(57)【要約】      （修正有）【課題】表面に緩やかな凹凸があった場合や欠陥とは言えない浅い傷などがあった場合重欠陥であるクラック状欠陥と区別できない問題を解決し、傷や付着物の性状を判定するとともに、さらに欠陥の程度を評価する表面欠陥検査装置を提供する。【解決手段】移動する検査対象物の鏡面状表面を拡散光によって照明する拡散光照明手段と検査対象物の鏡面状表面の画像を撮像するテレセントリック光学系とリニアセンサアレイで構成された撮像手段と設け拡散光照明を検査対象物への入射角度が広角である第１の拡散光照明手段と照射方向が狭い第２の拡散光照明手段とから構成しさらに第１の拡散光照明手段および第２の拡散光照明手段を用いて得られる撮像データを比較して欠陥を評価する欠陥評価手段を設けて構成した。【選択図】図１
2006138830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動する検査対象物の表面を拡散光によって照明する拡散光照明手段と、検査対象物の表面の画像を撮像するテレセントリック光学系とリニアセンサアレイで構成された撮像手段とを備える表面欠陥検査装置であって、
検査対象物への入射角度が広角である第１の拡散光照明手段と、
照射方向が所定範囲に限られる第２の拡散光照明手段と、
第１の拡散光照明手段を用いて得られる撮像デーおよび第２の拡散光照明手段を用いて得られる撮像データを比較して欠陥を評価する欠陥評価手段とを
備えることを特徴とする表面欠陥検査装置。
【請求項２】
前記欠陥評価手段は、第１の拡散光照明手段を用いて得られる撮像画像により対象エリアが欠陥領域であるか否かを判定し、欠陥領域である対象エリアについて第２の拡散光照明手段を用いて得られる撮像画像から表面の性状を評価することを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項３】
前記欠陥評価手段は、第１の拡散光照明手段を用いて得られる撮像画像により対象エリアが良好領域と欠陥領域とそのどちらでもない領域のうちのいずれに属するか判定し、良好領域でも欠陥領域でもない対象エリアについて、第２の拡散光照明手段を用いて得られる撮像画像から表面の性状を評価することを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項４】
前記欠陥評価手段は、第２の拡散光照明手段を用いて得られる撮像画像により対象エリアが欠陥領域か判定し、第１の拡散光照明手段を用いて得られる撮像画像により対象エリアの表面の性状を評価することを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項５】
第１の拡散光照明手段と第２の拡散光照明手段を異なる位置に配置し、さらに移動する検査対象物の位置検出手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項６】
第１の拡散光照明手段は、ドーム型形状の反射面と、ドーム型形状の底部にリング状に配列し、その反射面に向けて光を照射する複数の光源とから構成されることを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項７】
第２の拡散光照明手段は、円弧状あるいは楕円弧状に形成されている基体の内面に中心方向に向けて光を照射する複数の光源を備えることを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  半導体用のシリコンウエハのエッジ部の微少凹凸状の欠陥およびその他の鏡面板の上にある微少凹凸状の欠陥を検出することができる表面欠陥検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  半導体の形成に用いるシリコンウエハのエッジ部の検査は、鏡面部の検査と比べてこれまで重視されてこなかった。ところが、半導体用のシリコンウエハのエッジ部に、打痕、クラック、微少突起およびパーティクルの付着などの欠陥があると、この欠陥が原因でシリコンウエハに致命的な不具合が発生することがあり、シリコンウエハのエッジ部検査の重要性が再認識されている。【０００３】  例えば、シリコンウエハのエッジ部に打痕、クラック等がある場合では、熱処理工程などの工程でシリコンウエハに熱が加えられると、これらの欠陥が原因となってシリコンウエハの鏡面部すなわち半導体回路が形成される面にクラックが発生して不良品となるおそれがある。