JP2000114329A - 基板端部の研削面の検査方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体プロセスに入る前の状態で半導体
基板の外周面及びそのエッジの研削面のチッピングなど
微細欠陥の有無を予め機械的にチェックし、欠陥のない
半導体基板のみを後に続く半導体プロセスに提供するよ
うにすることにある。 【解決手段】 端部研削により外周縁が面取りされてい
る被検査基板(1)と、被検査面となる被検査基板(1)の面
取り面(2)及び面取り面(2)の間の外周側面(3)の少なく
ともいずれか1つを撮像する撮像装置(4)との間で相対的
移動が生じるように、少なくともいずれかを移動させて
被検査基板(1)の被検査面(2)(3)を撮像し、この検査画
像(21)と基準画像(20)と比較して被検査面(2)(3)の外観
の良否を判定する」事を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は例えば半導体基板の
外周縁の端部研削部分の外観検査方法並びにその装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体産業は、半導体のより一層
の高集積化、更なるコストダウンを究極まで急激な勢い
で推し進めている。その結果、1枚の半導体基板は大口
径化し、現在では8インチというような大口径基板によ
る半導体製造が一般化しつつある。

【０００３】一方、半導体基板が半導体チップになるま
でには、数多くのの工程が必要であり、その間、半導体
基板は処理装置が変る毎に別の処理装置に搬送されてい
く。この搬送は1枚づつ或いは専用の搬送容器に多数枚
収納された状態で機械によって自動的に搬送される場合
もあれば、人手によって搬送される事もある。

【０００４】前述のように半導体基板が大口径化すれば
するほど、そして高集積化すればするほど、1枚に掛か
るコストは幾何級数的に上昇し、最終段階での1枚の半
導体基板を不良にすると大きな損失を被るようになっ
た。そのような半導体基板の不良発生の1つの原因とし
て搬送中のエッジの欠けがあった。即ち、半導体は単結
晶棒材を薄く切断し、その外周面と表面を研磨して円板
(一般的に半導体ウェハーと呼ばれる)に形成されたもの
であり、表面研磨しただけのものではエッジが立ってい
て搬送中に軽く接触しただけでエッジに欠けが発生し、
これが起点となって半導体プロセス中にヘアークラック
に生長し、甚だしい場合には割れを引き起こすなど不良
発生の原因となっていた。そこで、現在では半導体基板
の外周側面とエッジとを研削して面取りを行い、前記欠
陥の発生をなくするようにしている。

【０００５】処が、このように端部研削により面取りを
行ったにも拘わらず、この面取り部分に新たな問題が生
じた。即ち、面取り用の砥石が目詰まりしたりして切れ
味が低下すると研削面に細かいチッピングが発生し、こ
れが、前記複雑且つ多岐に亙って行われる半導体製造プ
ロセス中に発生するコンタミネーション(汚染)の原因と
なる事が分かった。

【０００６】そこで、現在では外周面及びエッジの面取
り研削を行った後、前記研削面を作業者が目視検査を行
い、研削面の欠陥の有無をチェックし、欠陥があれば、
これを除き良品だけを選別している。しかしながら、前
記欠陥が微細で、例えば50〜1００ミクロンメートル程
度のものになれば、目視検査では欠陥の発見が困難にな
り限界があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の技術的解決課
題は、半導体プロセスに入る前の状態で半導体基板の外
周面及びそのエッジの研削面のチッピングなど微細欠陥
の有無を予め機械的にチェックし、欠陥のない半導体基
板のみを後に続く半導体プロセスに提供するようにする
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の基板端
部の研削面の検査方法は「端部研削により外周縁が面取
りされている被検査基板(1)と、被検査面となる被検査
基板(1)の面取り面(2)及び面取り面(2)の間の外周側面
(3)の少なくともいずれか1つを撮像する撮像装置(4)と
の間で相対的移動が生じるように、少なくともいずれか
を移動させて被検査基板(1)の被検査面(2)(3)を撮像
し、この検査画像(21)と基準画像(20)と比較して被検査
面(2)(3)の外観の良否を判定する」事を特徴とする。

