(57)【要約】本発明の光学式センサは、ＬＥＤ２と、ＬＥＤ光を平行光に整形し、かつ対象物５からの反射光を集光するテレセントリックレンズ４と、ＬＥＤ光をテレセントリックレンズ４側に反射し、かつテレセントリックレンズ４により集光された反射光を透過させるハーフミラー３と、絞り７と、２次元撮像素子９とからなる。
2002023123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を照射するＬＥＤ光源と、
このＬＥＤ光源の出射光軸に配置された光路分割素子と、
この光路分割素子の一方の分割光路に配置され、前記ＬＥＤ光源から出力されたレーザ光を平行光に整形するコリメートレンズと、
前記光路分割素子の他の分割光路に配置され、前記コリメートレンズにより集光された対象物からの反射光を撮像する２次元撮像素子と、
を具備したことを特徴とする光学式センサ。
【請求項２】
請求項１記載の光学式センサにおいて、前記コリメートレンズは、テレセントリックレンズであることを特徴とする。
【請求項３】
請求項１記載の光学式センサにおいて、前記コリメートレンズは、フレネルレンズであることを特徴とする。
【請求項４】
請求項１記載の光学式センサにおいて、前記２次元撮像素子は、絞り及びリレー結像レンズを一体に構成し、この２次元撮像素子と前記ＬＥＤ光源及び前記コリメートレンズを前記光路分割素子に近接して配置したことを特徴とする。
【請求項５】
請求項４記載の光学式センサにおいて、前記２次元撮像素子と前記コリメートレンズをセンサ筐体の両側に配置し、前記２次元撮像素子と前記コリメートレンズとの間隔をほぼ前記光路分割素子の高さに設定したことを特徴とする。
【請求項６】
請求項４記載の光学式センサにおいて、前記光路分割素子の中心を光軸に対して偏らせて配置し、前記光軸までの距離が最短の光路分割素子端部側に前記ＬＥＤ光源と前記２次元撮像素子を配置したことを特徴とする。
【請求項７】
請求項１記載の光学式センサにおいて、前記ＬＥＤ光源は、赤外線領域の光を発する赤外発光ＬＥＤを用い、前記２次元撮像素子の入射側に赤外通過フィルタを配置したことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、位置情報や画像情報を検出する小型の光学式センサに関する。
背景技術
基板検査装置は、半導体ウエハの表面を検査し、半導体ウエハ表面上の欠陥部があれば、この欠陥部を検出する。半導体ウエハ表面上の欠陥部は、例えば傷、欠け、表面むら、汚れ、ダストである。
この基板検査装置は、半導体ウエハを目視により検査するマクロ検査と、半導体ウエハの表面を顕微鏡により拡大して検査するミクロ検査とを行なう。
この基板検査装置は、複数の半導体ウエハを収納するウエハキャリアと、マクロ検査やミクロ検査を行なう検査部と、ウエハキャリアに収納されている半導体ウエハを取り出して検査部に渡し、この検査部で検査の終了した半導体ウエハを受け取って再びウエハキャリアに戻すローダ部とからなっている。
検査部は、ローダ部から半導体ウエハを受け取ると、先ずは半導体ウエハに対してマクロ検査又はミクロ検査を行う。
しかしながら、ウエハキャリアに収納されている未検査の半導体ウエハは、その姿勢が整列されていない。ローダ部は、整列されていない半導体ウエハをそのまま取り出し、検査部に渡す。これでは、半導体ウエハは、ウエハ中心がずれた状態で検査部に渡される。
このため、通常、半導体ウエハは、ウエハ中心のセンタリングが行われて、検査部に渡される。
このような半導体ウエハのセンタリングでは、特開平１１−２４３１２９号公報に開示されているように、発光部と受光部とを半導体ウエハを挟んで配置した非接触センサが用いられる。これは、半導体ウエハに対する損傷や発塵の問題を解消するためである。
