JP2009164305A - Foreign matter inspecting method and foreign matter inspection device, for wafer peripheral edge - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体ウェハ等の被検査体の外側表面を撮像し、撮像した画像を解析することにより、ウェハに付着する異物、及び/又は欠陥（以下ウェハの異常）の有無を検査するウェハ検査方法、及びその方法を用いたウェハ検査装置に関し、特にウェハ周縁端の異常を検査する方法、及びその装置に関する。 The present invention captures an outer surface of an object to be inspected, such as a semiconductor wafer, and analyzes the captured image to inspect for the presence of foreign matter and / or defects (hereinafter referred to as wafer abnormalities) attached to the wafer. The present invention relates to a method and a wafer inspection apparatus using the method, and more particularly to a method and apparatus for inspecting a wafer peripheral edge abnormality.
半導体製造プロセスでは、ウェハ上に形成する全てのチップに対して、同じプロセス条件、化学環境下で処理を行い、集積回路を形成している。ここで、ウェハ周縁端（以下、ウェハエッジ）におけるチップの歩留まりは、ウェハ中心付近よりもかなり悪いことが知られている。ウェハエッジにおいて歩留まりが低下する要因は様々であるが、その大きな要因の一つとして、ウェハエッジにおける薄膜の剥離や欠け、及び微細な異物の付着が考えられる。 In a semiconductor manufacturing process, all chips formed on a wafer are processed under the same process conditions and chemical environment to form an integrated circuit. Here, it is known that the yield of chips at the peripheral edge of the wafer (hereinafter referred to as wafer edge) is considerably worse than that near the wafer center. There are various factors that decrease the yield at the wafer edge. As one of the major factors, peeling or chipping of a thin film at the wafer edge and adhesion of fine foreign matters can be considered.
通常ウェハエッジは、図８（ａ）に示すようにウェハの表面から徐々に傾斜していき（面取りされていき）、切り落とされる形状となっている。ウェハエッジの面取りされた部分はベベルと称され、垂直な部分はアペックス（エーペックスともいう）と称されている。ウェハエッジは、図８（ａ）のような形状をブレット（弾丸）型といい、図８（ｂ）のような形状はラウンド型と称されている。 As shown in FIG. 8A, the normal wafer edge is gradually inclined from the surface of the wafer (beveled) and cut off. The chamfered portion of the wafer edge is called a bevel, and the vertical portion is called an apex (also called apex). The shape of the wafer edge as shown in FIG. 8A is called a bullet (bullet) type, and the shape as shown in FIG. 8B is called a round type.
ウェハエッジにクラックや欠け、あるいは傷などの端部欠陥が発生しているか否か、又はウェハエッジに微細な異物が付着しているかどうかを検査するには、ペンライト等を用いた目視による検査方法もあるが、検査装置による方法としては、（１）ＣＣＤカメラとコンピュータを用いた画像処理による方法、（２）ラインスキャンレーザをウェハエッジに照射し、そこからの散乱光を光検出器により検出する方法の２つの検査方法が代表的である。 A visual inspection method using a penlight or the like is also used to inspect whether or not an edge defect such as a crack, a chip or a scratch has occurred on the wafer edge, or whether a fine foreign matter has adhered to the wafer edge. As a method using an inspection apparatus, (1) a method using image processing using a CCD camera and a computer, and (2) a method of irradiating a wafer edge with a line scan laser and detecting scattered light therefrom using a photodetector. These two inspection methods are typical.
ＣＣＤカメラとコンピュータを用いた画像処理による検査方法として、ウェハを回転可能な状態で支持する支持部を設け、支持されたウェハの周端縁を連続的に撮像するという、撮像カメラを用いたウェハ検査装置がある（特許文献１）。この方法は、複数の撮像カメラによってウェハの周端縁の表面、裏面、ベベル面、アペックス面をそれぞれ撮像し、それを画像処理することでウェハエッジに異常が有るか否かを検査するものである。しかし、この方法では複数台の撮像カメラを設けるため、ウェハ検査装置が大型化し、ウェハ検査装置自体の製造コストが嵩んでしまうという問題点がある。 As an inspection method by image processing using a CCD camera and a computer, a wafer using an imaging camera in which a supporting portion that supports the wafer in a rotatable state is provided and the peripheral edge of the supported wafer is continuously imaged. There is an inspection device (Patent Document 1). In this method, the front, back, bevel, and apex surfaces of the peripheral edge of the wafer are respectively imaged by a plurality of imaging cameras, and whether or not there is an abnormality in the wafer edge is processed by image processing. . However, in this method, since a plurality of imaging cameras are provided, there is a problem that the wafer inspection apparatus becomes large and the manufacturing cost of the wafer inspection apparatus itself increases.
上述した問題点を解決するため、撮像するウェハエッジを中心として弧状にガイドレールを設け、撮像カメラをこの弧状に延びたガイドレールに沿って移動させてウェハエッジを撮像するウェハエッジの検査装置が開示されている（特許文献２）。しかし、特許文献２が開示するウェハ検査装置は、水平面上でウェハを回転可能に支持する支持部を設け、ウェハの中心軸線を含んだ縦断面上に存するように、かつウェハの撮像される周端縁を臨むように弧状にガイドレールを設け、ウェハの周端縁を撮像する撮像部がガイドレールに案内されながら移動してウェハの前記周端縁を撮像する構造となっている。 In order to solve the above-described problems, a wafer edge inspection apparatus is disclosed in which a guide rail is provided in an arc shape around the wafer edge to be imaged, and the imaging camera is moved along the guide rail extending in the arc shape to image the wafer edge. (Patent Document 2). However, the wafer inspection apparatus disclosed in Patent Document 2 is provided with a support unit that rotatably supports the wafer on a horizontal plane so that the wafer inspection apparatus exists on a longitudinal section including the central axis of the wafer and the image of the wafer is imaged. A guide rail is provided in an arc shape so as to face the edge, and an imaging unit that images the peripheral edge of the wafer moves while being guided by the guide rail to image the peripheral edge of the wafer.