【０００９】これによれば、端部研削を行った被検査基
板(1)の被検査面(2)(3)を予め機械的に検査しているの
で、不良品を半導体プロセスに入る前に取り除いておく
事が出来、端部研削に起因し、懸念されるコンタミネー
ションを未然に防ぐ事が出来る。

【００１０】請求項2は、前記発明方法を実施するため
の研削面検査装置の一例に関し、「端部研削により外周
縁が面取りされている円板状の被検査基板(1)を回転さ
せる作動装置(5)と、被検査面となる被検査基板(1)の面
取り面(2)及び面取り面(2)の間の外周側面(3)の少なく
ともいずれか1つを撮像する撮像装置(4)と、前記撮像装
置(4)から出力された被検査基板(1)の検査画像(21)と良
品の基準画像(20)と比較して被検査面(2)(3)の外観の良
否を判定する判定装置(6)とで構成された」事を特徴と
する。

【００１１】請求項3に記載の研削面検査装置は、請求
項2を含む一般的な例で被検査基板(1)が円板状の場合は
勿論、矩形その他の異形形状の場合でも検査できるもの
で「端部研削により外周縁が面取りされている被検査基
板(1)の、被検査面となる面取り面(2)及び面取り面(2)
の間の外周側面(3)の少なくともいずれか1つを撮像する
撮像装置(4)と、撮像装置(4)の撮像領域(7)を前記被検
査面(2)(3)が通過するように被検査基板(1)を移動させ
る作動装置(5)と、前記撮像装置(4)から出力された被検
査基板(1)の検査画像(21)と良品の基準画像(20)と比較
して被検査基板(1)の外観の良否を判定する判定装置(6)
とで構成された」事を特徴とする。

【００１２】請求項4に記載の研削工面検査装置は請求
項3の逆の場合で移動する撮像装置(4)で、被検査基板
(1)が円板の場合は勿論、異形形状の静止被検査基板(1)
の被検査面(2)(3)を撮像するもので「端部研削により外
周縁が面取りされている被検査基板(1)の、被検査面と
なる面取り面(2)及び面取り面(2)の間の外周側面(3)の
少なくともいずれか1つの被検査面(2)(3)を撮像する撮
像装置(4)と、前記被検査面(2)(3)に沿って撮像装置(4)
を移動させる作動装置(5)と、前記撮像装置(4)から出力
された被検査基板(1)の検査画像(21)と良品の基準画像
(20)と比較して被検査基板(1)の外観の良否を判定する
判定装置(6)とで構成された」事を特徴とする。

【００１３】これにより、被検査基板(1)の研削面の外
観の良否を判定し、欠陥(16)のない良品のみを選別して
次の半導体プロセスに供給するものである。

【００１４】請求項5は請求項2〜4に記載の研削面検査
装置において「撮像装置(4)の撮像領域(7)を照明して被
検査面(2)(3)の欠陥(16)を照明する照明装置(8)が設置
されている」事を特徴とする。

【００１５】照明装置(8)の照明方向、色などを適当に
選択する事で、被検査面(2)(3)の欠陥(16)を輝点として
浮き立たせることができ、微細な欠陥(16)の発見を容易
にする。

【００１６】

【発明の実施の態様】以下、本発明を図示実施例に従っ
て詳述する。被検査基板(1)は、例えば円板状の6〜8イ
ンチ(勿論これ以上でも、これ以下でもよい。)大口径半
導体ウェハー(円板)、太陽電池用の発電基板(矩形)、液
晶用ガラス基板(矩形)などがあるが、ここでは大口径半
導体ウェハーを例にとって説明する。

