表面検査装置
【課題】 半導体ウェーハ等の板状部材の外周エッジ部を適切に検査することを可能とした表面検査装置を提供する。
【解決手段】 半導体ウェーハ検査装置１０は、半導体ウェーハ１００の外周エッジ部分１０１に対向して配置される撮像レンズ２２と、撮像レンズ２２を介して半導体ウェーハ１００の外周端面に対向して配置される撮像面２４と、半導体ウェーハ１００の第１外周ベベル面１０１ｂの像を撮像レンズ２２を介して撮像面２４に結像させるミラー１２と、半導体ウェーハ１００の第２外周ベベル面１０１ｃの像を撮像レンズ２２を介して撮像面２４に結像させるミラー１４と、半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａの像を撮像レンズ２２の中央部を介して撮像面２４に結像させる補正レンズ２６と、外周端面１０１ａより第１外周ベベル面１０１ｂ及び第２外周ベベル面１０１ｃの方が明るくなるように、これらを照明する照明ライトガイド灯光部１８とを有する。
【解決手段】 半導体ウェーハ検査装置１０は、半導体ウェーハ１００の外周エッジ部分１０１に対向して配置される撮像レンズ２２と、撮像レンズ２２を介して半導体ウェーハ１００の外周端面に対向して配置される撮像面２４と、半導体ウェーハ１００の第１外周ベベル面１０１ｂの像を撮像レンズ２２を介して撮像面２４に結像させるミラー１２と、半導体ウェーハ１００の第２外周ベベル面１０１ｃの像を撮像レンズ２２を介して撮像面２４に結像させるミラー１４と、半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａの像を撮像レンズ２２の中央部を介して撮像面２４に結像させる補正レンズ２６と、外周端面１０１ａより第１外周ベベル面１０１ｂ及び第２外周ベベル面１０１ｃの方が明るくなるように、これらを照明する照明ライトガイド灯光部１８とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハ等の板状部材の第１主面の外縁において傾斜した第１外周ベベル面、板状部材の第２主面の外縁において傾斜した第２外周ベベル面、及び、板状部材の外周端面を含む外周エッジ部を撮影して検査する表面検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体ウェーハの外周エッジ部分を撮影し、その画像に基づいて外周エッジ部分における傷や突起等の状態を検査する技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載された技術は、外周エッジ部分が、外周端面と、第１主面の外縁において傾斜した第１外周ベベル面と、第２主面の外縁において傾斜した第２外周ベベル面とにより構成されている半導体ウェーハの外周エッジ部分の状態を検査する装置である。この検査装置は、撮像レンズが半導体ウェーハの外周エッジ部分に対向して配置されて、当該撮像レンズを介して撮像面に、外周端面の像を結像させるとともに、第１外周ベベル面及び第２外周ベベル面の像を結像させることにより、外周端面、第１外周ベベル面及び第２外周ベベル面を一括して撮影することを可能とする。
【０００３】
更に、特許文献１に記載された技術では、半導体ウェーハの外周端面から撮像面までの光路長と、第１外周ベベル面及び第２外周ベベル面のそれぞれから撮像面までの光路長とが異なって、外周端面の像と第１外周ベベル面及び第２外周ベベル面のそれぞれの像とを単一の撮像面に結像させることが困難であることに鑑み、半導体ウェーハの外周端面と撮像レンズとの間に補正レンズを配置して各光路長を一致させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００６／０５９６４７号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、撮像レンズにおける中央部と周辺部との収差等によって、撮像面に結像される像は、撮像レンズの中央部を介して結像される像は明度が高く、撮像レンズの周辺部を介して結像される像は明度が低いという特性を有する。このような明度の差は、微細な輝度変動や色彩変動を検出する必要のある半導体ウェーハの外周エッジ部分の検査において、明度に関する検出条件を適切に設定することができないという問題がある。例えば、撮像レンズの中央部を介して結像される像に対応して明度に関する検出条件を定めた場合には、周辺部を介して結像される像の明度が不足し、一方、撮像レンズの周辺部を介して結像される像に対応して明度に関する検出条件を定めた場合には、中央部を介して結像される像の明度が過剰となって、検査者は外周エッジ部分における傷や突起等の状態が把握しにくくなる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、半導体ウェーハ等の板状部材の外周エッジ部分を適切に検査することを可能とした表面検査装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る表面検査装置は、
板状部材の第１主面の外縁において傾斜した第１外周ベベル面、前記板状部材の第２主面の外縁において傾斜した第２外周ベベル面、及び、前記板状部材の外周端面を含む外周エッジ部を撮影して検査する表面検査装置であって、
前記板状部材の前記外周エッジ部に対向して配置される撮像レンズと、
前記撮像レンズを挟んで前記板状部材の外周エッジ部と逆側に配置される撮像面と、
前記板状部材の前記第１外周ベベル面の像を前記撮像レンズの第１周辺部を介して前記撮像面に結像させる第１光学部材と、
前記板状部材の前記第２外周ベベル面の像を前記撮像レンズの第２周辺部を介して前記撮像面に結像させる第２光学部材と、
前記板状部材の前記外周端面の像を前記撮像レンズの中央部を介して前記撮像面に結像させる第３光学部材と、
前記外周端面より前記第１外周ベベル面及び前記第２外周ベベル面のそれぞれの方が明るくなるように、前記外周端面、前記第１外周ベベル面及び前記第２外周ベベル面を照明する照明ユニットを有し、
前記照明ユニットは、
光源と、
該光源からの光を導入し、光の照射面としての先端から前記板状部材の前記外周エッジ部に照射する複数の光ファイバとを有し、
前記外周端面より前記第１外周ベベル面及び前記第２外周ベベル面のそれぞれの方が明るくなるように、前記光源からの光を導入する前記複数の光ファイバの先端が配列された表面検査装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、板状部材の外周端面より第１外周ベベル面及び第２外周ベベル面のそれぞれの方が明るくなるように、前記外周端面、前記第１外周ベベル面及び前記第２外周ベベル面を照明することにより撮像面に結像される各像の明度をできるだけ均一にすることができるので、明度に関する検出条件を適切に設定することが可能となって、前記板状部材の外周エッジ部分を適切に検査することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の一形態に係る半導体ウェーハ検査装置の構成を示す図である。
【図２Ａ】検査対象となる半導体ウェーハの外周エッジ部分の構造を示す部分側面図である。
【図２Ｂ】検査対象となる半導体ウェーハの第１主面（表面）を示す部分平面図である。
【図３】半導体ウェーハ検査装置における光学系の各部の配置を側方から見た図である。
【図４】半導体ウェーハ検査装置における光学系の各部の配置を上方から見た図である。
【図５】照明ライトガイド灯光部が一定の照度分布の光を照射した場合における、撮像面に結像される像の明度変化を示す図である。
【図６】照明ライトガイド灯光部によって照射される光の照度分布を示す図である。
【図７Ａ】照明ライトガイド灯光部における複数の照射面の第１の配置例を示す図である。
【図７Ｂ】照明ライトガイド灯光部における複数の照射面の第２の配置例を示す図である。
【図８Ａ】照明ライトガイド灯光部における複数の照射面の第３の配置例を示す図である。
