CN112272766A

CN112272766A - 检查装置

Info

Publication number: CN112272766A
Application number: CN201980029439.8A
Authority: CN
Inventors: 菅田贵志; 儿玉亮二
Original assignee: Nanosystems Solutions Co ltd
Current assignee: Nanosystems Solutions Co ltd
Priority date: 2018-05-01
Filing date: 2019-04-23
Publication date: 2021-01-26
Also published as: US20210231586A1; JPWO2019212011A1; US11774374B2; WO2019212011A1; JP7295509B2; KR20210002688A; TW201945692A; TWI838367B

Abstract

提供一种检查装置，能够以节省空间的方式可靠地测量晶片的斜面等的异形部分。检查装置（100）具备：对作为对象的晶片（WA）的外周区域（AP）进行照明的外周照明部（11、111）、对晶片（WA）的外周区域（AP）进行拍摄的外周拍摄部，外周照明部（11、111）具有圆弧照明部（11a、111a），所述圆弧照明部沿着圆周（CI）的部分区域配置而对基准轴（SA）上的既定区域（A1）进行照明，所述圆周（CI）以基准轴（SA）为中心，圆弧照明部（11a、111a）的基准轴（SA）沿与晶片（WA）的外周部（UA）延伸的切线方向相交的方向延伸。

Description

检查装置

技术领域

本发明涉及一种测量对象的外周的状态的检查装置，特别地涉及一种测量在外周具有倾斜部、凹陷的对象的检查装置。

背景技术

作为检查装置，存在晶片边缘检查装置，检测产生于形成在晶片的边缘的斜面上的缺痕。作为该晶片边缘检查装置，公知有具备圆顶型的照明机构和拍摄机构的装置，所述照明机构由内侧表面具有反射面的半球面体形成，被配设为该半球面的中心轴位于载置机构上的晶片的中心面上，对拍摄区域中的包含该晶片的斜面的区域照射光；所述拍摄机构被配设在光轴相对于晶片的中心面大致垂直并且与由照明机构照射光的晶片的斜面附近相交的位置，对拍摄区域中包含晶片的斜面的区域进行拍摄（例如，参照专利文献1）。

但是，在专利文献1中，圆顶型的照明大型且不容易节省空间化，使检查装置大型化。另外，在晶片边缘检查装置的情况下，组装入单一的检查部的情况较少，大多情况是在受限的空间内安装功能或机构不同的多个检查部，关于各检查部，节省空间化的需求较高。

专利文献1: 日本特开2016-178298号公报。

发明内容

本发明是鉴于上述的背景技术的问题点而提出的，其目的在于提供一种检查装置，能够以节省空间的方式可靠地测量晶片的斜面等的异形部分。

为了达成上述目的，本发明的检查装置具备：对对象的外周区域进行照明的外周照明部、对对象的外周区域进行拍摄的外周拍摄部，外周照明部具有圆弧照明部，所述圆弧照明部沿以基准轴为中心的圆周的部分区域配置而对基准轴上的既定区域进行照明，圆弧照明部的基准轴沿与对象的外周部所延伸的切线方向相交的方向延伸。

在上述检查装置中，考虑在与对象的外周部所延伸的切线方向相交的方向上延伸的基准轴，外周照明部具有对基准轴上的既定区域进行照明的圆弧照明部，因此能够效率良好地对外周拍摄部中朝向外缘而倾斜的部分、从外缘后退的凹陷部分这样的异形部分进行照明，能够使外周照明部节省空间。

根据本发明的具体的一技术方案，在上述检查装置中，圆弧照明部的基准轴在与切线方向正交的方向上延伸，基准轴上的既定区域与对象的外周区域中平坦部与该平坦部的外侧的倾斜部的边界位置或者附近所通过的部位对应。在该情况下，平坦部的外缘、凹陷部分的照明变得均匀，能够精密地测量缺痕或其他的缺陷。

根据本发明其他技术方案，圆弧照明部的基准轴相对于平坦部平行地延伸。

根据本发明的进一步的其他技术方案，圆弧照明部被配置在绕基准轴的180°以下的角度范围。

根据本发明的进一步的其他技术方案，外周照明部具有从倾斜方向对对象的外周区域中最外侧的倾斜部所通过的部位进行照明的倾斜照明部。在该情况下，倾斜部的照明变得更为可靠。

