JP2014190797A - シリコンウェハの欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送中のシリコンウェハを回転させることなく、欠陥の検出率を向上させること。
【解決手段】シリコンウェハ８０を搬送する搬送部１０と、搬送されるシリコンウェハ８０が第１の位置２１を通過する際に、当該シリコンウェハの下面８１において搬送方向Ｐと＋４５°を成す直線２１に沿った領域に赤外線を照射する第１の赤外線照射部２０と、第１の赤外線照射部２０から照射されてシリコンウェハ８０を透過した散乱透過光又は正透過光を撮像する第１の撮像部４０と、搬送されるシリコンウェハ８０が、第２の位置３１を通過する際に、当該シリコンウェハの下面８１において搬送方向Ｐと−４５°を成す直線３１に沿った領域に赤外線を照射する第２の赤外線照射部３０と、第２の赤外線照射部３０から照射されてシリコンウェハ８０を透過した散乱透過光又は正透過光を撮像する第２の撮像部５０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリコンウェハ内のクラック等の欠陥の有無を検査する、シリコンウェハの欠陥検査装置に関する。

この種の欠陥検査装置は、例えば特許文献１〜３に開示されている。同文献１〜３の欠陥検査装置は、被検査体であるシリコンウェハを一方に搬送しながら、当該シリコンウェハの一方の面において搬送方向と直角を成す直線に沿った領域に赤外線を照射し、その透過光をカメラにて撮像するようにしている。そして、撮像により得られた画像データにおいて、シリコンウェハの正常な部分と、クラック等の欠陥部分とのコントラストの相違や、予め記憶している欠陥部分特有の画像パターンとの照合処理などにより欠陥の有無を判別するようにしている。

同文献１〜３に開示されている欠陥検査装置は、いずれもシリコンウェハの一方の面に赤外線を直角に入射し、この入射角と同じ角度で他方の面から出る透過光（以下「正透過光」ともいう。）を撮像している。

特許文献１〜３には記載されていないが、本願出願人は、図６に示すように、赤外線照射部９１からシリコンウェハ８０の下面８１に直角以外の角度θ３（例えばθ３＝４５°）で赤外線を入射し、シリコンウェハ８０内を透過する際に散乱する散乱光（以下「散乱透過光」ともいう。）をラインセンサカメラ９２で撮像するようにしている。このように散乱透過光を撮像して得られた画像データにおいても、シリコンウェハの正常な部分と、クラック等の欠陥部分とのコントラストの相違などに基づき欠陥の有無が判別されるが、散乱透過光を撮像して得られた画像データの方が、得られた画像データにおいて欠陥画像が明確に表れることが多い。

特開２０１０−３４１３３号公報 特開２０１１−５２９６７号公報 特開２０１２−２６４８号公報

ところで、シリコンウェハへの赤外線の入射角を直角とした検査装置であっても、直角以外の角度とした検査装置であっても、シリコンウェハに含まれるクラックの方向性によって、欠陥の検出率が極度に悪化することがある。例えば図７（ａ）に示すように、クラック８３がシリコンウェハ８０の搬送方向（矢印Ｐが示す方向）に沿って形成されている場合と、図７（ｂ）に示すように、クラック８４がシリコンウェハの搬送方向に対して４５°傾いて形成されている場合とでは、クラック８３，８４の大きさが同じであっても、前者の方がクラックの検出率が悪くなる。

このような問題を解消するために、例えば、赤外線の照射および撮像を行う検査位置を検査ライン上に２カ所設け、その２カ所の検査位置の間に、シリコンウェハを鉛直線回りに９０°回転させる方向回転装置を設置することが考えられる。そうすることで、最初の検査位置で透過光を撮像した後、方向回転装置にてシリコンウェハを９０°回転させ、さらに、後の検査位置で透過光を撮像すれば、シリコンウェハの向き（クラックの向き）が９０°異なる２つの画像データを取得することができる。そして、これらの２つの画像データは、多くの場合、クラックの影響を受けた部分の画像が顕著に相違するため、クラックの影響を受けた画像部分が比較的不鮮明な一方の画像データからクラックを検出できなくても、クラックの影響を受けた画像部分が比較的鮮明な他方の画像データからクラックを検出する可能性が高くなる。

