge of a silicon wafer, which is a plate-like object, by an outer peripheral surface and a pair of upper and lower plate surfaces of the silicon wafer.
  • the edge is chamfered because it is easily damaged by external force.
  • the outer peripheral surface of the silicon wafer has an outer peripheral surface and a first tapered surface and a second tapered surface formed by chamfering.
  • the chamfered silicon wafer is inspected for defects such as dents, cracks, microprojections, and particle adhesion on the three surfaces of the outer peripheral edge.
  • a conventional surface inspection apparatus has first to third CCD cameras 1 Oa, 10b, and 10c as imaging units.
  • the outer peripheral edge of the disk-shaped silicon wafer 100 to be inspected the outer peripheral surface 101a, the upper tapered surface 101b formed by chamfering the upper edge of the silicon wafer 100, and the chamfering of the lower outer edge of the silicon wafer 100 Three surfaces of the lower tapered surface 101c formed in this way are formed.
  • the first CCD camera 10a is disposed at a position facing the outer peripheral surface 101a of the outer peripheral edge, and the second CCD camera 10b is disposed at a position facing the upper tapered surface 101b. in front
  • the third CCD camera 10c is disposed at a position facing the lower tapered surface 101c.
  • the first to third CCD cameras 10 a, 10 b, and 10 c can be rotated by rotating the silicon wafer 100 around its center (not shown) as the outer peripheral edge of the silicon wafer 100.
  • the outer peripheral surface 101a, the upper tapered surface 101b, and the lower tapered surface 101c are separately imaged.
  • a corresponding image and an image corresponding to the lower tapered surface 101c based on the imaging signal output from the third CCD camera 10c are obtained separately.
  • These images are displayed on a monitor device, for example.
  • the inspector detects cracks and particles in the outer peripheral edge from images corresponding to the outer peripheral surface 101a, the upper tapered surface 101b, and the lower tapered surface 101c of the outer peripheral edge of the silicon wafer 100 displayed on the monitor device. It is inspected whether there is a defect such as adhesion.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-139523
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-243465
  • the provision of the three CCD cameras 10a, 10b, and 10c may increase the size of the apparatus itself and increase the cost.
  • the first to third CCD cameras 10a may increase the size of the apparatus itself and increase the cost.
  • the image processing also becomes complicated.
  • the present invention has been made to solve the conventional problems as described above, and provides a surface inspection apparatus and a surface inspection method that can be reduced in cost and can be made compact, and that image processing can be facilitated. It is to provide. [0013]
  • the present invention is a surface inspection apparatus for inspecting a plurality of surfaces formed on an outer peripheral edge of a plate-like object,
  • the imaging mechanism includes an optical system that guides images of a plurality of surfaces of the plate-like object in the same direction, and an imaging surface, and images of the plurality of surfaces guided in the same direction by the optical system are the imaging surfaces.
  • the surface inspection apparatus comprises a single camera unit arranged so as to be imaged.
  • the present invention is a surface inspection method for inspecting a plurality of surfaces formed on an outer peripheral edge of a plate-like object
  • an image corresponding to a plurality of surfaces formed on the outer peripheral edge of the plate-like object to be inspected can be obtained by a single camera unit. Therefore, it becomes possible to achieve low cost and compactness of the apparatus.
  • the image of each of the plurality of surfaces at the outer peripheral edge of the plate-like object is formed on the imaging surface of a single camera unit, the plurality of the plurality of surfaces imaged on the imaging surface is also used. Since these images can be processed all at once, the image processing becomes easy.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an imaging mechanism in a surface inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows another configuration of the imaging mechanism in the surface inspection apparatus according to the embodiment of the present invention. It is a figure which shows a composition example.
  • FIG. 3 is a diagram showing a basic configuration of a surface inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing a silicon wafer to be imaged.
  • FIG. 5 is a view showing an example of a display image when the outer peripheral edge portion where the notch of the silicon wafer shown in FIG. 4 is formed is photographed.
  • FIG. 6 is a diagram showing another configuration example of the imaging mechanism in the surface inspection apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view showing an example of a display image when an outer peripheral edge portion where a notch of a silicon wafer is formed using the imaging mechanism shown in FIG.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of an imaging mechanism in a conventional surface inspection apparatus. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the imaging mechanism 50 of the surface inspection apparatus is configured as shown in FIG.
  • This surface inspection apparatus uses a plate-like silicon wafer 100 as an inspection object, and can inspect defects such as cracks and adhesion of particles on the outer periphery thereof.
  • a silicon wafer 100 is set on a turntable 110 and rotates around its axis Lc as the turntable 110 rotates.
  • the outer peripheral edge portion of the silicon wafer 100 is chamfered with an outer peripheral surface 101a and a first edge formed by the upper surface, which is a surface opposite to the outer peripheral surface 101a and the surface facing the turntable 110.
  • An upper tapered surface 101b which is a first tapered surface formed by chamfering, and a second tapered surface formed by chamfering a second edge portion formed by the outer peripheral surface 101a and the lower surface facing the turntable. It has a lower tapered surface 101c.
  • a first guide mirror 11 is disposed in the vicinity of the upper tapered surface 101b at the outer peripheral edge of the silicon wafer 100, and a second guide mirror 12 is disposed in the vicinity of the lower tapered surface 101c.
  • the direction in which the image of the upper tapered surface 101b reflected by the first guide mirror 11 is guided is the same as the direction in which the image of the lower tapered surface 10 lc reflected by the second guide mirror 12 is guided.
  • Tilt is set.
  • the camera unit 20 includes a camera lens 20a and a camera body 20b.
  • the camera body 20b includes, for example, a CCD line sensor 20c as an imaging device, and an image guided through the camera lens 20a is formed on the imaging surface 20d of the CCD line sensor 20c.
  • the camera unit 20 has a visual field range including the outer peripheral edge of the silicon wafer 100, and the image of the upper tapered surface 101b and the lower side guided by the first guide mirror 11 and the second guide mirror 12 described above.