【０００４】  一方、シリコンウエハのエッジ部にパーティクルが付着している場合では、工程が進むにつれてこのパーティクルが鏡面部に転位して付着するおそれがある。あるいは、打痕、クラック部の一部が剥離し鏡面部に付着するおそれがある。【０００５】  近年、ＬＳＩの集積度が高くなり、ファインピッチ化の要求が高まるにつれてシリコンウエハの鏡面部にこのような微少なパーティクルが付着したり、鏡面にクラックが発生したシリコンウエハを次に工程に供給するのを完全に排除しなければならず、そのためには半導体用のシリコンウエハのエッジ部に打痕、クラック、パーティクルの付着などの欠陥の有無を厳密に検査する必要がある。【０００６】  半導体用のシリコンウエハのエッジ部以外の鏡面の微少凹凸欠陥検査には、鏡面仕上げされている表面にコリメートレンズを用いて平行光線を当てて、反射輝度の濃淡を発生させることにより、表面の微少凹凸の検査を行うことができる。【０００７】  しかし、この検査方法をシリコンウエハのエッジ部の表面の微少凹凸の検査に用いることはできない。なぜなら、シリコンウエハのエッジ部は、幾つかの平面部とＲ部分からなるために、一定方向の平行光では一つの面のみが検出可能であり、他の平面部およびＲ部の欠陥の有無を判別することができる画像を撮像することができないからである。【０００８】  そこで本発明人は特願２００４−２２７９７０（特許文献１）において照明手段として拡散光であるドーム型ライトガイドを用いて照明し、さらにテレセントリックレンズを用いることにより、平面部およびＲ部の欠陥の有無を判別する方法について提案している。【０００９】  特許文献１に開示されている表面欠陥検査装置においては撮像系にテレセントリック光線と広角な角度から入射する散乱光照明手段を使用して検査対象物の表面を照明すると、表面粗度やレジストのムラ状態、汚れなどの緩やかな凹凸があった場合や欠陥とは言えない浅い傷の箇所でも反射光が光軸に平行となる反射光が存在し、緩やかな凹凸があった場合や欠陥とは言えない浅い傷が存在してもその映像には陰影が認められない。一方、欠陥である深い傷の箇所や付着物では、反射光が光学系に平行な光線とならないために映像に陰影が現われる。この結果、緩やかな凹凸があった場合や欠陥とは言えない浅い傷は撮像装置には認識されず、深い傷や付着物などの重大な欠陥のみが認識される。【００１０】
【特許文献１】  特願２００４−２２７９７０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】  特許文献１においては、さらに指向性を有する照明手段を別途設けることにより、重大な欠陥ばかりでなく、浅い傷あるいは汚れなども認識することが可能であり、その照明手段で得られた映像と無指向性照明手段に得られた映像を比較することにより傷の質や程度を知ることが記載されているが、実際に傷の種類やその程度を評価する手段については記載されていない。【００１２】  本発明は、欠陥の種類を判定するとともに、さらに欠陥の程度を評価する表面欠陥検査装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】  本発明は上記目的を達成するための表面欠陥検査装置であって、移動する検査対象物の鏡面状表面を拡散光によって照明する拡散光照明手段と、検査対象物の鏡面状表面の画像を撮像するテレセントリック光学系とリニアセンサアレイで構成された撮像手段と設け、拡散光照明を検査対象物への入射角度が広角である第１の拡散光照明手段と照射方向が狭い範囲に限られる第２の拡散光照明手段とから構成し、さらに第１の拡散光照明手段を用いて得られる撮像データおよび第２の拡散光照明手段を用いて得られる撮像データを比較して欠陥を評価する欠陥評価手段を設けたものである。【００１４】  上記第１の課題解決手段による作用は、検査対象物への入射角度が広角である第１の拡散光照明手段により得られる撮像データは、深い傷や比較的大なる付着物のみ濃い陰影と認識できるが、浅い傷や緩やかや凹凸あるいは小さな付着物は、薄く陰影となるか場合によっては陰影が現れない。それに対して、照射方向が狭い範囲に限られる第２の拡散光照明手段により得られる撮像データはシャープな画像となり、浅い傷や緩やかな凹凸までも陰影として認識される。