(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣチップとして形成されたパターンを有するパターン付きウエハに対して所定の角度でレーザビームを照射してこのレーザビームにより前記ウエハをＸＹ走査してその散乱光を受光し、この受光光の強度に応じた検出信号を得てこの検出信号に応じて異物を検出する異物検査装置において、前記散乱光を画素対応に受光して前記画素対応に前記検出信号を発生する配列された複数の検出部を有する光学センサと、この光学センサから前記検出信号を受けて所定時間遅延させる遅延回路と、この遅延回路の出力と前記光学センサからの前記検出信号とを比較することにより異物の有無を判定する判定回路とを備え、前記ウエハは、前記光学センサの前記検出部の配列方向に対して所定角度傾斜していて、前記所定時間は、前記ＸＹ走査において前記所定角度に応じて決定される隣接するチップの同様な位置の画素を検出するタイミングずれ分の時間に対応し、前記隣接するチップの同様な位置に対して所定の画素範囲が設定され、この所定の画素範囲から選択された最大値となる前記検出信号のレベルが前記判定回路の比較対象とされるパターン付きウエハの異物検査装置。
【請求項２】
さらにＡ／Ｄ変換回路を有し、前記光学センサはＣＣＤセンサであり、前記検出部は、前記画素対応に設けられライン状に配列された前記ＣＣＤセンサの検出素子であり、前記検出信号は、前記ＣＣＤセンサにより検出された信号を前記Ａ／Ｄ変換回路により変換したデジタル値であり、前記判定回路は、デジタル値の前記検出信号を比較するものである請求項１記載のパターン付きウエハの異物検査装置。
【請求項３】
さらにあるチップにおける前記検出信号のレベルを複数段階の多値レベルの１つに変換するレベル変換回路を有し、前記最大値は、前記レベル変換回路により変換されたレベルについての最大値であり、前記遅延回路は、前記レベル変換回路により変換されたデータを受け、前記判定回路は、前記あるチップに隣接するチップの同様な位置の前記変換されたレベルについての最大値のデータと前記検出信号を前記レベル変換回路により変換することで得られる変換されたレベルのデータとを比較することにより異物の有無を判定する請求項２記載のパターン付きウエハの異物検査装置。
【請求項４】
前記複数段階は３階段かそれ以上であり、前記レベル変換回路は、前記検出信号を受ける第１および第２のレベル変換回路を有し、前記第１のレベル変換回路の前記検出信号に対する多値レベル変換の各段の幅が前記第２のレベル変換回路の前記検出信号に対する多値レベルの変換の各段の幅よりも大きく、前記第１のレベル変換回路の出力が前記あるチップにおける前記変換されたレベルを示すものとして割り当てられ、前記第２のレベル変換回路の出力が前記隣接するチップにおける前記変換されたレベルを示す信号に割り当てられている請求項３記載のパターン付きウエハの異物検査装置。
【請求項５】
さらに、バッファメモリと、最大値検出回路とを有し、
前記検出信号はデジタル化された第１のデータであり、
前記第１のレベル変換回路は、前記第１のデータをレベル変換して第２のデータを発生し、
前記第２のレベル変換回路は、前記第１のデータをレベル変換して第３のデータを発生するものであり、
前記バッファメモリは、前記第２のデータを受けて最も古いデータを捨てて前記所定の画素範囲に対応する所定量のデータ分を記憶し、
前記最大値検出回路は、このバッファメモリに記憶されたデータから前記最大値を検出してそれを第４のデータとして出力し、
前記遅延回路は、前記第４のデータと前記第３のデータとのいずれか一方を受けて１チップ分の検出位置ずれ分のタイミングに対応する時間分遅延させ、
前記判定回路は、前記第４のデータと前記第３のデータとのうち前記遅延回路により遅延した側のデータと遅延しない側のデータとを比較して前記第３のデータの値が前記第４のデータの値を越えているときに異物有りと判定する請求項４記載のパターン付きウエハの異物検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パターン付きウエハの異物検査装置に関し、詳しくは、ＸＹ走査方式によるパターン付きウエハの異物検査装置において、より精度の高い異物検出ができるような異物検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣの製造過程において、ウエハの表面、あるいは半導体領域、絶縁領域、電極、配線などを形成する各種のパターンに異物が付着するとＩＣはその性能が劣化するので、それぞれのパターン形成工程においてウエハ異物検査装置によりウエハ上の異物が検査される。
ウエハ異物検査装置には、ウエハの表面にレーザビームを照射してＸ，Ｙ方向にウエハを走査するＸＹ走査方式と、レーザビームを照射してウエハを回転させ、スパイラル状にまたは同心円にウエハを走査する回転走査方式とがある。
【０００３】
