JP2007184529A - 半導体ウエハの検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体ウエハの外周部分の欠陥検査を、一度に複数枚のウエハを短時間で容易に処理できる半導体ウエハの検査装置を提供する。
【解決手段】 ウエハ１１が収納された収納容器１０を載置して第１のステージ２と第２のステージ３を移動可能な移動テーブル４を有し、第１のステージ２には少なくとも一度に複数枚のウエハ１０のインデックスを機械的に検出して同一位置に整列させるノッチオリフラ整列部２０を、第２のステージ３には複数のウエハ１１を検査部に持ち上げるウエハー突き上げ部３０を、前記検査部８には複数のウエハ１１を一括して保持し回転させるウエハ一括回転部５とウエハのエッジ部を撮影する撮像装置６ａ，６ｂとを有し、前記撮像装置６ａ，６ｂから得られた画像を処理して、複数ウエハ１１のエッジ欠陥検出検査を行う構成の半導体ウエハの検査装置とした。
【選択図】 図１

Description

この発明は、半導体ウエハの外周部（以下、ウエハエッジ部と称する）における傷やクラックあるいは塵の付着などの欠陥を検出する半導体ウエハの検査装置に関する。

半導体の製造工程においては、各製造工程毎に欠陥検査が行われる。この欠陥検査は、例えば半導体ウエハの表面上の傷や塵の付着、クラック、汚れ、むらなどの欠陥部の検査が主流である。最近では、さらにウエハのエッジカット量や分布などの観察が要求されル場合もある。特に、ウエハエッジ部分にクラックがあると、これが原因でウエハが割れてしまうこともあり、より初期の段階でウエハエッジ部におけるクラックの有無を検出して、不良ウエハを排除するなどの処置をする必要がある。

また、ウエハエッジ部は、ウエハの表面上にフォトレジストの薄膜が塗布された後、リンス液が適量滴下されてフォトレジストが所定幅だけカットされるが、このときのフォトレジストのカット幅（以下、エッジカットライン幅と称する）を検出することも、それ以降の工程で処理を進めて良品の半導体ウエハを製造する上で重要な検査項目となる。

ウエハエッジ部の検査を行う技術として、例えば特開平９−２６９２９８号公報には、楕円鏡を用いて集光した平行光をウエハのエッジ部に照射し、発生した回折光のうち低次元の回折光を遮光して高次元の回折光を楕円境により集光し、この回折光の強度および／または周波数成分からウエハのエッジ部の欠陥、性状を特定する手法が開示されている。また、特開２０００−４６５３７号公報に記載されているように、ウエハの内部に焦点位置を合わせてウエハの内部からの散乱光を検出する技術も知られている。また、特開２０００−１３６９１６号公報に記載されているように、赤外線レーザビームをウエハのエッジ部に照射し、ウエハをレーザビームに対して傾斜させて少なくとも１つのビデオカメラで検査する技術がある。

しかしながら、これらの文献の手法は、いずれもウエハのエッジ部を検出することは可能であるが、ウエハのエッジ部における欠陥部、特にエッジカットライン幅を検出するものではない。このため、フォトレジストの薄膜が塗布された後の工程で処理を進めていく上で、不良のウエハを検出する作業に適用することは困難である。

また、欠陥検査では、ウエハの外周部の全周の画像データ（エッジ画像）を得てこれを評価しなければならないが、上記各技術は、全周のエッジ画像を取得するものではないため、エッジ部全周に亘る欠陥を検出するのが困難である。

このような問題を解決するため、例えば再表０３／０２８０８９号公報において、半導体製造検査工程における半導体ウエハの外周部分の検査を行う手法が開示されているが、検査処理するウエハは１枚毎の枚様処理であるため、単純な検査の割には検査時間を要し、半導体製造工程の作業時間、検査装置のタクトタイムを短縮する上で障害となっていた。
再表０３／０２８０８９号公報

本発明の目的は、半導体ウエハの外周部分の欠陥検査を、簡単かつ効率よく行うことができ、しかも一度に複数枚のウエハを短時間で容易に処理可能な半導体ウエハの検査装置を提供することである。

