JP2008131025A - Wafer backside inspection device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a silicon wafer backside inspection device for realizing a high inspection precision, reproducibility and the reduction of inspection time with high inspection speed by solving the problem of a conventional silicon wafer inspection device using an area sensor camera that needs to inspect by dividing the wafer into a plurality of small regions from the limitation of the resolution of the area sensor, while inspection accuracy is low and inspection time is long. <P>SOLUTION: The wafer backside inspection device includes an imaging system having a line sensor as an imaging element, an illuminating system for illuminating as a dark field illumination the imaging portion of the wafer backside, a moving system for relatively moving in a predetermined direction between the imaging system and the illumination system, and a wafer rotation system for rotating the wafer with the almost circular center of the wafer as a rotation center. A high contrast defect image is obtained by the dark field illumination, while the defect is observed without relating to the defect direction by having scanning images in different two directions of the wafer. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体製造に用いるウエーハの裏面に存在する突起、打痕、付着物、傷などの欠陥を検査するウエーハ裏面検査装置に関する。  The present invention relates to a wafer back surface inspection apparatus for inspecting defects such as protrusions, dents, deposits, and scratches existing on the back surface of a wafer used for semiconductor manufacturing.

半導体製造に用いられるシリコンウエーハ(以下「ウエーハ」と記す)表面の平面部の欠陥検査の重要性は言うまでもなく、不良率をゼロとするために細心の注意で検査が行われる。一方、ウエーハの裏面については半導体回路を形成する面ではないことから、ウエーハ裏面の検査についてはあまり重要と考えてはいなかった。近年になって、ウエーハ裏面い存在する突起、打痕、付着物、傷などの微細な欠陥が後工程への歩留まりに大きな影響があることが次第に明らかになってきている。即ち、裏面に突起や付着物があれば半導体回路形成の際にパターン精度に影響を及ぼすことや、あるいはウエーハ裏面にある微細な凹凸欠陥や付着物が原因でパーティクルあるいは付着物が飛散する結果、後工程において不良品が発生することが問題視されてきている。  Needless to say, the defect inspection of the flat portion of the surface of a silicon wafer (hereinafter referred to as “wafer”) used in semiconductor manufacture is inspected with great care in order to reduce the defect rate to zero. On the other hand, since the back surface of the wafer is not the surface on which the semiconductor circuit is formed, the inspection of the back surface of the wafer was not considered very important. In recent years, it has become increasingly clear that minute defects such as protrusions, dents, deposits, and scratches existing on the backside of the wafer have a great influence on the yield in subsequent processes. In other words, if there are protrusions or deposits on the back surface, it affects the pattern accuracy when forming a semiconductor circuit, or as a result of particles or deposits scattering due to fine irregularities or deposits on the backside of the wafer, It has been regarded as a problem that defective products are generated in the subsequent process.

ウエーハの裏面を検査する装置としては、現時点において、エリアセンサカメラを用いてウエーハの裏面の欠陥を検査する装置が知られている。この装置は、エリアセンサカメラにとって充分な分解能が得られるようなエリアセンサカメラの撮像範囲を単位領域とし、ウエーハの裏面の領域をその単位領域ごとに分割し、その撮像位置を順次移動させることにより複数の撮影画像を得ることで、ウエーハ裏面の全体の欠陥を検査している。  As an apparatus for inspecting the back surface of a wafer, an apparatus for inspecting a defect on the back surface of a wafer using an area sensor camera is currently known. This device uses the area of the area sensor camera that provides sufficient resolution for the area sensor camera as a unit area, divides the area on the back side of the wafer into the unit areas, and moves the imaging position sequentially. By obtaining a plurality of captured images, the entire surface of the wafer is inspected for defects.

しかし、上記のようにエリアセンサを用いて撮像を行う場合、単位領域の全域に亙って均一な照明を施すことが難しく、撮像領域の中心部と外端部とは撮像画像にムラができるために正確な画像を撮像することが困難である。また複数の領域に分割して撮像して検査するために、精度および再現性の点で問題がある。さらに少領域に分割して撮像して検査を行うために検査時間が長くなり、検査工程の高速化に対応することができない。  However, when imaging is performed using an area sensor as described above, it is difficult to provide uniform illumination over the entire area of the unit area, and the captured image can be uneven at the center and the outer end of the imaging area. Therefore, it is difficult to capture an accurate image. In addition, since the image is divided into a plurality of areas and imaged and inspected, there is a problem in terms of accuracy and reproducibility. Furthermore, since the inspection is performed by dividing the image into smaller areas and performing the inspection, the inspection time becomes long, and it is impossible to cope with the increase in the inspection process speed.

このように、エリアセンサカメラを用いたウエーハの裏面検査装置は、エリアセンサの有する分解能の制限からウエーハの裏面を多数の少領域に分割して検査する必要があり、ウエーハ全体の画像を均一な撮影条件で得ることができないという問題がある。また、多数の少領域の撮像を行うことから検査時間も長時間を要し、さらに領域の切換のための機構も複雑となるという問題がある。  As described above, the wafer back surface inspection apparatus using the area sensor camera needs to inspect the wafer back surface by dividing it into a large number of small areas because of the limitation of resolution of the area sensor. There is a problem that it cannot be obtained under shooting conditions. In addition, since a large number of small areas are imaged, a long inspection time is required, and a mechanism for switching the areas is complicated.