根据本发明的进一步的其他技术方案，倾斜照明部具有：反射部，其与对象的外周区域的倾斜部所通过的部位对置地配置；光供给部，其向该反射部供给照明光。在该情况下，能够借助反射部的角度调整而适当地对倾斜部进行照明。

根据本发明的进一步的其他技术方案，反射部具有光扩散性。在该情况下，能够提高相对于倾斜部的照明的均匀性。

根据本发明的进一步的其他技术方案，外周照明部具有垂射照明部，其被组装于外周拍摄部的成像光学系统而对对象的外周区域中的平坦部进行照明。在该情况下，借助垂射照明部，平坦部的照明变得更为有效。

根据本发明的进一步的其他技术方案，还具备移送部，其向保持部移送对象，所述保持部将对象支承于具有外周照明部和外周拍摄部的外周检查部的检查位置。

根据本发明的进一步的其他技术方案，还具备多个追加检查部，其利用与具有外周照明部和外周拍摄部的外周检查部不同的机构对对象的外周进行检查。

附图说明

图1A是检查装置的整体的俯视图，图1B是说明检查装置中外周检查单元的俯视图。

图2A是说明构成外周检查单元的上表面用的第一外周拍摄部的示意立体图，图2B是说明下表面用的第二外周拍摄部的示意立体图。

图3A是说明图2A的第一外周拍摄部的构造的示意侧剖视图，图3B是主要地说明第一圆弧照明部的构造的示意俯视图。

图4A是说明第一圆弧照明部的角部中的发光图案的示意图，图4B是说明角部中的发光图案的变形例的图。

图5是说明对象的外周区域的侧剖视图。

图6是说明外周以及背面缺陷检查复合机的动作的一例的图。

图7A是说明由具体的实施例的检查装置得到的外周图像的图，图7B是说明由比较例的检查装置得到的外周图像的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的检查装置的一个实施方式。本检查装置100是外周以及背面缺陷检查复合机，检查的对象是例如硅Si或其他半导体晶体的晶片。

如图1A所示，检查装置（外周以及背面缺陷检查复合机）100具有：本体部分20，其由运送机器人单元21和外周检查单元23和背面/PH检查单元25构成；装载口30，其用于运入和运出晶片；接口部40，其在与操作者之间进行信息、指示的通讯；电装系统架50。

在本体部分20中，外周检查单元23以非接触的方式光学地检测作为被检查物的晶片外周部的缺陷、粗糙，通过图像处理进行是否合格的判定。背面/PH检查单元25光学地检测作为被检查物的晶片背面上的伤痕以及颗粒、以及在晶片内部存在的针孔（气泡），通过图像处理进行是否合格的判定。具体地，背面/PH检查单元25为，用可见光从下方对由未图示的夹持装置支承的晶片的背面进行照明，通过未图示的照相机对产生的散射光进行拍摄，由图像处理检测伤痕以及颗粒。此外，背面/PH检查单元25是用红外线从下方对晶片的背面进行照明，通过未图示的照相机对透射光进行拍摄，由图像处理来检测针孔。

如图1B所示，外周检查单元23具备：第一外周检查部73a、第二外周检查部73b、切口照相机部75、激光盒部77、边缘照相机部79、进行各部的控制的控制部91。切口照相机部75、激光盒部77、以及边缘照相机部79是追加检查部，借助与第一以及第二外周检查部73a、73b不同的机构对作为对象的晶片WA的外周进行检查。