図４（ａ）は、回転走査方式のウエハ異物検査装置の構成の一例である。図において、１は、多数のパターンが形成されたＩＣチップ１１を有するパターン付きウエハである。ウエハ１は、回転機構２の回転ステージ２１に吸着され固定されている。ウエハ１の表面に対して、投光部３の２個のレーザ光源３１Ａ，３１ＢからレーザビームＬＴがＸ方向において低角度で照射される。照射されたレーザビームは、集束レンズ３２Ａ，３２ＢによりスポットＳＰとして集束されてウエハ１上に異物検出領域を形成する。ウエハ１は、制御回路２５により制御されたモータ（Ｍ）２２によりθ方向に回転する。さらに、ＸＹ移動機構２３によりＹ方向に連続移動、またはステップ送りされる。その結果、ウエハ１の表面は、スポットＳＰによりスパイラル状または同心円に走査される。
【０００４】
このスポットＳＰの走査により、ウエハ１の表面に付着した異物と、パターンとは、ともに散乱光ＬＲを発生し、これらは、受光部４の集光レンズ４１により集光される。例えば、ＣＣＤイメージセンサと増幅器を含む受光器４２でそれが受光される。受光器４２は、散乱光ＬＲの輝度を示す輝度信号ｉを検出信号として出力する。
一方、回転機構２のモータ２２に直結されたロータリエンコーダ２４と制御回路２５とは、それぞれ図４（ｂ）に示すように、ウエハ１の回転角度を示す角度信号θと、Ｙ方向に移動したスポットＳＰの走査位置を示す位置信号Ｒとを発生し、それぞれの出力は、輝度信号ｉとともに異物検出部５に入力される。
このとき、異物検出部５は、データ処理部６のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）６３より適当な閾値Ｖを予め受けている。そこで、異物検出部５に入力された輝度信号ｉは、この閾値Ｖと比較され、それにより異物が検出される。この異物の検出信号（データ）は、さらにウエハ１の回転角度θと走査位置Ｒのデータとが付加されて異物データとされ、一旦データ処理部６のバッファメモリ６１に転送されて記憶される。
【０００５】
ウエハ１の全面に対する異物の検出が終了すると、記憶された各異物データは、座標変換部６２によりＲθ座標がＸＹ座標に変換されてＣＲＴディスプレイ等で構成される出力部７においてマップ表示される。
ＩＣチップ１１上に形成された配線パターン等と照射光との関係は、図４（ｃ）に示すように、パターンＰＴは、ウエハ１のオリエンテーションフラット（ＯＦ）に対して、平行あるいは直角となる方向に形成されている。一方、異物Ｑは、パターンＰＴと、それ以外の無地の部分にランダムに散在する。両者の散乱光ＬＲにはそれぞれ特徴があって、異物Ｑは、その大きさに対応したほぼ無指向性の散乱光を発生する。これに対して、パターンＰＴの散乱光は、その表面より、むしろエッジＥのほうが強くなり、パターンＰＴの方向に依存する指向性がある。
【０００６】
次に、ＸＹ走査方式の異物検査装置の構成について図４を参照して説明する。ＸＹ走査方式では、図４におけるウエハ１の回転機構であるモータ２２は、単に、オリエンテーションフラットをＸ軸あるいはＹ軸に平行になるように位置合わせを行うために使用される。ＸＹ走査は、ＸＹ移動機構２３により行われる。また、投光部３は、通常、レーザ光源３１Ａ，３１Ｂのいずれか一方のレーザビームＬＴが使用される。さらに、角度信号θと位置信号Ｒとに換えてＸＹ走査方式では、Ｘ、Ｙ座標が制御回路２５あるいはＭＰＵ６３から異物検出部５に送出される。そして、座標変換部６２は削除される。
ＸＹ走査方式の異物検査装置では、制御回路２５がモータ２２を駆動してウエハ１のオリエンテーションフラットの位置合わせをし、これが済むと、制御回路２５は、ＸＹ移動機構２３を駆動してＸＹ走査を行う。そして、各走査点において異物検出が行われる。
この種の異物検査装置では、通常、ウエハからの散乱光を垂直方向に設けられた検出光学系により検出するが、異物検出精度を上げるために、最近では、ウエハ上に形成されたパターンに対してレーザビームを、水平面に投影した角度において約４５°程度で照射してパターンからの反射光を受光する。これによりパターンから垂直方向へと向かう散乱光が低減し、異物検出の精度を向上させることができる。
【０００７】
ところで、ＸＹ走査方式は、回転走査方式に比べて異物検出の位置を正確に捉えることができる利点があるが、その反面回転走査方式に比べて検査効率が落ちる。そこで、ＸＹ走査方式において検査効率を上げるために、投光部３のレーザビームＬＴをライン状に収束させてライン状の異物検出領域をウエハ上に形成し、受光器４２の一次元のＣＣＤイメージセンサ上にライン状の異物検出領域の像を結像させ、ＸＹ走査により異物検出を行う。出願人は、この種の発明を特開平９−１７０９８６号，「異物検査装置」として出願している。
また、異物に対して検査精度を上げるために、出願人は、隣接チップの実質的に同じ位置の異物検出値同士を比較することにより異物検出をすることを提案している。この種の発明を出願人は、特開平９−２０３７１１号，「パターン付きウエハの異物検査装置」として出願している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明のように、隣接チップの実質的に同じ位置の検出値同士を比較する場合には、画素対応にそれぞれの検出値を得て比較する関係で、受光光学系のラインセンサは、ウエハ（ウエハ上に形成されたパターン）に対して平行あるいは直角に配置されていることが必要である。一方、より精度の高い異物検出を行うためには、ウエハに対してレーザビームを傾斜させて照射させてパターンからの散乱光を低減することが好ましい。しかし、ラインセンサを用いてライン状の異物検出領域を形成して検出値同士を比較する場合には異物検出領域を平行あるいは直角としてかつ照射光を傾斜させるように投光光学系を傾斜させることは難しい。
