WO2013051716A1 - 半導体ウェハの表面検査システム - Google Patents

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WO2013051716A1
WO2013051716A1 PCT/JP2012/076028 JP2012076028W WO2013051716A1 WO 2013051716 A1 WO2013051716 A1 WO 2013051716A1 JP 2012076028 W JP2012076028 W JP 2012076028W WO 2013051716 A1 WO2013051716 A1 WO 2013051716A1
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WO
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semiconductor wafer
light
light source
source device
line
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PCT/JP2012/076028
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English (en)
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Inventor
俊彦 片岡
Original Assignee
和田 香寿代
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/9501—Semiconductor wafers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
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    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
    • G01N21/95684—Patterns showing highly reflecting parts, e.g. metallic elements

Definitions

  • the present invention irradiates the surface of a semiconductor wafer with light and detects reflected light or scattered light from the surface of the semiconductor wafer, thereby detecting linear unevenness on the surface of the semiconductor wafer or the size of the unevenness.
  • the present invention relates to a semiconductor wafer surface inspection system for measuring the thickness.
  • semiconductor wafers for manufacturing semiconductor elements and solar cells are often manufactured by slicing an ingot with a wire saw after the ingot is generated. Processing traces such as a wire saw when slicing the ingot into a semiconductor wafer remain as linear irregularities on the surface of the semiconductor wafer. It is known that such a large degree of unevenness on the surface causes inconveniences such as a reduction in conversion efficiency of light energy to electric energy and a shortened life in the case of a solar cell. Therefore, in the manufacturing process of a semiconductor wafer, it is necessary to inspect for linear irregularities (hereinafter also referred to as saw marks) on the surface of the semiconductor wafer, and to remove semiconductor wafers whose irregularities exceed an allowable range. .
  • saw marks linear irregularities
  • an area sensor camera or a line sensor camera that irradiates the surface of the semiconductor wafer obliquely from above with a light source device and reflects or scattered light from the linear unevenness It is possible to shoot with
  • the light source device has a direction in which a concave portion or a convex portion in which the linear irregularity is formed extends so that incident light is scattered in the linear irregularity (the direction of the line in the linear irregularity. It was also arranged to irradiate the semiconductor wafer from a direction orthogonal to “the direction of linear unevenness”.
  • the length of the light emitting portion that directly emits light in the light source device needs to be about 2 to 3 times the length of the region to be photographed on the surface of the semiconductor wafer. Otherwise, when the surface of the semiconductor wafer is photographed with an area sensor camera or a line sensor camera, the irradiation light intensity in the photographing region becomes uneven or vignetting occurs at both ends of the photographing region. This is because there may occur. This has hindered the cost reduction of the light source device, and has been a factor preventing simplification of the entire system configuration and cost reduction.
  • a region parallel to the direction of the linear irregularities is photographed while moving the semiconductor wafer in a direction perpendicular to the direction of the linear irregularities by a belt conveyor.
  • unevenness was measured by photographing the surface with a line sensor.
  • the height of the linear unevenness on the surface of the semiconductor wafer is continuously measured based on the temporal change of the light reception signal by each sensor element of the line sensor.
  • jitter which is a speed unevenness of the belt conveyor, affects the measurement result.
  • the light source devices arranged on the upper and lower sides of the semiconductor wafer are irradiated with light on the upper and lower sides of the semiconductor wafer and are arranged on the upper and lower sides of the semiconductor wafer.
  • a system that measures the unevenness of both sides at once with a line sensor is also known.
  • the light source device that measures the lower surface of the semiconductor wafer in particular needs to irradiate the semiconductor wafer with light in the space between the belt conveyors, so that a wide space between the belt conveyors is ensured. There is a need to reduce the movement stability of the semiconductor wafer during measurement, which may cause vibration.
  • the present invention has been devised in view of the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to detect linear irregularities existing on the surface of a semiconductor wafer with a smaller size or a simpler configuration and with higher accuracy. Or providing a technique capable of measuring the size thereof.
  • the surface of the semiconductor wafer is irradiated with light that is parallel light at least on the incident surface from an oblique direction, and a line-shaped region on the surface of the semiconductor wafer is imaged with an imaging device, so that the surface of the semiconductor wafer is The reflected light or scattered light of the irradiation light is detected, and linear irregularities on the surface of the semiconductor wafer are detected or the size thereof is measured based on the intensity.
  • the light source device irradiates light from a direction parallel to the line of the line-shaped region photographed by the photographing device,
  • the linear unevenness is detected or the size of the linear unevenness is determined in a state where the direction of the line in the linear unevenness is perpendicular to the direction of the line. The greatest feature is being measured.
  • a semiconductor wafer surface inspection system that detects linear irregularities on the surface of a semiconductor wafer or measures the size of the linear irregularities
  • a light source device that irradiates light that is parallel light on the incident surface from a direction oblique to the surface of the semiconductor wafer
  • the size of the concavo-convex shape is measured.
  • the light source device irradiates light from a direction parallel to the direction of the line in the line photographing region photographed by the photographing device.
  • the linear unevenness is detected or the size of the linear unevenness is measured in a state where the uneven direction, which is the direction of the line in the linear unevenness, is orthogonal to the line direction of the line imaging region. (Hereafter, it is also simply referred to as “linear irregularities are measured”).
  • the light source device may irradiate light in a range that covers the line imaging region from a direction parallel to the line direction of the line imaging region, the light emitting unit that is a portion that emits light in the light source device The width of can be made smaller.
  • the semiconductor wafer since the semiconductor wafer is in a state where the uneven direction is perpendicular to the direction of the line in the line imaging region at the time of measurement, reflected light or scattered light from the surface of the semiconductor wafer in the line imaging region
  • the linear unevenness can be measured with higher accuracy than the spatial intensity distribution.
  • the apparatus further includes a transport device that supports the semiconductor wafer and moves the wafer to pass through the line imaging region, The transport device moves the supported semiconductor wafer in the uneven direction so that the supported semiconductor wafer passes through the line imaging region in a state where the uneven direction and the line direction are orthogonal to each other. Also good.
  • a semiconductor wafer is mounted on the transport device in a direction that moves in the uneven direction, and the transport device is configured so that the uneven direction and the direction of the line in the line imaging region are orthogonal to each other. Then, the line imaging region is passed through the semiconductor wafer. According to this, an imaging device will image
  • the direction of the line in the line photographing region is parallel to the uneven direction, and the transport device moves the semiconductor wafer in a direction orthogonal to the uneven direction. Therefore, in the conventional system, as the transport device moves, the imaging device detects reflected light or scattered light whose intensity periodically changes with time. Linear irregularities were measured from the periodic change of the intensity of the reflected light or scattered light or its integrated value.
  • the reflected light or scattered light from the line photographing area photographed by the photographing device is not time-dependent as in the conventional system. Do not make periodic changes. Instead, the intensity change of the reflected light or scattered light due to the linear unevenness appears as a spatial change on the line of the light intensity imaged in the line imaging region. That is, in the present invention, linear unevenness is measured based on the periodic change of the intensity of the reflected light or scattered light from the surface of the semiconductor wafer or the integrated value thereof. Therefore, in the present invention, even if jitter occurs in the movement of the transporting device, it does not affect the measurement accuracy of linear unevenness measurement.
  • the transport device includes a plurality of belt conveyors arranged in parallel with a predetermined interval in the moving direction of the semiconductor wafer
  • the light source device includes a light source device for lower surface that irradiates light from a lower side of the semiconductor wafer to a lower surface of the semiconductor wafer
  • the lower surface light source device may be arranged to irradiate light on a lower surface of the semiconductor wafer in a space between the belt conveyor and the belt conveyor.
  • the light source device irradiates light to the line imaging region from a direction parallel to the moving direction of the semiconductor wafer by the transport device when viewed from the lower side. It was necessary to be longer than the line length (about 3 times).
  • the light source device is arranged to irradiate light from a direction parallel to the line with respect to the line photographing region, and the transport device is such that the semiconductor wafer is perpendicular to the uneven direction and the line direction.
  • the semiconductor wafer is moved in the concavo-convex direction so as to pass through the line imaging region, and as a result, the light source device emits light from the side with respect to the moving direction of the semiconductor wafer.
  • the light source device it is possible to arrange the light source device on the side surface of the space between the belt conveyor and the belt conveyor, and as a result, the space between the belt conveyor and the belt conveyor can be reduced. Can be transported stably. Further, it is not necessary to arrange a mirror in the space between the belt conveyor and the simplification of the structure of the entire system and cost reduction can be promoted.
  • the light source device further includes an upper surface light source device that irradiates an upper surface of the semiconductor wafer from an upper side of the semiconductor wafer, and the upper surface light source device and the lower surface light source device are integrated. You may make it comprise. According to this, it becomes possible to simplify the structure of the whole system.
  • the light source device includes a light emitting unit configured in a line segment having a length equal to or longer than the width of the region to be photographed in the semiconductor wafer, Furthermore, two reflecting mirrors having a reflecting surface perpendicular to the light emitting unit at both ends or inside of the light emitting unit are provided to face each other, and in the optical path between the light emitting unit and the semiconductor wafer, the irradiation light in the optical path Are reflected from each other on the opposite reflecting mirror side.
  • a light source device that irradiates light that is parallel light on the incident surface from an oblique direction with respect to the surface of the semiconductor wafer;
  • An imaging device for imaging the surface of the semiconductor wafer, Detecting irregularities on the surface of the semiconductor wafer based on the intensity of scattered light or reflected light of the light emitted from the light source device obtained by photographing the surface of the semiconductor wafer with the imaging device, or A semiconductor wafer surface inspection system for measuring the size of irregularities
  • the light source device is A light emitting section configured in a line shape having a length equal to or greater than the width of the area to be imaged in the semiconductor wafer and including the area to be imaged in the length direction;
  • Two flat plate reflecting mirrors provided on a plane orthogonal to the line segment at both ends or both ends of the light emitting section and having reflecting surfaces facing each other in an optical path between the light emitting section and the semiconductor wafer; It is characterized by having.
  • the length of the light emitting portion of the light source device needs to be about three times the width of the region to be photographed of the semiconductor wafer. This is because when the light emitting portion is shorter than this length, the intensity of the irradiated light in the region to be photographed may be non-uniform or vignetting may occur in the region to be photographed.
  • the width of the light emitting portion apparently becomes about three times the area to be photographed from the semiconductor wafer. Therefore, in practice, even if the width of the light emitting portion is not much different from the width of the region to be photographed, it is possible to suppress unevenness and vignetting of the irradiation light intensity.
  • the flat reflector is provided such that the reflecting surface is disposed between an end portion of the light emitting portion and an end surface on the end portion side of the region to be photographed. Also good. For example, when the length of the light emitting part is longer by d on both sides than the width of the area to be photographed, the reflecting surface of the flat reflector is arranged in the range of the width d. . By doing so, there is no gap between the actual light emitting part and the real image of the light emitting part reflected on the flat reflector, and an apparently continuous light emitting part can be formed.
  • the end on the light emitting unit side of the flat plate reflecting mirror is a central end point of vignetting that occurs when there is no flat plate reflecting mirror on the light emitting unit side end surface of the area to be photographed, and It is better to be on the light emitting part side than the straight line connecting This makes it possible to form an apparently continuous light emitting portion more reliably.
  • the flat reflector has an end on the side opposite to the light emitting part of the flat reflector with respect to the light emitting part rather than an end face on the light emitting part side of the region to be photographed. It may be provided so as to be arranged on the far side. Thereby, it is possible to suppress the occurrence of vignetting in a portion on the side opposite to the light emitting portion in the region to be photographed.
  • the end of the flat reflector opposite to the light emitting portion is the point farthest from the flat reflector in the light emitting portion, the point of line symmetry with respect to the reflecting surface, and the end face of the semiconductor wafer opposite to the light emitting portion. It is good to arrange
  • the present invention provides a light source device that irradiates light that is parallel light on the incident surface from an oblique direction with respect to the surface of the semiconductor wafer;
  • An imaging device for imaging the surface of the semiconductor wafer, Based on the intensity of the scattered light or reflected light of the light emitted from the light source device obtained by photographing the surface of the semiconductor wafer with the photographing device, linear unevenness on the surface of the semiconductor wafer is detected.
  • a semiconductor wafer surface inspection system for measuring the size of the linear irregularities The light source device is The semiconductor wafer surface inspection system irradiates the light from the center of curvature of the line of the line-shaped unevenness when the line of the line-shaped unevenness on the surface of the semiconductor wafer is curved. May be.
  • a method for inspecting a surface of a semiconductor wafer comprising: irradiating the light from the center of curvature of the line of the line-shaped unevenness when a line in the line-shaped unevenness on the surface of the semiconductor wafer is curved. May be.
  • the length of the light emitting unit of the light source device is required to be about three times the width of the region to be imaged of the semiconductor wafer, and the light emitting unit has this length. If it is shorter than this, the irradiation light intensity in the area to be photographed may be non-uniform or vignetting may occur in the area to be photographed.
  • the linear irregularities on the surface of the semiconductor wafer are not linear but are bent (bent) (for example, in the case of a bow), the curvature center side (bending is negative). It has been empirically known that vignetting is less when irradiated from the direction or inside the bow.
  • the center of curvature of the concavo-convex line indicates a direction in which the undulation of the concavo-convex line is negative, or a direction in which the bent line appears to be concave, or inside the bow in the concavo-convex form.
  • the present invention provides a light source device that irradiates light that is parallel light on the incident surface from an oblique direction with respect to the surface of the semiconductor wafer;
  • the light source device is A surface inspection system for a semiconductor wafer that irradiates the light from the opposite side of the center of curvature of the line of the line-shaped unevenness when a line in the line-shaped unevenness on the surface of the semiconductor wafer is curved. It may be.
  • a method for inspecting a surface of a semiconductor wafer comprising: irradiating the light from a side opposite to a center of curvature of the line of the line-shaped unevenness when a line in the line-shaped unevenness on the surface of the semiconductor wafer is curved. It may be.
  • the linear curvature is opposite to the center of curvature.
  • Light may be irradiated from the side. Then, it is possible to obtain information limited to a partial region of the linear unevenness (for example, a region where the linear unevenness is more perpendicular to the incident direction of light) by a simple method. .
  • the present invention is a semiconductor wafer surface inspection system for detecting unevenness on the surface of a semiconductor wafer or measuring the size of the unevenness,
  • a light source device that irradiates light that is parallel light on the incident surface from an oblique direction with respect to the entire surface of the semiconductor wafer;
  • An imaging device for imaging the entire surface of the semiconductor wafer, The unevenness is detected based on a two-dimensional intensity distribution of scattered light or reflected light of the light emitted from the light source device obtained by photographing the entire surface of the semiconductor wafer with the photographing device.
  • the semiconductor wafer surface inspection system may be characterized in that the semiconductor wafer is a solar cell wafer, and the unevenness is an unevenness caused by electrodes provided on the surface of the solar cell wafer.
  • the present invention is a semiconductor wafer surface inspection system for detecting unevenness on the surface of a semiconductor wafer or measuring the size of the unevenness,
  • a light source device that emits light parallel to the incident surface from an oblique direction with respect to the entire surface of the semiconductor wafer;
  • An imaging device for imaging the entire surface of the semiconductor wafer, The unevenness is detected based on a two-dimensional intensity distribution of scattered light or reflected light of the light emitted from the light source device obtained by photographing the entire surface of the semiconductor wafer with the photographing device.
  • the semiconductor wafer surface inspection system may be characterized in that the size of the unevenness is measured.