そこで、両者のデータを比較演算する欠陥評価手段を備えることで、重大な欠陥とともにその他の軽微な欠陥や緩やかな凹凸の存在を定量的なデータ分析結果により把握することができる。【００１５】  また、第２の課題解決手段は請求項１に記載の表面欠陥検査装置であって、前記欠陥評価手段は、入射角度が広角である第１の拡散光照明手段を用いて得られる撮像画像により対象エリアが欠陥領域であるか否かを判定し、欠陥領域である対象エリアについて検査対象物への入射角度が狭角である第２の拡散光照明手段を用いて得られる撮像画像から表面の性状を評価するものである。【００１６】  上記第２の課題解決手段による作用は、検査対象物への入射角度が広角である第１の拡散光照明手段により得られる撮像画像では深い傷や比較的大なる付着物が陰影となるので、検査対象物の第１次の欠陥箇所を判定し、欠陥とされた箇所のみ、第２の拡散光照明手段により得られる撮像データからその箇所の性状をチェックすることにより、欠陥であるか否か確定するとともに、欠陥の性状即ち、傷であるか付着物かの判定あるいは凹凸などの情報を得ることができる。【００１７】  また、第３の課題解決手段は請求項１に記載の表面欠陥検査装置であって、前記欠陥評価手段は、第１の拡散光照明手段を用いて得られる撮像画像により対象エリアが良好領域と欠陥領域とそのどちらでもない領域のうちのいずれに属するか判定し、良好領域でも欠陥領域でもない対象エリアについて、第２の拡散光照明手段を用いて得られる撮像画像から表面の性状を評価するものである。【００１８】  上記第３の課題解決手段による作用は、第１の拡散光照明手段を用いて得られる撮像画像により欠陥であるか良好であるか判定できない場合に第２の拡散光照明手段を用いて得られる撮像画像による輝度、面積、長さなどの因子を総合して確認することにより、欠陥か否か判定する情報を得られるので、欠陥を見逃すことが減少する。【００１９】  また、第４の課題解決手段は請求項１に記載の表面欠陥検査装置であって、前記欠陥評価手段は、第２の拡���光照明手段を用いて得られる撮像画像により対象エリアが欠陥領域か判定し、第１の拡散光照明手段を用いて得られる撮像画像により対象エリアの表面の性状を評価するものである。【００２０】  上記第４の課題解決手段による作用は、第２の拡散光照明手段を用いて得られる撮像画像により僅かな傷や小さな付着物あるいは緩やかな凹凸であっても陰影が現われるので、第１の拡散光照明手段を用いて得られる撮像画像と比較することにより、すべての陰影部の性状を把握することが可能となる。【００２１】  また、第５の課題解決手段は請求項１に記載の表面欠陥検査装置であって、第１の拡散光照明手段と第２の拡散光照明手段を異なる位置に配置し、さらに移動する検査対象物の位置検出手段を備えるものである。【００２２】  上記第５の課題解決手段による作用は、移動する検査対象物の位置検出手段を備えることにより、異なる位置に配置されている第１の拡散光照明手段と第２の拡散光照明手段により撮像された画像の検査対象物の位置を認識することが可能となる。【００２３】  また、第６の課題解決手段は請求項１に記載の表面欠陥検査装置であって、第１の拡散光照明手段は、ドーム型形状の反射面と、ドーム型形状の底部にリング状に配列し、その反射面に向けて光を照射する複数の光源とから構成されるものである。【００２４】  また、第７の課題解決手段は請求項１に記載の表面欠陥検査装置であって、第２の拡散光照明手段は、円弧状あるいは楕円弧状に形成されている基体の内面に円弧あるいは楕円の中心方向に向けて光を照射する複数の光源を備えるものである。【００２５】  上記第６および第７の課題解決手段は、それぞれ第１の拡散光照明手段および第２の拡散光照明手段の実際の構成例である。
【発明の効果】
【００２６】  上術したように本発明の表面欠陥検査装置は、拡散光照明を検査対象物への入射角度が広角である第１の拡散光照明手段と照射方向が所定範囲に限られる第２の拡散光照明手段の２種類の照明手段を備え、さらに第１の拡散光照明手段を用いて得られる撮像データおよび第２の拡散光照明手段を用いて得られる撮像データを比較して欠陥を評価する欠陥評価手段を設けることにより、検査対象物の表面に存在する欠陥を認識できるとともに、浅い傷や緩やかな凹凸などの欠陥とは言えない検査対象物の表面に関する情報を入手することが可能となる。【００２７】  また、第１の拡散光照明手段を用いて得られる撮像データを用いて欠陥の判定を行った場合、傷や付着物の性状によっては欠陥でないものも欠陥と判定してしまう恐れがある。