この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するものであって、異物の検査精度と異物検査についてスループットを向上させることができるＸＹ走査方式のパターン付きウエハの異物検査装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するパターン付きウエハの異物検査装置の構成は、ＩＣチップとして形成されたパターンを有するパターン付きウエハに対して所定の角度でレーザビームを照射してこのレーザビームにより前記ウエハをＸＹ走査してその散乱光を受光し、この受光光の強度に応じた検出信号を得てこの検出信号に応じて異物を検出する異物検査装置において、前記散乱光を画素対応に受光して前記画素対応に前記検出信号を発生する配列された複数の検出部を有する光学センサと、この光学センサから前記検出信号を受けて所定時間遅延させる遅延回路と、この遅延回路の出力と前記光学センサからの前記検出信号とを比較することにより異物の有無を判定する判定回路とを備え、前記ウエハが、前記光学センサの前記検出部の配列方向に対して所定角度傾斜していて、前記所定時間が、前記ＸＹ走査において前記所定角度に応じて決定される隣接するチップの同様な位置の画素を検出するタイミングずれ分の時間に対応し、隣接するチップの同様な位置に対して所定の画素範囲が設定され、この所定の画素範囲から選択された最大値となる検出信号のレベルが判定回路の比較対象とされるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
このように、この発明では、画素対応に検出信号（輝度信号）を発生する配列された複数の検出部を有する光学センサを設け、ウエハをこの光学センサの検出部の配列方向に対して所定角度傾斜させる。このことで、ウエハ上に形成されるパターンも傾斜することになる。これによりパターンから垂直方向へと向かう散乱光が低減され、より精度の高い異物検出が画素対応に可能になる。
この場合に、投光光学系と受光光学系は、従来と同様に特別に傾斜させなくて済む。また、受光光学系から得られる検出信号（輝度信号）は、配列の傾斜に応じて決定される隣接チップの対応位置の画素についての検出ずれ分だけ遅延させて比較されるので、異物検出は、傾斜させないときの隣接チップ同士の比較検出と同様な関係になる。
その結果、ＸＹ走査であっても、パター付きウエハの異物検査についてライン状の検出領域において画素対応に傾斜照射による精度の高い異物検出が効率的にできる。
【００１１】
また、他の発明のパターン付きウエハの異物検査装置の特徴は、前記の構成に加えて、さらに、前記の光学センサからの検出信号を受けて検出信号のレベルに応じてこれを複数段階の多値レベルの１つに変換するレベル変換回路を備えるものである。そして、前記遅延回路は、あるチップの検出信号について前記レベル変換回路により変換された信号を受けて前記判定回路に出力し、前記判定回路は、前記遅延回路からの信号とあるチップに隣接するチップの同様な位置の前記検出信号を前記レベル変換回路により変換することで得られる変換されたレベルを示す信号とを比較することにより異物の有無を判定するものである。
このように、この他の発明あっては、検出信号、すなわち輝度信号に対して所定の複数の段階からなる多値レベルの１つに変換する、いわゆる多値化を行う。これにより得られたレベルを隣接するチップの同様な位置における輝度信号（検出信号）を同様に多値化して得られる、変換されたレベルと比較する。このようにすれば、比較基準値のレベルは、固定されることなく、隣接チップからその都度得ることができる。すなわち、この発明では、異物検出閾値は、検査する場所に応じた受光条件あるいは検査条件に応じてダイナミックに変化する状態で得ることができる。しかも、変換値が多段に設定されているので受光条件あるいは検査条件に応じて変換値がたとえ変動したとしても、異物検出側のチップとこれの比較基準となる隣接するチップのそれぞれの輝度信号が同じような変動を受けるので比較条件としての変換値における相対的な意味での変動はほとんどない。
なお、多値レベルへのレベル変換は、アナログの検出信号（以下輝度信号で説明する）そのものに対して行っても、輝度信号をＡ／Ｄ変換して一旦デジタル化して変換されたデジタル値に対して行ってもよい。以下説明する実施例は後者の場合である。
【００１２】
ところで、検査対象がパターンであるときには、大きな散乱光が発生して、輝度信号はそのレベルが大きくなる。この発明では、このとき比較基準値を得る対象が隣接チップであるので、輝度信号を得る場所が相違する。そこで、低い比較基準値しか得られない場合も発生する。このような場合には、前記のような比較検出を行うと基準側に対して検出側のレベルが大きいパターンを異物として検出してしまう。