本発明は、上記問題点を鑑み、高い検査精度と再現性が得られ、加えて高速度で検査できることにより検査時間の短縮を実現できるウエーハの裏面検査装置を提供することを目的とする。  SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a wafer back surface inspection apparatus that can achieve high inspection accuracy and reproducibility, and can realize a reduction in inspection time by performing inspection at a high speed.

上記目的を達成するために、本発明の第1の解決手段のウエーハ裏面検査装置は、ウエーハ裏面の欠陥を検査するウエーハ裏面検査装置であって、ラインセンサを撮像素子として備える撮像手段と、暗視野照明となるようにウエーハ裏面の撮像部位を照明する照明手段と、前記撮像手段および前記照明手段とウエーハとの間を一定方向に相対移動させる移動手段と、ウエーハの略円形の中心を回転中心として回転させるウエーハ回転手段とから構成されることを特徴とする。  In order to achieve the above object, a wafer back surface inspection apparatus according to the first solving means of the present invention is a wafer back surface inspection device for inspecting a defect on the back surface of a wafer, comprising: an imaging means comprising a line sensor as an image sensor; Illumination means for illuminating the imaging region on the backside of the wafer so as to provide field of view illumination, movement means for relatively moving the imaging means and the illumination means and the wafer in a fixed direction, and a rotation center about a substantially circular center of the wafer It is comprised from the wafer rotation means to rotate as.

上記の第1の解決手段によれば、ラインセンサを撮像素子とする撮像手段を備え、撮像手段とウエーハとを相対的に移動させながらラインセンサに画像を取り込むことによりウエーハ全体の画像を均一な撮影条件で得ることができる。さらにラインセンサを用いた撮像では欠陥の方向によっては欠陥を観測できないことがあるという問題に対しては、ウエーハの略円形の中心を回転中心として回転させるウエーハ回転手段を備えることからウエーハを回転させて異なる2方向に配置し、それぞれの方向のスキャン画像を取り込むことで、方向性のある欠陥に対して、少なくともいずれか一方のスキャン画像で観測することが可能となる。  According to the first solving means described above, the image pickup means having the line sensor as the image pickup device is provided, and the image of the entire wafer is made uniform by taking the image into the line sensor while relatively moving the image pickup means and the wafer. It can be obtained under shooting conditions. Furthermore, in the case of imaging using a line sensor, the defect may not be observed depending on the direction of the defect. For this reason, the wafer rotation means is provided for rotating the wafer with the substantially circular center of the wafer as the center of rotation. By arranging the images in two different directions and capturing the scan images in the respective directions, it is possible to observe a directional defect with at least one of the scan images.

本発明の第2の解決手段は、第1の解決手段のウエーハ裏面検査装置であって、前記照明手段は、ライン状のライトガイドとシリンドリカルレンズとから構成されることを特徴としており、シリンドリカルレンズを用いることによりウエーハ裏面の撮像部位に入射する照明光を広角にする。  According to a second aspect of the present invention, there is provided a wafer back surface inspection apparatus according to the first aspect, wherein the illuminating means includes a line-shaped light guide and a cylindrical lens. Is used to widen the illumination light incident on the imaging region on the backside of the wafer.

本発明の第3の解決手段は、第2の解決手段のウエーハ裏面検査装置であって、前記照明手段のライン状のライトガイドから拡散した照明光がシリンドカルレンズにより収束されて広角度で撮像手段の撮像位置に入射するようにライン状のライトガイドおよびシリンドリカルレンズが配置されていることを特徴としており、ラインセンサの撮像部位に多方向から照明光が入射するために、その撮像部位に欠陥があれば乱反射して撮像素子に入射する照明光が多くなり、高いコントラストが得られる。  A third solving means of the present invention is the wafer back surface inspection apparatus of the second solving means, wherein the illumination light diffused from the linear light guide of the illumination means is converged by a cylindrical lens at a wide angle. A linear light guide and a cylindrical lens are arranged so as to be incident on the imaging position of the imaging means, and the illumination light is incident on the imaging part of the line sensor from multiple directions. If there is a defect, the amount of illumination light that is diffusely reflected and incident on the image sensor increases, and a high contrast is obtained.

本発明の第4の解決手段は、第1の解決手段のウエーハ裏面検査装置であって、前記ウエーハ回転手段により互いに異なる複数の方向にウエーハを配置して、それぞれの方向のスキャン画像を撮像することを特徴としており、欠陥の方向に関わらず欠陥を観測することが可能となる。  A fourth solving means of the present invention is the wafer back surface inspection apparatus of the first solving means, wherein the wafer is arranged in a plurality of different directions by the wafer rotating means, and a scan image in each direction is taken. The defect can be observed regardless of the direction of the defect.

本発明の第5の解決手段は、第4の解決手段のウエーハ裏面検査装置であって、前記ウエーハ回転手段により互いに異なる複数の方向として互いに直交する2つの方向にウエーハを配置して、それぞれの方向のスキャン画像を撮像することを特徴としており、全ての方向の欠陥を観測できるスキャン方向を指定するものである。  A fifth solving means of the present invention is the wafer back surface inspection apparatus according to the fourth solving means, wherein the wafer is arranged in two directions orthogonal to each other as a plurality of different directions by the wafer rotating means. It is characterized by capturing a scan image in a direction, and specifies a scan direction in which defects in all directions can be observed.

