(57)【要約】【課題】基板などの被検体から必要な情報を素早く抽出して検査を速やかに実施できる欠陥検査装置を提供する。【解決手段】欠陥検査装置１は、被検体の表面画像を一軸方向にスキャンするようにして取得するカメラ２５を有し、カメラ２５の出力は、制御部３の画像取り込み回路３１に受け渡すように構成されている。画像取り込み回路３１は、カメラ２５から取り込む画像データを撮像開始トリガと、キャプチャ開始画素位置とキャプチャ終了画素位置とを区切って取得することで、欠陥領域の画像のみを作成し、画像処理等を行う。【選択図】図１
2007278928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の光学画像情報として画像データを取り込む撮像手段と、
前記撮像手段で取り込んだ画像データを原画像とし、これを圧縮して圧縮画像データを生成する画像圧縮部と、
前記圧縮画像データから前記被検体の欠陥を含む欠陥領域を抽出する欠陥抽出部と、
前記欠陥抽出部で抽出した前記欠陥領域を指定する領域指定部と、を備え、
前記領域指定部によって指定されて取得された領域の原画像データに対して欠陥検査を行うことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】
被検体を移動自在に保持する保持部と、
前記撮像手段から出力される画像データを取り込んで前記被検体に関する画像を作成する画像取り込み部と、を備え、
前記撮像手段は、複数の撮像素子が直線状に配置されたラインセンサであり、
前記領域指定部は、前記撮像手段の前記複数の撮像素子の中から画像データを取り込む前記撮像素子を設定すると共に、その撮像素子で画像データを取り込む回数を前記保持部の移動に同期させて設定し、
前記画像取り込み部は、前記撮像素子の出力から前記領域指定部で設定された領域の画像を取り込むことを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
【請求項３】
前記撮像手段は、前記圧縮画像データを生成するための全体画像を取得する撮像条件と、領域指定された場合の撮像条件と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又は請求項２に記載の欠陥検査装置。
【請求項４】
前記画像取り込み部は、領域指定されていない場合には、前記被検体の全体画像を取得可能に構成されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の欠陥検査装置。
【請求項５】
前記保持部は、円形の前記被検体を回転させる回転ステージを有し、前記領域指定部は、前記被検体の外縁部の画像を取得するように構成されていることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の欠陥検査装置。
【請求項６】
前記原画像データ又は前記圧縮画像データの少なくとも一方を記憶する画像記憶部を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の欠陥検査装置。
【請求項７】
前記原画像データから取得した欠陥領域に含まれる欠陥を分類し、かつ欠陥の種類の特定する欠陥分類部と、
欠陥情報を予め蓄えておく欠陥辞書と、
前記欠陥分類部で分類した欠陥情報と、前記欠陥辞書に含まれる欠陥情報とを比較し、その前記被検体が良品であるか不良品であるかを判定する欠陥判定部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の欠陥検査装置。
【請求項８】
前記欠陥判定部の判定結果と、判定に用いた欠陥領域の画像とを参照可能に保存する画像判定結果保存部を有することを特徴とする請求項７に記載の欠陥検査装置。
【請求項９】
前記原画像データを記憶する画像記憶部を備え、欠陥領域の圧縮されていない画像データを前記画像記憶部に記憶されている原画像データから切り取って取得することを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の欠陥検査に用いられる欠陥検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハや、液晶ガラス基板、プリント配線板等の製造工程においては、基板表面の欠陥をラインセンサカメラを用いて検査する欠陥検査が実施されている。このような欠陥検査に使用される欠陥検査装置には、ラインセンサカメラを用いて撮像対象物の画像を読み取る画像読み取り装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。この種の画像読取装置では、ラインセンサカメラがマスクプレートによって部分的に遮光可能に構成されている。多種類の電子部品に対して同一のラインセンサカメラを用い、撮像対象物の大きさや形状に応じてマスクプレートを使用する。ラインセンサカメラの必要範囲のみに受光させるので、画像サイズを減少できる。
【０００３】
また、欠陥を検出する手法としては、ラインセンサカメラから得られた二次元の原画像データを圧縮して、圧縮後の画像データに画像処理を行って欠陥位置を検出し、原画像データから欠陥位置の画像を復元するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−７７８７４号公報