  • the taper surface 101c is disposed at a position where the image is focused on the imaging surface 20d, that is, a position where the image is formed in focus.
  • the relative positional relationship between the upper tapered surface 101b, the first guide mirror 11 and the camera unit 20 and the relative positional relationship between the lower tapered surface 101c, the second guide mirror 12 and the camera unit 20 are as follows. As described above, the image of the upper taper surface 101b and the image of the lower taper surface 101c can be simultaneously focused on the imaging surface 20d.
  • An image of the outer peripheral surface 101a of the silicon wafer 100 is formed on the imaging surface 20d in the camera body 20b through the camera lens 20a of the camera unit 20.
  • the optical path length from the upper tapered surface 101b and the lower tapered surface 101c to the camera unit 20 via the first guide mirror 11 and the second guide mirror 12, respectively, and the distance from the outer peripheral surface 101a to the camera unit 20 are as follows. Since the optical path lengths are different, the image of the outer peripheral surface 101a is not focused on the imaging surface 20d in the camera body 20b as it is. Therefore, the correction lens 13 having a convex lens force is installed between the outer peripheral surface 101a of the silicon wafer 100 and the camera cut 20.
  • the virtual image forming position force is the optical path length to the camera unit 20, the upper tapered surface 101b and the lower tapered surface described above.
  • the optical path lengths from 101c to the camera unit 20 through the first guide mirror 11 and the second guide mirror 12 can be made uniform.
  • the image of the outer peripheral surface 101a of the silicon wafer 100 is guided by the correction lens 13 and the camera lens 20a so as to form an image in a focused state on the imaging surface 20d in the power main body 20b.
  • the first guide mirror 11, the second guide mirror 12 and the correction lens 13 as an optical system installed between the camera unit 20 and the outer peripheral edge of the silicon wafer 100 allow the front to The images of the outer peripheral surface 101a, the upper tapered surface 101b, and the lower tapered surface 101c at the outer peripheral edge are guided so as to be focused on the imaging surface 20d of the camera unit 20.
  • the correction lens 13 may not be installed between the camera unit 20 and the outer peripheral surface 101a of the silicon wafer 100.
  • the camera unit 20 is installed at a position where the image of the outer peripheral surface 101a is focused on the imaging surface 20d by adjusting the focal position of the camera lens 20a.
  • correction lenses each including a concave lens are installed in the optical path between the upper tapered surface 101b and the camera unit 20 and in the optical path to the lower tapered surface 101c and the camera unit 20, respectively. This also allows each image of the outer peripheral surface 101a, the upper tapered surface 101b, and the lower taper surface 101c of the silicon wafer 100 to be focused on the imaging surface 20d of the camera unit 20 in a focused state.
  • the imaging in the focused state of the imaging surface 20d is not only when the image (real image or virtual image) captured by the camera unit 20 matches the focal position of the camera lens 20a. This includes cases where the focal length of the camera lens 20a is within the range.
  • the surface inspection apparatus is provided with an illumination device (not shown) that illuminates the outer peripheral edge of the silicon wafer 100.
  • an illumination device for example, a C-shaped light source used in the devices disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-139523 and Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-243465 can be used.
  • the imaging mechanism of the surface inspection apparatus can also be configured as shown in FIG.
  • the imaging mechanism 50A in this case includes the direction changing mirror 14 that constitutes an optical system installed between the camera unit 20 and the outer peripheral edge of the silicon wafer 100.
  • the direction conversion mirror 14 passes through the image of the outer peripheral surface 101a of the silicon wafer 100 guided through the correction lens 13, the image of the upper tapered surface 101b guided through the first guide mirror 11, and the second guide mirror 12.
  • the image of the lower taper surface 101 c that is guided is reflected and the direction of guiding is converted by approximately 90 °.
  • the camera unit 20 is arranged so as to form an image on the imaging surface 20d of the CCD line sensor 20c in each image force S camera body 20b reflected by the direction conversion mirror 14.
  • the camera unit 20 (see FIG. 1) that has been installed facing the outer peripheral edge of the silicon wafer 100 to be inspected is replaced with the silicon wafer. It will be possible to install 100 diagonally below.
  • the surface inspection apparatus includes the camera unit 20, the image processing apparatus 30, and the monitor apparatus 40 that are arranged at predetermined positions in which the outer peripheral edge of the silicon wafer 100 is in the visual field range.
  • the camera unit 20 sequentially outputs image signals corresponding to three images of the outer peripheral surface 101a, the upper tapered surface 101b, and the lower tapered surface 101c of the silicon wafer 100 rotated by the turntable 110. send.
  • the image processing device 30 sequentially captures image signals from the camera unit 20, and based on the image signals, stores image data representing an image captured by the camera unit 20 in a one-screen image memory. expand. Then, the image processing device 30 sequentially outputs the image data for one screen developed on the image memory to the monitor device 40. As a result, the image for one screen is displayed on the monitor device 40.
  • the notch 102 is taken in when the camera unit 20 enters the visual field range.
  • the image displayed on the monitor device 40 is as shown in FIG.
  • the field image portion Ea corresponding to the outer peripheral surface 101a of the silicon wafer 100, the field image portion Eb corresponding to the upper taper surface 101b sandwiching it, and the lower taper surface
  • the visual field image portion Ec corresponding to 101c is displayed.
  • An outer peripheral surface image 200a including the notch portion 201a appears in the visual field image portion Ea corresponding to the outer peripheral surface 101a, and an upper tapered portion including the notch portion 20 lb in the visual field image portion Eb corresponding to the upper tapered surface 101b.
  • the surface image 200b appears, and the lower tapered surface image 200c including the notch portion 201c appears in the visual field image portion Ec corresponding to the lower tapered surface 101c.
  • the outer peripheral surface image 200a, the upper tapered surface image 200b, and the lower tapered surface image 200c are originally images included in one screen. Therefore, even if these images are not synchronized
  • the horizontal position on the screen 40a of the notch 201a of the outer peripheral surface image 200a, the notch 201b of the upper tapered surface image 200b, and the notch 201c of the lower tapered surface image 200c is the same.