【図８Ｂ】照明ライトガイド灯光部における複数の照射面の第４の配置例を示す図である。
【図９】光ファイバの引き回しの一例を示す図である。
【図１０】シリンドリカル平凸レンズの製造工程を示す図である。
【図１１Ａ】ミラーの傾斜角度の調整機構の一例を示す側面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａに示すミラーの傾斜角度の調整機構の正面図である。
【図１２Ａ】従来の半導体ウェーハ検査装置における外周端面、第１外周ベベル面及び第２外周ベベル面の像を示す図である。
【図１２Ｂ】照明ライトガイド灯光部の照度特性を示す図である。
【図１２Ｃ】撮像レンズを介して結像される像の明度特性を示す図である。
【図１２Ｄ】画像の明度特性示す図である。
【図１３Ａ】本実施形態の半導体ウェーハ検査装置における外周端面、第１外周ベベル面及び第２外周ベベル面の像を示す図である。
【図１３Ｂ】照明ライトガイド灯光部の照度特性を示す図である。
【図１３Ｃ】撮像レンズを介して結像される像の明度特性を示す図である。
【図１３Ｄ】画像の明度特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態に係る表面検査装置としての半導体ウェーハ検査装置の構成を示す図である。図１に示す半導体ウェーハ検査装置１０は、板状部材としての半導体ウェーハ１００の外周エッジ部分を撮影して、当該外周エッジ部分の傷や突起等の状態を検査するものである。そして、この半導体ウェーハ検査装置１０において、半導体ウェーハ１００は、ガイドレール３０上に設置された回転機構（図示略）にて回転自在に支持されており、カメラ２１は、半導体ウェーハ１００の外周エッジ部分に対向するようにガイドレール３０上に移動可能に設けられている。ライトソース１６（例えば、メタルハライド光源）と照明ライトガイド灯光部１８とが複数の光ファイバ１７にて接続されており（照明ユニットの構成）、ライトソース１６から出射された光が複数の光ファイバ１７を通って照明ライトガイド灯光部１８に達するようになっている。照明ライトガイド灯光部１８は、複数の光ファイバ１７を伝わってくる光によって半導体ウェーハ１００の外周エッジ部分を照明するように設置されている。後述するように、半導体ウェーハ１００の外周エッジ部分のそれぞれ異なる方向を向いた複数の面を１つのカメラ２１にて撮影するために、ミラー１２（第１光学部材）、ミラー１４（第２光学部材）が半導体ウェーハ１００の外周エッジ部分の近傍に設けられるとともに、半導体ウェーハ１００とカメラ２１との間に補正レンズ２６（第３光学部材）が設けられている。カメラ２１は、撮像レンズ２２及び撮像面２４を有している。なお、この半導体ウェーハ検査装置１０は、カメラ２１にて撮影して得られる画像を表示するためのモニタ２８を有している。
【００１２】
図２Ａは、検査対象となる半導体ウェーハ１００の外周エッジ部分の構造を示す側面図であり、図２Ｂは、半導体ウェーハ１００の第１主面（表面）を示す部分平面図である。図２Ａ及び図２Ｂに示す半導体ウェーハ１００は、外周エッジ部分１０１が、損傷防止のために面取り加工されている。具体的には、外周エッジ部分１０１は、第１主面１０２ａ及び第２主面１０２ｂに対して垂直をなす外周端面１０１ａと、第１主面１０２ａの外縁において傾斜した第１外周ベベル面１０１ｂと、第２主面１０２ｂの外縁において傾斜した第２外周ベベル面１０１ｃとからなる。
【００１３】
図３及び図４は、半導体ウェーハ検査装置１０における光学系の各部の配置を示し、図３はその配置を側方から見た図であり、図４はその配置を上方から見た図である。図３及び図４に示すように、カメラ２１の撮像レンズ２２は、半導体ウェーハ１００の外周エッジ部分１０１の外周端面１０１ａに対向して配置される。カメラ２１の撮像面２４は、撮像レンズ２２を挟んで、半導体ウェーハ１００の外周エッジ部分１０１の外周端面１０１ａと逆側に配置される。
【００１４】
ミラー１２は、半導体ウェーハ１００の第１外周ベベル面１０１ｂの上方に、反射面１２ａを撮像レンズ２２の側に向けて傾斜して配置されている。一方、ミラー１４は、半導体ウェーハ１００の第２外周ベベル面１０１ｃの下方に、反射面１４ａを撮像レンズ２２の側に向けて傾斜して配置されている。これらミラー１２及び１４の傾斜角度は、後述する調整機構によって調整可能となっている。
【００１５】
照明ライトガイド灯光部１８は、ライトソース１６から複数の光ファイバ１７を介して入射される光を、当該複数の光ファイバ１７のそれぞれの先端を照射面として照射するものである。この照射される光は、撮像レンズ２２と半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａとを結ぶ直線（撮像レンズ２２の光軸）に対して平行に、いわゆる同軸落射にて半導体ウェーハ１００の外周エッジ部分１０１に達するようになっている。具体的には、ハーフミラー１９が撮像レンズ２２の光軸に対して４５度の傾斜角度をもって配置され、複数の光ファイバ１７のそれぞれの先端である照射面がハーフミラー１９に対向し、その光の照射方向が撮像レンズ２２の光軸に直交する方向となるように照明ライトガイド灯光部１８が配置される（図４参照）。照明ライトガイド灯光部１８の照射面の前方に、当該照射面側が平面となるようにシリンドリカル平凸レンズ２０が配置される。複数の光ファイバ１７のそれぞれの先端である各照射面から照射された光は、シリンドリカル平凸レンズ２０を介してハーフミラー１９へ照射される。この際、光はシリンドリカル平凸レンズ２０によってハーフミラー１９の反射面に集光される。そして、ハーフミラー１９で反射した光が、半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａに照射されるとともに、ミラー１２の反射面１２ａ及びミラー１４の反射面１４ｂを介して、半導体ウェーハ１００の第１外周ベベル面１０１ｂ及び第２外周ベベル面１０１ｃに照射される。なお、ライトソース１６とカメラ２１との位置関係は、光ファイバ１７の照射面からの光が撮像レンズ２２の光軸に対して角度をもって半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａに入射するように設定することもできる。この場合、ライトソース１６（光ファイバ１７の照射面１７ａ）とカメラ２１（レンズ２２）との配置関係は、前記照射面からの光が半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａにて正反射して進む方向にカメラ２１（レンズ２２）が配置されるもの（明視野での配置関係）であっても、また、ある範囲内であれば前記光が正反射して進む方向からずれた方向に配置されるもの（暗視野での配置関係）であってもよい。
【００１６】
照明ライトガイド灯光部１８により光が照射された状態において、半導体ウェーハ１００の第１外周ベベル面１０１ｂの像は、図３及び図４の一点鎖線に示すように、ミラー１２の反射面１２ａで反射し、撮像レンズ２２の第１周辺部としての上部へ導かれる。同様に、半導体ウェーハ１００の第２外周ベベル面１０１ｃの像は、図３及び図４の一点鎖線に示すように、ミラー１４の反射面１４ａで反射し、撮像レンズ２２の第２周辺部としての下部へ導かれる。
【００１７】
また、照明ライトガイド灯光部１８により光が照射された状態において、半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａの像は、図３及び図４の一点鎖線に示すように、補正レンズ２６へ導かれる。補正レンズ２６は、撮像レンズ２２と半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａとの間に配置されている。補正レンズ２６に導かれた半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａの像は、撮像レンズ２２の中央部へ導かれる。補正レンズ２６によって、半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａから撮像レンズ２２までの光路長と、半導体ウェーハ１００の第１外周ベベル面１０１ｂからミラー１２の反射面１２ａを介した撮像レンズ２２までの光路長、及び、半導体ウェーハ１００の第２外周ベベル面１０１ｃからミラー１４の反射面１４ａを介した撮像レンズ２２までの光路長とを一致させることができる。