このようなことを回避するために、この発明では、前記の多値レベル変換について第１，第２のレベル変換回路を設ける。これにより異物検出を行うための輝度信号（第１の輝度信号）について第１のレベル変換回路でレベル変換して第１のレベルを得、かつ異物検出しているチップに隣接チップにおいて異物検出を行う位置に対応する位置から輝度信号（第２の輝度信号）を得てこれについて第２のレベル変換回路でレベル変換して第２のレベルを得る。そして第１のレベルと第２のレベルとを相互比較するようにする。このとき、第１のレベル変換回路は、パターン部分についての第１の輝度信号のレベル変換値が基準側のパターン部分のレベル変換値より低くなるな圧縮変換をする。なお、圧縮の詳細は後述する。これによりパターン部分が異物と誤検出されることを抑止する。
【００１３】
そこで、次に説明する実施例において、前記のレベル変換回路は、パターン側レベル変換回路（第１のレベル変換回路）と異物側レベル変換回路（第２のレベル変換回路）との２つで構成される。これらによる多値化レベルへの変換は、実施例では、それぞれ８段階になっている。さらに、異物側レベル変換回路の輝度信号に対する多値レベルへの変換の８段階の各段の幅がパターン側レベル変換回路の輝度信号に対する多値レベルへの変換の８段階の各段の幅よりも大きく、それは、ほぼ４倍程度に設定されている。これにより異物側レベル変換回路の輝度信号に対する多値レベルへの変換を１／４に圧縮する。
なお、レベル変換回路は、必ずしも前記のように２つに分離する必要はない。単に、１個のレベル変換回路によりそれぞれの輝度信号がレベル変換され、各チップの対応する位置同士の多値化されたレベルを相互比較しても従来よりも検出条件の変動を受け難い効果が得られる。
【００１４】
また、レベル変換の変換元のレベルを決定する複数段階としては、３段階か、それ以上が好ましい。
また、前記のパターン側レベル変換回路は、異物検出のための比較基準となる、レベル変換された基準レベルを生成するものであるが、これをパターン側と呼ぶ理由は、ウエハの表面の多くの部分にパターンが形成されていて、ＸＹ走査方式においては、この回路で生成される変換されたレベルを示す信号の大部分がパターンからそのときどきに得られる輝度信号についてものになるからである。この点、異物側レベル変換回路は、異物検出のための輝度信号についてレベル変換されたレベルを示す信号を生成する。
ところで、前記輝度信号を発生するセンサとしては、実施例では、多数の検出素子を１ライン状に配列して検出素子対応に輝度信号を発生する１ラインのＣＣＤセンサが用いられているが、これは、多数の画素対応に輝度信号を検出信号として発生する光学センサを用いることができ、１ラインの光学センサに限定されるものではない。
【００１５】
【実施例】
図１は、この発明のパターン付きウエハ異物検査装置の一実施例における異物検出部を中心としたブロック図であり、図２は、その検査状態の説明図、図３は、その多値レベルへのレベル変換の説明図、そして、図４は、回転走査方式の異物検査装置の一例を示す図であって、（ａ）は、その全体的な構成図、（ｂ）は、そのウエハに形成されたチップと走査との関係の説明図、（ｃ）は、各チップにおけるパターンと異物との説明図である。
図１において、１は、ウエハであって、ウエハ１は、主走査方向であるＸ軸に対して時計方向に角θ分、例えば、２０度〜４５度程度の範囲で傾いて図４に示すＸＹ移動テーブル（図示せず）に載置されている。ＯＦは、ウエハ１のオリエンテーションフラットである。３は、前記したＸＹ走査における図４の投光部であって、ウエハ１上にストライブ状の異物検出領域２を形成する。
【００１６】
４は、図４に示す受光部であって、この実施例では、特に、これがＣＣＤイメージセンサ４２ａと増幅器４２ｂとで構成されている。投光部３と受光部４の受光器４２におけるＣＣＤイメージセンサ４２ａとは、Ｘ軸に平行に配置されている。したがって、ＣＣＤイメージセンサ４２ａの画素対応に配列された複数の検出素子の配列方向はＸ軸（＝ウエハ１）に対して角−θ傾いている。
図２に示すように、ウエハ１にはＩＣチップのパターンが形成されていて、投光部３は、ウエハ１に対してその表面から所定の仰角でレーザビームを照射し、ウエハ１をＸＹ走査する。この走査に応じて発生するウエハ１からの散乱光は、ＣＣＤイメージセンサ４２ａにより受光され、この受光光に応じて得られる画素対応の輝度信号が検出信号としてＣＣＤイメージセンサ４２ａから増幅器４２ｂに送出され、ここで増幅される。増幅された輝度信号ｉは、次に異物検出部５０に送出される。
【００１７】
５０は、異物検出部であって、図４の異物検出部５に対応する。異物検出部５０は、Ａ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ）５１と、パターンから得られる輝度信号についてレベル変換して比較基準レベルを得るレベル変換回路５２ａ（以下パターン側変換回路５２ａ）、異物検出のための輝度信号についてレベル変換するレベル変換回路５２ｂ（以下異物側変換回路５２ｂ）、ラインメモリ５３、最大値検出回路５４、１チップ−θずれ分遅延回路５５，２チップ−θずれ分遅延回路５６、異物有無判定回路５７、そしてコントローラ５８とからなる。
