端部検査装置
【課題】構造が簡単で安価な端部検査装置を提供する。
【解決手段】円盤状の被検物体１を、ほぼその中心を中心として回転するように、回転可能なホルダー２に載置し、被検物体１を回転させることにより被検物体１の端部付近の像を撮像し、被検物体１の端部付近の状態を検査する端部検査装置であって、一つの光源５と一つの撮像装置６を有し、被検物体１のほぼ接線方向に、照明光学系５と撮像光学系４の光軸を持ち、被検物体１の、前記接線との接点近傍に複数の反射部材３ａ、３ｂ、３ｃを配置して光軸をほぼ直角に曲げ、被検物体１の表面、裏面、端面のうちいずれか２つ、又は全部を、落射照明し、かつ、それらから反射される正反射光を、２次元の撮像素子６に導くようにしたことを特徴とする端部検査装置。
【解決手段】円盤状の被検物体１を、ほぼその中心を中心として回転するように、回転可能なホルダー２に載置し、被検物体１を回転させることにより被検物体１の端部付近の像を撮像し、被検物体１の端部付近の状態を検査する端部検査装置であって、一つの光源５と一つの撮像装置６を有し、被検物体１のほぼ接線方向に、照明光学系５と撮像光学系４の光軸を持ち、被検物体１の、前記接線との接点近傍に複数の反射部材３ａ、３ｂ、３ｃを配置して光軸をほぼ直角に曲げ、被検物体１の表面、裏面、端面のうちいずれか２つ、又は全部を、落射照明し、かつ、それらから反射される正反射光を、２次元の撮像素子６に導くようにしたことを特徴とする端部検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハやガラスウェハなどの基板の検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハなどの基板の端部を、表面、裏面、端面の３方向から観察して、異物や膜の剥離、膜内の気泡、膜の回り込みなどがないか検査するために、端部検査が用いられている。これらの検査装置は、基板の端の３方向から、それぞれ基板の表面、裏面、端面を照明光学系により照明し、基板の表面、裏面、端面の像を、それぞれ別の撮像装置により撮像し、それを画像処理することにより、端部検査を行うものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、これら従来の端部検査装置では、３方向から照明を行い、かつ、３方向から撮像を行うために、照明光学系、撮像光学系を３セット必要とし、検査装置が複雑となり高価なものになるという問題点があった。１方向ずつ検査を行えば１セットの検査装置で済むが、その分検査に時間がかかるという問題点があった。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、構造が簡単で安価な端部検査装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するための第１の手段は、披検物体の端部の状態を検査する検査装置であって、一つ又は複数の光源と一つの撮像装置を有し、前記披検物体の前記端部近傍に複数の反射部材を配置して、前記披検物体の前記端部の表面、裏面、端面のうちいずれか２つ、又は全部を照明し、前記表面、裏面、端面で反射される反射光を、前記撮像光学系に導くようにしたことを特徴とする端部検査装置である。
【０００６】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記被検査体が円盤状であり、ほぼその中心を中心として回転するように、回転可能なホルダーに載置され、前記被検物体を回転させることにより前記被検物体の端部付近の像を撮像し、前記被検物体の端部付近の状態を検査する端部検査装置であって、前記被検物体のほぼ接線方向に、照明光学系と撮像光学系の光軸を持ち、前記被検物体の、前記接線との接点近傍に複数の反射部材を配置して、前記複数の反射部材により、それぞれの光路長がほぼ等しくなるように光軸をほぼ直角に曲げ、前記被検物体の表面、裏面、端面のうちいずれか２つ、又は全部を、落射照明し、かつ、それらから反射される正反射光を、前記撮像光学系に導くようにしたことを特徴とするものである。
【０００７】
なお、「ほぼその中心を中心として回転するように、回転可能なホルダーに載置され（又は載置し）」とは、被検査体の中心とホルダの回転中心が完全に一致していなくてもよく、検査される部分に照明光が照射され、かつ、検査される部分が撮像光学系で撮像されるのであれば、その範囲でこれらの間に偏心があってもよいことを意味する。「ほぼ接線方向」とは、完全な接線方向でなくてもよく、検査される部分に照明光が照射され、かつ、検査される部分が撮像光学系で撮像されるのであれば、その範囲で、接線方向からのずれが許されることを意味する。「前記接線との接点近傍」とは、接点の近くであって、被検物体と接触せず、かつ、検査される部分に照明光が照射され、かつ、検査される部分が撮像光学系で撮像されるのであれば、その範囲の位置にあればよいことを意味する。又、「光軸をほぼ直角に曲げ」とは、完全な直角でなくても、検査される部分に照明光が落射照射され、かつ、検査される部分からの正反射光が、撮像光学系で撮像されるのであれば、その範囲で、直角からずれていてもよいことを意味する。さらに、「光路長がほぼ等しくなるように」とは、１つの撮像装置で撮像したとき、撮像される有効な視野内でピントが合っているような範囲を意味する。これらのことは、特許請求の範囲、及び各課題を解決するための手段において同じである。
【０００８】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第２の手段であって、検査領域の接線方向の長さをＷ、検査領域の中心の光線が前記複数の反射部材のいずれかに当たるまでの距離をｄ、前記撮像光学系の開口数をＮＡ、前記検査領域の光線が前記複数の反射部材で折り返される最も前記被検査体に近い点の前記被検査体からの距離をｈとするとき、
ｄ＞Ｗ／２＋ｈ（１＋ＮＡ）
であることを特徴とするものである。
【０００９】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第２の手段又は第３の手段であって、前記被検査体の外周から内側ｕの距離までを検査領域とする場合、前記被検査体の半径をＲ、前記撮像光学系の開口数をＮＡ、前記検査領域の接線方向の長さをＷとしたとき、検査領域の中心の光線が前記複数の反射部材のいずれかに当たるまでの距離をｄとするとき、
【数２】
を満たすことを特徴とするものである。
【００１０】
前記課題を解決するための第５の手段は、円盤状の被検物体を、ほぼその中心を中心として回転するように、回転可能なホルダーに載置し、前記被検物体を回転させることにより前記被検物体の端部付近の像を撮像し、前記被検物体の端部付近の状態を検査する端部検査装置であって、一つの撮像装置を有し、前記被検物体のほぼ接線方向に、撮像光学系の光軸を持ち、前記被検物体の、前記接線との接点近傍に複数の反射部材を配置して、前記複数の反射部材により、それぞれの光路長がほぼ等しくなるように光軸を光軸をほぼ直角に曲げ、前記被検物体の表面、裏面、端面のうちいずれか２つ、又は全部を、それぞれに対応する光源により斜め照明し、かつ、それらから発する散乱光を、前記撮像光学系に導くようにしたことを特徴とする端部検査装置である。
【００１１】