【特許文献２】特開２００２−８３３０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に半導体ウエハや、液晶ガラス基板などの製造工程の途中には、シリコン又はガラス板からなる基板上に成膜した後にレジストを塗布してからパターンを転写するフォト・リソグラフィ・プロセスが実施されている。このようなプロセスにおいて、基板表面に塗布したレジストに膜ムラあるいは塵埃の付着などがあると、エッチング後のパターンの線幅不良が生じたり、パターン内にピンホール等といった欠陥が生じたりする原因となる。そこで、エッチング前の工程では、欠陥の有無を全数検査することが通常行われている。
【０００５】
ここで、欠陥検査装置を用いて欠陥検出を行った場合も、欠陥原因の早期解明を図るために、画像処理で検出された欠陥を目視や顕微鏡により詳細に再確認することが行われている。つまり、欠陥の早期発見と原因の早期解明は、基板などの不良率の低減を実現する上で欠かせないことである。
その後、製造工程が安定してくるとそれまで現れていた基板上の欠陥は、ほとんど見られなくなる。この場合は、全数検査を継続する場合であっても基板の決まった領域を複数選択し、選択した領域のみを検査して良否判定をすることがある。その他、ウエハのエッジカット量や分布などの検査の際にも、ウエハエッジ部の決まった領域のみに検査を行い、良否判定をしたりする。
【０００６】
しかしながら、近年では、検査解像度の向上が求められており、画像データのサイズが増大していた。データサイズが増大するとデータ処理に時間がかかるため、検査時間が長くなる原因となっていた。特に、基板が大型化した場合には、このような問題が顕著になってくる。
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、基板などの被検体から必要な情報を素早く抽出して検査を速やかに実施できるようにすることを主な目的にする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決する本発明は、被検体の光学画像情報として画像データを取り込む撮像手段と、前記撮像手段で取り込んだ画像データを原画像とし、これを圧縮して圧縮画像データを生成する画像圧縮部と、前記圧縮画像データから前記被検体の欠陥を含む欠陥領域を抽出する欠陥抽出部と、前記欠陥抽出部で抽出した前記欠陥領域を指定する領域指定部と、を備え、前記領域指定部によって指定されて取得された領域の原画像データに対して欠陥検査を行うことを特徴とする欠陥検査装置とした。
【０００８】
この欠陥検査装置では、欠陥を抽出する段階では圧縮画像データを用いる。圧縮画像データで欠陥の存在が認められた場合には、欠陥の存在が認められた領域の画像を圧縮していない原画像から取得する。さらに、抽出した原画像と、予め登録されている欠陥情報と比較するなどして詳細な検査を実施する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、圧縮画像データを用いて効率よく欠陥抽出を行い、欠陥抽出された領域について原画像と予め登録されている欠陥についての情報とを比較するなどの検査を行うようにしたので、欠陥の再確認や詳細な検査が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の第１の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、欠陥検査装置１は、被検体Ｗの画像を取得して検査を実施する検査部２と、検査部２の制御を行いながら被検体Ｗの画像を取り込んで画像処理の前処理を行う制御部３と、制御部３からの情報を受けて画像処理を行う画像処理部４と、画像処理された欠陥画像や判定結果等を保存しておく画像保存部５とを有している。
【００１１】
図１及び図２に示すように、検査部２は、スキャンステージ１０（保持部）を有し、スキャンステージ１０にはモータ１１Ａを含むスキャンステージ駆動部１１が設けられている。スキャンステージ駆動部１１は、スキャンステージ１０上に搭載された回転ステージ１２（保持部）を矢印Ａで示す直線方向に移動させる駆動部である。回転テーブル１２は、内部に搭載されたモータ１３Ａを含む回転ステージ駆動部１３によって矢印Ｂで示す回転方向に回転自在になっている。回転ステージ駆動部１３は、ガラス基板やウエハなどの被検体Ｗの回転方向の位置合わせを行う駆動部である。回転テーブル１２上端には、テーブル１４が搭載されている。テーブル１４は、吸着電磁弁１５に接続されており、被検体Ｗを真空吸着によって固定することができる。
【００１２】
テーブル１４の上方には、照明部２０が被検体Ｗに向けて配置されている。照明部２０は、照明用の光源及び光学系を有している。照明用の光源には、例えば、ハロゲンランプと熱線吸収フィルタとコンデンサレンズとを内部に備えたランプハウスが用いられている。照明用の光学系には、例えば、ランプハウスからの光束を収束させる集光レンズとライン照明を行うため出射端が直線状に形成されたファイバ束とを用いている。照明部２０は、入射角θ０で被検体Ｗを照明するもので、被検体Ｗとの間には光束を収束させるシリンドリカルレンズ２１及びスリット２２が配置されている。照明部２０、シリンドリカルレンズ２１及びスリット２２は、一体に構成され、照明角度駆動部２３によって被検体Ｗ表面に対する角度を任意に変えられるようになっており、例えば、入射角θ０よりも大きい入射角θ１で被検体Ｗ表面を照明することも可能である。
