(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
色感度特性の異なる複数のラインセンサが所定の間隔にて平行に配置され、検査対象となる物体の表面を走査しつつ各ラインセンサから色感度特性に対応した色の画素毎の濃淡信号を出力するようにした撮像ユニットと、
前記撮像ユニットにおける各ラインセンサからの濃淡信号に基づいて前記物体表面の状態を表す情報を生成する処理ユニットとを有し、
前記処理ユニットは、前記複数のラインセンサから決められた単一の基準ラインセンサからの１つの色の濃淡信号から第１の画素密度にて画素濃淡データを取得すると共に、前記基準ラインセンサ以外の各ラインセンサからの他の色の濃淡信号から前記第１の画素密度より低い第２の画素密度にて画素濃淡データを取得する画素データ取得手段を有し、
前記第１の画素密度にて取得された画素濃淡データと前記第２の画素密度にて取得された画素濃淡データとに基づいて前記物体表面の状態を表す情報を生成し、
前記画素データ取得手段は、前記基準ラインセンサとして決められたラインセンサ以外のラインセンサからの前記他の色の画素毎の濃淡信号から当該他の色についての濃淡信号の画素密度より低い前記第２の画素密度の画素濃淡データを取得することを特徴とする外観検査装置。
【請求項２】
前記複数のラインセンサは、光の三原色それぞれの色感度特性を有する３つのラインセンサを含み、緑の色感度特性を有するラインセンサが前記３つのラインセンサの中央に配置されたことを特徴とする請求項１記載の外観検査装置。
【請求項３】
前記緑の感度特性を有するラインセンサは、前記撮像ユニットの光軸上に配置されたことを特徴とする請求項２記載の外観検査装置。
【請求項４】
検査対象となる物体は半導体ウエーハであって、前記複数のラインセンサは、前記半導体ウエーハの面に略垂直な方向に延びるように配置され、前記半導体ウエーハをその面に垂直な軸を中心に回転させることにより前記半導体ウエーハの周端面を走査することを特徴とする請求項１記載の外観検査装置。
【請求項５】
前記複数のラインセンサから前記基準ラインセンサを選択する選択手段を有することを特徴とする請求項１記載の外観検査装置。
【請求項６】
前記撮像ユニットは、前記複数のラインセンサからの濃淡信号に基づいて画素毎の色を表す色信号を出力するようにし、
前記処理ユニットは、前記色信号に基づいて前記物体表面の状態を表す情報を生成することを特徴とする請求項１記載の外観検査装置。
【請求項７】
前記処理ユニットは、前記色信号に基づいて画素色データを前記第２の画素密度にて取得する画素色データ取得手段を有し、
前記第２の画素密度にて取得された画素色データに基づいて前記物体表面の状態を表す情報を生成することを特徴とする請求項６記載の外観検査装置。
【請求項８】
色感度特性の異なる複数のラインセンサが所定の間隔にて平行に配置され、検査対象となる物体の表面を走査しつつ各ラインセンサから画素毎の濃淡信号を出力するようにした撮像ユニットと、
前記撮像ユニットにおける各ラインセンサからの濃淡信号に基づいて前記物体表面の状態を表す情報を生成する処理ユニットとを有し、
前記処理ユニットは、前記複数のラインセンサそれぞれからの画素毎の濃淡信号から、所定ライン数おきに、かつ、各ラインセンサについての走査ラインを所定ライン数ずつずらして画素濃淡データを取得する画素データ取得手段を有し、
前記各ラインセンサそれぞれに対応して取得される前記所定ライン数おきの画素濃淡データに基づいて前記物体表面の状態を表す情報を生成することを特徴とする外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエーハの周端面等の検査対象となる物体表面の外観を検査する外観検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウエーハの周端面における欠陥を検出するための検査装置（外観検査装置）が提案されている（例えば、特許文献１）。この検査装置は、検査対象となる半導体ウエーハの周端面を単一のラインセンサで走査する際に画素毎に得られる濃淡信号に基づいてその半導体ウエーハ周端面の状態を表す情報、例えば、その周端面を表す画像情報やその周端面にある欠陥、傷、異物等を表す情報を生成している。このような検査装置によれば、半導体ウエーハの周端面の凹凸状態や、その周端面にどのような欠陥等があるかを判定することができる。【０００３】
ところで、半導体ウエーハの製造工程には、酸化膜、窒化膜、ポリシリコン膜、アルミ膜等の成膜工程、感光材料（レジスト）の塗布、露光、現像などを行なうフォトリソグラフィ工程、フォトリソグラフィ工程で半導体ウエーハに形成されたレジスト膜を部分的に除去するエッチング工程等が含まれる。このような工程によって半導体ウエーハの表面に形成された各種の膜の状態を知ることができれば、成膜工程、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程での条件等が適正か否かを判断することができる。このため、半導体ウエーハ表面の傷等の欠陥とともに膜の状態を検出することが要望されている。【０００４】
しかしながら、前述した従来の検査装置のように単一のラインセンサからの濃淡信号から得られる画像では、傷等の欠陥（凹凸部分）の状態と各種膜の形状とは同じように濃淡にて表されることからそれらを区別することができない。また、各種膜の区別をすることもできない。そこで、半導体ウエーハの表面に形成される各種膜はその色味によって区別することができることから、カラーセンサを用いて検査対象となる半導体表面（例えば、周端面）を走査することが考えられる。例えば、光の三原色（赤、緑、青）それぞれの色感度特性を有する３つのラインセンサにて検査対象となる半導体ウエーハの表面を走査し、その走査の際に前記３つのラインセンサから出力される濃淡信号に基づいて得られる画像の濃淡の状態や色分布の状態から半導体ウエーハ表面の状態（傷等の状態、膜の形成状態）を判断することができる。