そこで、第２の拡散光照明手段を用いて得られる撮像データと比較して欠陥と思われる箇所の表面の性状を知ることにより、欠陥の判定を確かなものとすることができる。【００２８】  また、第１の拡散光照明手段を用いて得られる撮像データからでは、欠陥か否か判定できない場合には、第２の拡散光照明手段を用いて得られる撮像データと比較して欠陥か正常かの判定をすることができる。【００２９】  さらに浅い傷や緩やかな凹凸などの箇所を把握することにより、その浅い傷などが発生する前工程の原因を探求することが可能となり、その結果、重大な欠陥とは認識していないが、新たな不具合となるおそれがある問題点を事前に発見することが可能となる。【００３０】  一方、現在の段階で重大な欠陥とは認識されないものであっても、浅い傷や緩やかな凹凸などの箇所の情報を生産ラインの後工程に知らせることにより、新たなトラブルを防ぐことが可能となる。浅い傷や緩やかな凹凸などの対して迅速な対応が可能となる。
【発明の実施するための最良の形態】
【００３１】  図をもって本発明の表面欠陥検査装置および検査方法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。
【００３２】  図１は本発明の実施にかかる表面欠陥検査装置を平面図でもって示すものであり、図２および図５は表面欠陥検査装置の部分側面図である。本実施例でもって示す表面欠陥装置は半導体製造用のシリコンウエハのエッジ部を検査対象とする場合の実施例を示すものである。
【００３３】  シリコンウエハ２のエッジ部は図７に示すように、２つのテーパ部即ち上側テーパ面２１と下側テーパ面２３および側面２２とからなり、それぞれの面と他の面との交叉部はＲ面で滑らかに繋がれている。また、シリコンウエハ２は、円形の形状をしており、回転テーブル８に載置されて一定速度で回転するように構成されている。
【００３４】  本実施例の表面欠陥検査装置においては、ドーム型照明手段３とＣ型照明手段５とを備えており、それぞれ複数の撮像カメラから構成される第１の撮像手段４と第２の撮像手段６を備えている。
【００３５】  ドーム型照明手段３は図４に示すように円周上にドーム反射面に向かって配列されたメタルハライドランプ光源のライトガイド３１とドーム型の反射面３２と開口部３３とからなり、ドームの頂点部には撮像用の窓３４が設けられている。図４から分かるようにドーム型の反射面の反射光が検査対象物を照明するために検査対象物の表面には様々な角度で光が入射する。また反射面３２は極く微細な凹凸のある面にしておくことが望ましく、その結果反射光が様々な角度で反射することになり、検査対象であるシリコンウエハ２の表面に様々な角度で入射することで、対象物に広角で入射する照明光となる。
【００３６】  第１の撮像手段４は、ドーム型照明手段３により照明されたシリコンウエハ２のエッジ部を撮像する複数の撮像装置からなり、シリコンウエハ２の上側テーパ面２１を撮像する上面撮像手段４１、シリコンウエハ２の側面２２を撮像する側面撮像手段４２、シリコンウエハ２の下側テーパ面２３を撮像する下面撮像手段４３とから構成される。
【００３７】  ドーム型照明３の窓３４の後方に配置される側面撮像手段４２は図３に示すように、ドームの中心軸に対して若干傾けて配置することで、多くの正反射光が入るように構成する。
【００３８】  一方、上面用撮像手段４１および下面用撮像手段４２は、図２に示すように、それぞれ、シリコンウエハ２のエッジ部の上側テーパ面２１と下側テーパ面２３にほぼ正対するように配置され、側面用撮像手段４２と同様に、ドーム型照明３から出た光の正反射光を最も効率よく受ける位置に配置される。
【００３９】  本実施例では第２の拡散光照明として、Ｃ型照明手段５を採用している。Ｃ型照明手段５は、図５および図６に示すように円弧状あるいは楕円弧状に形成されている基体の内面に所定の幅で円あるいは楕円の中心方向に向けてメタルハライドランプ光源の複数のライドガイド５１を配列した拡散光光源であり、シリコンウエハ２のエッジ部を上下および側面方向から拡散光でもって照明する。この場合、光は直接光であり、ライドガイド５１の口径で制限されるためにシリコンウエハ２に入射する光の角度は狭く制限されている。