又、半導体製造のフォトリソグラフィー工程では、半導体ウエハの表面の傷、クラック、汚れ、むらなどの欠陥検出が行われている。最近では、半導体ウエハのエッジ部分に付着した埃やクラック、フォトレジストのカット幅を検出することは、以降の工程での不良発生を防止するうえで意味のある検査項目となっている。
このような半導体ウエハのエッジ検査において、特開２０００−１３６９１６号公報に開示されているように、ウエハエッジ部を照明する光源と、このエッジ部の欠陥を検出するビデオカメラとが分離して配置されている。
上述した非接触センサやエッジ部検出用の画像センサは、基板検査装置内に設けるので、小型化、省スペース化、低コストが要求される。
従って、非接触センサや画像センサは、出来るだけ小型化、省スペース化、低コストを図りたい。
発明の開示
本発明は、小型化、設置するところの省スペース化、コンパクト化を図って、低コストを実現できる光学式センサを提供することを目的とする。
本発明は、レーザ光を照射するＬＥＤ光源と、このＬＥＤ光源の出射光軸に配置された光路分割素子と、この光路分割素子の一方の分割光路に配置され、ＬＥＤ光源から出力されたレーザ光を平行光に整形するコリメートレンズと、光路分割素子の他の分割光路に配置され、コリメートレンズにより集光された対象物からの反射光を撮像する２次元撮像素子とを具備したことを特徴とする光学式センサである。
以上のように構成された本発明の光学式センサであれば、小型化、設置するところの省スペース化、コンパクト化を図り、低コストを実現できる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は光学式センサの構成図である。この光学式センサは、落射テレセントリック照明結像光学系を用いている。センサ筐体１は、筒状に形成されている。
光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）２である。このＬＥＤ２は、ＬＥＤ光を出力する。このＬＥＤ２は、センサ筐体１の側面に設けられている。
ハーフミラー３は、センサ筐体１内部に傾斜して設けられている。このハーフミラー３は、ＬＥＤ２から出力されるＬＥＤ光の光路上で、かつセンサ筐体１内部の光軸ｐ上に設けられている。このハーフミラー３は、光軸ｐに対して略４５°傾斜し、かつハーフミラー３の中心が光軸Ｐに対して偏らせて配置されている。
このハーフミラー３は、ＬＥＤ２から出力されたＬＥＤ光をテレセントリックレンズ４側に反射し、かつテレセントリックレンズ４により集光された対象物５からの反射光を透過させる光路分割素子である。
なお、ハーフミラー３は、ビームスプリッタに代えることが可能である。
テレセントリックレンズ４は、センサ筐体１の開口部に設けられている。このテレセントリックレンズ４は、ハーフミラー３の上端に近接して設けられている。このテレセントリックレンズ４は、凸レンズである。このテレセントリックレンズ４は、ＬＥＤ２から出力されたＬＥＤ光を平行光に整形し、かつ対象物５からの反射光を集光する。
すなわち、テレセントリックレンズ４は、ＬＥＤ２から出力されたＬＥＤ光を平行光に整形して対象物５のウエハエッジ部に照射するコリメートレンズ作用と、対象物からの反射してきたＬＥＤ光を集光する集光レンズ作用とを有する。
画像センサ部６は、テレセントリックレンズ４の後焦点側の光軸ｐ上に設けられている。この画像センサ部６は、絞り７と、リレー結像用レンズ８と、２次元撮像素子９とからなる。この画像センサ６は、ハーフミラー３の下端に近接して設けられている。
絞り７は、テレセントリック系の絞りである。この絞り７は、テレセントリックレンズ４の後側焦点に配置される。
２次元撮像素子９は、複数の固体撮像素子（ＣＣＤ）を２次元平面状に縦横に配列してなる。この２次元撮像素子９は、例えばＣＭＯＳが用いられる。
２次元撮像素子９は、対象物５のウエハエッジ部から反射してきたＬＥＤ光を撮像して、その２次元画像信号を出力する。