  • the inspector looks at the outer peripheral surface image 200a, the upper tapered surface image 200b, and the lower tapered surface image 200c that appear as one screen image on the screen 40a of the monitor device 40, and the outer peripheral surface 101a of the outer peripheral edge portion.
  • a defect such as a dent, a crack, a minute protrusion, or an adhesion of particles.
  • the surface inspection apparatus by photographing the outer peripheral edge of the silicon wafer 100 with the single camera unit 20, the outer peripheral surface 101a constituting the outer peripheral edge, the upper taper.
  • An image for one screen including a clear outer peripheral surface image 200a, an upper tapered surface image 200b, and a lower tapered surface image 200c corresponding to the respective images of the surface 101b and the lower tapered surface 101c is displayed on the motor device 40. It becomes like this. Therefore, the conventional apparatus does not require a plurality of cameras for individually photographing each surface, and can achieve low cost and compactness of the apparatus.
  • the image processing apparatus 30 processes image data corresponding to the images of the outer peripheral surface 101a, the upper tapered surface 101b, and the lower tapered surface 101c as image data for one screen rather than individually processing the image data. Can do. This makes it possible to reduce the amount of image processing, and as described above, even when the silicon wafer 100 to be inspected rotates, it is necessary to synchronize the image display corresponding to each surface. Nor. For this reason, the processing in the image processing apparatus 30 is also relatively simple.
  • FIG. 6 shows still another embodiment of the surface inspection apparatus.
  • the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same symbols, and detailed description thereof is omitted.
  • the imaging mechanism 50 shown in FIG. 1 images the outer peripheral surface 101a, the upper tapered surface 101b, and the lower tapered surface 101c of the silicon wafer 100
  • the imaging mechanism 50B shown in FIG. the images of the outer peripheral edge upper surface 100a and the outer peripheral edge lower surface 100b of the silicon wafer 100 are imaged on the imaging surface 20d in the camera body 20b through the camera lens 20a of the camera unit 20.
  • the imaging mechanism 50B is provided in the vicinity of the outer peripheral edge upper surface 100a of the silicon wafer 100.
  • the third guide mirror 15 is disposed on the outer peripheral edge lower surface 100b, and the fourth guide mirror 16 is disposed near the lower surface 100b of the outer peripheral edge. Both the direction in which the image of the outer peripheral edge upper surface 100a reflected by the third guide mirror 15 is guided and the direction in which the image of the outer peripheral surface lower surface 100b reflected by the fourth guide mirror 16 is guided are the first.
  • the third taper 101 b is parallel to the direction in which the image of the upper tapered surface 101 b reflected by the first guide mirror 11 and the image of the lower tapered surface 101 c reflected by the second guide mirror 12 are guided. The tilt angles of the guide mirror 15 and the fourth guide mirror 16 are set.
  • the images of the outer peripheral edge upper surface 100a and the outer peripheral edge lower surface 100b of the silicon wafer 100 are formed on the imaging surface 20d in the camera body 20b through the camera lens 20a of the camera unit 20.
  • correction lenses 17 having a concave lens force are provided between the outer peripheral edge upper surface 100a of the silicon wafer 100 and the camera unit 20 and between the outer peripheral edge lower surface 100b and the camera unit 20, respectively.
  • optical path lengths of the two can be optically aligned by installing the correction lens 17, the image power correction lens 17 and the camera lens of the outer peripheral edge upper surface 100a and the outer peripheral edge lower surface 100b of the silicon wafer 100 are provided. When guided into the camera body 20b through 20a, these images are focused on the imaging surface 20d of the CCD line sensor 20c.
  • the outer peripheral surface of the outer periphery of the silicon wafer 100 is formed by the first to fourth guide mirrors 11, 12, 15, 16 and the correction lenses 13, 17 as the optical system.
  • 101a, upper taper surface 101b, lower taper surface 101c, outer peripheral edge upper surface 100a and outer peripheral edge lower surface 100b are each focused on the imaging surface 20d of the single camera unit 20 in a focused state. Led.
  • the camera unit 20 sequentially sends image signals corresponding to five images of the silicon wafer 100 rotated by the turntable 110 to the image processing device 30 shown in FIG.
  • the image processing device 30 sequentially captures image signals from the camera unit 20, and develops image data representing an image captured by the camera unit 20 in an image memory based on the image signals. Then, the image processing device 30 sequentially outputs the image data for one screen developed on the image memory to the monitor device 40.
  • FIG. 7 shows an image displayed on the screen 40a of the monitor device 40 when the silicon wafer 100 is imaged using the imaging mechanism 50B, and corresponds to FIG.
  • FIG. 7 differs from FIG. 5 in that the field image portion Ed corresponding to the outer peripheral edge upper surface 100a of the silicon wafer 100 and the outer peripheral edge lower surface 100b are displayed in the screen 40a of the monitor device 40.
  • the corresponding visual field image portion Ee is displayed at the uppermost position and the lowermost position, respectively.
  • the outer peripheral edge upper surface image 200d including the notch 201d appears in the visual field image portion Ed corresponding to the outer peripheral edge upper surface 100a
  • the visual field image portion Ee corresponding to the outer peripheral edge lower surface 100b includes the notch 201e.
  • the outer peripheral edge lower surface image 200e appears.
  • the outer peripheral surface image 200a, the upper tapered surface image 200b, the lower tapered surface image 200c, the outer peripheral edge upper surface image 200d, and the outer peripheral peripheral surface lower surface image 200e Becomes an image included in one screen.
  • the notch portion 201a of the outer peripheral surface image 200a, the notch portion 201b of the upper tapered surface image 200b, and the notch portion 201c of the lower tapered surface image 200c The horizontal position on the screen 40a of the notch portion 201d of the outer peripheral edge upper surface image 200d and the notch portion 201e of the outer peripheral edge lower surface image 20Oe is the same.