【特許文献１】特開２０００−１１４３２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、３つのラインセンサを用いることから各ラインセンサからの画素毎の濃淡信号から画素濃淡データを取得するための処理量が単一のラインセンサの場合に比べて単純に３倍になってしまう。このため、メモリ容量が増大すると共にその処理時間が増大してしまう。そこで、各ラインセンサの分解能を低下させることによりその処理量の増大を抑えることも考えられるが、そのようにすると、検査対象となる物体表面の傷等の欠陥検出における分解能もそのまま低下してしまう。【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、処理量の増大を極力抑えつつ検査対象となる物体表面の傷等の欠陥検出を適正な分解能にて行なうことができると共にその物体表面の膜の形成状態を判定することのできる外観検査装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る外観検査装置は、色感度特性の異なる複数のラインセンサが所定の間隔にて平行に配置され、検査対象となる物体の表面を走査しつつ各ラインセンサから色感度特性に対応した色の画素毎の濃淡信号を出力するようにした撮像ユニットと、前記撮像ユニットにおける各ラインセンサからの濃淡信号に基づいて前記物体表面の状態を表す情報を生成する処理ユニットとを有し、前記処理ユニットは、前記複数のラインセンサから決められた単一の基準ラインセンサからの１つの色の濃淡信号から第１の画素密度にて画素濃淡データを取得すると共に、前記基準ラインセンサ以外の各ラインセンサからの他の色の濃淡信号から前記第１の画素密度より低い第２の画素密度にて画素濃淡データを取得する画素データ取得手段を有し、前記第１の画素密度にて取得された画素濃淡データと前記第２の画素密度にて取得された画素濃淡データとに基づいて前記物体表面の状態を表す情報を生成し、前記画素データ取得手段は、前記基準ラインセンサとして決められたラインセンサ以外のラインセンサからの前記他の色の画素毎の濃淡信号から当該他の色についての濃淡信号の画素密度より低い前記第２の画素密度の画素濃淡データを取得する構成となる。
【０００８】
このような構成により、複数のラインセンサのうちの基準ラインセンサからの画素毎の濃淡信号から第１の画素密度にて取得された画素濃淡データと前記基準ラインセンサ以外の各ラインセンサからの画素毎の濃淡信号から第２の画素密度にて取得された画素濃淡データとに基づいて物体表面の状態を表す情報が生成されることから、前記基準ラインセンサからの濃淡信号から取得された比較的高精細（第１の画素密度）の画素濃淡データに基づいて物体表面の傷等の欠陥や膜の有無（物体表面の状態）に依存する濃淡情報を得ることができる。また、基準ラインセンサ以外の各ラインセンサからの濃淡信号から比較的低精細となる第２の画素密度にて得られた画素濃淡データ及び前記基準ラインセンサからの濃淡信号から得られた画素濃淡データの複数の色に対応した画素濃淡データに基づいて物体表面の膜の形成状態（物体表面の状態）に依存する色分布の情報を得ることができる。【０００９】
また、本発明に係る外観検査装置において、前記複数のラインセンサは、光の三原色（赤、緑、青）それぞれの色感度特性を有する３つのラインセンサを含み、緑の色感度特性を有するラインセンサが前記３つのラインセンサの中央に配置された構成とすることができる。【００１０】
更に、前記緑の感度特性を有するラインセンサは、前記撮像ユニットの光軸上に配置された構成とすることができる。
【００１１】
このような構成により、緑の色感度特性を有するラインセンサを基準ラインセンサとして選択すれば、その基準ラインセンサからの濃淡信号から比較的高精細となる第１の画素密度にて取得された画素濃淡データに基づいてより適確な物体表面の傷等の欠陥や膜の有無（物体表面の状態）に依存する濃淡情報を得ることができる。【００１２】
また、本発明に係る外観検査装置において、検査対象となる物体は半導体ウエーハであって、前記複数のラインセンサは、前記半導体ウエーハの面に略垂直な方向に延びるように配置され、前記半導体ウエーハをその面に垂直な軸を中心に回転させることにより前記半導体ウエーハの周端面を走査する構成とすることができる。【００１３】
このような構成により、前記基準ラインセンサからの濃淡信号から比較的高精細となる第１の画素密度にて取得された画素濃淡データに基づいて半導体ウエーハの周端面の傷等の欠陥や膜の有無（物体表面の状態）に依存する濃淡情報を得ることができ、また、基準ラインセンサ以外の各ラインセンサからの濃淡信号から比較的低精細となる第２の画素密度にて取得された画像濃淡データ及び前記基準ラインセンサからの濃淡信号から得られた画像濃淡データの複数の色特性に対応した画素濃淡データに基づいて半導体ウエーハの周端面の膜の形成状態（物体表面の状態）に依存する色分布の情報を得ることができる。【００１４】
また、本発明に係る外観検査装置において、前記複数のラインセンサから前記基準ラインセンサを選択する選択手段を有する構成とすることができる。【００１５】
このような構成により、例えば、特に注目したい膜の色の補色に近い色の感度特性となるラインセンサを基準ラインセンサとして選択すれば、前記基準ラインセンサから比較的高精細となる第１の画素密度にて取得された画素濃淡データに基づいて物体表面のその注目したい膜の有無をより適確に表し得る濃淡情報を得ることができるようになる。【００１６】