  • this principle is used to detect irregularities on the surface of the semiconductor wafer based on the intensity distribution of scattered light or reflected light obtained by photographing the entire surface of the semiconductor wafer with a camera, or The size was measured.
  • the influence of the vibration of the semiconductor wafer can be removed, and the surface of the semiconductor wafer can be inspected as in the prior art. At this time, it is not necessary to stop the movement of the semiconductor wafer and wait for the vibration to be reduced, so that the work efficiency can be improved.
  • it is possible to omit special parts for suppressing vibrations it is possible to reduce costs.
  • the light source device may irradiate light from the oblique direction to the entire surface of the semiconductor wafer, and precise adjustment of the irradiation position is unnecessary. Therefore, the configuration of the light source device can be simplified and the cost can be reduced.
  • the light source device is preferably capable of irradiating the entire surface of the semiconductor wafer as uniformly as possible.
  • the light emitted from the light source device is light parallel to the incident surface on the surface of the semiconductor wafer. The reason for this is as follows.
  • the intensity of scattered light or reflected light obtained by imaging the entire surface of the semiconductor wafer with an imaging device depends on the incident angle of the irradiation light. Therefore, by making the irradiation light parallel light at least on the incident surface to the surface of the semiconductor wafer, the incident angle of the irradiation light with respect to the surface of the semiconductor wafer can be made uniform and obtained by photographing with a photographing device.
  • the two-dimensional intensity distribution of scattered light or reflected light can have a stronger correlation with the irregularities on the surface of the semiconductor wafer. Thereby, the detection precision of the surface unevenness
  • the incident angle of the light irradiated by the light source device to the surface of the semiconductor wafer may be 74 degrees or more and 85 degrees or less.
  • the intensity of the scattered light or reflected light obtained by photographing the entire surface of the semiconductor wafer with the photographing device is, in other words, the closer the incident angle of the irradiation light is to 90 degrees, in other words, It was found that the sensitivity to the unevenness (the angle) increases as the incident light enters the surface of the semiconductor wafer at a shallow angle. Therefore, in the present invention, the incident angle of the irradiation light is better as it is closer to 90 degrees.
  • the incident angle of the irradiated light to the semiconductor wafer is set to 74 degrees or more and 85 degrees or less. As a result, the unevenness on the surface of the semiconductor wafer can be detected with higher accuracy, or the size of the unevenness can be measured with high accuracy.
  • the semiconductor wafer is tilted around the intersection line between the incident surface and the semiconductor wafer by irradiating the irradiation light to the surface of the semiconductor wafer at a shallow angle, the detection of the unevenness of the tilt is performed. The influence on accuracy can be suppressed.
  • the unevenness on the surface of the semiconductor wafer is a linear unevenness
  • the light source device is applied to the surface of the semiconductor wafer from directions different from each other by about 90 degrees when viewed from the normal direction of the semiconductor wafer.
  • Comprising a first light source device and a second light source device for irradiating light Scattered light or reflected light from each point on the surface of the semiconductor wafer of light emitted from the light source device is light from a direction perpendicular to the linear unevenness of the first light source device and the second light source device.
  • the unevenness may be detected or the size of the unevenness may be measured based on a two-dimensional intensity distribution of scattered light or reflected light emitted from the light source device that emits light.
  • the first light source device and the second light source device are provided in two directions different from each other by 90 degrees when viewed from the normal direction of the semiconductor wafer.
  • the imaging apparatus receives scattered light or reflected light due to the concavo-convex shape, and the detection or measurement of the size of the linear concavo-convex is performed from an image obtained by irradiating the linear concavo-convex shape from the vertical direction. According to this, since it is not necessary to align the semiconductor wafer installation direction so that the direction of the linear unevenness is perpendicular to the irradiation light from one light source, it is possible to improve the work efficiency.
  • corrugation shows the electrode of solar cell surfaces, such as a finger and a bus bar, besides a saw mark.
  • the light source device is A light source configured in a linear or rectangular shape; A cylindrical lens or a cylinder Fresnel lens having an axis parallel to the straight line or the long side of the rectangle; When viewed from a direction parallel to the long side of the straight line or the rectangle, the light source may be arranged at the focal point of the cylindrical lens or the cylinder Fresnel lens.
  • the light emitted from the light source device can be easily maintained in the direction parallel to the long side of the straight line or rectangle, and is also reflected by the reflecting mirror in the direction perpendicular to the long side of the straight line or rectangle.
  • the light can be parallel light. Therefore, even if the semiconductor wafer is irradiated with light from an oblique direction, variations in irradiation intensity on the surface of the semiconductor wafer can be suppressed, and it becomes possible to inspect the linear unevenness more accurately.
  • the light source device is A light source configured in a linear or rectangular shape;
  • a first cylindrical lens or a first cylinder Fresnel lens that has an axis parallel to the long side of the straight line or the rectangle and collects light irradiated from the light source in a straight line;
  • a slit disposed on the opposite side of the light source with respect to the first cylindrical lens or the first cylinder Fresnel lens and having an opening parallel to the long side of the straight line or the rectangle; It has an axis parallel to the long side of the straight line or rectangle and is arranged so that the focal point is located at the opening of the slit, and the light emitted from the light source diffused after passing through the slit is converted into parallel light.
  • a second cylindrical lens or a second cylinder Fresnel lens You may make it have.
  • the irradiation light emitted from the light source is required to be parallel light on the incident surface. And the higher the parallelism of this parallel light, the better.
  • parallelism is not so required in a plane perpendicular to the incident surface. This is because it is important that light from a large number of emission sources uniformly illuminate the surface of the semiconductor wafer in a plane perpendicular to the incident surface.
  • the light source device includes a first cylindrical lens or a first cylinder Fresnel having a linear or rectangular light source, and a straight or rectangular long side formed by the light source and an axis parallel to the long side.
  • a slit having an opening parallel to the long side of the straight line or rectangle (or the axis of the first cylindrical lens or the first cylinder Fresnel lens)
  • a second cylindrical lens or a second cylinder Fresnel lens which has a direction axis and is arranged so that the focal point comes to the opening of the slit, and makes the light irradiated from the diffused light source after passing through the slit parallel light. I decided to have it.
  • parallel light with a high degree of parallelism can be obtained more reliably with a simple configuration, and irradiation light consisting of a set of diffused light can be obtained in a plane perpendicular to the incident surface. .
  • the influence of the inclination of the semiconductor wafer around the intersection line between the incident surface and the semiconductor wafer can be suppressed, and the detection accuracy and measurement accuracy of the irregularities on the surface of the semiconductor wafer can be increased.
  • the light source in the light source device may be an LED element. More specifically, it is good also as a light source of a light source device by arranging the point light source of an LED element in the shape of a straight line or a rectangle. If it does so, it will become possible to arrange
  • the light source in the light source device may be configured by causing light from the LED to enter one end of a plurality of optical fibers and paralleling the other ends of the plurality of optical fibers in a straight line or a rectangular shape. Good.
  • positioning of a light source can be raised, and simplification and size reduction of the structure of the whole apparatus can be promoted. Further, by using a small-diameter fiber, the light source can be more accurately placed at the focal point, and light can be evenly irradiated onto the semiconductor wafer more reliably.
  • linear irregularities existing on the surface of the semiconductor wafer can be detected with a smaller size or a simpler configuration, and the size thereof can be measured.
  • Example 1 of this invention It is a figure for demonstrating the phenomenon which arises when parallel light injects into a semiconductor wafer in Example 1 of this invention from a light source. It is a figure which shows schematic structure of the semiconductor wafer surface inspection system in Example 1 of this invention. It is a figure which shows the outline of the image of the surface of the semiconductor wafer image
  • an average surface of a semiconductor wafer is an xz plane (z-axis is an axis perpendicular to the paper surface), and a minute surface inclined by an angle ⁇ around the z-axis from the x-axis is irradiated with parallel light of intensity I 0.
  • the incident direction of the irradiation light is inclined by an angle ⁇ 0 around the z axis with respect to the x axis.
  • the incident surface of the irradiation light is an xy plane.
  • Kd is a constant representing the reflectance.
  • equation (1) it appears that the intensity obtained by multiplying the intensity on the plane inclined obliquely with respect to the light source by the reflectance becomes the observed intensity, but actually defines the properties of the uniform diffusion surface. It was obtained as a result of photometric considerations taking Lambert's cosine law into account.
  • the scattered light or reflected light handled in the present invention is generated by the fine diffusion surface of the semiconductor wafer rather than by the sharp edges of the irregularities generated on the surface of the semiconductor wafer. It contains information that has a high correlation with the shape.
  • the inclination angle ⁇ due to surface roughness is considered to be sufficiently small. Therefore, when the above equation is modified under this condition, equation (2) is obtained.
  • the light intensity I obtained in the y-axis direction is a function of the inclination ⁇ of the surface of the semiconductor wafer.
  • COS ⁇ 0 is included in the coefficient before ⁇ , and the larger the value, the higher the sensitivity to the surface inclination. Therefore, it is desirable that the irradiation light from the light source is incident at a shallow angle close to parallel to the surface of the semiconductor wafer so that ⁇ 0 becomes small.
  • equation (3) can be obtained by modifying the equation (2). From equation (3), when an area sensor camera or line sensor camera made of, for example, a CCD is installed vertically above the semiconductor wafer and an image of the surface of the semiconductor wafer is taken, the intensity distribution of the scattered light or reflected light is the semiconductor It can be seen that this represents the distribution of the inclination of the surface shape of the wafer.
  • the reflected light from the surface of the semiconductor wafer can be obtained from the intensity I (x) of the scattered light. Further, by integrating I (x) by the equation (5), the distribution of the size of the surface irregularities of the semiconductor wafer can be acquired.
  • the semiconductor wafer surface inspection system 50 includes a light source device 52 that irradiates light obliquely to the semiconductor wafer W to be evaluated.
  • the light source device 52 uses an LED light source or the like capable of entering parallel light into the semiconductor wafer W at least on the incident surface.
  • the wavelength of the LED light source is not particularly limited.
  • an area sensor camera 54 as an imaging device provided with a CCD as a sensor is installed so that the semiconductor wafer W can be imaged from substantially vertically above.
  • the area sensor camera 54 is electrically connected to an arithmetic unit 56 that transmits image data of the photographed semiconductor wafer W and derives the size of the irregularities of the saw marks, which are linear irregularities on the surface of the semiconductor wafer W. Yes. Further, a display unit 58 for displaying the inspection result by the arithmetic unit 56 is electrically connected to the arithmetic unit 56.
  • the semiconductor wafer surface inspection system 50 is configured to irradiate the semiconductor wafer W with the irradiation light from the light source device 52 using a mirror 53.
  • the angle between the incident light and the surface of the semiconductor wafer W was 5 ° (incident angle was 85 °).
  • the area sensor camera 54 that captures an image of the surface of the semiconductor wafer W preferably has a large number of pixels in order to ensure sufficient lateral resolution during image analysis.
  • the area sensor camera 54 has 960 ⁇ 960 pixels in the entire observation field.
  • the camera lens 54a it is necessary to put the entire semiconductor wafer W in the field of view, but in order to avoid distortion around the image, a lens having a focal length of 12 mm was used at the expense of a longer working distance. Image data captured by the area sensor camera 54 is transmitted to the arithmetic unit 56.
  • the arithmetic unit 56 from the above image data, the external dimensions of the semiconductor wafer W, the presence or absence of external defects, crystal defects, cracks occurring on the surface, and the like are detected. In addition, the size of the unevenness of the saw mark is derived. The detection result is stored in the memory in the arithmetic unit 56 and displayed on the display unit 58.
  • the arithmetic unit 56 and the display unit 58 may be configured by a personal computer system, or may be created by forming a circuit and a program independently.
  • FIG. 3 shows an example of an image of the surface of the semiconductor wafer W taken by the CCD area sensor camera 54 of 960 ⁇ 1280 pixels in this embodiment.
  • the intensity distribution obtained by photographing the light scattered or reflected at the saw mark is schematically shown as a band.
  • this difference in strength represents a difference in surface inclination at that portion.
  • the irradiation light is incident from the upper side to the lower side in the drawing.
  • the obtained scattered light or reflected light intensity data is averaged for each row in the arithmetic unit 56, and an integral calculation is performed from these values to obtain a curve of surface irregularities in the column direction. By doing so, random surface roughness other than the saw mark is averaged, and only the feature of the saw mark can be extracted. Then, the size of the saw mark is evaluated as the PV value (difference between the maximum value and the minimum value) on the curve of the obtained surface unevenness. As a result, it is possible to more easily extract the saw mark and measure its size. In this case, the direction in which the line by the saw mark extends (corresponding to the uneven direction; hereinafter also referred to as “the direction of the saw mark”) must be parallel to the row of the image. When the saw mark direction is deviated from the image row direction, the surface unevenness curve is evaluated to be small, so care must be taken.
  • FIG. 4 shows an example of the main part of the light source device 52.
  • the light source device 52 is required to have a very high parallelism in the plane of incidence on the semiconductor wafer W.
  • high parallelism is not required in a plane perpendicular to the incident surface. That is, since the distribution curve of the size of the surface irregularities gives a cross-sectional shape along a virtual straight line drawn on the surface, in this embodiment, the incident surface of the irradiation light from the light source device 52 is taken as a cross section. This is because importance is attached to the shape of the surface irregularities.
  • the illuminance of the irradiation light on the surface is affected by the tilt, so that it differs from the tilt around the true z-axis. Measurement results may be obtained.
  • the irradiation light from the light source device 52 is not parallel to the incident surface and the direction perpendicular to the incident surface, light rays from many irradiation sources irradiate one point on the surface of the semiconductor wafer W. The influence of the inclination of the surface of the wafer W around the x axis on the illuminance can be suppressed.
  • the light source device 52 uses, as the light source 52a of the light source device 52, a linear LED light source 52a as a light emitting unit in which a plurality of LEDs are arranged in a row in a direction perpendicular to the incident surface.
  • the light emitted from the LED array is imaged on the slit 52c placed behind it by the first cylindrical lens 52b, and a part of the light is diffused again after passing through the slit 52c, and is reflected by the second cylindrical lens 52d.
  • Parallel light is possible to the light source 52a of the light source device 52.
  • the parallelism of the light passing through the second cylindrical lens 52d on the incident surface becomes higher as the width of the slit 52c is narrower.
  • the first cylindrical lens 52b and the second cylindrical lens 52d since there is no lens effect in the longitudinal direction (perpendicular to the incident surface) of the first cylindrical lens 52b and the second cylindrical lens 52d, light from individual LEDs diverges. In this way, it is possible to form irradiation light that is parallel light in the direction parallel to the incident surface and divergent light in the direction perpendicular to the incident surface.
  • the intensity of the divergent light decreases with distance, but if the length of the LED row is sufficiently long, the intensity becomes uniform around the center.
  • the degree of uniformity of the irradiation light intensity can be further improved by sufficiently increasing the distance between the light source device 52 and the semiconductor wafer W as described above.
  • a light source 52e as shown in FIG. 5 is used.
  • the light emitted from the separately provided light emitting element 52h is incident on one end of the optical fiber bundle 52g, and the emission side end of the optical fiber bundle 52g is linearly arranged in one or more rows.
  • a light emitting part 52f as a light emitting part is formed. According to this, it is possible to obtain a linear light source with higher accuracy, and it is possible to give a degree of freedom in the arrangement of the light emitting elements themselves, and the layout of the entire apparatus can be facilitated.