【００４０】  図６に示すように、Ｃ型照明手段５はシリコンウエハ２の半径方向から僅かに傾けた姿勢で配置され、側面用撮像手段３はシリコンウエハ２の半径方向から反対側に傾けた姿勢で配置されることで、Ｃ型照明手段５から出た光の正反射光を最も効率よく受ける構成としている。
【００４１】  第２の撮像手段６は、Ｃ型照明手段５により照明されたシリコンウエハ２のエッジ部を撮像する複数の撮像装置からなり、シリコンウエハ２の上側テーパ面２１を撮像する上面撮像手段６１、ウエハシリコンウエハ２の側面２２を撮像する側面撮像手段６２、シリコンウエハ２の下側テーパ面２３を撮像する下面撮像手段６３とから構成される。
【００４２】  回転テーブル８には位置検出装置１０が取り付けられており、回転しているテーブルの位置即ちテーブル上のシリコンウエハ２の位置を知ることができる。この情報を利用することにより、第１の撮像手段により得られた撮像データおよび第２の撮像手段により得られた撮像データに位置情報データを盛り込むことが可能となる。
【００４３】  図９は、第１の撮像手段４および第２の撮像手段６に適用されているテレセントリック光学系を説明する説明図である。
【００４４】  像側レンズ７１とリニアセンサ側レンズ７３との間に絞り７２が配置されており、その位置は、像側レンズ７１の後側焦点であって、かつリニアセンサ側レンズ７３の前側焦点である位置に置かれる。このように構成されている光学系では、主光線は像側レンズ７１の光軸に平行な光線となり、さらにリニアセンサ側レンズ７３を通過した主光線はリニアセンサ側レンズ７３の光軸に平行になる。すなわち、リニアセンサアレイ７４には、テレセントリック光学系の光軸に平行な光線のみ入射することになる。
【００４５】  リニアセンサアレイ７４は、ＣＣＤ電荷素子を一列に配置した高い解像度を得られる受光素子であり、素子の配列方向即ち素子の走査方向を検査対象物の移動方向と直交する方向に配置してスキャンを行うことで、２次元画像を得る撮像素子であって、回転運動するシリコンウエハ２のエッジ部の表面を連続的に撮像することができる。
【００４６】  図１０に示すように画像処理装置９は、撮像手段４１，４２，４３の出力信号の画像データからドーム型照明手段３によるシリコンウエハ２表面の画像を形成する第１の画像成形手段９１と、撮像手段６１，６２，６３の出力信号の画像データからＣ型照明手段５によるシリコンウエハ２表面の画像を形成する第２の画像成形手段９２を備えている。
【００４７】  さらに画像処理装置９は、上記の２つの画像データと位置検出手段のシリコンウエハの位置情報から、２つの画像データを比較演算することにより、陰影として現われた箇所について欠陥評価手段９３を備えており、陰影箇所の位置情報、欠陥程度、欠陥の種類などの分析を行う。
【００４８】  次に本実施例の表面欠陥検査装置の機能と検査手順について説明する。回転テーブル８に載置されたシリコンウエハ２はその中心軸を回転中心にして一定速度で回転している。ドーム型照明手段３により照明されたシリコンウエハ２のエッジ部分を（第１の）上面用撮像手段４１、側面用撮像手段４２および下面用撮像手段４３がそれぞれ上側テーパ面２１、側面２２および下側テーパ面２３の画像を連続的に撮像する。さらに、Ｃ型照明手段５により照明されたシリコンウエハ２のエッジ部分を（第２の）上面用撮像手段６１、側面用撮像手段６２および下面用撮像手段６３がそれぞれ上側テーパ面２１、側面２２および下側テーパ面２３の画像を連続的に撮像する。
【００４９】  本発明の表面欠陥検査装置に用いる撮像手段はテレセントリック光学系撮像手段であるために、撮像手段の光学系の光軸に平行な光線のみ撮像素子のリニアセンサアレイ７４に入射する。したがって、図８に示すような撮像している面に欠陥である傷や余計な付着物がある箇所では光が散乱する結果、撮像手段に入射する光軸に平行な光線の光量が減少し、平坦である箇所とは明暗度の差が生じる。傷が深い場合や付着物が大なる場合には、濃い陰影となり、軽微であれば薄い陰影となる。本発明の表面欠陥検査装置ではこの性質を利用してシリコンウエハ２の表面の傷や付着物あるいは表面の凹凸を明暗度の違いとして検出する。
【００５０】  第１の照明手段であるドーム型照明手段３では、広角で均一な散乱光照明を用いている。そのために、シリコンウエハ２のエッジ部表面に対して均一にかつ様々な方向から照明光が当たるので、緩やかな凹凸がある場合や欠陥とは言えない浅い傷の場合にはテレセントリック光学系を経由して多くの光がリニアセンサアレイ７４に入射する。その結果、緩やかな凹凸がある場合や欠陥とは言えない浅い傷の箇所の画像には陰影が薄くなる。