前記課題を解決するための第６の手段は、円盤状の被検物体を、ほぼその中心を中心として回転するように、回転可能なホルダーに載置し、前記被検物体を回転させることにより前記被検物体の端部付近の像を撮像し、前記被検物体の端部付近の状態を検査する端部検査装置であって、一つの第１種の光源と一つの撮像装置を有し、前記被検物体のほぼ接線方向に、照明光学系と撮像光学系の光軸を持ち、前記被検物体の、前記接線との接点近傍に複数の反射部材を配置して、前記複数の反射部材により、それぞれの光路長がほぼ等しくなるように光軸を光軸をほぼ直角に曲げ、前記被検物体の表面、裏面、端面のうちいずれか２つ、又は全部を、前記第１種の光源により落射照明し、かつ、それらから反射される正反射光を、前記撮像光学系に導くと共に、複数の第２種の光源を有し、前記第２種の光源により前記被検物体の表面、裏面、端面のうちいずれか２つ、又は全部を、それぞれに対応する光源により斜め照明し、かつ、それらから発する散乱光を、前記撮像光学系に導くようにしたことを特徴とする端部検査装置である。
【００１２】
前記課題を解決するための第７の手段は、前記第２の手段であって、前記被検物体の表面と裏面の視野(検査対象領域)が重ならないことを特徴とするものである。
【００１３】
前記課題を解決するための第８の手段は、前記第７の手段であって、前記検査対象領域の接線方向の長さをＷ、前記被検物体の表面の検査領域の中心の光線が、前記反射部材に当たるまでの距離をＤ、対物レンズの最終面から前記反射部材までの距離をＬ、前記被検物体の裏面の前記検査対象領域の中心の光線が、前記反射部材に当たるまでの距離をＤ’、対物レンズの最終面から前記反射部材までの距離をＬ’としたとき、以下の式（１）、（２）が成立することを特徴とするものである。
Ｄ＋Ｌ＝Ｄ’＋Ｌ’ …（１）
｜Ｄ−Ｄ’｜≧Ｗ …（２）
【００１４】
前記課題を解決する第９の手段は、前記第７の手段であって、照明光学系の、前記検査対象領域と共役な位置に照明視野絞りを設け、照明領域を限定したことを特徴とするものである。
【００１５】
前記課題を解決するための第１０の手段は、前記第９の手段であって、照明領域を前記検査対象領域に限定したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、構造が簡単で安価な端部検査装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１（ａ）は、本発明の実施の形態の第１の例である端部検査装置の光学系の概要を示す図、図１（ｂ）は、検査対象領域を示す図である。
【００１８】
被検物体であるウェハ１は回転可能なホルダー２に載置され、前記ウェハ１の中心付近を軸に回転できるようになっている。ウェハ１の接線方向に光軸のある撮像光学系４は、物体側がテレセントリックな対物レンズ４ａと結像光学系４ｂからなる。又、照明光学系５は、光源５ａと光学系５ｂとを有し、光学系５ｂからの光は、ハーフミラー等により、撮像光学系４と光軸を同一にされる。よって、撮像光学系４と照明光学系５は、その一部の光学系を共有している。
【００１９】
光源５ａは、ハロゲンランプや放電ランプ、ＬＥＤ等からなり、光源５ａからの光は、光学系５ｂよび対物レンズ４ａを介して、前記光軸に平行な直線とウェハ１との接点の近傍に設けられたミラー３ａ、３ｂ、３ｃで反射されウェハ１のそれぞれ表面の検査対象領域１ａ、裏面の検査対象領域１ｂ、端面の検査対象領域１ｃ（以下、単に検査対象領域と言う）を照明する。この照明光学系の光軸は、撮像光学系の光軸と同様、ウェハ１の接線方向とされている。そして、各ミラー３ａ、３ｂ、３ｃは、この照明光の光路を直角に偏向し、それぞれ、検査対象領域１ａ、１ｂ、１ｃを、この照明光で落射照明（ほぼ垂直な方向からの照明）する。
【００２０】
照明されたウェハ１の検査対象領域１ａ、１ｂ、１ｃからの正反射光は、それぞれミラー３ａ、３ｂ、３ｃで反射され、再び対物レンズ４ａを介して結像光学系４ｂで２次元の撮像素子６上に、検査対象領域１ａ、１ｂ、１ｃの像を結像させる。１回の撮像が終了すると、ウェハ１を前述の撮像光学系の視野によって決まる所定の角度だけ回転させて撮像し、これを繰り返して、ウェハ１の一周分の画像を取り込み、不図示の画像処理系で画像処理することにより、ウェハ１の端部の異物や気泡、膜の剥離、膜の回り込みなどの欠陥を検出する。
【００２１】
２次元の撮像素子６には図２に示すように、検査対象領域１ａ、１ｂ、１ｃの像が形成されている。なお、図２を含め、以下の図においては、前出の図に示された構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略することがある。ウェハ１の回転により像は図２に示した矢印のようにそれぞれ異なる方向に移動することになる。このため、それぞれの検査対象領域の部分のみを切り出して画像をつなぎなおして画像処理をする。画像の取り込み回数はウェハ１の外周を接線方向の検査領域の長さで割ったものに等しいので、３００ｍｍφウェハを検査領域の長さ６ｍｍで観察する場合には１５８回画像を取り込む必要がある。１回のウェハの回転と画像の取り込みを１秒で行ったとすると約2.6分かかる計算となる。この場合には、ウェハの回転時の画像が撮像されないように、ウェハの回転終了時に画像取り込みのトリガをかけるようにしてもよい。又、照明光学系にシャッタを設けるか、光源を間欠的に点灯させるようにしてもよい。
【００２２】
ウェハ１は測定時に回転および検査位置に移動する際に振動する可能性があるので、ミラー３ａ、３ｂ、３ｃはウェハ１から衝突の可能性のない距離まで離す必要がある。図３は、ミラー付近の拡大図である。図３に示すように、検査領域の接線方向の長さをＷ、検査領域の中心の光線がミラー３ａ、３ｂ、３ｃのいずれかに当たるまでの距離をｄ（これをウェハ−ミラー間距離と呼ぶ）、撮像光学系の開口数をＮＡとしたとき、検査領域の光線がミラーで折り返される最もウェハ１に近い点のウェハ１からの距離をｈ（これをミラー最近接距離と呼ぶ）とすると、次のような式が成り立つ。
【数３】
【００２３】
実際には製造誤差分を見込んで、ウェハ−ミラー間距離ｄは上式より大きな値となるようにする。またウェハとミラーが衝突しないためには、ミラー最近接距離ｈがウェハ１の回転フレ及びロード時、アンロード時の振動の大きさより大きい必要がある。接線方向の検査領域の大きさが６ｍｍでミラー最近接距離ｈを１ｍｍ以上とるには、撮像光学系の対物レンズ４ａの開口数ＮＡが0.02のとき、ウェハ−ミラー間距離ｄは4.02ｍｍ以上必要となる。
【００２４】
さらに、ウェハ１の外周がミラーで反射された検査領域の光束を蹴らないようにする必要がある。図４（ａ）は、上述の実施の形態である端部検査装置を上面から見た図である。又、図４（ｂ）は、上述の実施の形態である端部検査装置を側面から見た図である。図４において、ウェハ１の外周から内側ｕの距離まで検査領域とする場合、ウェハ１の半径をＲ、撮像光学系の開口数をＮＡ、検査領域の接線方向の長さをＷとしたとき、ウェハ−ミラー間距離ｄは次の式を満たす必要がある。
【数４】
【００２５】
ＮＡ＝0.02の撮像光学系４で直径３００ｍｍのウェハの端６ｍｍ角の範囲を検査する場合（Ｗ＝６ｍｍ、ｕ＝６ｍｍ）には、ウェハ−ミラー間距離ｄは3.92ｍｍ以上必要となる。
【００２６】
以上のような条件で決められたウェハ−ミラー間距離ｄは表面観察用、裏面観察用、端面観察用の光学系では同じ値を用いるので、撮像光学系では、同じ面に検査対象領域１ａ、１ｂ、１ｃの像が結像し、一つの撮像素子で像の取り込みが可能となる。
【００２７】