本発明の第6の解決手段は、第1の解決手段のウエーハ裏面検査装置であって、前記移動手段は、ウエーハを保持して一定方向に移動させるリニアステージを備えることを特徴とする。  A sixth solving means of the present invention is the wafer back surface inspection apparatus according to the first solving means, wherein the moving means includes a linear stage that holds the wafer and moves it in a fixed direction.

本発明の第7の解決手段は、第1の解決手段のウエーハ裏面検査装置であって、前記ウエーハ回転手段は、前記移動手段上に設けられていることを特徴としており、移動手段であるリニアステージ上に設けることにより、任意の方向にウエーハのスキャン画像を得ることができる。  A seventh solving means of the present invention is the wafer back surface inspection apparatus of the first solving means, wherein the wafer rotating means is provided on the moving means, and is a linear means that is a moving means. By providing on the stage, a scanned image of the wafer can be obtained in an arbitrary direction.

本発明の第8の解決手段は、第7の解決手段のウエーハ裏面検査装置であって、前記ウエーハ回転手段は、ウエーハを載置するウエーハ回転台にリングギヤを設け、駆動源の出力軸と前記リングギヤを噛み合わせることによりウエーハを回転させることを特徴とする。    An eighth solving means of the present invention is the wafer back surface inspection apparatus according to the seventh solving means, wherein the wafer rotating means is provided with a ring gear on a wafer turntable on which a wafer is placed, The wafer is rotated by meshing the ring gear.

本発明の第9の解決手段は、第1の解決手段のウエーハ裏面検査装置であって、前記照明手段は、ウエーハに対する角度を変更可能に構成されていることを特徴としており、照明手段3のウエーハ7に対する照射角度を適切な角度にすることにより、高いコントラストを有する画像を得ることができる。  A ninth solving means of the present invention is the wafer back surface inspection apparatus according to the first solving means, wherein the illuminating means is configured to be capable of changing an angle with respect to the wafer. By setting the irradiation angle to the wafer 7 to an appropriate angle, an image having high contrast can be obtained.

本発明の第10の解決手段は、第1の解決手段のウエーハ裏面検査装置であって、ウエーハ裏面を複数の領域に分割し、それぞれの領域を照明する照明手段と対応する領域を撮像する撮像手段とを設けたことを特徴としており、撮像の精度を落とさずにウエーハ全面を撮像することが可能となる。  A tenth solving means of the present invention is a wafer back surface inspection apparatus according to the first solving means, wherein the wafer back surface is divided into a plurality of areas, and imaging is performed for imaging areas corresponding to illumination means for illuminating each area. Means, and the entire surface of the wafer can be imaged without degrading the imaging accuracy.

上述したように本発明のウエーハ裏面検査装置は、ラインセンサを撮像素子とする撮像手段を用いてウエーハの裏面を検査する装置であり、エリアセンサと比較すると格段に高い解像度を有する故に精度の高い欠陥を実施することができる。また、ウエーハ裏面全体を高速で撮像することができるために、検査時間の短縮が可能となる。さらに、ウエーハを移動手段に載置したまま回転可能に構成されているので、欠陥に方向に関わらず欠陥を検出することが可能で、精度の高いウエーハの裏面検査装置を実現するものである。  As described above, the wafer back surface inspection apparatus according to the present invention is an apparatus that inspects the back surface of a wafer using an image pickup unit using a line sensor as an image sensor, and has a significantly higher resolution than an area sensor, and thus has high accuracy. Defects can be implemented. Further, since the entire back surface of the wafer can be imaged at high speed, the inspection time can be shortened. Further, since the wafer is configured to be rotatable while being placed on the moving means, it is possible to detect the defect regardless of the direction of the defect, and to realize a highly accurate wafer back surface inspection apparatus.

図をもって本発明の方法および装置について詳細に説明する。なお、本発明は本実施例によって限定されるものではない。  The method and apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by a present Example.

図1は本発明の第1の実施例のウエーハ裏面検査装置1の構成を示す正面図、図2はその平面図、図3はその側面図であり、撮像手段2、照明手段3、ウエーハ載置台4、リニアステージ5、スライドガイド6から構成される。ここで、ウエーハ7は検査対象である裏面を下にしてウエーハ載置台4に保持されている。  FIG. 1 is a front view showing a configuration of a wafer back surface inspection apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view thereof, and FIG. 3 is a side view thereof. It is composed of a table 4, a linear stage 5, and a slide guide 6. Here, the wafer 7 is held on the wafer mounting table 4 with the back surface to be inspected facing down.

撮像手段2は、リニアセンサアレイを撮像素子とする撮像手段であり、図1および図4に示すようにウエーハ7の裏面をウエーハの真下から撮像するように配置される。本実施例で使用するリニアセンサアレイは、特に高い解像度を有する素子を採用し、微細な傷や欠陥であっても検出できるように構成されている。  The image pickup means 2 is an image pickup means using a linear sensor array as an image pickup device, and is arranged so as to pick up the back surface of the wafer 7 from directly below the wafer as shown in FIGS. The linear sensor array used in the present embodiment employs an element having a particularly high resolution, and is configured to detect even a minute scratch or defect.

