JP5273926B2 - 欠陥検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板の端面と、表面や裏面の欠陥を検査するために用いられる欠陥検査装置に関する。

例えば、フォトリソグラフィープロセスを用いた半導体ウェハの製造工程などでは、基板上に所定の膜を成膜した後にパターン化したレジスト層を形成する。レジストを塗布するときに膜ムラが生じたり、塵埃が付着などしたりしていると、エッチング後のパターンの線幅不良や、パターン内のピンホールなどの欠陥の原因になる。このため、エッチング前に作業者が全ての基板に対して目視で観察を行い、ピンホールなどの欠陥の有無を検査している。
ここで、欠陥検査を目視で行うと、作業者の経験の差によって検査結果にばらつきが生じ易いので、欠陥検査装置に判断機能を持たせることが望ましい。さらに、クリーンルーム内に作業者が入ると、塵埃が発生する原因になるので、作業者から基板を隔離した状態で観察できるようにすることが好ましい。

そこで、従来の欠陥検査装置には、半導体ウェハなどの基板に照明光を照射したときの反射光を撮像し、このとき得られる画像データから基板の欠陥検査を行うと共に、画像処理によって欠陥を抽出するように構成したものがある。この欠陥検査装置では、作業者と基板を隔離することができる。画像処理で欠陥抽出を行うことで、作業者による検査のばらつきが防止される。
このような従来の欠陥検査装置としては、例えば、特許文献１に開示されているように、照明手段と撮像手段を基板の裏面側も撮像可能に設けたものがある。レジストが基板の裏面に回りこんで裏面の周縁部が盛り上がったり、塵埃が付着していたりした場合、又は裏面に傷がある場合などは、裏面側の画像を取得することで、そのような欠陥を検査できる。
さらに、例えば、特許文献２に開示されているように、基板の端面の傾斜した部分に対応して複数の撮像手段を配置し、基板の端面の検査ができるように構成されたものがある。
国際公開第２００３／０２７６５２号パンフレット 特開２００１−２２１７４９号公報

近年では、基板の表面や裏面に加えて、端面検査の必要性が増しており、特許文献１のような構成と、特許文献２のような構成を備える欠陥検査装置が開発されている。しかしながら、このような構成では、表面、裏面、端面のそれぞれの欠陥情報と検査画面が別々に表示されていたので、作業者は画面を切り換えるなどして欠陥を確認しなければならず、作業が煩雑であった。また、端面の検査を追加すると、その分だけ検査に要する時間が長くなるという課題があった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、欠陥検査を効率的に、かつ確実に行えるようにすることを主な目的とする。

上記の課題を解決する本発明は、基板の端面全体の２次元画像を取得する端面検査部と、基板の表面全体と裏面全体の少なくとも一方の２次元画像を取得する平面検査部と、前記平面検査部で取得した表面画像と裏面画像の少なくとも一方と、前記端面検査部で取得した端面画像のそれぞれに対して欠陥検査を行い、検査結果を含む基板の３次元画像を作成する制御部と、前記３次元画像を表示する表示部と、を備え、前記３次元画像は、前記表面画像と前記裏面画像の少なくとも一方と、前記端面画像とのそれぞれを、前記基板の全体の構造データに基づく３次元形状の表面に関連付けて貼り付けて形成した３次元画像であることを特徴とする欠陥検査装置基板とした。
この欠陥検査装置は、端面の検査と表面や裏面の検査を行った際に、端面の画像と、表面や裏面の画像を関連付けて３次元画像を作成する。基板に欠陥があった場合には、３次元画像中で実際の位置に対応して欠陥が表示される。

本発明によれば、３次元画像を作成することで、欠陥の状態や基板上での欠陥の位置を容易に確認できる。端面や表面、裏面といった基板表層の欠陥の情報を一括して連続的に把握することが可能になるので、検査が容易になり、検査時間を短縮できる。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、欠陥検査装置１は、基板Ｗを運ぶ搬送部２と、基板Ｗの端面の欠陥検査をする端面検査部３と、基板Ｗの表面及び裏面のそれぞれの欠陥検査が可能な平面検査部４と、装置全体を制御する制御部５と、欠陥検査の結果などを表示する表示部６と、作業者が操作する操作部７とを含んで構成されている。欠陥検査装置１の検査対象は、半導体ウェハなどの円形の基板が図示されているが、その他の形状の基板であっても良い。なお、図１において、実線の矢印は基板Ｗの移動を示し、破線の矢印はデータの流れを示す。