また、本発明に係る外観検査装置において、前記撮像ユニットは、前記複数のラインセンサからの濃淡信号に基づいて画素毎の色を表す色信号を出力するようにし、前記処理ユニットは、前記色信号に基づいて前記物体表面の状態を表す情報を生成する構成とすることができる。【００１７】
このような構成により、撮像ユニットから出力される画素毎の色を表す色信号に基づいて検査対象となる物体表面の状態を表す情報が生成されるので、３つのラインセンサからの濃淡信号に基づいた画素濃淡データを合成しなくても、容易に物体表面の画像を表し得る画像データを生成することができる。【００１８】
なお、撮像ユニットは、例えば、各ラインセンサからの濃淡信号をその濃淡程度と色感度特性とに基づいて周波数情報に変換することにより、画素毎の色（周波数）を表す色信号を生成することができる。【００１９】
また、本発明に係る外観検査装置において、前記処理ユニットは、前記色信号から前記第２の画素密度にて画素色データを取得する画素色データ取得手段を有し、前記第２の画素密度にて取得された画素色データに基づいて前記物体表面の状態を表す情報を生成する構成とすることができる。【００２０】
このような構成により、撮像ユニットから出力される画素毎の色信号から比較的低精細な第２の画素密度にて画素色データを取得するようにしているので、物体表面の画像を表し得る画像データを生成する際の処理量を比較的低く抑えることができる。【００２１】
また、本発明に係る外観検査装置は、色感度特性の異なる複数のラインセンサが所定の間隔にて平行に配置され、検査対象となる物体の表面を走査しつつ各ラインセンサから画素毎の濃淡信号を出力するようにした撮像ユニットと、前記撮像ユニットにおける各ラインセンサからの濃淡信号に基づいて前記物体表面の状態を表す情報を生成する処理ユニットとを有し、前記処理ユニットは、前記複数のラインセンサそれぞれからの画素毎の濃淡信号から、所定ライン数おきに、かつ、各ラインセンサについての走査ラインを所定ライン数ずつずらして画素濃淡データを取得する画素データ取得手段を有し、前記各ラインセンサそれぞれに対応して取得される前記所定ライン数おきの画素濃淡データに基づいて前記物体表面の状態を表す情報を生成するように構成される。
【００２２】
このような構成により、複数のラインセンサそれぞれの画素毎の濃淡信号から、所定走査ライン数おきに画素濃淡データを取得することになるので、各走査ラインの全てについて画素濃淡データを得る場合に比べてその処理量を低減させることが可能となる。また、各ラインセンサについて走査ラインを所定ライン数ずつずらして画素濃淡データを取得するようにしているので、どのラインセンサからも画素濃淡データが取得されないという走査ラインを極力低減させることができるので画質の劣化も極力抑えることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る外観検査装置によれば、基準ラインセンサからの濃淡信号から比較的高精細となる第１の画素密度にて取得された画素濃淡データに基づいて物体の表面の傷等の欠陥や膜の有無に依存する濃淡情報を得ることができるので、その濃淡情報から物体表面の傷等の欠陥検出を適正な分解能（第１の画素密度に対応）にて行うことができるようになる。また、同時に、物体表面の膜の形成状態に依存する色分布の情報を得るために、基準ラインセンサ以外の各ラインセンサからの濃淡信号から比較的低精細となる第２の画素密度にて画素濃淡データを取得すればよく、その処理量を極力抑えることができるようになる。従って、処理量の増大を極力抑えて検査対象となる物体表面の傷等の欠陥検出を適正な分解能にて行なうことができると共にその物体表面の膜の形成状態を判定することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の一形態に係る外観検査装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示す外観検査装置におけるＣＣＤカメラ内の３つのラインセンサと検査対象となる半導体ウエーハの周端面との位置関係を示す平面図（ａ）、前記３つのラインセンサと半導体ウエーハの周端面との位置関係を示す側面図（ｂ）及び前記３つのラインセンサとＣＣＤカメラのレンズとの位置関係を示す正面図（ｃ）である。
【図３】３つのラインセンサとＣＣＤカメラのレンズとの位置関係を更に詳細に示す平面図である。
【図４】図１に示す外観検査装置における処理ユニットでの処理手順を示すフローチャートである。
【図５】図４に示すフローチャートにおける周端面検査処理を示すフローチャートである。
【図６】第２の画素密度（低解像度に対応）にて得られた画素濃淡データを示す図（ａ）及び色表現における分解能を示す図（ｂ）である。
【図７】図４に示すフローチャートにおけるカラー画像表示処理を示すフローチャートである。
【図８】各色成分の画素濃淡データを取得する他の方法及びその取得された各色成分の画素濃淡データからカラー画像データを生成する方法を示す図である。
【図９】図８に示す方法に従ってカラー画像データを生成する際の処理ユニットでの処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】ラインセンサの出力の特性の例（ａ）、（ｂ）を示す図である。
【図１１】外観検査装置において検査対象となる半導体ウエーハの近傍に遮光板を設置した状態を示す図である。
【図１２】図１１に示す装置において、検査対象となる半導体ウエーハの周端部の上傾斜面とＣＣＤカメラとの配置関係を示す図である。
【図１３】色成分と欠陥との関係を示す図である。
【図１４】色成分をグラフ化した提示例を示す図である。