リニアセンサアレイは、画素を直線状に並べて走査機能を持たせたものであり、2次元の画像を得るには、リニアセンサアレイの走査方向、即ち画素を並べた直線方向と直交する方向に移動させる必要がある。図1において、撮像手段に搭載されているリニアセンサアレイ自身の走査方向は、紙面に垂直な方向であり、リニアステージ5により検査対象物のウエーハ7をA矢印方向に移動させることにより、2次元画像を得る。  The linear sensor array has a scanning function by arranging pixels in a straight line. To obtain a two-dimensional image, the linear sensor array is moved in the scanning direction of the linear sensor array, that is, in a direction orthogonal to the linear direction in which the pixels are arranged. It is necessary to let In FIG. 1, the scanning direction of the linear sensor array itself mounted on the image pickup means is a direction perpendicular to the paper surface, and the linear stage 5 moves the wafer 7 to be inspected in the direction of the arrow A to make it two-dimensional. Get an image.

リニアセンサアレイには、撮像範囲があるために、それを超える範囲の画像を撮像するには、図5に示すように、幾つかの領域に分割し、それぞれ撮像手段2および照明手段3を配置する。図5では3つの領域、左領域、中央領域、右領域に分けてそれぞれの撮像領域に撮像手段2および照明手段3を配置し、ウエーハ7裏面の全面の撮像画像を得る。  Since the linear sensor array has an imaging range, in order to capture an image exceeding the imaging range, the linear sensor array is divided into several regions as shown in FIG. 5, and the imaging unit 2 and the illumination unit 3 are arranged respectively. To do. In FIG. 5, the imaging means 2 and the illumination means 3 are arranged in three areas, a left area, a center area, and a right area, and the captured image of the entire back surface of the wafer 7 is obtained.

照明手段3は、図6に示すように、ライン状ライトガイド31とシリンドリカルレンズ32とから構成される。ライン状ライトガイド31には図示しないメタルハロイドランプが接続され、ライン状ライトガイド21より拡散光の照明光が出射される。シリンドリカルレンズ32は円柱形状を2つに割った形状をしたレンズであり、図6に示すようにライン状ライトガイド21とウエーハ7の間に配置することによりライン状ライトガイド21から出射される拡散光を収束させて、ウエーハ裏面を照明する照明光が広角な入射角度で検査対象であるウエーハ裏面を照明する。  As shown in FIG. 6, the illumination unit 3 includes a linear light guide 31 and a cylindrical lens 32. A metal haloid lamp (not shown) is connected to the line-shaped light guide 31, and diffused illumination light is emitted from the line-shaped light guide 21. The cylindrical lens 32 is a lens having a cylindrical shape divided into two. As shown in FIG. 6, the cylindrical lens 32 is disposed between the linear light guide 21 and the wafer 7 and diffused from the linear light guide 21. The light is converged to illuminate the back surface of the wafer to be inspected at a wide angle of incidence with illumination light that illuminates the back surface of the wafer.

ライン状ライトガイド21から拡散光が出射されるのでライン状ライトガイド21のライン方向には、拡散光が撮像手段2の撮像位置に入射する。一方、シリンドリカルレンズ32をライン状ライトガイド21とウエーハ7との間に配置しない場合、ウエーハ7の移動方向に対しては撮像手段2の撮像位置に入射する光線は極めて狭い入射角の照明光に限られる。その結果、欠陥上で反射して撮像手段2に入射する光が制限されるという不具合が起きる。  Since the diffused light is emitted from the line-shaped light guide 21, the diffused light enters the imaging position of the imaging means 2 in the line direction of the line-shaped light guide 21. On the other hand, when the cylindrical lens 32 is not disposed between the linear light guide 21 and the wafer 7, the light beam incident on the imaging position of the imaging means 2 becomes illumination light with an extremely narrow incident angle with respect to the moving direction of the wafer 7. Limited. As a result, there arises a problem that light that is reflected on the defect and incident on the imaging means 2 is limited.

そこで図6に示すように、ライン状ライトガイド31から出射される拡散光を収束させてウエーハ移動方向においても広角度で照明光が入射するようにライン状ライトガイド31とウエーハ7の間にシリンドリカルレンズ32を配置する。このときに、シリンドリカルレンズ32によって収束される照明光が撮像手段2の撮像位置を広角度で照明するようにシリンドリカルレンズ32の口径を選択し、その設置位置を調整する。なおライン状ライトガイド31に用いられる光源はコントラストが高くなることから青色光が適している。  Therefore, as shown in FIG. 6, the diffused light emitted from the line-shaped light guide 31 is converged so that the illumination light is incident at a wide angle in the wafer movement direction as well, between the line-shaped light guide 31 and the wafer 7. The lens 32 is disposed. At this time, the aperture of the cylindrical lens 32 is selected so that the illumination light converged by the cylindrical lens 32 illuminates the imaging position of the imaging means 2 at a wide angle, and its installation position is adjusted. The light source used for the line-shaped light guide 31 is suitable for blue light because the contrast becomes high.