  • the optical system for simplifying the light emitted from the light source 52a or the light source 52e into parallel light in the direction parallel to the incident surface and diverging light in the direction perpendicular to the incident surface is simplified. Yes. That is, as shown in FIG. 5, the light emitted from the light source 52e is converted into parallel light in the direction parallel to the incident surface and divergent light in the direction perpendicular to the incident surface by the cylindrical lens 52k.
  • the light source device 52 can be configured more easily, and the layout of the entire device can be facilitated and the cost can be reduced.
  • the light sources in FIGS. 4 and 5 may be exchanged with each other.
  • the light source is formed in a linear shape, but may be formed in a rectangular shape having a width in the vertical direction. Further, a cylindrical Fresnel lens may be used instead of each cylindrical lens.
  • the light source device 52 has to irradiate the entire surface of the semiconductor wafer W with light, and particularly with respect to the direction of the saw mark, the width of the semiconductor wafer W is 3. It was necessary to irradiate light from a light emitting part having a width of about twice. In other words, the width of the light source 52a and the light emitting portion 52f is required to be about three times the width of the semiconductor wafer W. This is because the light intensity on the surface of the semiconductor wafer W can be made more uniform by emitting light from the light emitting portion having a width about three times the width of the semiconductor wafer W, and is photographed by the photographing device 54.
  • FIG. 6A schematically shows the relationship between the width of the light irradiation unit 52f, which is a light emitting unit, and the width of the semiconductor wafer W in the saw mark direction when the light source device 52 shown in FIG. 5 is used.
  • the mirror 53 is abbreviate
  • the width of the light irradiation part 52f and the width of the semiconductor wafer W are substantially equal.
  • the width of the semiconductor wafer W is reduced to 3%. It is possible to obtain the same effect as the installation of the double light irradiation unit 52f. As a result, the cost of the optical device 52 can be reduced, and downsizing of the system can be promoted.
  • 6 illustrates an example in which the mirrors 52m and 52n are applied to the optical device 52 illustrated in FIG. 5, but the light emitting unit of the optical device 52 illustrated in FIG. 4 or other types of optical devices is illustrated. Of course, it can be applied.
  • FIG. 7 shows the arrangement of the light irradiation unit 52f, the mirrors 52m and 52n, and the semiconductor wafer W when a real image of the light irradiation unit 52f is created by the mirrors 52m and 52n.
  • the semiconductor wafer W is represented by a square ABCD having a length a on one side.
  • the hatched region Wa in the semiconductor wafer W is an irradiation region by the light irradiation unit 52f in a state where vignetting has occurred.
  • the size of the light irradiation part 52f is indicated by KL, and is larger by d on both sides than the length a of one side of the semiconductor wafer W.
  • the distance between the light irradiation part 52f and the semiconductor wafer W is represented by h.
  • the mirror 52n for making the light source appear larger is represented by IJ, and is separated from the semiconductor wafer W by x. Further, it is assumed that the light irradiation unit 52f side of the semiconductor wafer W has a length y on the light irradiation unit 52f side and z on the opposite side. From this figure, the region of the semiconductor wafer illuminated by the light irradiation part 52f of length KL is EFGH, and the other areas are not illuminated unless the light irradiation part 52f is larger. That is, light must be irradiated by the real image MN by the mirror 52n of the light irradiation unit 52f indicated by the line segment KL.
  • the mirror 52n must be within a corner where the point H looks at the real image LN of the light irradiation unit 52f. Therefore, the upper end of the mirror 52n is a point I where HL and the mirror surface intersect. Considering the C point in the same way, the lower end of the mirror 52f is a point J where CN and the mirror surface intersect. The other points G and D are illuminated by the image of the light irradiation unit 52f.
  • the values of y and z shown in FIGS. 7 and 8 are minimum values for preventing the occurrence of vignetting of light emitted from the light source device 52 on the semiconductor wafer W. Therefore, by using y and z that are greater than or equal to the values of y and z corresponding to x shown in FIGS. 7 and 8, it is possible to prevent the occurrence of vignetting more reliably.
  • y and z smaller than the values of y and z corresponding to x shown in FIGS. 7 and 8 are used, a gap is generated between the actual light irradiation unit 52f and the real image by the mirror 52n. However, vignetting may occur partially, or vignetting may occur in a region of the semiconductor wafer W opposite to the light irradiation unit 52f.
  • FIG. 9 is a CCD image when the mirror 52f is photographed with being slightly separated from the right side of the semiconductor wafer W.
  • the left side of the semiconductor wafer W is chipped, whereas the right side is almost entirely visible, and the effect of the mirror 52n can be confirmed.
  • the brightness of this part is darker than that of the central part, which is not sufficient for an image. This is because the length of the mirror 52n is short and the virtual light source that can be projected by the mirror 52n cannot be used sufficiently. In order to improve this, it is necessary to make the mirror 52n larger than the present one and determine the arrangement for placing the mirror 52n in consideration of the above calculation result.
  • the semiconductor wafer surface inspection system to which the present invention is applied is not limited to the system having the above-described configuration.
  • the intensity data of the scattered light or reflected light obtained by the area sensor camera 54 is averaged for each row by the arithmetic unit 56, and the integral calculation is performed from these values, and the column direction.
  • the arithmetic unit 56 may be a system that performs frequency analysis on the surface unevenness curve using Fourier transform to obtain the amplitude density distribution for each frequency.
  • the present invention can also be applied to irregularities on other surfaces of the semiconductor wafer.
  • the unevenness on the surface may be unevenness due to electrodes formed on the wafer surface.
  • the present invention may be applied to identification of irregularities by bus bars or fingers of a solar cell wafer.
  • the irregularities on the surface of the semiconductor wafer include not only saw marks but also irregularities caused by other causes, and formations of different materials on the surface.
  • the length of the light emitting unit of the light source device needs to be about three times the width of the region to be imaged of the semiconductor wafer.
  • the irradiation light intensity in the area to be photographed may be non-uniform or vignetting may occur in the area to be photographed.
  • the curvature center side of the bent (bending is negative). It is empirically known that vignetting is less when the light is irradiated from the same direction.
  • FIG. 10A shows vignetting when light is incident from the opposite side of the center of curvature of the linear unevenness.
  • FIG. 10B shows vignetting when light is incident from the center of curvature of the linear unevenness.
  • vignetting is less when light is incident from the center of curvature of the linear unevenness (the direction in which bending is negative) (the area where reflected light and scattered light can be obtained is wider). ing.
  • the area sensor camera 54 does not measure the saw mark by photographing the entire surface of the semiconductor wafer W, but uses a CCD as a sensor.
  • a CCD as a sensor.
  • An example of a system for measuring a saw mark by photographing only a linear region on the surface of the semiconductor wafer W will be described.
  • FIG. 11 shows a conventional semiconductor wafer surface inspection system 100 based on the premise that the saw marks on the surface of the semiconductor wafer W are continuously measured on the production line.
  • FIG. 11A is a plan view of the system
  • FIG. 11B is a side view as seen from a direction orthogonal to the moving direction of the semiconductor wafer W on the production line.
  • the semiconductor wafer W is placed on the belt conveyors 105a and 105c so that the direction of the saw mark is perpendicular to the moving direction in the production line.
  • the light source device 101 that irradiates the semiconductor wafer W enters the semiconductor wafer W from a direction orthogonal to the saw mark direction.
  • the light source device 101 as a light emitting unit is formed by arranging point light sources in parallel with the direction of the saw mark.
  • Light irradiated from the light source device 101 is reflected or scattered (reflected) in a line-shaped imaging region (hereinafter also referred to as a line imaging region) 103a formed in parallel with the saw mark direction on the surface of the semiconductor wafer W.
  • a line sensor camera 103 as an imaging apparatus shown in FIG.
  • the line sensor camera When unevenness due to saw marks passes under 103, reflected light or scattered light according to the height enters the line sensor camera 103. Therefore, the size of the unevenness of the saw mark can be measured based on the temporal change of the detection signal by each sensor element of the line sensor camera 103.
  • the transport device 105 corresponds to a transport device in this embodiment.
  • the light source device 101 when the reflected light or scattered light from the linear region on the surface of the semiconductor wafer W is detected using the line sensor camera 103 as described above, the light source device 101 is in a direction orthogonal to the direction of the saw mark ( Regarding the movement direction of the semiconductor wafer W, it is not necessary to irradiate the entire width of the semiconductor wafer W, and it is sufficient to irradiate only the line width of the line imaging region 103a.
  • the light source device 101 needs to irradiate light with a width of about 2 to 3 times the width of the semiconductor wafer W, as described above. This also caused the necessity of using an expensive light source device 101 and hindered cost reduction of the entire system.
  • the light source device 101 and the line sensor camera 103 are provided on the upper side of the semiconductor wafer W, and the lower side is provided on the lower side of the semiconductor wafer W.
  • a light source device 102 and a lower line sensor camera 104 are provided. Then, it is possible to measure unevenness due to saw marks from above and below the semiconductor wafer W.
  • the lower light source device 102 and the lower line sensor camera 104 need to be arranged using the space 105b between the belt conveyor 105a and the belt conveyor 105c in the transport device 105.
  • the transfer device 105 As a result, it is necessary to widen the space 105b between the belt conveyor 105a and the belt conveyor 105c, and it may be difficult to smoothly transfer the semiconductor wafer W by the transfer device 105. More specifically, the distance between the belt conveyor 105a and the belt conveyor 105c is increased, and the vibration during the movement of the semiconductor wafer W may be increased.
  • the lower light source device 102 is obstructed by the belt conveyors 105a and 105c, and irradiates light obliquely with respect to the surface of the semiconductor wafer W at an angle similar to that of the upper light source device 101. It was sometimes difficult. Accordingly, in practice, it is necessary to take measures such as bending the irradiation light from the lower light source device 106 using the mirror 106, which may be disadvantageous in terms of the number of parts and the cost of parts.
  • FIG. 12A is a plan view of the semiconductor wafer surface inspection system according to the present embodiment
  • FIG. 12B is a side view of the production line as viewed from the moving direction of the semiconductor wafer W
  • FIG. 12C is the production line. 4 is a side view seen from a direction orthogonal to the moving direction of the semiconductor wafer W.
  • FIG. 12A in this embodiment, the semiconductor wafer W is transferred by the transfer device 5 in a direction parallel to the direction of the saw mark.
  • the line sensor camera 3 is set so that the direction of the line sensor (not shown) is orthogonal to the direction of the saw mark, so that the line imaging region 3a is also set to be orthogonal to the direction of the saw mark.
  • the light source device 1 is disposed so as to irradiate light to the line imaging region 3a from a direction parallel to the line of the line imaging region 3a.
  • the light emitted from the light source device 1 has a high degree of parallelism on the incident surface, which is the same in this embodiment.
  • the transfer device 5 can move the semiconductor wafer W more smoothly, and vibration during movement of the semiconductor wafer W can be suppressed. Moreover, since it is not necessary to change the direction of the irradiation light from the lower light source device 2 by a mirror or the like, the number of parts and cost of the system can be reduced.
  • the semiconductor wafer W is arranged so as to move in the direction of the saw mark, and constitutes the line sensor camera 3 instead of the temporal change of the detection signal in each sensor element of the line sensor camera 3.
  • the size of the saw mark is measured based on the change of the detection signal between the sensor elements, that is, the spatial change. Therefore, it is possible to reduce as much as possible the influence on the measurement result of the jitter of the transport device 5.
  • FIG. 13 shows a diagram comparing the signal detection modes of the conventional system and the system of the present embodiment described above.
  • a temporal change in signal intensity due to reflected light or scattered light from each minute region of the line imaging region 103a is detected, and this temporal change or its time integration is detected.
  • the saw mark is measured based on the value.
  • the semiconductor wafer surface inspection system 10 according to the present embodiment as shown in FIG. 13B, the signal intensity distribution (spatial change) from each minute region in the line imaging region 3a at a certain moment or Based on the integrated value, the saw mark is measured.
  • processing such as taking a temporal average may be performed on the distribution (spatial change) of the signal intensity from each minute region or its integral value.
  • the light source device 1 and the lower light source device 2 are configured by separate light sources. However, it is as if the light emitted from the same light source device is separated using an optical element. You may use as two light sources.
  • FIG. 14 shows a configuration example when the light source device and the lower light source device are integrated.
  • the light irradiation part 11 of the optical fiber is arranged on the side surface of the semiconductor wafer W.
  • the semiconductor wafer W moves perpendicular to the paper surface.
  • the belt conveyor is omitted.
  • two-stage fiber output ends 11a and 11b are arranged in the light irradiation unit 11. Only one fiber output end 11a and 11b may be provided in a direction perpendicular to the paper surface, or a plurality of fiber output ends 11a and 11b may be arranged.
  • a condensing lens 12 is provided in front of the light irradiation unit 11 so that the optical axis center thereof coincides with the thickness center of the semiconductor wafer W. Further, the distance between the condensing lens 12 and the fiber output ends 11 a and 11 b coincides with the focal length of the condensing lens 12.
  • the light source that irradiates the upper surface of the semiconductor wafer W and the light source that irradiates the lower surface can be integrally configured, and the assembly of the system can be further simplified.
  • the condensing lens 12 may be configured by a cylindrical lens or a Fresnel lens. Further, the condensing lens 12 is not necessarily constituted by one lens, and may be constituted by, for example, two lenses each having an optical axis inclined toward the semiconductor wafer W side.
  • Example 4 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
  • this embodiment an example will be described in which it is possible to more easily inspect the unevenness of the saw mark by using two light sources in the semiconductor wafer surface inspection system.
  • FIG. 15 shows a block diagram of a semiconductor wafer surface inspection system 150 according to the present embodiment.
  • the semiconductor wafer W, the area sensor camera 154 and the light source device are drawn from the normal direction of the semiconductor wafer W.
  • a second light source device 162 is provided in a direction perpendicular to the light source device 152 when viewed from the normal direction of the semiconductor wafer W.
  • the light source device 152 and the second light source device 162 irradiate the semiconductor wafer W with light from two perpendicular directions.
  • the amount of fluctuation (sensitivity) of the scattered light intensity due to the saw mark is maximized. This is because in this case, the irradiation light is most reliably scattered on the slope of the side surface of the saw mark, and the saw mark image can be obtained more clearly.
  • the irradiated light is difficult to be diffusely reflected on the uneven slope of the saw mark, and the image taken by the area sensor camera 154 is less likely to be affected. Therefore, the magnitude of the fluctuation of the scattered light intensity in this case indicates the size of the unevenness other than the saw mark on the surface of the semiconductor wafer.
  • the semiconductor wafer W is used as the light source device 52. Therefore, it is necessary to install the semiconductor wafer W in a direction perpendicular to the normal direction of the semiconductor wafer W.
  • the semiconductor wafer W as an evaluation target can be installed without worrying about the direction of the saw mark, the workability of the surface inspection of the semiconductor wafer W can be further improved. is there.
  • the light source device 152 emits light from the horizontal direction in the drawing
  • the light source device 162 emits light from the vertical direction in the drawing.
  • a one-dimensional data string obtained by integrating or integrating the intensity of light scattered by the semiconductor wafer W on the horizontal side There is a large difference in the magnitude of data fluctuation between a one-dimensional data string obtained by integration or integration on the vertical side.
  • the one-dimensional data string obtained by integrating or integrating the intensity of light scattered by the semiconductor wafer W on the horizontal side and the vertical side is integrated.
  • the light source device 152 corresponds to a first light source device
  • the light source device 162 corresponds to a second light source device.