上述した通り、ウェハエッジは図８（ａ），（ｂ）に示すように様々な形状のものがある。しかし、特許文献２が開示する検査装置では、撮像部が弧状に設けられたガイドレールにより移動する構造となっているため、ウェハエッジの形状にあった軌跡により撮像部を移動させることは非常に難しいという問題がある。更に、特許文献２が開示する検査装置の構成は複雑であるため、装置が大型化し、その結果コスト高になるという問題がある。 As described above, the wafer edge has various shapes as shown in FIGS. However, the inspection apparatus disclosed in Patent Document 2 has a structure in which the imaging unit is moved by a guide rail provided in an arc shape. Therefore, it is very difficult to move the imaging unit along a locus corresponding to the shape of the wafer edge. There is a problem. Furthermore, since the configuration of the inspection apparatus disclosed in Patent Document 2 is complicated, there is a problem that the apparatus becomes large and, as a result, costs increase.
一方、半導体ウェハの表面にレーザ光を照射し、半導体ウェハ表面上に散乱光を発生させ、この散乱光を光検出器により検出する方法もある。例えば、ウェハエッジ部の異常をレーザ光の照射と散乱光により検査する方法として、レーザ光の焦点をウェハエッジとしてレーザ光を照射し、ウェハエッジ周囲を走査し、これにより生じた散乱光を楕円鏡を用いて集光し、集光した散乱光の強度、及び周波数分析によりウェハエッジの欠陥や異物の付着の状況を検査する方法及び装置が開示されている（特許文献３）。 On the other hand, there is a method of irradiating the surface of the semiconductor wafer with laser light, generating scattered light on the surface of the semiconductor wafer, and detecting the scattered light with a photodetector. For example, as a method for inspecting wafer edge abnormalities with laser light irradiation and scattered light, laser light is irradiated with the focus of the laser light as the wafer edge, the periphery of the wafer edge is scanned, and the resulting scattered light is used with an elliptical mirror. And a method and apparatus for inspecting wafer edge defects and foreign matter adhesion by analyzing the intensity of the collected scattered light and frequency analysis (Patent Document 3).
しかし、特許文献３の開示する楕円鏡を用いた検査方法では、レーザ光源及び受光器が固定されているため、ウェハエッジ部の異常がアペックス部分にあるのか、ベベル部分にあるのかの識別ができないという問題がある。また、ウェハエッジに対してレーザ光が垂直に照射されないため、散乱光を集光するには楕円鏡を用いる必要があり、装置が大型化するという問題がある。また、ウェハエッジのアペックス部分に異常があるのか、ベベル部分に異常があるのかを識別するには、特許文献１のようにカメラを複数台設置するか、又は特許文献２のように回転機構を設ける必要がある。 However, in the inspection method using the elliptical mirror disclosed in Patent Document 3, since the laser light source and the light receiver are fixed, it cannot be identified whether the wafer edge portion is abnormal in the apex portion or the bevel portion. There's a problem. In addition, since the laser beam is not irradiated perpendicularly to the wafer edge, it is necessary to use an elliptical mirror to collect the scattered light, and there is a problem that the apparatus becomes large. Further, in order to identify whether there is an abnormality in the apex portion of the wafer edge or in the bevel portion, a plurality of cameras are installed as in Patent Document 1, or a rotation mechanism is provided as in Patent Document 2. There is a need.
しかし、例えそのようにしたとしても楕円鏡が一定の幅と体積をとるため、装置が大型化したり、複雑な回転機構が必要になるという問題がある。更に、楕円鏡を用いた方式は一般的に感度が悪い。これは楕円鏡の精度が直接測定精度となるためであり、そのため、測定精度を上げるのには楕円鏡の精度を上げる必要があり、コスト高になるという問題がある。
上述したように、ウェハエッジの異常の有無を検査する場合、ウェハエッジのどの部分にどの程度の大きさの欠陥があるのか、また、どの程度の異物がどの部分に付着しているのかを正確に、定量化されたデータとして取得する必要がある。また、検査を短時間で終了できること、そして検査装置がシンプルで低コストであることが望ましい。 As described above, when inspecting for the presence or absence of an abnormality of the wafer edge, it is precisely determined which part of the wafer edge has a size defect, and how much foreign matter is attached to which part. It is necessary to obtain it as quantified data. It is also desirable that the inspection can be completed in a short time and that the inspection apparatus is simple and low cost.
本発明者らの知見によれば、ウェハエッジのベベル部分、及びアペックス部分には、高ストレス領域が作り出され薄膜剥離が起きやすいこと、ウェハ搬送ロボットや他の機械的接触によってウェハエッジのベベル部分を覆っている薄膜が欠け、パーティクルが付着しやすいことが明らかとなっている。 According to the knowledge of the present inventors, a high stress region is created in the bevel portion and apex portion of the wafer edge, and thin film peeling is likely to occur, and the bevel portion of the wafer edge is covered by a wafer transfer robot or other mechanical contact. It is clear that the thin film is chipped and particles tend to adhere.
そこで本発明の課題は、ウェハエッジのどの部分にどの程度の大きさの欠陥があるのか、又どの程度の異物がどの部分に付着しているのかを正確に、かつ定量的に検出可能なウェハ周縁端の異物検査方法、及び異物検査装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to accurately and quantitatively detect which part of a wafer edge has a defect of which size and how much foreign material is attached to which part. The object is to provide a foreign matter inspection method and a foreign matter inspection device.