また、この実施例では、図１，図２に示すように、投光部３によるレーザビームＬＴをライン状にして異物検出領域をウエハ上に形成し、受光器４２のＣＣＤイメージセンサ４２ａ上にライン状の異物検出領域の像を結像させてＸＹ走査により異物検出を行うものとする。ここでのＣＣＤイメージセンサ４２ａは、５０００画素程度の長い１ラインセンサになっている。また、図４の座標変換部６２はＸＹ走査方式の関係で不要であるので削除されている。
【００１８】
さて、Ａ／Ｄ５１は、ＣＣＤイメージセンサ４２ａと増幅器４２ｂを含む受光器４２から各検出画素に対応して発生するアナログの輝度信号ｉを受け、これを８ビット２５６階調のデジタル値に変換してパターン側変換回路５２ａおよび異物側変換回路５２ｂにそれぞれ送出する。
パターン側変換回路５２ａおよび異物側変換回路５２ｂは、それぞれＡ／Ｄ５１のデータを受けてこのデータを３ビット８段階の多値レベルのうちの１つのレベルに変換して多値化し、輝度信号のレベルに応じて８段階のレベルの１つを示す３ビットデータを発生する。なお、ここでは、パターン側変換回路５２ａと異物側変換回路５２ｂとは、輝度信号ｉのレベルに対するレベル変換の段階が相違している。
ラインメモリ５３は、パターン側変換回路５２ａの３ビット８階調のそれぞれ多値化データを受けて、例えば、１１×５画素分のエリアに対応する５５画素分で各画素についてレベル変換された３ビットデータをバッファし、バッファした各３ビットデータ５５画素分をパラレルに最大値検出回路５４に送出する。
【００１９】
ラインメモリ５３の具体的に回路としては、多値化データ３ビットに対応して並列に３本設けられた各５５段のシフトレジスタで構成する。３本のシフトレジスタの各段の出力はそれぞれ最大値検出回路５４に送出される。３本のシフトレジスタは、パターン側変換回路５２ａによりレベル変換された３ビットデータをそれぞれ１ビットづつパラレルに受けて、受ける都度１ビットシフトする。これにより最も古いレベル変換データは捨てられ、常に５５画素（所定量）分の最新データを記憶してこれらの出力を最大値検出回路５４に送出する。
ラインメモリ５３は、シフトレジスタではなく、５５画素分のデータを記憶するＦＩＦＯメモリにより構成してもよい。この場合には、パターン側変換回路５２ａの出力データをこのＦＩＦＯメモリに順次記憶して記憶したデータを最大値検出回路５４に設けた３ビット５５画素分のレジスタに出力するようにする。
【００２０】
最大値検出回路５４は、３ビット５５画素分の多値化データから最大値となるデータを決定して遅延回路５６と異物有無判定回路５７とに送出する回路であって、大きい値を検出する大値検出回路５４０を多数有している。各大値検出回路５４０は、画素Ａのレベル変換された３ビットデータと画素Ｂのレベル変換された３ビットデータの２つのデータをデジタル比較するコンパレータ５４ａと、このコンパレータ５４ａの比較結果に応じて画素Ａ，画素Ｂの変換されたデータのうちいずれか大きい方のデータをラッチするラッチ回路５４ｂとからなる。各大値検出回路５４０は、ここではトーナメント方式で順次段階的に接続されて５５画素の３ビットのレベル値について最大値を検出する。すなわち、ある段で大きいものを検出し、前段で検出された大きいもの同士を次段で比較して大きいものを検出していき、最後の段階でレベル値のうち最大値を最後の大値検出回路５４０のラッチ回路５４ｂに得る。
【００２１】
１チップ−θずれ分遅延回路５５は、異物側変換回路５２ｂから８段階のレベルの１つのを示す３ビットデータを受ける。最大値検出回路５４の１１×５画素のエリアＷ（図２参照）の中央位置の画素Ｒａを基準とすれば、１チップ−θずれ分遅延回路５５が受けた３ビットデータは、画素Ｒａに対して１チップ分の画素位置からウエハ１のＸ軸に対する傾き角θにより決定される画素ずれ分を差し引いた、１チップ−θに対応する画素数分ずれた位置の画素Ｓの輝度信号のレベル変換値になる。図２の中央に検査画素Ｓとして示すように、１チップ−θずれ分遅延回路５５は、例えば、１チップ分を５０００×５画素分とすると、５０００×５−Ｌ１画素の採取タイミング分のずれに対応する１チップ分−θ分の時間（所定時間）だけ遅延させたデータを発生させることで画素Ｒａに対して１チップ−θ分タイミングが遅れた３ビットデータを生成する。これが検出画素Ｓの多値レベルのデータになる。異物有無判定回路５７は検出画素Ｓの多値レベルに変換されたデータを受ける。
【００２２】
なお、前記の１１×５画素のエリアＷの範囲において最大値を検出する理由は、本来は、検査対象となるチップの検査画素と隣接チップの検査画素に対応する位置にある画素とのそれぞれの輝度信号の変換レベルを相互比較すればよいのであるが、検出光学系の位置決め精度をそれほど精度よくすることは不可能である。そこで、異物検査側に対する基準側の位置精度のずれ分を考慮してエリアＷを設定し、この中で最大値を検出することで対応する位置の変換レベルにするものである。したがって、エリアＷの大きさは１１×５画素の範囲に限定されるものではなく、その検査装置の検出光学系における検出位置精度等により決定されるものである。