【００１３】
さらに、ステージ１４の上方には、被検体Ｗの光学画像情報を取得するラインセンサカメラ２５（撮像手段）が照明部２０からの反射光が入射可能に配置されている。ラインセンサカメラ２５は、複数の撮像素子（センサ）がスキャン方向に直交する方向に直線状に配置されており、被検体Ｗの直線状の領域が結像される。ラインセンサカメラ２５と被検体Ｗとの間には、フィルタ２６がある。フィルタ２６には、照明光の波長帯域を制限して干渉像が得られるように狭帯域フィルタが用いられており、フィルタ駆動部２７によって光学経路に対して挿抜したり、フィルタ２６の種類の切り替えができるようになっている。
【００１４】
図１に示す検査部２の各種センサ２８は、被検体Ｗの吸着保持や、照明部２０の傾斜角度などを検出して正しく検査が行えるようにするセンサである。操作入力部２９は、作業者の操作を受け付けて後述する各種の処理を実施するためのものである。そして、このように構成した検査部２は、外来光の影響を受けないように不図示の暗箱状の筐体に収容されている。さらに、被検体Ｗへのパーティクル付着を防止するために、筐体の上部から空気清浄用のフィルタを通してダウンフローが流れるようになっている。
【００１５】
次に、制御部３は、画像取り込み回路３１（画像取り込み部）を有する。画像取り込み回路３１には、ラインセンサカメラ２５で撮像された１ラインのデータがスキャンステージ１０の移動に同期して、又は回転ステージ１２の回転に同期して取り込まれる。１ラインのデータを垂直（ステージ１０，１２の移動方向）につなぎ合わせる処理を実施して被検体Ｗ全体を画像を１枚の二次元画像（原画像）にする。
画像取り込み回路３１には、補正部３２が接続されている。補正部３２は、原画像のデータに対して各種補正を行う。例えば、照明部２０の配光は一般的に均一ではなく、被検体Ｗの被照射部分には光量ムラがある。また、ラインセンサカメラ２５の各撮像素子の感度が等しくない。このため、ラインセンサカメラ２５の出力データには、シェーディングが現れることが知られている。補正部３２は、予め記憶されているシェーディングのデータを用いて、本来の画像に修正すべく原画像のデータに対して補正を行う。また、被検体Ｗの照明部２０からラインセンサカメラ２５までの光路上に各種レンズが挿入されている場合は、レンズのばらつきや収差等でラインセンサカメラ２５の出力データに歪が生じる。このような歪も補正部３２に予め記憶されている歪のデータを用いて、本来の倍率がかけられた画像に修正される。
【００１６】
補正部３２には、画像前処理部３３が接続されており、必要に応じてフィルタリング等の前処理を行うことができる。画像前処理部３３には、画像圧縮部３４と、画像記憶部３５とが接続されている。
画像圧縮部３４は、画像前処理部３３において前処理が施された原画像データに対し、近接の画素との演算によって原画像データを圧縮して画像サイズを縮小させる処理を実施する。画像の圧縮方法としては、例えば、２×２画素の領域の各画素データの平均を取ったり、８×８画素の領域の最大輝度データ以外のデータを切り捨てたり、逆に最小輝度データ以外のデータを切り捨てるなど、選択可能となっている。
画像記憶部３５は、画像前処理部３３から出力される原画像データと、画像圧縮部３４で圧縮された画像データ等に加え、任意の画像を記憶でき、さらにそれら画像を読み出せるようになっている。また、領域指定部３６で指定された領域を原画像データから切り出す処理を実施する。なお、画像記憶部３５は、画像処理部４の欠陥抽出部４１や、欠陥分類部４２に画像データを出力することができる。
【００１７】
領域指定部３６は、操作入力部２９からの指令を受け、又は画像処理部４からの指令を受けて駆動制御部３７に対して被検体Ｗから取得する画像の領域を指定する。また、画像記憶部３５に対して原画像データや圧縮画像データから所定の領域の画像データを抽出するように指令する。
駆動制御部３７は、被検体Ｗを移動する為の制御や上述の光学系の各種駆動部を制御するもので、フィルタ駆動部２７と、スキャンステージ駆動部１１と、照明角度駆動部２３と、回転ステージ駆動部１３と、吸着電磁弁１５と、各種センサ２８等が接続されている。操作入力部２９で指定された領域や欠陥抽出部４１で抽出された欠陥領域を基に、各駆動部と画像取り込み回路３１との制御を行い、領域指定部３６で指定された領域のみの画像データを画像取り込み回路３１にて取り込むことができる。
【００１８】
制御部３に接続された画像処理部４は、欠陥抽出部４１を有する。欠陥抽出部４１は、画像記憶部３５に記憶されている画像データを受け取り、被検体Ｗの固有の画像である被検査体外形画像や、特定パターン画像等を除去し、パターンマッチングなどを利用して欠陥領域を抽出する。また、欠陥が抽出された領域を領域指定部３６に通知する。
欠陥分類部４２は、欠陥抽出部４１において抽出された欠陥領域の画像と、欠陥辞書４４に蓄えられたデータとを比較して欠陥を分類し、欠陥種類の特定を行う。特定された欠陥については、欠陥情報（欠陥の分類及び種類）を作成する。
欠陥判定部４３は、欠陥抽出部４１で欠陥が抽出されなければ良品とみなし、欠陥抽出部４１で欠陥が抽出されたときは、欠陥分類部４２が特定した欠陥情報の内容から欠陥が被検体Ｗに存在するか否かを判断する。さらに、欠陥の内容や位置から被検体Ｗを生産ラインの下流に流して良いか否かを判定する。ここでの判断基準となるデータは、予め登録されているものを使用する。欠陥判定部４３の判定結果は、画像保存部５に受け渡される。