  • the inspector looks at the screen 40a of the monitor device 40 and sees the outer peripheral surface 101a of the outer peripheral edge of the silicon wafer 100, the upper tapered surface 101b, the lower tapered surface 101c, the outer peripheral upper surface 100ad and It can be visually inspected whether the outer peripheral edge lower surface 100b has a defect such as a dent, a crack, a minute protrusion, or an adhesion such as a particle.
  • the optical system installed between the camera unit 20 and the outer peripheral edge of the silicon wafer 100 to be inspected is not limited to the configuration shown in FIGS. 1, 2, and 6, and the outer peripheral edge thereof. There is no particular limitation as long as each image of a plurality of surfaces constituting the unit can be guided to the camera unit 20 and imaged on the imaging surface 20d of the CCD line sensor 20c!
  • the image processing device 30 displays an image based on the image signal from the camera unit 20.
  • predetermined image analysis processing just by displaying the data on the data device 40, it is possible to automatically determine the presence / absence of a defect, the number, classification, and the like.
  • the surface inspection apparatus and the surface inspection method according to the present invention can be reduced in cost and can be made compact, and image processing thereof can be facilitated. It is useful as a surface inspection apparatus and a surface inspection method for inspecting the surface of the surface. Industrial applicability
  • the surface inspection apparatus and the surface inspection method of the present invention it is possible to obtain images corresponding to a plurality of surfaces at the outer peripheral edge of a plate-like object to be inspected using a single camera unit. Therefore, low cost and compactness of the apparatus can be achieved.
  • images of the plurality of surfaces at the outer peripheral edge of the plate-like object to be inspected are formed on the imaging surface of a single camera unit, and a plurality of the plurality of surfaces imaged on the imaging surface are formed. Since the images corresponding to these images can be processed at once, the image processing becomes easy.

Abstract

　板状物体（１００）の外周縁部に形成された複数の面（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ）を検査する表面検査装置であって、 　板状物体の複数の面が形成された外周縁部を撮影する撮影装置（３０）と、撮影装置にて得られた画像を処理する画像処理装置を具備し、 　撮影装置は、板状物体の複数の面の像を同一方向に導く光学系（１１，１２，１３）と、撮像面（２０ｄ）を有し、光学系によって同一方向に導かれた複数の面の像が撮像面に結像されるよう配置された単一のカメラユニット（２０）によって構成されている。

Description

表面検査装置及び表面検査方法
技術分野
[0001] 本発明は、シリコンウェハ等の板状物体の外周縁部に形成された複数の面を撮影 し、該複数の面の画像を得るようにした表面検査装置及び表面検査方法に関する。 背景技術
[0002] 一般に、板状物体であるシリコンウェハの外周縁部には外周面と、該シリコンウェハ の上下一対の板面とによってエッジ部が形成される。エッジ部は外力が加わることで 損傷し易いため面取り加工される。それによつて、シリコンウェハの外周縁部には外 周面と、面取り加工によって形成された第 1のテーパ面及び第 2のテーパ面が存在 する。
[0003] 前記板状物体の外周縁部に形成された 3つの面に打痕、クラック、微小突起、パー ティクルの付着などの欠陥があると、シリコンウェハに致命的な不具合が生じることが ある。そこで、面取り加工されたシリコンウェハは、外周縁部の 3つの面に打痕、クラッ ク、微小突起、パーティクルの付着などの欠陥があるか否かを検査するようにしている