【００１８】
撮影レンズ２２に導かれた、半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａの像、第１外周ベベル面１０１ｂの像、及び、第２外周ベベル面１０１ｃの像は、更に、撮像面２４に導かれる。撮像面２４が焦点位置に配置されることにより、当該撮像面２４において、半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａの像、第１外周ベベル面１０１ｂの像、及び、第２外周ベベル面１０１ｃの像が結像される。カメラ２１は、撮像面２４に結像された像に対応する画像情報をモニタ２８へ出力し、当該モニタ２８は、入力した画像情報に対応する画像を表示する。
【００１９】
次に、照明ライトガイド灯光部１８の詳細を説明する。図５は、照明ライトガイド灯光部１８が一定の照度分布の光を照射した場合における、撮像面２４に結像される像の明度変化を示す図である。図５に示すように、撮像面２４に結像される像は、撮像レンズ２２における中央部と周辺部との収差等によって、撮像レンズ２２の中央部を介して結像される像は明度が高く、撮像レンズ２２の周辺部（上部及び下部）を介して結像される像は明度が低いという特性を有する。
【００２０】
照明ライトガイド灯光部１８は、このような撮像レンズ２２の特性に鑑み、照明ライトガイド灯光部１８が一定の照度分布の光を照射した場合における、撮像面２４に結像される像の明度の関係と逆の関係を有する照度分布の光を照射する。図６は、照明ライトガイド灯光部１８によって照射される光の照度分布を示す図である。図６に示すように、照明ライトガイド灯光部１８は、配置された複数の光ファイバ１７の先端である複数の照射面のうち、中央部に配置される照射面が照射する光、換言すれば、半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａに照射される光の照度が、端部に配置される照射面が照射する光、換言すれば、ミラー１２の反射面１２ａ及びミラー１４の反射面１４ｂを介して半導体ウェーハ１００の第１外周ベベル面１０１ｂ及び第２外周ベベル面１０１ｃに照射される光の照度よりも小さくなるように光を照射する。
【００２１】
図７Ａは、照明ライトガイド灯光部１８における複数の光ファイバ１７の先端である複数の照射面の第１の配置例を示す図であり、図７Ｂは、照明ライトガイド灯光部１８における複数の光ファイバ１７の先端である複数の照射面の第２の配置例を示す図である。図７Ａ及び図７Ｂにおいて、範囲Ａ内の照射面１７ａは半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａに光を照射するものであり、範囲Ｂ内の照射面１７ａはミラー１２の反射面１２ａ及びミラー１４の反射面１４ｂを介して半導体ウェーハ１００の第１外周ベベル面１０１ｂ及び第２外周ベベル面１０１ｃに光を照射するものである。
【００２２】
図７Ａに示す例では、範囲Ａ及び範囲Ｂ双方の照射面１７ａは等間隔で配置されている。この場合には、中央部に配置された照射面１７ａによって照射される光の照度を最小とし、端部に向かうにしたがって照射面１７ａによって照射される光の照度を徐々に大きくし、端部に配置された照射面１７ａによって照射される光の照度を最大とすることにより、図６に示す照度分布を実現することができる。一方、図７Ｂに示す例では、照射面１７ａは、中央部での配置間隔が広く、その配置密度が小さくなっており、端部に向かうにしたがってその配置間隔が狭くその配置密度が高くなっている。この場合には、全ての照射面１７ａによって照射される光の照度を同一として、図６に示す照度分布を実現することができる。
【００２３】
なお、照明ライトガイド灯光部１８によって照射される光の照度分布は、必ずしも図６に示すように、撮像面２４に結像される像の明度に対して逆の関係である必要はなく、逆の関係に近似するものでもよい。
【００２４】
図８Ａは、照明ライトガイド灯光部１８における複数の光ファイバ１７の先端である複数の照射面の第３の配置例を示す図であり、図８Ｂは、照明ライトガイド灯光部１８における複数の光ファイバ１７の先端である複数の照射面の第４の配置例を示す図である。図７Ａ及び図７Ｂに示す場合と同様、図８Ａ及び図８Ｂにおいて、範囲Ａ内の照射面１７ａは半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａに光を照射するものであり、範囲Ｂ内の照射面１７ａはミラー１２の反射面１２ａ及びミラー１４の反射面１４ｂを介して半導体ウェーハ１００の第１外周ベベル面１０１ｂ及び第２外周ベベル面１０１ｃに光を照射するものである。
【００２５】
図８Ａに示す例では、照射面１７ａの配置間隔は２段階になっており、範囲Ａでの配置間隔が広くその配置密度が小さく、範囲Ｂでの配置間隔が狭くその密度が大きい。この場合には、全ての照射面１７ａによって照射される光の照度を同一として、図６に近似する照度変化を実現することができる。一方、図８Ｂに示す例では、範囲Ａ及び範囲Ｂ双方の照射面１７ａは等間隔で配置されている。この場合には、範囲Ａの照射面１７ａによって照射される光の照度を、範囲Ｂの照射面１７ａによって照射される光の照度よりも小さくすることにより、図６に近似する照度変化を実現することができる。
【００２６】
図７Ａに示すように、複数の照射面１７ａを等間隔で配置して、その中央部に配置された照射面１７ａによって照射される光の照度を最小とし、端部に向かうにしたがって照射面１７ａによって照射される光の照度を徐々に大きくし、端部に配置された照射面１７ａによって照射される光の照度を最大とすること、あるいは、図８Ｂに示すように、複数の照射面１７ａを等間隔で配置して、範囲Ａの照射面１７ａによって照射される光の照度を、範囲Ｂの照射面１７ａによって照射される光の照度よりも小さくすることは、例えば、以下のように光ファイバ１７を引き回すことによって実現される。
【００２７】
図９は、光ファイバ１７の引き回しの一例を示す図である。図９では、複数の光ファイバ１７は、ライトソース１６の中央部に接続されるものほど、照明ライトガイド灯光部１８における当該光ファイバ１７の照射面１７ａの配置位置が端部になるように引き回されている。このような引き回しとすることで、ライトソース１６が、中央部から照射される光の照度が大きく、端部から照射される光の照度が小さいという特性を有する場合に、照明ライトガイド灯光部１８において、中央部に配置された照射面１７ａから照度の小さな光が照射され、端部に配置された照射面１７ａから照度の大きな光が照射されることになる。
【００２８】
また、照明ライトガイド灯光部１８における照射面１７ａの前方には、シリンドリカル平凸レンズ２０が配置される（図４参照）。図１０は、シリンドリカル平凸レンズの製造工程を示す図である。図１０に示すように、シリンドリカル平凸レンズ２０は、ガラスやプラスチック等の透明部材の円柱６０を、延在方向（円形の第１主面及び第２主面に対して直交する方向）に沿って直線状に切断することにより形成される。
【００２９】
図１１Ａは、ミラー１２及び１４の傾斜角度の調整機構の一例を示す側面図であり、図１１Ｂは、ミラー１２及び１４の傾斜角度の調整機構の一例を示す正面図である。図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、この調整機構は、支持部３２及び３４、軸３６、３７、脚部４０、４１、４２及び４３により構成される。
【００３０】