図５は、図２に示した撮像素子６の変形例を示す図である。２次元の撮像素子６の代わりに図５に示すように、それぞれの検査対象領域の像の位置に一次元ラインセンサ６ａ、６ｂ、６ｃを配置して、ウェハ１を回転させながら画像信号の取り込みをしてもよい。ウェハ１を一定速度で回転させる場合は一次元ラインセンサの画像信号の読み出しの間にウェハ１の検査対象領域がラインセンサの幅以上移動すると、ウェハ１上に検査していない領域ができてしまうので、ウェハの回転速度ωは、一次元ラインセンサの幅Ｄを一次元ラインセンサの読み出しの繰り返し時間ｔとウェハ１の半径Ｒと撮像光学系の倍率βとの積で割った値より小さい必要がある。式で書くと次のようになる。
【数５】
【００２８】
例えば、１４μｍの幅で画像信号の読み出し繰返し周期１ｋHzを持つ一次元ラインセンサで、撮像光学系の撮像倍率が0.5倍で、３００ｍｍウェハの端部を検査する場合、ウェハ一回転を33.6秒以上で行う必要がある。
【００２９】
図６は、本発明の第２の実施の形態である端部検査装置の光学系の概要を示す図である。図６（ａ）は、光学系全体の概要、図６（ｂ）は、その暗視野系照明系の一部を側面から見た図を示すものである。異物や傷などは明視野観察より暗視野観察のほうが検出しやすいので、図６に示すように暗視野照明系を加えてもよい。図６においては、図１に示す光学系に加えて、それぞれの検出エリアに対応した暗視野照明系１１ａ〜１４ａ、１１ｂ〜１４ｂ、１１ｃ〜１４ｃを独立に設けている。これらの照明系は、光源１４ａ、１４ｂ、１４ｃからの光をそれぞれ照明コレクタレンズ１３ａ、１３ｂ、１３ｃで集光して、検査領域に共役な位置に配置された視野絞り１２ａ、１２ｂ、１２ｃを透過させ、照明コンデンサレンズ１１ａ、１１ｂ、１１ｃを介して、検査対象領域１ａ、１ｂ、１ｃを斜め照明する。
【００３０】
このとき、照明光の入射角度の正弦は撮像光学系４の開口数よりも大きな値をとるようにしてある。このように配置することにより、検査対象領域１ａ、１ｂ、１ｃで正反射した光は撮像光学系４には入射しないで、異物やキズなどの散乱光がある場合のみ撮像光学系４に入射する。図６では斜入射照明の簡単な例を示したが、輪帯状の照明等、照明光の正反射光が結像に寄与しないような配置をとることで暗視野照明法が実現できることは言うまでもない。
【００３１】
この場合は、ウェハ１を２回転させて、明視野観察と暗視野観察とを切り換えて撮像する。
【００３２】
図７は、図６に示す第２の実施の形態の変形例における、ミラー配置の概要を示す図である。検査において、ウェハ１の回転の回数を減らしたい場合には、図７に示すようにミラーをさらにもう一組追加して明視野用の光路と暗視野用の光路を設けて撮像してもよい。図７は、装置を側面から見た図で表面と裏面観察の光学系の例を示したものである。紙面に直交する方向に端面観察をする同様の光学系があるが、その図示を省略している。
【００３３】
図７の例では、明視野光学系のミラー３ａ、３ｂ、３ｃをハーフミラーとして明視野照明系の光源１６ａ、１６ｂ、１６ｃ及び光学系１５ａ、１５ｂ、１５ｃを各ミラー３ａ、３ｂ、３ｃ毎に取り付けるようにした（ミラー３ｃ、光源１６ｃ、光学系１５ｃは図示せず）。この場合、表面と裏面などで反射率が著しく異なる場合、光源１６ａ、１６ｂ、１６ｃの光量を調整することによりそれぞれ適正な露光量で検査を行うことができる。一方、暗視野照明の反射光を受けるミラー３ａ’、３ｂ’、３ｃ’（３ｃ’は図示せず）は、通常のミラーであり、検査対象領域からの散乱光を直角に折り曲げて、撮像光学系の光軸に一致させる。図７では、照明光学系を簡略化して記述したが、図６のように視野絞りなどを設けてもよいことは言うまでもない。
【００３４】
また、図７においては、明視野照明での撮像位置と、暗視野照明での撮像位置（各々一点鎖線で囲んだ領域）にずれが生じるが、このずれは、画像処理により修正して、明視野照明での撮像位置と、暗視野照明での撮像位置を１つの画像の上に重ね合わせて観察することができる。
【００３５】
なお、以上説明したいずれの実施の形態においても、被測定面から、撮像装置の撮像面までの光路長を、いずれの被測定面同士においても等しくしておくことが好ましい。これにより、撮像装置において、複数の被測定面の全てにピントが合った状態で被測定面を撮像することができる。
【００３６】
図８（ａ）は、本発明の実施の形態の第３の例である端部検査装置の光学系の概要を示す図であり、図８（ｂ）は、検査対象領域を示す図である。この実施の形態は図１に示した実施の形態とほとんど同じであるので、同じ部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明を行う。
【００３７】
図８（ａ）において、照明系の光学系５ｂには、照明コレクタレンズ５ｃ、照明視野絞り５ｄ、照明コンデンサレンズ５ｅを有している。すなわち、照明光学系では、光源５ａからの光を照明コレクタレンズ５ｃで集光して、検査対象領域と共役な位置に配置された照明視野絞り５ｄを透過させ、照明コンデンサレンズ５ｅ及び対物レンズ４ａを介して、ミラー３ａ、３ｂ、３ｃで反射させ、検査対象領域１ａ、１ｂ、１ｃ（又は、検査対象領域１ａ、１ｂ、１ｃを含む領域）を照明する。このとき照明視野絞りの形状は図９のようになっており、斜線部は光が透過しない。検査に不必要な光はすべてカットすることにより、ウェハの表面、裏面に迷光を発生させないだけでなく、端面についても迷光の発生を抑えることが可能である。なお、透過する照明光が、検査対象領域１ａ、１ｂ、１ｃのみを照明し、他の部分を照明しないようにしておけば、さらに効果を大きくすることができる。
【００３８】
ウェハ１のように、被検物体が透明、又は半透明である場合には、検査対象領域１ａと１ｂが重なると、検査対象領域１ａを照明している光が被検物体を透過し、検査対象領域１ｂでの反射光と一緒になって、２次元の撮像素子６に検出されることになり、検出のＳ／Ｎ比を低下させてしまう。同様、検査対象領域１ｂを照明している光が被検物体を透過し、検査対象領域１ａでの反射光と一緒になって、２次元の撮像素子６に検出されることになり、検出のＳ／Ｎ比を低下させてしまう。このようなことを防ぐためには、図８（ｂ）に示すように、検査対象領域１ａと１ｂとが、重ならないようにすることが好ましい。
【００３９】
図１０（ａ）にウェハを上面から見た図、図１０（ｂ）に、ミラー付近の拡大図を示す。図１０（ｂ）に示すように、検査領域の接線方向の長さをＷ、ウェハの表面の検査領域の中心の光線がミラー３ａに当たるまでの距離をＤ、対物レンズ４ａの最終面からミラー３ａまでの距離をＬ、前記ウェハの裏面の検査領域の中心の光線が、ミラー３ｂに当たるまでの距離をＤ’、対物レンズ４ａの最終面からミラー３ｂまでの距離をＬ’としたとき、表面と裏面の検査対象領域が重ならないようにするためには、以下の式（１）、（２）が成り立つような配置にする必要がある。
Ｄ＋Ｌ＝Ｄ’＋Ｌ’ …（１）
｜Ｄ−Ｄ’｜≧Ｗ …（２）
【００４０】
例えば、検査領域の接線方向の長さＷが６ｍｍ、ウェハの表面の検査領域の中心の光線がミラー３ａに当たるまでの距離Ｄが９ｍｍ、対物レンズ４ａの最終面からミラー３ａまでの距離Ｌが１９１ｍｍのとき、上記の式（１）、（２）から、前記ウェハの裏面の検査領域の中心の光線がミラー３ｂに当たるまでの距離Ｄ’は、Ｄ’≦３ｍｍ、又は、Ｄ’≧１５ｍｍとなる。ミラー３ｂは、ウェハ１より衝突の可能性のない距離まで離す必要があることを考慮すると、Ｄ’≧１５ｍｍが現実的であり、Ｄ’＝１５ｍｍとすると、対物レンズ４ａの最終面からミラー３ｂまでの距離をＬ’は185ｍｍとなる。なお、このとき、表面での撮像位置と、裏面での撮像位置にずれが生じるが、このずれは、画像処理により修正して、表面での撮像位置と、裏面での撮像位置を一つの画像の上に重ね合わせて観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】（ａ）は、本発明の実施の形態の第１の例である端部検査装置の光学系の概要を示す図、（ｂ）は、検査対象領域を示す図である。