【００１９】
画像保存部５は、画像判定結果保存部５１を有する。画像判定結果保存部５１は、欠陥抽出部４１で抽出された欠陥領域の原画像データ及び撮像条件を変えて撮像した場合の欠陥領域の原画像データ、欠陥分類部４２で分類された欠陥の種類や名前の情報、欠陥判定部４３での判定結果等が保存される。
【００２０】
次に、この実施の形態の作用について説明する。
まず、生産ラインの上流より送られた被検体Ｗは、人の手あるいは生産ラインの搬送装置（以下、搬送装置等という）により、図示しないキャリアに複数枚装填してセットされる。その後、搬送装置等によって、図１の操作入力部２９に検査開始が入力されることにより、欠陥検査装置１が動作を開始する。
【００２１】
搬送装置等は、キャリアから特定の被検体Ｗを取り出し、テーブル１４上に被検体Ｗを偏芯が取れた状態で正確に載置する。テーブル１４上に被検体Ｗが正確に載置されると、図１の駆動制御部３７が吸着電磁弁１５をＯＮにしてテーブル１４上の被検体Ｗを吸着固定する。その後、駆動制御部３７は、スキャンステージ駆動部１１に命令を出してスキャンステージ１０を移動させ、各種センサ２８に含まれるノッチ検出センサの測定領域内に被検体Ｗの周縁部を移動させる。さらに、駆動制御部３７が回転ステージ駆動部１３に命令を出して、回転ステージ１２を回転させる。ノッチ検出センサが被検体Ｗの周縁部のノッチを検出したら、その位置を基準として登録する。その後は、被検体Ｗの回転位置が常に同じなるように回転ステージ１２を回転させる。
【００２２】
ノッチ検出センサと回転ステージ１２の回転位置を決めたら、駆動制御部３７がフィルタ駆動部２７に命令を出して狭帯域フィルタ２６を光路上から抜き取る。また、照明角度駆動部２３に命令を出して照明部２０を被検体Ｗに例えば入射角θ１の角度で照明するように角度調整させる。ここまでの処理で、準備段階が終了したので、照明部２０で被検体Ｗを照明させ、全体画像の取得を開始する。
【００２３】
照明部２０は、被検体Ｗを照明するが、照明部２０から出た光束の内、入射角θ１以外の拡散する不要な光束は、スリット２２によって遮られるので、ほぼ入射角θ１の角度で入射する光だけが被検体Ｗに当たる。このとき、ラインセンサカメラ２５は、被検体Ｗに対し角度θ０´の位置に配置されているため、被検体Ｗに全く凹凸が無い場合には暗視野照明の状態となり、被検体Ｗの表面で正反射した光束はラインセンサカメラ２５には結像しない。しかし、被検体Ｗに傷や、埃、欠陥又は正常なパターンなどがあった場合は、入射角θ１の角度で入射する光束の中に反射角θ０´（＝θ０）で散乱する光束が発生し、この反射光がラインセンサカメラ２５に像を結ぶ。
【００２４】
ラインセンサカメラ２５は、結像光を電気信号を変換して１ライン毎に画像取り込み回路３１に出力する。駆動制御部３７は、画像取り込み回路３１に撮像開始トリガ信号を出力すると共にスキャンステージ１０を矢印Ａで示す一軸方向にスキャンを開始させる。これによって、ラインセンサカメラ２５に対して被検体Ｗが移動するので、ラインセンサカメラ２５から出力されるデータを取り込んだ順番に足し合わせると、被検体Ｗの全体像が得られる。
【００２５】
ここまでの処理の具体例を図３を参照して説明する。図３において横方向は、スキャンステージ１０のスキャン方向、つまり時間の経過を示す。縦方向は、ラインセンサカメラ２５の画素（受光面）の配列に対応する。撮像開始トリガ信号によって画像取り込み回路３１がラインセンサカメラ２５から出力される電気信号（画像データ）の受け取りを開始する。画像取り込み回路３１は、１ライン分の画像ＬＰのうちで、両端の電気信号は取り込まずにキャプチャ開始画素位置ＳＰから取り込みを開始して、キャプチャ終了画素位置ＥＰで取り込みを終了する。キャプチャ開始画素位置ＳＰ及びキャプチャ終了画素位置ＥＰは、駆動制御部３７において予め定義されており、キャプチャされる範囲内に被検体Ｗが収まり、かつ被検体Ｗが入らない領域をカットして画像のデータサイズを少なくように設定されている。
【００２６】
さらに、撮像開始トリガ信号から画像を取り込むライン数（キャプチャライン数）も駆動制御部３７によって予め定められており、画像取り込み回路３１は、キャプチャライン数だけ画像の取り込みを行う。その結果、キャプチャ領域ＣＡは、キャプチャ開始画素位置ＳＰからキャプチャ終了画素位置ＥＰまでの画像をキャプチャライン数だけ足し合わせた四角形の画像となる。なお、キャプチャ領域ＣＡは、ラインセンサカメラ２５に結像する領域（撮像領域ＰＡ）より小さくなっている。
【００２７】
このようにして取得したキャプチャ領域ＣＡの画像に対応するデータに補正部３２で予め記憶されているシェーディングのデータを用いてシェーディング補正をして本来の画像に修正する。また、予め記憶されている歪のデータを用いて歪補正をして本来の倍率がかけられた画像に修正する。さらに、必要であれば、画像前処理部３３でフィルタリング等行った後、被検体Ｗ全体の原画像データ（二次元画像データ）を構築して画像記憶部３５に記憶する。
【００２８】
次に、原画像に対して圧縮処理を行い、データサイズを縮小させてから欠陥の抽出を行う。
