(57)【要約】【課題】精度に優れた自動合焦を比較的低コストの装置構成で実現できると共にタクト時間の短縮化を図れる自動外観検査装置及び方法を提供する。【解決手段】対象ワークＫ上に形成されたパターンＤの外観を自動的に検査する自動外観検査装置において、対象ワークを保持する検査ステージ２と、パターンの拡大像を得るための対物レンズ１１と対象ワークまでの変位ＬＳを測定するための変位センサ１２とを同一位置Ｐ０に選択的に切り替えて配置可能とする切替配置機構５３，５４を備えた撮像光学ユニット５と、対象ワークＫにおける基準位置ＰＢでの対物レンズ１１の最適合焦変位を基準変位ＬＢとして予め記憶した記憶手段８１と、変位センサにより測定した対象ワークまでの変位と基準変位とに基づいて、対物レンズと対象ワークとの変位ＬＴが基準変位となるように検査ステージと撮像光学ユニットとをＺ方向に相対移動させるＺ方向駆動手段６とにより構成する。【選択図】      図１
2006308484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象ワークＫ上に形成されたパターンＤの外観を自動的に検査する自動外観検査装置において、直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとして、対象ワークＫをＸＹ平面に平行となるように保持する検査ステージ２と、パターンＤの拡大像を得るための対物レンズ１１と対象ワークＫまでの変位ＬＳを測定するための変位センサ１２とを同一位置Ｐ０に選択的に切り替えて配置可能とする切替配置機構５３，５４を備えた撮像光学ユニット５と、対象ワークＫ上の基準位置ＰＢでの対物レンズ１１の最適合焦変位を基準変位ＬＢとして予め記憶した記憶手段８１と、変位センサ１２により測定した対象ワークＫまでの変位ＬＳと記憶手段８１に記憶された基準変位ＬＢとに基づいて、対物レンズ１１と対象ワークＫとの変位ＬＴが基準変位ＬＢとなるように検査ステージ２と撮像光学ユニット５とをＺ方向に相対移動させるＺ方向駆動手段６とを備えることを特徴とする自動外観検査装置。
【請求項２】
検査ステージ２と撮像光学ユニット５とをＸＹ方向に相対移動させるＸＹ方向駆動手段３と、ＸＹ方向駆動手段３により検査ステージ２と撮像光学ユニット５とをＸＹ方向に相対移動させながら測定した対象ワークＫ上の抽出点Ｔ１までの変位ＬＳ１に基づいて対象ワークＫ上の非抽出点Ｔ２までの変位ＬＳ２を補間計算処理により求める補間計算処理手段８２とを備え、Ｚ方向駆動手段６は、ＸＹ方向駆動手段３により検査ステージ２と撮像光学ユニット５とをＸＹ方向に相対移動させながら、非抽出点Ｔ２までの変位ＬＳ２と基準変位ＬＢとに基づいて、対物レンズ１１と対象ワークＫとの変位ＬＴが基準変位ＬＢとなるように検査ステージ２と撮像光学ユニット５とをＺ方向に相対移動させる請求項１に記載の自動外観検査装置。
【請求項３】
対象ワークＫには導電性のパターンＤが形成され、変位センサ１２は静電容量変位センサである請求項１または請求項２に記載の自動外観検査装置。
【請求項４】
検査ステージ２と撮像光学ユニット５とをＺ軸回り方向であるθ方向に相対移動させるθ方向駆動手段３を備える請求項１から請求項３のいずれかに記載の自動外観検査装置。
【請求項５】
切替配置機構５３には互いに撮像倍率の異なる複数の対物レンズ１１Ａ〜１１Ｃが取り付けられ、記憶手段８１は各対物レンズ１１Ａ〜１１Ｃの最適焦点変位をそれぞれ基準変位ＬＢとして予め記憶している請求項１から請求項４のいずれかに記載の自動外観検査装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の自動外観検査装置１を用いた自動外観検査方法であって、対象ワークＫを検査ステージ２に保持する対象ワーク保持ステップＳ１と、変位センサ１２を選択して同一位置Ｐ０に配置するセンサ選択ステップＳ３と、変位センサ１２により対象ワークＫまでの変位ＬＳを測定する変位測定ステップＳ４と、対物レンズ１１を選択して同一位置Ｐ０に配置する対物レンズ選択ステップＳ６と、変位測定ステップＳ４で測定した変位ＬＳに基づいて、対物レンズ１１と対象ワークＫとの変位ＬＴが基準変位ＬＢとなるように検査ステージ２と撮像光学ユニット５とをＺ方向に相対移動させる合焦ステップＳ７とを備えることを特徴とする自動外観検査方法。