第一外周检查部73a是用于对被多个支承臂72b支承为能够旋转的晶片WA进行其外周上表面的检查、切口上表面的检查的部分，第二外周检查部73b是用于进行晶片WA的外周下表面的检查、切口下表面的检查的部分。两个外周检查部73a、73b借助包含白色光源的三种照明系统从上下以及倾斜方向对晶片WA外周、切口进行照明，从上下对晶片WA外周和切口进行摄影，从而检测在晶片WA外周、切口位置的缺陷。这样的缺陷的发现对晶片WA的初期开裂的检测很有用。切口照相机部75是用于对切口进行检查的部分，借助组装有红色LED的面板照明系统对在晶片WA的外周形成的切口进行照明，借助单色型的CCD照相机从横向对切口进行摄影，从而检测切口内的缺陷。激光盒部77是利用激光而进行感应的外周端面检查部。激光盒部77对旋转的晶片WA的外周部照射激光，利用散射光的水平而列出缺陷候选。边缘照相机部79是用于晶片WA的端面的检查的部分。边缘照相机部79由两台线性传感器构成，在基于省略图示的白色LED、白色C型环状照明装置的照明下，从倾斜方向上下方向对旋转的晶片WA的端面进行拍摄。

在外周检查单元23设置有：升降单元71，其对于晶片WA进行偏心对准；保持部72，令晶片WA相对于检查用的各部73a、73b、75、77、79适当地配置且适当地旋转。保持部72将作为检查的对象的晶片WA支承于检查用的各部73a、73b、75、77、79的检查位置。保持部72从设置在作为移送部的升降单元71的四个支柱状的升降臂71b将晶片WA以水平地延伸的状态接收到在顶端设置有O形环的多个支承臂72b。这些支承臂72b被旋转体72e支承，接受来自旋转驱动部72d的驱动力而旋转。由此，晶片WA的圆形的端部被定位并配置在设置于第一外周检查部73a等的既定的检查位置，并且借助旋转体72e的旋转，使晶片WA的外周端部能够沿周向以期望的时机以及速度移动。

如图2A所示，上表面用的第一外周检查部73a具备：外周照明部11，其从上侧对作为对象的晶片WA的外周区域进行照明；外周拍摄部12，其从上侧对作为对象的晶片WA的外周区域进行拍摄。外周照明部11具有：第一圆弧照明部11a、第一倾斜照明部11b、第一垂射照明部11c、框架部11j。第一圆弧照明部11a有具有矩形截面的圆弧状的外形，内侧的圆弧状的角部14a成为光射出部14b。第一倾斜照明部11b具有：反射部15a，其被配置为与晶片WA的外周区域的作为倾斜部的斜面所通过的部位对置而倾斜的状态；光供给部15b，其与反射部15a对置地配置而向反射部15a供给照明光。第一垂射照明部11c被安装于外周拍摄部12的成像光学系统17a而向成像光学系统17a的下方供给照明光。

附属于第一圆弧照明部11a而设置有第一位置调整机构18a，能够进行第一圆弧照明部11a的相对于框架部11j的精密的定位。附属于第一倾斜照明部11b而设置有第二位置调整机构18B，能够进行第一倾斜照明部11b的相对于框架部11j的精密的定位。附属于外周拍摄部12而设置有第三位置调整机构18c，能够进行外周拍摄部12的相对于框架部11j的精密的定位。

如图2A、图3A以及图3B所示，第一圆弧照明部11a被弧状地配置在晶片WA的测量部分所通过的测量部位MA的斜上方。更具体地，第一圆弧照明部11a被沿着圆周CI的部分区域配置而对基准轴SA上的既定区域A1进行照明，所述圆周CI以沿XY面水平地延伸的基准轴SA作为中心。在此，基准轴SA不仅与作为对象的晶片WA的外周部UA延伸的切线方向相交，而且沿与该切线方向正交而沿与晶片WA上表面平行的X方向延伸。第一圆弧照明部11a被配置于绕基准轴SA的120°左右的角度范围且180°以下、优选为160°以下的角度范围。

第一圆弧照明部11a的圆弧状的角部14a是射出照明光L1的光射出部14b，在光射出部14b的里侧且沿圆周CI的附近以等间隔的方式配置有多个发光单元14u，以沿圆锥的侧表面区域而集中于圆锥的顶点的方式使照明光L1射出且射入至既定区域A1。在此，各发光单元14u例如由产生白色光的固态发光元件及其他光源14d、以及调整发散角的镜片14e构成，射出具有既定的广度的照明光L1。其结果，借助第一圆弧照明部11a对下述的立体区域作为既定区域A1而进行照明：将鞍型的曲面作为核或者芯而具有与自发光单元14u的发散角相当的厚度而展开的立体区域，即以单叶双曲面的绕对象轴的既定角度范围作为核而具有与自发光单元14u的发散角相当的厚度而展开的立体区域，该既定区域A1由照明光L1以吻合于单叶双曲面的圆锥的顶角的近一半的角度范围从多个方向被照明。