画像圧縮部３４が原画像データから近接画像との演算によって原画像データを圧縮して画像サイズを縮小させて圧縮画像データを作成する。例えば、５×５画素の平均をとって１画素に圧縮すると、原画像の１／２５の画像データサイズにできる。この圧縮画像データは、画像記憶部３５に記憶される。
【００２９】
画像記憶部３５に記憶された圧縮画像データは、画像処理部４の欠陥抽出部４１に送られ、画像記憶部３５に記憶されている理想的な良品の被検体の画像と比較される。被検体Ｗの固有の画像である被検体外形画像、露光範囲の外形画像や特定パターン画像等を除去した後、良品の被検体との画像との相違点を画像処理によって抽出する。相違点を含む所定の領域は、欠陥抽出部４１が欠陥と判定した領域（欠陥領域）として取り扱われる。欠陥抽出部４１によって抽出された欠陥領域の座標データは、領域指定部３６に送られる。
【００３０】
次に、欠陥検査装置１は、欠陥領域の画像を再度取得して、圧縮してない画像で、かつ必要な領域の画像のみを取得し、欠陥を詳細に精度良く検査できるようにする。また、必要に応じて撮像条件を変えて検査できるようにしても良い。
ここでは、駆動制御部３７は、フィルタ駆動部２７に命令を出して狭帯域フィルタ２６を光路上に挿入する。また、必要により照明角度駆動部２３に命令を出し、詳細に検査するように被検体Ｗ全体を撮像した時の条件とは異なる条件を設定し、被検体Ｗに入射角θ０の角度で照明するよう照明部２０を設定する。ここで、ラインセンサカメラ２５の撮像角度を変更しても良い。領域指定部３６は、欠陥抽出部４１から入力された欠陥領域の座標データに基づいて駆動制御部３７に撮像開始トリガ信号を出力するタイミングを設定し、さらに画像取り込み回路３１に対しては、キャプチャライン数、キャプチャ開始画素位置、キャプチャ終了画素位置を設定する。図１の駆動制御部３７は、スキャンステージ駆動部１１に命令を出し、被検体Ｗを載置したスキャンステージ１０を矢印Ａで示す一軸方向に移動させる。駆動制御部３７からは、領域指定部３６で設定されたタイミングで撮像開始トリガ信号が画像取り込み回路３１に対し出力される。
【００３１】
ラインセンサカメラ２５は、照明部２０で照明された被検体Ｗの反射光を取り込み、その結像光を電気信号に変換する。電気信号は、１ライン毎に画像取り込み回路３１に出力される。このとき、画像取り込み回路３１は、駆動制御部３７が発生させた撮像開始トリガ信号が入力されるまで画像の取り込みを行わず、撮像開始トリガ信号が入力されときのラインから領域指定部３６で指定されたキャプチャライン数までの間だけ電気信号の取り込みを実施する。さらに、各キャプチャラインにおいては、キャプチャ開始画素位置からキャプチャ終了画素位置の間の電気信号のみを取り込む。
【００３２】
ここまでの処理の具体例を図４を参照して説明する。欠陥抽出部４１において８つの欠陥領域ＤＡ１〜ＤＡ８が抽出された場合には、領域指定部３６が欠陥領域ＤＡ１〜ＤＡ８毎に撮像開始トリガ信号、キャプチャライン数、キャプチャ開始画素位置、キャプチャ終了画素位置を演算して設定する。欠陥領域ＤＡ１については、撮像開始トリガ信号Ｔ１と、スキャン方向の画像長さＬＧ１に相当するキャプチャライン数と、ラインセンサカメラ２５の長さ方向の画像長さＷＨ１に相当するキャプチャ開始画素位置ＳＰ１及びキャプチャ終了画素位置ＥＰ１とを設定する。ラインセンサカメラ２５は、連続して被検体Ｗを含む画像を取得するが、画像取り込み回路３１は、キャプチャ開始画素位置ＳＰ１からキャプチャ終了画素位置ＥＰ１までの範囲の電気信号のみをキャプチャライン数だけ受け取る。その結果、画像長さＬＧ１×画像長さＷＨ１に相当する欠陥領域ＤＡ１のみが取り込まれる。欠陥領域ＤＡ１の画像サイズは、画像長さＬＧ１に相当するラインセンサカメラ２５の撮像領域ＰＡ１よりも十分に小さくなる。
【００３３】
以下、他の欠陥領域ＤＡ２〜ＤＡ８についても同様にして画像を取り込む。なお、欠陥領域ＤＡ７と欠陥領域ＤＡ８とは、スキャン方向に一部重複する部分があるが、この場合には、１ライン中でキャプチャ開始画素位置ＳＰ８からキャプチャ終了画素位置ＥＰ８までの画像取り込みと、キャプチャ開始画素位置ＳＰ７からキャプチャ終了画素位置ＥＰ７までの画像取り込みとが平行して実施される。欠陥領域ＤＡ７及び欠陥領域ＤＡ８の画像サイズは、画像長さＬＧ２に相当するラインセンサカメラ２５の撮像領域ＰＡ２よりも十分に小さくなる。
【００３４】
このように指定された欠陥領域のみのデータに対して補正部３２で同様にしてシェーディング補正、歪み補正を行い、必要であれば画像前処理部３３でフィルタリング等行った後、欠陥領域ごとの原画像データを構築して画像記憶部３５に記憶する。この際、前記と同様に画像圧縮部３４が、原画像データを必要に応じて圧縮して画像記憶部３５に記憶させても良い。画像記憶部３５は、原画像データ、又は必要に応じて照明の角度の条件を変えて撮像した原画像データを欠陥分類部４２に送る。
【００３５】
欠陥分類部４２は、詳細な欠陥領域の画像データに基づいて、予め蓄えられた欠陥の情報を欠陥辞書４４から読み込んで比較し、欠陥の種類を特定する。特性された欠陥には、予め登録されている欠陥の名前を付ける。このようにして作成された欠陥情報の内容から欠陥判定部４３で欠陥が被検体Ｗに存在するか否かを判断すると共に、被検体Ｗを生産ラインの下流に流してよいか否かを判定する。例えば、欠陥が製品の品質に影響を与えない位置にある場合や、製品の品質に影響を与えない大きさである場合には、生産ラインの下流に流しても良いと判定する。欠陥が製品の品質に影響を与える場合には、その被検体Ｗを不良品として生産ラインから外すように指示を出力する。この場合、その被検体Ｗは自動的に生産ラインから外されるか、通知を受けた作業者がその被検体Ｗを生産ラインから外す。