すなわち上記目的は、以下の本発明の構成により達成される。
（１） 少なくとも複数のウエハを一括して保持し回転させるウエハ一括回転部と、少なくともウエハのエッジ部を撮影する撮像装置を有する検査部を有し、
前記撮像装置から得られた画像を処理して、複数ウエハのエッジ欠陥検出検査を行う半導体ウエハの検査装置。
（２） さらにウエハが収納された収納容器を載置して第１のステージと第２のステージを移動可能な移動テーブルと、
前記第１のステージには少なくとも一度に複数枚のウエハのインデックスを機械的に検出して同一位置に整列させるノッチオリフラ整列部を、第２のステージには複数のウエハを検査部に移動するウエハー突き上げ部を有する上記（１）の半導体ウエハの検査装置。
（３） オリフラを検出するための一対のローラと、ノッチを検出するためのノッチ内の大きさと略等しい棒状体とを有し、オリフラ検出時には前記ローラのみを複数のウエハに当接させて回転し、ノッチ検出時には前記棒状体とローラとを当接させて回転させ、一度に複数枚のウエハのインデックスを機械的に検出して同一位置に整列させるノッチオリフラ整列部を少なくとも有する半導体ウエハの検査装置。
（４） 上記（３）のノッチオリフラ整列部を有する上記（１）または（２）の半導体ウエハの検査装置。
（５） 前記撮像装置から得られた画像を処理して、複数枚のウエハのインデックスをソフトウエアによりに検出してデータ上で同一位置に整列させる上記（１）の半導体ウエハの検査装置。

本発明によれば、比較的簡単な構成で効率よく、一度に複数枚の半導体ウエハのエッジ部の欠陥を検査できるので、作業効率が高く、半導体製造工程の効率向上に大いに寄与できる。また、容器に収納された状態で取扱うことができるため、作業が容易であり、ウエハの管理も容易で、管理に要する労力も低減できる。

本発明の半導体ウエハの検査装置は、少なくとも複数のウエハを一括して保持し回転させるウエハ一括回転部と、少なくともウエハのエッジ部を撮影する撮像装置を有する検査部を有し、前記撮像装置から得られた画像を処理して、複数ウエハのエッジ欠陥検出検査を行うものである。

このように、複数のウエハを一括して保持し回転させるウエハ一括回転部を有し、所定の速度でウエハを回転させながら撮像装置によりウエハのエッジ部を撮影することで、一度に複数枚のウエハの全外周エッジ部の画像データが得られる。そして、この画像データを検査処理することにより、一度に複数枚のウエハエッジの欠陥検査を行うことができる。また、好ましくは撮像装置をウエハの表面側と裏面側、つまりディスクの各面用にそれぞれ別個に用意することで、ウエハの表裏面のエッジ部を一度に検査することができる。

また、好ましくはウエハが収納された収納容器を載置して第１のステージと第２のステージを移動可能な移動テーブルを有し、前記第１のステージには少なくとも一度に複数枚のウエハのインデックスを機械的に検出して同一位置に整列されせるノッチオリフラ整列部を、第２のステージには複数のウエハを検査部に移動するウエハー上昇部を有する。そして、このウエハー上昇部上には、複数のウエハを一括して保持し回転させるウエハ一括回転部と、ウエハのエッジ部を撮影する撮像装置を少なくとも有し、好ましくは撮影のための光を照射する照明器具を有する検査部を有し、前記撮像装置から得られた画像を処理して、複数ウエハのエッジ欠陥検出検査を行う。

また、好ましくはオリフラを検出するための一対のローラと、ノッチを検出するためのノッチ内の大きさと略等しい棒状体とを有し、オリフラ検出時には前記ローラのみを複数のウエハに当接させて回転させ、ノッチ検出時には前記棒状体とローラとを当接させて回転させ、一度に複数枚のウエハのインデックスを機械的に検出して同一位置に整列させるノッチオリフラ整列部を少なくとも有する。

このようなノッチオリフラ整列部を有することで、２つのローラと棒状体という極めて簡単な構成で、ノッチ・オリフラを機械的に検出し、かつ複数のウエハを一度に整列させることができ、極めて効率よくその後の検査工程を行うことができる。

本発明で使用可能な半導体ウエハは、通常の半導体製造工程で使用されるウエハであれば特に規制されるものではない。このためその大きさも、特定のものに限定されるものではなく種々の大きさものを使用することができる。しかし、ウエハを機械的あるいはソフトウエア的に整列させて、マッピングを行うためにはノッチ・オリフラあるいはこれに相当するようなインデックス構造は必要である。

次に、図を参照しつつ本発明装置のより具体的な構成について説明する。図１は本発明装置の基本構成を示すブロック図である。図において、本発明の検査装置は、ウエハ１１が収納された収納容器１０を載置、固定して第１のステージ２と第２のステージ３の間を移動可能な移動テーブル４を有する。また、前記第１のステージ２には少なくとも一度に複数枚のウエハのインデックスを機械的に検出して同一位置に整列させるノッチオリフラ整列部２０を有する。また、第２のステージ３には複数のウエハを検査部にまで移動するウエハー上昇部３０を有し、このウエハー上昇部３０上には、複数のウエハを一括して保持し回転させるウエハ一括回転部５と、ウエハのエッジ部を撮影する撮像装置６ａ，６ｂと撮影のための光を照射する照明器具７とを有する検査部８が有る。そして、前記撮像装置６ａ，６ｂから得られた画像を画像処理検査部１３で所定の操作による処理を行い、複数ウエハのエッジ欠陥検出検査を行う。また、その結果をマンマシン制御部１５にある表示装置（モニター）１５ａに表示することもできる。これら、移動テーブル４、ノッチオリフラ整列部２０、ウエハー突き上げ部３、およびウエハ一括回転部５等は、機械動作、つまりモータ等を総合的に制御するメカ制御部１４により、協調して動作するように制御される。