リレー結像用レンズ８及び２次元撮像素子９は、一体化されている。すなわち、２次元撮像素子９は、リレー結像用レンズ８が一体化されたＣＭＯＳである。
２次元撮像素子９の中心位置は、光軸ｐに一致することが好ましい。
又、光学式センサの高さ方向の寸法を小さくするために、ハーフミラー３の上下端に近接させて配置することが好ましい。
又、光学センサの幅方向の寸法を小さくするために、ハーフミラー３の中心位置を光軸Ｐに対してＬＥＤ２の配置方向と逆方向に偏らせ、光軸Ｐまでの距離が短いハーフミラー３の左端部側にＬＥＤ２を配置することが好ましい。
次に、上記の如く構成された光学式センサの作用について説明する。
ＬＥＤ２は、ＬＥＤ光を出力する。このＬＥＤ光は、ハーフミラー３で反射し、テレセントリックレンズ４により平行光に整形される。
この平行光のＬＥＤ光は、対象物５に照射される。
対象物５からの反射光は、再びテレセントリックレンズ４に入射する。このテレセントリックレンズ４は、ウエハエッジ部からの反射光を集光する。
この集光された反射光は、ハーフミラー３を透過する。さらに、反射光は、絞り７により絞られる。この絞り７を通過した反射光は、リレー結像用レンズ８により集光されて２次元撮像素子９に入射する。
この２次元撮像素子９は、入射した光を撮像し、その２次元画像信号を出力する。
このように上記第１の実施形態においては、ＬＥＤ２と、ＬＥＤ光を平行光に整形し、かつ対象物５からの反射光を集光するテレセントリックレンズ４と、ＬＥＤ光をテレセントリックレンズ４側に反射し、かつテレセントリックレンズ４により集光された反射光を透過させるハーフミラー３と、絞り７と、２次元撮像素子９とからなる。
従って、この光学式センサは、ハーフミラー３に近接させてＬＥＤ２、テレセントリックレンズ４及び画像センサ部６を配置することにより、小型化を図り、設置するところの省スペース化、コンパクト化が図れ、低コストを実現できる。さらに、ハーフミラー３の中心位置を光軸Ｐに対して一方に偏らせることにより、ＬＥＤ２を光軸Ｐに近付けて配置することが可能になり、幅方向の寸法を小さくできる。
特にレンズ付ＣＭＯＳは、ラインセンサー等の一次元撮像素子や、他の二次元撮像素子と比べて小さく安価であるから有利である。
光学式センサは、ＬＥＤ光をテレセントリックレンズ４側に反射し、かつテレセントリックレンズ４により集光された反射光を透過させるハーフミラー３を用いるので、セントリックレンズ４と画像センサ部６の間隔をハーフミラー３の高さ寸法まで近付けることができ、光軸ｐ方向の高さを抑えることができる。これにより、光学式センサは小型化できる。
光学式センサは、ＬＥＤ２から出力されたＬＥＤ光をテレセントリックレンズ４により平行光に整形し、かつ対象物５からの反射光を集光する落射テレセントリック照明結像光学系を採用した。
従って、光学式センサと対象物５との間隔Ｄが変化しても、常に正確に対象物５の画像データを取得できる。対象物５が図１に示す矢印ａ方向に移動しても、光学式センサは、常に正確に対象物５の画像データを取得できる。
画像センサ部６は、２次元撮像素子９から出力された２次元画像データ中の所望の画素ライン数の画像データを抽出することで、対象物５として例えば半導体ウエハのエッジ位置を検出するラインセンサとして使用することができる。
なお、上記第１の実施形態は、次のように変形できる。
例えば、光学式センサは、光源に赤外線領域の光を発光する赤外発光ＬＥＤを用い、かつ赤外通過フィルタを用いる。赤外通過フィルタは、赤外線領域の光を透過する。この赤外通過フィルタは、絞り７又は２次元撮像素子９に近接し、かつ光軸ｐ上に配置する。
これら赤外発光ＬＥＤ及び赤外通過フィルタを用いることにより、光学式センサは、可視光線によるノイズを軽減でき精度の高い測定が可能になる。
テレセントリックレンズ４は、フレネルレンズを使用できる。フレネルレンズは、凸レンズに比べて厚さが薄いので、光学式センサをさらに小型化できる。