搬送部２は、基板Ｗを端面検査部３と平面検査部４のそれぞれに搬送するために用いられ、カセット搬入出部１１と、アライナ１２と、搬送アーム１３とを有する。カセット搬入出部１１は、基板Ｗを複数枚収納した不図示のカセットが作業者やロボットによって搭載される。搬送アーム１３は、カセット搬入出部１１に搭載されたカセットから基板Ｗを１枚取り出してアライナ１２と端面検査部３と平面検査部４とにそれぞれ順番に搬送する構成を有し、例えば、多関節ロボットが使用される。アライナ１２は、回転ステージを備え、基板Ｗの偏心位置や、ノッチを基準とした回転角度を検知する非接触式のセンサを有する。搬送アーム１３で端面検査部３や平面検査部４に基板Ｗを搬送する際に、アライナ１２からの基板Ｗの偏心量や回転角度の情報をもとに基板Ｗの位置決めを行う。

端面検査部３は、ベース２１に回転ステージ２２が基板Ｗを回転可能に取り付けられている。回転ステージ２２は、基板Ｗを保持する手段、例えば、不図示の吸着孔を有している。さらに、回転ステージ２２の側方には、エリアセンサカメラ２３と、照明装置２４が基板Ｗの端面を撮像可能に配置されている。
平面検査部４は、基板Ｗの周縁部を保持する枠状の保持部材３１を有する。保持部材３１には、回転軸３２を中心にして回転可能になっている。回転軸３２は、平面視で基板Ｗの中心を通り、基板Ｗと略平行に延びている。

図２に保持部材３１の一例を示す。この保持部材３１は、フレーム３３が十分な剛性を有する八角形の輪状に形成されている。フレーム３３の各辺のうち対向する４つの辺に相当する部分の内周側には、支持部３４が１つずつ設けられている。支持部３４は、基板Ｗの裏面の周縁部を真空吸着や静電チャックといった吸着部を備えたフレーム３３の内側に突出した保持部により基板Ｗを保持する構成になっている。基板Ｗの裏面まで広く撮像する必要がある場合は、フレーム３３に基板Ｗの端面を挟持する部材を設けても良い。フレーム３３の内周は、基板Ｗの外径より大きく、平面視で基板Ｗをフレーム３３内に収めることができる。さらに、フレーム３３の対向する一対の端部に回転軸３２がそれぞれ固定されている。これら回転軸３２は、その軸中心がフレーム３３に基板Ｗを支持させたときの基板Ｗの平面中心（重心位置に略等しい）及び基板Ｗの厚さ方向の中心を通るように設定されている。回転軸３２を中心に保持部材３１を回転させると、フレーム３３と共に基板Ｗが回転し、表面と裏面を選択的に配置できる。

保持部材３１は、不図示のステージに搭載されており、基板Ｗを図１に示すＸ軸方向に往復移動させることができる。保持部材３１の上方には、線光源３６とラインセンサカメラ３７が検査光学系として配設されている。線光源３６は、保持部材３１が移動するＸ軸方向と交差する方向にライン状に平行光を照射し、基板面を照明する。線光源３６は、基板Ｗの表面又は裏面の正反射（干渉光）画像を撮像する光照明角度θ０を初期位置とし、基板Ｗの表面又は裏面の正反射以外の画像を撮像するときは、光照明角度θ１の範囲で回動させることができる。ラインセンサカメラ３７は、法線ｎを基準にして線光源３６と対向する位置に設けられ、基板Ｗからの反射光を撮像する。ラインセンサカメラ３７は、基板Ｗの表面又は裏面の正反射画像を撮像する撮像角度θ０を初期位置とし、正反射以外の散乱光や回折光の画像を撮像するときは、撮像角度θ２の範囲で角度で回動可能に支持されている。

制御部５は、内部に画像処理部を備え、作業者が操作部７を使って入力した情報を受け取って、欠陥検査装置１の各構成要素に対して指令を発し、エリアセンサカメラ２３とラインセンサカメラ３７から出力される画像信号を受け取って画像データを作成する。さらに、画像データを画像処理して欠陥抽出を行い、抽出結果を表示部６に表示させる。
表示部６は、欠陥検査情報やその他の情報を表示するディスプレイであり、タッチセンサ付きの液晶ディスプレイでも良い。
操作部７は、欠陥検査の動作を指示するために用いられ、例えば、キーボードやトラックボールなどからなる。

次に、欠陥検査装置１の動作について説明する。
検査を行う際には、カセット搬入出部１１に基板Ｗが収容されたカセットを作業者又はロボットが搭載させる。作業者が操作部７から操作の開始を指令すると、欠陥検査が開始される。
搬送アーム１３は、カセット内の１枚の基板Ｗを真空吸着して取り出し、アライナ１２に搬送する。アライナ１２が基板Ｗの位置を検出したら、制御部５が搬送アーム１３を駆動させて基板Ｗの位置を補正する。このようにして基板Ｗのアライメントが終了したら、搬送アーム１３が基板Ｗを端面検査部３に搬送する。