【００５１】  一方、第２の照明手段であるＣ型照明手段５の場合、メタルハライドランプ光源のライドガイドが並んだ構成となっているために、ライドガイド５１の照射角の範囲で入射角の広がりはあるが、ドーム型照明手段３ほど広角ではない。そのために、緩やかな凹凸がある場合や欠陥とは言えない浅い傷がある場合には、テレセントリック光学系を経由してリニアセンサアレイ７４に入射する光が少なくなる。その結果、画像がシャープになり、表面に緩やかな凹凸がある場合や欠陥とは言えない浅い傷がある場合にも、傷が陰影として現われる。
【００５２】  本発明の表面欠陥検査装置では、上記の性質に着目し、シリコンウエハ２の同じ位置における２つの画像情報を用いて、陰影として現われた部分の評価を行うものである。
【００５３】  図１１はドーム型照明手段３により照明されたシリコンウエハ２のエッジ部を撮像した画像データであり、図１２はＣ型照明手段５により照明されたシリコンウエハ２のエッジ部を撮像した画像データであり、シリコンウエハ２の同じ位置の撮像画像を示すものである。ともに、シリコンウエハ２のエッジ部の上側テーパ面２１と側面２２と下側テーパ面２３の画像をつなげたものであり、いわば展開図の形に表示したものである。したがって、中央部が側面２２の画像であり、上側が上側テーパ面２１、下側が下側テーパ面２３の画像である。
【００５４】  図１１および図１２を比較すると分かるように、共に同じ位置に陰影がある箇所と、一方のみに陰影が現われている箇所とがある。
【００５５】  ドーム型照明手段３により照明されたシリコンウエハ２のエッジ部の画像データは、シリコンウエハ表面に入射する角度がドーム型照明手段３では広角で均一な散乱光照明であるために、検査対象物の全表面に対して均一にかつ様々な方向から照明光が当たり、緩やかな凹凸がある場合や欠陥とは言えない浅い傷の場合にはテレセントリック光学系を経由して一定量以上の光量がリニアセンサアレイ７４に入射する。その結果、緩やかな凹凸がある場合や欠陥とは言えない浅い傷の箇所の陰影の明暗度が薄くなる。
【００５６】  一方、Ｃ型照明手段５により照明されたシリコンウエハ２のエッジ部の画像データは、シリコンウエハ表面に入射する角度がドーム型照明手段３より狭い散乱光照明であるために、緩やかな凹凸がある場合や欠陥とは言えない浅い傷における反射光のうち平行光線となるものの量が少ないために撮像された画像の陰影の明暗度が濃くなる。
【００５７】  このことは、エッジのＲ面に対しても成立し、ドーム型照明手段３により照明された場合とＣ型照明手段５では表れる陰影の明暗度に差があることになる。
【００５８】  このように、Ｃ型照明手段５もやはり散乱光照明ではあるが、ドーム型照明手段３と比較すると検査対象物表面への方向によっては検査対象物への入射角度が狭い範囲に限られるので、検査対象表面がプロセス途上で生じた軽微なスクラッチやチッピングや面荒れ又は微細なピットを明確に認識することができる。
【００５９】  欠陥の検出には、最初に第１の照明手段、即ちドーム型照明により照明されたシリコンウエハ２のエッジ部の画像データを用いて、陰影の面積、輝度、長さ、円形度、ラフネス（ギザギザ度）あるいは軸方向などを判定因子とする多変量解析の手法を用いて行う。図１１から分かるように深い傷の場合には、濃い陰影となり、軽微なスクラッチやチッピングあるいは表面の緩やかな凹凸などは灰色となる傾向にあり、鏡面に近い状態では白色に見える。そこで、それぞれの因子について、第１の閾値と第２の閾値を設定し、第１の閾値以上であれば、良好領域とし、第２の閾値以下であれば欠陥領域とし、第１の閾値と第２の閾値の間の値であれば不確定領域とする。
【００６０】  次に上記の手順で欠陥領域となった対象エリアについて第２の照明手段を用いて得たシリコンウエハ２のエッジ部の画像データと比較を行う。この画像についてもやはり多変量解析の手法を用いて解析を行い、やはり欠陥領域と判定されるものであれば、欠陥と確定する。
【００６１】  第１の照明手段、即ちドーム型照明により照明されたシリコンウエハ２のエッジ部の画像データを用いて得た画像で第１の閾値と第２の閾値の間の値であり良好か欠陥か不確定と判定された不確定領域の対象エリアについては、第２の照明手段を用いて得たシリコンウエハ２のエッジ部の画像データの相当する箇所のデータを分析し、表面性状の情報を得る。この情報から欠陥であるか否か判定を行うために、第１の照明手段による判定で欠陥領域と判定されなかった対象エリアでも欠陥とすべき箇所を見出すことができる。