照明手段3は、ウエーハ7に対する照射角度を調整できるように構成される。図1に示すように、照明手段取付台33に設けられてガイド孔34は、ウエーハ7の照明手段3の照射位置を中心とする円弧の一部となるように形成されており、照明手段3はウエーハ7の照明手段3の照射位置を中心に回動可能である。ウエーハ7の裏面に形成された欠陥や傷の状態によっては、暗視野照明によるコントラストが悪い場合があり、照明手段3のウエーハ7に対する照射角度を適切な角度にすることにより、高いコントラストを有する画像を得ることができる。  The illumination means 3 is configured to be able to adjust the irradiation angle with respect to the wafer 7. As shown in FIG. 1, the guide hole 34 provided in the illumination means mounting base 33 is formed to be a part of an arc centering on the irradiation position of the illumination means 3 of the wafer 7. Is rotatable around the irradiation position of the illumination means 3 of the wafer 7. Depending on the state of defects or scratches formed on the back surface of the wafer 7, the contrast due to dark field illumination may be poor, and an image having a high contrast can be obtained by setting the illumination angle of the illumination means 3 to the wafer 7 to an appropriate angle. Can be obtained.

ウエーハ載置台4は図1および図2に示すように、リニアステージ5およびスライドガイド6によって矢印A方向に移動可能に形成されている。リニアステージ5は、精密に加工されたレールとこれに組み合わせるリニアガイドベアリングによりガイドされるとともに、精密に位置決め可能な駆動部を備えており、ウエーハ載置台4を一定速度で移動させる。スライドガイド6はスライドブッシュ61とスライドシャフト62から構成され、ウエーハ載置台4の荷重を支えるとともに、そのスムースな移動を実現する。即ち、本実施例の移動手段は、ウエーハ載置台4とリニアステージ5とスライドガイド6とから構成される。  As shown in FIGS. 1 and 2, the wafer mounting table 4 is formed to be movable in the arrow A direction by a linear stage 5 and a slide guide 6. The linear stage 5 is guided by a precisely machined rail and a linear guide bearing combined therewith, and has a drive unit that can be precisely positioned, and moves the wafer mounting table 4 at a constant speed. The slide guide 6 includes a slide bush 61 and a slide shaft 62, and supports the load of the wafer mounting table 4 and realizes its smooth movement. That is, the moving means of the present embodiment is composed of the wafer mounting table 4, the linear stage 5, and the slide guide 6.

ウエーハ載置台4には、ウエーハ回転台41が回転可能に支持されており、図4に示すように検査対象であるウエーハ7を検査面であるその下面を開放状態にしてウエーハ回転台41のエッジ部で支えることで水平な姿勢に保持する。本実施例では、ウエーハ7を把持装置などが原因となってウエーハ7に傷を付けるのを避けるために、ウエーハ回転台41のエッジ部に載せる方法を採用している。  A wafer turntable 41 is rotatably supported on the wafer mounting table 4, and as shown in FIG. 4, the wafer 7 to be inspected is opened on its lower surface which is the inspection surface, and the edge of the wafer turntable 41 is opened. It is held in a horizontal posture by being supported by the part. In this embodiment, a method of placing the wafer 7 on the edge portion of the wafer turntable 41 is employed in order to avoid damaging the wafer 7 due to a gripping device or the like.

ウエーハ回転台41はナイフエッジ状のガイドを備えたリングギア42が取り付けられており、リングギア保持ベアリング43によって回転可能に保持される。リングギア42はモーター44の出力軸に取り付けられている駆動ギアと噛み合わせてあり、モーター44を駆動することによりウエーハ回転台41は回転する。その結果、ウエーハ載置台4に保持されているウエーハ7は、その円形の中心位置を中心にして回転する。ウエーハ回転台41はウエーハを任意の位置に回転させ、位置決めすることが可能なように構成されており、特にウエーハ回転台41は、少なくとも互いに直交する2つの方向にウエーハ7の向きに位置決めできるように構成されている。  The wafer turntable 41 is provided with a ring gear 42 provided with a knife-edge guide, and is rotatably held by a ring gear holding bearing 43. The ring gear 42 meshes with a drive gear attached to the output shaft of the motor 44, and the wafer turntable 41 rotates by driving the motor 44. As a result, the wafer 7 held on the wafer mounting table 4 rotates around the center position of the circle. The wafer turntable 41 is configured to be able to rotate and position the wafer to an arbitrary position. In particular, the wafer turntable 41 can be positioned in the direction of the wafer 7 in at least two directions orthogonal to each other. It is configured.

上述の説明では、ウエーハを移動させる構成とする実施例を説明したが、これに限るものではなく、例えば、ウエーハ回転台は固定されているものとし、ウエーハ回転台上でウエーハが回転可能に構成し、撮像手段および照明手段を一体にして移動可能に構成することによりウエーハ全体をスキャンできる構成としてもよい。  In the above description, the embodiment in which the wafer is moved has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the wafer turntable is fixed, and the wafer can be rotated on the wafer turntable. In addition, the entire wafer may be scanned by configuring the imaging unit and the illumination unit so as to be movable.

次に本実施例のウエーハ裏面検査装置の機能と検査を行う工程について説明する。図示しない搬送装置によってウエーハ7を搬送し、ウエーハ載置台4のウエーハ回転台5にウエーハ7を移載する。本実施例のウエーハ保持方法は、ウエーハ7を把持装置などにより掴むのではなく、ウエーハ7のエッジに設けられるテーパ部あるいは裏面検査に影響しないエッジでもってウエーハ7を支える構造としている。  Next, the function of the wafer back surface inspection apparatus of this embodiment and the process of performing the inspection will be described. The wafer 7 is transferred by a transfer device (not shown), and the wafer 7 is transferred to the wafer rotating table 5 of the wafer mounting table 4. The wafer holding method according to the present embodiment has a structure in which the wafer 7 is supported not by a gripping device or the like but by a tapered portion provided at the edge of the wafer 7 or an edge that does not affect the back surface inspection.