[0004] 従来、シリコンウェハにおける外周縁部の検査をする場合、該外周縁部の複数の 面を撮影し、該複数の面の画像を得るようにした表面検査装置が提案されている。こ のような従来技術は、たとえば、下記に示す特許文献 1や特許文献 2に示されている
[0005] すなわち、従来の表面検査装置は、図 8に示すように、第 1乃至第 3の CCDカメラ 1 Oa、 10b、 10cを撮影部として有している。検査対象となる円盤状のシリコンウェハ 10 0の外周縁部には、外周面 101a、シリコンウェハ 100の上面外縁の面取りにて形成 された上側テーパ面 101b、及びシリコンウェハ 100の下面外縁の面取りにて形成さ れた下側テーパ面 101cの 3つの面が形成されている。
[0006] 前記第 1の CCDカメラ 10aは前記外周縁部の外周面 101aに対向する位置に配置 され、第 2の CCDカメラ 10bは上側テーパ面 101bに対向する位置に配置される。前 記第 3の CCDカメラ 10cは前記下側テーパ面 101cに対向する位置に配置される。
[0007] このような状態で、シリコンウェハ 100をその中心を軸（図示略）にして回転させるこ とにより、第 1乃至第 3の CCDカメラ 10a、 10b、 10cそれぞれがシリコンウェハ 100の 外周縁部における外周面 101a、上側テーパ面 101b及び下側テーパ面 101cを別 々に撮像する。
[0008] それによつて、第 1の CCDカメラ 10aから出力される撮像信号に基づく外周面 101a に対応した画像と、第 2の CCDカメラ 10bから出力される撮像信号に基づく上側テー パ面 101bに対応した画像と、第 3の CCDカメラ 10cから出力される撮像信号に基づ く下側テーパ面 101cに対応した画像がそれぞれ別々に得られることになる。
[0009] これらの画像は、たとえばモニタ装置に表示される。検査員は、そのモニタ装置に 表示された前記シリコンウェハ 100の外周縁部の外周面 101a、上側テーパ面 101b 及び下側テーパ面 101cのそれぞれに対応する画像から、前記外周縁部にクラック やパーティクルの付着等の欠陥が存在するか否かを検査する。
特許文献 1 :特開 2003— 139523号公報
特許文献 2：特開 2003 - 243465号公報
発明の開示
[0010] [発明が解決しょうとする課題]
し力しながら、前述したような従来の表面検査装置では、シリコンウェハの外周縁部 に形成された複数の面、つまり外周面 101a、上側テーパ面 101b及び下側テーパ面
101cをそれぞれ第 1乃至第 3の CCDカメラ 10a、 10b、 10cで撮影し、各面ごとに別 々の画像を得るようにしている。
[0011] そのため、 3台の CCDカメラ 10a、 10b、 10cを備えることで、装置自体が大型化す ると共にコストがかさんでしまうということがある。また、第 1乃至第 3の CCDカメラ 10a
、 10b、 10cから別々に得られた 3画面の画像の同期合わせをする必要が生じるから
、その画像処理も複雑なものとなってしまう。
[0012] 本発明は、前述したような従来の問題を解決するためになされたもので、低コスト化 かつコンパクト化が可能で、その画像処理も容易になり得る表面検査装置及び表面 検査方法を提供するものである。 [0013] 本発明は、板状物体の外周縁部に形成された複数の面を検査する表面検査装置 であって、
前記板状物体の複数の面が形成された外周縁部を撮影する撮影機構と、 前記撮影機構にて得られた画像を処理する画像処理装置を具備し、
前記撮影機構は、前記板状物体の複数の面の像を同一方向に導く光学系と、 撮像面を有し、前記光学系によって同一方向に導かれた複数の面の像が前記撮 像面に結像されるよう配置された単一のカメラユニットによって構成されていることを 特徴とする表面検査装置にある。
[0014] 本発明は、板状物体の外周縁部に形成された複数の面を検査する表面検査方法 であって、
前記板状物体の外周縁部に形成された複数の面の各像を同一方向に導く工程と、 同一方向に導かれた複数の面の各像を単一のカメラユニットの撮像面に結像させ る工程と、
前記カメラユニットの撮像面に結像された前記複数の面の各像を画像処理するェ 程と
を具備したことを特徴とする表面検査方法にある。
[0015] [発明の効果]
本発明に係る表面検査装置及び表面検査方法によれば、単一のカメラユニットに よって検査対象となる板状物体の外周縁部に形成された複数の面に対応した画像を 得ることができるので、その装置の低コストィ匕及びコンパクトィ匕を図ることができるよう になる。
[0016] し力も、板状物体の外周縁部の複数の面それぞれの像が単一のカメラユニットの撮 像面に結像されるため、その撮像面に結像した前記複数の面の複数の画像を一括 して処理できるようになるので、その画像処理も容易になる。
図面の簡単な説明
[0017] [図 1]図 1は、本発明の実施の形態に係る表面検査装置における撮影機構の構成例 を示す図である。
[図 2]図 2は、本発明の実施の形態に係る表面検査装置における撮影機構の他の構 成例を示す図である。
[図 3]図 3は、本発明の実施の形態に係る表面検査装置の基本構成を示す図である [図 4]図 4は、撮影対象となるシリコンウェハを示す図である。
[図 5]図 5は、図 4に示すシリコンウェハのノッチが形成された外周縁部を撮影した際 の表示画像例を示す図である。
[図 6]図 6は、本発明の実施の形態に係る表面検査装置における撮像機構の他の構 成例を示す図である。
[図 7]図 7は、図 6に示す撮像機構を用いてシリコンウェハのノッチが形成された外周 縁部を撮影した際の表示画像例を示す図である。
[図 8]図 8は、従来の表面検査装置における撮影機構の構成例を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
[0018] 以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
[0019] 本発明の実施の形態に係る表面検査装置の撮影機構 50は、図 1に示すように構 成される。この表面検査装置は、板状のシリコンウェハ 100を検査対象とし、その外 周縁部のクラックやパーティクルの付着などの欠陥を検査し得るものである。