图4A是说明第一圆弧照明部11a的角部14a中的发光图案的示意图。在图示的例子中，在角部14a中，发光单元14u的开口14o以相等间隔被配置为一列。从被配置在各开口14o的镜片14e射出照明光L1。

图4B是说明角部14a中的发光图案的变形例的图。在该情况下，沿角部14a以交错排列状配置有多列开口14o。开口14o直径比较细，在开口14o的内侧配置有光纤14f的端部14fe。来自省略图示的光源的光被分支于多个光纤14f，从每个光纤14f的端部14fe射出照明光L1。另外，在光纤14f的端部14fe能够配置例如所谓圆柱透镜、棱镜的光学元件。通过将圆柱透镜、棱镜配置在开口14o的前段，能够调整照明光L1的展开方式、射出方向。这样的光学元件可以单个地设置在多个光纤14f的端部14fe，也可以在多个光纤14f的端部14fe通用而在角部14a的整体上延伸。

图5是以通过晶片WA的中心的垂直截面来示出晶片WA的外周部UA或者外周区域AP的图。晶片WA的外周区域AP在表面侧包含平坦部AP1和倾斜部AP2。平坦部AP1具有使结晶面露出的镜面SA1，倾斜部AP2为被倒角的斜面部而具有倾斜面SA2。晶片WA的外周区域AP在背面侧也包含具有镜面SA1的平坦部AP1、具有倾斜面SA2的倾斜部AP2。在外周区域AP中，在倾斜面SA2的外侧，形成有外周端面SA3。另外，以上是外周区域AP中没有切口NZ（图3A）的部分的说明，但具有切口NZ的部分也具有与图5所示形状同样的截面形状。

回到图3A等，来自第一圆弧照明部11a的照明光L1在平坦部AP1与该平坦部AP1的外侧的倾斜部AP2的边界位置或者附近所通过的部位入射。具体地，在外周区域AP中没有切口NZ的区域，照明光L1作为照明光L11而主要在平坦部AP1和倾斜部AP2的边界位置以及其周围入射，在外周区域AP中具有切口NZ的区域，照明光L1作为照明光L12，在切口NZ中的倾斜部AP2、与平坦部AP1的边界位置处，从绕基准轴SA的各种角度方向入射。其结果，与具有切口NZ的区域或没有切口NZ的区域无关，从倾斜方向对平坦部AP1与倾斜部AP2的边界或者倾斜部AP2进行照明，基于外周拍摄部12的平坦部AP1与倾斜部AP2的边界或者倾斜部AP2的明亮的像的摄影变得可能。

在第一倾斜照明部11b中，反射部15a是平面状地延伸的高反射膜，但也能够带有曲率。此外，反射部15a能够带有适度的扩散特性。在反射部15a具有光扩散性的情况下，关于以反射部15a的平面为基准的纵向或横向能够调整照明光L2的发散角。光供给部15b具有发光部15d和投光光学系统15e。发光部15d能够为例如产生白色光的固态发光元件或其他的光源，也能够为将来自产生白色光的光源的光用导光件引导而使白色光射出的发光面。在外周区域AP中没有切口NZ的区域，来自第一倾斜照明部11b的照明光L2作为照明光L21从倾斜方向在倾斜部AP2入射，从倾斜方向点状地对倾斜部AP2进行照明。在外周区域AP中具有切口NZ的区域，来自第一倾斜照明部11b的照明光L2也作为照明光L22，从倾斜方向在倾斜部AP2入射，从倾斜方向点状地对倾斜部AP2进行照明。