ところが、上記方向反転装置によりシリコンウェハを９０°回転させるようにすれば、回転時の機械的な振動がシリコンウェハに伝わり、その振動によってシリコンウェハを破損してしまうことが懸念される。また、方向反転装置により、シリコンウェハを回転させると、その回転処理に一定の時間を費やすことから、ライン全体での検査処理速度が大幅に低下してしまう。

本発明は、かかる課題に鑑みて創案されたものであり、シリコンウェハを一方に搬送しつつ、シリコンウェハの一方の面に赤外線を照射し、当該シリコンウェハを透過した正透過光または散乱透過光を撮像して得た画像データに基づきクラック等の欠陥の有無を検査する、シリコンウェハの欠陥検査装置において、搬送中のシリコンウェハを回転させることなく、欠陥の検出率を向上させることができるシリコンウェハの欠陥検査装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のシリコンウェハの欠陥検査装置は、シリコンウェハを搬送する搬送部と、前記搬送部により搬送されるシリコンウェハが第１の位置を通過する際に、当該シリコンウェハの一方の面において搬送方向と所定の第１の角度を成す直線に沿った領域に赤外線を照射する第１の赤外線照射部と、前記第１の赤外線照射部から照射されてシリコンウェハを透過した散乱透過光又は正透過光を撮像する第１の撮像部と、前記搬送部により搬送されるシリコンウェハが、前記第１の位置と異なる第２の位置を通過する際に、当該シリコンウェハの一方又は他方の面において搬送方向と前記第１の角度と異なる所定の第２の角度を成す直線に沿った領域に赤外線を照射する第２の赤外線照射部と、前記第２の赤外線照射部から照射されてシリコンウェハを透過した散乱透過光又は正透過光を撮像する第２の撮像部と、を備えている。

かかる構成を備えるシリコンウェハの欠陥検査装置によれば、シリコンウェハを回転させることなく、シリコンウェハ内のクラック等の欠陥に対して異なる方向から赤外線を照射して撮像した２種類の画像データが得られる。これらの２種類の画像データに基づいて欠陥の有無を判別すれば、欠陥検出率を向上させることができる。

前記第１の角度と前記第２の角度との差は略９０°であることが望ましい。

かかる構成を備えるシリコンウェハの欠陥検査装置によれば、９０°の角度差で赤外線を照射して得られる２つの画像データを比較すると、欠陥の影響を受けた部分の画像が顕著に相違しやすいため、シリコンウェハに含まれるクラック等の欠陥が方向性のあるものであっても、少なくとも一方の画像データから欠陥を検出できる可能性が高くなる。

搬送方向と前記第１の角度との成す角度が略＋４５°であり、搬送方向と前記第２の角度との成す角度が略−４５°であるか、若しくは、搬送方向と前記第１の角度との成す角度が略−４５°であり、搬送方向と前記第２の角度との成す角度が略＋４５°であることが望ましい。

かかる構成を備えるシリコンウェハの欠陥検査装置によれば、９０°の角度差で赤外線を照射して得られる２つの画像データに基づき欠陥の有無を判別できるため、欠陥の検出率を向上させることができるとともに、赤外線照射部および撮像部の幅サイズを最小限にすることができる。

前記第１の赤外線照射部は、前記シリコンウェハの一方の面に直角以外の角度で赤外線を入射するものであり、前記第１の撮像部は、当該シリコンウェハを透過した散乱透過光を撮像するものであり、前記第２の赤外線照射部は、前記シリコンウェハの一方又は他方の面に直角以外の角度で赤外線を入射するものであり、前記第２の撮像部は、当該シリコンウェハを透過した散乱透過光を撮像するものである、ことが望ましい。