次に、本発明を用いた第１の使用例について図面を参照して説明する。
図２は本発明の光学式センサを適用した基板検査装置の構成図である。基板検査装置は、大きく分けてローダ部１０と検査部１１とからなる。
これらローダ部１０と検査部１１とは、それぞれ分離独立して設けられている。ローダ部１０は、正面側Ｆから見て左側に配置され、検査部１１は右側に配置されている。
ローダ部１０は、ウエハキャリア１２とウエハ搬送ロボット１３とからなっている。ウエハキャリア１２には、複数の半導体ウエハ１４が所定のピッチで上下方向に収納されている。なお、これら半導体ウエハ１４のうち未検査の半導体ウエハ１４を半導体ウエハ１４ａと称し、検査済みの半導体ウエハ１４を半導体ウエハ１４ｂと称する。
ウエハ搬送ロボット１３は、ウエハキャリア１２内に収納されている未検査の半導体ウエハ１４ａを取り出して検査部１１に渡し、検査部１１で検査済みの半導体ウエハ１４ｂを受け取ってウエハキャリア１２内に収納する。
ウエハ搬送ロボット１３は、多関節のロボットである。このウエハ搬送ロボット１３は、３つの連結アーム１５〜１７を連結して多関節アームを構成している。これら連結アーム１５〜１７のうち一端側の連結アーム１５は、回転軸１８に接続されている。この回転軸１８は、軸方向を中心に矢印ｂ方向に回転する。
他端側の連結アーム１７には、ハンド１９が連結されている。このハンド１９は、半導体ウエハ１４を吸着保持する。このハンド１９は、逃げ部２０と吸着部２１とからなっている。
吸着部２１には、複数の吸着孔２２が形成されている。これら吸着孔２２は、吸引ポンプ等の吸引装置に連結されている。
ウエハ搬送ロボット１３は、多関節アームを回転軸１８を中心にして矢印ａ方向に回転し、かつ各連結アーム１５〜１７を伸縮動作させてハンド１９を前進、後退させる。
ウエハ搬送ロボット１３は、検査部１１との間で半導体ウエハ１４の受け渡しを行なう場合、検査部１１の左面側（矢印Ａ方向）から多関節アームを差し入れ、差し戻しする。
検査部１１は、マクロ検査とミクロ検査とを行なう。マクロ検査は、半導体ウエハ１４を目視により観察し、半導体ウエハ１４の表面上の欠陥部を検出する。この欠陥部は、例えば傷、欠け、表面むら、汚れ、ダストである。
ミクロ検査は、マクロ検査により検出された半導体ウエハ１４の表面上の欠陥部を顕微鏡により拡大して観察し、欠陥部の種類や大きさなどを取得する。
検査部１１の架台上には、ウエハ搬送装置２３が設けられている。このウエハ搬送装置２３は、回転軸２４と、この回転軸２４に対して等角度（例えば、１２０度）毎に設けられた３本の搬送アーム２５ａ、２５ｂ、２５ｃとからなっている。
これら搬送アーム２５ａ、２５ｂ、２５ｃは、それぞれＬ字形状のＬ型ハンド２６ａ、２６ｂ、２６ｃに形成されている。これらＬ型ハンド２６ａ、２６ｂ、２６ｃは、図３に示すように長い指２７と、短い指２８とを有している。
これらＬ型ハンド２７ａ、２７ｂ、２７ｃには、複数の吸着孔（ウエハチャック）２９が形成されている。これら吸着孔２９は、吸引ポンプ等の吸引装置に連結されている。
なお、図３はＬ型ハンド２６ａのみを示しているが、他のＬ型ハンド２６ｂ、２６ｃもＬ型ハンド２６ａと同一構成であり、その説明は省略する。
ウエハ搬送装置２３は、回転軸２４を中心に例えば図面上左回り（矢印ｃ方向）に回転する。これにより、３本の搬送アーム２５ａ、２５ｂ、２５ｃは、それぞれウエハ受け渡しポジションＰ１と、マクロ検査ポジションＰ２と、ミクロ検査受渡しポジションＰ３とに循環移動する。
ウエハ受け渡しポジションＰ１は、ウエハ搬送ロボット１３とウエハ搬送装置２３との間で半導体ウエハ１４の受け渡しを行なうところである。
ウエハ搬送装置２３は、３本の搬送アーム２５ａ、２５ｂ、２５ｃのいずれか１本の搬送アーム、例えば図２では搬送アーム２５ａがウエハ受け渡しポジションＰ１にポジショニングされる。