端面検査部３では、基板Ｗの周縁の欠陥検査を行う。回転ステージ２２は、基板Ｗがセットされると、基板Ｗの裏面の中心部を真空吸着して保持する。照明装置２４で基板Ｗの端面を照明し、端面における反射光をエリアセンサカメラ２３に取り込ませる。エリアセンサカメラ２３は、撮像素子の撮像面上に結像される基板Ｗの端面からの正反射光を撮像し、これに応じた画像信号を出力する。
制御部５は、エリアセンサカメラ２３から逐次出力される画像信号を取り込んで、基板Ｗの端面全体を含む１枚の端面画像データを作成する。この端面画像データは、画像処理され、基板Ｗの端面における欠陥が抽出される。欠陥を抽出した結果は、表示部６に表示される。

基板Ｗの端面検査を実施している間に、搬送アーム１３は、次の基板Ｗをカセット搬入出部１１のカセットから取り出してアライメントする。アライメントは、先の基板Ｗの端面検査が終了するまでに完了させる。ここで、アライメントは、基板Ｗを搬送アーム１３から平面検査部４や端面検査部３に受け渡したとき、基板Ｗの中心位置と各検査部３，４の基準位置が一致し、かつ回転方向が所定方向になるように設定される。
先の基板Ｗの端面検査が終了したら、搬送アーム１３は、不図示の一方のハンドに検査済みの基板Ｗを保持し、他方のハンドに保持した次の基板Ｗを回転ステージ２２に載置する。端面検査部３は、基板交換によって新たに載置された次の基板Ｗに対し、端面検査を前記と同様に行う。搬送アーム１３は、端面検査が終了した先の基板Ｗを平面検査部４に搬送し、平面検査部４の受け渡し位置に予め待機させてある保持部材３１に基板Ｗを移載する。搬送アーム１３は、カセット搬入出部１１のカセットから次の基板Ｗを取り出し、端面検査部３の検査が終了するまでにその基板Ｗのアライメントを実施する。

平面検査部４は、保持部材３１に基板Ｗがセットされると、支持部３４が基板Ｗの裏面の周縁部を吸着する。これと共に、線光源３６を光照明角度θ０に設定し、ラインセンサカメラ３７を撮像角度θ０に設定する。線光源３６は、ライン状の照明光を出力し、基板Ｗの表面に対して光照射角度θ０で照明する。この状態で、保持部材３１をＸ軸方向の往路方向に等速度で移動させると、線光源３６によるライン状の照明光が基板Ｗの表面上を相対的に等速度で走査することになる。
ライン状の照明光が基板Ｗ表面で反射したときの反射光は、ラインセンサカメラ３７に取り込まれる。ラインセンサカメラ３７の撮像素子の撮像面上で結像された正反射光に応じて画像信号が出力される。

制御部５は、ラインセンサカメラ３７から逐次出力された画像信号を受け取って、基板Ｗの表面全体についての１枚の画像、表面の正反射の明視野の画像データを作成する。以下、この画像データを第１の表面画像データとする。制御部５は、第１の表面画像データを画像処理して基板Ｗの表面の欠陥を抽出する。欠陥抽出の結果は、表示部６に出力される。

次に、制御部５は、線光源の位置を光照明角度θ０から所定角度ずれた光照明角度θ１に移動させる。これによって、正反射以外の画像、例えば、暗視野による撮像となるように入射角度と反射角が異なるように設定され、散乱光による暗視野の画像が撮像可能になる。なお、線光源の光照射角度を変更する代わりに、ラインセンサカメラの撮像角度をθ０からθ２に移動させても良い。

撮像条件の設定が終了したら、保持部材３１をＸ軸方向の復路方向に等速度で移動させる。線光源３６によるライン状の照明光が基板Ｗの表面上を相対的に等速度で走査し、ラインセンサカメラ３７に反射光が取り込まれる。制御部５は、ラインセンサカメラ３７から逐次出力される画像信号を受け取って、基板Ｗの表面全体についての１枚の画像データを作成する。この画像データは、正反射以外の撮像条件における画像データである。以下、この画像データを第２の表面画像データとする。制御部５は、第２の表面画像データを画像処理して基板Ｗの表面における欠陥を抽出する。欠陥抽出の結果は、表示部６に表示される。

裏面検査を行うときは、制御部５が保持部材３１を回転軸３２を中心にして１８０°回転させ、基板Ｗを反転させる。このとき、保持部材３１は、基板Ｗの表面と裏面の高さが変化しないように構成されている。高さに誤差が発生する場合は、保持部材３１が基板Ｗの垂線方向に移動可能な構成とし、基板Ｗの中心と検査光学系の光軸を一致させるようにしても良い。
裏面が検査光学系側に配置されるので、線光源３６とラインセンサカメラ３７を正反射画像が取得できるように、それぞれ角度θ０に移動させる。保持部材３１をＸ軸方向の往路方向に等速度で移動させ、ライン状の照明光を相対的に基板Ｗの裏面上を走査させてラインセンサカメラ３７で撮像する。制御部５は、ラインセンサカメラ３７の出力する画像信号を受け取って、正反射における基板Ｗの裏面全体についての１枚の画像データを作成する。このようにして作成した第１の裏面画像データを画像処理し、基板Ｗの裏面の欠陥抽出をする。欠陥抽出の結果は、表示部６に表示される。
さらに、基板Ｗの裏面の正反射以外の例えば暗視野の画像を取得すべく、線光源３６又はラインセンサカメラ３７の設置角度を変更する。保持部材３１をＸ軸方向の復路方向に等速度で移動させ、ライン状の照明光で照明しながら、ラインセンサカメラ３７で撮像する。制御部５は、ラインセンサカメラ３７が出力する画像信号を受け取って、正反射以外での基板Ｗの裏面全体についての１枚の画像データを作成する。このようにして作成した第２の裏面画像データを画像処理し、基板Ｗの裏面の欠陥抽出をする。欠陥抽出の結果は、表示部６に表示される。