本発明は、複数の照明系によりウェハ周縁端を照らし、前記ウェハ周縁端の各部をカメラにより撮像するとともに撮像画像を解析し、前記ウェハ周縁端に付着する異物、及び/又は欠陥の有無を検査するウェハ周縁端の異物検査方法において、前記ウェハ周縁端の近傍の上下に前記ウェハの表面又は裏面からの反射光を水平方向に曲げるプリズム１を前記ウェハ周縁端を挟みこむように設け、前記水平方向に曲げられた反射光路上に設けたカメラにより前記ウェハ周縁端を検査することを特徴とする。 The present invention illuminates the peripheral edge of the wafer with a plurality of illumination systems, images each part of the peripheral edge of the wafer with a camera, analyzes the captured image, and inspects for the presence of foreign matter and / or defects adhering to the peripheral edge of the wafer In the foreign matter inspection method for the peripheral edge of the wafer, a prism 1 for bending the reflected light from the front or back surface of the wafer in the horizontal direction is provided above and below the vicinity of the peripheral edge of the wafer so as to sandwich the peripheral edge of the wafer. The peripheral edge of the wafer is inspected by a camera provided on the reflected light path bent in a straight line.
ウェハ周縁端の近傍の上と下にそれぞれプリズム１を設け、照明系により照らされているウェハ周縁端の表面、及び裏面からの光をプリズム１により水平方向に曲げ、その反射光路上にカメラを設けることで、ウェハ周縁端の表面と裏面の状況を撮像することができる。これにより、ウェハの表面、裏面を撮像するためにウェハを反転させる必要もなく、またカメラをウェハ周縁端の周囲に沿って動かす必要もない。 Prisms 1 are provided above and below the wafer peripheral edge, respectively, and light from the front and back surfaces of the wafer peripheral edge illuminated by the illumination system is bent horizontally by the prism 1, and a camera is provided on the reflected light path. Thus, the situation of the front and back surfaces of the wafer peripheral edge can be imaged. This eliminates the need to invert the wafer to image the front and back surfaces of the wafer and to move the camera along the periphery of the wafer periphery.
また、前記ウェハ周縁端のベベル面からの反射光を水平方向に曲げるプリズム２を前記ウェハ周縁端の上下に設け、前記水平方向に曲げられた反射光路上に設けたカメラにより、前記ウェハ周縁端のベベル面を検査することを特徴とする。これにより、ウェハ周縁端の表面、裏面のみならず、ベベル面も容易に検査することができる。 Also, prisms 2 for bending the reflected light from the bevel surface at the wafer peripheral edge in the horizontal direction are provided above and below the wafer peripheral edge, and the camera is provided on the reflected light path bent in the horizontal direction by the camera. The bevel surface is inspected. As a result, not only the front and back surfaces of the peripheral edge of the wafer but also the bevel surface can be easily inspected.
前記カメラを昇降させ、前記水平方向に曲げられた反射光により、前記ウェハ周縁端の表面、裏面、ベベル面を検査することは好ましい。表面、裏面、ベベル面からの反射光を全て水平方向の反射光として曲げることにより、一地点で単一のカメラを昇降させることのみでウェハ周縁端の全ての面を検査することができる。 It is preferable to raise and lower the camera and inspect the front surface, back surface, and bevel surface of the peripheral edge of the wafer with the reflected light bent in the horizontal direction. By bending all the reflected light from the front surface, back surface, and bevel surface as reflected light in the horizontal direction, it is possible to inspect all surfaces at the peripheral edge of the wafer only by raising and lowering a single camera at one point.
また、前記照明系の照明光が白色ＬＥＤ光であることは好適である。 Moreover, it is suitable that the illumination light of the illumination system is white LED light.
更に、前記プリズム２が、前記プリズム１の下面（又は上面）に一体として形成されていることは好ましい。 Furthermore, it is preferable that the prism 2 is formed integrally with the lower surface (or upper surface) of the prism 1.
前記ウェハ周縁端のアペックス面を同軸落射照明光で照らし、前記ウェハ周縁端のアペックス面を検査することは好適である。 It is preferable that the apex surface at the peripheral edge of the wafer is illuminated with coaxial incident illumination light to inspect the apex surface at the peripheral edge of the wafer.
本発明は、ウェハ周縁端を隈無く照らす照明系と、前記ウェハ周縁端の表面又は裏面からの反射光を水平方向に曲げるプリズム１と、前記ウェハ周縁端のベベル面からの反射光を水平方向に曲げるプリズム２と、前記水平方向に曲げられた反射光を撮像するカメラと、前記カメラにより撮像した画像を解析し、前記ウェハ周縁端に付着する異物、及び/又は欠陥の有無を判別する判別手段と、前記水平方向に曲げられた反射光を受光できるように前記カメラを昇降させるカメラ昇降手段とを備えたことを特徴とする。 The present invention includes an illumination system that illuminates the peripheral edge of the wafer without fail, a prism 1 that bends the reflected light from the front or back surface of the peripheral edge of the wafer in the horizontal direction, and the reflected light from the beveled surface of the peripheral edge of the wafer in the horizontal direction. A prism 2 that bends in a straight line, a camera that captures the reflected light bent in the horizontal direction, and an image that is captured by the camera is analyzed to determine the presence of foreign matter and / or defects adhering to the peripheral edge of the wafer And a camera raising / lowering means for raising and lowering the camera so as to receive the reflected light bent in the horizontal direction.