このとき、ウエハ搬送ロボット１３は、次のように動作する。ウエハ搬送ロボット１３は、多関節アームを伸ばしてハンド１９を搬送アーム２５ａのＬ型ハンド２６ａ内に差し入れる。
ウエハ搬送ロボット１３は、半導体ウエハ１４を保持しているハンド１９を、例えばＬ型ハンド２６ａの上方から下方に移動させることにより、半導体ウエハ１４をＬ型ハンド２６ａに渡す。
Ｌ型ハンド２６ａからウエハ搬送ロボット１３のハンド１９に半導体ウエハ１４を渡す場合、ウエハ搬送ロボット１３は、ハンド１９をＬ型ハンド２６ａの下方から上方に移動させる。
ウエハ受け渡しポジションＰ１の中心位置は、ウエハ搬送ロボット１３の搬送ストローク範囲内に設けられている。
ウエハ受け渡しポジションＰ１には、図３に示すように４つの光学式センサ２７〜３０が設けられている。
これら光学式センサ２７〜３０は、半導体ウエハ１４のアライメント用である。これら光学式センサ２７〜３０は、ウエハ受け渡しポジションＰ１にポジショニングされるＬ型ハンド２６ａ、２６ｂ又は２６ｃの下方で、かつ検査部１１架台上に固定されて設けられている。
４つの光学式センサ２７〜３０は、半導体ウエハ１４の外周縁（以下、ウエハエッジ部と称する）に応じた各位置にそれぞれ配置されている。
これら光学式センサ２７〜３０の配置位置は、これら光学式センサ２７〜３０を結ぶラインが台形に形成されることが望ましい。これは、これら４点から半導体ウエハ１４の中心位置を求める場合、正確かつ確実だからである。
これら光学式センサ２７〜３０は、それぞれ図１に示す上記第１の実施形態において説明した光学式センサと同一構成である。これら光学式センサ２７〜３０は、半導体ウエハ１４のウエハエッジ部を含む像を撮像し、その２次元画像信号を出力する。
半導体ウエハ１４をハンド１９からＬ型ハンド２６ａ、２６ｂ又は２６ｃに渡す場合、ウエハ搬送ロボット１３は、多関節アーム及びハンド１９を移動動作させ、半導体ウエハ１４のウエハエッジ部が４つの光学式センサ２７〜３０の全ての検出視野内に同時に入るように、半導体ウエハ１４をポジショニングする。
これら光学式センサ２７と２８との間隔、及び光学式センサ２９、３０との間隔は、半導体ウエハ１４のオリフラのスパン又はハンド１９のネックの幅よりも長く離れている。
アライメント制御部３１は、４つの光学式センサ２７〜３０から出力される各２次元画像信号を入力してそれぞれの２次元画像データを作成し、これら２次元画像データにおける半導体ウエハ１４のウエハエッジ部と直交する方向の１ライン又は複数ラインの画像データ（以下、ライン画像データと称する）を抽出し、このライン画像データから合計４点の半導体ウエハ１４のウエハエッジ部の各検出位置（座標）を求め、このうちオリフラやノッチ情報が混入していない３つの座標から半導体ウエハ１４の中心位置を求める。
この場合、アライメント制御部３１は、２次元撮像素子から出力される２次元画像信号を用いるので、ウエハエッジ部の検出位置は、画素数から容易に求める。
この半導体ウエハ１４の中心位置は、円の中心座標を求める周知の方法から求められる。
アライメント制御部３１は、半導体ウエハ１４の中心位置と正規の中心とを比較し、半導体ウエハ１４の中心位置の正規の中心からのズレ量を求める。
アライメント制御部３１は、ズレ量からセンタリングするための補正量を求め、この補正量の指令をウエハ搬送ロボット１３に与える。
ウエハ搬送ロボット１３は、補正量に基づいて半導体ウエハ１４の中心が正規の中心位置に一致するようにアライメントする。
検査部１１の架台上のマクロ検査ポジションＰ２には、マクロ検査用揺動機構３２と、マクロ検査用回転機構３３とが設けられている。
マクロ検査用揺動機構３２は、半導体ウエハ１４の表面をマクロ検査に用いられる。マクロ検査は、検査員Ｑの目視により半導体ウエハ１４の表面を観察する。
