(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側に鏡面を有する楕円鏡と、該楕円鏡の第１焦点位置近傍に配置された被検査物の端部に向けてコヒーレント光を照射する発光部と、前記楕円鏡の第２焦点位置に配置され、照射された前記コヒーレント光によって、前記被検査物の前記端部及び前記楕円鏡に反射して前記第２焦点位置に到達する回折光を検出可能な光検出部と、前記回折光の内、正反射された低次元の回折光を遮光する遮光手段と、前記被検査物を保持し、前記端部を前記第１焦点位置上で周方向に移動可能である保持部とを備えた端部傷検査装置であって、
前記発光部は、異なる波長の前記コヒーレント光を照射することが可能であることを特徴とする端部傷検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査物の端部の傷を光学的に検査する端部傷検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウエハの外周エッジ部のような端部に形成される狭く長い端部クラック、欠損または研磨傷のような端部の傷を検査する端部傷検査装置としては、楕円鏡を利用した検査装置が提案されている。例えば、楕円鏡の鏡面に光吸収部材を配置して、正反射光である低次元の回折光は光吸収部材に吸収させて、端部の傷で乱反射した高次元の回折光のみを第２焦点位置に設けた光検出部で検出させる装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、第２焦点位置に設けた第１の光検出部の他に、第１焦点位置に設置した被検査物の周囲に第２の光検出部を設けて、２つの受光部によって縦傷及び横傷に対応することを可能とした装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。これらの端部傷検査装置よれば、被検査物を回転させることによって、端部全周に亘って検査可能とし、受光部で検出される光の強度によって傷の有無及び周方向の位置を確認することができる。【０００３】
しかしながら、従来の端部傷検査装置によれば、受光部で検出される光の強度によって、ある程度の傷の種類を推測することは可能であったが、光の強度という一測定項目から傷の大小や種類などの詳細について識別するには限界があった。
【特許文献１】特開２００３−２８７４１２号公報
【特許文献２】特開平１１−３５１８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、被検査物の端部に生じた傷の大小、種類などの詳細について検出することが可能な端部傷検査装置を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、内側に鏡面を有する楕円鏡と、該楕円鏡の第１焦点位置近傍に配置された被検査物の端部に向けてコヒーレント光を照射する発光部と、前記楕円鏡の第２焦点位置に配置され、照射された前記コヒーレント光によって、前記被検査物の前記端部及び前記楕円鏡に反射して前記第２焦点位置に到達する回折光を検出可能な光検出部と、前記回折光の内、正反射された低次元の回折光を遮光する遮光手段と、前記被検査物を保持し、前記端部を前記第１焦点位置上で周方向に移動可能である保持部とを備えた端部傷検査装置であって、前記発光部は、異なる波長の前記コヒーレント光を照射することが可能であることを特徴とする。【０００６】
この発明に係る端部傷検査装置によれば、異なる様々な波長のコヒーレント光を照射させて回折光の強度を光検出部で検出することで、微細な傷の検出や波長の長いコヒーレント光では吸収が大きく検出できなかった傷あるいは特定の波長のコヒーレント光でのみ乱反射する傷の検出が可能となる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、異なる波長のコヒーレント光によって、微細な傷や波長の長いコヒーレント光では吸収が大きく検出できなかった傷あるいは特定の波長のコヒーレント光でのみ乱反射する傷の検出が可能となり、傷の大小、種類を特定し、詳細な端部傷検査を実現可能とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施形態の端部傷検査装置を鉛直面によって切断した縦断面図である。
【図２】この発明の実施形態の端部傷検査装置を水平面によって切断した縦断面図である。
【図３】この発明の実施形態の発光部によって被検査物の端部を照射する説明図である。
【図４】この発明の実施形態の照射されるコヒーレント光の波長を変えた時の光検出部による検出結果の一例を表わすグラフである。