【図１５】色成分に基づいて区別される欠陥を画像に表示させた例を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０  ウエーハ回転アライナ
１１  ターンテーブル
２０  ＣＣＤカメラ
２１  レンズ系
２２Ｒ  赤ラインセンサ
２２Ｇ  緑ラインセンサ
２２Ｂ  青ラインセンサ
３０  光源ユニット
３１  電源
５０  処理ユニット
５１  操作部
５２  モニタユニット
１００  半導体ウエーハ
１０１  周端面
１０２  上傾斜面
１２０  遮光板
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。【００２７】
本発明の実施の一形態に係る外観検査装置は、図１に示すように構成される。この外観検査装置は、半導体ウエーハの周端面の外観を検査するものである。【００２８】
図１において、この外観検査装置は、ウエーハ回転アライナ１０を有し、ウエーハ回転アライナ１０によって回転されるターンテーブル１１上に検査対象となる半導体ウエーハ１００がセットされる。また、ターンテーブル１１上にセットされた半導体ウエーハ１００の周端面に対して所定の位置関係となるように撮像ユニットを構成するＣＣＤカメラ２０が設置され、電源３１からの電力供給により拡散光を照射する光源ユニット３０がＣＣＤカメラ２０の撮像範囲となる半導体ウエーハ１００の周端面を前記拡散光にて照らすように設置されている。【００２９】
また、この外観検査装置は、処理ユニット５０を有し、処理ユニット５０は、操作部５１での操作に基づいてウエーハ回転アライナ１０を制御してターンテーブル１１を所定の速度にて回転させると共に、ＣＣＤカメラ２０から出力される画素毎の信号を処理する。処理ユニット５０は、ＣＣＤカメラ２０からの画素毎の信号に基づいて生成される画像データに基づいてモニタユニット５２に半導体ウエーハ１００の周端面の画像を表示させることができる。【００３０】
ＣＣＤカメラ２０は、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、レンズ系２１（対物レンズ）を備えると共に、光の三原色（赤、緑、青）それぞれの色感度特性を有する３つのラインセンサ（ＣＣＤラインセンサ）、即ち、赤の色感度特性を有する赤ラインセンサ２２Ｒ、緑の色感度特性を有する緑ラインセンサ２２Ｇ及び青の色感度特性を有する青ラインセンサ２２Ｂを備えている。３つのラインセンサ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂは、図２（ａ）、（ｃ）に示すように、所定の間隔にて平行に配置され、ＣＣＤカメラ２０は、図２（ｂ）に示すように、３つのラインセンサ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂが半導体ウエーハ１００の面（上下面）に略垂直な方向に延びるように、かつ、半導体ウエーハ１００の周端面１０１に対向するように設置されている。また、ＣＣＤカメラ２０の向きは、図２（ａ）に示すように、光源ユニット３０からの光によって照らされる半導体ウエーハ１００の周端面１０１の光照射部位Ｐからの反射光を３つのラインセンサ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂによって有効に受光することができるように設定されている。【００３１】
また、図３に詳細に示すように、緑ラインセンサ２２Ｇがレンズ系２１の光軸（ＣＣＤカメラ２０の光軸）上に配置され、その一方の脇に距離Ｄａを隔てて赤ラインセンサ２２Ｒが配置されると共に、その他方の脇に距離Ｄｂを隔てて青ラインセンサ２２Ｂが配置されている。そして、３つのラインセンサ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂは、レンズ系２１の色収差内に収まるように配置されている。【００３２】
ターンテーブル１１の回転によって半導体ウエーハ１００を回転させることにより、ＣＣＤカメラ２０の各ラインセンサ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂは、半導体ウエーハ１００の周端面を走査し、その走査の過程で画素毎の濃淡信号を出力する。また、ＣＣＤカメラ２０は、赤ラインセンサ２２Ｒからの濃淡信号（以下、Ｒ信号という）、緑ラインセンサ２２Ｇからの濃淡信号（以下、Ｇ信号という）及び青ラインセンサ２２Ｂからの濃淡信号（以下、Ｂ信号という）をその濃淡程度と色感度特性とに基づいて周波数情報に変換することにより、画素毎の色（周波数）を表す色信号（以下、ＲＧＢ信号という）を出力する。このＲＧＢ信号は、単板式のカラーラインセンサからの出力信号に相当するものとなる。【００３３】
ＣＣＤカメラ２０から出力されるＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号及びＲＧＢ信号を入力する処理ユニット５０は、次のような処理を行なう。【００３４】
図４に示すように、処理ユニット５０は、操作部５１での操作にて設定されたモードを判定する（Ｓ０）。例えば、周端面検査に係るモード（１）が設定されると、処理ユニット５０は、周端面検査処理を実行する（Ｓ１）。この周端面検査処理は、図５に示す手順に従ってなされる。【００３５】