２チップ−θずれ分遅延回路５６は、１チップ−θずれ分遅延回路５５の１チップ分−θ分の遅延が２チップ分−θ分になった回路であり、例えば、５０００×５−Ｌ２画素の採取タイミング分のずれに対応する時間だけ遅延させたデータを発生させる。その出力は、最大値検出回路５４から出力される３ビットデータを受けてこれを２チップ−θ分タイミングを遅らせた出力を発生し、それを異物有無判定回路５７に送出する。そこで、これは、図２において画素Ｒａを含むエリアＷから２チップ分ずれた比較基準とされる画素（以下基準画素）Ｒｂを含むエリアＷのデータのうちの最大値を持つ画素の輝度信号についてのレベル変換値を出力するものである。
【００２３】
説明の都合上、ここでは画素Ｒａに対応させて仮に中央位置にある画素Ｒｂを最大値を持つ画素とする。これら画素Ｒａ，画素Ｒｂの位置は、それぞれにウエハをθ傾斜される以前の各隣接チップの対応する画素位置のタイミングからＬ１画素分，２Ｌ１画素分のタイミング分の減算処理がなされて遅延時間が算出され、こらの遅延時間がそれぞれの遅延回路に設定される。このことで、ウエハ１が角度θ傾斜した状態においても、それぞれ検査画素Ｓに対して１チップずれた隣接チップにおける対応する位置の画素になっている。
なお、この例では、Ｘ軸に対してウエハ１が時計方向に角θ分傾斜しているが、これとは逆に、反時計方向に角θ分傾いているときには、遅延回路５５，５６における前記の減算処理は、それぞれについてＬ１画素分，２Ｌ１画素分のタイミング分を加算する処理になる。
【００２４】
異物有無判定回路５７は、さらに最大値検出回路５４から直接現在の１１×５画素のエリアＷにおける最大値の画素についてのレベル変換データを受けるが、先に説明したようにそれはここでは基準画素Ｒａについての３ビットデータである。
異物有無判定回路５７は、デジタル値を比較するコンパレータで構成される。これは、検査対象となる画素Ｓすると、これより１チップ後ろの基準画素Ｒａ、そしてこれより１チップ手前の基準画素Ｒｂのそれぞれについてレベル変換された３ビットデータを受けることになる。
異物有無判定回路５７は、まず、基準画素Ｒａ，Ｒｂの輝度信号についての変換されたレベル値を比較していずれか大きい方を選択する。そして選択された基準画素とこの基準画素から１チップずれた検査画素Ｓの３ビットのレベル変換されたデータとを比較してこの検査画素Ｓのデータ値が比較データ値よりも大きいときに、異物有りを示す検出信号を発生して、この検出信号とコントローラ５８からＸ座標，Ｙ座標からなる検出位置データを加えて異物データを生成してこれをバッファメモリ６１に送出する。このとき、異物有無判定回路５７は、異物データの送出の都度バッファメモリ６１のアドレスを更新してバッファメモリ６１の更新されたアドレス位置に異物データを順次記憶していく。
なお、前記のＸ座標とＹ座標は、制御回路２５あるいはＭＰＵ６３から異物検出部５０に送出される。
【００２５】
ところで、前記したパターン側変換回路５２ａと異物側変換回路５２ｂは、それぞれＲＡＭで構成され、Ａ／Ｄ５１からＡ／Ｄ変換データを受け、検出された輝度信号のデジタル値をアドレスとして前記のＲＡＭをアクセスし、アクセスしたアドレスから読み出したデータをレベル変換したレベル値とする。これにより輝度信号のレベルに応じた３ビット８階調の１つのレベル変換されたデータを得る。
この変換によりそれぞれの輝度信号は、図３に示すような多段階に応じてパターン側Ｐ０〜Ｐ７，異物側Ｓ０〜Ｓ７の８段階の１つの値にされる。しかも、ここでの輝度信号に対する多値化レベルの変換は、異物側変換回路５２ｂの各段における変換階段の幅がパターン側変換回路５２ａの変換階段の幅よりも大きくなっている。これにより異物側の輝度信号、すなわち検出信号が圧縮されてレベル変換される。
【００２６】
ＲＡＭに記憶されるデータは、コントローラ５８がデータ変換テーブルとして有している。このテーブルを参照してコントローラ５８は、輝度信号のそれぞれの値をＲＡＭのアドレス値として、例えば、図３に示す変換レベル“０”から“７”までの８段階の３ビットデータをＰ０〜Ｐ７を記憶する。すなわち、コントローラ５８は、パターン側変換回路５２ａのＲＡＭには、そのアドレス０，１にＰ０として“０”を、アドレス２，３にＰ１として“１”を、アドレス４，５にＰ２として“２”を、アドレス６，７にＰ３として“３”を、アドレス８〜１５にＰ４として“４”を、アドレス１６〜２３にＰ５として“５”を、アドレス２４〜３９にＰ６として“６”を、アドレス４０〜６４にＰ７として“７”をそれぞれ記憶する。
同様にして、コントローラ５８は、異物側変換回路５２ｂのＲＡＭには、そのアドレス０〜７にＳ０として“０”を、アドレス８〜１５にＳ１として“１”を、アドレス１６〜２３にＳ２として“２”を、アドレス２４〜３１にＳ３として“３”を、アドレス３２〜６３にＳ４として“４”を、アドレス６４〜９５にＳ５として“５”を、アドレス９６〜１５９にＳ６として“６”を、アドレス１６０〜２５５にＳ７として“７”をそれぞれ記憶する。なお、異物側のレベル変換における一番低いレベルには、オフセット分として初期値Ｃを付加するとよい。このような場合には、輝度信号のレベルの範囲の最後の各アドレス値にＣ分を加算すてシフトさせて記憶すればよい。