【図５】この発明の実施形態の複数の波長のコヒーレント光で厚さ方向に照射範囲を変えた時の光検出部による検出結果の一例を表わすグラフである。
【符号の説明】
【０００９】
１    端部傷検査装置
２    楕円鏡
２ａ    内側
２ｂ    鏡面
３    発光部
３ａ    端部
４    発光部
５    光検出部
７    遮光手段
８    光源
９    焦光手段
１０    照射範囲
λ    波長
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
図１から図５は、この発明に係る実施形態を示している。図１に端部傷検査装置を鉛直面によって切断した縦断面図、図２に水平面によって切断した縦断面図を示す。図３に発光部によって被検査物の端部を照射する説明図を示す。また、図４に照射されるコヒーレント光の波長を変えた時の光検出部による検出結果の一例を表わすグラフ、図５には複数の波長のコヒーレント光で周方向に照射範囲を変えた時の光検出部による検出結果の一例を表わすグラフを示す。【００１１】
図１、図２に示すように、端部傷検査装置１は、内側２ａに鏡面２ｂを有し、頂点部２ｃに被検査物３を挿入可能な切欠き２ｄが形成される楕円鏡２と、楕円鏡２の第１焦点位置Ａ近傍に配置された被検査物３の端部３ａに楕円鏡２の長軸方向の軸線Ｌに沿ってコヒーレント光Ｃを照射する発光部４と、楕円鏡２の第２焦点位置Ｂに配置された光検出部５とを備える。また、端部傷検査装置１は、被検査物３を回転可能に保持する保持部６と、楕円鏡２に設けられた遮光手段７とを備える。被検査物３は、例えば板状のシリコンウエハ、半導体ウエハなどである。【００１２】
図３に示すように、発光部４は、コヒーレント光Ｃを発光する光源８と、照射されたコヒーレント光Ｃに光学的に作用する焦光手段９とを備える。光源８は、例えばレーザ光であり、波長を自在に調整することが可能となっている。より詳しくは、Ｈｅ−Ｎｅレーザや半導体レーザを用い、様々な波長の複数のレーザを切り替え可能とすることで、波長を自在に調整させる。あるいは、波長可変レーザを使用しても良い。また、焦光手段９は、被検査物３の端部３ａに光源８から発せられたコヒーレント光Ｃを照射する際に、被検査物３の端部３ａの厚さ方向に端部３ａ全体を照射可能であり、周方向に幅を狭くした照射範囲１０にさせるレンズで、より詳しくはフレネルレンズである。また、図１、図２に示すように、光検出部５は、発光部４から照射された被検査物３の端部３ａで反射された回折光Ｄが楕円鏡２に反射して、第２焦点位置Ｂに集光された回折光Ｄを検出するものであり、例えばフォトダイオードである。【００１３】
図１、図２に示すように、保持部６は、被検査物３の端部３ａを楕円鏡２の第１焦点位置Ａ近傍に位置決めするとともに、回転軸６ａが回転することによって、第１焦点位置Ａ上で被検査物３の端部３ａを周方向に移動させることが可能となっている。また、遮光手段７は、第１焦点位置Ａ及び第２焦点位置Ｂを含む被検査物３の厚さ方向に平行な面と楕円鏡２とが交わる交線上に所定の幅を有して貼り付けられたマスキングテープである。この遮光手段７に到達した回折光Ｄは、反射して光検出部５に到達することなく、遮光手段７に吸収されてしまう。また、光検出部５の第１焦点位置Ａ側には、遮光板１１が設けられている。これは、発光部４から照射されたコヒーレント光Ｃは、被検査物３の端部３ａに反射して回折光Ｄとなるが、回折光Ｄが楕円鏡２に反射せずに直接光検出部５に到達するのを防ぐためである。【００１４】
次に、この端部傷検査装置１の作用について説明する。発光部４によって被検査物３の端部３ａの任意の位置を照射する。照射した部分に傷が含まれていない場合、照射されるコヒーレント光Ｃは、正反射して、低次元の回折光Ｄ１となる。低次元の回折光Ｄ１は、図２に示すように、平面視楕円鏡２の軸線Ｌ付近を経路として、第２焦点位置Ｂに向い、図１に示すように、側面視被検査物３の端部３ａの形状に従い、厚さ方向にある程度の広がりをもつ。このため、低次元の回折光Ｄ１は、遮光手段７あるいは遮光板１１に吸収されて、その多くが光検出部５に到達しない。つまり、被検査物３の端部３ａに傷が存在しない場合には、光検出部５で検出される光の強度Ｒは、低いレベルでしか計測されない。図３に示すように、照射範囲１０に傷３ｂが含まれている場合、照射されるコヒーレント光Ｃは、乱反射して、高次元の回折光Ｄ２となる。図１及び図２に示すように、高次元の回折光Ｄ２は、平面視及び側面視ともに、端部３ａに形成される傷３ｂによって、広範囲に拡散して楕円鏡２で反射し、第２焦点位置Ｂの光検出部５に到達する。