  • the present invention is also applicable to the measurement of linear irregularities other than the saw marks.
  • a semiconductor wafer it is applicable also to a solar cell other than the wafer for semiconductor element manufacture.
  • the present invention is not limited to a system that measures the angle and size of linear irregularities, but also performs frequency analysis on the linear irregularities using Fourier transform to obtain the amplitude density distribution for each frequency. It is also applicable to the system.

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Abstract

　より小型または簡単な構成で、より精度よく、半導体ウェハの表面に存在するソーマークの検出又は大きさの測定を行うことが可能な技術を提供する。半導体ウェハＷの表面に対して斜め方向から、入射面において平行光である光を照射し、ラインセンサカメラ３、４で半導体ウェハＷの表面におけるライン状の領域３ａを撮影する。このことで、半導体ウェハＷの表面からの照射光の反射光または散乱光を検出し、この強度に基づいて、半導体ウェハＷの表面における線状の凹凸を検出し、またはその大きさを測定する。光源装置１、２によって、ラインセンサカメラ３、４によって撮影されるライン状の領域３ａのラインに平行な方向から光を照射し、線状の凹凸の方向がラインの方向に直交するように配置された状態で、半導体ウェハＷの線状の凹凸を検出し、またはその大きさを測定する。

Description

半導体ウェハの表面検査システム
　本発明は、半導体ウェハの表面に光を照射し、半導体ウェハの表面からの反射光または散乱光を検出することで、半導体ウェハの表面の、線状の凹凸を検出しまたは、該凹凸の大きさを測定する半導体ウェハの表面検査システムに関する。
　従来より、半導体素子や太陽電池の製造用の半導体ウェハは、インゴットの生成後、ワイヤーソーなどでインゴットをスライスすることによって製造されることが多い。インゴットを半導体ウェハにスライスする際のワイヤーソーなどの加工跡は、半導体ウェハの表面に線状の凹凸として残る。このような表面の凹凸の程度が大きいと、例えば太陽電池の場合には光エネルギーの電気エネルギーへの変換効率が低下したり寿命が短くなるなどの不都合の原因となることが知られている。従って、半導体ウェハの製造工程においては、半導体ウェハの表面の線状の凹凸（以下、ソーマークともいう。）について検査し、凹凸の大きさが許容範囲を超えた半導体ウェハについては除去する必要がある。
　半導体ウェハの表面の線状の凹凸を計測する方法としては、光源装置で、半導体ウェハの表面を斜め上方から照射し、線状の凹凸からの反射光または散乱光をエリアセンサカメラまたはラインセンサカメラで撮影する方法が考えられる。この方法においては、光源装置は、線状の凹凸において入射光が散乱するように、線状の凹凸を形成する凹部または凸部が延びる方向（線状の凹凸における線の方向。以下、これを「線状の凹凸の方向」ともいう。）と直交する方向から半導体ウェハを照射するよう配置されていた。
　そして、光源装置において直接光を発光する発光部の長さは、半導体ウェハの表面において撮影されるべき領域の長さの２～３倍程度の長さである必要があった。これは、そのようにしなければ、エリアセンサカメラまたはラインセンサカメラで半導体ウェハの表面を撮影した際に、撮影領域における照射光強度が不均一になったり撮影領域の両端にケラレが生じたりする不都合が生じる場合があるからである。このことは、光源装置のコスト低減の妨げになっていたとともに、システム全体の構成の簡略化や、コスト低減を妨げる要因となっていた。
　また、半導体ウェハの製造工程で上記の方法を用いる場合には、ベルトコンベアで半導体ウェハを線状の凹凸の方向に直交する方向に移動させながら、線状の凹凸の方向に平行な領域を撮影するラインセンサで表面を撮影することで凹凸を測定する場合があった。この方法においては、ラインセンサの各センサ素子による受光信号の時間的変化に基づいて、半導体ウェハの表面の線状の凹凸の高さを連続的に測定していた。しかしながら、このようなシステムでは、ベルトコンベアの速度ムラであるジッターが測定結果に影響を与える場合があった。
　加えて、半導体ウェハの製造工程で上記の方法を用いる場合には、半導体ウェハの上下両側に配置された光源装置から半導体ウェハの上下両面に光を照射し、半導体ウェハの上下両側に配置されたラインセンサで両面の凹凸を一度に測定するシステムも知られている。このようなシステムにおいては、特に半導体ウェハの下表面を測定する光源装置は、例えばベルトコンベアの間の空間において半導体ウェハに光を照射する必要があるので、ベルトコンベアの間の空間を広く確保する必要があり、測定時における半導体ウェハの移動安定性を低下させ、振動などの原因となる場合があった。また、ベルトコンベアの間の空間において光源装置からの照射光を半導体ウェハの下側表面に対して直接斜めに入射させることが物理的に困難となり、光路中にミラーなどを配置して、光を屈折させる必要があった。このことは、システムの小型化・簡略化の妨げとなっていた。
特開２００２－３６５２３４号公報 特開２００２－３４０８１１号公報 特開２００２－３４０５３７号公報
　本発明は上述の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、より小型または簡単な構成で、より精度よく、半導体ウェハの表面に存在する線状の凹凸の検出し又はその大きさの測定を行うことが可能な技術を提供することである。
　本発明においては、半導体ウェハの表面に斜め方向から、少なくとも入射面において平行光である光を照射し、撮影装置で半導体ウェハの表面におけるライン状の領域を撮影することで、半導体ウェハの表面からの前記照射光の反射光または散乱光を検出し、この強度に基づいて、半導体ウェハの表面における線状の凹凸を検出し、またはその大きさを測定する。
　そして、前記光源装置は、撮影装置によって撮影されるライン状の領域のラインに平行な方向から光を照射し、
　前記半導体ウェハは、前記線状の凹凸における前記線の方向が、前記ラインの方向に直交するように配置された状態で、前記線状の凹凸が検出され、または線状の凹凸の大きさが測定されることを最大の特徴とする。
　より詳しくは、半導体ウェハの表面における線状の凹凸を検出し、または該線状の凹凸の大きさを測定する半導体ウェハの表面検査システムであって、
　半導体ウェハの表面に対して斜め方向から、入射面において平行光である光を照射する光源装置と、
　前記半導体ウェハの表面におけるライン状の領域であるライン撮影領域を撮影する撮影装置と、を備え、
　前記光源装置は、前記撮影装置によって撮影されるライン撮影領域に対し、前記ラインに平行な方向から光を照射すべく配置され、
　前記半導体ウェハが、前記線状の凹凸における前記線に平行な方向である凹凸方向が、前記ラインの方向に直交するように配置された状態で、前記線状の凹凸が検出され、または該線状の凹凸の大きさが測定されることを特徴とする。
　すなわち、本発明においては、光源装置は、撮影装置によって撮影されるライン撮影領域のラインの方向と平行な方向から、光を照射する。また、線状の凹凸における線の方向である凹凸方向が、ライン撮影領域のラインの方向と直交する状態で、前記線状の凹凸が検出され、または該線状の凹凸の大きさが測定される（以下、単純に「線状の凹凸が測定される」ともいう。）。これによれば、光源装置は、ライン撮影領域のラインの方向と平行な方向から、ライン撮影領域をカバーする範囲に光を照射すればよいので、光源装置において光を発光する部分である発光部の幅をより小さなものとすることができる。
　また、本発明においては、測定時に半導体ウェハは、前記凹凸方向がライン撮影領域の前記ラインの方向と直交する状態であるので、半導体ウェハの表面からの反射光または散乱光の、ライン撮影領域における空間的な強度分布より、より精度よく、線状の凹凸の測定を行うことができる。
　また、本発明においては、前記半導体ウェハを支持するとともに、前記ライン撮影領域を通過するように移動させる運搬装置をさらに備え、
　前記運搬装置は、支持した半導体ウェハが、前記凹凸方向と前記ラインの方向とが直交する状態で前記ライン撮影領域を通過するように、前記支持した半導体ウェハを前記凹凸方向に移動させるようにしてもよい。
　すなわち、運搬装置には、半導体ウェハが、前記凹凸方向に移動するような方向に載置され、さらに、運搬装置は、前記凹凸方向と前記ライン撮影領域における前記ラインの方向とが直交するように、半導体ウェハに前記ライン撮影領域を通過させる。これによれば、撮影装置は、ライン撮影領域に直交する方向に延びる線状の凹凸が、凹凸方向に移動する際に撮影することとなる。
　ここで、従来のシステムにおいては、ライン撮影領域のラインの方向と凹凸方向とが平行であり、運搬装置は、半導体ウェハを、凹凸方向に直交する方向に移動させていた。従って、従来のシステムでは、運搬装置の移動に伴い、撮影装置は、時間に対して周期的に強度が変化する反射光または散乱光を検出する。この反射光または散乱光の強度の周期的変化またはその積分値より、線状の凹凸の測定が行われていた。
　これに対し、本発明においては、線状の凹凸の測定をする際に、撮影装置によって撮影されるライン撮影領域からの光の反射光または散乱光は、従来のシステムのように、時間に対して周期的な変化をしない。その代わりに線状の凹凸による反射光または散乱光の強度変化は、ライン撮影領域において撮影される光強度の前記ライン上における空間的変化として現れる。すなわち、本発明においては、半導体ウェハの表面からの反射光または散乱光の強度の空間に対しての周期的変化またはその積分値に基づいて、線状の凹凸の測定が行われる。従って、本発明においては、運搬装置の動きにジッターが生じたとしても、線状の凹凸の測定の測定精度に影響を及ぼさない。
　また、本発明においては、前記運搬装置は、前記半導体ウェハの移動方向に所定の間隔を有しつつ並列した複数のベルトコンベアを含み、
　前記光源装置は、前記半導体ウェハの下側から該半導体ウェハの下側の表面に光を照射する下面用光源装置を含み、
　前記下面用光源装置は、前記ベルトコンベアとベルトコンベアの間の空間において、前記半導体ウェハの下側の表面に光を照射するよう配置されてもよい。
　従来より、光源装置及び撮影装置を、半導体ウェハの下側に備えており、半導体ウェハの下側の表面における線状の凹凸の測定を行うシステムが知られている。このようなシステムにおいては、光源装置は、下側から見て運搬装置による半導体ウェハの移動方向と平行な方向からライン撮影領域に光を照射するため、その発光部の長さは、ライン撮影領域のラインの長さより長い（３倍程度）必要があった。
　従って、従来のシステムにおいては、運搬装置におけるベルトコンベアとベルトコンベアの間に、ある程度の空間を設け、この空間において、半導体ウェハの下側の表面の線状の凹凸の測定を行う必要があった。より具体的には、光源装置、撮影装置をベルトコンベアとベルトコンベアの間の空間に配置する必要があった。その結果、システム全体の小型化を阻害することとなり、また、ベルトコンベアとベルトコンベアの間の空間を大きくする必要から、半導体ウェハを円滑に移動させることが困難になる場合があった。
　それに対し、本発明において光源装置は、ライン撮影領域に対しラインに平行な方向から光を照射すべく配置され、且つ、運搬装置は、半導体ウェハが、前記凹凸方向と前記ラインの方向とが直交する状態でライン撮影領域を通過するように、半導体ウェハを凹凸方向に移動させるので、結果的に、光源装置は、半導体ウェハの移動方向に対して側面から光を照射することとなる。これによれば、光源装置をベルトコンベアとベルトコンベアの間の空間の側面に配置することが可能であり、その結果、ベルトコンベアとベルトコンベアの間の空間を小さくすることができるので、半導体ウェハを安定的に運搬することが可能となる。また、ベルトコンベアとベルトコンベアの間の空間にミラーを配置する必要もなくなり、システム全体の構造の簡略化、コスト低減を促進することができる。
　また、本発明においては、前記光源装置は、前記半導体ウェハの上側から該半導体ウェハの上側の表面を照射する上面用光源装置をさらに含み、前記上面用光源装置と前記下面用光源装置とを一体的に構成するようにしてもよい。これによれば、システム全体の構成を簡略化することが可能となる。
　また、本発明においては、光源装置は、半導体ウェハにおける撮影すべき領域の幅以上の長さの線分状に構成された発光部を備えており、
　さらに、発光部の両端またはその内側において発光部に垂直な反射面を有して対向する二枚の反射鏡を備えており、発光部と半導体ウェハとの間の光路において、光路中の照射光を対向する反射鏡側に互いに反射するようにした。
　より詳しくは、半導体ウェハの表面に対して斜め方向から、入射面において平行光である光を照射する光源装置と、
　前記半導体ウェハの表面を撮影する撮影装置と、を備え、
　前記撮影装置で前記半導体ウェハの表面を撮影することで得られた、前記光源装置から照射された光の散乱光または反射光の強度に基づいて、半導体ウェハの表面における凹凸を検出し、または該凹凸の大きさを測定する半導体ウェハの表面検査システムであって、
　前記光源装置は、
　前記半導体ウェハにおける撮影すべき領域の幅以上の長さを有し長さ方向において該撮影すべき領域を包含する線分状に構成された発光部と、
　前記発光部の両端または両端より内側において前記線分に直交する平面上に設けられ、前記発光部と前記半導体ウェハとの間の光路において互いに対向する反射面を有する二枚の平板反射鏡と、
　を有することを特徴とする。
　ここで、前述のように、光源装置の発光部の長さは、半導体ウェハの撮影されるべき領域の幅の３倍程度の長さが必要であった。発光部がこの長さより短い場合には、撮影されるべき領域における照射光強度が不均一になったり、撮影されるべき領域にケラレが生じたりする場合があるからである。しかしながら、光源装置の発光部の長さを半導体ウェハの撮影されるべき領域の幅の３倍程度の長さにすることは、装置の大きさ、コストの点で困難な場合があった。本発明によれば二枚の反射鏡によって、半導体ウェハからは、発光部の幅が見かけ上、撮影されるべき領域の３倍程度となる。従って、実際には発光部の幅は、撮影されるべき領域の幅とあまり変わらなくても、照射光強度の不均一やケラレを抑制することができる。
　また、本発明においては、前記平板反射鏡は、前記反射面が、前記発光部の端部と、前記撮影すべき領域の前記端部側の端面との間に配置されるように設けられてもよい。例えば、発光部の長さが撮影されるべき領域の幅より両側に各々ｄだけ長くなっている場合には、平板反射鏡の反射面は、前記の幅ｄの範囲に配置されるようにする。そうすれば、実際の発光部と、平板反射鏡に映った発光部の実像との間に隙間が無く、見かけ上連続的な発光部を形成し得る。
　この場合はさらに、平板反射鏡の発光部側の端部が、前記撮影されるべき領域の発光部側の端面において平板反射鏡が無い場合に生じるケラレの中央側端点と、発光部の端部とを結んだ直線よりも発光部側となるようにするとよい。これによって、より確実に、見かけ上連続的な発光部を形成することが可能となる。
