(57)【要約】【課題】表面検査装置において、被検体の大きさの割に小型かつ簡素な構成で、表面検査の精度を向上することができるようにする。【解決手段】ウエハ５の表面検査を行う表面検査装置であって、ウエハ５の部分画像を取得する撮像ユニット４０と、ウエハ５と撮像ユニット４０とを相対移動して、撮像位置４６を相対移動するウエハ移動機構６と、ウエハ移動機構６の相対移動量を制御して、撮像ユニット４０で複数回の移動撮像を行うことにより、ウエハ５の全表面にわたる複数の部分画像を各隣接部に重複部分が形成された状態で取得する移動撮像制御部と、重複部分の画像を比較して複数の部分画像の位置合わせ処理を行うことにより、ウエハ５の全体画像情報を取得する位置合わせ処理部とを備える。【選択図】図１
2007292606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に繰り返しパターンが形成された被検体の表面検査を行う表面検査装置であって、
前記被検体の部分画像を取得する撮像部と、
前記被検体と前記撮像部とを相対移動して、前記撮像部の部分画像取得位置を相対移動する移動機構と、
前記移動機構の相対移動量を制御して、前記撮像部で複数回の移動撮像を行うことにより、前記被検体の全表面にわたる複数の部分画像を、該部分画像の各隣接部に重複部分が形成された状態で取得する移動撮像制御部と、
前記複数の部分画像の前記重複部分の画像を比較して前記複数の部分画像の位置合わせ処理を行うことにより、前記被検体の全体画像情報を取得する位置合わせ処理部とを備える表面検査装置。
【請求項２】
前記移動撮像制御部が、
前記複数の部分画像の各重複部分に、前記被検体の表面の繰り返しパターンを少なくとも１つ含むように前記移動機構の相対移動量を設定することを特徴とする請求項１に記載の表面検査装置。
【請求項３】
前記移動撮像制御部が、
前記複数の部分画像の各重複部分に、前記被検体の位置決めを行う位置基準部を含むように前記移動機構の相対移動量を設定することを特徴とする請求項１または２に記載の表面検査装置。
【請求項４】
前記複数の部分画像を画像処理してそれぞれ欠陥情報を抽出する欠陥情報抽出部と、
前記重複部分のそれぞれの欠陥情報を比較して、登録する欠陥情報を決定する欠陥判定部とを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の表面検査装置。
【請求項５】
前記位置合わせ処理部が、
位置合わせ処理の異常を検出したとき、警告処理または再撮像処理を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の表面検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面検査装置に関する。例えば半導体ウエハ基板など、表面に繰り返しパターンが形成された被検体の表面検査を行う表面検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば半導体ウエハなどの製造工程において、基板表面のキズ、ゴミ付着、膜厚不良などの欠陥の有無や発生位置を目視検査する表面検査が行われている。しかしながら、このような目視検査は、検査者によって欠陥判定のバラツキがあり、また欠陥の位置情報を高精度に取得することもできないという問題があった。そのため、被検体表面の画像を取得し、それを画像処理することにより、欠陥を自動的に精度よく検出する表面検査装置が提案されている。
例えば、特許文献１には、このような表面検査装置として、ウエハ上で、並進ステージにより直線走査センサアレーを移動して平面走査を行い、ウエハの２次元画像を取得し、画像処理により欠陥を検出する、明視野照明及び暗視野照明を有する自動検査システムが記載されている。このシステムでは、直線走査センサアレーが、ウエハの全幅が走査可能なものと、ウエハの幅の半分に略等しい長さを有するものとが記載されている。
【特許文献１】特表２００１−５２４２０５号公報（図２Ａ、１６Ａ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような従来の表面検査装置には以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、直線走査センサアレーによって、ウエハの画像を取得し画像処理によってウエハの表面検査を自動化できるものの、ウエハ全幅を１回で走査して画像を取得する装置では、撮像幅が大きいため撮像ユニットが大型化するとともに直線走査センサアレーの画素数に制約されて高解像度の画像を取得しにくいという問題がある。高解像度を得ようとすれば、画素数を増大させなければならず、装置が高価なものとなってしまう。