第一垂射照明部11c具有耦合光学系统16a和光供给部16b。耦合光学系统16a具有将照明光L3向外周拍摄部12的成像光学系统17a导入的半反射镜16f，能够进行同轴垂射照明。光供给部16b例如能够是产生白色光的固态发光元件或其他光源，也可以是将来自产生白色光的光源的光用导光件引导而使白色光射出的发光面。来自第一垂射照明部11c的照明光L3作为照明光L31、L32而在外周区域AP中向平坦部AP1入射，对平坦部AP1均匀地进行照明。

外周拍摄部12具有成像光学系统17a和拍摄部17b。成像光学系统17a将晶片WA的外周区域AP的像投影到拍摄部17b。拍摄部17b具有CMOS或其他线性传感器17c，获取外周区域AP的半径方向的线性像。晶片WA能够以被支承于支承臂72b的状态，在晶片WA的平面内以期望的速度定速旋转，因此通过连接线性像而能够得到外周区域AP的二维图像。结果，能够自由地对晶片WA的外周区域AP中具有切口NZ的区域和没有切口NZ的区域进行摄影。此时，利用来自第一圆弧照明部11a的照明光L1、来自第一倾斜照明部11b的照明光L2、来自第一垂射照明部11c的照明光L3，以适当的角度对构成外周区域AP的平坦部AP1和倾斜部AP2进行照明，关于平坦部AP1和倾斜部AP2能够获取没有不均匀且明亮的图像。

如图2B所示，下表面用的第二外周检查部73b具备：从下侧对作为对象的晶片WA的外周区域进行照明的外周照明部111、从下侧对作为对象的晶片WA的外周区域进行拍摄的外周拍摄部112。外周照明部111和图2A所示的第一外周检查部73a同样地具有第二圆弧照明部111a、第二倾斜照明部111b、第二垂射照明部111c、框架部11j。第二圆弧照明部111a与第一圆弧照明部11a相比上下翻转，但具有和第一圆弧照明部11a同样的构造，因此附加相同的附图标记而省略重复说明。同样地，第二倾斜照明部111b和第一倾斜照明部11b相比上下翻转，但具有和第一倾斜照明部11b同样的构造，因此附加相同的附图标记而省略重复说明。第二垂射照明部111c和第一垂射照明部11c相比上下翻转，但具有和第一垂射照明部11c同样的构造。外周拍摄部112和图2A所示的外周拍摄部12相比上下翻转，但具有和外周拍摄部12同样的构造。

图6是说明外周检查单元23的动作的概要的图。控制部91为，一边借助保持部72使晶片WA在水平面内旋转一边使第一外周检查部73a进行动作，从上侧对晶片WA的外周区域AP进行摄影，获取上侧（或者表面侧）的平坦部AP1以及倾斜部AP2的图像（步骤S11）。在与此并行或另外的时机，控制部91一边借助保持部72使晶片WA在水平面内旋转一边使第二外周检查部73b进行动作，从下侧对晶片WA的外周区域AP进行摄影，获取下侧（或者背面侧）的平坦部AP1以及倾斜部AP2的图像（步骤S12）。控制部91将在步骤S11得到的外周区域AP的上侧图像和在步骤S12得到的外周区域AP的下侧图像保管到存储部，并且将表面侧的外周图像和背面侧的外周图像向检查装置100的操作者进行提示（步骤S13）。由此，对于切口NZ而表示表里图像的动作成为可能。

图7A示出由具体的实施例的检查装置得到的外周图像，图7B示出由比较例的检查装置得到的外周图像。在如图7A所示的实施例的情况下，清楚地反映出切口、倾斜部，能够可靠地捕获缺痕及其他缺陷。另一方面，如图7B所示的比较例的图像是代替第一圆弧照明部11a和第一倾斜照明部11b而使用C型环状照明装置进行摄影的图像。此时， C型环状照明装置被以如下方式配置：其对象轴被配置为与晶片WA的外周端面的切线平行地延伸，用一对对置的开口端夹持晶片WA的外周端部中与拍摄位置邻接的部位处的上下表面。在图7B所示的比较例的情况下，成为在切口处缺少倾斜部的图像，在切口之外处不能检测平坦部以及倾斜部的边界，倾斜部说不上是鲜明的。