【請求項７】
請求項２から請求項５のいずれかに記載の自動外観検査装置１を用いた自動外観検査方法であって、変位測定ステップＳ４は、検査ステージ２と撮像光学ユニット５とをＸＹ方向に相対移動させながら変位センサ１２により対象ワークＫ上の抽出点Ｔ１までの変位ＬＳ１を測定し、測定した抽出点Ｔ１までの変位ＬＳ１に基く補間計算処理により対象ワークＫ上の非抽出点Ｔ２までの変位ＬＳ２を求める補間計算処理ステップＳ５を備え、合焦ステップＳ７は、検査ステージ２と撮像光学ユニット５とをＸＹ方向に相対移動させながら非抽出点Ｔ２までの変位ＬＳ２と基準変位ＬＢとに基づいて対物レンズ１１と対象ワークＫとの変位ＬＴが基準変位ＬＢとなるように検査ステージ２と撮像光学ユニット５とをＺ方向に相対移動させる請求項６に記載の自動外観検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動外観検査装置及び自動外観検査方法に関する。特に、撮像に先立ち自動合焦を行う自動外観検査装置及び自動外観検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体またはＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）の製造工程では、シリコンウェーハやガラス基板に形成されたパターンにキズ、ムラ、剥がれ、汚れ等の欠陥が有るか否かを自動的に検査する必要がある。このような検査に用いる自動外観検査装置は、例えば金属顕微鏡、ＣＣＤカメラ等の撮像手段、及び画像演算処理装置などを備える。金属顕微鏡で得たパターンの拡大像は、撮像手段により撮像され画像データに変換される。この画像データに基づき画像演算処理装置によりパターンの外観の良否判断を行う。パターンの外観検査は、高倍率の対物レンズを用いて行なうため、自動合焦を実行した後、撮像するのが一般である。自動合焦方法としては、鮮鋭度方式のように画像の鮮鋭度を用いて対物レンズの変位を制御する方法や、測距方式のようにパターンまでの変位を変位センサによって測定し、測定した変位に基づいて、撮像時に対物レンズとパターンとの変位が常に一定になるように高さ制御する方法がある。
【０００３】
鮮鋭度方式では、例えば特許文献１に記載されているように、まず所定のマークを最適焦点位置（コントラストが一番よい変位）で撮像し、そのときに得られたマーク画像の鮮鋭度を記憶装置に記憶しておく。続いて、駆動装置により対物レンズを上下に動かしながら対象ワーク上の各パターンを撮像する。得られた各パターン画像の鮮鋭度と、記憶したマーク画像の鮮鋭度とを比較し、それらが一致するところで対物レンズを止める。
【０００４】
測距方式では、例えば特許文献２に記載されているように、対物レンズの近傍に取り付けた変位センサによりパターンまでの変位を測定し、その変位と記憶装置に予め記憶した基準変位との差分だけ対物レンズを駆動することで合焦を行う。
【０００５】
【特許文献１】特許第３１５２２０６号公報
【特許文献２】特開２００１−８２９２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
鮮鋭度方式では、合焦と撮像とを対象ワーク上の同一位置で実行するため、検査ステージの表面精度や組付け精度に影響されることなく精度の良い合焦を実現することができる。しかし、撮像する直前に検査ステージを停止させ、撮像光学ユニットを上下に動かすことにより合焦を実行する。その動作には、１回につき１〜２秒（０．５〜１Ｈｚ）の時間を要するため、検査するパターンの数が多いとスループットが長くなるという問題があった。