ウェハ周縁端の表面、及び裏面の異常を検査するには、従来、ウェハを反転させたり、撮像カメラをウェハ周縁端にそって円弧状に回転させる必要があったが、本発明によれば、ウェハ周縁端の上下近傍に設けたプリズム１により、照明系で照らされているウェハ周縁端の表面、及び裏面からの光を水平方向に曲げることができる。この結果、その反射光路上に撮像カメラを設けることで、ウェハ周縁端の表面と裏面の状況を容易に撮像することができる。 In order to inspect abnormalities on the front and back surfaces of the wafer peripheral edge, conventionally, it has been necessary to invert the wafer or rotate the imaging camera in an arc along the peripheral edge of the wafer. Light from the front and back surfaces of the wafer peripheral edge illuminated by the illumination system can be bent in the horizontal direction by the prisms 1 provided near the top and bottom of the wafer peripheral edge. As a result, by providing an imaging camera on the reflected light path, it is possible to easily image the situation of the front and back surfaces of the wafer peripheral edge.
また、前記ウェハ周縁端のベベル面からの反射光を水平方向に曲げるプリズム２を備えることは好ましい。これにより、ウェハ周縁端の表面、裏面のみならず、ベベル面からの反射光も水平方向の反射光となり、ウェハ周縁端の周囲を容易に測定することができる。 Moreover, it is preferable to include a prism 2 that bends reflected light from the bevel surface at the peripheral edge of the wafer in the horizontal direction. Thereby, not only the front and back surfaces of the wafer peripheral edge, but also the reflected light from the bevel surface becomes the reflected light in the horizontal direction, and the periphery of the wafer peripheral edge can be easily measured.
また、前記プリズム２が、前記プリズム１の下面（又は上面）に一体として形成されていることは好ましい。 Moreover, it is preferable that the prism 2 is integrally formed on the lower surface (or upper surface) of the prism 1.
前記照明系が、主にウェハ周縁端の表面を照らす照明系１と、主にウェハ周縁端の裏面を照らす照明系２と、主にウェハ周縁端のベベル面、及びアペックス面を照らす照明系３とから構成されることは好ましい。このような構成とすることにより、ウェハ周縁端の表面、裏面、アペックス面、ベベル面の全ての面を均一に照らすことができる。 The illumination system mainly illuminates the surface of the wafer peripheral edge, the illumination system 2 that mainly illuminates the back surface of the wafer peripheral edge, and the illumination system 3 that mainly illuminates the bevel surface and apex surface of the wafer peripheral edge. It is preferable that it is comprised from these. By adopting such a configuration, it is possible to uniformly illuminate all surfaces of the wafer peripheral edge surface, back surface, apex surface, and bevel surface.
また、前記照明系３が、同軸落射照明であることは好適である。ここで同軸落射照明とは、ウェハ周縁端撮像部の筒体内に設けたレンズの光軸と前記筒体の側部に設けた光源からの光が同軸となるように前記筒体内にビームスプリッターを設け、これらによりアペックス面を照らす照明である。 The illumination system 3 is preferably a coaxial epi-illumination. Here, the coaxial epi-illumination means that a beam splitter is provided in the cylinder so that the optical axis of the lens provided in the cylinder of the wafer peripheral edge imaging unit and the light from the light source provided on the side of the cylinder are coaxial. These are illuminations that illuminate the apex surface.
前記照明系の照明光が白色ＬＥＤ光であることは好ましい。 The illumination light of the illumination system is preferably white LED light.
更に、前記ウェハを回転させる回転手段を備えることは好適である。これにより、ウェハ周縁端の全周を検査することができる。 Furthermore, it is preferable to provide a rotating means for rotating the wafer. Thereby, the entire periphery of the wafer peripheral edge can be inspected.
本発明により、ウェハ周縁端のどの部分にどの程度の大きさの欠陥があるのか、また、どの程度の異物がどの部分に付着しているのかを正確に、かつ容易に検出することが可能となった。また、本発明によれば、低価格で高性能なウェハ周縁端の異物検査装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to accurately and easily detect which size of a defect at a peripheral edge of a wafer and how much defect is attached to which portion. became. Further, according to the present invention, it is possible to provide a low-cost and high-performance foreign matter inspection apparatus for the peripheral edge of a wafer.
以下、実施例に基づいて本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の実施例である異物検査装置の全体構成の立面図であり、図２はその平面図である。図１に示すように、ウェハ周縁端の異物検査装置１はウェハ１０を載置するとともに、ウェハ１０を回転させる回転機構を備えたウェハ載置部４と、ウェハ周縁端の表面、裏面に照明を当てるバー型照明系、ウェハ周縁端の表面からの反射光を全て水平方向に曲げるプリズム系、及びこれらを支持する支持台等から構成されるウェハ周縁端異物検査部２、そして水平方向の反射光を受光しウェハ周縁端の周囲を撮像するカメラ、ウェハ１０のベベル面、アペックス面に照明を当てるリング型照明系、スポット型照明系、及びこれらを昇降させる昇降機構を備えたウェハ周縁端撮像部３とから構成されている。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail based on examples. FIG. 1 is an elevation view of the entire configuration of a foreign matter inspection apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view thereof. As shown in FIG. 1, the foreign matter inspection apparatus 1 at the wafer peripheral edge places a wafer 10 and illuminates the wafer placement portion 4 having a rotation mechanism for rotating the wafer 10 and the front and back surfaces of the wafer peripheral edge. A wafer-type illumination system, a wafer peripheral edge foreign matter inspection unit 2 composed of a prism system that bends all reflected light from the surface of the wafer peripheral edge in the horizontal direction, and a support table that supports these, and a horizontal reflection Wafer peripheral edge imaging including a camera that receives light and images the periphery of the wafer peripheral edge, a bevel surface of the wafer 10, a ring illumination system that illuminates the apex surface, a spot illumination system, and a lifting mechanism that raises and lowers these Part 3.