【００２７】
次に、このそれぞれに相違する幅の階段を持つ多値化レベル変換について図３に従って説明する。
先に説明したように、受光素子の受光条件が変動したり、光学的な検出条件が変動しあるいは異なったりすると、同じパターンに対して検出レベルが変化して検出誤差が発生する。しかし、同一ウエハの隣接するチップ間では、前記の受光条件や検出条件についてはほぼ同じ程度の影響を受けることが多いので、一方を基準として他方の輝度信号のレベルを比較すれば、受光条件や検出条件の変動についての影響は比較的抑制される。しかも、多段階において輝度信号のレベルを変換するようにすれば、受光条件あるいは検査条件に応じて変換値がたとえ変動したとしても、異物検出側のチップの輝度信号とこれの比較基準となる隣接するチップの輝度信号とが同じような変動を受けるので比較条件としての変換値の相対的な意味での変動はほとんどない。
この考え方を採れば、パターンのところはパターンのところと、パターン以外のところはパターン以外のところとで比較されるので、パターンのところとこれ以外のところとを区別する必要はなくなる。しかし、このような考え方を採っても、隣接チップの同じ位置での比較では、基準側の輝度信号のレベルが低下し、一方、検出側のパターン部分の輝度信号のレベルが大きくなった場合に、検出側の輝度信号のレベルが基準側の輝度信号のレベルを越えてしまうこともある。このような場合には、異物についての誤検出が起きる。
【００２８】
ところで、異物に対する輝度信号のレベルは、多数のウエハについて実験した結果にれば、パターンの上の異物でも、そうでない場所に乗った異物でも、それぞれにおいて、異物が乗っているものは、異物が乗っていないものに対して、輝度信号のピークレベルにおいて平均値として４倍程度以上高いものが得られる。ただし、これは、検出レベルの低い輝度信号の場合はもっと低くなる。また、検出光学系の精度をよくすれば、前記とは多少倍率が異なってくる。
前記の実験結果に従って倍率を４倍として検出レベルの高い輝度信号を基準として異物検出をすることにすれば、異物検出側の輝度信号を１／４に圧縮して基準側との間で大小比較をしても異物は検出できる。
すなわち、パターンに異物が乗ったときの輝度信号のレベルは平均的にみて４倍以上あるので、たとえ１／４にレベルが圧縮されて異物検出側レベル変換回路５２ｂによりレベル変換されたとしても、その変換レベルは、パターン側レベル変換回路の５２ａによる隣接チップにおける輝度信号に対する変換レベルを越える範囲にある。したがって、高いレベルの輝度信号を基準として異物の検出はできる。
【００２９】
このように検出側の輝度信号を圧縮すれば、検出側の異物の乗っていないパターン部分の変換レベルを低下させることができる。輝度レベルが高い多少もの除いて、これにより基準側のパターンの変換レベルが低い場合であっても検出側のパターン部分の変換レベル値をこれよりも低いものにを抑えることができる。したがって、前記の異物の誤検出を抑制することができる。
このような理由で、実施例としては、輝度信号に対する検出レベルを１／４に圧縮する。そのために、異物検出側のレベル変換幅を４倍にする。このような多段階のレベル変換について示すのが図３である。輝度信号Ｌ１がパターン以外のところの輝度信号である。輝度信号Ｌ２がパターン部分の輝度信号であり、これらに異物が乗っているときの輝度信号がそれぞれＬＳ１，ＬＳ２である。
具体的な変換の幅としては、図３では、例えば、８ビット２５６階調における１／４の６４階調（＝２５６／４）を異物の乗っていないパターン側の輝度信号のレベルの範囲に割り当て、これを８段階に分割する。そこで、パターン側（Ｐ側）の８段階の段階分けをＰ７＝４０以上〜６４まで、Ｐ６＝２４以上〜４０未満、Ｐ５＝１６以上〜２４未満，Ｐ４＝８以上〜１６未満、Ｐ３＝６以上〜８未満、Ｐ２＝４以上〜６未満、Ｐ１＝２以上〜４未満、Ｐ０＝０〜２未満とする。
【００３０】
これに対し、異物側（Ｓ側）の８段階のレベル変換は、Ｓ７〜Ｓ０がＳ＝ｎ×Ｐであって、ｎ＝４として、Ｓ７＝４×Ｐ７＝１６０以上〜２５５まで、Ｓ６＝４×Ｐ６＝９６以上〜１６０まで、以下同様にして、Ｓ５＝６０以上〜９６未満，Ｓ４＝３２以上〜６４未満、Ｓ３＝２４以上〜３２未満、Ｓ２＝１６以上〜２４未満、Ｓ１＝８以上〜１６未満、Ｓ０＝０〜８未満とする。
なお、レベル変換のためにＲＡＭに記憶した先の各データは、上記の数値に対応している。
また、パターン側の変換レベルであるパターン側（図のＰ側）から異物側（図のＳ側）の変換レベルであるＳ側を求める場合には、前記ｎ＝４に限定されるものではなく、Ｓ側のレベル変換において、パターンを異物と誤検出することが防止される程度に異物側の輝度信号のレベルを低減する圧縮ををすればよい。特に、より低いレベルの輝度信号において異物検出をする場合には、ｎは、１より大きく、４以下の値を採る。
【００３１】