散乱透過光を撮像して得られた画像データは、正透過光を撮像して得られた画像データよりも、欠陥画像が明確に表れやすいので、欠陥の検出率を更に向上させることができる

前記第１の赤外線照射部は、前記シリコンウェハの一方の面に略４５°の角度で赤外線を入射するものであり、前記第２の赤外線照射部は、前記シリコンウェハの一方又は他方の面に略４５°の角度で赤外線を入射するものである、ことが更に望ましい。

シリコンウェハに対して４５°の角度で赤外線を入射して得られる透過光の画像データには、欠陥画像が明確に表れやすいので、欠陥の検出率をより一層に向上させることができる

上記構成を備えるシリコンウェハの欠陥検査装置において、前記第１の撮像部により撮像された第１の画像データに基づいて欠陥の有無を判別するとともに、前記第２の撮像部により撮像された第２の画像データに基づいて欠陥の有無を判別し、少なくとも一方の画像データに基づいて欠陥有りと判別した場合は、所定の欠陥検出処理を行う画像データ処理部を備える、ものとすることが望ましい。

本発明によれば、シリコンウェハに機械振動を与えたり、検査処理速度を低下させることなく、当該シリコンウェハ内のクラック等の欠陥の検出率を向上させることができる。

本発明の実施の形態に係るシリコンウェハの欠陥検査装置を示す概略平面図である。 図１におけるＡ矢視図である。 図１におけるＢ矢視図である。 （ａ）は、一方に搬送されるシリコンウェハ上での第１の撮像部の走査位置の変化を示す模式図である。（ｂ）は、一方に搬送されるシリコンウェハ上での第２の撮像部の走査位置の変化を示す模式図である。 画像データ処理部およびその周囲の関連機器を示す図である。 シリコンウェハの下面に４５°で赤外線を入射し、シリコンウェハ内を透過する際に散乱する散乱光をラインセンサカメラで撮像する様子を示した図である。 方向性の異なるクラックを有するシリコンウェハが搬送される様子を示した図である。

以下、本発明の実施の形態に係るシリコンウェハの欠陥検査装置について図面を参照しながら説明する。被検査体となるシリコンウェハは、単結晶シリコンウェハ、多結晶シリコンウェハの何れであってもよい。図１〜図３に示すように、シリコンウェハの欠陥検査装置１００は、搬送部１０、第１および第２の赤外線照射部２０，３０、第１および第２の撮像部４０，５０、画像データ処理部６０（図５参照）、各部を支持する装置フレーム７０等で主に構成されている。

搬送部１０は、サーボモータ１１、駆動軸１２、回転動力伝達ベルト１３、従動軸１４，１４’、コンベアベルト１５等で構成されている。詳細に説明すると、サーボモータ１１の出力軸には、駆動軸１２が直結されている。駆動軸１２および従動軸１４にはそれぞれプーリ１６が取付けられており、各２つのプーリ１６に巻き掛けられた回転動力伝達ベルト１３を介して、サーボモータ１１の回転動力が駆動軸１２および各従動軸１４に伝達されるようになっている。なお、駆動軸１２、従動軸１４，１４’等は、所定の軸受けを介して装置フレーム７０等の不動部位に支持されている。

駆動軸１２と従動軸１４’、従動軸１４と従動軸１４’には、それぞれコンベアベルト１５が２列を成して巻き掛けられている。このコンベアベルト１５は、駆動軸１２又は従動軸１４の回転駆動力により回転走行し、このコンベアベルト１５上に載置されるシリコンウェハ８０を水平かつ直線方向一方に搬送する。コンベアベルト１５の各列は、それぞれ複数のコンベアベルト１５にて構成されており、同列におけるコンベアベルト１５同士の間には、後述する赤外線を通過させるための隙間１７が形成されている。もちろん、この隙間１７は、水平方向に搬送されるシリコンウェハ８０が水平方向に対して傾いたり揺れたりすることのない程度の寸法とされる。