　また、本発明においては、前記平板反射鏡は、該平板反射鏡の前記発光部と反対側の端部が、前記撮影すべき領域の前記発光部側の端面よりも、前記発光部に対して遠い側に配置されるように設けられてもよい。これにより、撮影されるべき領域における発光部とは反対側の部分についてもケラレの発生を抑制することができる。
　この場合、平板反射鏡における発光部と反対側の端部は、発光部における平板反射鏡から最も遠い点の、反射面に対する線対称点と、半導体ウェハの発光部と反対側の端面で最も前記平板反射鏡側の点とを結んだ直線より、発光部に対して遠い側に配置されるとよい。これにより、より確実に、撮影されるべき領域の全域に対して（発光部の反対側の部分に対しても）ケラレを抑制することができる。
　また、本発明は、半導体ウェハの表面に対して斜め方向から、入射面において平行光である光を照射する光源装置と、
　前記半導体ウェハの表面を撮影する撮影装置と、を備え、
　前記撮影装置で前記半導体ウェハの表面を撮影することで得られた、前記光源装置から照射された光の散乱光または反射光の強度に基づいて、半導体ウェハの表面における線状の凹凸を検出し、または該線状の凹凸の大きさを測定する半導体ウェハの表面検査システムであって、
　前記光源装置は、
　前記半導体ウェハの表面における線状の凹凸における線が曲がりを伴う場合に、前記線状の凹凸の線の曲率中心側から、前記光を照射することを特徴とする半導体ウェハの表面検査システムであってもよい。
あるいは、半導体ウェハの表面に対して斜め方向から、入射面において平行光である光を照射し、
　前記半導体ウェハの表面を撮影し、
　前記半導体ウェハの表面を撮影することで得られた、前記照射された光の半導体ウェハの表面からの散乱光または反射光の強度に基づいて、半導体ウェハの表面における線状の凹凸を検出し、または該線状の凹凸の大きさを測定する半導体ウェハの表面検査方法であって、
　前記半導体ウェハの表面における線状の凹凸における線が曲がりを伴う場合に、前記線状の凹凸の線の曲率中心側から、前記光を照射することを特徴とする半導体ウェハの表面検査方法であってもよい。
　ここで、前述のように、従来のシステムにおいて、光源装置の発光部の長さは、半導体ウェハの撮影されるべき領域の幅の３倍程度の長さが必要であり、発光部がこの長さより短い場合には、撮影されるべき領域における照射光強度が不均一になったり、撮影されるべき領域にケラレが生じたりする場合があった。これに関し、半導体ウェハの表面上の線状の凹凸が、直線状でなく曲がり（撓み）を伴う場合（例えば、弓なりになっている場合）には、曲率中心側（撓みが負となっている方向または、弓なりの弓の内側）から光を照射した方が、ケラレが少ないことが経験的に分かっている。
　従って、本発明においては、前記半導体ウェハの表面における線状の凹凸における線が曲がり（撓み）を伴う場合に、前記線状の凹凸の線の曲率中心側（撓みが負となる方向）から、前記光を照射することとした。これによれば、発光部の長さが充分に長くない場合でも、ケラレの影響を可及的に低減させることが可能となる。なお、上記において、凹凸の線の曲率中心側とは、凹凸の線の撓みが負となる方向、または、弓なりの凹凸における弓の内側、または、曲がった線が凹状に見える方向を示す。
　また、本発明は、半導体ウェハの表面に対して斜め方向から、入射面において平行光である光を照射する光源装置と、
　前記半導体ウェハの表面を撮影する撮影装置と、を備え、
　前記撮影装置で前記半導体ウェハの表面を撮影することで得られた、前記光源装置から照射された光の散乱光または反射光の強度に基づいて、半導体ウェハの表面における線状の凹凸を検出し、または該線状の凹凸の大きさを測定する半導体ウェハの表面検査システムであって、
　前記光源装置は、
　前記半導体ウェハの表面における線状の凹凸における線が曲がりを伴う場合に、前記線状の凹凸の線の曲率中心と逆側から、前記光を照射することを特徴とする半導体ウェハの表面検査システムであってもよい。
あるいは、半導体ウェハの表面に対して斜め方向から、入射面において平行光である光を照射し、
　前記半導体ウェハの表面を撮影し、
　前記半導体ウェハの表面を撮影することで得られた、前記照射された光の半導体ウェハの表面からの散乱光または反射光の強度に基づいて、半導体ウェハの表面における線状の凹凸を検出し、または該線状の凹凸の大きさを測定する半導体ウェハの表面検査方法であって、
　前記半導体ウェハの表面における線状の凹凸における線が曲がりを伴う場合に、前記線状の凹凸の線の曲率中心と逆側から、前記光を照射することを特徴とする半導体ウェハの表面検査方法であってもよい。
　すなわち、線状の凹凸が直線状でなく曲がりを伴っている場合において、例えば、線状の凹凸の一部を特に測定したいなどの要求があるときには、線状の凹凸に対して曲率中心と逆側から光を照射してもよい。そうすれば、簡単な方法で、線状の凹凸の一部の領域（例えば、光の入射方向に対して線状の凹凸がより垂直に近い領域）に限定した情報を得ることが可能である。
　また、本発明は、半導体ウェハの表面における凹凸を検出し、または該凹凸の大きさを測定する半導体ウェハの表面検査システムであって、
　半導体ウェハの表面の全域に対して斜め方向から、入射面において平行光である光を照射する光源装置と、
　前記半導体ウェハの表面全体を撮影する撮影装置と、を備え、
　前記撮影装置で前記半導体ウェハの表面の全体を撮影することで得られた、前記光源装置から照射された光の散乱光または反射光の２次元的な強度分布に基づいて、前記凹凸を検出し、または該凹凸の大きさを測定する半導体ウェハの表面検査システムであって、
　前記半導体ウェハは太陽電池用ウェハであり、前記凹凸は、太陽電池用ウェハ表面に設けられた電極による凹凸であることを特徴とする半導体ウェハの表面検査システムであってもよい。
　この場合は、太陽電池において発生した電力を取り出すための電極の形成状態を精度良く測定することができるので、太陽電池の品質向上をより容易にまたは、より確実に促進することが可能となる。
　また、本発明は、半導体ウェハの表面における凹凸を検出し、または該凹凸の大きさを測定する半導体ウェハの表面検査システムであって、
　半導体ウェハの表面の全域に対して斜め方向から、入射面において平行な光を照射する光源装置と、
　前記半導体ウェハの表面全体を撮影する撮影装置と、を備え、
　前記撮影装置で前記半導体ウェハの表面の全体を撮影することで得られた、前記光源装置から照射された光の散乱光または反射光の２次元的な強度分布に基づいて、前記凹凸を検出し、または該凹凸の大きさを測定することを特徴とする半導体ウェハの表面検査システムであってもよい。
　半導体ウェハの表面に対して斜めから光を照射した場合には、表面に凹凸があった場合に、照射光の大部分は入射角と同等の出射角で正反射する。一方、照射光の一部は凹凸によって散乱し、または凹凸表面において乱反射することで撮影装置の光学系に入射する。これにより、撮影装置（撮像装置を含む）によって撮影される半導体ウェハ表面の２次元的（平面的）な画像においては、半導体ウェハの表面において凹凸が存在する部分の光強度が高くなる。従って、当該画像における反射光または散乱光の２次元的な強度分布は、半導体ウェハの表面における凹凸の大きさの分布と高い相関を有する。
　本発明においてはこの原理を利用して、カメラで半導体ウェハの表面の全体を撮影することで得られた、散乱光または反射光の強度分布に基づいて、半導体ウェハの表面における凹凸を検出しまたはその大きさを測定することとした。
　これによれば、接触式の表面粗さ計のプローブや、非接触式のレーザー変位計のプローブを、半導体ウェハに対して走査させる工程を伴わずに容易に半導体ウェハの表面における凹凸を検出またはその大きさを測定することが可能となる。また、本発明に係るシステムにおいては、検査のために必要となる可動部がないため、システムの信頼性及び耐久性を高めることが可能となる。
　さらに、本発明においては、撮影装置の光学系の被写界深度を適切に設定することで、半導体ウェハの振動の影響を除去することができ、従来技術のように、半導体ウェハ表面の検査の際に、半導体ウェハの移動を停止して振動の減少を待つなどの必要がなくなり、作業効率を向上させることが可能である。また、振動の抑制のための特別な部品を省略することが可能となるのでコストの低減が可能となる。
　また、本発明においては、光源装置は、半導体ウェハの表面の全域に対して斜め方向から光を照射すればよく、照射位置の精密な調整などが不要である。従って、光源装置の構成が簡略化されコストを低減することが可能である。なお、光源装置は、半導体ウェハの表面の全域をできる限り均一に照射できるものが好ましい。
　なお、本発明においては、前記光源装置が照射する光は、前記半導体ウェハの表面への入射面において平行な光である。この理由は以下のとおりである。
　発明者らの研究により、撮影装置で半導体ウェハの表面の全域を撮影することで得られる散乱光または反射光の強度は、照射光の入射角に依存していることが分かった。従って、少なくとも半導体ウェハの表面への入射面において照射光を平行光とすることにより、半導体ウェハの表面に対する照射光の入射角を一様に揃えることができ、撮影装置で撮影することで得られた散乱光または反射光の２次元的な強度分布が、半導体ウェハの表面における凹凸により強い相関を持つようにすることができる。これにより、半導体ウェハの表面凹凸の検出精度または、凹凸の大きさの測定精度をより高くすることができる。
　また、本発明においては、前記光源装置が照射する光の前記半導体ウェハの表面への入射角は７４度以上８５度以下であるようにするとよい。
　ここで、発明者らの研究により、撮影装置で半導体ウェハの表面の全域を撮影することで得られる散乱光または反射光の強度は、照射光の入射角が９０度に近いほど、換言すると、照射光が半導体ウェハの表面に浅い角度で入射するほど、凹凸（の角度）に対する感度が高くなることが分かった。従って、本発明においては照射光の入射角は９０度に近いほどよいことになる。
　しかしながら、入射角が大きすぎる（照射光と半導体ウェハの表面とのなす角度が小さすぎる）場合には、凹凸の頂点の後ろ側に影が生じてしまい、凹凸の正確な測定が困難になる場合がある。また、入射角が小さすぎる（照射光と半導体ウェハの表面とのなす角度が大きすぎる）場合には、感度の低下が著しくなり、やはり、凹凸の正確な測定が困難になる場合がある。そこで、本発明においては、照射光の半導体ウェハへの入射角を７４度以上８５度以下とした。これにより、半導体ウェハの表面における凹凸をより高精度で検出し、または凹凸の大きさを高精度で測定することが可能となる。また、上記のように、半導体ウェハの表面に照射光を浅い角度で入射することで、半導体ウェハが、入射面と半導体ウェハの交線のまわりに傾いたとしても、当該傾きの、凹凸の検出精度に対する影響を抑制することが可能となる。
　また、本発明においては、前記半導体ウェハの表面における凹凸は、線状の凹凸であり、前記光源装置は前記半導体ウェハの法線方向から見て互いに約９０度異なる方向から前記半導体ウェハの表面に光を照射する第１光源装置及び第２光源装置からなり、
　前記光源装置から照射された光の前記半導体ウェハの表面の各ポイントからの散乱光または反射光は、前記第１光源装置および前記第２光源装置のうち、前記線状の凹凸に垂直方向から光を照射する方の光源装置から照射された光の散乱光または反射光の２次元的な強度分布に基づいて、前記凹凸を検出し、または該凹凸の大きさを測定するようにしてもよい。
　上述のように、線状の凹凸と垂直方向から光を照射した場合には、撮影装置で撮影された画像に線状の凹凸の影響が現れる一方、線状の凹凸と平行方向から光を照射した場合には、撮影装置で撮影された画像に線状の凹凸の影響が現れない。従って、一方向から半導体ウェハに光を照射する場合には、光源装置からの光の照射方向に対して線状の凹凸が垂直となるように、半導体ウェハの姿勢を規制する必要がある。このことは、接触式のプローブや非接触式のレーザー変位系を用いた場合にも言えることであるが、作業効率の向上の妨げとなっている。
　そこで、本発明においては、半導体ウェハの法線方向から見て互いに９０度角度の異なる２方向に第１光源装置と第２光源装置とを備え、各々の光源装置から照射される光の、線状の凹凸による散乱光または反射光を撮影装置で受光し、線状の凹凸に垂直方向から照射した光による画像から、線状の凹凸の検出または大きさの測定を行うこととした。これによれば、半導体ウェハの設置方向を、線状の凹凸の方向が一つの光源からの照射光に垂直になるように揃える作業が必要なくなるので、作業効率を向上させることが可能となる。
　また、これによれば、線状の凹凸の影響が現れる２次元的な画像と、線状の凹凸の影響が現れない２次元的な画像とを分離して取得することができるので、線状の凹凸と、それ以外の凹凸とを分離して検出または大きさの測定を行うことが可能である。なお、本発明において線状の凹凸とは、ソーマークの他、フィンガー、バスバーなどの太陽電池表面の電極を示す。
　また、本発明においては、前記光源装置は、
　直線状または長方形状に構成された光源と、
　前記直線または前記長方形の長辺と平行方向の軸を有するシリンドリカルレンズまたはシリンダフレネルレンズと、を有し、
　前記直線または前記長方形の長辺と平行方向から見た場合に、前記光源は、前記シリンドリカルレンズまたは前記シリンダフレネルレンズの焦点に配置されるようにしてもよい。
　これにより、直線または長方形の長辺と平行方向には光源装置からの照射光は均一性を維持し易くすることができ、直線または長方形の長辺に垂直方向についても、反射鏡により反射される光を平行光とすることができる。従って、半導体ウェハに対して斜め方向から光を照射したとしても、半導体ウェハの表面における照射強度のバラツキを抑制することができ、より正確に線状の凹凸の検査を行うことが可能となる。
　また、本発明においては、前記光源装置は、
　直線状または長方形状に構成された光源と、
　前記直線または長方形の長辺と平行方向の軸を有するとともに前記光源から照射される光を直線状に集光する第一シリンドリカルレンズまたは第一シリンダフレネルレンズと、
　前記第一シリンドリカルレンズまたは第一シリンダフレネルレンズに対して前記光源と反対側に配置され前記直線または長方形の長辺と平行の開口部を有するスリットと、
　前記直線または長方形の長辺と平行方向の軸を有するとともに前記スリットの開口部に焦点が位置するように配置され、前記スリットを通過した後に拡散した前記光源から照射された光を平行光にする第二シリンドリカルレンズまたは第二シリンダフレネルレンズと、
を有するようにしてもよい。
　上述のように、光源から照射される照射光は、入射面において平行光であることが要求される。そして、この平行光の平行度は高いほどよい。一方、入射面に垂直な面内では平行度はそれほど要求されない。それは、入射面に垂直な面内ではむしろ多数の出射源からの光が半導体ウェハの表面を均一に照明することが重要となるからである。
　そこで、本発明においては、光源装置は、直線状または長方形状に構成された光源と、光源によって構成された直線または長方形の長辺と平行方向の軸を有する第一シリンドリカルレンズまたは第一シリンダフレネルレンズと、前述の直線または長方形の長辺（または、第一シリンドリカルレンズまたは第一シリンダフレネルレンズの軸）と平行な開口部を有するスリットと、光源によって構成された直線または長方形の長辺と平行方向の軸を有しスリットの開口部に焦点がくるように配置され、スリットを通過した後に拡散した光源から照射された光を平行光にする第二シリンドリカルレンズまたは第二シリンダフレネルレンズと、を有することとした。