移動テーブル４は、ウエハ１１が収納された収納容器１０を載置し、固定して第１のステージ２と第２のステージ３の間を移動する。移動テーブル４は、単に収納容器１０を第１のステージ２か第２のステージ３のいずれかの位置に移動させる機能が有ればよいが、第１のステージと第２のステージの位置ではある程度の位置決め精度が必要である。このため、所定の精度を有するサーボモータ、パルスモータにより駆動されるリニアテーブルを用いてもよいし、例えば付き当て位置決め機構を有するエアーシリンダ等の簡易な移動機構により移動させて、その移動端で位置決めするようにしてもよい。

第１のステージ２には、少なくとも一度に複数枚のウエハのインデックスを機械的に検出して同一位置に整列されるノッチオリフラ整列部２０を有する。このノッチオリフラ整列部でウエハのインデックスを検出し、各ウエハのインデックスを同一位置に整列させることで、ウエハの欠陥を一括して処理する作業が容易になり、後の工程にも有益である。

このノッチオリフラ整列部２０は、例えばオリフラを検出するための一対のローラと、ノッチを検出するためノッチ内の大きさと略等しい棒状体とを有する構造とするとよい。つまり、オリフラ検出時には前記ローラのみを複数のウエハに当接させて回転することで、切欠部以外ではウエハはローラからの回転が伝達されて回動するが、ウエハが切欠部分にまで回転するとウエハとローラの接触がなくなりウエハの回転が停止し、全てのウエハがこの位置で停止するようになる。一方、ノッチ検出時には棒状体とローラとをウエハーに当接させてローラを回転させると、切り込みが棒状体の位置まで回転したところで、棒状体が切り込み部分に嵌り込んでウエハの回転を停止させる。従って、この場合にも全てのウエハがこの位置で停止するようになる。このように、単純な機械的構成のみで一度に複数枚のウエハのインデックスを検出して同一位置に整列させることができる。

ウエハ上昇部３０は、第２のステージ３に位置した収納容器１０内に収納されている複数のウエハ１１を、好ましくはウエハのみを把持し、一括して持ち上げ、その上部に位置する検査部８に移動、搬送する。ウエハ上昇部３０は、単に収納容器１０内のウエハ１１を第２のステージから検査部８の位置に移動させる機能を有すればよいが、検査部８の位置ではある程度の位置決め精度が必要である。このため、所定の精度を有するサーボモータ、パルスモータにより駆動されるボールネジを用いてもよいし、例えば付き当て位置決め機構を有するエアーシリンダ等の簡易は機構により移動させ、移動端で位置決めするようにしてもよい。

検査部８のウエハ一括回転部５は、複数のウエハ１０を一括して保持し回転させる。具体的には、複数のウエハに対応した凹凸を有するローラをウエハの中心に対して対称に上下に一対配置した保持ユニットを、検査部８の両側のウエハから離れた位置に配置する。そして、搬送されてきたウエハ１１が検査部８に到達した時点でこれらの保持ユニットをウエハに向けて前進させて前記一対のローラをウエハを挟み込むようにして接触、当接させる。ローラの凹部はＶ字状に形成されいるので、ウエハ１１はローラに押しつけられることにより強制的に位置決めされる。このように、ウエハの円周方向から４点で位置決めされ、面直方向も４点のＶ溝により位置決めされるので、極めて精度よくウエハ１１を固定し、規制することができる。そして、これらのローラをパルスモータやサーボモータ等の高精度の回転制御が可能な駆動装置にて駆動することで複数のウエハを高い精度で位置決めしたまま、安定性の高い回転動作を行わせることができる。

検査部８の上部には、好ましくはウエハ１１エッジを撮影するための撮像装置６ａ，６ｂが配置されている。この撮像装置６ａ，６ｂは、この例では２台用いているが１台の装置でウエハのエッジを撮像するようにしてもよい。しかし、ウエハのエッジ端から、中心方向に僅かに入り込んだ領域まで検査するためには、ウエハ平面に対してある程度の角度を持たせて撮影する必要がある。しかも、表と裏の両面についてそれぞれ検査しなければならない。このため、表面側と裏面側のそれぞれのエッジ部を撮影する撮像装置６ａ，６ｂを、それぞれ独立して設けることで表と裏の両面について一括して撮影することができ、検査効率が向上する。