一般的には、異物側レベル変換回路５２ｂの輝度信号に対する多値レベル変換の各段の幅は、異物が乗ったときの輝度信号の平均値と異物が乗っていないときの輝度信号の平均値との比率をｎとしたときに、異物側レベル変換回路５２ｂの多値レベルへの変換段階の各段の幅がパターン側レベル変換回路５２ａの多値レベルへの変換段階の各段の幅に対してｍ倍（ただし１＜ｍ＜ｎ）になっていればよい。
また、このような輝度信号のレベルを圧縮変換する各データは、実験値として求めてもよい。実験値としてレベル変換の各段階幅を求める場合には、例えば、実験値に応じてＳ＝Ｐ＋ｋ＋Ｃの式を採用して、ｋの値を段階的にレベルが上がるに従って大きく採る。また、Ｐ０については、前記Ｃを初期値としてその範囲を０〜ｋ＋Ｃ未満とし、各段の値に初期値Ｃ分を加えてその範囲を初期値分だけシフトさせるようにしてもよい。
このような式において求めたデータは、コントローラ５８のデータ変換テーブルに記憶される。そして、このテーブルのデータは、データ処理部６のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）６３の制御によりデータとしてコントローラ５８の内部メモリに設定される。このようにすれば、データ値は、マイクロプロセッサ６３の制御により外部から任意に設定できるようにすることができる。
【００３２】
これにより図３による８段階の多値化でそれぞれのレベルが８階調のいずれかに変換され、異物有無判定回路５７で比較される。なお、比較基準は、所定のエリアの中の最大値であるが、これは、検査画素に対応する位置の画素のデータＲａ，Ｒｂであってもよい。
ところで、実施例では、検査チップにおける検査領域からの輝度信号と隣接チップからの輝度信号とを同一の輝度信号を遅延回路で遅延させることで発生させている。この場合、例えば、１チップ遅延回路５５の位置をＡ／Ｄ５１と異物側レベル変換回路５２ｂとの間に移動させて異物側レベル変換回路５２ｂとパターン側レベル変換回路５２ａとがそれぞれ異物検査領域からの輝度信号と隣接チップからの輝度信号を受けるようにしてもよい。さらに、１チップ遅延回路５５の位置を２チップ遅延回路５６と並列になるように最大値検出回路５４の出力に移動させてもよい。
【００３３】
また、実施例では、１チップ−θずれ分遅延回路と２チップ−θずれ分遅延回路を設けているが、これは、隣接チップの対応する画素位置の検出信号が得られればよく、１チップ−θや２チップ−θに限定されるものではない。また、これらの遅延時間は、固定になっているが、載置されたウエハの傾きθを検出してこれに応じてコントローラあるいはＭＰＵからのデータによりウエハの傾きθに対応して算出された遅延時間を、その都度、それぞれの遅延回路に設定するものであってもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、この発明にあっては、画素対応に検出信号（輝度信号）を発生する画素に対応して配列された複数の検出部を有する光学センサを設けて、ウエハをこの検出部の配列に対して傾斜させることで、受光光学系をウエハに対して傾斜させるようにしているので、投光光学系も受光光学系に合わせればウエハに対して傾斜照射することが可能になる。そして、得られた輝度信号については、傾斜に応じて決定される隣接チップの対応位置の画素を検出するずれ分だけ遅延させて比較するようにしているので、受光部が傾斜状態での検出であっても、通常の傾斜のないときの隣接チップでの比較検出と同様な関係が保持できる。
その結果、パター付き異物検査について傾斜照射によるより精度の高い検出がＸＹ走査において効率的にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明のパターン付きウエハ異物検査装置の一実施例における異物検出部を中心としたブロック図である。
【図２】図２は、その検査状態の説明図である。
【図３】図３は、その多値レベルへのレベル変換の説明図である。
【図４】図４は、回転走査方式の異物検査装置の一例を示す図であって、（ａ）は、その全体的な構成図、（ｂ）は、そのウエハに形成されたチップと走査との関係の説明図、（ｃ）は、各チップにおけるパターンと異物との説明図である。
【符号の説明】
１…被検査のパターン付きウエハ、２…検査領域、
３…投光部、４…受光部、４２…受光器、
４２ａ…ＣＣＤイメージセンサ、４２ｂ…増幅器、
５…異物検出部、５１…Ａ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ）、
５２ａ…パターン側の基準レベル変換回路（パターン側レベル変換回路）、
５２ｂ…異物検出側のレベル変換回路（異物側レベル変換回路）、
５３…ラインメモリ、５４…最大値検出回路、
５５…１チップ−θずれ遅延回路、
５６…２チップ−θずれ遅延回路、
５７…異物有無判定回路、５８…コントローラ、
６…データ処理部、６１…バッファメモリ、
６３…マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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