そして、欠陥判定部４３で良否判定を行った後、欠陥抽出部４１で抽出された欠陥領域の原画像データ、撮像条件を変えて撮像した欠陥領域の原画像データ、欠陥情報、欠陥判定部４３での判定結果等が画像保存部５の画像判定結果保存部５１に保存される。
【００３６】
本実施の形態によれば、被検体Ｗ全体の画像から圧縮画像データを作成し、圧縮画像データを用いて欠陥を抽出するようにしたので、容量の大きい原画像データを処理する場合に比べて検査時間を短縮できる。圧縮画像データで欠陥抽出を行った後、抽出された領域についての圧縮していない画像を再度取得するようにしたので、圧縮していない画像を利用して欠陥領域の詳細な検査を行うことが可能になる。欠陥領域の画像のみを取得するので、画像処理等の時間を短縮できる。さらに、抽出された欠陥領域のみを再度取得する際には、ラインセンサカメラ２５側に機械的なマスク等を使用する代わりに、制御部３の処理で必要な情報のみを取り出すようにしたので、装置構成が簡略化すると共に、取得領域の変更等に柔軟に対応することができる。さらに、撮像条件を変えて再度取得した場合は、さらなる詳細で精度の良い検査を行うことができる。
【００３７】
本発明の第２の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
この実施の形態は、ウエハの周縁部（ウエハエッジ部）の検査を行うことを主な特徴とする。すなわち、ウエハにクラックが生じたままで生産を継続すると、生産途中でウエハが割れることがあるので、なるべく早い工程でウエハエッジ部におけるクラックの有無を検出して、ウエハの良否を決定することが望まれていた。
また、フォトリソグラフィ工程では、ウエハの表面上にフォトレジストの薄膜が塗布された後、リンス液を適量滴下させてウエハ周縁のフォトレジストを所定幅だけカットして、ウエハエッジ部を露出させていた。これは、不必要に裏面まで回り込んだフォトレジストからパーティクルが発生して欠陥となることを防ぐためである。
本実施の形態は、この段階でウエハエッジ部の検査を行うことが、それ以降の工程で処理を進めて良品の半導体ウエハを製造する上で重要な検査項目になることに着目してなされたものである。なお、装置構成は、第１の実施の形態と同様であるため、重複する説明は省略する。
【００３８】
ウエハである被検体Ｗのエッジカットライン幅の測定では、ウエハエッジ部全ての領域を測定することはなく、例えば、周方向に９０度ずつずれた計４箇所で被検体Ｗのエッジカットライン幅を測定するだけでも、ウエハエッジ部の分布を想定することができる。以下、操作入力部２９に検査開始が入力されることにより、本装置が動作を開始するところから述べる。
【００３９】
最初に、図１の操作入力部２９から領域指定部３６に測定領域の設定を行う。設定する領域は、前記したように９０°ごとのウエハエッジ部に相当する領域である。
領域指定部３６は、設定された領域に基づいて駆動制御部３７に回転ステージ撮像開始トリガ信号を出力するパルス数を設定し、さらに画像取り込み回路３１にキャプチャライン数、キャプチャ開始画素位置、キャプチャ終了画素位置を設定する。操作入力部２９から検査開始信号が入力されると、前実施例と同様に被検体Ｗの位置決めをした後、図１の駆動制御部３７がスキャンステージ駆動部１１に命令を出し、被検体Ｗを載置したスキャンステージ１０をラインセンサカメラ２５の撮像ラインと被検体Ｗの中心が重なる位置まで移動させる。
次に、駆動制御部３７は、回転ステージ駆動部１３に命令を出して、被検体Ｗを載置した回転ステージ１２を１８０度回転させる。このとき駆動制御部３７からは、領域指定部３６で設定されたタイミングで画像取り込み回路３１に撮像開始トリガ信号が出力される。
【００４０】
このとき、画像取り込み回路３１は、駆動制御部３７から出力される撮像開始トリガ信号を受け、その信号を受けたラインから領域指定部３６で指定されたキャプチャライン数のうち、指定されたキャプチャ開始画素位置から指定されたキャプチャ終了画素位置までの電気信号のみを取り込む。
【００４１】
ここでの処理の具体例について、図５を参照して説明する。図５においてスキャン方向とは、回転ステージ１２の回転量を示す。回転ステージ１２が回転するのに対してラインセンサカメラ２５は移動しないので、被検体Ｗの画像は四角形になり、スキャン方向に沿う両端にウエハエッジが現れる。ウエハエッジの内側には、レジストが除去されて被検体Ｗとなるウエハの表面が露出したエッジカットラインが現れる。画像取り込み回路３１は、撮像開始トリガ信号Ｔ２からキャプチャ開始画素位置ＳＰ２１からキャプチャ終了画素位置ＥＰ２１までと、キャプチャ開始画素位置ＳＰ２２からキャプチャ終了画素位置ＥＰ２２までを取り込み、画像長さＬＧ３に相当するキャプチャライン数で取り込みを終了する。検査領域ＥＡ１，ＥＡ２は、画像長さＬＧ３に相当するラインセンサカメラ２５の撮像領域ＰＡ３よりも十分に小さい。
【００４２】