検査部に配置されている照明器具７は、ウエハを撮影して検査するために必要な光源を提供するものであり、通常用いられている照明用の部材ないし素子、例えば白熱灯、蛍光灯、冷陰極管、ＬＥＤ、ＥＬ等の中から好適なものを用いればよい。照明器具７の発光する光の波長は、エッジの欠陥検出に適した波長を有するものが好ましい。照明器具７の配置位置や個数は、照明器具７の種類や大きさ発光の強さと共に検査に適したものに適宜調整するとよい。照明具７は、撮像装置の性能や検査部の環境により、それらに適した性能のものを用意すればよい、また省略することもできる。

撮像装置６ａ，６ｂにより撮影された画像データは、キャプチャ機能などの外部画像データ入出力装置ないしインターフェースを有する画像処理検査部１３に取り込まれ、所定の画像データに変換された後、後述する所定の検査処理が行われて欠陥の検出作業が行われる。このとき、取り込まれた画像データは、複数のウエハの表裏面のエッジ部が回転しながら撮影されたものであるからウエハ枚数の倍の線状または帯状の画像データとして捉えられている。

そして、好ましい態様では前記ノッチオリフラ整列部２でインデックスが一致するように整列されているので、インデックス部を基準としたマッピングを容易に一括して行うことができる。前記線状または帯状の画像データを検査して欠陥が発見された場合には、前記マップにより位置が直ちに特定される。また、収納容器内のウエハも全て収納位置により特定されているので、複数の中の任意のウエハの欠陥位置を客観的な位置データとして特定することができる。

前記ノッチオリフラ整列部２は省略してもよい。つまり、インデックス部による機械的な整列が行われない状態であっても、ソフトウエア上で各試料のインデックス部を基準に仮想的に整列させ、マッピングしてもよい。ソフトウエアで各試料のインデックス部を整列させることで、機械的な整列機構を有しない場合でも、インデックス部を基準に整列したマッピングデータを作成することができる。このような場合には前記第１のステージや移動テーブルは不要となる。このため、機械構造が簡単になり、低コスト、メンテナンスの容易さ、省スペースの点で有利である。インデックス部を機械的に整列させるか、ソフトウエアで整列させるかは、その後の工程での処理や、客先の仕様、処理速度などにより好適な態様を選択すればよい。

このようにして得られた欠陥データは、装置内の特定記憶領域に記憶され、例えば１ロット、あるいは収納容器１つ等の単位毎に管理される。そして必要により、ＦＤ、ＣＤ、ＤＶＤ等の記憶媒体に保存したり、直接通信を行うなどして、他の装置、例えばミクロ検査装置等にこれらのデータが伝達される。あるいは、欠陥が発見されたウエハをマンマシン操作部の表示装置（モニター）１５ａ上に表示して検査終了後に排除してもよい。この場合、収納容器内の位置も特定できるので、収納容器内のウエハの具体的な画像上で欠陥のあるウエハを表示するような表示も可能である。

次に図を参照しつつ、本発明装置の欠陥検出方法についてより詳細に説明する。図２は欠陥検出方法の原理を説明するための模式図である。

図において、グラフ（Ａ）は検出されたエッジ部を模式的に表した図で、ｘ軸は任意に設定される原点位置からの距離、θ軸はウエハディスクの回転量、つまり被検体の位置を表している。２つの曲線e1，e2は半導体ウエハのエッジ端部を現し、これらの曲線e1，e2に囲まれた領域が、半導体ウエハのエッジ部となる。また、このエッジ部は、半導体ウエハのディスク両面に存在するため、図示例は一方の面のエッジ部を現している。このエッジ画像は、半導体ウエハディスクを回転させながら、エッジ部を撮像装置により撮影することで得られる。図から明らかなように曲線e1，e2で示されるエッジ画像は、ディスクの歪みによる影響で振動している。

いま、ある回転位置において、原点位置から一方のエッジ端までの距離をLBl１、曲線e1，e2間の距離をLe１、他方のエッジ端から基準位置ａまでの距離をLbr１とする。また、さらに回転した位置における原点位置から一方のエッジ端までの距離をLBl２、曲線e1，e2間の距離をLe２、他方のエッジ端から基準位置ａまでの距離をLbr２とする。取得画像のｘ方向の光量（輝度）の積算をすると、図１（Ｂ）に示すような曲線Ｆ（θ）が得られる。ここで、（Ｂ）におけるＬ軸は積算光量（輝度）を表し、θ軸は上記グラフ（Ａ）と同様である。また、ｓは任意に設定できるしきい値を表している。