マクロ検査用回転機構３３は、マクロ検査用揺動機構３２上に保持されている半導体ウエハ１４を回転させ、かつ上下方向に移動させる。
ミクロ検査部３４は、ステージ３５と顕微鏡３６とを有している。ステージ３５は、半導体ウエハ１４を吸着保持し、かつ半導体ウエハ１４を移動させる。
この結果、半導体ウエハ１４ａは、中心位置が正規の中心位置に合わせられる。すなわち、半導体ウエハ１４ａは、センタリングされる。
ウエハ搬送ロボット１３は、センタリングされた状態で、半導体ウエハ１４ａに対する吸着を解除し、半導体ウエハ１４ａを保持するハンド１９を下降させて半導体ウエハ１４ａをＬ型ハンド２６ａに渡す。
ウエハ受け渡しポジションＰ１においてセンタリングした半導体ウエハ１４は、３本アームのウエハ搬送装置２３に受け渡されてマクロ検査ポジションＰ２とミクロ検査受け渡しポジションＰ３に搬送される。
マクロ検査ポジションＰ２においてマクロ検査が行われる。ミクロ検査受渡しポジションＰ３においてミクロ検査が行われる。
このように上記第１の使用例においては、小型化、省スペース化、コンパクト化を図った落射テレセントリック照明結像光学系を用いた光学式センサ２７〜３０を基板検査装置のアライメント装置に用いることにより、ダウンフローの影響を受けない半導体ウエハ１４ａの下方に光学式センサ２７〜３０を配置することができる。
又、光学式センサ２７〜３０は、落射テレセントリック照明結像光学系を用いているので、半導体ウエハ１４との間隔が変化しても、半導体ウエハ１４のウエハエッジ部を正確に検出できる。
光学式センサ２７〜３０は、各２次元画像データのうち１ライン又は複数ラインの画像データを用いるので、半導体ウエハ１４のウエハエッジ位置（座標データ）を求める処理速度を速くでき、検査部１１による半導体ウエハ１４のマクロ検査及びミクロ検査の検査時間を短縮できる。
なお、上記第１の使用例は、次のように変形できる。
例えば、上記第１の実施形態で説明したように、光学式センサは、光源に赤外線領域の光を発光する赤外発光ＬＥＤを用い、かつ赤外通過フィルタを用いる。赤外通過フィルタは、赤外線領域の光を透過する。この赤外通過フィルタは、絞り７又は２次元撮像素子９に近接し、かつ光軸ｐ上に配置する。
これら赤外発光ＬＥＤ及び赤外通過フィルタを用いることにより、半導体ウエハ１４のマクロ検査及びミクロ検査において、光学式センサは、可視光線によるノイズを軽減でき精度の高い検査が可能になる。
上記第１の使用例の応用例について説明する。
光学式顕微鏡３６は、ＸＹテーブルが備えられている。このＸＹテーブルは、Ｘ方向と、このＸ方向に対して垂直なＹ方向に移動可能である。
このＸＹテーブル上には、回転ステージ３５が設けられている。この回転ステージ３５は、中心に回転軸が備えられている。
この回転ステージ３５は、ＸＹテーブル上において、回転軸を中心に回転する。この回転ステージ３５上には、半導体ウエハが載置される。
このようにＸＹテーブル及び回転テーブル３５を備えた光学顕微鏡３６には、本発明の光学センサが適用できる。この光学センサは、回転ステージ３５上に載置される半導体ウエハ１４のウエハエッジ部上に沿って所定間隔毎に複数配置される。
これら光学センサは、半導体ウエハ１４のウエハエッジ部を検出し、各２次元画像信号を出力する。
従って、これら２次元画像信号から半導体ウエハ１４の中心位置が求められる。次に、半導体ウエハ１４の中心位置と正規の中心とのズレ量が求められる。次に、ズレ量を無くすための補正量が求められる。次に、ＸＹステージが補正量に従って移動する。この結果、半導体ウエハ１４は、中心ズレが補正される。
このように小型化、コンパクト化、省スペース化を図った光学式センサを用いた光学式顕微鏡３６では、半導体ウエハ１４とＸＹステージとの間隔が狭い個所にも容易に光学式センサを配置することが可能となる。
次に、本発明を用いた第２の使用例について図面を参照して説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