【００１７】被検査基板(1)は、円板状でその外周側面
(3)及び外周エッジ部分が研削によって面取りされてい
る。この面取り面(2)及び面取り面(2)の間の外周側面
(3)には、砥石(図示せず)の切れ味が悪くなってくると
微細なピット状の欠陥であるチッピングや、微細クラッ
クが研削面(2)(3)に発生してくる。従って、本発明では
この研削面(2)(3)が被検査面となる。

【００１８】図1〜3は、本発明にかかる検査装置の一例
で、筐体本体(10)と、筐体本体(10)上に配設され、円板
状の被検査基板(1)を回転させる作動装置(5)と、作動装
置(5)の後述するスピンチャック(5a)に保持された被検
査基板(1)の位置決めを行う位置決め装置(15)と、被検
査基板(1)の移動させるロボットハンド(11)と、未検査
及び検査済み被検査基板(1)が収納された収納容器(19)
を保持している基板保持ステージ(12)と、不良品収納容
器(図示せず)を保持する不良品用ステージ(13)と、筐体
本体(10)に立設された支柱(14)に取り付けられた上下一
対の撮像装置(4)と、撮像装置(4)に近接して配設されて
照明装置(8)と、前記撮像装置(4)から出力された被検査
基板(1)の検査画像(21)と良品の基準画像(20)と比較し
て被検査面(2)(3)の外観の良否を判定する判定装置(6)
と、前記画像(20)(21)とを映し出すモニタCRT(9)とで構
成されている。

【００１９】前記作動装置(5)は、被検査基板(1)を吸引
保持するスピンチャック(5a)と、これを回転させる駆動
装置(5b)とで構成されている。スピンチャック(5a)の吸
着面には同心円状及び放射状の互いに連通する凹溝(5c)
が形成されており、減圧源(図示せず)に接続されてい
る。また、駆動装置(5b)は正確に被検査基板(1)を設定
速度で1回転させる必要がある処から、例えばロータリ
エンコーダ付きのステッピングモータなどが使用され
る。

【００２０】位置決め装置(15)は、スピンチャック(5a)
の両側に配設され、2本のピン(15a)が立設された一対の
位置決めアーム(15b)と、位置決めアーム(15b)を拡縮す
るアーム作動部(15c)とで構成されており、ロボットハ
ンド(11)によってスピンチャック(5a)上に移送されてき
た未検査被検査基板(1)の中心とスピンチャック(5a)の
中心とを一致させる位置決め作業を行う。

【００２１】ロボットハンド(11)は、作動装置(5)に隣
接して配設されており、多関節アーム(11a)によって被
検査基板(1)を基板保持ステージ(12)や不良品用ステー
ジ(13)或いは前記スピンチャック(5a)に自由に移載する
ようになっている。多関節アーム(11a)の先端は真空吸
着面(11b)となっていて被検査基板(1)の裏面端部を吸着
し、必要な部署に移送する働きをなす。

【００２２】撮像装置(4)は、CCDカメラ或いはラインセ
ンサカメラなど被検査基板(1)の被検査面(2)(3)の検査
画像(21)を取り込めるような装置である。本実施例では
主たる被検査面が、面取り面(2)であるので、被検査基
板(1)に対して上下から斜め下向き及び斜め上向きに配
置された2台の撮像装置(4)が筐体本体(10)に立設された
支柱(14)に取り付けられている。これにより面取り面
(2)は、正面から撮像され、外周側面(3)は、斜めから撮
像される事になる。

【００２３】照明装置(8)は、例えば蛍光燈のようなも
ので、撮像装置(4)に近接して配設され、同様に支柱(1
4)に取り付けられている。勿論、照明装置(8)は、蛍光
燈に限られるものでなく、ハロゲンランプやクセノンラ
ンプその他適宜の光源が使用される。