支持部３２は、ミラー１２が取り付けられており、当該ミラー１２を支持する。また、支持部３２の下部の一端には脚部４０が設けられ、他端には脚部４１が設けられている。脚部４０は軸３６に回転自在に取り付けられ、脚部４１は軸３７に回転自在に取り付けられている。一方、支持部３４は、ミラー１４が取り付けられており、当該ミラー１４を支持する。また、支持部３４の上部の一端には脚部４２が設けられ、他端には脚部４３が設けられている。脚部４２は軸３６に回転自在に取り付けられ、脚部４３は軸３７に回転自在に取り付けられている。
【００３１】
このような構造によって、ミラー１２及び１４は、軸３６及び３７を中心として傾斜角度を自在に調整可能である。ミラー１２及び１４の傾斜角度の調整によって、半導体ウェーハ１００の第１外周ベベル面１０１ｂ及び第２外周ベベル面１０１ｃの像を撮像レンズ２２へ導かせることが可能となる。また、支持部３２の下部と支持部３４の上部との間には隙間４４が生じ、当該隙間４４に半導体ウェーハ１００の端部を配置することによって、半導体ウェーハ１００の第１外周ベベル面１０１ｂの像を確実にミラー１２へ導かせることができるとともに、第２外周ベベル面１０１ｃの像を確実にミラー１４へ導かせることが可能となる。
【００３２】
このように、本実施形態の半導体ウェーハ検査装置１０は、照明ライトガイド灯光部１８が一定の照度分布の光を照射した場合に、撮像レンズ２２の中央部を介して撮像面２４に結像される半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａの像は明度が高く、周辺部を介して撮像面２４に結像される半導体ウェーハ１００の第１外周ベベル面１０１ｂ及び第２外周ベベル面１０１ｃの像は明度が低いという特性を有することに鑑み、照明ライトガイド灯光部１８が、半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａより第１外周ベベル面１０１ｂ及び第２外周ベベル面１０１ｃの方が明るくなるように、外周端面１０１ａ、第１外周ベベル面１０１ｂ及び第２外周ベベル面１０１ｃを照明する。
【００３３】
図１２Ａは、従来の半導体ウェーハ検査装置における外周端面、第１外周ベベル面及び第２外周ベベル面の像を示す図、図１２Ｂは、照明ユニットの照度特性を示す図、図１２Ｃは、撮像レンズを介して結像される像の明度特性を示す図、及び図１２Ｄは、画像の明度特性を示す図である。従来は、図１２Ｂに示すように、照明ユニットの照度は中央部が高く、端部に向かうにしたがって低くなるとともに、図１２Ｃに示すように、撮像レンズの中央部を介する像の明度が高く、周辺部に向かうにしたがってその部分を介する像の明度が低くなる。このような照明ユニットの照度特性と撮像レンズを介して結像される像の明度特性とが重畳されることによって、図１２Ａに示すように、半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａの像５１は明度が高く、半導体ウェーハ１００の第１外周ベベル面１０１ｂの像５２及び第２外周ベベル面１０１ｃの像５３は明度が低くなり、これに伴って、図１２Ｄに示すように画像の明度も中央部が高く、端部に向かうにしたがって低くなる。
【００３４】
一方、図１３Ａは、本実施形態の半導体ウェーハ検査装置１０における外周端面１０１ａ、第１外周ベベル面１０１ｂ及び第２外周ベベル面１０１ｃの像を示す図、図１３Ｂは、照明ライトガイド灯光部１８の照度特性を示す図、図１３Ｃは、撮像レンズ２２を介して結像される像の明度特性を示す図、及び図１３Ｄは、画像の明度特性を示す図である。従来と同様、図１３Ｃに示すように、撮像レンズ２２の中央部を介する像の明度が高く、周辺部に向かうにしたがってその部分を介する像の明度が低くなる。しかし、本実施形態の半導体ウェーハ検査装置１０では、図１３Ｂに示すように、照明ユニット１６の照度特性が、撮像レンズ２２を介して結像される像の明度特性を打ち消すように設定されるため、図１３Ａに示すように、半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａの像５１の明度と、第１外周ベベル面１０１ｂの像５２及び第２外周ベベル面１０１ｃの像５３は明度とをできるだけ均一にする、換言すれば、所定範囲内とすることができ、これに伴って、図１３Ｄに示すように画像の全体の明度も所定範囲内とすることができる。従って、明度に関する検出条件を単一なものとしても、像５１乃至５３に明度の過不足が生じることがなく、これら像５１乃至５３に基づいて、半導体ウェーハ１００の外周エッジ部１０１の状態を適切に検査することが可能となる。
【００３５】
なお、上述した実施形態では、半導体ウェーハ１００の外周エッジ部１０１の状態を検査する場合について説明したが、半導体ウェーハ１００と同様に、外周端面、第１外周ベベル面及び第２外周ベベル面からなる外周エッジ部を有する他の板状部材の当該外周エッジ部を検査する場合にも、同様に本発明を適用することができる。
【００３６】
また、上述した実施形態では、照明ライトガイド灯光部１８は、一定の照度分布の光を照射した場合に撮像面２４に結像される像の明度の関係に対して逆の関係を有する照度分布の光を照射したり、外周端面１０１ａへ照射される光の照度を、第１外周ベベル面１０１ｂ及び第２外周ベベル面１０１ｃへ照射される光の照度より小さくしたが、撮像面２４に結像される外周端面１０１ａ、第１外周ベベル面１０１ｂ及び第２外周ベベル面１０１ｃの像の明度が所定範囲であれば、照明ライトガイド灯光部１８の照度分布は、これらの照度分布に限られることはない。
【００３７】
また、上述した実施形態では、半導体ウェーハ検査装置１０は、補正レンズ２６を有し、照明ライトガイド灯光部１８は、シリンドリカル平凸レンズ２０を有しているが、これら補正レンズ２６及びシリンドリカル平凸レンズ２０の一方又は双方を有しない構成であってもよい。また、上述した実施形態では、ライトソース１６からの光を、光ファイバ１７を介して当該光ファイバ１７の先端である照射面１７ａから照射させたが、これらライトソース１６及び光ファイバ１７に代えて、照射面の位置に複数の発光ダイオードを配置して、これら発光ダイオードの光を照射させるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明に係る表面検査装置は、板状部材の外周エッジ部を適切に検査することを可能であり、表面検査装置として有用である。
【符号の説明】
【００３９】
１０ 半導体ウェーハ検査装置
１２、１４ ミラー
１２ａ、１４ａ 反射面
１６ ライトソース
１７ 光ファイバ
１７ａ 照射面
１８ 照明ライトガイド灯光部
１９ ハーフミラー
２０ シリンドリカル平凸レンズ
２１ カメラ
２２ 撮像レンズ
２４ 撮像面
２６ 補正レンズ
２８ モニタ
３０ ガイドレール
３２、３４ 支持部
３６、３７ 軸
４０、４１、４２、４３ 脚部
１００ 半導体ウェーハ
１０１ 外周エッジ部分
１０１ａ 外周端面
１０１ｂ 第１外周ベベル面
１０１ｃ 第２外周ベベル面
１０２ａ 第１主面
１０２ｂ 第２主面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハ等の板状部材の第１主面の外縁において傾斜した第１外周ベベル面、板状部材の第２主面の外縁において傾斜した第２外周ベベル面、及び、板状部材の外周端面を含む外周エッジ部を撮影して検査する表面検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体ウェーハの外周エッジ部分を撮影し、その画像に基づいて外周エッジ部分における傷や突起等の状態を検査する技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載された技術は、外周エッジ部分が、外周端面と、第１主面の外縁において傾斜した第１外周ベベル面と、第２主面の外縁において傾斜した第２外周ベベル面とにより構成されている半導体ウェーハの外周エッジ部分の状態を検査する装置である。この検査装置は、撮像レンズが半導体ウェーハの外周エッジ部分に対向して配置されて、当該撮像レンズを介して撮像面に、外周端面の像を結像させるとともに、第１外周ベベル面及び第２外周ベベル面の像を結像させることにより、外周端面、第１外周ベベル面及び第２外周ベベル面を一括して撮影することを可能とする。