第１および第２の赤外線照射部２０，３０は、例えば赤外線発生装置、この赤外線発生装置が発生した赤外線をライン状に照射するライン・ライトガイドなどで構成される。照射する赤外線としては、例えば波長が９００ｎｍ〜１８００ｎｍのものを用いることができる。

第１の赤外線照射部２０は、コンベアベルト１５により搬送されるシリコンウェハ８０が所定の第１の位置２１を通過する際に、当該シリコンウェハ８０の下面８１において搬送方向と所定の第１の角度α１（本実施形態ではα１＝＋４５°）を成す直線（図１において符号２１が示す２点鎖線）に沿った領域に赤外線を照射するように設置されている。さらに、第１の赤外線照射部２０は、図２に示すように、シリコンウェハ８０の下面８１に角度θ１（本実施形態ではθ１＝４５°）で赤外線を入射するように設置されている。

第２の赤外線照射部３０は、第１の赤外線照射部２０よりも搬送方向下流側に設置されている。第２の赤外線照射部３０は、コンベアベルト１５により搬送されるシリコンウェハ８０が所定の第２の位置３１を通過する際に、当該シリコンウェハ８０の下面８１において搬送方向と所定の第２の角度α２（本実施形態ではα２＝−４５°）を成す直線（図１において符号３１が示す２点鎖線）に沿った領域に赤外線を照射するように設置されている。さらに、第２の赤外線照射部３０は、図３に示すように、シリコンウェハ８０の下面８１に角度θ２（本実施形態ではθ２＝４５°）で赤外線を入射するように設置されている。

なお、上記説明より明らかであるが、上記第１の位置２１と第２の位置３１とは互いに異なる位置である。また、上記した搬送方向と所定の第１の角度α１を成す直線と、搬送方向と所定の第２の角度α２を成す直線とは、互いに非平行のものである。

第１および第２の撮像部４０，５０は、例えば、カメラレンズ、ＣＣＤラインセンサ（又はＣＭＯＳラインセンサ）などで構成される。これらの撮像部４０，５０で撮像された画像データは後述する画像データ処理部６０へ転送される。各撮像部４０，５０は、図示しないカメラ支持フレーム等に固定されている。

第１の撮像部４０は、図２に示すように、シリコンウェハ８０の上面８２に対して直角に対向し、図１に示す、搬送方向と第１の角度α１を成す直線（符号２１が示す２点鎖線）に上から視て重なるようにそのラインセンサの列を配置している。この第１の撮像部４０は、第１の赤外線照射部２０からシリコンウェハ８０の下面８１に照射されて、当該シリコンウェハ８０を透過した散乱透過光を撮像する。図４（ａ）に示す線分１〜５は、一方に搬送されるシリコンウェハ８０上での第１の撮像部４０の走査位置の変化を示している。すなわち、第１の撮像部４０は、矢印Ｐの方向へ搬送されるシリコンウェハ８０に対して、相対的に線分１から線分２、線分３、線分４、線分５へと走査位置を移動させて、シリコンウェハ８０全体を走査する。なお、第１の撮像部４０は、カメラレンズ４１およびラインセンサを２台備えているが、これは、ラインセンサの列を搬送方向に対して４５°傾けたことにより、一定の解像度を維持するという条件の下で幅広くなった撮像範囲を確保するためである。このことは、後述する第２の撮像部５０も同様である。