図５において、処理ユニット５０は、操作部５１にて色指定の操作がなされたか否かを判定する（Ｓ１１）。その色指定の操作がなされない場合（Ｓ１１でＮＯ）、処理ユニット５０は、緑ラインセンサ２２Ｇを基準ラインセンサとして決定し（Ｓ１２）、ウエーハ回転アライナ１０を制御して半導体ウエーハ１００を回転させることにより半導体ウエーハ１００のＣＣＤカメラ２０による周端面走査が開始される（Ｓ１３）。その周端面の走査過程で、処理ユニット５０は、基準ラインセンサ（緑ラインセンサ２２Ｇ）からの画素毎のＧ信号から高解像度に対応した第１の画素密度にて画素濃淡データ（Ｇ）を取得して所定のメモリに格納すると共に、赤ラインセンサ２２Ｒ及び青ラインセンサ２２Ｂからの画素毎のＲ信号及びＢ信号からそれぞれ低解像度に対応した第２の画素密度にて画像濃淡データ（Ｒ）及び画素濃淡データ（Ｂ）を取得して前記メモリに格納する（Ｓ１４）。そして、処理ユニット５０は、半導体ウエーハ１００が一回転して端面全周についての走査が終了したか否かを判定しつつ（Ｓ１５）前記処理（Ｓ１４）を繰り返し実行する。【００３６】
前記高解像度に対応した第１の画素密度は、例えば、主走査方向Ｓｍの画素密度となる基準ラインセンサ（緑ラインセンサ２２Ｇ）の画素密度（例えば、１画素／３μｍ）と、副走査方向Ｓｓ（半導体ウエーハ１００の周方向）の画素密度となる前記基準ラインセンサの画素ピッチに対応した走査ライン密度（例えば、１ライン／３μｍ）とに基づいて決まる。また、赤ラインセンサ２２Ｒ及び青ラインセンサ２２ＢからのＲ信号及びＢ信号から、例えば、主走査方向Ｓｍについて３画素につき１画素の割合で、かつ、副走査方向Ｓｓについて３ラインにつき１ラインの割合で画素濃淡データ（Ｒ）、（Ｂ）が取得される。この場合、前記低解像度に対応した第２の画素密度は、実質的に前記高解像度に対応した第１の画素密度の１／９となる。【００３７】
処理ユニット５０は、半導体ウエーハ１００の端面全周についての走査が終了したと判定すると（Ｓ１５でＹＥＳ）、第１の画素密度にて取得されてメモリに蓄えられた画素濃淡データ（Ｇ）と、第２の画素密度（第１の画素密度の１／９）にて取得されて前記メモリに蓄えられた画素濃淡データ（Ｒ）及び画素濃淡データ（Ｂ）を用いて検査処理を実行する（Ｓ１６）。この検査処理では、欠陥検出処理、膜の判定処理、カラー画像の表示処理等がなされる。【００３８】
欠陥検出処理では、できるだけ細かい傷等の欠陥を検出するという観点から、第１の画素密度（高解像度に対応）にて取得した画素濃淡データ（Ｇ）に基づいて半導体ウエーハ１００の周端面の状態を表す濃淡画像データが生成される。そして、その濃淡画像データに基づいて半導体ウエーハ１００の周端面の傷等の欠陥を検出するための処理がなされる。これは、例えば、処理ユニット５０にて、予め設定された閾値以上の或いは以下の濃度値を有する画素部分を欠陥とみなす方法がとられる。【００３９】
膜の判定処理では、図６（ａ）の各斜線矩形で示すように、第２の画素密度（低解像度に対応）にて得られた赤に対応した画素濃淡データ（Ｒ）、青に対応した画素濃淡データ（Ｂ）、及び各画素濃淡データ（Ｒ）、（Ｂ）の得られた各画素Ｐｘについての緑に対応した画素濃淡データ（Ｇ）（光の三原色に対応した画素濃淡データ）に基づいて、図６（ｂ）の各斜線矩形で示すように、９画素毎の分解能（低解像度に対応）をもつ色分布の情報が生成される。この色分布の情報と、半導体ウエーハ１００の周端面の傷等の欠陥とともにその周端面に形成された膜の形状を表し得る（この場合も、閾値に基づいて処理されることは欠陥の検出と同様）前記第１の画素密度（高分解能に対応）にて得られた画素濃淡データ（Ｇ）とに基づいて色味で区別し得る半導体ウエーハ１００の周端面における膜の形成状態が判定される。具体的には、例えば、青味のある窒化膜が部分的に剥離して下地のアルミ膜が露出している状態や、赤味のあるＣｕ膜が付着している状態を判定すること、あるいは色ムラに基づいてレジストの塗布ムラの状態等を判定することができる。【００４０】
前述したように、色分布の情報は低分解能（濃淡を表す濃淡画像データの１／９の分解能：図６参照）であっても、半導体ウエーハ１００の周端面に形成された膜の形状は高分解能（第１の画素密度に対応）にて特定されており、色味によって区別され得る膜の形成状態を判定するうえで特に問題とならない。【００４１】
カラー画像の表示処理では、第１の画素密度（高解像度に対応）にて取得した画素濃淡データ（Ｇ）及び第２の画素密度（低解像度に対応）にて取得した画素濃淡データ（Ｒ）及び画素濃淡データ（Ｂ）の複数の色成分に対応した画素濃淡データ（Ｇ）、（Ｒ）、（Ｂ）に基づいて半導体ウエーハ１００の周端面の状態を表すカラー画像データがモニタユニット５２の表示解像度（一般には前記解像度より低い）に対応した画素密度にて生成される。そして、そのカラー画像データに基づいて半導体ウエーハ１００の周端面のカラー画像がモニタユニット５２に表示される。オペレータは、このモニタユニット５２のカラー画像を観察することによって、半導体ウエーハ１００の周端面の傷等の欠陥の状態や色分布に基づいた膜の形成状態をある程度判断することができる。【００４２】
なお、図５に示す処理手順において、操作部５１にて色指定がなされたとの判定がなされると（Ｓ１１でＹＥＳ）、処理ユニット５０は、指定された色（色感度特性）のラインセンサを基準ラインセンサとして決定する（Ｓ１７）。そして、以後、前述した処理（Ｓ１３〜Ｓ１６）を実行する。【００４３】
この場合、例えば、特に注目したい膜の色の補色に近い色の感度特性となるラインセンサを基準ラインセンサとして選択すれば、前記基準ラインセンサから比較的高精細となる第１の画素密度にて取得された画素濃淡データに基づいて半導体ウエーハ１００の周端面のその注目したい膜の有無をより適確に表し得る濃淡画像データを生成することができるようになる。【００４４】