【０００７】
また、測距方式では、変位データの取得速度に優れ、例えば１〜１０ｋＨｚ程度のサンプリング速度を達成することができる。鮮鋭度方式と比較すると、同じ時間内に、より多くの参照データを取得できるので、その後に実行する補間計算処理の精度は良くなる。しかし特に特許文献２の例においては、変位センサ位置と対物レンズ位置とが離れているため、検査ステージの平面度が１μ／１０ｍｍであった場合には、取付位置による検査ステージの平面度誤差が無視できない。
【０００８】
半導体チップの自動外観検査に対する合焦においては、焦点距離の精度は数μｍのオーダーで要求されることが多い。特に変位センサを用いる手法で生じる上記不都合をなくすためには、検査ステージの平面度を著しく良くする必要がある。例えば倍率が１０倍の対物レンズでは、焦点深度が±３．５μｍ程度のため、検査ステージの平面度には０．２５μｍ／１０ｍｍという精度の高いものが必要となり、実現するのは相当困難である。また、実現できたとしても、かなり高額な検査ステージとなってしまい、装置コストが大幅に上昇してしまう。
【０００９】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、精度に優れた自動合焦を比較的低コストの装置構成で実現できると共にタクト時間の短縮化を図ることができる自動外観検査装置及び自動外観検査方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を解決するために、請求項１の自動外観検査装置１は、対象ワークＫ上に形成されたパターンＤの外観を自動的に検査する自動外観検査装置において、直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとして、対象ワークＫをＸＹ平面に平行となるように保持する検査ステージ２と、パターンＤの拡大像を得るための対物レンズ１１と対象ワークＫまでの変位ＬＳを測定するための変位センサ１２とを同一位置Ｐ０に選択的に切り替えて配置可能とする切替配置機構５３，５４を備えた撮像光学ユニット５と、対象ワークＫ上の基準位置ＰＢでの対物レンズ１１の最適合焦変位を基準変位ＬＢとして予め記憶した記憶手段８１と、変位センサ１２により測定した対象ワークＫまでの変位ＬＳと記憶手段８１に記憶された基準変位ＬＢとに基づいて、対物レンズ１１と対象ワークＫとの変位ＬＴが基準変位ＬＢとなるように検査ステージ２と撮像光学ユニット５とをＺ方向に相対移動させるＺ方向駆動手段６とを備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項２の自動外観検査装置１は、検査ステージ２と撮像光学ユニット５とをＸＹ方向に相対移動させるＸＹ方向駆動手段３と、ＸＹ方向駆動手段３により検査ステージ２と撮像光学ユニット５とをＸＹ方向に相対移動させながら測定した対象ワークＫ上の抽出点Ｔ１までの変位ＬＳ１に基づいて対象ワークＫ上の非抽出点Ｔ２までの変位ＬＳ２を補間計算処理により求める補間計算処理手段８２とを備え、Ｚ方向駆動手段６は、ＸＹ方向駆動手段３により検査ステージ２と撮像光学ユニット５とをＸＹ方向に相対移動させながら、非抽出点Ｔ２までの変位ＬＳ２と基準変位ＬＢとに基づいて、対物レンズ１１と対象ワークＫとの変位ＬＴが基準変位ＬＢとなるように検査ステージ２と撮像光学ユニット５とをＺ方向に相対移動させる。
【００１２】
請求項３の自動外観検査装置１は、対象ワークＫには導電性のパターンＤが形成され、変位センサ１２は静電容量変位センサである。
【００１３】
請求項４の自動外観検査装置１は、検査ステージ２と撮像光学ユニット５とをＺ軸回り方向であるθ方向に相対移動させるθ方向駆動手段３を備える。