【図２】撮像素子上に形成された検査対象領域の像を示す図である。
【図３】図１に示す端部検査装置におけるミラー付近の拡大図である。
【図４】図１に示す端部検査装置を上面及び側面から見た図である。
【図５】図２に示した撮像素子６変形例を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態である端部検査装置の光学系の概要を示す図である。
【図７】図６に示す第２の実施の形態の変形例における、ミラー配置の概要を示す図である。
【図８】（ａ）は、本発明の実施の形態の第３の例である端部検査装置の光学系の概要を示す図であり、（ｂ）は、検査対象領域を示す図である。
【図９】照明視野絞りの形状を示す図である。
【図１０】表面の検査対象領域を照明する光と、裏面の検査対象領域を照明する光が重ならないような関係を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…ウェハ、１ａ…表面の検査対象領域、１ｂ…裏面の検査対象領域、１ｃ…端面の検査対象領域、２…ホルダー、３ａ…ミラー（表面観察用）、３ｂ…ミラー（裏面観察用）、３ｃ…ミラー（端面観察用）、３ａ’…ミラー（暗視野表面観察用）、３ｂ’…ミラー（暗視野裏面観察用）、３ｃ’…ミラー（暗視野端面観察用）、４…撮像光学系、４ａ…対物レンズ、４ｂ…結像光学系、５…照明光学系、５ａ…光源、５ｂ…光学系、５ｃ…照明コレクタレンズ、５ｄ…照明視野絞り、５ｅ…照明コンデンサレンズ、６…２次元の撮像素子、１１ａ…照明コンデンサレンズ（表面観察用）、１１ｂ…照明コンデンサレンズ（裏面観察用）、１１ｃ…照明コンデンサレンズ（端面観察用）、１２ａ…視野絞り（表面観察用）、１２ｂ…視野絞り（裏面観察用）、１２c…視野絞り（端面観察用）、１３ａ…照明コレクタレンズ（表面観察用）、１３ｂ…照明コレクタレンズ（裏面観察用）、１３ｃ…照明コレクタレンズ（端面観察用）、１４ａ…光源（暗視野照明系表面観察用）、光源１４ｂ…光源（暗視野照明系裏面観察用）、１４ｃ…光源（暗視野照明系端面観察用）、１５ａ…光学系（表面観察用）、光学系１５ｂ…光学系（裏面観察用）、光学系１５ｃ…光学系（端面観察用）、１６ａ…光源（暗視野照明系表面観察用）、１６ｂ…光源（暗視野照明系裏面観察用）、１６ｃ…光源（暗視野照明系端面観察用）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハやガラスウェハなどの基板の検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハなどの基板の端部を、表面、裏面、端面の３方向から観察して、異物や膜の剥離、膜内の気泡、膜の回り込みなどがないか検査するために、端部検査が用いられている。これらの検査装置は、基板の端の３方向から、それぞれ基板の表面、裏面、端面を照明光学系により照明し、基板の表面、裏面、端面の像を、それぞれ別の撮像装置により撮像し、それを画像処理することにより、端部検査を行うものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、これら従来の端部検査装置では、３方向から照明を行い、かつ、３方向から撮像を行うために、照明光学系、撮像光学系を３セット必要とし、検査装置が複雑となり高価なものになるという問題点があった。１方向ずつ検査を行えば１セットの検査装置で済むが、その分検査に時間がかかるという問題点があった。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、構造が簡単で安価な端部検査装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するための第１の手段は、披検物体の端部の状態を検査する検査装置であって、一つ又は複数の光源と一つの撮像装置を有し、前記披検物体の前記端部近傍に複数の反射部材を配置して、前記披検物体の前記端部の表面、裏面、端面のうちいずれか２つ、又は全部を照明し、前記表面、裏面、端面で反射される反射光を、前記撮像光学系に導くようにしたことを特徴とする端部検査装置である。
【０００６】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記被検査体が円盤状であり、ほぼその中心を中心として回転するように、回転可能なホルダーに載置され、前記被検物体を回転させることにより前記被検物体の端部付近の像を撮像し、前記被検物体の端部付近の状態を検査する端部検査装置であって、前記被検物体のほぼ接線方向に、照明光学系と撮像光学系の光軸を持ち、前記被検物体の、前記接線との接点近傍に複数の反射部材を配置して、前記複数の反射部材により、それぞれの光路長がほぼ等しくなるように光軸をほぼ直角に曲げ、前記被検物体の表面、裏面、端面のうちいずれか２つ、又は全部を、落射照明し、かつ、それらから反射される正反射光を、前記撮像光学系に導くようにしたことを特徴とするものである。
【０００７】
なお、「ほぼその中心を中心として回転するように、回転可能なホルダーに載置され（又は載置し）」とは、被検査体の中心とホルダの回転中心が完全に一致していなくてもよく、検査される部分に照明光が照射され、かつ、検査される部分が撮像光学系で撮像されるのであれば、その範囲でこれらの間に偏心があってもよいことを意味する。「ほぼ接線方向」とは、完全な接線方向でなくてもよく、検査される部分に照明光が照射され、かつ、検査される部分が撮像光学系で撮像されるのであれば、その範囲で、接線方向からのずれが許されることを意味する。「前記接線との接点近傍」とは、接点の近くであって、被検物体と接触せず、かつ、検査される部分に照明光が照射され、かつ、検査される部分が撮像光学系で撮像されるのであれば、その範囲の位置にあればよいことを意味する。又、「光軸をほぼ直角に曲げ」とは、完全な直角でなくても、検査される部分に照明光が落射照射され、かつ、検査される部分からの正反射光が、撮像光学系で撮像されるのであれば、その範囲で、直角からずれていてもよいことを意味する。さらに、「光路長がほぼ等しくなるように」とは、１つの撮像装置で撮像したとき、撮像される有効な視野内でピントが合っているような範囲を意味する。これらのことは、特許請求の範囲、及び各課題を解決するための手段において同じである。
【０００８】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第２の手段であって、検査領域の接線方向の長さをＷ、検査領域の中心の光線が前記複数の反射部材のいずれかに当たるまでの距離をｄ、前記撮像光学系の開口数をＮＡ、前記検査領域の光線が前記複数の反射部材で折り返される最も前記被検査体に近い点の前記被検査体からの距離をｈとするとき、
ｄ＞Ｗ／２＋ｈ（１＋ＮＡ）
であることを特徴とするものである。
