(57)【要約】【課題】基板端部の形状が基板により異なっていても、鮮明な画像を取得可能にすること。【解決手段】基板５０の表面に対して傾斜した方向から照明光を照射する可動光源５と、可動光源５から発せられた照明光の基板端部５２における反射光により基板端部５２の像を撮影するカメラ７とを備え、可動光源５が、基板端部５２に対する照明光の照射角度を変更可能に設けられている基板検査装置１を提供する。【選択図】図１
2010048576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に対して傾斜した方向から照明光を照射する照明部と、
該照明部から発せられた前記照明光の前記基板の端部における反射光により前記基板の端部の像を撮影する撮影部と
を備え、
前記照明部が、前記基板の端部に対する前記照明光の照射角度を変更可能に設けられている基板検査装置。
【請求項２】
前記照明部が、前記基板の端部に照射される前記照明光の光軸に対して交差する方向に移動可能に設けられている請求項１に記載の基板検査装置。
【請求項３】
前記撮影部により取得された前記基板の端部の撮影画像のコントラストまたは輝度に基づいて、前記照明部の角度を調節する角度制御部を備える請求項１または請求項２に記載の基板検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体基板等の表面処理を施した基板端部の欠陥や膜の基板端部における形成状態等を検査する検査装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の検査装置は、基板の外周端部に対して横方向、すなわち、基板の表面あるいは裏面と同一面の外周より外側方向に設置した照明装置から基板端部に照明光を照射し、基板端部における反射光により基板端部の画像を取得して欠陥を検出するようになっている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３０３８５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、基板端部の形状は基板の種類や製造工程によって異なる。そのため、特許文献１に記載の検査装置のように基板の外周端部に対して横方向に設置した照明装置により、基板の表面あるいは裏面と同一面の外周より外側方向からのみ照明光を照射したのでは、基板の端部ごとに最適な位置に照明光を照射したり、最適な角度で照明光を照射したりすることができないという不都合がある。そのため、基板端部の形状に応じた最適な画像を取得することができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、基板端部の形状が基板により異なっていても鮮明な画像を取得することができる基板検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、基板の表面に対して傾斜した方向から照明光を照射する照明部と、該照明部から発せられた前記照明光の前記基板の端部における反射光により前記基板の端部の像を撮影する撮影部とを備え、前記照明部が、前記基板の端部に対する前記照明光の照射角度を変更可能に設けられている基板検査装置提供する。
【０００７】
本発明によれば、基板の種類や製造工程によって傾斜角度、傾斜範囲等が異なる様々な形状の基板の端部に対して、照明部により照明光の照射角度を適宜変更することで、基板端部における反射光の角度を変えることができる。したがって、基板の端部の形状に応じた照射角度で照射した照明光により撮影部に入射させる反射光を変化させ、基板の端部の最適な画像を取得することができる。
【０００８】
上記発明においては、前記照明部が、前記基板の端部に照射される前記照明光の光軸に対して交差する方向に移動可能に設けられていることとしてもよい。
照明部を移動させることにより、観察範囲内における照明光の照射範囲を変えることができる。したがって、基板の大きさや基板の端部の膜の形状に合わせて観察したい位置を変えることができる。
【０００９】
また、上記発明においては、前記撮影部により取得された前記基板の端部の撮影画像のコントラストまたは輝度に基づいて、前記照明部の角度を調節する角度制御部を備えることとしてもよい。
【００１０】
照明部の角度を変えることで、基板の端部に照射する照明光の照射角度を変えてその反射光を変化させることができる。したがって、角度制御部により、コントラストや輝度が高い撮影画像が得られる反射光が撮影部に入射されるように、基板の端部の形状に応じた照射角度の照明光を照射させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、基板端部の形状が基板により異なっていても鮮明な画像を取得することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態に係る基板検査装置１について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る基板検査装置１は、平板形状の基板５０において、特に、傾きがあり精度よく観察することが困難な端部５２の欠陥や膜の形成状態を検査するものである。