ウェハ１０の周縁端の検査は、ウェハ載置部４に載置されているウェハ１０を所定の速度で回転させながら、例えばウェハ周縁端表面、ウェハ周縁端上ベベル面、ウェハ周縁端アペックス面、ウェハ周縁端下ベベル面、そしてウェハ周縁端下面と逐次測定すれば良い。 The inspection of the peripheral edge of the wafer 10 is performed, for example, while rotating the wafer 10 mounted on the wafer mounting unit 4 at a predetermined speed, for example, the wafer peripheral edge surface, the wafer peripheral edge upper bevel surface, the wafer peripheral edge apex surface, What is necessary is just to measure sequentially with a wafer peripheral edge lower bevel surface and a wafer peripheral edge lower surface.
図２は、本発明の実施例である異物検査装置の全体構成を上からみたときの平面図である。ウェハ１０の端部は、ウェハ周縁端異物検査部２が備えるプリズム系に挟まれるように挿入されている。ウェハ周縁端を撮像するカメラ３３は、昇降機構３４により、撮像するウェハ周縁端部の高さに適合するように上下する。カメラ３３により撮像された画像は画像解析部（図外）に送られ、当該画像に基づいてウェハ周縁端に異常があるかどうかが判別される。 FIG. 2 is a plan view of the entire configuration of the foreign matter inspection apparatus according to the embodiment of the present invention as viewed from above. The end of the wafer 10 is inserted so as to be sandwiched between prism systems provided in the wafer peripheral edge foreign substance inspection unit 2. The camera 33 that images the wafer peripheral edge is moved up and down by the elevating mechanism 34 so as to match the height of the wafer peripheral edge to be imaged. An image captured by the camera 33 is sent to an image analysis unit (not shown), and it is determined whether there is an abnormality at the wafer peripheral edge based on the image.
図３は、ウェハ１０と、ウェハ周縁端異物検査部２が備えるプリズム系（プリズム２２、プリズム２３）、バー型照明系２１、及びウェハ周縁端撮像部３が備えるカメラ３３、リング型照明系３１との関係を示した図である。 FIG. 3 shows a wafer 10, a prism system (prism 22, prism 23) provided in the wafer peripheral edge foreign matter inspection unit 2, a bar illumination system 21, a camera 33 provided in the wafer peripheral edge imaging unit 3, and a ring illumination system 31. It is the figure which showed the relationship.
ウェハ１０の周縁端は、プリズム２２とプリズム２３との間に挿入する構造となっている。プリズム２２、２３の先端に対しどの程度挿入するのかは、ウェハ１０の表面、裏面の検査を周縁端から中心方向にどの程度まで行うかにより自由に決定すればよい。本発明の実施の形態では、ウェハ１０の周縁端を検査することを主目的としているが、本発明はウェハ周縁端の検査にのみ適用されるものではなく、挿入深さの調整とウェハ周縁端異物検査部２の構造を変えることによりウェハ１０の中心部表面又は裏面まで検査することができる。 The peripheral edge of the wafer 10 is configured to be inserted between the prism 22 and the prism 23. The extent to which the prisms 22 and 23 are inserted may be freely determined depending on the extent to which the front and back surfaces of the wafer 10 are inspected from the peripheral edge toward the center. In the embodiment of the present invention, the main purpose is to inspect the peripheral edge of the wafer 10. However, the present invention is not applied only to the inspection of the wafer peripheral edge. By changing the structure of the foreign matter inspection unit 2, it is possible to inspect up to the front surface or back surface of the central portion of the wafer 10.
プリズム２２ａの下側の面にはプリズム２３ａが設けられている。プリズム２３ａはウェハ１０の周縁端上ベベル面からの反射光を水平方向に曲げるためのプリズムである。同様にプリズム２２ｂの上側の面にはプリズム２３ｂが設けられており、ウェハ１０の周縁端の下ベベル面からの反射光を水平方向に曲げるようになっている。 A prism 23a is provided on the lower surface of the prism 22a. The prism 23 a is a prism for bending the reflected light from the bevel surface on the peripheral edge of the wafer 10 in the horizontal direction. Similarly, a prism 23b is provided on the upper surface of the prism 22b, and the reflected light from the lower bevel surface of the peripheral edge of the wafer 10 is bent in the horizontal direction.
プリズム２２ａとプリズム２３ａ、あるいはプリズム２２ｂとプリズム２３ｂは、それぞれ一体型のプリズムとして作製しても良く、また別々に作製し、それらを貼り合わせて作製しても良い。プリズム２３ａ、プリズム２３ｂと、ウェハ１０の周縁端との位置関係については、ウェハ１０のベベル面の傾斜角度、プリズム２３ａ、プリズム２３ｂのカット面の角度から最適な位置を決定すれば良い。 The prism 22a and the prism 23a, or the prism 22b and the prism 23b may be manufactured as an integrated prism, or may be manufactured separately and bonded together. As for the positional relationship between the prisms 23a and 23b and the peripheral edge of the wafer 10, the optimum position may be determined from the inclination angle of the bevel surface of the wafer 10 and the angles of the cut surfaces of the prisms 23a and 23b.