【０００９】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第２の手段又は第３の手段であって、前記被検査体の外周から内側ｕの距離までを検査領域とする場合、前記被検査体の半径をＲ、前記撮像光学系の開口数をＮＡ、前記検査領域の接線方向の長さをＷとしたとき、検査領域の中心の光線が前記複数の反射部材のいずれかに当たるまでの距離をｄとするとき、
【数２】
を満たすことを特徴とするものである。
【００１０】
前記課題を解決するための第５の手段は、円盤状の被検物体を、ほぼその中心を中心として回転するように、回転可能なホルダーに載置し、前記被検物体を回転させることにより前記被検物体の端部付近の像を撮像し、前記被検物体の端部付近の状態を検査する端部検査装置であって、一つの撮像装置を有し、前記被検物体のほぼ接線方向に、撮像光学系の光軸を持ち、前記被検物体の、前記接線との接点近傍に複数の反射部材を配置して、前記複数の反射部材により、それぞれの光路長がほぼ等しくなるように光軸を光軸をほぼ直角に曲げ、前記被検物体の表面、裏面、端面のうちいずれか２つ、又は全部を、それぞれに対応する光源により斜め照明し、かつ、それらから発する散乱光を、前記撮像光学系に導くようにしたことを特徴とする端部検査装置である。
【００１１】
前記課題を解決するための第６の手段は、円盤状の被検物体を、ほぼその中心を中心として回転するように、回転可能なホルダーに載置し、前記被検物体を回転させることにより前記被検物体の端部付近の像を撮像し、前記被検物体の端部付近の状態を検査する端部検査装置であって、一つの第１種の光源と一つの撮像装置を有し、前記被検物体のほぼ接線方向に、照明光学系と撮像光学系の光軸を持ち、前記被検物体の、前記接線との接点近傍に複数の反射部材を配置して、前記複数の反射部材により、それぞれの光路長がほぼ等しくなるように光軸を光軸をほぼ直角に曲げ、前記被検物体の表面、裏面、端面のうちいずれか２つ、又は全部を、前記第１種の光源により落射照明し、かつ、それらから反射される正反射光を、前記撮像光学系に導くと共に、複数の第２種の光源を有し、前記第２種の光源により前記被検物体の表面、裏面、端面のうちいずれか２つ、又は全部を、それぞれに対応する光源により斜め照明し、かつ、それらから発する散乱光を、前記撮像光学系に導くようにしたことを特徴とする端部検査装置である。
【００１２】
前記課題を解決するための第７の手段は、前記第２の手段であって、前記被検物体の表面と裏面の視野(検査対象領域)が重ならないことを特徴とするものである。
【００１３】
前記課題を解決するための第８の手段は、前記第７の手段であって、前記検査対象領域の接線方向の長さをＷ、前記被検物体の表面の検査領域の中心の光線が、前記反射部材に当たるまでの距離をＤ、対物レンズの最終面から前記反射部材までの距離をＬ、前記被検物体の裏面の前記検査対象領域の中心の光線が、前記反射部材に当たるまでの距離をＤ’、対物レンズの最終面から前記反射部材までの距離をＬ’としたとき、以下の式（１）、（２）が成立することを特徴とするものである。
Ｄ＋Ｌ＝Ｄ’＋Ｌ’ …（１）
｜Ｄ−Ｄ’｜≧Ｗ …（２）
【００１４】
前記課題を解決する第９の手段は、前記第７の手段であって、照明光学系の、前記検査対象領域と共役な位置に照明視野絞りを設け、照明領域を限定したことを特徴とするものである。
【００１５】
前記課題を解決するための第１０の手段は、前記第９の手段であって、照明領域を前記検査対象領域に限定したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、構造が簡単で安価な端部検査装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１（ａ）は、本発明の実施の形態の第１の例である端部検査装置の光学系の概要を示す図、図１（ｂ）は、検査対象領域を示す図である。
【００１８】
被検物体であるウェハ１は回転可能なホルダー２に載置され、前記ウェハ１の中心付近を軸に回転できるようになっている。ウェハ１の接線方向に光軸のある撮像光学系４は、物体側がテレセントリックな対物レンズ４ａと結像光学系４ｂからなる。又、照明光学系５は、光源５ａと光学系５ｂとを有し、光学系５ｂからの光は、ハーフミラー等により、撮像光学系４と光軸を同一にされる。よって、撮像光学系４と照明光学系５は、その一部の光学系を共有している。
【００１９】
光源５ａは、ハロゲンランプや放電ランプ、ＬＥＤ等からなり、光源５ａからの光は、光学系５ｂよび対物レンズ４ａを介して、前記光軸に平行な直線とウェハ１との接点の近傍に設けられたミラー３ａ、３ｂ、３ｃで反射されウェハ１のそれぞれ表面の検査対象領域１ａ、裏面の検査対象領域１ｂ、端面の検査対象領域１ｃ（以下、単に検査対象領域と言う）を照明する。この照明光学系の光軸は、撮像光学系の光軸と同様、ウェハ１の接線方向とされている。そして、各ミラー３ａ、３ｂ、３ｃは、この照明光の光路を直角に偏向し、それぞれ、検査対象領域１ａ、１ｂ、１ｃを、この照明光で落射照明（ほぼ垂直な方向からの照明）する。
【００２０】
照明されたウェハ１の検査対象領域１ａ、１ｂ、１ｃからの正反射光は、それぞれミラー３ａ、３ｂ、３ｃで反射され、再び対物レンズ４ａを介して結像光学系４ｂで２次元の撮像素子６上に、検査対象領域１ａ、１ｂ、１ｃの像を結像させる。１回の撮像が終了すると、ウェハ１を前述の撮像光学系の視野によって決まる所定の角度だけ回転させて撮像し、これを繰り返して、ウェハ１の一周分の画像を取り込み、不図示の画像処理系で画像処理することにより、ウェハ１の端部の異物や気泡、膜の剥離、膜の回り込みなどの欠陥を検出する。
【００２１】
２次元の撮像素子６には図２に示すように、検査対象領域１ａ、１ｂ、１ｃの像が形成されている。なお、図２を含め、以下の図においては、前出の図に示された構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略することがある。ウェハ１の回転により像は図２に示した矢印のようにそれぞれ異なる方向に移動することになる。このため、それぞれの検査対象領域の部分のみを切り出して画像をつなぎなおして画像処理をする。画像の取り込み回数はウェハ１の外周を接線方向の検査領域の長さで割ったものに等しいので、３００ｍｍφウェハを検査領域の長さ６ｍｍで観察する場合には１５８回画像を取り込む必要がある。１回のウェハの回転と画像の取り込みを１秒で行ったとすると約2.6分かかる計算となる。この場合には、ウェハの回転時の画像が撮像されないように、ウェハの回転終了時に画像取り込みのトリガをかけるようにしてもよい。又、照明光学系にシャッタを設けるか、光源を間欠的に点灯させるようにしてもよい。
【００２２】
ウェハ１は測定時に回転および検査位置に移動する際に振動する可能性があるので、ミラー３ａ、３ｂ、３ｃはウェハ１から衝突の可能性のない距離まで離す必要がある。図３は、ミラー付近の拡大図である。図３に示すように、検査領域の接線方向の長さをＷ、検査領域の中心の光線がミラー３ａ、３ｂ、３ｃのいずれかに当たるまでの距離をｄ（これをウェハ−ミラー間距離と呼ぶ）、撮像光学系の開口数をＮＡとしたとき、検査領域の光線がミラーで折り返される最もウェハ１に近い点のウェハ１からの距離をｈ（これをミラー最近接距離と呼ぶ）とすると、次のような式が成り立つ。
【数３】
【００２３】
実際には製造誤差分を見込んで、ウェハ−ミラー間距離ｄは上式より大きな値となるようにする。またウェハとミラーが衝突しないためには、ミラー最近接距離ｈがウェハ１の回転フレ及びロード時、アンロード時の振動の大きさより大きい必要がある。接線方向の検査領域の大きさが６ｍｍでミラー最近接距離ｈを１ｍｍ以上とるには、撮像光学系の対物レンズ４ａの開口数ＮＡが0.02のとき、ウェハ−ミラー間距離ｄは4.02ｍｍ以上必要となる。