第２の撮像部５０は、図３に示すように、シリコンウェハ８０の上面８２に対して直角に対向し、図１に示す、搬送方向と前記第２の角度α２を成す直線（符号３１が示す２点鎖線）に上から視て重なるようにラインセンサの列を配置している。この第２の撮像部５０も、第２の赤外線照射部３０からシリコンウェハ８０の下面８１に照射されて、当該シリコンウェハ８０を透過した散乱透過光を撮像する。図４（ｂ）に示す線分１〜５は、一方に搬送されるシリコンウェハ８０上での第２の撮像部４０の走査位置の変化を示している。すなわち、第２の撮像部５０も、矢印Ｐの方向へ搬送されるシリコンウェハ８０に対して、相対的に線分１から線分２、線分３、線分４、線分５へと走査位置を移動して、シリコンウェハ８０全体を走査する。

図５に示すように、画像データ処理部６０は、例えばパーソナル・コンピュータ等の演算処理機６１に所定のプログラムを組み込んで当該プログラムを実行することで構築される。画像データ処理部６０は、第１の撮像部４０および第２の撮像部５０から入力される第１の画像データおよび第２の撮像部５０に基づいて、シリコンウェハ８０におけるクラック等の欠陥の有無を判別する。すなわち、画像データ処理部６０は、第１の画像データに基づいて欠陥の有無を判別するとともに、第２の画像データに基づいて欠陥の有無を判別し、少なくとも何れか一方の画像データに基づいて欠陥有りと判別した場合は、所定の欠陥検出処理を行う。一方、何れの画像データについても欠陥が検出されない場合は、所定の欠陥非検出処理を行う。上記所定の欠陥検出処理としては、欠陥を検出した旨の情報をモニタ６２に表示する処理、シリコンウェハ全体の画像とともに、欠陥部分画像を正常部分と識別可能にモニタ６２に表示する処理等が挙げられる。また、上記所定の欠陥非検出処理としては、欠陥を検出しなかった旨の情報をモニタ６２に表示する処理等が挙げられる。

このように本発明の実施の形態に係るシリコンウェハの欠陥検査装置１００によれば、シリコンウェハ８０を回転させることなく、クラック等の欠陥に異なる方向から赤外線を照射して撮像した２つの画像データを得ることができる。多くの場合、得られた２つの画像データは、クラック等の影響を受けた部分の画像が相違するため、クラック等の欠陥の影響を受けた画像部分が比較的不鮮明な一方の画像データからクラックを検出できなくても、クラック等の欠陥の影響を受けた画像部分が比較的鮮明な他方の画像データからクラックを検出することができることが多くなる。その結果、欠陥の検出率が向上する。

また、本発明の実施の形態に係るシリコンウェハの欠陥検査装置１００によれば、シリコンウェハ８０を回転させることなく、クラック等の欠陥に異なる方向から赤外線を照射して撮像した２つの画像データを得ることができるので、検査処理速度を低下させることなく、欠陥の検出率を向上させることができる。

なお、既述の実施形態では、第１の赤外線照射部２０および第２の赤外線照射部３０がシリコンウェハ８０の下面８１に直角以外の角度（４５°）で赤外線を入射し、当該シリコンウェハ８０を透過した散乱透過光を撮像するようにしたが、赤外線の入射角を直角にして当該シリコンウェハ８０を透過した正透過光を各撮像部４０，５０で撮像するようにしても一定の欠陥検出率の向上が期待できる。この場合に得られる２つの画像データにおいても、クラック等の影響を受けた部分の画像が相違するからである。

また、既述の実施形態では、第１および第２の赤外線照射部２０，３０をシリコンウェハ８０の搬送経路の下側に設置し、第１および第２の撮像部４０，５０をシリコンウェハ８０の搬送経路の上側に設置したが、第１および第２の赤外線照射部２０，３０をシリコンウェハ８０の搬送経路の上側に設置し、第１および第２の撮像部４０，５０をシリコンウェハ８０の搬送経路の下側に設置することも可能である。また、既述の実施形態において、第１の赤外線照射部２０又は第２の赤外線照射部３０の何れかをシリコンウェハ８０の搬送経路の上側に設置し、搬送経路の上側に設置された赤外線照射部に対応する撮像部をシリコンウェハ８０の搬送経路の下側に設置することも可能である。