ウェハ周縁端異物検査部２は、バー型照明２１ａ，２１ｂを備えている。バー型照明２１ａは主にウェハ１０の周縁端表面を照らす照明であり、バー型照明２１ｂは主にウェハ１０の周縁端裏面を照らす照明である。これらのバー型照明系２１は複数の白色ＬＥＤから構成することが好ましいが、これに限定されるものではない。例えば、検出したい異物の種類に応じて、白熱ランプ、赤外線ランプ、紫外線ランプ等を用いても良い。バー型照明系の輝度は、撮像カメラ３３がウェハ表面に付着している異物等を撮像するに十分な輝度が確保できればよく、撮像カメラ３３の感度、Ｓ／Ｎ比等のカメラの性能との関係で必要十分な輝度が得られる範囲で決定すれば良い。 The wafer peripheral edge foreign matter inspection unit 2 includes bar-type illuminations 21a and 21b. The bar-type illumination 21a is mainly illumination for illuminating the peripheral edge surface of the wafer 10, and the bar-type illumination 21b is mainly illumination for illuminating the peripheral edge back surface of the wafer 10. These bar-type illumination systems 21 are preferably composed of a plurality of white LEDs, but are not limited thereto. For example, an incandescent lamp, an infrared lamp, an ultraviolet lamp, or the like may be used depending on the type of foreign object to be detected. The brightness of the bar-type illumination system only needs to ensure sufficient brightness for the imaging camera 33 to capture a foreign object or the like adhering to the wafer surface, and the camera performance such as sensitivity of the imaging camera 33 and S / N ratio. It may be determined within a range where necessary and sufficient luminance can be obtained.
撮像カメラ３３はＣＣＤカメラが好ましいが、これに限定されるものではなく、ＣＭＯＳカメラ、赤外線カメラ等、検出したい異物の種類や照明系で使用するランプの種類に応じて適切なカメラを選択すれば良い。 The imaging camera 33 is preferably a CCD camera, but is not limited to this. If a suitable camera is selected according to the type of foreign matter to be detected and the type of lamp used in the illumination system, such as a CMOS camera or an infrared camera. good.
図１，２に示すようにウェハ周縁端異物検査部２の近傍には、ウェハ周縁端撮像部３が設けられている。ウェハ周縁端撮像部３は、図３，４に示すリング型照明系３１、スポット型照明系３２、及びカメラ３３とを含んで構成されている。ここで、リング型照明系３１は、主にウェハ１０の周縁端の上ベベル面、及び下ベベル面を照らすように構成されている。また、スポット型照明系３２は、主にウェハ１０のアペックス面を照らすための照明である。このスポット型照明系３２は同軸落射照明系により作られる。同軸落射照明系とは、ウェハ周縁端撮像部３の筒体内に設けたレンズの光軸と前記筒体の側部に設けた光源からの光が同軸となるように前記筒体内にビームスプリッターを設け、ウェハ１０のアペックス面を照らす照明系である。 As shown in FIGS. 1 and 2, a wafer peripheral edge imaging unit 3 is provided in the vicinity of the wafer peripheral edge foreign matter inspection unit 2. The wafer peripheral edge imaging unit 3 includes a ring illumination system 31, a spot illumination system 32, and a camera 33 shown in FIGS. Here, the ring illumination system 31 is configured to illuminate mainly the upper bevel surface and the lower bevel surface of the peripheral edge of the wafer 10. The spot illumination system 32 is illumination mainly for illuminating the apex surface of the wafer 10. The spot type illumination system 32 is formed by a coaxial epi-illumination system. The coaxial epi-illumination system is a beam splitter in the cylinder so that the optical axis of the lens provided in the cylinder of the wafer peripheral edge imaging unit 3 and the light from the light source provided on the side of the cylinder are coaxial. An illumination system is provided to illuminate the apex surface of the wafer 10.
ウェハ周縁端撮像部３のカメラ３３、リング型照明系３１、スポット型照明３２は図１に示す昇降機構３４により昇降するように構成されている。 The camera 33, the ring illumination system 31, and the spot illumination 32 of the wafer peripheral edge imaging unit 3 are configured to be lifted and lowered by a lifting mechanism 34 shown in FIG.
図４は、ウェハ１０を照らす照明系と、ウェハ１０に照射された照明がプリズムとの関係でどのように反射するかを示した図である。主にバー型照明２１ａによりウェハ１０の周縁端表面を照らす照明光は、ウェハ１０の表面で反射し、プリズム２２ａに入光する。ここで、プリズム２２ａの先端近傍に入射する反射光はプリズム２２ａの先端付近で直角に曲げられて水平方向の反射光２１１となり、レンズを介してカメラ３３に入光する。また、ウェハ１０の周縁端近傍の表面で反射した反射光はプリズム２２ａのカット面の他の端部で直角に曲げられて水平方向の反射光２１２となりカメラ３３に入光する。 FIG. 4 is a diagram showing an illumination system that illuminates the wafer 10 and how the illumination applied to the wafer 10 reflects in relation to the prism. The illumination light that illuminates the peripheral edge surface of the wafer 10 mainly by the bar-type illumination 21a is reflected by the surface of the wafer 10 and enters the prism 22a. Here, the reflected light incident near the tip of the prism 22a is bent at a right angle near the tip of the prism 22a to become the reflected light 211 in the horizontal direction, and enters the camera 33 through the lens. Further, the reflected light reflected by the surface near the peripheral edge of the wafer 10 is bent at a right angle at the other end of the cut surface of the prism 22 a to become the reflected light 212 in the horizontal direction and enters the camera 33.
同様に、主にバー型照明２１ｂによりウェハ１０の周縁端裏面を照らす照明光は、ウェハ１０の裏面で反射し、プリズム２２ｂに入光する。ここで、プリズム２２ｂの先端近傍に入射する反射光はプリズム２２ｂの先端付近で直角に曲げられて水平方向の反射光２１６となりカメラ３３に入光する。また、ウェハ１０の周縁端近傍の裏面で反射した反射光はプリズム２２ｂのカット面の他の端部で直角に曲げられて水平方向の反射光２１７となりカメラ３３に入光する。 Similarly, the illumination light that illuminates the peripheral edge back surface of the wafer 10 mainly by the bar-type illumination 21b is reflected by the back surface of the wafer 10 and enters the prism 22b. Here, the reflected light incident on the vicinity of the tip of the prism 22 b is bent at a right angle near the tip of the prism 22 b to become the reflected light 216 in the horizontal direction and enters the camera 33. Further, the reflected light reflected by the back surface near the peripheral edge of the wafer 10 is bent at a right angle at the other end of the cut surface of the prism 22 b to become reflected light 217 in the horizontal direction and enters the camera 33.