【０００３】
更に、特許文献１に記載された技術では、半導体ウェーハの外周端面から撮像面までの光路長と、第１外周ベベル面及び第２外周ベベル面のそれぞれから撮像面までの光路長とが異なって、外周端面の像と第１外周ベベル面及び第２外周ベベル面のそれぞれの像とを単一の撮像面に結像させることが困難であることに鑑み、半導体ウェーハの外周端面と撮像レンズとの間に補正レンズを配置して各光路長を一致させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００６／０５９６４７号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、撮像レンズにおける中央部と周辺部との収差等によって、撮像面に結像される像は、撮像レンズの中央部を介して結像される像は明度が高く、撮像レンズの周辺部を介して結像される像は明度が低いという特性を有する。このような明度の差は、微細な輝度変動や色彩変動を検出する必要のある半導体ウェーハの外周エッジ部分の検査において、明度に関する検出条件を適切に設定することができないという問題がある。例えば、撮像レンズの中央部を介して結像される像に対応して明度に関する検出条件を定めた場合には、周辺部を介して結像される像の明度が不足し、一方、撮像レンズの周辺部を介して結像される像に対応して明度に関する検出条件を定めた場合には、中央部を介して結像される像の明度が過剰となって、検査者は外周エッジ部分における傷や突起等の状態が把握しにくくなる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、半導体ウェーハ等の板状部材の外周エッジ部分を適切に検査することを可能とした表面検査装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る表面検査装置は、
板状部材の第１主面の外縁において傾斜した第１外周ベベル面、前記板状部材の第２主面の外縁において傾斜した第２外周ベベル面、及び、前記板状部材の外周端面を含む外周エッジ部を撮影して検査する表面検査装置であって、
前記板状部材の前記外周エッジ部に対向して配置される撮像レンズと、
前記撮像レンズを挟んで前記板状部材の外周エッジ部と逆側に配置される撮像面と、
前記板状部材の前記第１外周ベベル面の像を前記撮像レンズの第１周辺部を介して前記撮像面に結像させる第１光学部材と、
前記板状部材の前記第２外周ベベル面の像を前記撮像レンズの第２周辺部を介して前記撮像面に結像させる第２光学部材と、
前記板状部材の前記外周端面の像を前記撮像レンズの中央部を介して前記撮像面に結像させる第３光学部材と、
前記外周端面より前記第１外周ベベル面及び前記第２外周ベベル面のそれぞれの方が明るくなるように、前記外周端面、前記第１外周ベベル面及び前記第２外周ベベル面を照明する照明ユニットを有し、
前記照明ユニットは、
光源と、
該光源からの光を導入し、光の照射面としての先端から前記板状部材の前記外周エッジ部に照射する複数の光ファイバとを有し、
前記外周端面より前記第１外周ベベル面及び前記第２外周ベベル面のそれぞれの方が明るくなるように、前記光源からの光を導入する前記複数の光ファイバの先端が配列された表面検査装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、板状部材の外周端面より第１外周ベベル面及び第２外周ベベル面のそれぞれの方が明るくなるように、前記外周端面、前記第１外周ベベル面及び前記第２外周ベベル面を照明することにより撮像面に結像される各像の明度をできるだけ均一にすることができるので、明度に関する検出条件を適切に設定することが可能となって、前記板状部材の外周エッジ部分を適切に検査することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の一形態に係る半導体ウェーハ検査装置の構成を示す図である。
【図２Ａ】検査対象となる半導体ウェーハの外周エッジ部分の構造を示す部分側面図である。
【図２Ｂ】検査対象となる半導体ウェーハの第１主面（表面）を示す部分平面図である。
【図３】半導体ウェーハ検査装置における光学系の各部の配置を側方から見た図である。
【図４】半導体ウェーハ検査装置における光学系の各部の配置を上方から見た図である。
【図５】照明ライトガイド灯光部が一定の照度分布の光を照射した場合における、撮像面に結像される像の明度変化を示す図である。
【図６】照明ライトガイド灯光部によって照射される光の照度分布を示す図である。
【図７Ａ】照明ライトガイド灯光部における複数の照射面の第１の配置例を示す図である。
【図７Ｂ】照明ライトガイド灯光部における複数の照射面の第２の配置例を示す図である。
【図８Ａ】照明ライトガイド灯光部における複数の照射面の第３の配置例を示す図である。
【図８Ｂ】照明ライトガイド灯光部における複数の照射面の第４の配置例を示す図である。
【図９】光ファイバの引き回しの一例を示す図である。
【図１０】シリンドリカル平凸レンズの製造工程を示す図である。
【図１１Ａ】ミラーの傾斜角度の調整機構の一例を示す側面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａに示すミラーの傾斜角度の調整機構の正面図である。
【図１２Ａ】従来の半導体ウェーハ検査装置における外周端面、第１外周ベベル面及び第２外周ベベル面の像を示す図である。
【図１２Ｂ】照明ライトガイド灯光部の照度特性を示す図である。
【図１２Ｃ】撮像レンズを介して結像される像の明度特性を示す図である。
【図１２Ｄ】画像の明度特性示す図である。
【図１３Ａ】本実施形態の半導体ウェーハ検査装置における外周端面、第１外周ベベル面及び第２外周ベベル面の像を示す図である。
【図１３Ｂ】照明ライトガイド灯光部の照度特性を示す図である。
【図１３Ｃ】撮像レンズを介して結像される像の明度特性を示す図である。
【図１３Ｄ】画像の明度特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態に係る表面検査装置としての半導体ウェーハ検査装置の構成を示す図である。図１に示す半導体ウェーハ検査装置１０は、板状部材としての半導体ウェーハ１００の外周エッジ部分を撮影して、当該外周エッジ部分の傷や突起等の状態を検査するものである。そして、この半導体ウェーハ検査装置１０において、半導体ウェーハ１００は、ガイドレール３０上に設置された回転機構（図示略）にて回転自在に支持されており、カメラ２１は、半導体ウェーハ１００の外周エッジ部分に対向するようにガイドレール３０上に移動可能に設けられている。ライトソース１６（例えば、メタルハライド光源）と照明ライトガイド灯光部１８とが複数の光ファイバ１７にて接続されており（照明ユニットの構成）、ライトソース１６から出射された光が複数の光ファイバ１７を通って照明ライトガイド灯光部１８に達するようになっている。照明ライトガイド灯光部１８は、複数の光ファイバ１７を伝わってくる光によって半導体ウェーハ１００の外周エッジ部分を照明するように設置されている。後述するように、半導体ウェーハ１００の外周エッジ部分のそれぞれ異なる方向を向いた複数の面を１つのカメラ２１にて撮影するために、ミラー１２（第１光学部材）、ミラー１４（第２光学部材）が半導体ウェーハ１００の外周エッジ部分の近傍に設けられるとともに、半導体ウェーハ１００とカメラ２１との間に補正レンズ２６（第３光学部材）が設けられている。カメラ２１は、撮像レンズ２２及び撮像面２４を有している。なお、この半導体ウェーハ検査装置１０は、カメラ２１にて撮影して得られる画像を表示するためのモニタ２８を有している。
【００１２】