【００２４】
さらに、ウェハ１の外周がミラーで反射された検査領域の光束を蹴らないようにする必要がある。図４（ａ）は、上述の実施の形態である端部検査装置を上面から見た図である。又、図４（ｂ）は、上述の実施の形態である端部検査装置を側面から見た図である。図４において、ウェハ１の外周から内側ｕの距離まで検査領域とする場合、ウェハ１の半径をＲ、撮像光学系の開口数をＮＡ、検査領域の接線方向の長さをＷとしたとき、ウェハ−ミラー間距離ｄは次の式を満たす必要がある。
【数４】
【００２５】
ＮＡ＝0.02の撮像光学系４で直径３００ｍｍのウェハの端６ｍｍ角の範囲を検査する場合（Ｗ＝６ｍｍ、ｕ＝６ｍｍ）には、ウェハ−ミラー間距離ｄは3.92ｍｍ以上必要となる。
【００２６】
以上のような条件で決められたウェハ−ミラー間距離ｄは表面観察用、裏面観察用、端面観察用の光学系では同じ値を用いるので、撮像光学系では、同じ面に検査対象領域１ａ、１ｂ、１ｃの像が結像し、一つの撮像素子で像の取り込みが可能となる。
【００２７】
図５は、図２に示した撮像素子６の変形例を示す図である。２次元の撮像素子６の代わりに図５に示すように、それぞれの検査対象領域の像の位置に一次元ラインセンサ６ａ、６ｂ、６ｃを配置して、ウェハ１を回転させながら画像信号の取り込みをしてもよい。ウェハ１を一定速度で回転させる場合は一次元ラインセンサの画像信号の読み出しの間にウェハ１の検査対象領域がラインセンサの幅以上移動すると、ウェハ１上に検査していない領域ができてしまうので、ウェハの回転速度ωは、一次元ラインセンサの幅Ｄを一次元ラインセンサの読み出しの繰り返し時間ｔとウェハ１の半径Ｒと撮像光学系の倍率βとの積で割った値より小さい必要がある。式で書くと次のようになる。
【数５】
【００２８】
例えば、１４μｍの幅で画像信号の読み出し繰返し周期１ｋHzを持つ一次元ラインセンサで、撮像光学系の撮像倍率が0.5倍で、３００ｍｍウェハの端部を検査する場合、ウェハ一回転を33.6秒以上で行う必要がある。
【００２９】
図６は、本発明の第２の実施の形態である端部検査装置の光学系の概要を示す図である。図６（ａ）は、光学系全体の概要、図６（ｂ）は、その暗視野系照明系の一部を側面から見た図を示すものである。異物や傷などは明視野観察より暗視野観察のほうが検出しやすいので、図６に示すように暗視野照明系を加えてもよい。図６においては、図１に示す光学系に加えて、それぞれの検出エリアに対応した暗視野照明系１１ａ〜１４ａ、１１ｂ〜１４ｂ、１１ｃ〜１４ｃを独立に設けている。これらの照明系は、光源１４ａ、１４ｂ、１４ｃからの光をそれぞれ照明コレクタレンズ１３ａ、１３ｂ、１３ｃで集光して、検査領域に共役な位置に配置された視野絞り１２ａ、１２ｂ、１２ｃを透過させ、照明コンデンサレンズ１１ａ、１１ｂ、１１ｃを介して、検査対象領域１ａ、１ｂ、１ｃを斜め照明する。
【００３０】
このとき、照明光の入射角度の正弦は撮像光学系４の開口数よりも大きな値をとるようにしてある。このように配置することにより、検査対象領域１ａ、１ｂ、１ｃで正反射した光は撮像光学系４には入射しないで、異物やキズなどの散乱光がある場合のみ撮像光学系４に入射する。図６では斜入射照明の簡単な例を示したが、輪帯状の照明等、照明光の正反射光が結像に寄与しないような配置をとることで暗視野照明法が実現できることは言うまでもない。
【００３１】
この場合は、ウェハ１を２回転させて、明視野観察と暗視野観察とを切り換えて撮像する。
【００３２】
図７は、図６に示す第２の実施の形態の変形例における、ミラー配置の概要を示す図である。検査において、ウェハ１の回転の回数を減らしたい場合には、図７に示すようにミラーをさらにもう一組追加して明視野用の光路と暗視野用の光路を設けて撮像してもよい。図７は、装置を側面から見た図で表面と裏面観察の光学系の例を示したものである。紙面に直交する方向に端面観察をする同様の光学系があるが、その図示を省略している。
【００３３】
図７の例では、明視野光学系のミラー３ａ、３ｂ、３ｃをハーフミラーとして明視野照明系の光源１６ａ、１６ｂ、１６ｃ及び光学系１５ａ、１５ｂ、１５ｃを各ミラー３ａ、３ｂ、３ｃ毎に取り付けるようにした（ミラー３ｃ、光源１６ｃ、光学系１５ｃは図示せず）。この場合、表面と裏面などで反射率が著しく異なる場合、光源１６ａ、１６ｂ、１６ｃの光量を調整することによりそれぞれ適正な露光量で検査を行うことができる。一方、暗視野照明の反射光を受けるミラー３ａ’、３ｂ’、３ｃ’（３ｃ’は図示せず）は、通常のミラーであり、検査対象領域からの散乱光を直角に折り曲げて、撮像光学系の光軸に一致させる。図７では、照明光学系を簡略化して記述したが、図６のように視野絞りなどを設けてもよいことは言うまでもない。
【００３４】
また、図７においては、明視野照明での撮像位置と、暗視野照明での撮像位置（各々一点鎖線で囲んだ領域）にずれが生じるが、このずれは、画像処理により修正して、明視野照明での撮像位置と、暗視野照明での撮像位置を１つの画像の上に重ね合わせて観察することができる。
【００３５】
なお、以上説明したいずれの実施の形態においても、被測定面から、撮像装置の撮像面までの光路長を、いずれの被測定面同士においても等しくしておくことが好ましい。これにより、撮像装置において、複数の被測定面の全てにピントが合った状態で被測定面を撮像することができる。
【００３６】
図８（ａ）は、本発明の実施の形態の第３の例である端部検査装置の光学系の概要を示す図であり、図８（ｂ）は、検査対象領域を示す図である。この実施の形態は図１に示した実施の形態とほとんど同じであるので、同じ部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明を行う。
【００３７】
図８（ａ）において、照明系の光学系５ｂには、照明コレクタレンズ５ｃ、照明視野絞り５ｄ、照明コンデンサレンズ５ｅを有している。すなわち、照明光学系では、光源５ａからの光を照明コレクタレンズ５ｃで集光して、検査対象領域と共役な位置に配置された照明視野絞り５ｄを透過させ、照明コンデンサレンズ５ｅ及び対物レンズ４ａを介して、ミラー３ａ、３ｂ、３ｃで反射させ、検査対象領域１ａ、１ｂ、１ｃ（又は、検査対象領域１ａ、１ｂ、１ｃを含む領域）を照明する。このとき照明視野絞りの形状は図９のようになっており、斜線部は光が透過しない。検査に不必要な光はすべてカットすることにより、ウェハの表面、裏面に迷光を発生させないだけでなく、端面についても迷光の発生を抑えることが可能である。なお、透過する照明光が、検査対象領域１ａ、１ｂ、１ｃのみを照明し、他の部分を照明しないようにしておけば、さらに効果を大きくすることができる。
【００３８】
ウェハ１のように、被検物体が透明、又は半透明である場合には、検査対象領域１ａと１ｂが重なると、検査対象領域１ａを照明している光が被検物体を透過し、検査対象領域１ｂでの反射光と一緒になって、２次元の撮像素子６に検出されることになり、検出のＳ／Ｎ比を低下させてしまう。同様、検査対象領域１ｂを照明している光が被検物体を透過し、検査対象領域１ａでの反射光と一緒になって、２次元の撮像素子６に検出されることになり、検出のＳ／Ｎ比を低下させてしまう。このようなことを防ぐためには、図８（ｂ）に示すように、検査対象領域１ａと１ｂとが、重ならないようにすることが好ましい。
【００３９】