ウエーハ7はリニアステージ5によって一定方向に一定速度で移動し、3台の撮像装置2によってウエーハ7の裏面(下面)の撮像が行われる。撮像手段2に搭載されている撮像素子は画素を線状に並べたリニアセンサアレイ21であるので、各撮像素子が並ぶ主走査方向に走査が行われると同時に副走査方向であるリニアセンサアレイの移動方向即ち矢印Aの方向に移動させながら走査を繰り返すことにより、2次元の画像が得られる。  The wafer 7 is moved at a constant speed in a fixed direction by the linear stage 5, and the back surface (lower surface) of the wafer 7 is imaged by the three imaging devices 2. Since the image pickup device mounted on the image pickup means 2 is a linear sensor array 21 in which pixels are arranged in a line, scanning is performed in the main scanning direction in which the image pickup devices are arranged, and at the same time, the linear sensor array in the sub-scanning direction. By repeating scanning while moving in the movement direction, that is, in the direction of arrow A, a two-dimensional image is obtained.

撮像手段2のリニアセンサアレイの撮像範囲には制限があるために、例えば300mmのウエーハについては、図5に示すように3個の撮像範囲に分割してそれぞれ対応する撮像素子2を対応させて撮像を行う。リニアセンサアレイ21の画素を指示するホルダー部が隣のホルダー部と干渉するために、図5に示すように、位置をずらして配置する。  Since the imaging range of the linear sensor array of the imaging means 2 is limited, for example, a 300 mm wafer is divided into three imaging ranges as shown in FIG. Take an image. In order for the holder part indicating the pixels of the linear sensor array 21 to interfere with the adjacent holder part, the positions are shifted as shown in FIG.

照明手段3のライン状ライトガイド31から出射された照明光はシリンドリカルレンズ32で屈折してウエーハ7の撮像位置を照明する。ここで、ライン状ライトガイド31のライン方向は、リニアセンサアレイ21の主走査方向に一致させて配置しており、リニアセンサアレイ21の主走査方向については、シリンドリカルレンズによる屈折の影響をほとんど受けず拡散光としてウエーハ裏面を照明する。  The illumination light emitted from the linear light guide 31 of the illumination means 3 is refracted by the cylindrical lens 32 and illuminates the imaging position of the wafer 7. Here, the line direction of the linear light guide 31 is arranged so as to coincide with the main scanning direction of the linear sensor array 21, and the main scanning direction of the linear sensor array 21 is almost affected by refraction by the cylindrical lens. The back surface of the wafer is illuminated as diffuse light.

これに対してリニアセンサアレイ21の副走査方向、即ちウエーハの移動方向では、シリンドリカルレンズ22を通過した照明光は屈折し、特にシリンドリカルレンズの口径が最外部に入射した光は大きく屈折し、ウエーハ7の撮像位置に大きな入射角を持って入射する。この結果、ウエーハ7の撮像位置においては、いずれの方向からも照明光が大きな入射角を持って入射することになる。  On the other hand, in the sub-scanning direction of the linear sensor array 21, that is, the moving direction of the wafer, the illumination light that has passed through the cylindrical lens 22 is refracted. 7 with a large incident angle. As a result, at the imaging position of the wafer 7, the illumination light is incident with a large incident angle from any direction.

照明手段3は暗視野照明となるように撮像手段2に対して配置されており、ウエーハ7の撮像位置に突起、打痕、付着物、傷などの欠陥がある場合、広角度で入射した照明手段7による照明光のうち、欠陥で反射した反射光が撮像手段3において輝く点として観測される。即ち、ウエーハ表面に欠陥があれば、コントラストの高い輝点として認識することができる。  The illumination unit 3 is arranged with respect to the imaging unit 2 so as to be dark field illumination. When there is a defect such as a protrusion, a dent, a deposit, or a scratch at the imaging position of the wafer 7, the illumination is incident at a wide angle. Of the illumination light from the means 7, the reflected light reflected by the defect is observed as a shining point in the imaging means 3. That is, if there is a defect on the wafer surface, it can be recognized as a bright spot with high contrast.

ウエーハ7をリニアステージ5で移動させて1回目の撮像が完了した後にモーター44を駆動してウエーハ回転台41を回転させて、1回目の撮像の際に載置されていた方向とは異なる位置、例えば1回目の撮像の際に載置されていた方向から90°回転した位置にウエーハ7を回転させる。次いで再びリニアステージ5を駆動して、2回目の撮像を行うことにより、異なる2つの方向のウエーハ7の画像を得る。  After the first imaging is completed by moving the wafer 7 on the linear stage 5, the motor 44 is driven to rotate the wafer turntable 41, and a position different from the direction placed at the time of the first imaging. For example, the wafer 7 is rotated to a position rotated by 90 ° from the direction in which it was placed at the time of the first imaging. Next, the linear stage 5 is driven again, and the second imaging is performed to obtain images of the wafer 7 in two different directions.