基板Ｗの裏面についての撮像が終了したら、保持部材３１が再び回転軸３２を中心にして１８０°回転する。基板Ｗの表面が検査光学系側にセットされる。線光源３６とラインセンサカメラ３７は、初期位置となる角度θ０に移動させる。保持部材３１を移動させて、受け渡し位置まで移動させたら、吸着を解除する。搬送アーム１３が空いているハンドで検査済みの基板Ｗを取り出し、端面検査が終了した基板Ｗを新たに保持部材３１に移載する。新たな基板Ｗについては、前記と同様にして表面及び裏面の検査が実施される。検査済みの基板Ｗは、搬送アーム１３によってカセット搬入出部１１まで搬送され、カセットに戻される。

制御部５は、このようにして取得した各画像データ及び欠陥抽出の結果を用い、基板Ｗの３次元形状の設計情報に基づいて基板Ｗの表面及び裏面並びに端面（以下、基板表層という）の欠陥状態をオーバレイして表示部６に表示させることができる。
このときの画面の例を図３に示す。画面４０には、第１の表面画像データを用いた基板Ｗの表面の欠陥情報と、基板表面のチップ設計情報（例えば、ダイサイズ、チップサイズ、ショット内ダイ個数、ウェハ中心に対するショットオフセット）を表示する３次元画像ＴＤ１が表示されている。さらに、この画面４０には、表示内容の変更機能を実現するためのメニュー４１が設けられており、一般的な３次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）装置などで可能な操作、例えば、移動、射影平面での回転、指定した１点での３次元の回転、倍率変更などが可能になっている。図４は、図３の表示に対し、倍率を縮小し、かつ指定した１点を中心にして３次元に回転させて裏面を表示させた画像ＴＤ２が示されている。この画像は、第１の裏面画像データを用いて作成されている。

ここで、３次元表示をするために端面の画像データと、表面画像データと、裏面画像データから基板の３次元形状の画像を作成して表示させる方法について説明する。表面と裏面の画像データは、正反射で撮像した明視野の画像である第１の表面画像データと、同じ明視野の第１の裏面画像データが組み合わせて使用される。また、暗視野の第２の表面画像データと、同じ条件で撮像した暗視野の第２の裏面画像データが組み合わせて使用される。
ここで、図５に基板Ｗを側面方向からみた模式図を示す。エリアセンサカメラ２３で撮像した端面の画像は、図５の端面撮像範囲ＡＲ１である。これに対応して、実際に得られる画像を図６に示す。画像５０中で、ノッチ位置５１は、端面検査に先立って行われるアライメントでＹ座標は予め分かっている。また、ノッチ部分は物理的に凹んでいるので、部分５２のように撮像画像が暗くなるなど、通常の端面とは異なる画像になっている。さらに、エリアセンサカメラ２３のクロックスピードと、回転ステージ２２の回転速度から、Ｙ方向の１画素当たりの距離と、ノッチ位置５１を０°に設定したときの回転ステージ２２の回転量も算出できる。

さらに、画像５０内でノッチ位置５１を避けて矩形領域ＡＲ２を設定し、この矩形領域ＡＲ２における輝度情報を画素ごとに取得する。この際、Ｙ座標が一致する複数の画素、つまりＺ方向に延びる一列の画素の輝度情報の平均値を取得すると、Ｚ方向の１ライン分の輝度情報のプロファイルが得られる。このプロファイルの一例を図７に示す。プロファイル５３の輝度の最大値Ｍ１と最小値Ｍ２を取得し、その中間値Ｍ３を演算すると共に、中間値Ｍ３とプロファイル５３の交点ｍ１，ｍ２のＺ座標を調べる。この交点ｍ１，ｍ２は、基板Ｗの端面の境界に相当するので、Ｚ方向に２ヶ所ある交点ｍ１，ｍ２のＺ座標から端面幅がわかる。さらに、端面幅の中点を算出し、ここを端面エッジ部５４とする。
これによって、図６に例示されるような端面の画像５０中で、任意の画素は端面エッジ部５４を原点とするＺ方向の座標と、Ｙ方向でノッチ位置５１を０°とする周方向の角度で特定できるようになる。これによって、各画素を３次元の座標系にマッピングすることが可能になる。