本発明は、例えば、シリコンウェハをベルトコンベア上で一方に搬送しながら、シリコンウェハ内のクラックの有無を検査する欠陥検査装置に適用することができる。

１０ 搬送部
２０ 第１の赤外線照射部
２１ 第１の位置（搬送方向と所定の第１の角度を成す直線）
３０ 第２の赤外線照射部
３１ 第２の位置（搬送方向と所定の第２の角度を成す直線）
４０ 第１の撮像部
５０ 第２の撮像部
６０ 画像データ処理部
８０ シリコンウェハ
１００ シリコンウェハの欠陥検査装置

Claims (7)

1. シリコンウェハを搬送する搬送部と、
   前記搬送部により搬送されるシリコンウェハが第１の位置を通過する際に、当該シリコンウェハの一方の面において搬送方向と所定の第１の角度を成す直線に沿った領域に赤外線を照射する第１の赤外線照射部と、
   前記第１の赤外線照射部から照射されてシリコンウェハを透過した散乱透過光又は正透過光を撮像する第１の撮像部と、
   前記搬送部により搬送されるシリコンウェハが、前記第１の位置と異なる第２の位置を通過する際に、当該シリコンウェハの一方又は他方の面において搬送方向と前記第１の角度と異なる所定の第２の角度を成す直線に沿った領域に赤外線を照射する第２の赤外線照射部と、
   前記第２の赤外線照射部から照射されてシリコンウェハを透過した散乱透過光又は正透過光を撮像する第２の撮像部と、
   を備えることを特徴とするシリコンウェハの欠陥検査装置。
2. 請求項１に記載のシリコンウェハの欠陥検査装置において、
   前記第１の角度と前記第２の角度との差が略９０°である、ことを特徴とするシリコンウェハの欠陥検査装置。
3. 請求項１に記載のシリコンウェハの欠陥検査装置において、
   搬送方向と前記第１の角度との成す角度が略＋４５°であり、搬送方向と前記第２の角度との成す角度が略−４５°である、ことを特徴とするシリコンウェハの欠陥検査装置。
4. 請求項１に記載のシリコンウェハの欠陥検査装置において、
   搬送方向と前記第１の角度との成す角度が略−４５°であり、搬送方向と前記第２の角度との成す角度が略＋４５°である、ことを特徴とするシリコンウェハの欠陥検査装置。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載のシリコンウェハの欠陥検査装置において、
   前記第１の赤外線照射部は、前記シリコンウェハの一方の面に直角以外の角度で赤外線を入射するものであり、前記第１の撮像部は、当該シリコンウェハを透過した散乱透過光を撮像するものであり、
   前記第２の赤外線照射部は、前記シリコンウェハの一方又は他方の面に直角以外の角度で赤外線を入射するものであり、前記第２の撮像部は、当該シリコンウェハを透過した散乱透過光を撮像するものである、ことを特徴とするシリコンウェハの欠陥検査装置。
6. 請求項５に記載のシリコンウェハの欠陥検査装置において、
   前記第１の赤外線照射部は、前記シリコンウェハの一方の面に略４５°の角度で赤外線を入射するものであり、
   前記第２の赤外線照射部は、前記シリコンウェハの一方又は他方の面に略４５°の角度で赤外線を入射するものである、ことを特徴とするシリコンウェハの欠陥検査装置。
7. 請求項１〜６の何れか１項に記載のシリコンウェハの欠陥検査装置において、
   前記第１の撮像部により撮像された第１の画像データに基づいて欠陥の有無を判別するとともに、前記第２の撮像部により撮像された第２の画像データに基づいて欠陥の有無を判別し、少なくとも一方の画像データに基づいて欠陥有りと判別した場合は、所定の欠陥検出処理を行う画像データ処理部を備える、ことを特徴とするシリコンウェハの欠陥検査装置。

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