【００１４】
請求項５の自動外観検査装置１は、切替配置機構５３には互いに撮像倍率の異なる複数の対物レンズ１１Ａ〜１１Ｃが取り付けられ、記憶手段８１は各対物レンズ１１Ａ〜１１Ｃの最適焦点変位をそれぞれ基準変位ＬＢとして予め記憶している。
【００１５】
請求項６の自動外観検査方法は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の自動外観検査装置１を用いた自動外観検査方法であって、対象ワークＫを検査ステージ２に保持する対象ワーク保持ステップＳ１と、変位センサ１２を選択して同一位置Ｐ０に配置するセンサ選択ステップＳ３と、変位センサ１２により対象ワークＫまでの変位ＬＳを測定する変位測定ステップＳ４と、対物レンズ１１を選択して同一位置Ｐ０に配置する対物レンズ選択ステップＳ６と、変位測定ステップＳ４で測定した変位ＬＳに基づいて、対物レンズ１１と対象ワークＫとの変位ＬＴが基準変位ＬＢとなるように検査ステージ２と撮像光学ユニット５とをＺ方向に相対移動させる合焦ステップＳ７とを備えることを特徴とする。
【００１６】
請求項７の自動外観検査方法は、請求項２から請求項５のいずれかに記載の自動外観検査装置１を用いた自動外観検査方法であって、変位測定ステップＳ４は、検査ステージ２と撮像光学ユニット５とをＸＹ方向に相対移動させながら変位センサ１２により対象ワークＫ上の抽出点Ｔ１までの変位ＬＳ１を測定し、測定した抽出点Ｔ１までの変位ＬＳ１に基く補間計算処理により対象ワークＫ上の非抽出点Ｔ２までの変位ＬＳ２を求める補間計算処理ステップＳ５を備え、合焦ステップＳ７は、検査ステージ２と撮像光学ユニット５とをＸＹ方向に相対移動させながら非抽出点Ｔ２までの変位ＬＳ２と基準変位ＬＢとに基づいて対物レンズ１１と対象ワークＫとの変位ＬＴが基準変位ＬＢとなるように検査ステージ２と撮像光学ユニット５とをＺ方向に相対移動させる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、精度に優れた自動合焦を比較的低コストの装置構成で実現できると共にタクト時間の短縮化を図ることができる自動外観検査装置及び自動外観検査方法が提供される。
【００１８】
請求項１，６の発明によると、Ｚ方向駆動手段６は、変位センサ１２により測定した対象ワークＫまでの変位ＬＳと記憶手段８１に記憶された基準変位ＬＢとに基づいて、対物レンズ１１と対象ワークＫとの変位ＬＴを基準変位ＬＢとすることで、パターンＤに対する自動合焦を行なう。変位センサ１２と対物レンズ１１とは同一位置Ｐ０に選択的に切り替えて配置可能とされるため、対象ワークＫ上の変位測定位置と合焦位置とが一致する。従って検査ステージ２の平面度を考慮することなく、精度に優れた自動合焦を実現できる。すなわち、検査ステージ２は汎用品ですみ、組み付けに際しても特殊技能を必要としないので装置コストが高くならずに済む。
【００１９】
請求項２，７の発明によると、対象ワークＫ上の抽出点Ｔ１までの変位測定を実行し、測定した抽出点Ｔ１までの変位ＬＳ１を利用して、非抽出点Ｔ２までの変位ＬＳ２、すなわち検査時に撮像するパターンＤまでの変位ＬＳ２を補間計算処理により予測するので、検査する全点について変位測定を実行する必要がなく、タクト時間の短縮化を図ることができる。しかも変位測定時及び合焦時に検査ステージ２と撮像光学ユニット５とのＸＹ方向における相対移動を停止させないので、この観点からもタクト時間の短縮化を図ることができる。
【００２０】
請求項３の発明によると、変位センサ１２として静電容量変位センサを用いることにより、高速での変位データの取得が可能である。例えば１０ｋＨｚ程度でのサンプリング速度を達成することができる。このため、静電容量変位センサ１２と検査ステージ２との相対速度を５００ｍｍ／ｓｅｃ程度とした場合でも、補間計算処理を行うのに十分な数の抽出点Ｔ１の取得が可能となる。また、静電容量変位センサ１２は、温度変動に対しての測定誤差が小さく、経時に対する測定劣化が少ないので信頼性に優れる。特に、半導体ウェーハ上に形成された半導体チップや、ＦＰＤの基板上に形成された半導体チップの自動外観検査に好適である。