　これによれば、簡単な構成でより確実に、入射面において平行度の高い平行光を得ることができるとともに、入射面に垂直な面内では拡散光の集合からなる照射光を得ることができる。これにより、半導体ウェハの、入射面と半導体ウェハの交線のまわりの傾きの影響を抑えることができ、半導体ウェハの表面の凹凸の検出精度および測定精度を高めることができる。
　また、本発明においては、光源装置における前記光源はＬＥＤ素子としてもよい。より具体的には、ＬＥＤ素子の点光源を直線状または長方形状に並べることで光源装置の光源としてもよい。そうすれば、光源をより正確に焦点に配置することが可能となり、結果としてより確実に、半導体ウェハに対して光を均一に照射することが可能となる。また、光源装置における前記光源は、ＬＥＤからの光を複数の光ファイバの一端に入射し、該複数の光ファイバの他端を直線状または長方形状に並列させることで構成されるようにしてもよい。そうすれば、光源の配置の自由度を高めることができ、装置全体の構造の簡略化、小型化を促進することができる。また、小径のファイバを用いることで、光源をさらに正確に焦点に配置することが可能となり、さらに確実に、半導体ウェハに対して光を均一に照射することが可能となる。
　なお、上記した本発明の課題を解決する手段については、可能なかぎり組み合わせて用いることができる。
　本発明にあっては、より小型または簡単な構成で、より精度よく、半導体ウェハの表面に存在する線状の凹凸を検出し、又はその大きさの測定を行うことができる。
本発明の実施例１において半導体ウェハに光源から平行光が入射した場合に生じる現象について説明するための図である。 本発明の実施例１における半導体ウェハ表面検査システムの概略構成を示す図である。 本発明の実施例１におけるＣＣＤカメラで撮影した半導体ウェハの表面の画像の概略を示す図である。 本発明の実施例１における光源装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施例１における光源装置の他の例の概略構成を示す図である。 従来の光源装置と本発明の実施例１に係る光源装置とを比較説明するための図である。 本発明の実施例１における光照射部、半導体ウェハ、ミラーの配置について説明するための図である。 本発明の実施例１におけるミラーの位置によるミラーの必要長さの変化を示すグラフである。 本発明の実施例１におけるミラーの効果を示す図である。 本発明の実施例２における線状の凹凸の曲がりに対する光の入射方向とケラレとの関係を示す図である。 従来のインライン型の半導体表面検査システムを説明するための図である。 本発明の実施例３に係る半導体表面検査システムを説明するための図である。 従来のシステムと本発明の実施例３に係る半導体表面検査システムの信号取得方法を比較して説明するための図である。 本発明の実施例３に係る光源装置の他の例について示す図である。 本発明の実施例４における半導体ウェハ表面検査システムの概略構成を示す図である。
　以下、本発明に係る半導体ウェハ表面検査システムについて、図面を参照して詳細に説明する。
〔実施例１〕
　先ず、半導体ウェハの表面に光源から平行光が斜めに入射した場合に生じる現象について図１を用いて説明する。図１において、半導体ウェハの平均的表面をｘｚ面（ｚ軸は紙面に垂直方向の軸）とし、ｘ軸からｚ軸回りに角度θだけ傾いた微小表面を強度Ｉ０の平行光で照射する場合を考える。照射光の入射方向はｘ軸に対してｚ軸回りに角度θ０だけ傾いている。図１において照射光の入射面はｘｙ面である。照射光の大部分は半導体ウェハの表面において鏡面反射するが、実際にはこの微小表面もさらに微細な粗面により構成されており、各粗面において拡散反射（乱反射あるいは散乱）が生じている。この面が均等拡散面であると仮定すれば、半導体ウェハの表面に垂直なｙ軸方向に向かう光の強度Ｉは、（１）式により与えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、Ｋｄは反射率を表す定数である。（１）式によれば、光源に対して斜めに傾いた平面上における強度に反射率を乗じたものが観測される強度となるようであるが、実際には均等拡散面の性質を規定するランバートの余弦則を考慮し、測光学的な考察が行われた結果として得られたものである。このように、本発明で扱う散乱光または反射光は、半導体ウェハの表面に生じた凹凸の尖鋭なエッジによる散乱というよりは、半導体ウェハの微細な拡散面によって生じるものであり、その拡散面の形状と高い相関を有した情報を含むものである。
　一般に表面粗さによる傾斜角θは十分に小さいと考えられるので、この条件で上式を変形すると、(２)式が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　（２）式によれば、ｙ軸方向で得られた光の強度Ｉは半導体ウェハの表面の傾きθの関数となる。（２）式においてθの前の係数にＣＯＳθ０が含まれており、この値が大きいほど表面の傾きに対する感度が大きいことを示している。従ってθ０が小さくなるように、光源からの照射光は半導体ウェハの表面に平行に近い浅い角度で入射することが望ましい。
　さらに、（２）式を変形して以下の（３）式を得ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 　（３）式より、半導体ウェハの垂直上方に例えばＣＣＤからなるエリアセンサカメラまたはラインセンサカメラを設置して半導体ウェハの表面の画像を撮影した際に、その散乱光または反射光の強度分布は半導体ウェハの表面形状の傾きの分布を表していることが分かる。
　表面形状をｙ（ｘ）、強度分布をＩ（ｘ）とすれば、θ＝ｄｙ／ｄｘであるから、以下の（４）式を得ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　これをｘ＝０からｘ＝ｔの間で積分すれば、ｘ＝ｔにおける半導体ウェハの表面の大きさを得る事が可能である。従って、半導体ウェハの表面の大きさを表す式として以下の（５）を得ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 　（５）式において、右辺にはｔに比例する項が現れるが、表面粗さを記述するには、形状の変動分だけを求めればよいので、この項は直線的に変化する分として補正により取り除くことができる。また、この式の中にはいくつかの定数が含まれているが、これらの値は、表面粗さの判っている試験片をこの方法で測定して較正することにより求めることが可能である。
　以上から明確なように、（３）式により、半導体ウェハの垂直上方にエリアセンサカメラまたはラインセンサカメラを設置して半導体ウェハの表面の画像を撮影した際に、半導体ウェハの表面からの反射光または散乱光の強度Ｉ（ｘ）により、半導体ウェハの表面形状の傾きの分布を取得することができる。また、（５）式により、Ｉ（ｘ）を積分することによって、半導体ウェハの表面凹凸の大きさの分布を取得することができる。
　次に、上記の原理を利用する、本実施例における半導体ウェハ表面検査システム５０の概略構成について図２を用いて説明する。なお、以下においては、半導体ウェハの表面凹凸の例として所謂ソーマークを測定する例について説明する。半導体ウェハ表面検査システム５０においては、評価対象である半導体ウェハＷに対し斜めに光を照射する光源装置５２が備えられている。この光源装置５２には少なくとも入射面において平行光を半導体ウェハＷに入射可能なＬＥＤ光源等が用いられている。ＬＥＤ光源の波長は特に限定されない。また、ＣＣＤをセンサとして備えた撮影装置としてのエリアセンサカメラ５４が、半導体ウェハＷを略垂直上方から撮影可能なように設置されている。エリアセンサカメラ５４には、撮影した半導体ウェハＷの画像データを伝送し、半導体ウェハＷの表面における線状の凹凸であるソーマークの凹凸の大きさを導出する演算ユニット５６が電気的に接続されている。また、演算ユニット５６には、演算ユニット５６による検査結果を表示する表示ユニット５８が電気的に接続されている。
　半導体ウェハ表面検査システム５０において測定感度を向上させるためには前述のとおり、半導体ウェハＷの表面に対してできるだけ浅い角度で平行度が高く、照度の一様な照射光を入射させる必要がある。そのためには光源装置５２と半導体ウェハＷの距離を大きく取った方がよい。このこととシステム全体の大きさとを考慮し、半導体ウェハ表面検査システム５０では、光源装置５２からの照射光をミラー５３を用いて折り返して半導体ウェハＷに照射する構成とした。
　その際、入射光と半導体ウェハＷの表面との間の角度は５°とした（入射角は８５°）。また、半導体ウェハＷの表面の画像を撮影するエリアセンサカメラ５４としては画像解析の際の横分解能を十分に確保するために画素数の大きなものがよい。本実施例においてはエリアセンサカメラ５４の画素数は、観察視野全体で９６０×９６０画素のものを用いた。カメラレンズ５４ａについては半導体ウェハＷの全体を視野に入れる必要があるが、画像周辺での歪みを避けるため、作動距離が長くなることを犠牲にして焦点距離１２ｍｍのレンズを用いた。エリアセンサカメラ５４において撮影された画像データは、演算ユニット５６に伝送される。
　演算ユニット５６においては、上記の画像データより、半導体ウェハＷの外形寸法、外形の欠けの有無、結晶の欠陥、表面に発生しているクラックなどが検出される。また、ソーマークの凹凸の大きさが導出される。その検出結果は、演算ユニット５６内のメモリに記憶されるとともに、表示ユニット５８において表示される。なお、演算ユニット５６及び表示ユニット５８はパソコンのシステムにより構成してもよいし、独自に回路及びプログラムを形成することで作製してもよい。
　図３には、本実施例における９６０×１２８０画素のＣＣＤエリアセンサカメラ５４で撮影した半導体ウェハＷの表面の画像の例を示す。図３ではソーマークにおいて散乱または反射された光を撮影することで得られた強度分布を模式的に帯で示している。前述の（３）式で示したとおり、この強度の違いがその部分における表面の傾きの違いを表している。なお、図３では照射光は図中上方から下方に向かって入射している。
　図３に示す散乱光または反射光の強度分布の画像から表面凹凸の曲線を算出するには、前述の（５）式に従ってＣＣＤ画像上の各画素の列に沿って測定された散乱光または反射光の強度の積分を行う。この結果画像の列数分の表面凹凸の曲線を瞬時に得ることができる。しかし、表面の凹凸は確率的な現象の結果得られるものであるから、本実施例においては、観察領域全体としての表面凹凸の大きさの平均値を数値として与える。以下、その際の具体的方法について説明する。
　得られた散乱光または反射光の強度のデータは、演算ユニット５６において、各行ごとに平均化され、それらの値から積分計算が行われ、列方向に対する表面凹凸の曲線が得られる。こうすることによってソーマーク以外のランダムな表面粗さが平均化され、ソーマークの特徴のみを抽出することができる。そして、得られた表面凹凸の曲線上でのＰＶ値（最大値と最小値の差）としてソーマークの大きさを評価する。これにより、より簡単にソーマークを抽出し、その大きさを測定することが可能である。なお、この場合は、ソーマークによる線が延びる方向（凹凸方向に相当する。以下、「ソーマークの方向」ともいう。）は画像の行に平行でなければならない。ソーマークの方向が画像の行の方向からずれている場合には、表面凹凸の曲線は小さく評価されてしまうので注意を要する。
　次に、光源装置５２について説明する。図４に光源装置５２の主要部分の一例を示す。光源装置５２には、前述のように、半導体ウェハＷへの入射面内における平行度は極めて高いことが要求される。一方、入射面に垂直な面内では高い平行度は要求されない。それは、表面凹凸の大きさの分布曲線は表面に引かれた仮想の直線に沿った断面形状を与えるものであるので、本実施例においては光源装置５２からの照射光の入射面を断面とする表面凹凸の形状を重要視するためである。
　また、図１において半導体ウェハＷの表面がｘ軸の周りにも傾いていた場合には、表面における照射光の照度はその傾きの影響を受けるので、真のｚ軸周りの傾きとは異なった測定結果が得られてしまうおそれがある。しかしながら、光源装置５２からの照射光が、入射面と垂直方向に対して平行でなければ、多数の照射源からの光線が半導体ウェハＷの表面上の１点を照射することになるので、半導体ウェハＷの表面のｘ軸の周りの傾きが照度に与える影響を抑制できる。光源装置５２においてはこれらの点を考慮し、光源装置５２の光源５２ａとして、複数のＬＥＤを入射面と垂直方向に一列に並べた発光部としての線状ＬＥＤ光源５２ａを用いている。ＬＥＤの列から出射された光は第１の円筒レンズ５２ｂによりその後ろに置いたスリット５２ｃ上に結像され、その一部はスリット５２ｃを通過した後に再び拡散し、第２の円筒レンズ５２ｄにより平行光とされる。
　第２の円筒レンズ５２ｄを通過した光の、入射面における平行度はスリット５２ｃの幅が狭いほど高くなる。一方、第１の円筒レンズ５２ｂ及び第２の円筒レンズ５２ｄの長手方向（入射面と垂直方向）についてはレンズ効果はないから、個々のＬＥＤからの光は発散する。このようにして入射面と平行方向については平行光、入射面と垂直方向については発散光となる照射光を形成することができる。ここで、発散光は距離とともにその強度は弱くなるが、ＬＥＤの列の長さが十分長ければ、その中央あたりでは一様な強度となる。また、前述のように光源装置５２と半導体ウェハＷとの距離を十分に大きくすることによって照射光強度の一様性の度合いをさらに向上させることができる。
　次に、光源装置５２の他の例について説明する。この例では、まず、図５に示すような光源５２ｅを用いている。この場合は、光ファイバの束５２ｇの一端に、別途設けた発光素子５２ｈより発光された光を入射し、この光ファイバの束５２ｇの出射側の端部を直線状に一列または複数列に並べて発光部としての光出射部５２ｆを形成している。これによれば、より精度のよい直線状の光源が得られるとともに、発光素子自体の配置に自由度を持たせることが可能となり、装置全体のレイアウトを容易にすることができる。
　また、この例では、光源５２ａまたは光源５２ｅから出射した光を、入射面と平行方向については平行光、入射面と垂直方向については発散光となる照射光とするための光学系を簡略化している。すなわち、図５に示すように、光源５２ｅから出射した光を、シリンドリカルレンズ５２ｋによって、入射面と平行方向については平行光、入射面と垂直方向については発散光とする。この構成では、より簡単に光源装置５２を構成することができ、装置全体のレイアウトを容易にするとともにコストを低減することが可能となる。ここで、図４と図５における光源を互いに交換してもよいことは当然である。また、上記の例では光源を直線状に形成しているが、上下方向に幅を有する長方形状に形成しても構わない。また、各シリンドリカルレンズの代わりに、シリンドリカルフレネルレンズを用いてもよい。
　ところで、上記の半導体ウェハ表面検査システム５０においては、光源装置５２は、半導体ウェハＷの表面全域に対して光を照射しなければならないが、特にソーマークの方向に関しては、半導体ウェハＷの幅の３倍程度の幅を有する発光部から光を照射する必要があった。換言すると、光源５２ａや光出射部５２ｆの幅は、半導体ウェハＷの幅の３倍程度必要であった。これは、半導体ウェハＷの幅の３倍程度の幅の発光部から光を出射することで、半導体ウェハＷの表面上の光強度をより均一にすることができるとともに、撮影装置５４によって撮影された半導体ウェハＷの画像においてケラレの発生を防止することができるからである。図６（ａ）には、図５に示した光源装置５２を用いた場合の、発光部である光照射部５２ｆの幅と、半導体ウェハＷのソーマーク方向の幅との関係を模式的に示す。なお、図６（ａ）及び、後述する図６（ｂ）においては、ミラー５３は省略されている。