次に、図８に表面の撮像画像６１を示す。画像中心ＩＧ１と基板中心ＷＧ１とのずれ量６２は、搬送部２内にあるアライナ１２による補正の誤差範囲内で、略一定の値になる。同様に、ノッチの部分５２の回転方向のずれ量６３も略一定になる。ノッチのずれ量６３は、撮像画像６１でノッチ位置が真下の位置にあるときを０°と定義したときの回転角度とする。
このように、画像中心ＩＧ１と基板中心ＷＧ１のずれ量６２と、ノッチ位置のずれ量６３とによって、平面の画像座標系の任意の位置は、３次元の座標系にマッピングすることができる。裏面の画像についても同様の処理を行うことで、３次元の座標系のマッピングすることが可能になる。
ここで、ノッチ位置を基準にした周方向の角度の情報は、表面及び裏面の画像と、端面の画像とで共通して用いることができるので、端面と表面と裏面のそれぞれで検出した欠陥位置を３次元の座標系にマッピングして３次元画像を形成することができる。

さらに、３次元表示を行う手順について、図９のフローチャートを参照して説明する。
最初に、基板Ｗの直径、厚さ、ノッチの大きさなどの設計情報を元にＣＡＤなどの描画ツールで３次元の基板Ｗの構造データを作成する（ステップＳ１０１）。実際には、基板Ｗの構造は、ＳＥＭＩ規格などで定められており、大きさの種類も４インチや、５インチ、６インチ、８インチ、１２インチなど、限られた種類しかいない。したがって、予め各構造及びサイズの基板の３次元形状を作成しておくと良い。

次に、チップの配置などのチップ設計情報を基板の画像のオーバレイするための画像として、チップマップデータを作成する（ステップＳ１０２）。チップマップデータの作成手順は後述する。さらに、汎用されているＣＡＤの画像貼り付け機能を使って、チップマップデータを読み出し、ステップＳ１０１で作成した基板の構造データの表面に貼り付ける（ステップＳ１０３）。貼り付ける位置は、３次元の座標系の値に従えば自動的に行える。
この後、欠陥データを読み込む（ステップＳ１０４）。欠陥検出処理では、一般的に図１０のように、欠陥の有無を白黒などの２つの値に変換した二値化画像として保存されている。この欠陥データの画像もチップマップデータの貼り付けと同様にしてＣＡＤの画像貼り付け機能を使って貼り付ける（ステップＳ１０５）。このようにして、図３や図４に示すような３次元表示が行える。

ここで、ステップＳ１０２のチップマップデータの作成には、例えば、図１１に示すような基板設計情報入力画面７１が使用される。この基板設計情報入力画面７１は、制御部５の処理によって作成され、操作部７からの操作を受け付ける入力手段として表示部６に表示されるもので、チップサイズの入力欄として、幅の入力部７２Ａと、高さの入力部７２Ｂを備える。幅は、図１２に示すように基板Ｗを表示したときの、横方向に相当する。高さは、上下方向に相当する。基板設計情報入力画面７１には、さらに、ダイサイズの幅の入力部７３Ａ及び高さの入力部７３Ｂ、スクライブサイズの幅の入力部７４Ａ及び高さの入力部７４Ｂ、ショットレイアウトの入力部７５Ａ，７５Ｂ、マトリックスレイアウトの入力部７６Ａ，７６Ｂ、マトリックスシフトの入力部７７Ａ，７７Ｂ、エッジカット量の入力部７８、ダイ総数の表示部７９、検査領域保存ボタン８０が配列されている。これらの情報は、設計情報に基づいて操作者が入力する。なお、ダイは、基板Ｗ内の製品として切り出す最小単位で、かつ繰り返しパターンとなるものである。チップサイズは、ダイの中に含まれるチップのサイズである。チップサイズとダイサイズを別々に設定するのは、一般に最も重要な検査領域がチップであるためである。チップサイズとダイサイズは、以下の関係を満たすものとする。
チップサイズ幅（高さ）≦ダイサイズ幅（高さ）
なお、ここでの幅及び高さは、図１２における幅及び高さに相当する。

スクライブサイズは、ダイの中に含まれるスクライブのサイズである。スクライブは、後工程でチップを取り出すときの切断領域である。一般に、基板検査では、スクライブ領域は検査対象から除くか、大きい欠陥などの致命的な結果のみを検出することが多い。したがって、この欠陥検査装置１では、スライブサイズを設定することでクライブラインを表示可能にしている。なお、スクライブサイズとダイサイズの関係は、以下を満たしている。
スクライブサイズ幅（高さ）＋チップサイズ幅（高さ）≦ダイサイズ幅（高さ）
この関係を利用し、基板Ｗのノッチを下向きにしたときに、ダイの左下を原点とし、スクライブサイズの位置をチップの左下と定義する。