【００２４】判定装置(6)は、本装置の心臓部ともいえ
る部分で前記撮像装置(4)から出力された検査画像(21)
と良品の基準画像(20)と比較し、被検査面(2)(3)の外観
の良否を判定する機能を司る。従って、被検査面(2)(3)
に欠陥(16)があり、これが検査画像(21)に映し出されて
いると、欠陥(16)の映し出されていない基準画像(20)と
比較する事で欠陥(16)を検出し、不良品と判定され、検
査終了後、ロボットハンド(11)により不良品収納容器に
移送される。逆に、検査画像(21)が基準画像(20)に一致
すると良品と判断され、検査終了後ロボットハンド(11)
により良品収納容器(19)に戻される。

【００２５】モニタCRT(9)は、基準画像(20)と検査画像
(21)とを常時映し出しているもので、作業者はモニタCR
T(9)に映し出された画像を目視して検査状況を確認する
事が出来る。

【００２６】次に、本発明の作用に付いて説明する。ま
ず、良品の被検査基板(1)を撮像して基準画像(20)を取
り込む事になるのであるが、予め検査された良品の被検
査基板(1)を直接或いはロボットハンド(11)を利用して
スピンチャック(5a)上に載置する。

【００２７】続いて、位置決め装置(15)を作動させて位
置決めアーム(15b)を閉方向に移動させ、位置決めピン
(15a)にて被検査基板(1)の外周側面(3)を挟み込んでス
ピンチャック(5a)の回転中心に被検査基板(1)の中心を
合わせ込む。中心が一致した処でスピンチャック(5a)を
減圧源に接続して被検査基板(1)をスピンチャック(5a)
に吸着する。

【００２８】この状態でスピンチャック(5a)を所定速度
で1回転させると被検査基板(1)の面取り面(2)に向かっ
て配設されている上下一対の撮像装置(4)が、照明装置
(8)による適切な照明下で欠陥(16)のない上側の面取り
面(2)と欠陥(16)のない外周側面(3)及び欠陥(16)のない
下側の面取り面(2)と欠陥(16)のない外周側面(3)とをそ
れぞれ撮像し、副走査時間軸上に一連の基準画像(20)と
して記録する。基準画像(20)の取り込みが終了すると、
スピンチャック(5a)の吸着を解除して良品の被検査基板
(1)を取り除き、未検査の被検査基板(1)の検査に移る。

【００２９】まず、未検査の被検査基板(1)を収納した
収納容器(19)を基板保持ステージ(12)にセットする。収
納容器(19)は公知の形状で、被検査基板(1)を1枚づっ抜
き差しして保持する事が出来る構造である。この状態で
ロボットハンド(11)を作動させて未検査の被検査基板
(1)を1枚抜き出し、スピンチャック(5a)上に載置する。

【００３０】然る後、前記同様位置決めを行った後、ス
ピンチャック(5a)を所定速度で1回転させ、被検査面(2)
(3)を撮像して前記同様の手順で検査画像(21)を得る。
被検査面(2)(3)に何らの欠陥(16)がない場合には基準画
像(20)と完全に一致し、判定装置(6)は被検査基板(1)を
良品と判断する。良品と判断された被検査基板(1)はス
ピンチャック(11)の吸着が解除された後、ロボットハン
ド(11)によって収納容器(19)に戻される。

【００３１】逆に、被検査面(2)(3)に何らの欠陥(16)が
ある場合には欠陥(16)が輝点として検査画像(21)上に現
れ、基準画像(20)に一致しない。その場合には、判定装
置(6)はを不良品と判断し、スピンチャック(11)の吸着
が解除された後、ロボットハンド(11)によって不良品収
納容器に送り込まれる。このようにして、被検査基板
(1)の全数チェックが迅速に行われ、研削面(2)(3)に発
生した欠陥(16)に起因するコンタミネーションの発生を
未然に防止する。