リニアセンサアレイを撮像手段として用いた暗視野照明による欠陥検査の方法では、検査対象であるウエーハ7の移動方向と傷の方向がほぼ同じである場合に、コントラストが低下し、その傷を観測しにくいという現象が起きる。シリンドリカルレンズ32を用いて照明光の均一化を図ってもなお欠陥の観測に方向性が発生する。そこで、検査精度を高めるために、ウエーハ回転台41を1回目の撮像姿勢からウエーハ7を異なる方向、例えば90°回転させた方向に配置し、ウエーハ7全体を再度撮像することにより、異なる2方向の検査画像を得る。このようにウエーハ7の異なる2方向のスキャン画像を得ることにより、方向性のある傷などの欠陥の観測を可能にしている。  In the defect inspection method using dark field illumination using the linear sensor array as an imaging means, when the moving direction of the wafer 7 to be inspected and the direction of the flaw are substantially the same, the contrast is lowered and the flaw is observed. The phenomenon of difficulty occurs. Even if the illumination light is made uniform using the cylindrical lens 32, the direction of the defect is still observed. Therefore, in order to improve the inspection accuracy, the wafer turntable 41 is arranged in a different direction, for example, a direction rotated by 90 ° from the first imaging posture, and the whole wafer 7 is imaged again, thereby taking two different directions. Obtain an inspection image. By obtaining scan images in two different directions on the wafer 7 in this manner, it is possible to observe defects such as directional scratches.

照明手段3は図1に示すように、ウエーハ7に対する照明光の入射角度が調整可能に構成されていて、傷の種類によってはその角度を調整することにより、観測に好都合の角度に設定することができる。  As shown in FIG. 1, the illumination means 3 is configured so that the incident angle of the illumination light with respect to the wafer 7 can be adjusted. Depending on the type of scratch, the illumination means 3 can be set to an angle convenient for observation. Can do.

本実施例のウエーハ裏面検査装置では、撮像手段2をウエーハ7の真下に配置し、照明手段3をウエーハ7に対して斜めに配置したが、これに限るものではなく、照明手段3の正反射光が直接撮像手段に入射しない位置に配置することで暗視野照明を実現すればよい。例えば、照明手段をウエーハの真下に配置し、撮像手段をウエーハに対して斜めに配置する構成としてもよい。  In the wafer back surface inspection apparatus according to the present embodiment, the imaging unit 2 is disposed directly below the wafer 7 and the illumination unit 3 is disposed obliquely with respect to the wafer 7. However, the present invention is not limited to this, and the regular reflection of the illumination unit 3 is performed. What is necessary is just to implement | achieve dark field illumination by arrange | positioning in the position where light does not inject into an imaging means directly. For example, the illumination unit may be disposed directly below the wafer, and the imaging unit may be disposed obliquely with respect to the wafer.

また、本実施例では、3台の撮像手段でウエーハ全面をカバーする構成としたが、これに限るものではなく、多数台の撮像手段を一列に配置して分解能をあげることで、さらに高精細の検査画像を得ることが可能である。  In this embodiment, the entire surface of the wafer is covered with three image pickup means. However, the present invention is not limited to this. By increasing the resolution by arranging a large number of image pickup means in a single line, higher definition can be achieved. It is possible to obtain an inspection image.

さらに、本実施例のウエーハ裏面検査装置は、ウエーハ裏面を下方に向けて配置し、撮像手段および照明手段をウエーハ下方に配置して検査作業を行う構成としており、ウエーハ裏面の検査に際してわざわざウエーハを上下反転させる必要がない。  Furthermore, the wafer back surface inspection apparatus according to the present embodiment is configured such that the wafer back surface is disposed downward and the imaging means and the illumination means are disposed below the wafer to perform inspection work. There is no need to flip it upside down.

本発明のウエーハ裏面検査装置は、ラインセンサを撮像素子とする撮像手段を用いてウエーハの裏面を検査する装置であり、エリアセンサと比較すると格段に高い解像度を有するために精度の高い欠陥検査を高速で実施することができる。また、ウエーハを移動手段に載置したまま回転可能に構成されているので、欠陥の方向に関わらず欠陥を検出することができるために、精度の高いウエーハの裏面検査装置を実現する。  The wafer backside inspection apparatus of the present invention is an apparatus for inspecting the backside of a wafer using an imaging means using a line sensor as an image sensor, and has a remarkably high resolution compared to an area sensor. Can be implemented at high speed. Further, since the wafer can be rotated while being placed on the moving means, the defect can be detected regardless of the direction of the defect, so that a highly accurate wafer back surface inspection apparatus is realized.

このように本発明のウエーハ裏面検査装置は、精度の高い検査を実現できるので、後工程における不良の発生を低減するとともに、高速な検査作業を可能にするものであり、高い生産性を確保することができるために産業への寄与が大なるものである。  As described above, the wafer backside inspection apparatus according to the present invention can realize high-precision inspection, so that the occurrence of defects in the post-process can be reduced and high-speed inspection work can be performed to ensure high productivity. This can greatly contribute to the industry.

本実施例のウエーハ裏面検査装置の構成を一部断面で示す正面図である。  It is a front view which shows the structure of the wafer back surface inspection apparatus of a present Example in a partial cross section. 本実施例のウエーハ裏面検査装置の構成を示す平面図である。  It is a top view which shows the structure of the wafer back surface inspection apparatus of a present Example. 本実施例のウエーハ裏面検査装置の構成を示す側面図である。  It is a side view which shows the structure of the wafer back surface inspection apparatus of a present Example. ウエーハ載置台の構成を示す断面図である。  It is sectional drawing which shows the structure of a wafer mounting base. 本実施例のウエーハ裏面の検査領域を下面図で示す説明図である。  It is explanatory drawing which shows the inspection area | region of the wafer back surface of a present Example with a bottom view. 照明手段の構成と機能を説明する説明図である。  It is explanatory drawing explaining the structure and function of an illumination means.