【００２１】
請求項４の発明によると、検査ステージ２または撮像光学ユニット５のθ方向における組み付け誤差を補正することができるため、検査ステージ２及び撮像光学ユニット５は、Ｘ、Ｙそれぞれの方向に精度の良い平行度を確保して相対移動可能となる。
【００２２】
請求項５の発明によると、倍率の異なる数種類の対物レンズ１１Ａ〜１１Ｃを選択することができるため、検査倍率を変更することが可能である。すなわち、検出したい欠陥のサイズに合わせて、高倍率の対物レンズ１１Ｂを選択したり、低倍率の対物レンズ１１Ｃを選択したりできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明に係る自動外観検査装置１の正面概略図、図２はレボルバー５３の外観斜視図、図３はレボルバー５３を上方から見た図である。各図において直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、ＸＹ平面は水平面、Ｚ方向は鉛直方向である。
【００２４】
図１に示すように、自動外観検査装置１は、検査ステージ２、検査ステージ駆動部３、位置検出部４、撮像光学ユニット５、撮像光学ユニット駆動部６、照明用光源７、制御用コンピュータ８及び画像処理用コンピュータ９などから構成される。
【００２５】
検査ステージ２は、検査対象となる半導体ウェーハＫを載置可能な円盤状のテーブルであり、表面に吸着孔または適当な固定部材が設けられる。これにより、半導体ウェーハＫを吸着または固定して保持可能である。なお、半導体ウェーハＫの表面には多数の半導体チップ（半導体素子）Ｄが形成されている。
【００２６】
検査ステージ駆動部３は、検査ステージ２の下方においてＸ、Ｙのそれぞれの方向に沿うように配設されたリニアモータ、及び検査ステージ２をその回転中心軸Ｊ２回りのθ方向に回動駆動可能なＤＤ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｄｒｉｖｅ）モータから構成され、検査ステージ２をＸ、Ｙのそれぞれの方向に等速度で移動可能とすると共に、θ方向に回動可能とする。ステージ位置検出部４は、検査ステージ２のＸ、Ｙ、θ方向位置を検出すると共に、検出した位置信号を制御用コンピュータ８に送信可能に構成される。
【００２７】
撮像光学ユニット５は、検査用カメラ５１、金属顕微鏡５２、レボルバー５３及びレボルバー駆動部５４を備える。検査用カメラ５１は、ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ−ｄｅｖｉｃｅ）等の撮像素子５１１を備え、この撮像素子５１１で得た画像データをディジタル信号に変換して出力可能である。金属顕微鏡５２は、対物レンズ１１により得た半導体チップＤの拡大像が検査用カメラ５１の撮像素子５１１上に結像可能となるように、また照明用光源７から供給された光を半導体ウェーハＫに向けて照射可能となるように、適当な反射ミラーやレンズなどにより構成される。
【００２８】
レボルバー５３は、その回転中心軸Ｊ１回りに回転自在とされ、３つの対物レンズ１１Ａ〜１１Ｃと一つの静電容量変位センサ１２とを備える。対物レンズ１１Ａは、その倍率が１０倍、画素分解能が１μｍ以内、焦点深度が約±３．５μｍである。対物レンズ１１Ｂの倍率は２０倍、対物レンズ１１Ｃの倍率は５倍である。静電容量変位センサ１２は、下端面側に測定電極を有するように取り付けられ、この測定電極に対向する導電性の対象ワーク（半導体ウェーハ）Ｋとの間の静電容量を求め、その静電容量に基づいて、対象ワークＫとの距離を求めるものである。本明細書では、対物レンズ１１と対象ワークＫとの距離、及び静電容量変位センサ１２と対象ワークＫとの距離をそれぞれ「変位」と呼ぶ。