図４は光学式センサを用いた画像処理装置の構成図である。画像処理部４１は、２次元撮像素子９から出力された２次元画像信号を入力し、対象物５の２次元画像データを取得し、モニタ装置４２に送出する。
画像処理部４１は、取得した対象物５の２次元画像データのうち所望の画素ライン数の画像データを抽出する。
例えば、本発明の光学センサを上記図２に示す基板検査装置のアライメント装置に適用すれば、ウエハエッジの位置情報を求めるアライメント用センサとして使用できる。又、この光学センサは、半導体ウエハ１４のウエハエッジ部における欠陥部（欠け、傷、塵の付着など）の検査を行なう画像データを取得する画像センサとして使用することができる。
すなわち、図２に示す基板検査装置のウエハ受け渡しポジションＰ１に配置された４つの光学式センサ２７〜３０は、図３で説明したようにウエハエッジの位置情報を求めるアライメント用センサとして用いられる。
図４に示す光学式センサ４０を図２に示す基板検査装置の回転ステージを有するマクロ検査ポジションＰ２、ミクロ検査ポジションＰ３に配置すれば、半導体ウエハ１４のウエハエッジ部の２次元画像データを取得できる。
この光学センサ４０は、図２に示すマクロ検査用回転機構（回転ステージ）３３に保持された半導体ウエハ１４の外周縁に対応する半導体ウエハ１４の上方に近接して配置されている。
この２次元画像データは、モニタ装置４２において表示出力される。
図５は光学式センサ４０により取得された２次元画像データである。この画像データ４１ａ〜４１ｄは、回転ステージ３３を所定角度に回動して取得した４箇所のスポット画像である。
各画像データ４１ａ〜４１ｄの中心座標データは、回転テーブル３３の角度位置から求める。これら角度位置は、半導体ウエハ１４のオリフラ又はノッチ位置を基準とすることが望ましい。
このオリフラ又はノッチ位置を求めるには、光学式センサ４０で取得された２次元画像データのうち１ライン又は複数ラインの画像データをエッジ位置情報として使用する。半導体ウエハ１４の回転角度とエッジ位置情報との関係からエッジ位置情報が大きく変動する位置よりオリフラ又はノッチ位置を求める。
従って、各画像データ４１ａ〜４１ｄは、それぞれスポット画像としてモニタ装置４１に表示でき、欠陥位置を視野中心（Ｘ軸）に合せれば、半導体ウエハ１４の回転位置から欠陥位置を求めることができる。
このようなウエハエッジ部のスポット画像を表示出力すれば、半導体ウエハ１４のウエハエッジ部における欠陥部の検査ができる。この欠陥部は、欠け、傷、塵の付着等である。
次に、別の変形例について説明する。
半導体ウエハ１４は、回転テーブル３３（３５）上に載置されている。回転テーブル３３は、矢印ｄ方向に一定の速度で回転する。
光学式センサ４０は、半導体ウエハ１４のウエハエッジ部に対応する位置に少なくとも１つ設けられる。
この光学式センサ４０は、取得された２次元画像データのうち１ライン又は複数ラインの画像データを取り込み、ラインＣＣＤカメラとして使用する。
従って、半導体ウエハ１４の回転中に、光学式センサ４０は、回転テーブル３３の回転に同期したタイミングで撮像を行なう。
この結果、図８に示すような半導体ウエハ１４のウエハエッジ部の全周に亘る２次元画像データが取得される。
この２次元画像データの画像をモニタ装置４２に表示出力すれば、半導体ウエハ１４のウエハエッジ部における欠け、傷、塵の付着などの他に、レジストのむら、レジストの半導体ウエハ１４の裏面への廻り込みも検査できる。
なお、上記第１及び第２の使用例では、光学式センサ２７〜３０、４０を半導体ウエハの一方の面側に配置した場合について説明したが、図９に示すように半導体ウエハ１４の表裏側にそれぞれ配置してもよい。
これにより、半導体ウエハの表裏側の２次元画像データを取得できる。
産業上の利用可能性