[0020] 図 1において、シリコンウェハ 100は、ターンテーブル 110上にセットされ、そのター ンテーブル 110の回転に伴ってその軸心 Lcを中心にして回転するようになっている 。シリコンウェハ 100の外周縁部は、外周面 101aと、この外周面 101aと前記ターン テーブル 110に対向する面とは逆側の面である、上面とがなす第 1のエッジ部を面取 りして形成された第 1のテーパ面である、上側テーパ面 101bと、外周面 101aと前記 ターンテーブルに対向する下面とがなす第 2のエッジ部を面取りして形成された第 2 のテーパ面である、下側テーパ面 101cを有する。
[0021] シリコンウェハ 100の外周縁部における上側テーパ面 101b近傍には第 1のガイドミ ラー 11が配置され、その下側テーパ面 101c近傍には第 2のガイドミラー 12が配置さ れている。第 1のガイドミラー 11にて反射された上側テーパ面 101bの像が導かれる 方向と、第 2のガイドミラー 12にて反射された下側テーパ面 10 lcの像が導かれる方 向とが同方向に平行となるように、第 1のガイドミラー 11及び第 2のガイドミラー 12の 傾きが設定されている。
[0022] カメラユニット 20は、カメラレンズ 20aとカメラ本体 20bを有している。カメラ本体 20b は、例えば、撮像素子として CCDラインセンサ 20cを備え、カメラレンズ 20aを通して 導かれる像がその CCDラインセンサ 20cの撮像面 20dに形成されるようになって 、る 。そして、カメラユニット 20は、シリコンウェハ 100の外周縁部を含む視野範囲を有し 、前述した第 1のガイドミラー 11及び第 2のガイドミラー 12にて導かれる上側テーパ 面 101bの像及び下側テーパ面 101cの像が前記撮像面 20dに合焦状態で結像さ れる位置、つまりピントが合う状態で結像される位置に配置されて 、る。
[0023] なお、上側テーパ面 101b、第 1のガイドミラー 11及びカメラユニット 20の相対的位 置関係と、下側テーパ面 101c、第 2のガイドミラー 12及びカメラユニット 20との相対 的位置関係とを同じにすることにより、前述したように、上側テーパ面 101bの像と下 側テーパ面 101cの像とを同時に前記撮像面 20dに合焦状態で結像させることがで きる。
[0024] シリコンウェハ 100の外周面 101aの像はカメラユニット 20のカメラレンズ 20aを通し てカメラ本体 20b内の撮像面 20dに形成される。この場合、上側テーパ面 101b及び 下側テーパ面 101cから第 1のガイドミラー 11及び第 2のガイドミラー 12を介したカメ ラユニット 20までのそれぞれ光路長と、外周面 101aからカメラユニット 20までの光路 長が異なるため、そのままでは、外周面 101aの像がカメラ本体 20b内の撮像面 20d に合焦状態で結像されない。そこで、シリコンウェハ 100の外周面 101aとカメラュ- ット 20との間に凸レンズ力もなる補正レンズ 13を設置する。
[0025] この補正レンズ 13によりシリコンウェハ 100の外周面 101 aの虚像を形成することに より、その虚像形成位置力もカメラユニット 20までの光路長と、前述した上側テーパ 面 101b及び下側テーパ面 101cから第 1のガイドミラー 11及び第 2のガイドミラー 12 を介したカメラユニット 20までのそれぞれの光路長とを揃えることができる。これにより 、シリコンウェハ 100の外周面 101aの像が補正レンズ 13及びカメラレンズ 20aにて力 メラ本体 20b内の撮像面 20dに合焦状態で結像するように導かれる。
[0026] このように、カメラユニット 20とシリコンウェハ 100の外周縁部との間に設置した光学 系としての第 1のガイドミラー 11、第 2のガイドミラー 12及び補正レンズ 13により、前 記外周縁部における外周面 101a、上側テーパ面 101b及び下側テーパ面 101cの 各像がカメラユニット 20の撮像面 20dに合焦状態で結像されるように導かれる。
[0027] なお、補正レンズ 13をカメラユニット 20とシリコンウェハ 100の外周面 101aとの間 に設置しなくてもよい。この場合、カメラレンズ 20aの焦点位置の調整によって外周面 101aの像が撮像面 20dに合焦状態で結像する位置にカメラユニット 20を設置する。
[0028] そして、上側テーパ面 101bとカメラユニット 20との光路及び下側テーパ面 101cと カメラユニット 20までの光路に、それぞれ凹レンズからなる補正レンズを設置する。こ れによっても、シリコンウェハ 100の外周面 101a、上側テーパ面 101b及び下側テー パ面 101cの各像をカメラユニット 20の撮像面 20dに合焦状態で結像させることがで きる。
[0029] なお、前記撮像面 20dの合焦状態での結像とは、カメラユニット 20によって撮像さ れる像 (実像又は虚像）がカメラレンズ 20aの焦点位置に一致する場合だけでなぐ その像がカメラレンズ 20aの焦点深度の範囲内にある場合も含む。
[0030] また、この表面検査装置では、シリコンウェハ 100の外周縁部を照らす照明装置（ 図示略）が設けられている。この照明装置として、例えば、特開 2003— 139523号公 報、及び特開 2003 - 243465号公報にて開示される装置にて用いられて 、る C形 状の光源を用いることができる。
[0031] 表面検査装置の撮像機構は、図 2に示すように構成することもできる。
[0032] すなわち、この場合の撮像機構 50Aは、カメラユニット 20とシリコンウェハ 100の外 周縁部との間に設置される光学系を構成する方向変換ミラー 14を備えている。方向 変換ミラー 14は、補正レンズ 13を介して導かれるシリコンウェハ 100の外周面 101a の像、第 1のガイドミラー 11を介して導かれる上側テーパ面 101bの像及び第 2のガ イドミラー 12を介して導かれる下側テーパ面 101 cの像を反射してその導く方向を略 90° 変換する。そして、方向変換ミラー 14にて反射された各像力 Sカメラ本体 20b内 の CCDラインセンサ 20cの撮像面 20dにて結像するよう、カメラユニット 20が配置さ れる。
[0033] このように、方向変換ミラー 14を設けることにより、検査対象となるシリコンウェハ 10 0の外周縁部に対向して設置されていたカメラユニット 20 (図 1参照）をシリコンウェハ 100の斜め下方に設置できるようになる。
[0034] 前述したような構造となる撮影機構 50, 50Aを含む表面検査装置の基本的な構成 は、図 3に示すようになる。すなわち、前記表面検査装置は、前述したようにシリコン ウェハ 100の外周縁部が視野範囲となる所定位置に配置されたカメラユニット 20、画 像処理装置 30及びモニタ装置 40を備えている。カメラユニット 20は、ターンテープ ル 110にて回転させられるシリコンウェハ 100の外周面 101a、上側テーパ面 101b、 下側テーパ面 101 cの 3つの像に対応した画像信号を順次画像処理装置 30〖こ送る。