図２Ａは、検査対象となる半導体ウェーハ１００の外周エッジ部分の構造を示す側面図であり、図２Ｂは、半導体ウェーハ１００の第１主面（表面）を示す部分平面図である。図２Ａ及び図２Ｂに示す半導体ウェーハ１００は、外周エッジ部分１０１が、損傷防止のために面取り加工されている。具体的には、外周エッジ部分１０１は、第１主面１０２ａ及び第２主面１０２ｂに対して垂直をなす外周端面１０１ａと、第１主面１０２ａの外縁において傾斜した第１外周ベベル面１０１ｂと、第２主面１０２ｂの外縁において傾斜した第２外周ベベル面１０１ｃとからなる。
【００１３】
図３及び図４は、半導体ウェーハ検査装置１０における光学系の各部の配置を示し、図３はその配置を側方から見た図であり、図４はその配置を上方から見た図である。図３及び図４に示すように、カメラ２１の撮像レンズ２２は、半導体ウェーハ１００の外周エッジ部分１０１の外周端面１０１ａに対向して配置される。カメラ２１の撮像面２４は、撮像レンズ２２を挟んで、半導体ウェーハ１００の外周エッジ部分１０１の外周端面１０１ａと逆側に配置される。
【００１４】
ミラー１２は、半導体ウェーハ１００の第１外周ベベル面１０１ｂの上方に、反射面１２ａを撮像レンズ２２の側に向けて傾斜して配置されている。一方、ミラー１４は、半導体ウェーハ１００の第２外周ベベル面１０１ｃの下方に、反射面１４ａを撮像レンズ２２の側に向けて傾斜して配置されている。これらミラー１２及び１４の傾斜角度は、後述する調整機構によって調整可能となっている。
【００１５】
照明ライトガイド灯光部１８は、ライトソース１６から複数の光ファイバ１７を介して入射される光を、当該複数の光ファイバ１７のそれぞれの先端を照射面として照射するものである。この照射される光は、撮像レンズ２２と半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａとを結ぶ直線（撮像レンズ２２の光軸）に対して平行に、いわゆる同軸落射にて半導体ウェーハ１００の外周エッジ部分１０１に達するようになっている。具体的には、ハーフミラー１９が撮像レンズ２２の光軸に対して４５度の傾斜角度をもって配置され、複数の光ファイバ１７のそれぞれの先端である照射面がハーフミラー１９に対向し、その光の照射方向が撮像レンズ２２の光軸に直交する方向となるように照明ライトガイド灯光部１８が配置される（図４参照）。照明ライトガイド灯光部１８の照射面の前方に、当該照射面側が平面となるようにシリンドリカル平凸レンズ２０が配置される。複数の光ファイバ１７のそれぞれの先端である各照射面から照射された光は、シリンドリカル平凸レンズ２０を介してハーフミラー１９へ照射される。この際、光はシリンドリカル平凸レンズ２０によってハーフミラー１９の反射面に集光される。そして、ハーフミラー１９で反射した光が、半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａに照射されるとともに、ミラー１２の反射面１２ａ及びミラー１４の反射面１４ｂを介して、半導体ウェーハ１００の第１外周ベベル面１０１ｂ及び第２外周ベベル面１０１ｃに照射される。なお、ライトソース１６とカメラ２１との位置関係は、光ファイバ１７の照射面からの光が撮像レンズ２２の光軸に対して角度をもって半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａに入射するように設定することもできる。この場合、ライトソース１６（光ファイバ１７の照射面１７ａ）とカメラ２１（レンズ２２）との配置関係は、前記照射面からの光が半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａにて正反射して進む方向にカメラ２１（レンズ２２）が配置されるもの（明視野での配置関係）であっても、また、ある範囲内であれば前記光が正反射して進む方向からずれた方向に配置されるもの（暗視野での配置関係）であってもよい。
【００１６】
照明ライトガイド灯光部１８により光が照射された状態において、半導体ウェーハ１００の第１外周ベベル面１０１ｂの像は、図３及び図４の一点鎖線に示すように、ミラー１２の反射面１２ａで反射し、撮像レンズ２２の第１周辺部としての上部へ導かれる。同様に、半導体ウェーハ１００の第２外周ベベル面１０１ｃの像は、図３及び図４の一点鎖線に示すように、ミラー１４の反射面１４ａで反射し、撮像レンズ２２の第２周辺部としての下部へ導かれる。
【００１７】
また、照明ライトガイド灯光部１８により光が照射された状態において、半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａの像は、図３及び図４の一点鎖線に示すように、補正レンズ２６へ導かれる。補正レンズ２６は、撮像レンズ２２と半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａとの間に配置されている。補正レンズ２６に導かれた半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａの像は、撮像レンズ２２の中央部へ導かれる。補正レンズ２６によって、半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａから撮像レンズ２２までの光路長と、半導体ウェーハ１００の第１外周ベベル面１０１ｂからミラー１２の反射面１２ａを介した撮像レンズ２２までの光路長、及び、半導体ウェーハ１００の第２外周ベベル面１０１ｃからミラー１４の反射面１４ａを介した撮像レンズ２２までの光路長とを一致させることができる。
【００１８】
撮影レンズ２２に導かれた、半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａの像、第１外周ベベル面１０１ｂの像、及び、第２外周ベベル面１０１ｃの像は、更に、撮像面２４に導かれる。撮像面２４が焦点位置に配置されることにより、当該撮像面２４において、半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａの像、第１外周ベベル面１０１ｂの像、及び、第２外周ベベル面１０１ｃの像が結像される。カメラ２１は、撮像面２４に結像された像に対応する画像情報をモニタ２８へ出力し、当該モニタ２８は、入力した画像情報に対応する画像を表示する。
【００１９】
次に、照明ライトガイド灯光部１８の詳細を説明する。図５は、照明ライトガイド灯光部１８が一定の照度分布の光を照射した場合における、撮像面２４に結像される像の明度変化を示す図である。図５に示すように、撮像面２４に結像される像は、撮像レンズ２２における中央部と周辺部との収差等によって、撮像レンズ２２の中央部を介して結像される像は明度が高く、撮像レンズ２２の周辺部（上部及び下部）を介して結像される像は明度が低いという特性を有する。
【００２０】
照明ライトガイド灯光部１８は、このような撮像レンズ２２の特性に鑑み、照明ライトガイド灯光部１８が一定の照度分布の光を照射した場合における、撮像面２４に結像される像の明度の関係と逆の関係を有する照度分布の光を照射する。図６は、照明ライトガイド灯光部１８によって照射される光の照度分布を示す図である。図６に示すように、照明ライトガイド灯光部１８は、配置された複数の光ファイバ１７の先端である複数の照射面のうち、中央部に配置される照射面が照射する光、換言すれば、半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａに照射される光の照度が、端部に配置される照射面が照射する光、換言すれば、ミラー１２の反射面１２ａ及びミラー１４の反射面１４ｂを介して半導体ウェーハ１００の第１外周ベベル面１０１ｂ及び第２外周ベベル面１０１ｃに照射される光の照度よりも小さくなるように光を照射する。
【００２１】