　しかしながら、測定対象である半導体ウェハＷのソーマーク方向の幅の３倍程度の幅の発光部を確保することは、光源装置５２のコストダウンの妨げとなり、システム全体の小型化の妨げとなり得る。それに対し、本実施例においては、光源装置５２の発光部である光照射部５２ｆと、半導体ウェハＷとの間の光路において、図６（ｂ）に示すように、半導体ウェハＷのソーマーク方向の幅と同等の間隔で一組のミラー５２ｍ、５２ｎを、平行に且つ、反射面が互いに対向する面にくるように設置した。
　この場合は、光照射部５２ｆの幅と半導体ウェハＷの幅とは略同等になっているが、ミラー５２ｍ、５２ｎによって、光照射部５２ｆの実像を作ることにより、半導体ウェハＷの幅の３倍の光照射部５２ｆを設置したことと同等の効果を得ることが可能になる。これにより、光学装置５２のコストを低減することが可能となり、また、システムの小型化を促進することが可能となる。なお、図６においては、図５に示した光学装置５２に対してミラー５２ｍ、５２ｎを適用した例について記載したが、図４に示した光学装置５２やその他のタイプの光学装置の発光部に対して適用できることは当然である。
　図７には、ミラー５２ｍ、５２ｎによって光照射部５２ｆの実像を作る場合の、光照射部５２ｆ、ミラー５２ｍ、５２ｎ、半導体ウェハＷの配置について示す。図７において、半導体ウェハＷは、一辺の長さａの正方形ＡＢＣＤで表わされている。半導体ウェハＷにおいてハッチングを施した領域Ｗａは、ケラレが生じた状態における光照射部５２ｆによる照射領域である。光照射部５２ｆの大きさはＫＬで示され、半導体ウェハＷの一辺の長さａに対して、両側にｄだけ大きくなっている。光照射部５２ｆと半導体ウェハＷの距離はｈで表わされている。
　光源を大きく見せるためのミラー５２ｎはＩＪで表わされ、半導体ウェハＷからｘだけ離して置かれているとする。また、半導体ウェハＷの光照射部５２ｆ側の一辺ＡＤのラインから光照射部５２ｆ側にｙ、反対側にｚの長さを有するとする。この図から長さＫＬの光照射部５２ｆにより照明されている半導体ウェハの領域はＥＦＧＨであり、その他の領域は光照射部５２ｆがもっと大きくなければ照明されないことになる。すなわち、線分ＫＬで示される光照射部５２ｆのミラー５２ｎによる実像ＭＮによって光を照射されなければならない。このことを考えると、点Ｈが光照射部５２ｆの実像ＬＮを見込む角内にミラー５２ｎがなければならない。したがってミラー５２ｎの上端はＨＬとミラー面が交差する点Ｉとなる。また、Ｃ点についても同様に考えると、ミラー５２ｆの下端はＣＮとミラー面が交差する点Ｊとなる。他のＧ点及びＤ点については、光照射部５２ｆの像によって照明されることになる。
　上記より、ｙ、ｚをｘの関数として表示すると
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 　となる。例えば、ｄ／ａ＝０．２、ｈ／ａ＝３、ｓ／ａ＝０．２と置き、ｘ／ａの関数としてｙ／ａ、ｚ／ａの値を計算した結果を図８に示す。図８から分かるように、ミラー５２ｎの長さはｙ＋ｚで表されるから、ミラー５２ｎの位置が半導体ウェハＷから離れるほど、ミラー５２ｎに必要な長さは大きくなる。より短いミラー５２ｎを使用可能とするためには、ｘ＝０すなわち、半導体ウェハＷにミラー５２ｎを接しておけばよいことになる。
　なお、図７及び図８に示したｙ、ｚの値は、半導体ウェハＷ上に光源装置５２による照射光のケラレが発生することを防止するための最小値である。従って、図７及び図８で示したｘに対応するｙ、ｚの値以上のｙ、ｚを採用することによって、より確実にケラレの発生を防止することが可能となる。一方、図７及び図８で示したｘに対応するｙ、ｚの値より小さいｙ、ｚを採用した場合には、実際の光照射部５２ｆと、ミラー５２ｎによる実像との間に隙間が発生し部分的にケラレが発生したり、半導体ウェハＷにおける光照射部５２ｆとは反対側の領域でケラレが発生したりするおそれがある。
　図９は、ミラー５２ｆを半導体ウェハＷの右側に少し離して置いて撮影した場合のＣＣＤ画像である。いずれの像においても半導体ウェハＷの左側が欠けているのに対して右側はほぼ全面が写っており、ミラー５２ｎの効果が確認できる。しかし、この部分の明るさは中央部に比較して暗く、画像としては十分とは言えない。この原因はミラー５２ｎの長さが短く、ミラー５２ｎで映すことの出来る仮想光源を十分に使うことが出来ていないためである。これを改善するためには、ミラー５２ｎを今よりも大きくするとともに、それを置く配置について上の計算結果を考慮して決定する必要がある。
　なお、本発明が適用される半導体ウェハ表面検査システムは、上記に示した構成のシステムに限られない。また、上記の実施例では、エリアセンサカメラ５４で得られた散乱光または反射光の強度のデータが、演算ユニット５６で各行ごとに平均化され、それらの値から積分計算が行われ、列方向に対する表面凹凸の曲線を得る例について説明したが、本発明が適用されるシステムにおけるデータ処理の内容については上記に限られないことは当然である。例えば、演算ユニット５６において、表面凹凸の曲線についてフーリエ変換を用いて周波数分析し、各周波数に対する振幅の密度分布を求めるようなシステムであってもよい。
　また、上記の説明においては、半導体ウェハの表面の凹凸がソーマークである例について説明した。しかしながら、本発明は半導体ウェハの他の表面の凹凸にも適用可能である。例えば、半導体ウェハが太陽電池用ウェハである場合、表面の凹凸は、ウェハ表面に形成された電極による凹凸でも構わない。より具体的には、本発明を、太陽電池用ウェハのバスバーやフィンガーによる凹凸の特定に適用しても構わない。このように、本発明及び全ての実施例において、半導体ウェハの表面の凹凸は、ソーマークの他、他の原因による凹凸、表面における異材料による形成物をも含む。
　そうすれば、より容易にまたはより確実に、太陽電池用ウェハのバスバーやフィンガーの形成異常を検出することが可能になる。
〔実施例２〕
　次に、本発明の実施例２について説明する。ここで、実施例１で示したように、従来のシステムにおいて、光源装置の発光部の長さは、半導体ウェハの撮影されるべき領域の幅の３倍程度の長さが必要であり、発光部がこの長さより短い場合には、撮影されるべき領域における照射光強度が不均一になったり、撮影されるべき領域にケラレが生じたりする場合があった。これに関し、半導体ウェハの表面上の線状の凹凸が、直線状でなく曲がり（撓み）を伴う場合（例えば、弓なりになっている場合）には、曲がりの曲率中心側（撓みが負となっている方向）から光を照射した方が、ケラレが少ないことが経験的に分かっている。図１０（ａ）には、線状の凹凸の曲率中心と逆側から光を入射した場合のケラレを示す。図１０（ｂ）には、線状の凹凸の曲率中心側から光を入射した場合のケラレを示す。図１０から分かるように、線状の凹凸の曲率中心側（撓みが負となる方向）から光を入射した場合の方が、ケラレが少なく（反射光、散乱光が得られる領域が広く）なっている。
　従って、本実施例においては、前記半導体ウェハの表面における線状の凹凸における線が曲がり（撓み）を伴う場合に、前記線状の凹凸の線の曲率中心側（撓みが負となる方向）から、前記光を照射することとした。これによれば、発光部の長さが充分に長くない場合でも、ケラレの影響を可及的に低減させることが可能となる。なお、本実施例においては、実施例１において説明したシステムの構成を全て使用することができる。また、本実施例においては、逆に、線状の凹凸が直線状でなく曲がりを伴い、線状の凹凸の一部を特に測定したいなどの場合には、線状の凹凸に対して曲率中心と逆側から光を照射してもよい。そうすれば、簡単な方法で、線状の凹凸の一部の領域（例えば、光の入射方向に対して線状の凹凸がより垂直に近い領域）に限定した情報を得ることが可能である。なお、上記の実施例１と実施例２で説明した事項は、必要に応じ組み合わせて、あるいは独立して使用することが可能である。
〔実施例３〕
　次に、本発明の実施例３について説明する。本実施例においては、実施例１で示したように、エリアセンサカメラ５４で半導体ウェハＷの表面全体を撮影することにより、ソーマークの測定を行うのではなく、ＣＣＤをセンサとして用いたラインセンサカメラで半導体ウェハＷの表面におけるライン状の領域についてのみ撮影することで、ソーマークの測定を行うシステム例について説明する。
　図１１には、先ず、生産ライン上で、半導体ウェハＷの表面のソーマークを連続的に測定することを前提とした、従来の半導体ウェハ表面検査システム１００について示す。図１１（ａ）はシステムの平面図、図１１（ｂ）は半導体ウェハＷの生産ライン上での移動方向に直交する方向から見た側面図である。図１１（ａ）に示すように、従来のシステムにおいては、半導体ウェハＷは、ソーマークの方向が、生産ラインにおける移動方向に直交するように、ベルトコンベア１０５ａ、１０５ｃの上に載置される。
　また、従来のシステム１００においては、半導体ウェハＷを照射する光源装置１０１は、ソーマークの方向に直交する方向から、半導体ウェハＷに照射光を入射する。換言すると、発光部としての光源装置１０１は、ソーマークの方向と平行に点光源を並べることで形成される。そして、光源装置１０１からの照射光が、半導体ウェハＷの表面においてソーマークの方向と平行に形成されたライン状の撮影領域（以下、ライン撮影領域ともいう。）１０３ａにおいて反射または散乱した光（反射光または散乱光）を、図１１（ｂ）に示す撮影装置としてのラインセンサカメラ１０３で検出する。
　この従来例においては、ベルトコンベア１０５ａ、１０５ｃ等を用いた搬送装置１０５（１０５ａ、１０５ｃ以外のベルトコンベアを含んでいてよいことは当然である。）による半導体ウェハＷの移動に伴い、ラインセンサカメラ１０３の下をソーマークによる凹凸が通過する際に、その高さに応じた反射光または散乱光がラインセンサカメラ１０３に入射する。従って、ラインセンサカメラ１０３の各センサ素子による検出信号の時間的変化に基づいて、ソーマークの凹凸の大きさを測定することが可能となる。なお、搬送装置１０５は本実施例において運搬装置に相当する。
　ここで、上記のようにラインセンサカメラ１０３を用いて、半導体ウェハＷの表面における直線状の領域からの反射光または散乱光を検出する場合、光源装置１０１は、ソーマークの方向と直交する方向（半導体ウェハＷの移動方向）については、半導体ウェハＷの幅全体に光を照射する必要はなく、ライン撮影領域１０３ａのライン幅のみに光を照射すれば足りる。一方、ソーマークの方向については、光源装置１０１は、先述した説明と同様、半導体ウェハＷの幅の２～３倍程度の幅より光を照射する必要がある。このことは、やはり光源装置１０１として高価なものを使用する必要性を生じせしめ、システム全体のコストダウンの妨げになっていた。
　また、上記のシステムにおいては、図１１（ｂ）に示すように、半導体ウェハＷの上側には、光源装置１０１及びラインセンサカメラ１０３が備えられるとともに、半導体ウェハＷの下側には、下側光源装置１０２及び下側ラインセンサカメラ１０４が備えられている。そして、半導体ウェハＷの上下から、ソーマークによる凹凸を測定することが可能になっている。そして、この場合には、下側光源装置１０２及び、下側ラインセンサカメラ１０４を、搬送装置１０５におけるベルトコンベア１０５ａとベルトコンベア１０５ｃとの間の空間１０５ｂを利用して配置する必要があった。その結果、ベルトコンベア１０５ａとベルトコンベア１０５ｃの間の空間１０５ｂを広くする必要があり、搬送装置１０５によって半導体ウェハＷを円滑に搬送することが困難になる場合があった。より具体的には、ベルトコンベア１０５ａとベルトコンベア１０５ｃとの間隔が大きくなり、半導体ウェハＷの移動時の振動が大きくなる場合があった。
　さらに図１１（ｂ）に示すように、下側光源装置１０２は、ベルトコンベア１０５ａ、１０５ｃに邪魔され、半導体ウェハＷの表面に対し上側の光源装置１０１と同様の角度で斜めから光を照射することが困難な場合があった。従って実際には、ミラー１０６を用いて下側光源装置１０６からの照射光を屈曲させるなどの対応が必要となり、部品点数や部品コストの点で不利になる場合があった。
　さらに、上記の従来例においては上述のように、ラインセンサカメラ１０３、下側ラインセンサカメラ１０４の各センサにおける信号強度の時間的変化に基づいて、ソーマークの大きさを測定しているため、搬送装置１０５の速度ムラであるジッターが測定結果に影響を及ぼす場合があった。
　次に、上記の不都合を鑑みて構成された、本実施例に係る半導体ウェハ表面検査システム１０について、図１２を用いて説明する。図１２（ａ）は本実施例に係る半導体ウェハ表面検査システムの平面図、図１２（ｂ）は生産ラインにおける半導体ウェハＷの移動方向から見た側面図、図１２（ｃ）は生産ラインにおける半導体ウェハＷの移動方向に直交する方向から見た側面図である。図１２（ａ）を見て分かるように、本実施例においては、半導体ウェハＷは、搬送装置５によって、ソーマークの方向と平行な方向に搬送される。
　また、ラインセンサカメラ３が、そのラインセンサ（不図示）の方向がソーマークの方向に直交するように設置されることで、ライン撮影領域３ａも、ソーマークの方向に直交するように設定されている。さらに、光源装置１は、ライン撮影領域３ａのラインに平行の方向から、ライン撮影領域３ａに対して光を照射するように配置されている。なお、光源装置１から照射される光は、入射面において高い平行度を有していることは本実施例でも変わらない。そうすると、本実施例においては、先述の従来例のように、光源装置１の幅を広くしなくても、ライン撮影領域３ａの長さに対して充分に長い領域に光を照射することが可能である。
　また、図１２（ｃ）に示すように、本実施例における下側光源装置２は、充分に幅が狭く、しかも、搬送装置５のベルトコンベア５ａの側面外側から光を照射しているので、搬送装置５におけるベルトコンベア５ａとベルトコンベア５ｃの間の空間５ｂを小さく抑えることができる。従って、搬送装置５によって、半導体ウェハＷをより円滑に移動させることができ、半導体ウェハＷの移動中の振動を抑制することができる。また、ミラー等により下側光源装置２からの照射光の方向を変更する必要もないので、システムの部品点数、コストを低減することができる。
　また、本実施例においては、半導体ウェハＷは、ソーマークの方向に移動するように配置されており、ラインセンサカメラ３の各センサ素子における検出信号の時間的変化ではなく、ラインセンサカメラ３を構成する各センサ素子間の検出信号の変化、すなわち空間的変化に基づいて、ソーマークの大きさを測定している。従って、搬送装置５のジッターの測定結果への影響を可及的に低減させることが可能である。
　図１３には、上述した、従来のシステムと本実施例のシステムにおける信号検出の態様を比較した図を示す。図１３（ａ）に示すように、従来のシステムにおいては、ライン撮影領域１０３ａの各微小領域からの反射光または散乱光による信号強度の時間的変化を検出し、この時間的変化またはその時間積分値に基づいて、ソーマークの測定を行う。それに対し、本実施例に係る半導体ウェハ表面検査システム１０では、図１３（ｂ）に示すように、ある瞬間の、ライン撮影領域３ａにおける各微小領域からの信号強度の分布（空間的変化）またはその積分値に基づいて、ソーマークの測定を行う。もちろん、本実施例に係るシステムにおいては、各微小領域からの信号強度の分布（空間的変化）またはその積分値について、時間的な平均をとるなどの処理をしても構わない。
　なお、上記の実施例においては、光源装置１及び、下側光源装置２は、別個の光源によって構成したが、これを同一の光源装置からの出射光を光学素子を用いて分離することによりあたかも二つの光源として用いてもよい。図１４には、光源装置と下側光源装置とを一体化した場合の構成例を示す。図１４においては、光ファイバの光照射部１１が、半導体ウェハＷの側面に配置されている。ここで半導体ウェハＷは紙面に垂直に移動する。そして、図１４ではベルトコンベアは省略されている。