[0035] 画像処理装置 30は、カメラユニット 20からの画像信号を順次取り込み、その画像信 号に基づいて、カメラユニット 20にて撮影された画像を表す画像データを 1画面分画 像メモリ上に展開する。そして、画像処理装置 30は、画像メモリ上に展開された 1画 面分の画像データを順次モニタ装置 40に出力する。それにより、モニタ装置 40には 、その 1画面分の画像が表示される。
[0036] 前述したように、カメラユニット 20の撮像面 20dには、シリコンウェハ 100の外周面 1 Olaの像、上側テーパ面 101bの像、下側テーパ面 101cの像の 3つの像が結像され るので、その 3つの像に対応した画像信号に基づいた前記 1画面分の画像は、それ ら 3つの像を鮮明に含むものとなる。
[0037] したがって、シリコンウェハ 100の外周縁部に、たとえば、図 4に示すように、ノッチ 1 02が形成される場合、そのノッチ部 102がカメラユニット 20の視野範囲に入った際に 取り込まれてモニタ装置 40に表示される画像は、図 5に示すようになる。
[0038] 図 5において、モニタ装置 40の画面 40aには、シリコンウェハ 100の外周面 101a に対応した視野画像部分 Ea、それを挟む上側テーパ面 101bに対応した視野画像 部分 Eb及び下側テーパ面 101cに対応した視野画像部分 Ecが表示される。
[0039] そして、外周面 101aに対応した視野画像部分 Eaにはノッチ部 201aを含む外周面 画像 200aが表れ、上側テーパ面 101bに対応した視野画像部分 Ebにはノッチ部 20 lbを含む上側テーパ面画像 200bが表れ、下側テーパ面 101cに対応した視野画像 部分 Ecにはノッチ部 201cを含む下側テーパ面画像 200cが表れる。
[0040] 外周面画像 200a、上側テーパ面画像 200b及び下側テーパ面画像 200cはもとも と 1画面に含まれる画像である。そのため、これらの画像の同期処理を行なわなくても 、外周面画像 200aのノッチ部 201a、上側テーパ面画像 200bのノッチ部 201b及び 下側テーパ面画像 200cのノッチ部 201 cの画面 40a上における横方向の位置は同 一となる。
[0041] 検査員は、モニタ装置 40の画面 40aに 1画面分の画像として表れる外周面画像 20 0a、上側テーパ面画像 200b及び下側テーパ面画像 200cを見て、外周縁部の外周 面 101a、上側テーパ面 101b及び下側テーパ面 101cに打痕、クラック、微小突起或 いはパーティクルなどの付着等の欠陥がある力否かを目視検査することができる。
[0042] 前述したような表面検査装置によれば、単一のカメラユニット 20にてシリコンウェハ 100の外周縁部を撮影することで、その外周縁部を構成する外周面 101a、上側テ ーパ面 101b及び下側テーパ面 101cの各像に対応した鮮明な外周面画像 200a、 上側テーパ面画像 200b及び下側テーパ面画像 200cを含む 1画面分の画像がモ- タ装置 40に表示されるようになる。したがって、従来のように各面を個別に撮影する ための複数のカメラを必要とせず、装置の低コストィ匕及びコンパクトィ匕を図ることがで さるようになる。
[0043] また、画像処理装置 30では、外周面 101a、上側テーパ面 101b及び下側テーパ 面 101cの像に対応した画像データを個別に処理するのではなぐ 1画面分の画像 データとして処理することができる。このため、画像処理量を低減させることが可能に なると共に、前述したように、検査対象となるシリコンウェハ 100が回転するものであ つても、各面に対応した画像表示に際してその同期をとる必要もない。このため、画 像処理装置 30での処理も比較的簡単なものとなる。
[0044] 図 6は表面検査装置のさらに別の実施の形態を示す。なお、図 1と同一部分には同 一記号を付し、その詳細な説明は省略する。
[0045] 図 1に示した撮像機構 50がシリコンウェハ 100の外周面 101a、上側テーパ面 101 b及び下側テーパ面 101cを撮像したのに対し、図 6に示す撮像機構 50Bは、これら 3つの面にさらにシリコンウェハ 100の外周縁部上面 100aと外周縁部下面 100bの 像をカメラユニット 20のカメラレンズ 20aを通してカメラ本体 20b内の撮像面 20dに撮 像するようにしている。
[0046] すなわち、前記撮像機構 50Bは、シリコンウェハ 100の外周縁部上面 100aの近傍 に第 3のガイドミラー 15が配置され、外周縁部下面 100bの近傍に第 4のガイドミラー 16が配置されている。第 3のガイドミラー 15にて反射した外周面縁部上面 100aの像 が導かれる方向と、第 4のガイドミラー 16にて反射した外周縁部下面 100bの像が導 かれる方向は、いずれも第 1のガイドミラー 11にて反射した上側テーパ面 101bの像 及び、第 2のガイドミラー 12にて反射した下側テーパ面 101cの像が導かれる方向と 同方向に平行になるよう、前記第 3のガイドミラー 15と第 4のガイドミラー 16の傾き角 度が設定されている。
[0047] シリコンウェハ 100の外周縁部上面 100a、及び外周縁部下面 100bの像は、カメラ ユニット 20のカメラレンズ 20aを通してカメラ本体 20b内の撮像面 20dに結像される。 この場合、上側テーパ面 101b及び下側テーパ面 101cから第 1のガイドミラー 11及 び第 2のガイドミラー 12を介したカメラユニット 20までのそれぞれの光路長と、外周縁 部上面 100a、外周縁部下面 100bからカメラユニット 20までの光路長が異なるため、 そのままでは外周縁部上面 100a、外周縁部下面 100bの像がカメラ本体 20b内の撮 像面 20dに合焦状態で結像されなくなる。
[0048] そこで、シリコンウェハ 100の外周縁部上面 100aとカメラユニット 20の間及び、外 周縁部下面 100bとカメラユニット 20の間にそれぞれ凹レンズ力もなる補正レンズ 17 を設置する。
[0049] 補正レンズ 17を設置することにより、両者の光路長を光学的に揃えることができる から、シリコンウェハ 100の外周縁部上面 100aと外周縁部下面 100bの像力 補正 レンズ 17及びカメラレンズ 20aを通ってカメラ本体 20b内に導かれると、これらの像は CCDラインセンサ 20cの撮像面 20dに合焦状態で結像されることになる。