図１０（ａ）にウェハを上面から見た図、図１０（ｂ）に、ミラー付近の拡大図を示す。図１０（ｂ）に示すように、検査領域の接線方向の長さをＷ、ウェハの表面の検査領域の中心の光線がミラー３ａに当たるまでの距離をＤ、対物レンズ４ａの最終面からミラー３ａまでの距離をＬ、前記ウェハの裏面の検査領域の中心の光線が、ミラー３ｂに当たるまでの距離をＤ’、対物レンズ４ａの最終面からミラー３ｂまでの距離をＬ’としたとき、表面と裏面の検査対象領域が重ならないようにするためには、以下の式（１）、（２）が成り立つような配置にする必要がある。
Ｄ＋Ｌ＝Ｄ’＋Ｌ’ …（１）
｜Ｄ−Ｄ’｜≧Ｗ …（２）
【００４０】
例えば、検査領域の接線方向の長さＷが６ｍｍ、ウェハの表面の検査領域の中心の光線がミラー３ａに当たるまでの距離Ｄが９ｍｍ、対物レンズ４ａの最終面からミラー３ａまでの距離Ｌが１９１ｍｍのとき、上記の式（１）、（２）から、前記ウェハの裏面の検査領域の中心の光線がミラー３ｂに当たるまでの距離Ｄ’は、Ｄ’≦３ｍｍ、又は、Ｄ’≧１５ｍｍとなる。ミラー３ｂは、ウェハ１より衝突の可能性のない距離まで離す必要があることを考慮すると、Ｄ’≧１５ｍｍが現実的であり、Ｄ’＝１５ｍｍとすると、対物レンズ４ａの最終面からミラー３ｂまでの距離をＬ’は185ｍｍとなる。なお、このとき、表面での撮像位置と、裏面での撮像位置にずれが生じるが、このずれは、画像処理により修正して、表面での撮像位置と、裏面での撮像位置を一つの画像の上に重ね合わせて観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】（ａ）は、本発明の実施の形態の第１の例である端部検査装置の光学系の概要を示す図、（ｂ）は、検査対象領域を示す図である。
【図２】撮像素子上に形成された検査対象領域の像を示す図である。
【図３】図１に示す端部検査装置におけるミラー付近の拡大図である。
【図４】図１に示す端部検査装置を上面及び側面から見た図である。
【図５】図２に示した撮像素子６変形例を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態である端部検査装置の光学系の概要を示す図である。
【図７】図６に示す第２の実施の形態の変形例における、ミラー配置の概要を示す図である。
【図８】（ａ）は、本発明の実施の形態の第３の例である端部検査装置の光学系の概要を示す図であり、（ｂ）は、検査対象領域を示す図である。
【図９】照明視野絞りの形状を示す図である。
【図１０】表面の検査対象領域を照明する光と、裏面の検査対象領域を照明する光が重ならないような関係を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…ウェハ、１ａ…表面の検査対象領域、１ｂ…裏面の検査対象領域、１ｃ…端面の検査対象領域、２…ホルダー、３ａ…ミラー（表面観察用）、３ｂ…ミラー（裏面観察用）、３ｃ…ミラー（端面観察用）、３ａ’…ミラー（暗視野表面観察用）、３ｂ’…ミラー（暗視野裏面観察用）、３ｃ’…ミラー（暗視野端面観察用）、４…撮像光学系、４ａ…対物レンズ、４ｂ…結像光学系、５…照明光学系、５ａ…光源、５ｂ…光学系、５ｃ…照明コレクタレンズ、５ｄ…照明視野絞り、５ｅ…照明コンデンサレンズ、６…２次元の撮像素子、１１ａ…照明コンデンサレンズ（表面観察用）、１１ｂ…照明コンデンサレンズ（裏面観察用）、１１ｃ…照明コンデンサレンズ（端面観察用）、１２ａ…視野絞り（表面観察用）、１２ｂ…視野絞り（裏面観察用）、１２c…視野絞り（端面観察用）、１３ａ…照明コレクタレンズ（表面観察用）、１３ｂ…照明コレクタレンズ（裏面観察用）、１３ｃ…照明コレクタレンズ（端面観察用）、１４ａ…光源（暗視野照明系表面観察用）、光源１４ｂ…光源（暗視野照明系裏面観察用）、１４ｃ…光源（暗視野照明系端面観察用）、１５ａ…光学系（表面観察用）、光学系１５ｂ…光学系（裏面観察用）、光学系１５ｃ…光学系（端面観察用）、１６ａ…光源（暗視野照明系表面観察用）、１６ｂ…光源（暗視野照明系裏面観察用）、１６ｃ…光源（暗視野照明系端面観察用）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
披検物体の端部の状態を検査する検査装置であって、一つ又は複数の光源と一つの撮像装置を有し、前記披検物体の前記端部近傍に複数の反射部材を配置して、前記披検物体の前記端部の表面、裏面、端面のうちいずれか２つ、又は全部を照明し、前記表面、裏面、端面で反射される反射光を、前記撮像光学系に導くようにしたことを特徴とする端部検査装置。
【請求項２】
前記被検査体が円盤状であり、ほぼその中心を中心として回転するように、回転可能なホルダーに載置され、前記被検物体を回転させることにより前記被検物体の端部の像を撮像し、前記被検物体の端部付近の状態を検査する端部検査装置であって、前記被検物体のほぼ接線方向に、照明光学系と撮像光学系の光軸を持ち、前記被検物体の、前記接線との接点近傍に複数の反射部材を配置して、前記複数の反射部材により、それぞれの光路長がほぼ等しくなるように光軸をほぼ直角に曲げ、前記被検物体の表面、裏面、端面のうちいずれか２つ、又は全部を、落射照明し、かつ、それらから反射される正反射光を、前記撮像光学系に導くようにしたことを特徴とする請求項１に記載の端部検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の端部検査装置であって、検査領域の接線方向の長さをＷ、検査領域の中心の光線が前記複数の反射部材のいずれかに当たるまでの距離をｄ、前記撮像光学系の開口数をＮＡ、前記検査領域の光線が前記複数の反射部材で折り返される最も前記被検査体に近い点の前記被検査体からの距離をｈとするとき、
ｄ＞Ｗ／２＋ｈ（１＋ＮＡ）
であることを特徴とする端部検査装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の端部検査装置であって、前記被検査体の外周から内側ｕの距離までを検査領域とする場合、前記被検査体の半径をＲ、前記撮像光学系の開口数をＮＡ、前記検査領域の接線方向の長さをＷとしたとき、検査領域の中心の光線が前記複数の反射部材のいずれかに当たるまでの距離をｄとするとき、
【数１】
を満たすことを特徴とする端部検査装置。
【請求項５】
円盤状の被検物体を、ほぼその中心を中心として回転するように、回転可能なホルダーに載置し、前記被検物体を回転させることにより前記被検物体の端部の像を撮像し、前記被検物体の端部付近の状態を検査する端部検査装置であって、一つの撮像装置を有し、前記被検物体のほぼ接線方向に、撮像光学系の光軸を持ち、前記被検物体の、前記接線との接点近傍に複数の反射部材を配置して、前記複数の反射部材により、それぞれの光路長がほぼ等しくなるように光軸をほぼ直角に曲げ、前記被検物体の表面、裏面、端面のうちいずれか２つ、又は全部を、それぞれに対応する光源により斜め照明し、かつ、それらから発する散乱光を、前記撮像光学系に導くようにしたことを特徴とする端部検査装置。
【請求項６】