一方、特許文献１における、ウエハの幅の半分に略等しい幅で走査画像を取得する装置では、より小型の装置で略２倍の解像度を得ることができるが、回転ズレ、撮像できない部位がないように画像の欠けを防止しつつ２つの画像が正確に連続するような全体画像を取得するためには、撮像素子の画素ピッチに応じて、それぞれの撮像範囲や撮像時の走査移動を高精度に行う必要があるので、装置が高価なものとなってしまうという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、被検体の大きさの割に小型かつ簡素な構成で、表面検査の精度を向上することができる表面検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明の表面検査装置は、表面に繰り返しパターンが形成された被検体の表面検査を行う表面検査装置であって、前記被検体の部分画像を取得する撮像部と、前記被検体と前記撮像部とを相対移動して、前記撮像部の部分画像取得位置を相対移動する移動機構と、前記移動機構の相対移動量を制御して、前記撮像部で複数回の移動撮像を行うことにより、前記被検体の全表面にわたる複数の部分画像を、該部分画像の各隣接部に重複部分が形成された状態で取得する移動撮像制御部と、前記複数の部分画像の前記重複部分の画像を比較して前記複数の部分画像の位置合わせ処理を行うことにより、前記被検体の全体画像情報を取得する位置合わせ処理部とを備える構成とする。
この発明によれば、移動撮像制御部により移動機構と撮像部とを制御して、被検体の全表面にわたる複数の部分画像をそれらの各隣接部に重複部分が形成された状態で撮像することができる。そして、位置合わせ処理部によって、各部分画像の重複部分の画像を比較して位置合わせを行い、被検体の全体画像情報を取得する。
このため、被検体の大きさに比して撮像範囲の狭い小型の撮像部を用いても、高解像度かつ高精度の全体画像情報を取得し、それに基づいて高分解能の検査を行うことができる。
【０００６】
また、本発明の表面検査装置では、前記移動撮像制御部が、前記複数の部分画像の各重複部分に、前記被検体の表面の繰り返しパターンを少なくとも１つ含むように前記移動機構の相対移動量を設定する構成とすることが好ましい。
この場合、各重複部分に、少なくとも１つの被検体の表面の繰り返しパターンの画像を含む部分画像が取得されるので、繰り返しパターン単位で位置合わせ処理を行うことができる。そのため、繰り返しパターンの配置精度に基づいて正確な位置合わせ処理を行うことができる。また、画像処理による位置合わせが容易となる。
【０００７】
また、本発明の表面検査装置では、前記移動撮像制御部が、前記複数の部分画像の各重複部分に、前記被検体の位置決めを行う位置基準部を含むように前記移動機構の相対移動量を設定する構成とすることが好ましい。
この場合、各重複部分に、被検体の位置決めを行う位置基準部を含む部分画像が取得されるので、位置基準部を用いて正確な位置合わせ処理を行うことができる。
【０００８】
また、本発明の表面検査装置では、前記複数の部分画像を画像処理してそれぞれ欠陥情報を抽出する欠陥情報抽出部と、前記重複部分のそれぞれの欠陥情報を比較して、登録する欠陥情報を決定する欠陥判定部とを備える構成とすることが好ましい。
この場合、欠陥情報抽出部により各部分画像で欠陥情報を抽出し、欠陥判定部で、重複部分の欠陥情報を登録すべきものかどうか判定するので、検査のノイズとなるような欠陥情報を判別して排除することができる。検査のノイズとなるような欠陥情報としては、例えば欠陥情報が示す欠陥の種類の確度が低い欠陥情報などの例が挙げられる。
【０００９】
また、本発明の表面検査装置では、前記位置合わせ処理部が、位置合わせ処理の異常を検出したとき、警告処理または再撮像処理を行う構成とすることが好ましい。
この場合、位置合わせ処理の異常を検出したとき、警告処理または再撮像処理を行うので、位置合わせ誤差が生じた全体画像情報による欠陥位置の誤判定を防止することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の表面検査装置によれば、被検体の大きさに比して撮像範囲の狭い小型の撮像部を用いても、高解像度かつ高精度の全体画像情報を取得し、それに基づいて高分解能の表面検査を行うことができるので、被検体の大きさの割に小型かつ簡素な構成で、表面検査の精度を向上することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下では、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１２】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る表面検査装置について説明する。
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る表面検査装置の概略構成を示す平面図および正面図である。図２は、被検体に設けられた基準位置部の一例を示す平面視の部分拡大図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る表面検査装置の制御ユニットの概略構成を示す機能ブロック図である。