【００１３】
基板５０としては、表面処理を施した薄型基板、例えば、半導体で使用されるウエハ基板等が挙げられる。また、基板５０の端部５２（以下、単に「基板端部５２」という。）とは、基板５０の周縁部近傍の領域をいう。より具体的には、基板端部５２には、基板５０の端面から基板５０の内方に向かって傾斜した領域（以下「傾斜部５１」という。）、および、この傾斜部５１と基板５０の板厚がほぼ均等の領域（以下「平坦部５３」という。）との境界付近が含まれるものとする。なお、傾斜部５１は、一般的にテーパ部と呼ばれ、基板５０自体の強度を保持するために設計される部分である。
【００１４】
基板検査装置１は、構成を模式図で表した図１および図２に示すように、落射照明機能を有する顕微鏡３と、基板端部５２に照射する照明光を発する照明部５ａを有する可動光源（照明部）５と、顕微鏡３または可動光源５から発せられた照明光の基板５０における反射光により顕微鏡３を通じて基板５０の表面の像を撮影するカメラ（撮影部）７と、カメラ７により取得された撮影画像を表示するモニタ９と、顕微鏡３、可動光源５、カメラ７およびモニタ９を制御する制御部１１と、ユーザにより制御部１１に出力する動作条件等が入力される入力部１３とを備えている。
【００１５】
顕微鏡３は、基板端部５２の上方に設けられ、基板５０の平坦部５３に対して落射照明の光軸が直交するように配置されている。この顕微鏡３には、基板端部５２がほぼ視野に収められるようになっている。なお、顕微鏡３としては、公知の落射照明型の顕微鏡を用いることができる。
【００１６】
具体的には、顕微鏡３は、落射照明により基板端部５２に照射する照明光を発する固定光源（図示略）と、固定光源により基板端部５２に照射される照明光を集光する対物レンズ３ａとを備えている。対物レンズ３ａは、公知の顕微鏡に設けられるレボルバ（図示略）やレンズ交換により倍率が変えられるようになっている。
【００１７】
この顕微鏡３は、固定光源から発せられた照明光により、主に平坦部５３付近における正反射光による平坦部５３の像を観察したり、可動光源５から発せられた照明光により、主に傾斜部５１付近で反射された正反射光による傾斜部５１の像を観察したりすることができるようになっている。
【００１８】
可動光源５は、基板端部５２の主に傾斜部５１の画像を取得するためのものである。可動光源５は、基板端部５２の外方の斜め上方に配置され、基板５０の表面に対して傾斜した方向から照明光を照射するようになっている。
【００１９】
また、可動光源５は、制御部１１からの動作命令を受けた可動機構１５により、角度および位置が変更されるようになっている。具体的には、可動光源５は、揺動可能に設けられており、基板５０の平坦部５３の表面に対して射出面が約４５°傾けられた配置を原点として±４５°の範囲内で角度が調整されるようになっている。なお、可動光源５が周囲の他の機構と干渉する場合には、角度調整可能な範囲を制限することとしてもよい。
【００２０】
また、可動光源５は、基板端部５２に照射する照明部５ａの光軸に対して交差する方向、すなわち、照明光の射出面に沿う方向に、設定された角度を維持したまま移動することができるようになっている。なお、可動光源５は、周囲の他の機構に干渉しない範囲内で移動可能としてもよい。
【００２１】
また、可動光源５は、上述のように直線状に移動するようにしてもよいし、揺動により角度を調整する回転軸をカム構造に沿って移動するなど、照明部５ａを基板端部５２の照射位置に対向させたまま基板端部５２を中心に円弧状に移動するようにしてもよい。さらに、顕微鏡３の光軸と基板５０の交点の位置に常に照明部５ａの光軸を向けるものとしてもよい。
【００２２】
カメラ７は、顕微鏡３により結像された基板端部５２の像を撮影するものである。このカメラ７は、顕微鏡３に搭載されている。
モニタ９は、カメラ７により取得された撮影画像を表示したり、使用しているアプリケーションシステムの状態等を表示したりするようになっている。
【００２３】
制御部１１は、入力部１３を介して送られるユーザからの指示より、モニタ９上の画像データの画像処理を行うようになっている。また制御部１１は、駆動機構１５に対しては、μｍ単位で駆動可能な制御、例えば、細微な駆動を実現できるマイクロステップドライバ等によるパルス制御を行うようになっている。
【００２４】
入力部１３には、ユーザによるマウスやキーボード（図示略）等の操作により、制御部１１における画像データの編集指示や、可動光源５の角度調整や配置位置等の動作条件が入力されるようになっている。なお、入力部１３における可動光源５の操作は、例えば、ソフト上にて数値を入力することにより行うこととしてもよいし、また、モニタ９を目視しながらレバーやダイヤル等を操作することにより行うこととしてもよい。
【００２５】
また、基板５０は、図示しない回転可能なステージ（図示略）に載せられている。このステージは、顕微鏡３と相対的に移動可能となっており、基板５０上の観察したい位置を顕微鏡３の光軸へ適宜移動させることができるようになっている。本実施形態においては、ステージが顕微鏡３の光軸に対して移動するものとして説明する。