つまり、被検査物３の端部３ａに傷３ｂが存在する場合には、光検出部５で検出される光の強度Ｒは、高いレベルで計測される。ここで、照射するコヒーレント光Ｃの波長λに対して、傷３ｂの大きさが微細である、あるいは特定の波長λでしか反射しない損傷等である場合には、照射されるコヒーレント光Ｃは正反射してしまい、低次元の回折光Ｄ１となり光検出部５で検出されない。つまり、被検査物３の端部３ａには傷３ｂが存在しないと判定されてしまう。図４は、被検査物３の端部３ａの任意の位置について、波長λを変えて照射した時の波長λと光検出部５で検出された光の強度Ｒとの関係の一例を示している。図４に示すように、波長λを変化させることで、波長λ１では検出できなかった傷が、波長λ１よりも短い波長λ２では検出することができる。また、図５は、波長λを変えるとともに、被検査物３の端部３ａを保持部６によって３６０度回転させた場合の被検査物３の回転角θと光検出部５で検出された光の強度Ｒとの関係の一例を示している。回転角θは、図２に示すように、位置Ｏで０度として、右回りを正とした角度である。また、図５に示すように、各グラフは、各々図示する波長λ３、λ４、λ５、λ６の時の関係を表わしていて、それぞれの波長λの大きさは、λ３＜λ４＜λ５＜λ６となっている。図２、図５に示すように、この例においては、位置Ｐの回転角θｐ付近においては、波長λで傷に起因する高次元の回折光Ｄ２を顕著に検出することができ、位置Ｑの回転角θｑ付近においては、波長λで傷に起因する高次元の回折光Ｄ２を顕著に検出することができる。このように波長λを変化させて検査を行うことによって、微細な傷まで検出することが可能であり、また、波長の長いコヒーレント光では吸収が大きく検出できなかった傷や特定の波長でのみしか検出されないような傷、損傷も特定することができる。【００１５】
以上のように、端部傷検査装置１は、異なる波長λのコヒーレント光Ｃを照射することによって、波長λと光検出部５で検出される光の強度Ｒによって傷の有無だけでなく、傷の大小、傷の種類についても特定することができる。【００１６】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、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。【００１７】
なお、楕円鏡２の軸線Ｌに沿って被検査物３の端部３ａをコヒーレント光Ｃで照射するものとしたが、これに限ることはない。これに代えて、光源８と第２焦点Ｂとが重ならないように、光源８の光軸を楕円鏡２の軸線Ｌに対して若干（４°程度）ずらして配置しても良い。このようにすることによって、照射したコヒーレント光Ｃが被検査物３の端部３ａに正反射した低次元の回折光Ｄ１も楕円鏡２の軸線Ｌからずれるので、遮光板１１を省略することが可能となる。【００１８】
また、この場合において、楕円鏡２の軸線Ｌに対して、光源８の光軸を水平方向に傾けてもよいが、鉛直方向に傾けることが好ましい。すなわち、水平に支持された被検査物３の端面３ａに、楕円鏡２の軸線Ｌに対して水平方向に傾けた方向からコヒーレント光Ｃを照射すると、探傷に必要な情報を多く含む左右方向の散乱反射光が左右で偏ってしまい、有効な情報が損なわれてしまう不都合があるからである。一方、鉛直方向に傾ける場合には、上下方向の散乱反射光は探傷に必要な情報をあまり含んでないので、上述した不都合が少ない。なお、水平方向に傾けた場合においても、楕円鏡２の形状を左右非対称にするなどの工夫によって、左右方向の散乱反射光を光検出器に集光することにしてもよい。【００１９】
また、遮光手段７として、楕円鏡２にマスキングテープを貼り付けるものとしたが、これに限ることは無い。少なくとも、正反射した低次元の回折光Ｄ１を遮光できれば良く、例えば、被検査物３の端部３ａと光源８の間に空間フィルターとして所定幅の板材からなる遮光板を被検査物３の面に直交する垂直方向に楕円鏡２の内面と当接するように配置しても良い。これによって、低次元の回折光Ｄ１は遮光板で遮られるが、高次元の回折光Ｄ２は遮光板の外に漏れて楕円鏡２により集光される。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
異なる波長のコヒーレント光によって、微細な傷や波長の長いコヒーレント光では吸収が大きく検出できなかった傷あるいは特定の波長のコヒーレント光でのみ乱反射する傷の検出が可能となり、傷の大小、種類を特定し、詳細な端部傷検査を実現可能とする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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