さらに、ショットレイアウトは、ショット内のダイの数に相当する。マトリックスレイアウトは、基板Ｗ内のショット数に相当する。マトリックスシフトは、ショットレイアウトの中心が基板中心に対してずれているときのずれ量である。

このような定義を行うことで、図１２に示す設計情報表示画面８１のように、基板Ｗに相当する画像８２内がチップ領域８３と、スクライブ領域８４と、エクストラ領域８５と、エッジカット領域８６の４つの領域に分割して表示される。エッジカット領域８６は、基板Ｗの周縁部でレジストを除去した環状の部分に相当する。エクストラ領域８５は、チップ領域８３、スクライブ領域８４、エッジカット領域８６を除いた基板Ｗ上の残りの部分に相当する。各領域８３〜８６は、目視で区別できるように、色彩や明度、パターンなどを変えて表示される。ここで、チップ領域８３は、検査領域として表示されるが、図示しないマウスなどの入力手段でクリックすることで、そのチップ領域８３を検査対象から除外できるようになっている。除外されたチップ領域は、例えば、破線で示すチップ領域８７のように他の検査対象と区別できるように表示が変更される。除外したチップ領域８７を再度クリックしたときは、表示が切り替えられ、検査領域のチップ領域８３として再登録される。

登録された検査領域のチップの数、すなわちスクライブ部分を含むダイの総数は、図１１の基板設計情報入力画面７１の表示部７９に表示される。最後に操作者が検査領域保存ボタン８０を押すと、設計情報表示画面８１のチップマップ画像がチップマップデータとして保存される。

作業者は、図３や図４のように表示される３次元画像を用いて欠陥を確認する。表面や裏面、端面の欠陥を３次元画像を適宜回転させたり、拡大縮小させたりしながら確認する。正反射の画像では確認が難しいが、正反射以外の画像では容易に確認できる欠陥もあるので、必要に応じて、画像を切り換える。例えば、第１の表面画像データと、第２の表面画像データは、同じ基板Ｗを観察したものであり、周方向の角度はノッチ位置を基準にして一致させることができるので、表示を切り換えるだけで、欠陥を容易に確認できる。

この実施の形態では、端面検査と表面検査、裏面検査を行い、それぞれの画像を関連付けて３次元の画像を作成するようにしたので、欠陥の情報を画像として一括して表示させることができる。３次元の画像は、拡大縮小や、回転が可能なので、欠陥の確認をすみやかに、かつ確実に行うことができる。アライナ１２による位置ずれの補正に加えて、端面検査及び表面、裏面検査のそれぞれで得られた画像を用いた補正を行うので、各画像のずれを防止でき、３次元画像を精度良く作成できる。
さらに、端面検査と、表面及び裏面の検査を同時に行えるので検査時間を短縮できる。

なお、基板Ｗを検査する順番は端面、表面、裏面の順番に限定されず、如何なる順番でも良い。いずれの場合でも、表面又は裏面の検査をしている間に、端面検査を実施し、端面検査を実施している間に、次の基板Ｗのアライメントを実施することが望ましい。
図３に示す３次元画像は、基板Ｗの構造データに図１０に示すような欠陥情報の画像と、チップ設計情報の画像（つまり、チップマップデータ）をオーバレイして表示させているが、基板Ｗの構造データに欠陥情報の画像のみを表示しても良い。また、表面及び裏面の欠陥座標について、搬送部２のアライナ１２の補正情報を基にして基板Ｗ上の位置に座標変換したが、予め登録しておいた基板Ｗの周縁部の画像内の排他的な特徴領域の画像を使ってパターンマッチングを行うことで座標変換を行っても良い。この場合は、より高精度に座標の変換ができるようになる。

搬送部２、平面検査部４、制御部５、表示部６、操作部７での表面と裏面の欠陥検査動作に関する構成及び検査手順は、ＷＯ０３／０２７６５２号に記載した構成及び検査手順を使用しても良い。
表示部６に表示する情報は、端面と表面と裏面の欠陥情報だけでなく、検査のために撮像した検査画像を同時に表示させても良い。この場合、例えば、欠陥情報を赤色、検査画像の輝度情報をグレースケールで表示し、かつ欠陥情報の表示の有無を切り替え可能にする。これによって、欠陥が発生している部位の状況を容易に確認できる。

また、基板Ｗのチップ設計情報、例えば、ダイサイズ、チップサイズ、ショット内ダイ個数、基板中心に対するショットオフセットなどの表示を、図４に示すような裏面の画像にオーバレイして表示させても良い。表面で欠陥が発生したチップ位置だけでなく、裏面の欠陥位置が表面チップに悪影響を及ぼしていないか確認できるようになる。
さらに、これらの情報を、例えば、ＸＶＬ形式などの３次元ＣＡＤと互換性のあるデータ形式に保存することで、欠陥検査装置１の検査結果を他のシステムで容易に確認することが可能になる。