さらに、回転ステージ１２を９０°回転させた位置に相当するタイミングで撮像開始トリガ信号Ｔ３が出力されるので、画像取り込み回路３１は、前記と同様の画素位置ＳＰ２１，ＥＰ２１で検査領域ＥＡ３、画素位置ＳＰ２２，ＥＰ２２で検査領域ＥＡ４の画像を取り込む。検査領域ＥＡ３，ＥＡ４は、検査対象ＥＡ１，ＥＡ２に対して被検体Ｗの中心周りに９０°回転させた位置の画像に相当する。検査領域ＥＡ３，ＥＡ４の画像サイズは、画像長さＬＧ３に相当するラインセンサカメラ２５の撮像領域ＰＡ３よりも十分に小さい。
【００４３】
この指定された欠陥領域のみのデータに対して補正部３２で上記同様にシェーディング補正、歪み補正を行い、必要であれば画像前処理部３３でフィルタリング等行った後、被検体Ｗ全体の原画像データを構築して画像記憶部３５に記憶する。
また、この際、前記と同様に画像圧縮部３４にて原画像データを近接画素との演算によって原画像データを圧縮し、圧縮画像データを画像記憶部３５に記憶する。
【００４４】
画像記憶部３５は、圧縮画像データ、又は原画像データを欠陥抽出部４１に送る。欠陥抽出部４１では画像記憶部３５に記憶された理想とする良品の画像と比較し、ウエハのエッジカットラインの幅を測定し、クラックや異物などが生じている欠陥領域のみを抽出する。欠陥抽出部４１によって抽出された欠陥領域データは欠陥分類部４２に送られ、欠陥分類部４２ではその欠陥領域の画像データに基づいて、予め蓄えられた欠陥の情報を欠陥辞書４４から読み込んで比較し、欠陥種類の特定を行う。欠陥辞書４４に登録されている欠陥が発見された場合には、その欠陥の名前を抽出した欠陥領域に対して付与する。
さらに、欠陥情報の内容から欠陥判定部４３で欠陥が被検体Ｗに存在するか否かを判断すると共に、被検体Ｗを生産ラインの下流に流してよいか否かを判定する。欠陥判定部４３で良否判定を行った後には、欠陥抽出部４１で抽出された欠陥領域の原画像データ、欠陥情報、判定結果等を画像保存部５の画像判定結果保存部５１に保存する。なお、欠陥抽出部４１で欠陥が抽出されなかった場合は、そのまま欠陥判定部４３で良品と判断しても良い。
【００４５】
この実施の形態によれば、予め検査する領域が決まっている場合は、検査領域を設定し検査開始することで、検査に必要な領域のみの容量の小さい画像データで効率よく検査することができる。エッジカットラインの検査を速やかに実施することで、被検体Ｗの割れなどを早期に発見することが可能になる。
【００４６】
なお、本実施の形態は、エッジカットラインの検査に限定されずに、スパイラル測定をする場合などのように、作業者が設定した複数の検査点について検査する場合に適用することができる。このような場合でも検査を速やかに行うことが可能になる。
【００４７】
本発明の第３の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
この実施の形態は、圧縮した画像のみで検査を行った場合には、大きい欠陥の検査は可能であるが、欠陥の種類や大きさによって正しい判断ができないという課題を解決するためになされたものである。さらに、欠陥の種類の分類などを自動的に行うことで検査効率を向上させるようにしたものである。なお、装置構成は、図１及び図２に示すような第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略して以下に作用を説明する。
【００４８】
搬送装置等は、キャリアから特定の被検体Ｗを取り出し、テーブル１４上に被検体Ｗを偏芯が取れた状態で正確に載置する。テーブル１４上に被検体Ｗが正確に載置されると、図１の駆動制御部３７が吸着電磁弁１５をＯＮにしてテーブ上の被検体Ｗを吸着固定する。その後、駆動制御部３７は、スキャンステージ駆動部１１に命令を出してスキャンステージ１０を移動させ、各種センサ２８に含まれるノッチ検出センサの測定領域内に被検体Ｗの周縁部を移動させる。さらに、駆動制御部３７が回転ステージ駆動部１３に命令を出して、回転ステージ１２を回転させる。ノッチ検出センサが被検体Ｗの周縁部のノッチを検出したら、その位置を基準として登録する。その後は、被検体Ｗの回転位置が常に同じなるように回転ステージ１２を回転させる。
【００４９】
ノッチ検出センサと回転ステージ１２の回転位置を決めたら、駆動制御部３７は、スキャンステージ駆動部１１に命令を出し、被検体Ｗを載置したスキャンステージ１２を一軸に移動する。被検体Ｗが一軸に移動していくと、図２の照明部２０及びシリンドリカルレンズ２１によって収束された光によって入射角θ０の角度で照明される。
被検体Ｗの照明された直線上の部分から反射した光束は、その光学系に挿入された狭帯域フィルタ２６によって光線の特定の波長のみがラインセンサカメラ２５に結像する。この時、被検体Ｗの表面に膜厚の変化などがある場合は、狭帯域フィルタ２６を通過する波長同士の干渉が発生しており、膜厚変化を光量変化として検出することができる。
【００５０】
ラインセンサカメラ２５は、結像光を電気信号に変換し、１ライン毎画像取り込み回路３１に伝える。画像取り込み回路３１は、図３に示す具体例と同様にして被検体Ｗが移動するのに応じて各ラインの電気信号をデータに変換する。さらに、画像取り込み回路３１で取り込んだデータに対して補正部３２でシェーディング補正や、歪み補正を行う。さらに、必要であれば画像前処理部３３でフィルタリング等行った後、被検体Ｗ全体の原画像データを構築して画像記憶部３５に記憶する。また、この際、画像圧縮部３４にて原画像データを近接画素との演算によって圧縮し、圧縮画像データを画像記憶部３５に記憶する。