符号の説明Explanation of symbols

1 ウエーハ裏面検査装置
2 撮像手段
3 照明手段
4 ウエーハ載置台
5 リニアステージ
6 スライドガイド
7 ウエーハ
31 ライン状ライトガイド
32 シリンドリカルレンズ
33 照明手段取付台
34 ガイド孔
41 ウエーハ回転台
42 リングギア
43 リングギア保持ベアリング
44 モーター
61 スライドブッシュ
62 スライドシャフト
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wafer back surface inspection apparatus 2 Imaging means 3 Illumination means 4 Wafer mounting stand 5 Linear stage 6 Slide guide 7 Wafer 31 Linear light guide 32 Cylindrical lens 33 Illumination means mounting base 34 Guide hole 41 Wafer turntable 42 Ring gear 43 Ring gear holding Bearing 44 Motor 61 Slide bush 62 Slide shaft

Claims (10)

ウエーハ裏面の欠陥を検査するウエーハ裏面検査装置であって、
ラインセンサを撮像素子として備える撮像手段と、
暗視野照明となるようにウエーハ裏面の撮像部位を照明する照明手段と、
前記撮像手段および前記照明手段とウエーハとの間を一定方向に相対移動させる移動手段と、
ウエーハの略円形の中心を回転中心として回転させるウエーハ回転手段と
から構成されることを特徴とするウエーハ裏面検査装置。
A wafer back surface inspection apparatus for inspecting defects on the back surface of a wafer,
Imaging means comprising a line sensor as an imaging element;
Illuminating means for illuminating the imaging region on the back of the wafer so as to provide dark field illumination;
Moving means for relatively moving the imaging means and the illumination means and the wafer in a fixed direction;
A wafer back surface inspection apparatus comprising: a wafer rotating means for rotating a wafer with a substantially circular center as a rotation center.
前記照明手段は、ライン状のライトガイドとシリンドリカルレンズとから構成されることを特徴とする請求項1に記載のウエーハ裏面検査装置。  The wafer back surface inspection apparatus according to claim 1, wherein the illumination unit includes a line-shaped light guide and a cylindrical lens. 前記照明手段のライン状のライトガイドから拡散した照明光がシリンドカルレンズにより収束されて広角度で撮像手段の撮像位置に入射するようにライン状のライトガイドおよびシリンドリカルレンズが配置されていることを特徴とする請求項2に記載のウエーハ裏面検査装置。  The linear light guide and the cylindrical lens are arranged so that the illumination light diffused from the linear light guide of the illuminating means is converged by the cylindrical lens and enters the imaging position of the imaging means at a wide angle. The wafer back surface inspection apparatus according to claim 2. 前記ウエーハ回転手段により互いに異なる複数の方向にウエーハを配置して、それぞれの方向のスキャン画像を撮像することを特徴とする請求項1に記載のウエーハ裏面検査装置。  2. The wafer back side inspection apparatus according to claim 1, wherein the wafer rotating means arranges the wafer in a plurality of different directions and picks up a scan image in each direction. 前記ウエーハ回転手段により互いに異なる複数の方向として互いに直交する2つの方向にウエーハを配置して、それぞれの方向のスキャン画像を撮像することを特徴とする請求項4に記載のウエーハ裏面検査装置。  5. The wafer back surface inspection apparatus according to claim 4, wherein the wafer rotating means arranges the wafer in two directions orthogonal to each other as a plurality of different directions, and picks up a scan image in each direction. 前記移動手段は、ウエーハを保持して一定方向に移動させるリニアステージを備えることを特徴とする請求項1に記載のウエーハ裏面検査装置。  The wafer back surface inspection apparatus according to claim 1, wherein the moving unit includes a linear stage that holds the wafer and moves the wafer in a certain direction. 前記ウエーハ回転手段は、前記移動手段上に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のウエーハ裏面検査装置。  2. The wafer back surface inspection apparatus according to claim 1, wherein the wafer rotating means is provided on the moving means. 前記ウエーハ回転手段は、ウエーハを載置するウエーハ回転台にリングギヤを設け、駆動源の出力軸と前記リングギヤを噛み合わせることによりウエーハを回転させることを特徴とする請求項7に記載のウエーハ裏面検査装置。  8. The wafer back surface inspection according to claim 7, wherein the wafer rotating means is provided with a ring gear on a wafer turntable on which the wafer is placed, and the wafer is rotated by meshing the output shaft of the drive source with the ring gear. apparatus. 前記照明手段は、ウエーハに対する角度を変更可能に構成されていることを特徴とする請求項1に記載のウエーハ裏面検査装置。  The wafer back surface inspection apparatus according to claim 1, wherein the illumination unit is configured to be capable of changing an angle with respect to the wafer. ウエーハ裏面を複数の領域に分割し、それぞれの領域を照明する照明手段と対応する領域を撮像する撮像手段とを設けたことを特徴とする請求項1に記載のウエーハ裏面検査装置。  The wafer back surface inspection apparatus according to claim 1, wherein the wafer back surface is divided into a plurality of areas, and illumination means for illuminating each area and imaging means for imaging the corresponding area are provided.
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