（第２の実施の形態）
図１３に示すように、この実施の形態における欠陥検査装置１０１は、搬送部２にアライナが設けられていない。端面検査部１０３の回転ステージ２２を指示するベース２１には、図示しない移動機構が設けられており、回転ステージ２２の回転軸に直交するＸＹ方向の二軸に回転ステージ２２を移動可能になっている。また、端面検査部１０３には、第一の撮像装置であるエリアセンサカメラ２３に加えて、基板Ｗの周縁部を撮影する第二の撮像装置であるラインセンサカメラ１０４及び照明装置１０５が設けられている。

基板Ｗの検査順序は、前記の第１の実施の形態と同じで、最初に端面検査部３に基板Ｗが搬送される。ただし、搬送部２にアライナがないのでアライメントをしていない状態で基板Ｗが搬送される。基板Ｗの端面検査をするときは、回転ステージ２２を回転させて端面の画像を取得すると共に、照明装置１０５で基板Ｗの周縁部を照らしながらラインセンサカメラ１０４で撮像を行う。ラインセンサカメラ１０４で得られる画像からは、ノッチ位置の情報と基板Ｗの偏芯についての情報が得られるので、これらの情報に基づいて基板Ｗのアライメントを行う。端面検査とアライメントが終了したら、平面検査部４で表面検査と裏面検査を行う。平面検査部４における検査結果は、アライメント後の結果なので、第１の実施の形態と同様に取り扱うことができる。端面検査部１０３における画像は、アライメントしたときの補正値に基づいて変換される。

この実施の形態では、アライメント機能を有する端面検査部１０３を用いることで、搬送部２におけるアライメントを省略できる。装置構成を簡略化できると共に、アライメントと端面検査を同時に実施するので検査時間を短縮できる。検査順序は、端面検査が最初であれば良く、表面と裏面の順序は変更できる。

なお、表面検査用、又は裏面検査用の光学系は、図１４に示すように基板面に近接する位置に光学系を配置しても良い。線光源３６は、光源３６Ａと、基板面に近接させた光学素子３６Ｂからなる。ラインセンサカメラ３７は、基板面に近接させた光学素子３７Ａと、撮像素子３７Ｂからなる。この場合、基板Ｗに大きい異物が載っていると、光学系に干渉してしまうので、異物検出センサ１１０を使用する。異物検出センサ１１０は、基板面に平行な光束を発する光源１１０Ａと受光素子１１０Ｂを基板Ｗを挟んで配置する。基板表面に異物が載っていると、異物検出センサ１１０の光束が遮られるので、異物を検出できる。異物が検出されたときは、検査を行わないようにする。基板Ｗの反対側の面に沿って異物検出センサをさらに設けても良い。反対側の異物検出センサが異物を検出したら、その面の検査は行わない。

（第３の実施の形態）
この実施の形態は、図１又は図１３に示す欠陥検査装置１，１０１において、検査結果を保存するハードディスクドライブなどの検査結果記録手段と、検査結果記録手段に保存された検査結果を任意の情報をキーにしてグラフ表示する検査結果解析手段とを備えることを特徴とする。

検査結果解析手段は、記録データの検索や、データをグラフ表示することが可能で、例えば、ＣＰＵ（中央演算装置）やメインメモリによって実現される。検査結果解析手段によって提供される検査解析操作ＧＵＩ（Graphic User Interface）の画面の一例を図１５に示す。この解析画面１２１では、今までに検査を行った品種を選択する入力部１２２と、工程選択の入力部１２３を有し、少なくとも一方の入力部１２２，１２３にデータを入力するようになっている。図１５では、品種のみを設定しているが、工程のみや、品種と工程の両方を指定しても良い。また、期間の入力部１２４が設けられており、解析を行う対象となる期間を指定できるようになっている。解析対象の入力部１２５は、製造ラインにおいて解析を行う工程の種類などを入力するものである。この入力部１２５には、必ずしもデータを入力しなくても良い。しかしながら、入力部１２５にデータを入力したときは、対応するアイテム選択部１２６を設定する。解析を実行するときは、解析開始ボタン１２７を押す。

図１６に解析時に表示されるグラフの一例を示す。このグラフの各ラインＬ１〜Ｌ５は、検査条件別に端面と表面と裏面のそれぞれにおける欠陥発生率を示している。欠陥発生率が常に小さい条件は、欠陥を検出し難い条件なので、検査条件としては不適切である。このため、有効条件判定閾値Ｅ１として、一定時間の欠陥発生率を指定できるようになっている。ラインＬ４、Ｌ５に相当する検査条件は、有効条件判定閾値Ｅ１を越える部分が少ないので不適切な条件とみなされる。したがって、不図示の検査条件削除手段を用いて検査条件から除かれる。これによって、以降の品種「ＭＥＭＯＲＹ−Ａ」の検査では、ラインＬ１〜Ｌ３に相当する検査条件で検査が行われる。これらの検査条件は、レシピに登録することが可能で、検査時にはレシピに従って各検査条件の検査が実施され、３次元画像が作成される。