【００２９】
レボルバー駆動部５４は、レボルバー５３をその回転中心軸Ｊ１回りに回動駆動することにより、静電容量変位センサ１２と対物レンズ１１とのいずれか一方を待機位置Ｐ１〜Ｐ３から撮像位置（同一位置）Ｐ０に選択的に配置可能とする。静電容量変位センサ１２が撮像位置Ｐ０に配置されたときは、図３（Ａ）に示すように、静電容量変位センサ１２により半導体ウェーハＫとの変位ＬＳが測定可能となる。一方、対物レンズ１１Ａが撮像位置Ｐ０に配置されたときは、図３（Ｂ）に示すように、対物レンズ１１Ａを介して得られた半導体ウェーハＫの拡大像が検査用カメラ５１により撮像可能となる。対物レンズ１１Ｂ，１１Ｃについても同様である。このように、静電容量変位センサ１２と対物レンズ１１とは選択的に半導体ウェーハＫ上の同一部分に対向するように配置されるため、半導体ウェーハＫ上の変位測定位置と合焦位置とが一致する。
【００３０】
撮像光学ユニット駆動部６は、ステッピングモータなどで構成され、撮像光学ユニット５をＺ方向に駆動可能とする。照明用光源７は、光ファイバケーブル７１により金属顕微鏡５２と接続され、検査用カメラ５１が半導体ウェーハＫを撮像するときに閃光する。
【００３１】
制御用コンピュータ８は、メモリを備えた記憶部８１、及びＣＰＵを備えた演算処理部８２を有し、自動外観検査装置１が一連の検査動作を行うように、搬送用ロボット、検査ステージ駆動部３、レボルバー駆動部５４及び撮像光学ユニット駆動部６を制御するためのコンピュータである。また記憶部８１には、対物レンズ１１Ａ〜１１Ｃのそれぞれの基準変位ＬＢが予め記憶されている。基準変位ＬＢとは、各対物レンズ１１Ａ〜１１Ｃに固有の最適合焦変位のことであり、半導体ウェーハＫの所定の基準位置ＰＢにおいて予め求められている（図７（Ａ）参照）。基準位置ＰＢは例えば半導体ウェーハＫの中心部分とされる。
【００３２】
画像処理用コンピュータ９は、メモリを備えた記憶部９１、及びＣＰＵを備えた演算処理部９２を有し、検査用カメラ５１により半導体チップＤを撮像したときの画像を取り込み、この画像に所定の解析処理を施すことで半導体チップＤの外観検査を行うコンピュータである。
【００３３】
次に、自動外観検査装置１における自動外観検査方法について説明する。図４は自動外観検査装置１における検査処理の手順を示すフローチャート、図５は半導体ウェーハの変位測定時における検査ステージ２の動作を示す図、図６は合焦・撮像時における検査ステージ２の動作を示す図、図７は自動合焦動作を示す図である。
【００３４】
図４に示すように、自動外観検査装置１における検査処理は、ウェーハロードステップＳ１、テーブルアラインメントステップＳ２、センサ選択ステップＳ３、変位測定ステップＳ４、補間計算処理ステップＳ５、対物レンズ選択ステップＳ６、合焦／撮像／検査ステップＳ７及びウェーハアンロードステップＳ８からなる。
【００３５】
ウェーハロードステップＳ１において、検査ステージ２は図示しない搬送用ロボットから受け取った半導体ウェーハＫを、その表面に載置すると共に吸着または固定することにより保持する。
【００３６】
テーブルアラインメントステップＳ２において、必要に応じて、検査ステージ２をその回転中心軸Ｊ２回りに微少角度回動させる制御を行う。これにより、検査ステージ２のθ方向の組み付け誤差を補正することができ、検査ステージ２はＸ、Ｙそれぞれの方向に精度の良い平行度を確保して移動可能となる。
【００３７】
センサ選択ステップＳ３において、レボルバー駆動部５４は、制御用コンピュータ８の命令によりレボルバー５３をその回転中心軸Ｊ１回りに回動駆動することで、図３（Ａ）に示すように静電容量変位センサ１２を撮像位置Ｐ０に配置する。
【００３８】