在以上说明了实施方式的检查装置100，但本发明的检查装置不限于上述结构。例如，圆弧照明部11a、111a的基准轴SA可以不与晶片WA上表面平行地延伸，能够相对于晶片WA上表面而具有适当的倾斜角。此外，基准轴SA可以不在与晶片WA的外周部UA延伸的切线方向正交的X方向上延伸，能够在与该切线方向相交的方向上，即在相对于切线方向的正交方向具有适当的倾斜角的方向上延伸。

圆弧照明部11a、111a能够是将多个同样构造的圆弧照明部组合而成的部件。此外，根据用途，也能够省略倾斜照明部11b、111b。

在以上，说明了半导体晶体和其他晶片WA的检查，但检查的对象不限于半导体晶片，也可以为玻璃基板等。在检查的对象是玻璃基板的情况下，对象的外周成为圆形或矩形，在对象的外周是矩形的情况下，一般地在对角部形成定向平面。定向平面在边界利用R面而被倒角。在观察这样的定向平面以及其周边时，能够由第一圆弧照明部11a、111a进行变曲点或者特异点的照明，能够进行没有遗漏的观察。在进行矩形的玻璃基板的检查的情况下，能够不使玻璃基板旋转而使其直线地移动，或者能够使从玻璃基板的旋转轴到外周拍摄部12的距离变化。

在外周检查单元23中，能够省略切口照相机部75、激光盒部77、边缘照相机部79等。

外周拍摄部12的成像光学系统17a不限于由线性传感器17c构成，能够由CMOS传感器那样的二维拍摄装置构成。在该情况下，将一边由保持部72使晶片WA旋转一边得到的多个图像连接。进而，线性传感器17c能够将光敏二极管这样的光量传感器以适当的间隔排列为一列而成。

在检查装置100即外周以及背面缺陷检查复合机中，能够省略背面/PH检查单元25。

能够仅取出检查装置100的外周检查单元23中的外周检查部73a、73b而与加工机或其他机械组合。

Claims

1.一种检查装置，其特征在于，

具备：

对对象的外周区域进行照明的外周照明部、

对对象的外周区域进行拍摄的外周拍摄部，

前述外周照明部具有圆弧型照明部，所述圆弧型照明部沿以基准轴为中心的圆周的部分区域配置而对前述基准轴上的既定区域进行照明，

前述圆弧照明部的前述基准轴在与对象的外周部延伸的切线方向正交的方向上延伸。

2.如权利要求1所述的检查装置，其特征在于，

前述圆弧照明部的前述基准轴在与前述切线正交的方向上延伸，前述基准轴上的前述既定区域与对象的外周区域中平坦部与该平坦部的外侧的倾斜部的边界位置或者附近所通过的部位对应。

3.如权利要求2所述的检查装置，其特征在于，

前述圆弧照明部的前述基准轴相对于前述平坦部平行地延伸。

4.如权利要求2所述的检查装置，其特征在于，

前述圆弧照明部被配置在绕前述基准轴的180°以下的角度范围。

5.如权利要求1所述的检查装置，其特征在于，

前述外周照明部具有从倾斜方向对对象的外周区域中最外侧的倾斜部所通过的部位进行照明的倾斜照明部。

6.如权利要求5所述的检查装置，其特征在于，

前述倾斜照明部具有：反射部，与对象的外周区域的倾斜部所通过的部位对置地配置；光供给部，向该反射部供给照明光。

7.如权利要求6所述的检查装置，其特征在于，

前述反射部具有光扩散性。

8.如权利要求1所述的检查装置，其特征在于，

前述外周照明部具有垂射照明部，所述垂射照明部被组装于外周拍摄部的成像光学系统而对对象的外周区域中的平坦部进行照明。

9.如权利要求1所述的检查装置，其特征在于，

还具备向保持部移送对象的移送部，所述保持部将对象支承于具有前述外周照明部和前述外周拍摄部的外周检查部的检查位置。

10.如权利要求1所述的检查装置，其特征在于，

还具备多个追加检查部，利用与具有前述外周照明部和前述外周拍摄部的外周检查部不同的机构来检查对象的外周。