図７Ａは、照明ライトガイド灯光部１８における複数の光ファイバ１７の先端である複数の照射面の第１の配置例を示す図であり、図７Ｂは、照明ライトガイド灯光部１８における複数の光ファイバ１７の先端である複数の照射面の第２の配置例を示す図である。図７Ａ及び図７Ｂにおいて、範囲Ａ内の照射面１７ａは半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａに光を照射するものであり、範囲Ｂ内の照射面１７ａはミラー１２の反射面１２ａ及びミラー１４の反射面１４ｂを介して半導体ウェーハ１００の第１外周ベベル面１０１ｂ及び第２外周ベベル面１０１ｃに光を照射するものである。
【００２２】
図７Ａに示す例では、範囲Ａ及び範囲Ｂ双方の照射面１７ａは等間隔で配置されている。この場合には、中央部に配置された照射面１７ａによって照射される光の照度を最小とし、端部に向かうにしたがって照射面１７ａによって照射される光の照度を徐々に大きくし、端部に配置された照射面１７ａによって照射される光の照度を最大とすることにより、図６に示す照度分布を実現することができる。一方、図７Ｂに示す例では、照射面１７ａは、中央部での配置間隔が広く、その配置密度が小さくなっており、端部に向かうにしたがってその配置間隔が狭くその配置密度が高くなっている。この場合には、全ての照射面１７ａによって照射される光の照度を同一として、図６に示す照度分布を実現することができる。
【００２３】
なお、照明ライトガイド灯光部１８によって照射される光の照度分布は、必ずしも図６に示すように、撮像面２４に結像される像の明度に対して逆の関係である必要はなく、逆の関係に近似するものでもよい。
【００２４】
図８Ａは、照明ライトガイド灯光部１８における複数の光ファイバ１７の先端である複数の照射面の第３の配置例を示す図であり、図８Ｂは、照明ライトガイド灯光部１８における複数の光ファイバ１７の先端である複数の照射面の第４の配置例を示す図である。図７Ａ及び図７Ｂに示す場合と同様、図８Ａ及び図８Ｂにおいて、範囲Ａ内の照射面１７ａは半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａに光を照射するものであり、範囲Ｂ内の照射面１７ａはミラー１２の反射面１２ａ及びミラー１４の反射面１４ｂを介して半導体ウェーハ１００の第１外周ベベル面１０１ｂ及び第２外周ベベル面１０１ｃに光を照射するものである。
【００２５】
図８Ａに示す例では、照射面１７ａの配置間隔は２段階になっており、範囲Ａでの配置間隔が広くその配置密度が小さく、範囲Ｂでの配置間隔が狭くその密度が大きい。この場合には、全ての照射面１７ａによって照射される光の照度を同一として、図６に近似する照度変化を実現することができる。一方、図８Ｂに示す例では、範囲Ａ及び範囲Ｂ双方の照射面１７ａは等間隔で配置されている。この場合には、範囲Ａの照射面１７ａによって照射される光の照度を、範囲Ｂの照射面１７ａによって照射される光の照度よりも小さくすることにより、図６に近似する照度変化を実現することができる。
【００２６】
図７Ａに示すように、複数の照射面１７ａを等間隔で配置して、その中央部に配置された照射面１７ａによって照射される光の照度を最小とし、端部に向かうにしたがって照射面１７ａによって照射される光の照度を徐々に大きくし、端部に配置された照射面１７ａによって照射される光の照度を最大とすること、あるいは、図８Ｂに示すように、複数の照射面１７ａを等間隔で配置して、範囲Ａの照射面１７ａによって照射される光の照度を、範囲Ｂの照射面１７ａによって照射される光の照度よりも小さくすることは、例えば、以下のように光ファイバ１７を引き回すことによって実現される。
【００２７】
図９は、光ファイバ１７の引き回しの一例を示す図である。図９では、複数の光ファイバ１７は、ライトソース１６の中央部に接続されるものほど、照明ライトガイド灯光部１８における当該光ファイバ１７の照射面１７ａの配置位置が端部になるように引き回されている。このような引き回しとすることで、ライトソース１６が、中央部から照射される光の照度が大きく、端部から照射される光の照度が小さいという特性を有する場合に、照明ライトガイド灯光部１８において、中央部に配置された照射面１７ａから照度の小さな光が照射され、端部に配置された照射面１７ａから照度の大きな光が照射されることになる。
【００２８】
また、照明ライトガイド灯光部１８における照射面１７ａの前方には、シリンドリカル平凸レンズ２０が配置される（図４参照）。図１０は、シリンドリカル平凸レンズの製造工程を示す図である。図１０に示すように、シリンドリカル平凸レンズ２０は、ガラスやプラスチック等の透明部材の円柱６０を、延在方向（円形の第１主面及び第２主面に対して直交する方向）に沿って直線状に切断することにより形成される。
【００２９】
図１１Ａは、ミラー１２及び１４の傾斜角度の調整機構の一例を示す側面図であり、図１１Ｂは、ミラー１２及び１４の傾斜角度の調整機構の一例を示す正面図である。図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、この調整機構は、支持部３２及び３４、軸３６、３７、脚部４０、４１、４２及び４３により構成される。
【００３０】
支持部３２は、ミラー１２が取り付けられており、当該ミラー１２を支持する。また、支持部３２の下部の一端には脚部４０が設けられ、他端には脚部４１が設けられている。脚部４０は軸３６に回転自在に取り付けられ、脚部４１は軸３７に回転自在に取り付けられている。一方、支持部３４は、ミラー１４が取り付けられており、当該ミラー１４を支持する。また、支持部３４の上部の一端には脚部４２が設けられ、他端には脚部４３が設けられている。脚部４２は軸３６に回転自在に取り付けられ、脚部４３は軸３７に回転自在に取り付けられている。
【００３１】
このような構造によって、ミラー１２及び１４は、軸３６及び３７を中心として傾斜角度を自在に調整可能である。ミラー１２及び１４の傾斜角度の調整によって、半導体ウェーハ１００の第１外周ベベル面１０１ｂ及び第２外周ベベル面１０１ｃの像を撮像レンズ２２へ導かせることが可能となる。また、支持部３２の下部と支持部３４の上部との間には隙間４４が生じ、当該隙間４４に半導体ウェーハ１００の端部を配置することによって、半導体ウェーハ１００の第１外周ベベル面１０１ｂの像を確実にミラー１２へ導かせることができるとともに、第２外周ベベル面１０１ｃの像を確実にミラー１４へ導かせることが可能となる。
【００３２】
このように、本実施形態の半導体ウェーハ検査装置１０は、照明ライトガイド灯光部１８が一定の照度分布の光を照射した場合に、撮像レンズ２２の中央部を介して撮像面２４に結像される半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａの像は明度が高く、周辺部を介して撮像面２４に結像される半導体ウェーハ１００の第１外周ベベル面１０１ｂ及び第２外周ベベル面１０１ｃの像は明度が低いという特性を有することに鑑み、照明ライトガイド灯光部１８が、半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａより第１外周ベベル面１０１ｂ及び第２外周ベベル面１０１ｃの方が明るくなるように、外周端面１０１ａ、第１外周ベベル面１０１ｂ及び第２外周ベベル面１０１ｃを照明する。
【００３３】
図１２Ａは、従来の半導体ウェーハ検査装置における外周端面、第１外周ベベル面及び第２外周ベベル面の像を示す図、図１２Ｂは、照明ユニットの照度特性を示す図、図１２Ｃは、撮像レンズを介して結像される像の明度特性を示す図、及び図１２Ｄは、画像の明度特性を示す図である。従来は、図１２Ｂに示すように、照明ユニットの照度は中央部が高く、端部に向かうにしたがって低くなるとともに、図１２Ｃに示すように、撮像レンズの中央部を介する像の明度が高く、周辺部に向かうにしたがってその部分を介する像の明度が低くなる。このような照明ユニットの照度特性と撮像レンズを介して結像される像の明度特性とが重畳されることによって、図１２Ａに示すように、半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａの像５１は明度が高く、半導体ウェーハ１００の第１外周ベベル面１０１ｂの像５２及び第２外周ベベル面１０１ｃの像５３は明度が低くなり、これに伴って、図１２Ｄに示すように画像の明度も中央部が高く、端部に向かうにしたがって低くなる。