次に、主にリング型照明系３１によりウェハ１０の周縁端上ベベル面を照らす照明光は、ウェハ１０の周縁端上ベベル面で反射しプリズム２３ａに入光し、水平方向に曲げられた反射光２１３となる。同様に主にリング型照明系３１によりウェハ１０の周縁端下ベベル面を照らす照明光は、ウェハ１０の周縁端下ベベル面で反射しプリズム２３ｂに入光し、水平方向に曲げられた反射光２１５となる。 Next, the illumination light that illuminates the bevel surface on the peripheral edge of the wafer 10 mainly by the ring illumination system 31 is reflected by the bevel surface on the peripheral edge of the wafer 10, enters the prism 23 a, and is reflected in a horizontal direction. Light 213 is obtained. Similarly, the illumination light that illuminates the lower peripheral edge bevel surface of the wafer 10 mainly by the ring illumination system 31 is reflected by the lower peripheral edge bevel surface of the wafer 10, enters the prism 23 b, and is reflected light that is bent in the horizontal direction. 215.
また、ウェハ１０の周縁端のアペックス面は、主にスポット型照明系３２により照らされ、アペックス面で反射し、反射光２１４としてレンズを介してカメラ３３に入光する。 The apex surface at the peripheral edge of the wafer 10 is mainly illuminated by the spot illumination system 32, reflected by the apex surface, and enters the camera 33 as reflected light 214 through the lens.
図５は、ウェハ１０の周縁端における反射光をより詳細に示した図である。主にリング型照明系３１によりウェハ周縁端上ベベル面を照らした照明光は、かかるベベル面において反射（反射光２１３’）し、プリズム２３ａに入光し、水平方向の反射光２１３となる。 FIG. 5 shows the reflected light at the peripheral edge of the wafer 10 in more detail. The illumination light mainly illuminating the bevel surface on the wafer peripheral edge by the ring illumination system 31 is reflected (reflected light 213 ′) on the bevel surface, enters the prism 23 a, and becomes reflected light 213 in the horizontal direction.
また、主にリング型照明系３１によりウェハ周縁端下ベベル面を照らした照明光は、かかるベベル面において反射（反射光２１５’）し、プリズム２３ｂに入光し、水平方向の反射光２１５となる。また、主にスポット型照明系３２によりウェハ１０の周縁端アペックス面を照らす照明光は、アペックス面で反射し反射光２１４となる。 Also, the illumination light mainly illuminating the wafer peripheral edge lower bevel surface by the ring illumination system 31 is reflected (reflected light 215 ′) on the bevel surface, enters the prism 23 b, and is reflected by the horizontal reflected light 215. Become. The illumination light that illuminates the apex surface of the peripheral edge of the wafer 10 mainly by the spot type illumination system 32 is reflected by the apex surface and becomes reflected light 214.
図６は、本発明の実施例である異物検査装置のブロック図である。ウェハ周縁端撮像部３が備えるカメラ３３、リング型照明系３１、スポット型照明系３２の昇降の制御、及び照明系（バー型照明系２１、リング型照明系３１、スポット型照明系３２）の制御、そしてカメラ３３の画像の解析と解析結果からウェハ１０の周縁端に異常があるかどうかの判別をするのが、昇降制御・画像判別装置４０である。昇降制御・画像判別装置４０のモータ制御部４１１は、インターフェイスを介して、ウェハ周縁端撮像部３の昇降機構３４と接続し、カメラ３３等の昇降を制御する。また、同装置４０の画像解析部４１２はカメラ３３とインターフェイスを介して接続しており、カメラ３３が撮像した画像を同装置４０内のメモリに蓄積するとともに画像を解析し、ウェハ１０の周縁端のどの場所に異常があるかを解析し出力する機能を備えている。 FIG. 6 is a block diagram of a foreign matter inspection apparatus that is an embodiment of the present invention. Control of raising and lowering of the camera 33, ring illumination system 31, and spot illumination system 32 included in the wafer peripheral edge imaging unit 3, and illumination systems (bar illumination system 21, ring illumination system 31, and spot illumination system 32). It is the elevation control / image discrimination device 40 that determines whether there is an abnormality at the peripheral edge of the wafer 10 from the control and the analysis of the image of the camera 33 and the analysis result. The motor control unit 411 of the elevation control / image discrimination device 40 is connected to the elevation mechanism 34 of the wafer peripheral edge imaging unit 3 via an interface to control the elevation of the camera 33 and the like. The image analysis unit 412 of the apparatus 40 is connected to the camera 33 via an interface, stores an image captured by the camera 33 in a memory in the apparatus 40, analyzes the image, and analyzes the peripheral edge of the wafer 10. It has a function to analyze and output the location of abnormalities in the.