図１（Ａ）から明らかなように、
（１）振動があっても欠陥がない場合には、
Le１≒Le２
従って、
LBl１＋Le１＋Lbr１＝LBl１＋Le１＋Lbr１＝CONST
であるから

となる（ａは任意に設定される基準位置）。つまり、振動があっても、エッジ画像部分の何れの部位θにおけるｘ軸方向の積算光量（輝度）は一定である。

（２）振動の有無に関わらず欠陥がある場合には
Ｌed＜＞Le１／Le２
であるから
Ｆ（θｄ）＜＞CONST
θｄ：Leｄ
となる。つまり、欠陥がある場合には、その部位θにおけるｘ軸方向の積算光量（輝度）、つまりx軸方向の光量の積分値は一定ではなく変動する。通常、欠陥がある場合には図１（Ｂ）の様に、積算光量（輝度）は減少する。このため、上記一定値CONSTから所定の安全率を掛けた値をしきい値として設定し、この値よりも低い部位の積算光量（輝度）Ｆ（θ）、つまりＦ（θｄ）を検出することで容易に欠陥部位を検出することができる。なお、θは検出する欠陥により特定点でもよいし、特定区間ないし特定の微小区間としてもよい。

ここで、画像判定で積算（積分）するのは、取得された被検体画像の幅方向（ｘ軸方向）の輝度または光度である。通常、幅方向（ｘ軸方向）の輝度または光度は、撮像装置の受像素子ないし受光素子の出力信号から得られ、幅方向（ｘ軸方向）の画素毎の輝度または光度に応じた出力信号として得られる。このため、被検体画像の幅方向（ｘ軸方向）の積算光量（輝度）は、幅方向（ｘ軸方向）の画素数に各画素毎の輝度または光度に応じた信号値を乗じることで得られる。

このような積算光量（輝度）算出のための処理工程は、画像処理分野では一般にソフトウエアによる画像データ処理により行われている。このため、画像データという膨大量なデータを随時演算処理しなければならず、プロセッサその他の素子や装置の負担が大きく、これらの処理能力にかなりの高レベルのものを必要とし、しかも相当な処理時間を要するのが実状である。しかし、本発明の場合、画像全体を把握して、その画像データを処理するのではなく、その一部の光量に着目して積算処理を行えばよいため、処理するデータ量が桁違いに少なく、また演算処理の操作自体が単純なため、単純なアルゴリズムで極めて高速に処理することができる。

また、単に撮像装置からの出力信号を積算すればよいので、プロセッサを用いることなく、ロジックアレイ等のように論理回路を組み合わせてハードウエアによる処理を行うことも可能である。この場合、判断基準となるしきい値の設定には、ディップスイッチ、ロータリースイッチ、エンコーダー等の機械的動作を伴う部材を用いることができ、簡単な構成でオペレーターにより容易にしきい値の設定変更を行わせることができる。また、このように、ハードウエアによる処理を行うとさらに処理速度を向上させることができる。

さらに、撮像装置から出力された信号をアナログ回路にて積算（演算）することも可能である。この場合、判断基準となるしきい値も、電圧レベルなど、アナログ信号にて提供することができ、通常用いられている可変抵抗器等を用いることで、容易にしきい値の設定変更を行うこともできる。

次に、欠陥検査方法について、より具体的に説明する。図３，４は欠陥検査方法の処理の流れを示したフローチャートである。

先ず、検査用画像である半導体ウエハのエッジ部の全画像を取得するために、被検体である半導体ウエハを回転（動作）させる（Ｓ１）。次に、この被検体が動作しているときに検査部分の画像を撮像装置により取得する（Ｓ２）。このように、被検体を動作させながら検査部位の画像を取得することで、検査部位の連続した画像が取得できる。そして、このような画像取得動作が全ての検査部位の全画像を取得するまで行われたか否か調べ、全画像を取得していない場合には継続して同様な処理を行い、全画像を取得しているときには動作を終了して次の工程に移る（Ｓ３）。

次いで、被検体の回転（動作）を終了し（Ｓ４）、得られた画像の処理を行う。この処理は、理解を容易にするために、全画像取得後にバッチ処理を行う場合を例に説明するが、リアルタイムに処理を行うようにしてもよい。なお、リアルタイム処理による場合でも、後述するように一定の標本データを取得して処理を行うことが望ましい。