【００２６】
このように構成された本実施形態に係る基板検査装置１の作用について説明する。
本実施形態に係る基板検査装置１により基板端部５２の画像を取得するには、顕微鏡３の落射照明や可動光源５からの照明により、平坦部５３および傾斜部５１をそれぞれ撮影することによって行われる。
【００２７】
具体的には、基板５０の中心とステージの回転中心とが一致するようにステージに基板５０を載せる。顕微鏡３の光軸上に基板端部５２が位置するようにステージを移動させ、ステージを回転させて基板端部５２の観察したい位置を顕微鏡３の光軸上に配置する。
【００２８】
基板端部５２の平坦部５３に対しては、顕微鏡３の落斜照明により明視野画像を取得する。この場合、顕微鏡３において、固定光源から基板端部５２に照明光が照射され、平坦部５３における正反射光により平坦部５３の明視野像が観察される。そして、カメラ７により、顕微鏡３によって結像された明視野像が撮影されることにより、基板端部５２の平坦部５３の明視野画像が取得される。
【００２９】
そして、必要に応じて、基板端部５２を顕微鏡３の光軸に対して移動させ、基板端部５２の傾斜部５１に対しては、可動光源５から発せられる照明光により明視野画像を取得する。具体的には、可動光源５により傾斜部５１に照明光が照射され、その反射光により傾斜部５１の明視野像が顕微鏡３に観察される。そして、カメラ７により、顕微鏡３によって結像された明視野像が撮影されることにより、基板端部５２の傾斜部５１の明視野画像が取得される。
【００３０】
ここで、基板端部５２は、基板の種類や製造工程によって欠陥や膜の形成状態が異なる。特に、傾斜部５１は、基板５０の種類によって傾斜範囲が異なったり、形成膜の広がりやレジストのまわり込みが生じていたりする場合がある。そのため、傾斜部５１の形状に応じて、顕微鏡３に入射される傾斜部５１からの反射光の角度が異なる。
【００３１】
そこで、本実施形態に係る基板検査装置１においては、基板端部５２の傾斜部５１に対する可動光源５の角度を調整して照明光の照射角度を適宜変更することで、傾斜部５１における反射光の角度を変えることができる。したがって、傾斜部５１の形状に応じた照射角度で照射した照明光により顕微鏡３に入射させる反射光を変化させ、カメラ７により基板端部５２の最適な画像を取得することができる。
【００３２】
また、可動光源５の角度を調整すると同時に可動光源５を移動させることが望ましい。可動光源５を移動させて観察範囲内における照明光の照射範囲を変えることにより、傾斜部５１の範囲や基板端部５２の膜の広がり等に合わせて、より広い範囲に照射角度を変えることができる。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態に係る基板検査装置１によれば、ユーザにより、傾斜部５１の形状や観察箇所に応じて照明光の照射角度や照射位置が最適な条件となるように可動光源５を操作して反射光を適宜変えることで、基板端部５２の形状に応じた鮮明な画像を取得することができる。また、可動光源５の角度を切り替えて撮影することで、基板端部５２の同一範囲における異なる反射光による複数の画像を取得することができる。
【００３４】
また、公知の顕微鏡３を用いることにより、明視野撮影、暗視野撮影または微分観察等を行うこともできる。また、絞りを調節して撮影画像のコントラストを調整したり、落射照明の光源の種類を変更したりすることも可能となる。
【００３５】
なお、本実施形態においては、可動光源５を基板端部５２の外方の斜め上方に１つ設けることとしたが、例えば、図３および図４に示すように、さらに、基板端部５２の外方の斜め下方に補助可動光源１０５を設けることとしてもよい。このようにすることで、補助可動光源１０５からの照明により、基板５０の端面の位置を分かり易くすることができる。なお、可動光源５と同様に、補助可動光源１０５も角度および位置が変更されることとしてもよい。
【００３６】
また、本実施形態は以下のように変形することができる。
例えば、上記実施形態においては、ユーザの手動操作により可動光源５の角度および位置を調節することとしたが、第１の変形例としては、制御部１１が、カメラ７により取得された基板端部５２の撮影画像のコントラストまたは輝度に基づいて、可動光源５の角度を調節する角度制御機能を備えることとしてもよい。
【００３７】
このようにすることで、制御部１１により、コントラストや輝度が高い撮影画像が得られる反射光がカメラ７に入射されるように、基板端部５２の形状に応じた照射角度の照明光を照射させることができる。したがって、ユーザによる調整を必要とすることなく基板端部５２の形状に応じた鮮明な画像を取得することが可能となる。
【００３８】
また、第２の変形例としては、制御部１１が、予め設定された可動光源５の角度情報および位置情報（以下、可動光源５の角度情報および位置情報を「光源情報」という。）等を記憶する記憶部を備え、記憶部において選択した光源情報に基づき可動光源５の可動を制御することとしてもよい。
この場合、制御部１１においては、記憶部からアプリケーションソフトが読み出され、アプリケーションソフト内で処理が行われることとすればよい。また、光源情報としては、傾斜部５１を含めた基板端部５２の情報（例えば、傾斜角度、傾斜範囲および膜の形状等）に適した照射条件となる可動光源５の角度および位置を設定することとすればよい。