　光照射部１１には、２段のファイバ出力端１１ａ及び１１ｂが配置されている。ファイバ出力端１１ａ及び１１ｂは、紙面に垂直の方向には一つだけ設けられていてもよいし、各々複数個並べられていてもよい。そして、光照射部１１の前方には集光レンズ１２が、その光軸中心が半導体ウェハＷの厚み中心に一致するように設けられている。また、集光レンズ１２とファイバ出力端１１ａ及び１１ｂとの距離は、集光レンズ１２の焦点距離と一致している。
　この構成によれば、集光レンズ１２により、上段のファイバ出力端１１ａから出射された光を略平行光とし、半導体ウェハＷの上側の表面を照射することが可能である。同様に、下段のファイバ出力端１１ｂから出射された光を略平行光とし、半導体ウェハＷの下側の表面を照射することが可能である。このような構成により、半導体ウェハＷの上側の表面を照射する光源と、下側の表面を照射する光源を一体に構成することができ、システムの組み立てをより簡単にすることが可能である。なお、図１４に示した例において、１１ａ、１１ｂはファイバ出力端ではなくＬＥＤの発行部としても構わないし、集光レンズ１２はシリンドリカルレンズやフレネルレンズによって構成しても構わない。また、集光レンズ１２は必ずしも１つのレンズにより構成される必要はなく、例えば、光軸を各々半導体ウェハＷ側に傾けた２つのレンズにより構成しても構わない。
〔実施例４〕
　次に、本発明における実施例４について説明する。本実施例においては、半導体ウェハ表面検査システムにおいて、光源を２台使用することにより、より容易にソーマークの凹凸の検査を可能とした例について説明する。
　図１５には、本実施例に係る半導体ウェハ表面検査システム１５０のブロック図を示す。図１５においては、半導体ウェハＷ、エリアセンサカメラ１５４及び光源装置については半導体ウェハＷの法線方向から描いている。本実施例においては、図２で説明した光源装置５２と同等の光源装置１５２、演算装置１５６、表示装置１５８を備えている。また、半導体ウェハＷの法線方向から見て、光源装置１５２と垂直の方向に、第２の光源装置１６２を備えている。そして、光源装置１５２と第２の光源装置１６２によって、垂直な２方向から半導体ウェハＷに対して光を照射する。
　ここで、ソーマークの方向と垂直の方向から光を照射した場合に、ソーマークに依る散乱光強度の変動の大きさ（感度）が最大になる。これは、この場合にソーマークの側面の斜面において最も確実に照射光が散乱等され、ソーマークの画像をより鮮明に取得することが可能になるからである。一方、ソーマークの方向と平行の方向から光を照射した場合には、照射光がソーマークの凹凸の斜面で乱反射されづらく、エリアセンサカメラ１５４で撮影された画像にはソーマークの影響が出づらい。従って、この場合における散乱光強度の変動の大きさは、半導体ウェハの表面におけるソーマーク以外の凹凸の大きさを示すこととなる。
　図３に示した半導体ウェハ表面検査システム５０においては、光源装置５２が一つしか備えられていないため、半導体ウェハＷの表面の検査を行うためには、半導体ウェハＷを、ソーマークが光源装置５２からの光の照射方向に対して、半導体ウェハＷの法線方向から見て垂直方向となるように設置する必要があった。それに対し、本実施例においては、評価対象としての半導体ウェハＷを、ソーマークの方向を気にせずに設置することができるので、半導体ウェハＷの表面検査の作業性をより向上させることが可能である。
　本実施例においては、図１５に示すように、光源装置１５２によって図中の水平方向から光を照射するとともに、光源装置１６２によって図中の垂直方向から光を照射している。本実施例においては、ソーマークの方向と垂直方向から光を照射した場合については、半導体ウェハＷで散乱等された光の強度を水平側に積算または積分して得られた一次元データ列と、垂直側に積算または積分して得られた一次元データ列との間で、データ変動の大きさに大きな差が生じる。一方、ソーマークの方向と平行方向から光を照射した場合については、半導体ウェハＷで散乱等された光の強度を水平側に積算または積分して得られた一次元データ列と、垂直側に積算または積分して得られた一次元データ列との間で、データ変動の大きさに大きな差が生じない。
　従って、本実施例においては、各々の光源からの照射光による散乱光に基づくデータについて、水平方向と垂直方向に積算または積分した値の変動の大きさを比較した場合に、比較結果における差が大きくなった方の光源に係るデータ変動の大きさに基づいて、ソーマークの凹凸の大きさを検査するとよい。これによれば、半導体ウェハＷをシステムに設置する際に、ソーマークの方向を揃えるという作業をしなくても、ソーマークの凹凸の大きさを検出することが可能となる。その結果、半導体ウェハの表面検査の作業効率を著しく向上させることができる。なお、本実施例において光源装置１５２は第１光源装置に相当し、光源装置１６２は第２光源装置に相当する。　
　なお、上記の実施例においては、半導体ウェハの表面における線状の凹凸がソーマークである例について説明したが、本発明はソーマーク以外の線状の凹凸の測定にも適用可能である。また、半導体ウェハとしては、半導体素子製造用のウェハの他、太陽電池にも適用可能である。さらに、本発明は、線状の凹凸の角度や大きさを測定するシステムのみならず、線状の凹凸の曲線についてフーリエ変換を用いて周波数分析し、各周波数に対する振幅の密度分布を求めるようなシステムにも適用可能である。
１、５２、１０１、１５２、１６２・・・光源装置
２、１０２・・・下側光源装置
３、１０３・・・ラインセンサカメラ
３ａ、１０３ａ・・・ライン撮影領域
４、１０４・・・下側ラインセンサカメラ
５、１０５・・・搬送装置
５ａ、１０５ａ・・・ベルトコンベア
１０、５０、１００、１５０・・・半導体ウェハ表面検査システム
１１・・・光照射部
１１ａ、１１ｂ・・・ファイバ出力端
５２ｆ・・・光照射部
５２ｍ、５２ｎ・・・ミラー
５４、１５４・・・エリアセンサカメラ
５６、１５６・・・演算装置
５８、１５８・・・表示装置
Ｗ・・・半導体ウェハ

Claims (18)

  1. 　半導体ウェハの表面における線状の凹凸を検出し、または該線状の凹凸の大きさを測定する半導体ウェハの表面検査システムであって、
    　半導体ウェハの表面に対して斜め方向から、入射面において平行光である光を照射する光源装置と、
    　前記半導体ウェハの表面におけるライン状の領域であるライン撮影領域を撮影する撮影装置と、を備え、
    　前記光源装置は、前記撮影装置によって撮影されるライン撮影領域に対し、前記ラインに平行な方向から光を照射すべく配置され、
    　前記半導体ウェハが、前記線状の凹凸における前記線に平行な方向である凹凸方向が、前記ラインの方向に直交するように配置された状態で、前記線状の凹凸が検出され、または該線状の凹凸の大きさが測定されることを特徴とする半導体ウェハの表面検査システム。
  2. 　前記半導体ウェハを支持するとともに、前記ライン撮影領域を通過するように移動させる運搬装置をさらに備え、
    　前記運搬装置は、支持した半導体ウェハが、前記凹凸方向と前記ラインの方向とが直交する状態で前記ライン撮影領域を通過するように、前記支持した半導体ウェハを前記凹凸方向に移動させることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェハの表面検査システム。
  3. 　前記運搬装置は、前記半導体ウェハの移動方向に所定の間隔を有しつつ並列した複数のベルトコンベアを含み、
    　前記光源装置は、前記半導体ウェハの下側から該半導体ウェハの下側の表面に光を照射する下面用光源装置を含み、
    　前記下面用光源装置は、前記ベルトコンベアとベルトコンベアの間の空間において、前記半導体ウェハの下側の表面に光を照射するよう配置されたことを特徴とする請求項２に記載の半導体ウェハの表面検査システム。
  4. 　前記光源装置は、前記半導体ウェハの上側から該半導体ウェハの上側の表面を照射する上面用光源装置をさらに含み、
    　前記上面用光源装置と前記下面用光源装置とを一体的に構成したことを特徴とする請求項３に記載の半導体ウェハの表面検査システム。
  5. 　半導体ウェハの表面に対して斜め方向から、入射面において平行光である光を照射する光源装置と、
    　前記半導体ウェハの表面を撮影する撮影装置と、を備え、
    　前記撮影装置で前記半導体ウェハの表面を撮影することで得られた、前記光源装置から照射された光の散乱光または反射光の強度に基づいて、半導体ウェハの表面における凹凸を検出し、または該凹凸の大きさを測定する半導体ウェハの表面検査システムであって、
    　前記光源装置は、
    　前記半導体ウェハにおける撮影すべき領域の幅以上の長さを有し長さ方向において該撮影すべき領域を包含する線分状に構成された発光部と、
    　前記発光部の両端または両端より内側において前記線分に直交する平面上に設けられ、前記発光部と前記半導体ウェハとの間の光路において互いに対向する反射面を有する二枚の平板反射鏡と、
    　を有することを特徴とする半導体ウェハの表面検査システム。
  6. 　前記平板反射鏡は、前記反射面が、前記発光部の端部と、前記撮影すべき領域の前記端部側の端面との間に配置されるように設けられたことを特徴とする、請求項５に記載の半導体ウェハの表面検査システム。
  7. 　前記平板反射鏡は、該平板反射鏡の前記発光部と反対側の端部が、前記撮影すべき領域の前記発光部側の端面よりも、前記発光部に対して遠い側に配置されるように設けられたことを特徴とする請求項５または６に記載の半導体ウェハの表面検査システム。
  8. 　前記光源装置は、
    　前記半導体ウェハの表面における線状の凹凸における線が曲がりを伴う場合に、前記線状の凹凸の線の曲率中心側から、前記光を照射することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の半導体ウェハの表面検査システム。
  9. 　前記半導体ウェハは太陽電池用ウェハであり、前記凹凸は、太陽電池用ウェハ表面に設けられた電極による凹凸であることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の半導体ウェハの表面検査システム。
  10. 　半導体ウェハの表面に対して斜め方向から、入射面において平行光である光を照射する光源装置と、
    　前記半導体ウェハの表面を撮影する撮影装置と、を備え、
    　前記撮影装置で前記半導体ウェハの表面を撮影することで得られた、前記光源装置から照射された光の散乱光または反射光の強度に基づいて、半導体ウェハの表面における線状の凹凸を検出し、または該線状の凹凸の大きさを測定する半導体ウェハの表面検査システムであって、
    　前記光源装置は、
    　前記半導体ウェハの表面における線状の凹凸における線が曲がりを伴う場合に、前記線状の凹凸の線の曲率中心側から、前記光を照射することを特徴とする半導体ウェハの表面検査システム。
  11. 　半導体ウェハの表面に対して斜め方向から、入射面において平行光である光を照射し、
    　前記半導体ウェハの表面を撮影し、
    　前記半導体ウェハの表面を撮影することで得られた、前記照射された光の半導体ウェハの表面からの散乱光または反射光の強度に基づいて、半導体ウェハの表面における線状の凹凸を検出し、または該線状の凹凸の大きさを測定する半導体ウェハの表面検査方法であって、
    　前記半導体ウェハの表面における線状の凹凸における線が曲がりを伴う場合に、前記線状の凹凸の線の曲率中心側から、前記光を照射することを特徴とする半導体ウェハの表面検査方法。
  12. 　半導体ウェハの表面における凹凸を検出し、または該凹凸の大きさを測定する半導体ウェハの表面検査システムであって、
    　半導体ウェハの表面の全域に対して斜め方向から、入射面において平行光である光を照射する光源装置と、
    　前記半導体ウェハの表面全体を撮影する撮影装置と、を備え、
    　前記撮影装置で前記半導体ウェハの表面の全体を撮影することで得られた、前記光源装置から照射された光の散乱光または反射光の２次元的な強度分布に基づいて、前記凹凸を検出し、または該凹凸の大きさを測定する半導体ウェハの表面検査システムであって、
    　前記半導体ウェハは太陽電池用ウェハであり、前記凹凸は、太陽電池用ウェハ表面に設けられた電極による凹凸であることを特徴とする半導体ウェハの表面検査システム。
  13. 　半導体ウェハの表面における凹凸を検出し、または該凹凸の大きさを測定する半導体ウェハの表面検査システムであって、
    　半導体ウェハの表面の全域に対して斜め方向から、入射面において平行な光を照射する光源装置と、
    　前記半導体ウェハの表面全体を撮影する撮影装置と、を備え、
    　前記撮影装置で前記半導体ウェハの表面の全体を撮影することで得られた、前記光源装置から照射された光の散乱光または反射光の２次元的な強度分布に基づいて、前記凹凸を検出し、または該凹凸の大きさを測定することを特徴とする半導体ウェハの表面検査システム。
  14. 　前記光源装置が照射する光の前記半導体ウェハの表面への入射角は７４度以上８５度以下であることを特徴とする請求項１３に記載の半導体ウェハの表面検査システム。
  15. 　前記半導体ウェハの表面における凹凸は、線状の凹凸であり、
    　前記光源装置は前記半導体ウェハの法線方向から見て互いに約９０度異なる方向から前記半導体ウェハの表面に光を照射する第１光源装置及び第２光源装置からなり、
    　前記光源装置から照射された光の前記半導体ウェハの表面の各ポイントからの散乱光または反射光は、前記第１光源装置および前記第２光源装置のうち、前記法線方向から見て前記線状の凹凸に垂直方向から光を照射する方の光源装置から照射された光の散乱光または反射光の２次元的な強度分布に基づいて、前記凹凸を検出し、または該凹凸の大きさを測定することを特徴とする請求項１３または１４に記載の半導体ウェハの表面検査システム。
  16. 　前記光源装置は、
    　直線状または長方形状に構成された光源と、
    　前記直線または前記長方形の長辺と平行方向の軸を有するシリンドリカルレンズまたはシリンダフレネルレンズと、を有し、
    　前記直線または前記長方形の長辺と平行方向から見た場合に、前記光源は、前記シリンドリカルレンズまたは前記シリンダフレネルレンズの焦点に配置されたことを特徴とする請求項１３から１５のいずれか一項に記載の半導体ウェハの表面検査システム。
  17. 　前記光源装置は、
    　直線状または長方形状に構成された光源と、
    　前記直線または前記長方形の長辺と平行方向の軸を有するとともに前記光源から照射される光を直線状に集光する第一シリンドリカルレンズまたは第一シリンダフレネルレンズと、
    　前記第一シリンドリカルレンズまたは第一シリンダフレネルレンズに対して前記光源と反対側に配置され前記直線または前記長方形の長辺と平行の開口部を有するスリットと、
    　前記直線または前記長方形の長辺と平行方向の軸を有するとともに前記スリットの開口部に焦点が位置するように配置され、前記スリットを通過した後に拡散した前記光源から照射された光を平行光にする第二シリンドリカルレンズまたは第二シリンダフレネルレンズと、
    を有することを特徴とする請求項１３から１６のいずれか一項に記載の半導体ウェハの表面検査システム。
  18. 　前記光源は、ＬＥＤからの光を複数の光ファイバの一端に入射し、該複数の光ファイバの他端を直線状または前記長方形状に並列させることで構成されることを特徴とする請求項１６または１７のいずれか一項に記載の半導体ウェハの表面検査システム。
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