前述したような周端面検査処理によれば、基準ラインセンサ（例えば、緑ラインセンサ２２Ｇ）からの濃淡信号から高解像度に対応した第１の画素密度にて取得された画素濃淡データに基づいて半導体ウエーハ１００の周端面の傷等の欠陥や膜の有無に依存する濃淡画像データを得ることができるので、その濃淡画像データから半導体ウエーハ１００の周端面の傷等の欠陥検出を適正な分解能（第１の画素密度に対応）にて行うことができるようになる。また、同時に、半導体ウエーハ１００の周端面の膜の形成状態を表し得る色分布の情報を得るために、基準ラインセンサ以外の各ラインセンサ（例えば、赤ラインセンサ２２Ｒ及び青ラインセンサ２２Ｂ）からの濃淡信号から低解像度に対応した第２の画素密度にて画素濃淡データを取得すればよく、その処理量及びメモリ容量を極力抑えることができるようになる。従って、処理量の増大を極力抑えて半導体ウエーハ１００の周端面の傷等の欠陥検出を適正な分解能にて行なうことができると共にその周端面の色味によって区別しうる各種膜の形成状態を判定することができるようになる。【００４５】
なお、図４に示す処理手順において、操作部５１にてカラー画像表示に係るモード（２）が設定されると、処理ユニット５０は、カラー画像表示処理を実行する（Ｓ２）。このカラー画像表示処理は、図７に示す手順に従ってなされる。【００４６】
図７において、半導体ウエーハ１００のＣＣＤカメラユニット２０による周端面走査が開始されると（Ｓ２１）、その周端面の走査過程で、処理ユニット５０は、ＣＣＤカメラ２０から出力されるＲＧＢ信号（色信号）から低解像度に対応した前記第２の画素密度にて画素色データを取得して所定のメモリに格納する（Ｓ２２）。そして、処理ユニット５０は、半導体ウエーハ１００が一回転して端面全周についての走査が終了したか否かを判定しつつ（Ｓ２３）前記処理（Ｓ２２）を繰り返し実行する。【００４７】
処理ユニット５０は、半導体ウエーハ１００の端面全周についての走査が終了したと判定すると（Ｓ２３でＹＥＳ）、第２の画素密度にて取得されてメモリに蓄えられた画素色データに基づいて半導体ウエーハ１００の周端面の状態を表すカラー画像データを生成する。そして、処理ユニット５０は、前記カラー画像データに基づいて半導体ウエーハ１００の周端面のカラー画像をモニタユニット５２に表示させる（Ｓ２４）。オペレータは、このモニタユニット５２のカラー画像を観察することによって、半導体ウエーハ１００の周端面の傷等の欠陥の状態や色分布に基づいた膜の形成状態をある程度判断することができる。【００４８】
前記カラー画像表示処理によれば、ＣＣＤカメラ２０から出力される画素毎の色を表すＲＧＢ信号に基づいて半導体ウエーハ１００の周端面の状態を表すカラー画像データが生成されるので、３つのラインセンサ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂからの濃淡信号に基づいた画素濃淡データを合成しなくても、容易に前記周端面の画像を表し得る画像データを生成することができる。【００４９】
なお、前述した例では、撮像ユニットとして光の三原色それぞれの色感度特性を有する３つのラインセンサを備えた単一のＣＣＤカメラ２０を用いたが、各ラインセンサを個別的に備えた３つのＣＣＤカメラ２０を撮像ユニットとして用いることもできる。その場合、基準ラインセンサ以外のラインセンサの画素密度を物理的に基準ラインセンサの画素密度より低く設定することもできる。【００５０】
前述した例では、半導体ウエーハ１００の周端面１０１（図２（ｂ）参照）を検査対象とするものであったが、半導体ウエーハ１００の他の面、例えば、周端面１０１に至る上側の傾斜面及び下側の傾斜面（図２（ｂ）参照）を検査対象とすることもでき、また、半導体ウエーハ１００以外の他の物体を検査対象とすることもできる。【００５１】
３つのラインセンサ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂからの濃淡信号（Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号）から次のようにしてカラー画像データを生成することも可能である。【００５２】
この例では、図８に示すように、赤ラインセンサ２２Ｒ、緑ラインセンサ２２Ｇ、青ラインセンサ２２ＢそれぞれのＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号から、副走査方向Ｓｓにおいて１走査ラインおきに、また、各ラインセンサ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂについての走査ラインを１ラインずつずらして、各色成分（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対応した画素濃淡データを生成している。即ち、赤ラインセンサ２２ＲのＲ信号から、副走査方向Ｓｓにおいて１走査ラインおきに画素濃淡データＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、・・・が生成され、緑ラインセンサ２２ＧのＧ信号から、副走査方向Ｓｓにおいて１走査ラインおきに画素濃淡データＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、・・・が生成され、また、青ラインセンサ２２ＢのＢ信号から、副走査方向Ｓｓにおいて１走査ラインおきに画素濃淡データＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、・・・が生成される。緑（Ｇ）に対応した画素濃淡データＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、・・・が赤（Ｒ）に対応した画素濃淡データＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、・・・に対して１ラインずらされ、青（Ｂ）に対応した画素濃淡データＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、・・・が緑（Ｇ）に対応した画素濃淡データＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、・・・に対して更に１ラインずらされている。そして、それぞれ色成分の異なる３走査ライン分の画素濃淡データ（Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１）、（Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２）、・・・にて１ライン分のカラー画像データＲＧＢ１、ＲＧＢ２、・・・が生成される。【００５３】