【００３９】
このように構成することで、制御部１１により、記憶部から光源情報が選択されて、設定された角度および位置に可動光源５が調整されることで、基板端部５２の形状に応じた照明光を照射させることができる。この場合、ユーザは、モニタ９に表示された撮影画像に基づいて、例えば、画面にちらつきが生じていれば照明光の光量を調節したり、撮影画像のコントラストや輝度が低ければ照射角度や照射位置を調整したりするだけでよく、基板端部５２の最適な撮影画像を簡易に取得することができる。
【００４０】
なお、上記光源情報としては、傾斜部５１の形状等に合わせたもの以外に、例えば、平坦部５３の表面の微小な凹凸等や、表面処理された形成膜端の状態等に合わせて設定してもよい。また、手動操作で可動光源５の角度や位置が設定された照射条件を使用することとしてもよい。このようにすることで、設定された光源情報における可動光源５の角度および位置でレシピ測定することができる。
【００４１】
レシピ測定としては、例えば、専用ソフトにより、可動光源５の照明パターン、基板５０における測定条件、測定箇所等の条件を設定することとすればよい。この場合、例えば、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、基板５０を保持するステージ２１７と、ステージ２１７を回転させる回転機構２１９と、基板５０の位置を管理する管理機構（図示略）とを設け、レシピと管理機構による管理とを関連付けることとしてもよい。このようにすることで、基板５０の座標位置ごとに照明光の照射角度を設定することができる。また、設定した照射角度は記憶部に記憶させることとしてもよい。これにより、同一条件にて異なる複数の基板５０を検査することができる。図５（ａ）において符号ｅは撮影範囲を示している。
【００４２】
また、このようなレシピを何パターンも作製し、異なる条件を組み合わせて撮影することとしてもよい。例えば、ある座標位置の傾斜部５１に対する光源情報と、他の座標位置の傾斜部５１と平坦部５３との境界に対する光源情報とを組み合わせて撮影することとしてもよい。複数の基板５０の同一の座標位置を撮影することにより、基板５０の表面処理の端部状況のパターンを知ることができ、例えば、形成膜の広がりや異物の付着といった基板５０の製造における歩留まりに影響する情報を得ることができる。なお、撮影された撮影画像は記憶部に画像データとして記憶されることとすればよい。
【００４３】
また、第３の変形例としては、制御部１１が、記憶部に記憶されている画像データに基づき、撮影画像カメラ７により取得された撮影画像の画像データを画像処理する画像処理部を備えることとしてもよい。なお、画像処理された画像データは記憶部に記憶することとし、入力部１３を介してユーザにより編集されるようになっていてもよい。
【００４４】
例えば、図６に示すように、画像処理部（図示略）が平坦部５３と傾斜部５１との境界から形成膜までの距離Ｂを測定することにより、膜を形成する工程において、平坦部５３と傾斜部５１との境界まで膜を均一に形成するための情報を得ることができる。測定方法は、モニタ９の画像上で画像縮尺にあった測定ツールにより行うこととすればよい。なお、傾斜部５１と平坦部５３との境界があいまいな場合は、基板５０の端面から形成膜の端部までの寸法Ａを測定するとともに、傾斜部５１の幅は設計値寸法Ｃから計算し、寸法Ａと寸法Ｃの差分を算出することとすればよい。これにより、傾斜部５１と平坦部５３との境界から形成膜の端部までの寸法Ｂを取得することができる。同様に、欠陥部分の位置を測定することとしてもよい。
【００４５】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板検査装置の概略構成図である。
【図２】図１の基板検査装置の可動光源と基板端部とを示す概略構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る基板検査装置に補助可動光源を設けた概略構成図である。
【図４】図３の基板検査装置の可動光源および補助可動光源と基板端部とを示す概略構成図である。
【図５】（ａ）は本発明の一実施形態の第２の変形例に係るステージに保持された基板を軸方向に沿って上方から見た概略図であり、（ｂ）は（ａ）を軸方向に交差する横方向から見た概略図である。
【図６】本発明の一実施形態の第３の変形例に係る基板端部の撮影範囲を示したが概略図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  基板検査装置
５  可動光源（照明部）
７  カメラ（撮影部）
５０  基板
５２  基板端部
【図１】
2010048576.tif 000003
【図２】
2010048576.tif 000004
【図３】
2010048576.tif 000005
【図４】
2010048576.tif 000006
【図５】
2010048576.tif 000007
【図６】
2010048576.tif 000008