先ず、得られた画像のノイズ成分を除去する操作を行う（Ｓ５）。具体的にはある一定の輝度以下のピクセルを検査対象から除外する。これは、ある一定の輝度以下の画像はノイズ成分であることが殆どであり、この部分を除外することで測定精度を飛躍的に向上させることができる。除去されるノイズ成分レベルの設定は、経験則に基づいた値から容易に導き出すことができる。また、被検体の状態や装置のコンディション等により異なったり変動するため、特定のパラメータを設定し、この値をオペレーターが自由に設定できるようにするとよい。

次に、処理された画像データの被検体部分の画像について、厚み方向における輝度の積分処理演算を行う（Ｓ６）。より具体的には、厚み方向における各画素毎の輝度データを積算処理する。

次いで、しきい値の算出作業を行う（Ｓ７）。このしきい値は、後述するように自動で算出することが好ましいが、場合によっては経験則等に基づいて設定することもでき、上記のように所定のパラメータとして設定して、これをオペレーターが自由に設定、変更できるようにしてもよい。

しきい値の自動算出にあたっては、ある程度の被検体の積算データの蓄積が必要である。これはオフセットを除去する等、しきい値算出のため統計処理上要求される一定の標本データが必要だからである。

しきい値算出のフローは、先ず、図４に示されるように、検査を必要としない非検査部位をマスクする（Ｓ１１）。これは、例えば半導体ウエハでは、ノッチ、オリフラといった切欠や凹部を有し、このような変形箇所を検査対象に含めてしまうと誤動作や誤差の増大を招くからである。

次に、得られた積算輝度データから直流成分Ｄcを抽出する（Ｓ１２）。ここで、直流成分とは、積算輝度データのオフセットのことであり、図１のグラフ（Ｂ）の直線部分のレベルに相当する。つまり、得られた積算輝度データグラフの最も多い直線部分のレベルが直流成分となる。

次いで、得られた積算輝度データの欠陥部分の面積を、直流成分Ｄdに変換する（Ｓ１３）。ここで、欠陥部分とは上記オフセットより低いレベルの部分であり、この欠陥部分をある一定の面積抽出してこれを直流成分に変換することで、欠陥部分のレベルが得られる。なお、欠陥の大きさ（レベル）をどこまで設定するかは、検査対象や検出したい欠陥の種類、あるいは求める精度等により異なるため、オペレーターが任意に設定できるようにするとよい。

そして、得られた正常領域の直流成分Ｄcから欠陥部分の直流成分Ｄdを除くことで、しきい値ｓが得られる。つまり、Ｄc−Ｄd＝しきい値ｓとなる（Ｓ１４）。

次いで、もとのフローに戻り得られたしきい値（レベル）と特定位置の積算データ（レベル）とを比較し、積算データ（レベル）がしきい値（レベル）よりも小さいときには欠陥であると判断する（Ｓ８）。

欠陥であると判断したときには、その欠陥の位置や大きさ等といった欠陥に関するデータを記録する（Ｓ９）。また、そうでないときにはこの操作は行わない。最後に、トレーに収納された複数のウエハを一括検査する場合など、被検体が複数あったり、検査部位が複数ある場合等には全ての検査が終わったか否か確認し、終了していない場合には上記ノイズ成分除去操作（Ｓ５）から同様の処理を繰り返し、終了した場合には全ての処理を終了する。

これにより、殆ど自動的に欠陥の検出を行うことができ、しかもその演算処理は単純であるため極めて高速に処理することができる。

上記のようなアルゴリズムは、種々のソフトウエアにより実現することが可能であり、例えばビジュアルベーシック、Ｃ言語等、市場で入手可能な汎用ソフトにより構成することができる。また、ロジックアレイやロジックＩＣ等を単独または組み合わせて用いることで、デジタル回路のみで同様の動作をさせることもできる。さらに、アナログ演算回路により上記積算処理を行わせることも可能である。

以上のように、いちいちオペレーターが欠陥位置を記憶したり、マーキングしたりすることなく、検査終了後の任意の時間空間においても正確にウエハ上の欠陥位置を特定することができる。

図１において、メカ制御部１４は、移動テーブル４、ノッチオリフラ整列部２０、ウエハー突き上げ部３０、およびウエハ一括回転部５等を総合的に制御する。このため、パルスモータやサーボモータの駆動や制御に必要な回路やプロセッサ等を有し、画像処理部１３およびマンマシン制御部を情報の授受を行いながら、操作指令や各部の動作の進行に応じた動作が行えるようになっている。メカ制御部１４はシーケンサなどの汎用の制御装置等で独立に構成してもよいし、ＰＣ等の汎用コンピュータシステムを用い、前記画像処理検査部１３と一体として構成してもよい。