変位測定ステップＳ４において、検査ステージ駆動部３は、制御用コンピュータ８の命令により、検査ステージ２と静電容量変位センサ１２との相対位置関係が図５に示す破線矢印Ｂ１の経路を辿るように検査ステージ２をＸ、Ｙ方向に水平駆動する。検査ステージ２がＹ方向に連続的に移動した状態で、静電容量変位センサ１２は、所定のタイミングで半導体ウェーハＫ上の数箇所を抽出点Ｔ１として抽出し、各抽出点Ｔ１での変位ＬＳ１を測定する。測定によって得た変位ＬＳ１は、位置検出部４により検出された検査ステージ２のＸ、Ｙ、θ方向位置と共に、制御用コンピュータ８における記憶部８１に記憶される。Ｙ方向の一列分についてこの処理が終了すると、検査ステージ２をＸ方向に所定距離シフトさせて次の一列分についても同様な処理を行う。このような処理を順次行うことで（Ｓ４Ａ）、半導体ウェーハＫ上における複数の抽出点Ｔ１での変位ＬＳ１が取得される。
【００３９】
補間計算処理ステップＳ５において、制御用コンピュータ８における演算処理部８２は、変位測定ステップＳ４において測定しなかった非抽出点Ｔ２における変位ＬＳ２を、上記抽出点Ｔ１での変位ＬＳ１に基づく補間計算処理により求める。補間計算処理により求めた非抽出点Ｔ２での変位ＬＳ２もまた記憶部８１に記憶される。なお非抽出点Ｔ２は、各抽出点Ｔ１間に多数それぞれ等間隔で存在する点であり、これらの点は撮像点となる。
【００４０】
対物レンズ選択ステップＳ６において、レボルバー駆動部５４は、制御用コンピュータ８の命令により指定の対物レンズ１１を撮像位置Ｐ０に配置する。検出したい欠陥のサイズに合わせて、高倍率の対物レンズ１１Ｂを選択したり、低倍率の対物レンズ１１Ｃを選択したりできる。
【００４１】
合焦／撮像／検査ステップＳ７において、検査ステージ駆動部３は、制御用コンピュータ８の命令により、検査ステージ２と対物レンズ１１との相対位置関係が図６に示す破線矢印Ｂ２の経路を辿るように検査ステージ２をＸ、Ｙ方向に水平駆動する。検査ステージ２がＹ方向に連続的に移動した状態で、撮像光学ユニット駆動部６は、図７に示すように、対物レンズ１１と半導体ウェーハＫとの変位ＬＴが常に基準変位ＬＢになるように撮像光学ユニット５をＺ軸方向に駆動する。すなわち記憶部８１に予め記憶された基準変位ＬＢと、補間計算処理により求めた変位ＬＳ２とに基づき、変位ＬＴが基準変位ＬＢに一致するように撮像光学ユニット５をＺ方向に駆動する。例えば図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）に示すように変位量（ＬＳ２−ＬＢ）の移動を行う。これにより、半導体チップＤに対して最適の合焦を行うことができる。合焦後、照明用光源７が閃光を発すると同時に、検査用カメラ５１が半導体チップＤの撮像を行う。撮像して得た画像は、画像処理用コンピュータ９に取り込まれ、画像処理によりその外観の良否判断が行われる。このような合焦、撮像、及び画像処理による良否判断を、全ての非抽出点Ｔ２について行い（Ｓ７Ａでイエス）、半導体ウェーハＫに形成された全ての半導体チップＤの外観検査を終了する。
【００４２】
ウェーハアンロードステップＳ８において、検査済みの半導体ウェーハＫを吸着または固定から解放し、搬送用ロボットに引き渡す。以降、新たな半導体ウェーハＫを受け取り、上と同様な手順で処理を進める。
【００４３】
自動外観検査装置１における検査処理において、センサ選択ステップＳ３及び対物レンズ選択ステップＳ６では、撮像光学ユニット駆動部６は、静電容量変位センサ１２により測定した半導体ウェーハＫまでの変位ＬＳと記憶部８１に記憶された基準変位ＬＢとに基づいて、対物レンズ１１と半導体ウェーハＫとの変位ＬＴを基準変位ＬＢとすることで、半導体チップＤに対する自動合焦を行なう。静電容量変位センサ１２と対物レンズ１１とは同一位置Ｐ０に選択的に切り替えて配置可能とされるため、半導体ウェーハＫ上の変位測定位置と合焦位置とが一致する。従って検査ステージ２の平面度を考慮することなく、精度に優れた自動合焦を実現できる。すなわち、検査ステージ２は汎用品ですみ、組み付けに際しても特殊技能を必要としないので装置コストが高くならずに済む。