同様に、解析対象として、製造装置の１つであるコータディベロッパのＩＤ（以下、Ｃ／Ｄ−ＩＤと記す）を選択した場合について説明する。アイテム選択部１２６は、Ｃ／Ｄ−ＩＤの１つとして、例えば、「Ｃ／Ｄ＃１」など、Ｃ／Ｄを特定する情報が選択される。その結果、図１７に示すような欠陥発生率のグラフが得られる。このグラフは、Ｃ／Ｄ＃１で作成した品種「ＭＥＭＯＲＹ−Ａ」の基板に対する欠陥発生率を検査条件ごとに示している。グラフから、ラインＬ６の検査条件とラインＬ７の検査条件のみで検査を行えば、欠陥を効率良く検出できることがわかる。この実施の形態では、Ｃ／Ｄ−ＩＤのみを説明したが、ロットＩＤや、スロット番号、ウェハＩＤ、Ｃ／Ｄ以外の製造装置や、レシピのＩＤなど、欠陥検出の頻度が変化する可能性のあるキーであれば良い。これらのキーは、予め検査結果記録手段に記録しておくことが望ましい。さらに、必要に応じてキーを追加可能に構成しても良い。

なお、本発明は、前記の各実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、平面検査部４は、基板Ｗの表面又は裏面の一方のみの画像を取得するようにしても良い。この場合は、取得した平面の画像と端面の画像を用いて３次元画像が形成される。
第一の撮像装置は、エリアセンサカメラ２３に限定されず、複数の撮像装置を端面の形状に合わせて配置したり、１つの撮像装置を移動可能に配置したりしても良い。同様に、第二の撮像装置は、ラインセンサカメラ１０４に限定されない。
平面検査部４で検査を実施した後に、端面検査部３で検査を行っても良い。第２の実施の形態ではアライメントが行われない状態で表面や裏面の検査が実施されることになるが、後から画像を補正することで３次元画像を作成することが可能になる。

本発明の実施の形態に係る欠陥検査装置の概略構成を示す図である。 平面検査部の保持部材に基板を保持させた状態を示す平面図である。 基板の表面と欠陥の検査結果を３次元表示させた図である。 基板の裏面を３次元表示させた図である。 端面検査部において取得される画像の範囲の模式的に説明する図である。 端面検査部で取得される画像の一例を示す図である。 端面エッジ部を特定する際に用いられる輝度のプロファイルを示す図である。 表面検査画像で取得される画像の一例を示すと共に、３次元座標に変換する過程を説明する図である。 ３次元画像を作成するフローチャートである。 欠陥を示す二値化画像を示す図である。 基板設計情報画面の一例を示す図である。 設計情報を二次元で表示した図である。 端面検査部でアライメントする欠陥検査装置の概略構成を示す図である。 光学系を基板に近接した配置した例を示す図である。 解析画面の一例を示す図である。 検査条件別の欠陥発生率を比較可能にグラフ化した図である。 特定の解析対象について欠陥発生率を検査条件別の比較可能にグラフ化した図である。

符号の説明

１，１０１ 欠陥検査装置
３ 端面検査部
４ 平面検査部
５ 制御部
６ 表示部
２２ 回転ステージ
２３ エリアセンサカメラ（第一の撮像装置）
１０４ ラインセンサカメラ（第二の撮像装置）
Ｗ 基板

Claims (5)

1. 基板の端面全体の２次元画像を取得する端面検査部と、
   基板の表面全体と裏面全体の少なくとも一方の２次元画像を取得する平面検査部と、
   前記平面検査部で取得した表面画像と裏面画像の少なくとも一方と、前記端面検査部で取得した端面画像のそれぞれに対して欠陥検査を行い、検査結果を含む基板の３次元画像を作成する制御部と、
   前記３次元画像を表示する表示部と、を備え、
   前記３次元画像は、前記表面画像と前記裏面画像の少なくとも一方と、前記端面画像とのそれぞれを、前記基板の全体の構造データに基づく３次元形状の表面に関連付けて貼り付けて形成した３次元画像である
   ことを特徴とする欠陥検査装置。
2. 前記端面検査部は、基板を載置する回転ステージと、前記回転ステージを回転軸に直交する方向に移動させる移動機構と、端面画像を取得する第一の撮像装置と、前記回転ステージで基板を回転させときに前記回転ステージに対する基板のずれ量を検出する第二の撮像装置とを有し、前記制御部は、前記第二の撮像装置からの情報に基づいて前記移動機構を駆動させて基板の位置ずれを補正させることを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
3. 前記制御部は、前記端面検査部による検査が終了した後に、前記平面検査部で検査を実施するように基板を搬送させることを特徴とする請求項２に記載の欠陥検査装置。
4. 前記３次元画像は、前記表示部において回転可能であることを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
5. 前記３次元画像は、前記表示部において拡大縮小可能であることを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。

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