マンマシン操作部１５は、装置とオペレーターとのコミュニケーションを行う。具体的には、液晶（ＬＣＤ）、プラズマ、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）、有機ＥＬ等の各種のフラットパネルディスプレーや、ＣＲＴ等の陰極管を用いたディスプレー等で構成される表示装置１５ａと、キーボード、タッチパネル、マウス等の入力装置１５ｂを有する。そして、これらにより、検査結果を表示したり、処理中の画像を表示させたり、内部のデータを表示されたりする。また、初期データを与えたり、蓄積されているデータを他の媒体に移転させたりする。

次に本発明のより具体的な実施例について、説明する。
図５〜図８は、本発明の実施例である半導体ウエハ検査装置の要部の具体例を示したもので、図５は正面図、図６は平面図、図７は側面図である。また、図８はノッチオリフラ整列部の要部である。なお、これらの図において、理解を容易にするために一部構造物の記載を省略している。

図５〜７において、本発明の検査装置は、筐体１の基盤下部に、ウエハー突き上げ部３０を構成するリニアアクチュエータ３１とその先端に配置されているウエハ載置台３２を有する。このウエハ載置台３２は、ウエハ１１の形状に即して弓形に湾曲すると共に、図７に示されるように各ウエハ１１が丁度嵌り込むような複数のＶ溝を有している。図示例では第２のステージ３の位置にウエハ１１を有する収納容器１０が配置されている。

第２のステージ３上には、一対の保持ユニット５ａ，５ｂが配置されている。この保持ユニット５ａ，５ｂには、丁度ウエハ１１円板の外周に相当する部分で、ウエハ中心から４５°の角度で等分割した位置になるように上下に一対のローラ５１が軸支されている。このローラ５１には、図７に示すようなＶ溝が複数設けられていて、各ウエハのエッジ部分が嵌り込んで位置決めできるようになっている。また、保持ユニット５ａ，５ｂの外側に配置されたパルスモータ、サーボモータ等の駆動装置５５により、高い回転精度で回転できるようになっている。

一対の保持ユニット５ａ，５ｂは、通常矢印Ｂで示す位置位置に後退している。いま、ウエハ載置台３２がリニアアクチュエータ３１より動作して上昇してくると、収納容器１０の底部に開口している穴を通り、収納されている複数のウエハを前記Ｖ溝に収納するようにして載置して上昇する。上昇したウエハ１１が、検査位置で停止すると両側に後退している一対の保持ユニット５ａ，５ｂが中心方向に向けて前進し、矢印Ａの位置となる。このとき、ローラ５１がウエハ１１に当接して、ウエハ１１のエッジ部がローラのＶ溝内に収納される。そして、各ローラ５１は、ウエハの中心から４５°の位置４箇所配置される状態となり、ウエハ１１の面方向を正確に規制する。また、ウエハ１１の面直方向も、４点のＶ溝で位置決めされるため、ウエハ１１は面直方向においても正確に位置決めされる。

このような状態でモータ５５により各ローラ５１の回転を正確にコントロールしながら上述したエッジの検査が行われる。なお、このときウエハ載置台３２は、回転の邪魔にならない位置にまで下降している。これらの保持機構の位置決め精度は、検査で検出できる欠陥の大きさを左右するためできるだけ高い精度で規制することが好ましい。

次に、ノッチオリフラ整列部２０の具体的な構造と動作について説明する。図７の図面奥側、図５の収納容器１０の左方向に第１のステージがあり、この第１のステージ下部にノッチオリフラ整列部２０が配置されている。なお、第１のステージ、第２のステージを左右何れの位置に配置するかは任意である。ノッチオリフラ整列部２０は、例えば図８に示すように、オリフラ検出ローラ２１ａ，２１ｂと、１つのノッチ検出用棒状体２２を有する。一対のオリフラ検出ローラ２１ａ，２１ｂは、所定の間隔を置いて配置され、検査時には丁度ローラ２１ａ，２１ｂの外周がオリフラの切欠端より僅かに内側になるように配置されている。

ノッチ検出用棒状体２２は、検出するノッチの切り込み幅より極僅かに小さな直径を有し、その下部に配置されている一対の補助ローラ２３ａ，２３ｂにより回転自在に支持されている。このノッチ検出用棒状体２２と補助ローラ２３ａ，２３ｂは、エアーシリンダ２５により駆動されるアクチュエータ２４により上下に動作するようになっている。また、ノッチオリフラ整列部２０全体が、図示しない駆動機構により上下に動作するようになっている。