【００６２】  上で説明した欠陥評価の方法は、第１の照明手段による画像で欠陥領域を判定し、次いで第２の照明手段による画像で対象エリアの表面の性状を評価するものであるが、逆に第２の照明手段による画像を最初の判定に用いてもよい。この場合、第２の照明手段による画像は、画像がシャープで微細な傷や凹凸まで認識されやすいために、欠陥の可能性のあるほとんどすべての対象エリアを把握することができる。その対象エリアについて、第１の照明手段による画像の情報を用い用いることで、性状の確認あるいは欠陥の判定を行うことができる。
【００６３】  本実施例では第１の照明手段としてドーム型の反射面を備えた照明手段を用いたが、対象物に入射する角度が広角でかつ均一な散乱光であればドーム形照明手段に限るものではない。また、第２の照明手段としてＣ型照明手段を用いたが、適度に狭い入射角を持ち、さらに、シリコンウエハ２のエッジ部を同じ照度で照明する散乱光照明手段であれば、これに限るものではない。
【産業上の利用可能性】
【００６４】  １種類の照明手段による表面欠陥検査装置では、いかにうまく閾値を選択しても、傷や付着物の形状によっては誤った判定をする可能性が高いが、本発明の表面欠陥検査装置は、傷や付着物の性状を２つの異なる性質の照明手段により判定するために、より高い判定の確実性が得られる。このことから実際の生産ラインにおいて不良品の発生を防ぎ、高い生産性を確保することが可能となり、産業への寄与が大なるものである。【００６５】  また、本発明の表面欠陥装置では、撮像素子にリニアセンサアレイを用いているために、２次元のエリアセンサと比較して高い解像度を得ることが可能となり、微細な凹凸状欠陥の検出を行うことができる。また、リニアセンサアレイのスキャン速度はエリアセンサと比較して格段と速いので、高いスループットを保証し、検査処理能力が高い。【００６６】  さらに、本発明の表面欠陥検査装置に使用する撮像素子はリニアセンサアレイであるので、対応する細い帯状の領域を照明すればよく、上述の条件に合致する散乱光照明手段を容易に実現できる利点がある。【００６７】  本実施例では、シリコンウエハのエッジに存在する微少凹凸状の欠陥を検出する表面欠陥検出装置として説明したが、これに限るものではなく性状の異なる複数の面を持つ形状の検査対象物の表面に存在する微少凹凸状の欠陥を検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本実施例の表面欠陥検査装置を示す平面図である。
【図２】本実施例の表面欠陥装置のドーム型照明部分を示す側面図である。
【図３】本実施例の表面欠陥装置のドーム型照明部分を示す平面図である。
【図４】ドーム型照明の説明図である。
【図５】本実施例の表面欠陥装置のＣ型照明部分を示す側面図である。
【図６】本実施例の表面欠陥装置のＣ型照明部分を示す平面図である。
【図７】シリコンウエハのエッジ部の詳細説明図である。
【図８】微少凹凸のある面を説明する説明図である。
【図９】テレセントリック光学系を説明する説明図である。
【図１０】欠陥の評価手順を示すブロック図である。
【図１１】ドーム型照明を用いて撮像した画像の例である。
【図１２】Ｃ型照明を用いて撮像した画像の例である。
【符号の説明】
【００６９】１  表面欠陥検査装置
２  シリコンウエハ
３  ドーム型照明手段
４  第１撮像手段
５  Ｃ型ライトガイド
６  第２撮像手段
７  テレセントリック光学系撮像手段
８  回転テーブル
９  画像処理装置
１０位置検出装置
２１  上側テーパ面
２２  側面
２３  下側テーパ面
３１  ＬＥＤ
３２  反射面
３３  開口面
３４  窓
４１  上面用撮像装置
４２  側面用撮像装置
４３  下面用撮像装置
７１  像側レンズ
７２  絞り
７３  リニアセンサ側レンズ
７４  リニアセンサアレイ
８１  発光面
９１  第１画像形成手段
９２  第２画像形成手段
９３  欠陥評価手段
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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