また、昇降制御・画像判別装置４０は、照明制御部４１３を備え、バー型照明系２１、リング型照明系３１、スポット型照明系３２の点灯及び輝度を制御する照明制御装置５０とインターフェイスを介して接続している。照明制御部４１３により、最適な撮像条件を定め、その条件に合致するように照明系を制御することで、ウェハ１０の周縁端の表面、上ベベル面、アペックス面、下ベベル面、裏面を撮像するように構成されている。 Further, the elevation control / image discrimination device 40 includes an illumination control unit 413, and interfaces with an illumination control device 50 that controls lighting and luminance of the bar-type illumination system 21, the ring-type illumination system 31, and the spot-type illumination system 32. Connected. The illumination control unit 413 determines optimal imaging conditions and controls the illumination system so as to meet the conditions, thereby imaging the front surface, upper bevel surface, apex surface, lower bevel surface, and back surface of the wafer 10. Is configured to do.
図７は、レーザ光を照射し、光散乱によりウェハに付着する異物を検査する異物検査装置（本出願人が先に出願した特願２００７−１４７４８０の異物検査装置）を用い、ウェハ周縁端の上ベベル面、アペックス面、下ベベル面を検査をした結果を示したグラフである。なお、測定したウェハの直径は３００ｍｍ、測定ピッチは０．４度である。 FIG. 7 shows a foreign matter inspection apparatus (foreign application inspection apparatus of Japanese Patent Application No. 2007-147480 previously filed by the present applicant) for inspecting foreign matter adhering to a wafer by light scattering and irradiating a laser beam. It is the graph which showed the result of having test | inspected the upper bevel surface, the apex surface, and the lower bevel surface. The measured wafer diameter is 300 mm and the measurement pitch is 0.4 degrees.
図７の縦軸は電圧であり、この値が大きいほど異物のサイズが大きいことを示す。また、横軸は角度であり、ウェハ周縁端の検査開始位置を０度とし、一周すると３６０度となる。ここで図７に示す画像は、上ベベル面、アペックス面、下ベベル面について、上述した光散乱による異物検査装置により特定された異物を本実施例の装置により撮像したときの画像である。図７に示す通り、光散乱による異物検査装置が特定した場所を本実施例の異物検査装置によって撮像すると、特定された場所に図７のグラフから判別される異物を画像として明瞭に検出できた。 The vertical axis in FIG. 7 represents voltage, and the larger the value, the larger the size of the foreign matter. Also, the horizontal axis is an angle, and the inspection start position at the peripheral edge of the wafer is 0 degree, and when it goes around, it becomes 360 degrees. Here, the image shown in FIG. 7 is an image of the upper bevel surface, apex surface, and lower bevel surface when the foreign matter specified by the foreign matter inspection device using light scattering described above is picked up by the device of this embodiment. As shown in FIG. 7, when the location identified by the foreign matter inspection apparatus by light scattering is imaged by the foreign matter inspection device of the present embodiment, the foreign matter discriminated from the graph of FIG. 7 can be clearly detected as an image at the identified location. .
１…異物検査装置
２…ウェハ周縁端異物検査部
３…ウェハ周縁端撮像部
４…ウェハ載置部
１０…ウェハ
２１…バー型照明系
２２，２３…プリズム
３１…リング型照明系
３２…スポット型照明系（同軸落射照明系）
３３…カメラ
３４…昇降機構
４０…昇降制御・画像判別装置
５０…照明制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Foreign substance inspection apparatus 2 ... Wafer peripheral edge foreign material inspection part 3 ... Wafer peripheral edge imaging part 4 ... Wafer mounting part 10 ... Wafer 21 ... Bar type illumination system 22, 23 ... Prism 31 ... Ring type illumination system 32 ... Spot type Lighting system (coaxial epi-illumination system)
33 ... Camera 34 ... Elevating mechanism 40 ... Elevating control / image discrimination device 50 ... Illumination control device
Claims (13)
前記ウェハ周縁端の近傍の上下に前記ウェハの表面又は裏面からの反射光を水平方向に曲げるプリズム１を前記ウェハ周縁端を挟みこむように設け、前記水平方向に曲げられた反射光路上に設けたカメラにより前記ウェハ周縁端を検査することを特徴とするウェハ周縁端の異物検査方法。 Wafer peripheral edge that illuminates the peripheral edge of the wafer with a plurality of illumination systems, images each part of the peripheral edge of the wafer with a camera, analyzes the captured image, and inspects for foreign matter and / or defects attached to the peripheral edge of the wafer In the foreign matter inspection method of
The prism 1 for bending the reflected light from the front or back surface of the wafer in the horizontal direction is provided above and below the wafer peripheral edge so as to sandwich the wafer peripheral edge, and provided on the reflected light path bent in the horizontal direction. A method for inspecting a foreign substance at a peripheral edge of a wafer, wherein the peripheral edge of the wafer is inspected by a camera.
前記ウェハ周縁端の表面又は裏面からの反射光を水平方向に曲げるプリズム１と、
前記ウェハ周縁端のベベル面からの反射光を水平方向に曲げるプリズム２と、
前記水平方向に曲げられた反射光を撮像するカメラと、
前記カメラにより撮像した画像を解析し、前記ウェハ周縁端に付着する異物、及び/又は欠陥の有無を判別する判別手段と、
前記水平方向に曲げられた反射光を受光できるように前記カメラを昇降させるカメラ昇降手段と
を備えたことを特徴とするウェハ周縁端の異物検査装置。 An illumination system that illuminates the peripheral edge of the wafer thoroughly,
A prism 1 for bending the reflected light from the front or back surface of the peripheral edge of the wafer in a horizontal direction;
A prism 2 for bending the reflected light from the bevel surface at the peripheral edge of the wafer in a horizontal direction;
A camera that images the reflected light bent in the horizontal direction;
Analyzing the image picked up by the camera, a determination means for determining the presence of foreign matter and / or defects attached to the peripheral edge of the wafer,
The apparatus for inspecting a foreign substance at a peripheral edge of a wafer, comprising: a camera elevating means for elevating the camera so that the reflected light bent in the horizontal direction can be received.
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