【００３４】
一方、図１３Ａは、本実施形態の半導体ウェーハ検査装置１０における外周端面１０１ａ、第１外周ベベル面１０１ｂ及び第２外周ベベル面１０１ｃの像を示す図、図１３Ｂは、照明ライトガイド灯光部１８の照度特性を示す図、図１３Ｃは、撮像レンズ２２を介して結像される像の明度特性を示す図、及び図１３Ｄは、画像の明度特性を示す図である。従来と同様、図１３Ｃに示すように、撮像レンズ２２の中央部を介する像の明度が高く、周辺部に向かうにしたがってその部分を介する像の明度が低くなる。しかし、本実施形態の半導体ウェーハ検査装置１０では、図１３Ｂに示すように、照明ユニット１６の照度特性が、撮像レンズ２２を介して結像される像の明度特性を打ち消すように設定されるため、図１３Ａに示すように、半導体ウェーハ１００の外周端面１０１ａの像５１の明度と、第１外周ベベル面１０１ｂの像５２及び第２外周ベベル面１０１ｃの像５３は明度とをできるだけ均一にする、換言すれば、所定範囲内とすることができ、これに伴って、図１３Ｄに示すように画像の全体の明度も所定範囲内とすることができる。従って、明度に関する検出条件を単一なものとしても、像５１乃至５３に明度の過不足が生じることがなく、これら像５１乃至５３に基づいて、半導体ウェーハ１００の外周エッジ部１０１の状態を適切に検査することが可能となる。
【００３５】
なお、上述した実施形態では、半導体ウェーハ１００の外周エッジ部１０１の状態を検査する場合について説明したが、半導体ウェーハ１００と同様に、外周端面、第１外周ベベル面及び第２外周ベベル面からなる外周エッジ部を有する他の板状部材の当該外周エッジ部を検査する場合にも、同様に本発明を適用することができる。
【００３６】
また、上述した実施形態では、照明ライトガイド灯光部１８は、一定の照度分布の光を照射した場合に撮像面２４に結像される像の明度の関係に対して逆の関係を有する照度分布の光を照射したり、外周端面１０１ａへ照射される光の照度を、第１外周ベベル面１０１ｂ及び第２外周ベベル面１０１ｃへ照射される光の照度より小さくしたが、撮像面２４に結像される外周端面１０１ａ、第１外周ベベル面１０１ｂ及び第２外周ベベル面１０１ｃの像の明度が所定範囲であれば、照明ライトガイド灯光部１８の照度分布は、これらの照度分布に限られることはない。
【００３７】
また、上述した実施形態では、半導体ウェーハ検査装置１０は、補正レンズ２６を有し、照明ライトガイド灯光部１８は、シリンドリカル平凸レンズ２０を有しているが、これら補正レンズ２６及びシリンドリカル平凸レンズ２０の一方又は双方を有しない構成であってもよい。また、上述した実施形態では、ライトソース１６からの光を、光ファイバ１７を介して当該光ファイバ１７の先端である照射面１７ａから照射させたが、これらライトソース１６及び光ファイバ１７に代えて、照射面の位置に複数の発光ダイオードを配置して、これら発光ダイオードの光を照射させるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明に係る表面検査装置は、板状部材の外周エッジ部を適切に検査することを可能であり、表面検査装置として有用である。
【符号の説明】
【００３９】
１０ 半導体ウェーハ検査装置
１２、１４ ミラー
１２ａ、１４ａ 反射面
１６ ライトソース
１７ 光ファイバ
１７ａ 照射面
１８ 照明ライトガイド灯光部
１９ ハーフミラー
２０ シリンドリカル平凸レンズ
２１ カメラ
２２ 撮像レンズ
２４ 撮像面
２６ 補正レンズ
２８ モニタ
３０ ガイドレール
３２、３４ 支持部
３６、３７ 軸
４０、４１、４２、４３ 脚部
１００ 半導体ウェーハ
１０１ 外周エッジ部分
１０１ａ 外周端面
１０１ｂ 第１外周ベベル面
１０１ｃ 第２外周ベベル面
１０２ａ 第１主面
１０２ｂ 第２主面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状部材の第１主面の外縁において傾斜した第１外周ベベル面、前記板状部材の第２主面の外縁において傾斜した第２外周ベベル面、及び、前記板状部材の外周端面を含む外周エッジ部を撮影して検査する表面検査装置であって、
前記板状部材の前記外周エッジ部に対向して配置される撮像レンズと、
前記撮像レンズを挟んで前記板状部材の外周エッジ部と逆側に配置される撮像面と、
前記板状部材の前記第１外周ベベル面の像を前記撮像レンズの第１周辺部を介して前記撮像面に結像させる第１光学部材と、
前記板状部材の前記第２外周ベベル面の像を前記撮像レンズの第２周辺部を介して前記撮像面に結像させる第２光学部材と、
前記板状部材の前記外周端面の像を前記撮像レンズの中央部を介して前記撮像面に結像させる第３光学部材と、
前記外周端面より前記第１外周ベベル面及び前記第２外周ベベル面のそれぞれの方が明るくなるように、前記外周端面、前記第１外周ベベル面及び前記第２外周ベベル面を照明する照明ユニットを有し、
前記照明ユニットは、
光源と、
該光源からの光を導入し、光の照射面としての先端から前記板状部材の前記外周エッジ部に照射する複数の光ファイバとを有し、
前記外周端面より前記第１外周ベベル面及び前記第２外周ベベル面のそれぞれの方が明るくなるように、前記光源からの光を導入する前記複数の光ファイバの先端が配列された表面検査装置。
【請求項１】
板状部材の第１主面の外縁において傾斜した第１外周ベベル面、前記板状部材の第２主面の外縁において傾斜した第２外周ベベル面、及び、前記板状部材の外周端面を含む外周エッジ部を撮影して検査する表面検査装置であって、
前記板状部材の前記外周エッジ部に対向して配置される撮像レンズと、
前記撮像レンズを挟んで前記板状部材の外周エッジ部と逆側に配置される撮像面と、
前記板状部材の前記第１外周ベベル面の像を前記撮像レンズの第１周辺部を介して前記撮像面に結像させる第１光学部材と、
前記板状部材の前記第２外周ベベル面の像を前記撮像レンズの第２周辺部を介して前記撮像面に結像させる第２光学部材と、
前記板状部材の前記外周端面の像を前記撮像レンズの中央部を介して前記撮像面に結像させる第３光学部材と、
前記外周端面より前記第１外周ベベル面及び前記第２外周ベベル面のそれぞれの方が明るくなるように、前記外周端面、前記第１外周ベベル面及び前記第２外周ベベル面を照明する照明ユニットを有し、
前記照明ユニットは、
光源と、
該光源からの光を導入し、光の照射面としての先端から前記板状部材の前記外周エッジ部に照射する複数の光ファイバとを有し、
前記外周端面より前記第１外周ベベル面及び前記第２外周ベベル面のそれぞれの方が明るくなるように、前記光源からの光を導入する前記複数の光ファイバの先端が配列された表面検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−３３０６８（Ｐ２０１３−３３０６８Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２５１３１２（Ｐ２０１２−２５１３１２）
【出願日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【分割の表示】特願２００９−５１２９９４（Ｐ２００９−５１２９９４）の分割
【原出願日】平成２０年４月２５日（２００８．４．２５）
【出願人】（０００００２４２８）芝浦メカトロニクス株式会社 (907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【分割の表示】特願２００９−５１２９９４（Ｐ２００９−５１２９９４）の分割
【原出願日】平成２０年４月２５日（２００８．４．２５）
【出願人】（０００００２４２８）芝浦メカトロニクス株式会社 (907)
【Ｆターム（参考）】
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