【００４４】
変位測定ステップＳ４及び補間計算処理ステップＳ５では、半導体ウェーハＫ上の抽出点Ｔ１までの変位測定を実行し、測定した抽出点Ｔ１までの変位ＬＳ１を利用して、非抽出点Ｔ２までの変位ＬＳ２、すなわち検査時に撮像する半導体チップＤまでの変位ＬＳ２を補間計算処理により予測するので、検査する全点について変位測定を実行する必要がなく、タクト時間の短縮化を図ることができる。しかも変位測定時及び合焦時に検査ステージ２と撮像光学ユニット５とのＸＹ方向における相対移動を停止させないので、この観点からもタクト時間の短縮化を図ることができる。
【００４５】
また、静電容量変位センサ１２を用いているため、高速での変位データの取得が可能である。例えば１０ｋＨｚ程度でのサンプリング速度を達成することができる。このため、検査ステージ２の速度を５００ｍｍ／ｓｅｃ程度とした場合でも、補間計算処理を行うのに十分な数の抽出点Ｔ１の取得が可能となる。また、静電容量変位センサ１２は、温度変動に対しての測定誤差が小さく、また、経時に対する測定劣化が少ないので信頼性に優れる。
【００４６】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、上に開示した実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、更に特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。例えば直交座標系の３軸の方向については、必ずしもＸＹ平面が水平面、Ｚ方向が鉛直方向でなくてもよい。また、補間計算処理の手法、検査ステージ２の動作態様などについても、本発明の主旨に沿い適宜変更してよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る自動合焦装置を備えた自動外観検査装置の正面概略図である。
【図２】レボルバーの外観斜視図である。
【図３】レボルバーを上方から見た図である。
【図４】自動外観検査装置における検査処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】変位測定処理における検査ステージの動作を示す図である。
【図６】合焦・撮像時における検査ステージの動作を示す図である。
【図７】自動合焦動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  自動外観検査装置
２  検査ステージ
３  検査ステージ駆動部（相対駆動手段、θ方向駆動手段）
５  撮像光学ユニット
６  撮像光学ユニット駆動部（相対駆動手段）
１１Ａ  対物レンズ
１１Ｂ  対物レンズ
１１Ｃ  対物レンズ
１２  静電容量変位センサ（変位センサ）
５１  検査用カメラ（撮像手段）
５２  金属顕微鏡
５３  レボルバー（切替配置機構）
５４  レボルバー駆動部（切替配置機構）
８１  記憶部（記憶手段）
８２  演算処理部（補間計算処理手段）
Ｄ  半導体チップ（パターン）
Ｋ  半導体ウェーハ（対象ワーク）
ＬＳ  変位
Ｐ０  撮像位置（同一位置）
ＬＢ  基準変位
ＬＴ  変位
ＰＢ  基準位置
Ｓ１  ウェーハロードステップ（対象ワーク保持ステップ）
Ｓ３  センサ選択ステップ
Ｓ４  変位測定ステップ
Ｓ５  補間計算処理ステップ
Ｓ６  対物レンズ選択ステップ
Ｓ７  合焦／撮像／検査ステップ（合焦ステップ）
Ｔ１  抽出点
Ｔ２  非抽出点
【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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