【００３２】前記実施例は、被検査基板(1)が円板状の
場合で、被検査基板(1)が回転し、静止した撮像装置(4)
にて端部の研削面(2)(3)の検査を行う場合を代表例とし
て示したが、被検査基板(1)が矩形の場合には回転動作
では研削面(2)(3)の検査を行う事が出来ない。このよう
な場合は撮像装置(4)の撮像領域(7)を前記被検査面(2)
(3)が通過するようにスピンチャック(5a)を移動させ、
連続的な検査画像(21)が得られるようにする。(図6ロ参
照) 逆に、円板或いは異形形状の静止被検査基板(1)の端部
の被検査面(2)(3)に沿って撮像装置(4)が移動して被検
査面(2)(3)を撮像するようにしてもよい。(図6ハ参照)
また、被検査面(2)(3)の欠陥(16)の種類によっては単な
る照明では不十分である場合も考えられ、そのような場
合には欠陥(16)に最適の照明方向、色などを適当に選択
する事で、欠陥(16)を輝点として浮き立たせ、微細な欠
陥(16)の発見を容易にする事も可能である。勿論、照明
は必ずしも必要というわけでなく、照明なしで欠陥(16)
が十分検出できる場合は照明を削除する事が出来る。

【００３３】

【発明の効果】以上本発明によれば、予め端部研削を行
った被検査基板の被検査面を機械的に検査しているの
で、不良品を半導体プロセスに入る前に取り除いておく
事が出来、端部研削に起因し、懸念されるコンタミネー
ションを未然に防ぐ事が出来る。また、前記撮像段階で
照明装置の照明方向、色などを適当に選択する事で、被
検査面の欠陥を輝点として浮き立たせることができ、微
細な欠陥の発見を容易にする事が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の正面図

【図２】図１の平面図

【図３】図１の側面図

【図４】本発明が適用される2種類の半導体基板の斜視
図と部分拡大斜視図

【図５】本発明装置で捕らえられた基準画像と検査画像
の比較図面

【図６】本発明の他の実施例の模式図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 端部研削により外周縁が面取りされてい
   る被検査基板と、被検査面となる被検査基板の面取り面
   及び面取り面の間の外周側面の少なくともいずれか1つ
   を撮像する撮像装置との間で相対的移動が生じるよう
   に、少なくともいずれか一方を移動させて被検査基板の
   被検査面を撮像し、この検査画像と基準画像と比較して
   被検査面の外観の良否を判定する事を特徴とする基板端
   部の研削面の検査方法。
2. 【請求項２】 端部研削により外周縁が面取りされてい
   る円板状の被検査基板を回転させる作動装置と、被検査
   面となる被検査基板の面取り面及び面取り面の間の外周
   側面の少なくともいずれか1つを撮像する撮像装置と、
   前記撮像装置から出力された被検査基板の画像と良品の
   基準画像と比較して被検査面の外観の良否を判定する判
   定装置とで構成された事を特徴とする基板端部の研削面
   の検査装置。
3. 【請求項３】 端部研削により外周縁が面取りされてい
   る被検査基板の、被検査面となる面取り面及び面取り面
   の間の外周側面の少なくともいずれか1つを撮像する撮
   像装置と、前記被検査面が前記撮像装置の撮像領域を通
   過するように被検査基板を移動させる作動装置と、前記
   撮像装置から出力された被検査基板の画像と良品の基準
   画像と比較して被検査基板の外観の良否を判定する判定
   装置とで構成された事を特徴とする基板端部の研削面の
   検査装置。
4. 【請求項４】 端部研削により外周縁が面取りされてい
   る被検査基板の、被検査面となる面取り面及び面取り面
   の間の外周側面の少なくともいずれか1つの被検査面を
   撮像する撮像装置と、前記被検査面に沿って撮像装置を
   移動させる作動装置と、前記撮像装置から出力された被
   検査基板の画像と良品の基準画像と比較して被検査基板
   の外観の良否を判定する判定装置とで構成された事を特
   徴とする基板端部の研削面の検査装置。
5. 【請求項５】 撮像装置の撮像領域を照明して被検査面
   の欠陥を照明する照明装置が設置されている事を特徴と
   する請求項２〜４に記載の基板端部の研削面の検査装
   置。