[0050] つまり、この実施の形態では、光学系としての第 1乃至第 4のガイドミラー 11, 12, 1 5, 16及び補正レンズ 13, 17により、シリコンウエノ、 100の外周縁部における外周面 101a,上側テーパ面 101b、下側テーパ面 101c、外周縁部上面 100a及び外周縁 部下面 100bの 5つの各像が単一のカメラユニット 20の撮像面 20dに合焦状態で結 像されるよう導かれる。
[0051] そして、カメラユニット 20は、ターンテーブル 110にて回転させられるシリコンウェハ 100の 5つの像に対応した画像信号を図 3に示した画像処理装置 30に順次送り、画 像処理装置 30では、カメラユニット 20からの画像信号を順次取り込み、その画像信 号に基いて、カメラユニット 20にて撮像された画像を表す画像データを 1画面分、画 像メモリに展開する。そして、画像処理装置 30は、画像メモリ上に展開された 1画面 分の画像データを順次モニタ装置 40に出力する。
[0052] 図 7は前記撮像機構 50Bを用いてシリコンウェハ 100を撮像したときの、モニタ装置 40の画面 40aに表示された画像を示し、図 5に相当する図である。
[0053] 図 7において、図 5との相違点は、モニタ装置 40の画面 40a内に、シリコンウェハ 1 00の外周縁部上面 100aに対応した視野画像部分 Edと、外周縁部下面 100bに対 応した視野画像部分 Eeが、それぞれ最上位置、最下位置に表示される点である。そ して、外周縁部上面 100aに対応した視野画像部分 Edにはノッチ 201dを含む外周 縁部上面画像 200dが表れ、外周縁部下面 100bに対応した視野画像部分 Eeには ノッチ部 201eを含む外周縁部下面像 200eが表れる。
[0054] したがって、この実施の形態によれば、外周面画像 200a、上側テーパ面画像 200 b、下側テーパ面画像 200c、外周縁部上面画像 200d及び外周縁部下面画像 200 eの 5つの画像が 1画面に含まれる画像となる。
[0055] そのため、これらの 5つの画像の同期処理を行なわなくても、外周面画像 200aのノ ツチ部 201a、上側テーパ面画像 200bのノッチ部 201b、下側テーパ面画像 200cの ノッチ部 201c、外周縁部上面画像 200dのノッチ部 201d及び外周縁部下面画像 20 Oeのノッチ部 201eの画面 40a上における横方向の位置は同一となる。
[0056] その結果、検査員は、モニタ装置 40の画面 40aを見て、シリコンウェハ 100の外周 縁部の外周面 101a、上側テーパ面 101b、下側テーパ面 101c、外周縁部上面 100 ad及び外周縁部下面 100bに打痕、クラック、微小突起或いはパーティクルなどの付 着等の欠陥がある力否かを目視検査することができる。
[0057] なお、カメラユニット 20と検査対象となるシリコンウェハ 100の外周縁部との間に設 置する光学系は、図 1、図 2及び図 6に示される構成に限られず、その外周縁部を構 成する複数の面のそれぞれの像をカメラユニット 20に導き、 CCDラインセンサ 20cの 撮像面 20dに結像させることのできるものであれば、特に限定されな!、。
[0058] また、画像処理装置 30は、カメラユニット 20からの画像信号に基づ 、た画像をモ- タ装置 40に表示させるだけでなぐ更に所定の画像解析処理を行なうことにより、欠 陥の有無判別、個数、分類などを自動的に行なうこともできる。
[0059] 本発明に係る表面検査装置及び表面検査方法は、低コスト化かつコンパクト化が 可能で、その画像処理も容易にすることができ、とくにシリコンウェハ等の外周縁部に 形成された複数の面を検査する表面検査装置及び表面検査方法として有用である。 産業上の利用可能性
[0060] 本発明に係る表面検査装置及び表面検査方法によれば、単一のカメラユニットを 用いて検査対象となる板状物体の外周縁部における複数の面に対応した画像を得 ることができるので、その装置の低コストィ匕及びコンパクトィ匕を図ることができる。
[0061] また、検査対象となる板状物体の外周縁部における複数の面それぞれの像が単一 のカメラユニットの撮像面に結像され、その撮像面に結像した前記複数の面の複数 の像に対応した画像を一括して処理できるようになるので、その画像処理も容易にな る。

Claims

請求の範囲
[1] 板状物体の外周縁部に形成された複数の面を検査する表面検査装置であって、 前記板状物体の複数の面が形成された外周縁部を撮影する撮影機構と、 前記撮影機構にて得られた画像を処理する画像処理装置を具備し、
前記撮影機構は、前記板状物体の複数の面の像を同一方向に導く光学系と、 撮像面を有し、前記光学系によって同一方向に導かれた複数の面の像が前記撮 像面に結像されるよう配置された単一のカメラユニットによって構成されていることを 特徴とする表面検査装置。
[2] 前記板状物体の外周縁部は、この板状物体の外周面と前記板状物体における一 方の板面と前記外周面とがなす第 1のエッジ部を面取りして形成された第 1のテーパ 面と、前記外周面と前記板状物体の他方の板面とがなす第 2のエッジ部を面取りして 形成された第 2のテーパ面とを有し、
前記光学系は、
前記第 1のテーパ面の像を反射して該像を前記カメラユニットに導く第 1のガイドミラ 一と、
前記第 2のテーパ面の像を反射して該像を前記カメラユニットに導く第 2のガイドミラ 一と、
前記カメラユニットと前記外周面との間に設けられ、該外周面の像を前記カメラュ- ットの撮像面に結像させる補正レンズを有することを特徴とする請求項 1記載の表面 検査装置。
[3] 前記光学系は、前記第 1のガイドミラー、前記第 2のガイドミラー、及び前記補正レ ンズを介して導かれる前記各面の像を所定の方向に反射する方向変換ミラーを有し 前記カメラユニットの撮像面には前記方向変換ミラーにて反射した前記各面の像が 結像されることを特徴とする請求項 2記載の表面検査装置。
[4] 前記板状物体が載置されるターンテーブルを有し、該ターンテーブルによって前記 板状物体は回転されることを特徴とする請求項 1記載の表面検査装置。
[5] 板状物体の外周縁部に形成された複数の面を検査する表面検査方法であって、 前記板状物体の外周縁部に形成された複数の面の各像を同一方向に導く工程と、 同一方向に導かれた複数の面の各像を単一のカメラユニットの撮像面に結像させ る工程と、
前記カメラユニットの撮像面に結像された前記複数の面の各像を画像処理するェ 程と
を具備したことを特徴とする表面検査方法。
前記カメラユニットの撮像面に結像された前記複数の面の各像を撮像面に結像さ せるときに、上記板状物体を回転させることを特徴とする請求項 5記載の表面検査方 法。
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