先ず、収納容器１０が図５に示す位置から左方向に移動して第１のステージに到達すると、図示しない駆動機構によりその下部に位置していたノッチオリフラ整列部２０が上昇して図示例の動作位置に停止する。ここで、オリフラ検出を行場合、エアーシリンダ２５によりアクチュエータ２４は後退して、ノッチ検出用棒状体２２はウエハと接触しない下方に配置される。この状態ではオリフラ検出ローラ２１ａ，２１ｂだけが切欠部分以外のウエハ１１外周部と接触する。そして、図示しないモータ等によりローラ２１ａ，２１ｂを回転させると、ウエハ１１は回動し、オリフラの切欠が２つのローラ２１ａ，２１ｂと対向して、ウエハ１１のいずれの箇所もローラ２１ａ，２１ｂと接触しなくなった状態で停止する。この状態は、オリフラの端面が真下に向いた位置であり、全てのウエハ１１がこの位置で停止することになる。このように、ローラ２１ａ，２１ｂとウエハ１１の位置を正確に規制することで、極めて簡単な構造にも関わらず全てのウエハ１１の正確な位置決めが可能となる。

次に、ノッチ検出を行う場合には、エアーシリンダ２５によりアクチュエータ２４は前進し、ノッチ検出用棒状体２２はウエハと接触し、さらに弾性部材などにより上方に付勢される。この状態でローラを回転させると、ウエハ１１は回動し、ノッチの切欠がノッチ検出用棒状体２２に対向すると、このノッチ検出用棒状体２２がノッチの切欠内に入り込んでウエハの回転を規制するため、ウエハ１１はこの状態で停止する。この場合にもノッチの切欠は丁度真下を向いた位置で全てのウエハ１１が全てのウエハ１１がこの位置で停止することになる。この場合も、ノッチ検出用棒状体２２と切欠の大きさを正確に規制することで、極めて簡単な構造にも関わらず全てのウエハ１１の正確な位置決めが可能となる。

以上のように、本発明装置は、一度に収納容器に収納されている複数枚のウエハを一括して処理することができる。このため、検査所路速度が飛躍的に向上し、例えば標準的な収納容器に収納される２５枚のウエハが搬送時間を除いて３０秒以内で処理することもできる。また、ウエハの取り扱いは収納容器に収納したままでよいのでオペレーターの労力が低減されると共に、ウエハの取り扱いによる事故も防止できる。

本発明の半導体検査装置は、パターン形成前あるいはその後の工程でのマクロ検査において、半導体ウエハエッジ部の欠陥の検出を容易かつ高速化できると共に、その欠陥位置の特定と位置データの保存が容易となる。

本発明装置の基本構成を示すブロック図である。 本発明装置の欠陥検査方法の原理を示したグラフである。 欠陥検査の処理を示すフローチャートである。 しきい値算出の処理を示すフローチャートである。 本発明の半導体ウエハ検査装置の要部の具体的構成例を示す正面図である。 本発明の半導体ウエハ検査装置の要部の具体的構成例を示す平面図である。 本発明の半導体ウエハ検査装置の要部の具体的構成例を示す側面図である。 本発明のノッチオリフラ整列部の具体的構成例を示す正面図である。

符号の説明

１ 検査装置
２ 第１のステージ
３ 第２のステージ
４ 移動テーブル
５ ウエハ一括回転部
６ 撮像装置
７ 照明器具
８ 検査部
１３ 画像処理検査部
１４ メカ制御部
１５ マンマシン操作部

Claims (5)

1. 少なくとも複数のウエハを一括して保持し回転させるウエハ一括回転部と、少なくともウエハのエッジ部を撮影する撮像装置を有する検査部を有し、
   前記撮像装置から得られた画像を処理して、複数ウエハのエッジ欠陥検出検査を行う半導体ウエハの検査装置。
2. さらにウエハが収納された収納容器を載置して第１のステージと第２のステージを移動可能な移動テーブルと、
   前記第１のステージには少なくとも一度に複数枚のウエハのインデックスを機械的に検出して同一位置に整列させるノッチオリフラ整列部を、第２のステージには複数のウエハを検査部に移動するウエハー突き上げ部を有する請求項１の半導体ウエハの検査装置。
3. オリフラを検出するための一対のローラと、ノッチを検出するためのノッチ内の大きさと略等しい棒状体とを有し、オリフラ検出時には前記ローラのみを複数のウエハに当接させて回転し、ノッチ検出時には前記棒状体とローラとを当接させて回転させ、一度に複数枚のウエハのインデックスを機械的に検出して同一位置に整列させるノッチオリフラ整列部を少なくとも有する半導体ウエハの検査装置。
4. 請求項３のノッチオリフラ整列部を有する請求項１または２の半導体ウエハの検査装置。
5. 前記撮像装置から得られた画像を処理して、複数枚のウエハのインデックスをソフトウエアによりに検出してデータ上で同一位置に整列させる請求項１の半導体ウエハの検査装置。

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