このようにしてカラー画像データを得るようにすれば、各色成分の画素濃淡データが１ラインおきに生成されているので、例えば、図８に示すように、９ライン分のカラー画像データを得るためには、従来３つのラインセンサでの走査総数が２７ライン（３×９ライン）になるのに対して、その走査総数が１２ライン（３×４ライン）で済む。従って、その情報の処理量を低減させることができる。また、各ラインセンサ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂについて、即ち、色成分について走査ラインを１ラインずつずらして画素濃淡データを得るようにしているので、どの色成分にも画素濃淡データが取得されないという走査ラインはなく、各走査ラインとも少なくともいずれかの色成分での画素濃淡データを得ることができるようになる。従って、得られるカラー画像データに基づいて得られる画像は、その画質の劣化が極力抑えられたものとなる。【００５４】
その結果、処理量の増大を抑えつつ、得られるカラー画像データから対象となる物体表面の傷等の欠陥検出（外形状態）及び膜の形成状態（色味状態）の判定を支障なく行なえるようになる。【００５５】
処理ユニット５０（図１参照）は、前述したように３つのラインセンサ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂからの濃淡信号（Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号）からカラー画像データを得るための処理を、例えば、図９に示す手順に従って実行する。【００５６】
図９において、オペレータによって操作される操作部５１から各ラインセンサ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂについての走査ラインとび数（例えば、１ライン）及びずらし走査ライン数（１ライン）が入力されると、処理ユニット５０は、その走査ラインとび数及びずらし走査ライン数を取得する（Ｓ３１）。そして、処理ユニット５０は、ウエーハ回転アライナ１０を制御して半導体ウエーハ１００を回転させ、半導体ウエーハ１００のＣＣＤカメラ２０による周端面走査を開始させる（Ｓ３２）。その周端面の走査過程で、処理ユニット５０は、各ラインセンサ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂからの濃淡信号（Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号）から、前記取得した走査ラインとび数おき（例えば、１走査ラインおき）に、各色成分について走査ラインを前記取得したライン数（例えば、１ライン）ずつずらして各色成分の画素濃淡データを生成し（図８参照）、メモリに格納する（Ｓ３３）。そして、処理ユニット５０は、半導体ウエーハ１００が一回転して端面全周についての走査が終了したか否かを判定しつつ（Ｓ３４）、前記処理（Ｓ３３）を繰り返し実行する。半導体ウエーハ１００の端面全周についての走査が終了すると（Ｓ３４でＹＥＳ）、処理ユニット５０は、その時点までにメモリに蓄積された各色成分の画素濃淡データから、それぞれ色成分の異なる３走査ライン分の画素濃淡データ（Ｒｌ、Ｇｌ、Ｂｌ）、（Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２）、・・・にて１ライン分のカラー画像データＲＧＢｌ、ＲＧＢ２、・・・を順次生成する（Ｓ３５）。
【００５７】
次に、各ラインセンサ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂの実装上の工夫について説明する。【００５８】
一般に、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）のラインセンサは光などの励起エネルギーを受けない素子について認識することができない。例えば、動作しない素子から先についての走査がなされない。そこで、各ラインセンサ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂが、例えば、８０００画素（pixel）を有し、５ＫＨｚ程度の走査レートで駆動される場合、検査対象の半導体ウエーハ１００の端面の撮影が可能となる２０００画素を残して他の６０００画素を金属等の遮光板によって受光できないようにすることができる。この場合、ＣＣＤの各ラインセンサ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂは、６０００画素分の素子について認識しなくなり、実施的に有効となる２０００画素にて２０ＫＨｚの走査レートで駆動されるようになる。【００５９】
一般的には、
動作処理速度＝（画素数−遮光画素数）/クロック数
＝有効画素数／クロック数＝走査レート
が成立する。検査に必要とされる画素数（素子数）よりも多い画素数のラインセンサを用いる場合、上記式を目安として余分な画素に対する遮光を行なって、動作速度を向上させることが可能となる。【００６０】