【００５１】
ここで、画像記憶部３５は、理想とする良品の被検体Ｗの画像を複数記憶している。画像記憶部３５に記憶された圧縮画像データは、画像処理部４の欠陥抽出部４１に送られ、画像記憶部３５に記憶された理想とする良品の被検体Ｗの画像と比較し、被検体Ｗに固有の画像である被検体外形画像、露光範囲の外形画像や特定パターン画像等を除去し、良品の被検体との画像との相違点を画像処理によって抽出する。相違点を含む所定の領域は、欠陥抽出部４１が欠陥と判定した領域（欠陥領域）として取り扱われる。欠陥抽出部４１によって抽出された欠陥領域の座標データは、領域指定部３６に送られる。
【００５２】
画像記憶部３５は、領域指定部３６に送られた座標データに基づいて、原画像データから欠陥領域部分のみを切り取り、欠陥分類部４２に欠陥領域を切り取って作られる詳細画像データを送る。例えば、図６に示すように、原画像Ｉ０中に座標データによって定義される欠陥領域ＤＡ３１が存在する場合には、欠陥領域ＤＡ３１に相当する画像データが詳細画像データとして取り出されることになる。
欠陥分類部４２では、その詳細な欠陥領域の画像データに基づいて予め蓄えられた欠陥の情報を欠陥辞書４４から読み込んで比較して欠陥種類の特定を行い、特定された欠陥に登録されている名前を付ける。
【００５３】
欠陥抽出部４１で欠陥が抽出されなければ欠陥判定部４３で良品とみなし、欠陥抽出部４１で欠陥が抽出された場合は、欠陥分類部４２で欠陥辞書４４を参照しながら、その欠陥を分類及び種類の特定し、その欠陥情報の内容から欠陥判定部４３で欠陥が被検体Ｗに存在するか否かを判断する。さらに、被検体Ｗを生産ラインの下流に流してよいか否かを判定する。前記と同様に、欠陥領域の原画像データ、欠陥情報、判定結果等を画像判定結果保存部５１に保存する。この後、操作入力部２９からの操作で、保存された欠陥領域画像データや判定結果をいつでも参照することができるようになる。
【００５４】
本実施の形態によれば、適当な圧縮データで欠陥を抽出することにより、容量の大きい原画像データを転送したりする時間が省ける。欠陥抽出の際、容量の大きい原画像データで時間をかけて処理する必要がなくなる。容量の小さい圧縮データで欠陥抽出した後、抽出された欠陥領域のみ原画像データを取り出して詳細な欠陥を分類を行ったり、良否判定を行ったりするので、欠陥検査を効率よく行うことができる。欠陥分類部４２及び欠陥辞書４４を用いることで、予め登録されている欠陥との比較を行いながら欠陥検査を行えるので、発生頻度の高い欠陥や、同じ場所に発生し易い欠陥などを確認し易くなる。
【００５５】
なお、本発明は、前記の各実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、欠陥領域を指定した後に使用する画像データは、必ずしも原画像データである必要はなく、必要に応じて圧縮をかけた圧縮画像データでも良い。比較的に大きい欠陥のみを検査するときには、処理時間を短縮できる。
ラインセンサカメラ２５で被検体Ｗ全体を撮像できるような構成としたが、解像度をさらに上げるために、被検体Ｗを複数回に分けて撮像するように構成しても良い。
【００５６】
第１の実施の形態では、圧縮画像データで検出された欠陥領域に対して照明部２０の角度を変えて欠陥領域のみの画像データを再取得した方法を述べたが、これに限定されずに他の観察を有する装置としても良い。明視野観察、暗視野観察、回折光観察、裏面観察等異なる観察方法で欠陥領域画像を再取得してもよい。また、他の光学条件を有する装置であれば、フィルタの種類を変えたり、偏光板を挿抜したり、照明光を変えたり等、異なる光学条件で欠陥領域画像を再取得しても良い。
また、パラメータ（撮像開始トリガ信号タイミング、キャプチャライン数、キャプチャ開始画素位置、キャプチャ終了画素位置）設定を変更することにより、サイズの小さいウエハなど、サイズの異なる被検体であっても効率よく検査ができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態に係る欠陥検査装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】欠陥検査装置の検査部の具体的な構成を示す図である。
【図３】原画像を取得する処理の具体例を説明する図である。
【図４】欠陥領域の画像のみを取得する処理の具体例を説明する図である。
【図５】原画像からエッジカットラインを抽出する処理の具体例を説明する図である。
【図６】原画像から欠陥領域の画像を切り取る処理の具体例を説明する図である。
【符号の説明】
【００５８】
１      欠陥検査装置
１０      スキャンステージ（保持部）
１２      回転ステージ（保持部）
１４      テーブル（保持部）
２５      ラインセンサカメラ（撮像手段）
２９      操作入力部
３１      画像取り込み回路
３４      画像圧縮部
３５      画像記憶部
３６      領域指定部
４２      欠陥分類部
４３      欠陥判定部
４４      欠陥辞書
５１      画像判定結果保存部
【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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