本発明の光学式センサは、例えば半導体ウエハなどの対象物のマクロ検査又はミクロ検査を行う検査装置や、ステッパー等のＩＣ製造装置、膜厚等の計測装置などの各種装置における半導体ウエハのアライメント、対象物における所望部位の２次元画像を取得するのに用いられる。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明に係わる光学式センサの第１の実施形態を示す構成図。
図２は本発明に係わる光学式センサを用いた第１の使用例を示す基板検査装置の構成図。
図３は同装置における光学式センサの配置図。
図４は本発明に係わる光学式センサを用いた第２の使用例を示す構成図。
図５は同光学式センサにより取得された２次元画像データの摸式図。
図６は半導体ウエハに付された識別情報を示す図。
図７は本発明に係わる光学式センサの応用例を示す図。
図８は本発明に係わる光学式センサの応用例により取得された２次元画像データの模式図。
図９は本発明に係わる光学式センサの配置の変形例を示す図。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年1月17日(2002.1.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（補正後）ＬＥＤ光源と、
このＬＥＤ光源の出射光軸に配置された光路分割素子と、
この光路分割素子の一方の反射光路に配置され、前記ＬＥＤ光源から出射された光を平行光に整形し、対象物からの反射光を集光する落射結像光学系と、
前記光路分割素子の他方の透過光路に配置され、前記落射結像光学系により集光された前記対象物からの前記反射光を撮像する２次元撮像素子とを有し、
前記光路分割素子は、筒状に形成された筐体中に略４５°に傾斜して配置され、前記光路分割素子に近接させて前記筐体の開口両端に前記落射結像光学系と前記２次元撮像素子とを配置し、さらに前記筐体の側面に前記ＬＥＤ光源を配置したことを特徴とする光学式センサ。
【請求項２】
（補正後）請求項１記載の光学式センサにおいて、
前記落射結像光学系及び前記２次元撮像素子の間隔を前記光路分割素子の高さに設定したことを特徴とする。
【請求項３】
（補正後）請求項１記載の光学式センサにおいて、
前記光路分割素子の中心を前記落射結像光学系と前記２次元撮像素子とを結ぶ光軸に対し前記ＬＥＤ光源と逆の方向に偏らせて配置し、前記反射光路側の集束光束に近接させて前記ＬＥＤ光源を配置したことを特徴とする。
【請求項４】
（補正後）請求項３記載の光学式センサにおいて、
前記ＬＥＤ光源を前記反射光路側の集束光束に近接し、さらに前記２次元撮像素子側に配置したことを特徴とする。
【請求項５】
（補正後）請求項３記載の光学式センサにおいて、
前記落射結像光学系と前記２次元撮像素子とを結ぶ光軸までの距離が短い前記光路分割素子端部側に前記ＬＥＤ光源を配置したことを特徴とする。
【請求項６】
（補正後）請求項１記載の光学式センサにおいて、
前記落射結像光学系は、テレセントリックレンズであることを特徴とする。
【請求項７】
（補正後）請求項１記載の光学式センサにおいて、
前記落射結像光学系は、フレネルレンズであることを特徴とする。
【請求項８】
（追加）請求項１記載の光学式センサにおいて、
前記２次元撮像素子から出力される２次元画像データ中の所望画素ライン数の画像データを抽出してラインＣＣＤカメラとして使用することを特徴とする。
【請求項９】
（追加）請求項１記載の光学式センサにおいて、
前記２次元撮像素子から出力される２次元画像データによりスポット画像を取得し、前記２次元撮像素子から出力される２次元画像データ中の所望画素ライン数の画像データによりライン画像を取得することを特徴とする。
【国際調査報告】
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