円盤状の被検物体を、ほぼその中心を中心として回転するように、回転可能なホルダーに載置し、前記被検物体を回転させることにより前記被検物体の端部付近の像を撮像し、前記被検物体の端部付近の状態を検査する端部検査装置であって、一つの第１種の光源と一つの撮像装置を有し、前記被検物体のほぼ接線方向に、照明光学系と撮像光学系の光軸を持ち、前記被検物体の、前記接線との接点近傍に複数の反射部材を配置して、前記複数の反射部材により、それぞれの光路長がほぼ等しくなるように光軸をほぼ直角に曲げ、前記被検物体の表面、裏面、端面のうちいずれか２つ、又は全部を、前記第１種の光源により落射照明し、かつ、それらから反射される正反射光を、前記撮像光学系に導くと共に、複数の第２種の光源を有し、前記第２種の光源により前記被検物体の表面、裏面、端面のうちいずれか２つ、又は全部を、それぞれに対応する光源により斜め照明し、かつ、それらから発する散乱光を、前記撮像光学系に導くようにしたことを特徴とする端部検査装置。
【請求項７】
請求項２に記載の端部検査装置であって、前記被検物体の表面と裏面の視野(検査対象領域)が重ならないことを特徴とする端面検査装置。
【請求項８】
請求項７に記載の端面検査装置であって、前記検査対象領域の接線方向の長さをＷ、前記被検物体の表面の検査領域の中心の光線が、前記反射部材に当たるまでの距離をＤ、対物レンズの最終面から前記反射部材までの距離をＬ、前記被検物体の裏面の前記検査対象領域の中心の光線が、前記反射部材に当たるまでの距離をＤ’、対物レンズの最終面から前記反射部材までの距離をＬ’としたとき、以下の式（１）、（２）が成立することを特徴とする端面検査装置。
Ｄ＋Ｌ＝Ｄ’＋Ｌ’ …（１）
｜Ｄ−Ｄ’｜≧Ｗ … （２）
【請求項９】
請求項７に記載の端面検査装置であって、照明光学系の、前記検査対象領域と共役な位置に照明視野絞りを設け、照明領域を限定したことを特徴とする端面検査装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の端面検査装置であって、照明領域を前記検査対象領域に限定したことを特徴とする端面検査装置。
【請求項１】
披検物体の端部の状態を検査する検査装置であって、一つ又は複数の光源と一つの撮像装置を有し、前記披検物体の前記端部近傍に複数の反射部材を配置して、前記披検物体の前記端部の表面、裏面、端面のうちいずれか２つ、又は全部を照明し、前記表面、裏面、端面で反射される反射光を、前記撮像光学系に導くようにしたことを特徴とする端部検査装置。
【請求項２】
前記被検査体が円盤状であり、ほぼその中心を中心として回転するように、回転可能なホルダーに載置され、前記被検物体を回転させることにより前記被検物体の端部の像を撮像し、前記被検物体の端部付近の状態を検査する端部検査装置であって、前記被検物体のほぼ接線方向に、照明光学系と撮像光学系の光軸を持ち、前記被検物体の、前記接線との接点近傍に複数の反射部材を配置して、前記複数の反射部材により、それぞれの光路長がほぼ等しくなるように光軸をほぼ直角に曲げ、前記被検物体の表面、裏面、端面のうちいずれか２つ、又は全部を、落射照明し、かつ、それらから反射される正反射光を、前記撮像光学系に導くようにしたことを特徴とする請求項１に記載の端部検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の端部検査装置であって、検査領域の接線方向の長さをＷ、検査領域の中心の光線が前記複数の反射部材のいずれかに当たるまでの距離をｄ、前記撮像光学系の開口数をＮＡ、前記検査領域の光線が前記複数の反射部材で折り返される最も前記被検査体に近い点の前記被検査体からの距離をｈとするとき、
ｄ＞Ｗ／２＋ｈ（１＋ＮＡ）
であることを特徴とする端部検査装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の端部検査装置であって、前記被検査体の外周から内側ｕの距離までを検査領域とする場合、前記被検査体の半径をＲ、前記撮像光学系の開口数をＮＡ、前記検査領域の接線方向の長さをＷとしたとき、検査領域の中心の光線が前記複数の反射部材のいずれかに当たるまでの距離をｄとするとき、
【数１】
を満たすことを特徴とする端部検査装置。
【請求項５】
円盤状の被検物体を、ほぼその中心を中心として回転するように、回転可能なホルダーに載置し、前記被検物体を回転させることにより前記被検物体の端部の像を撮像し、前記被検物体の端部付近の状態を検査する端部検査装置であって、一つの撮像装置を有し、前記被検物体のほぼ接線方向に、撮像光学系の光軸を持ち、前記被検物体の、前記接線との接点近傍に複数の反射部材を配置して、前記複数の反射部材により、それぞれの光路長がほぼ等しくなるように光軸をほぼ直角に曲げ、前記被検物体の表面、裏面、端面のうちいずれか２つ、又は全部を、それぞれに対応する光源により斜め照明し、かつ、それらから発する散乱光を、前記撮像光学系に導くようにしたことを特徴とする端部検査装置。
【請求項６】
円盤状の被検物体を、ほぼその中心を中心として回転するように、回転可能なホルダーに載置し、前記被検物体を回転させることにより前記被検物体の端部付近の像を撮像し、前記被検物体の端部付近の状態を検査する端部検査装置であって、一つの第１種の光源と一つの撮像装置を有し、前記被検物体のほぼ接線方向に、照明光学系と撮像光学系の光軸を持ち、前記被検物体の、前記接線との接点近傍に複数の反射部材を配置して、前記複数の反射部材により、それぞれの光路長がほぼ等しくなるように光軸をほぼ直角に曲げ、前記被検物体の表面、裏面、端面のうちいずれか２つ、又は全部を、前記第１種の光源により落射照明し、かつ、それらから反射される正反射光を、前記撮像光学系に導くと共に、複数の第２種の光源を有し、前記第２種の光源により前記被検物体の表面、裏面、端面のうちいずれか２つ、又は全部を、それぞれに対応する光源により斜め照明し、かつ、それらから発する散乱光を、前記撮像光学系に導くようにしたことを特徴とする端部検査装置。
【請求項７】
請求項２に記載の端部検査装置であって、前記被検物体の表面と裏面の視野(検査対象領域)が重ならないことを特徴とする端面検査装置。
【請求項８】
請求項７に記載の端面検査装置であって、前記検査対象領域の接線方向の長さをＷ、前記被検物体の表面の検査領域の中心の光線が、前記反射部材に当たるまでの距離をＤ、対物レンズの最終面から前記反射部材までの距離をＬ、前記被検物体の裏面の前記検査対象領域の中心の光線が、前記反射部材に当たるまでの距離をＤ’、対物レンズの最終面から前記反射部材までの距離をＬ’としたとき、以下の式（１）、（２）が成立することを特徴とする端面検査装置。
Ｄ＋Ｌ＝Ｄ’＋Ｌ’ …（１）
｜Ｄ−Ｄ’｜≧Ｗ … （２）
【請求項９】
請求項７に記載の端面検査装置であって、照明光学系の、前記検査対象領域と共役な位置に照明視野絞りを設け、照明領域を限定したことを特徴とする端面検査装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の端面検査装置であって、照明領域を前記検査対象領域に限定したことを特徴とする端面検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−２９２７０３（Ｐ２００７−２９２７０３Ａ）
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２９０２２（Ｐ２００６−１２９０２２）
【出願日】平成１８年５月８日（２００６．５．８）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月８日（２００６．５．８）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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