ＣＣＤカメラ２０におけるレンズ２１の歪などを考慮して、ＣＣＤカメラ２０を次のようにして調整することができる。【００６１】
まず、対象となる半導体ウエーハ１００のＣＣＤカメラ２０に対する相対的な位置を調整する。この調整は、半導体ウエーハ１００がセットされるウエーハ回転アライナ１０を調整することにより行なうことができる。【００６２】
撮像範囲をカバーする画素数より多い画素数の各ラインセンサを使用し、その各ラインセンサのシェーディング、レンズ２１の被写界深度、焦点距離の調整を行なう。その後、そのＣＣＤカメラ２０にて撮影された映像を確認しながら、レンズ２１の歪みが発生しない領域に各ラインセンサの使用領域を設定する。例えば、図１０（ａ）に示すような映像信号が得られる有効長さがＬａとなるラインセンサでは、その使用領域Ｅａが設定され、また、図１０（ｂ）に示すような信号が得られる有効長さがＬｂとなるラインセンサでは、その使用領域Ｅｂが設定される。具体的には、使用領域Ｅａ、Ｅｂに対応する画素位置の情報が処理ユニット５０にセットされる。これにより、処理ユニット５０は、その使用領域Ｅａ、Ｅｂからの濃淡信号だけを処理すべき信号として取り扱う。【００６３】
ＣＣＤカメラ２０をこのように調整することにより、レンズ２１に歪みがあったとしても、その歪みの影響を受けることなく、各色成分について良好な画素濃淡データを得ることができるようになる。【００６４】
更に、３ラインのラインセンサ２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂを有する（３板式）のＣＣＤカメラ２０を使用する場合、１ラインのラインセンサ（１板式）のＣＣＤカメラに比べて、外乱光を受光し易い。このため、得られる画像にその外乱光の影響が表れやすい。このような外乱光の影響を極力低減させる観点から、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように遮光板１２０を設けることができる。【００６５】
この例では、図１２に示すように、半導体ウエーハ１００の周端部の上斜面１０２をＣＣＤカメラ２０にて撮影している。この場合、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、検査対象となる半導体ウエーハ１００を直径方向に横切るように遮光板１２０が配置される。そして、ＣＣＤカメラ２０が垂直方向に対して僅かに傾けた状態で撮影部位となる半導体ウエーハ１００の周端部の上斜面１０２に向けられる。そして、照明用の拡散光が遮光板１２０のＣＣＤカメラ２０側から前記撮影部位に向けて照射される。このように遮光板１２０を設けることにより、遮光板１２０を挟んでＣＣＤカメラ２０の逆側からの外乱光がＣＣＤカメラ２０に入射することが防止されるので、得られる画像に対する外乱光の影響を低減させることができる。
【００６６】
次に、各色成分の画素濃淡データＲ、Ｇ、Ｂから得られる色成分比を領域を評価するパラメータとして使用することができる。【００６７】
例えば、図１３に示すように、各色成分比と欠陥との対応関係を予め保存しておき、その色成分またはその色成分に近い色成分の領域については、対応する欠陥であることを表す情報をモニタユニット５２に表示させるようにすることができる。このようにすれば、オペレータは、容易に検査対象にどのような欠陥が含まれるかを判断することができる。【００６８】
なお、図１３に示す例では、赤（Ｒ）：緑（Ｇ）：青（Ｂ）の成分比が９０：５：５の場合は、ＣＭＰ工程での銅（Ｃｕ）の加工欠陥（Ｃｕ残渣）に対応付けられ、同成分比が１０：１５：７５の場合は、レジストの欠陥（ヒビ等）に対応付けられ、同成分比が５：３５：６０の場合には、ＳｉＮ層の不良に対応付けられている。【００６９】
また、領域を構成する画素の色成分比を図１４に示すように、グラフ化してオペレータに提示することも、更に、図１５に示すように、欠陥領域が分るように画像を表示させることも可能である。図１５に示す例の場合、図１３に示す赤（Ｒ）：緑（Ｇ）：青（Ｂ）の成分比が９０：５：５の領域Ｄｒ（図１５（ａ）参照）は、Ｃｕの残差等のＲ欠陥として赤（Ｒ）の画素濃淡データに基づいた画像において強調して示される。また、同成分比が１０：１５：７５の領域Ｄｂ（図１５（ｃ）参照）は、レジストの欠陥（ヒビ等）のＢ欠陥として青（Ｂ）の画素濃淡データに基づいた画像において強調して示される。更に、同成分比が５：３５：６０の領域Ｄｇ（図１５（ｂ）参照）は、ＳｉＮ層の不良等のＧ欠陥として緑（Ｇ）の画素濃淡データに基づいた画像において強調して示される。また、前記Ｒの画素濃淡データ、Ｇの画素濃淡データ及びＢの画素濃淡データを合成して得られるカラー画像データに基づいたカラー画像では、前記領域Ｄｒ、Ｄｇ、Ｄｂがそれぞれ欠陥の領域として強調して表示される。これにより、オペレータは、表示された画像から検査対象にどのような種類の欠陥領域が含まれるかを容易に判断することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上、説明したように、本発明に係る外観検査装置は、処理量の増大を極力抑えて検査対象となる物体表面の傷等の欠陥検出を適正な分解能にて行なうことができると共にその物体表面の膜の形成状態を判定することができるという効果を有し、半導体ウエーハの周端面等の検査対象となる物体表面の外観を検査する外観検査装置として有効である。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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