なお、図中のＸＹＺ直交座標系は、相対的な方向の参照の便宜のために、各図面でそれぞれ方向をそろえて配置したものである。
【００１３】
本実施形態の表面検査装置１００は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、例えば、フォトリソグラフィ技術などにより、表面に回路パターン、幾何学模様、図形、マークなどの繰り返しパターンＰが多数形成されたシリコン基板などからなるウエハ５を被検体として、その表面の画像を取得して表面の欠陥を検査し、検出された欠陥に対して欠陥情報を取得するものである。
繰り返しパターンＰとして、ウエハ５で一般的に用いることができるのは、複数のダイパターンを配列した露光単位であるショットに付随したパターンである。ただし、１ショットが１つのダイで構成される場合や、ダイ自体が正確な繰り返しパターンになっている場合には、ダイを採用してもよい。
欠陥情報としては、欠陥の種類、欠陥の大きさ、欠陥の位置情報などの情報を挙げることができる。欠陥の種類としては、例えば、傷、膜ムラ、ホットスポット、微小なゴミなどの異物を挙げることができる。
また、ウエハ５の形状は、適宜の代表幅寸法を有する板状を採用することができるが、本実施形態では、半径Ｒの略円板状とされ（代表幅寸法２Ｒ）、その円弧をなすウエハ周縁部５ｄの一箇所に、ウエハ５の位置決めを行うための位置基準部である基準ノッチ５ａを有している。
【００１４】
このため、例えば、直径Ｄの基準ピンに基準ノッチ５ａを当接させることにより、基準ピンの中心とウエハ５との中心Ｏとの間の距離と、傾斜部５ｂ、５ｂの対称軸の方向により基準ピンの中心に対する中心Ｏの方位とが決定され、ウエハ５上の任意の位置が基準ピンの中心位置からの位置座標として決定される。
本実施形態のウエハ５は、基準ノッチ５ａにより各製造工程で位置決めされて、繰り返しパターンＰが形成されている。例えば、図１に示すように、中心線ＬＯに対して２辺が平行に配置された矩形状のパターンが一定隙間で形成されている。
なお、ウエハ５に対する位置決めを行うことができれば、位置基準部はノッチに限定されるものではなく、ウエハ上に描かれたアライメントマーク、オリエンテーションフラットなどを採用してもよい。
【００１５】
表面検査装置１００の概略構成は、ウエハ移動機構６（移動機構）、光学ユニット４および制御ユニット３０（図２参照）からなる。
ウエハ移動機構６は、ウエハ５をライン状の撮像位置４６（部分画像取得位置）に対して相対移動可能に保持するための機構である。
その概略構成は、ベース１上に図示Ｙ軸方向に延設されたガイド２１、２１上を移動する１軸移動ステージ２と、ウエハ５を載置するために１軸移動ステージ２上に設けられた回転ステージ３とからなる。
１軸移動ステージ２は、本実施形態では、ガイド２１、２１間のベース１上に配置されたボールネジ２２に固定され、ボールネジ２２を回転するモータ２３の回転量に応じて図示Ｙ軸方向のステージ移動量を可変できるようになっている。ただし、１軸移動ステージ２は、１軸方向に移動できる機構であればどのような機構でもよく、例えばリニアモータなどにより駆動される直動移動ステージでもよい。
回転ステージ３は、Ｚ軸正方向側に設けられた、ウエハ５の径よりも小径の円板状の載置台が、ＸＹ平面内で３６０°の範囲で正逆回転可能とされたステージ機構を採用することができる。載置台には、ウエハ５を位置決め後に着脱可能に固定するために、例えば、真空吸着、静電吸着など適宜の吸着機構が設けられている。
以下では、特に断らなければ、ウエハ５は、中心Ｏを回転ステージ３の回転中心に一致し、中心線ＬＯが図示Ｙ軸方向に平行とされ、基準ノッチ５ａが図示Ｙ軸の負方向側に向けられた、検査開始時の状態に位置決めされて吸着保持されているものとして、位置関係を説明する。
【００１６】
光学ユニット４は、撮像位置４６でウエハ５を照明する照明部と、撮像位置４６におけるウエハ５の像を撮像する撮像ユニット４０とからなり、いずれもベース１の図示Ｚ軸正方向側に不図示の支持部材によって支持されている。
撮像位置４６は、図示Ｚ軸方向には、ウエハ移動機構６で移動されるウエハ５の表面に等しい位置で、図示Ｘ軸方向に延ばされ、その長手方向の範囲Ｌが、図示Ｘ軸正方向側のウエハ５の半円部よりわずかに大きい範囲に跨るように設けられる。すなわち、撮像位置４６の一端は、ウエハ５の中心線ＬＯを図示Ｘ軸負方向側に距離Ｗだけ超えて延ばされ、Ｌの長さは（Ｒ＋Ｗ）よりわずかに長い設定とされている。
距離Ｗは、少なくとも２Ｗの範囲に繰り返しパターンＰを１つ含むか、または基準ノッチ５ａを含むことができる大きさとすることが好ましい。繰り返しパターンＰを２つ以上含む大きさであればより好ましい。本実施形態では、以下、２Ｗの間に繰り返しパターンＰが２つ含まれる例で説明する。
Ｌの長さは、Ｗの大きさにもよるが、例えば、Ｒの１．１〜１．２倍程度の値が好適である。
【００１７】
本実施形態の照明部は、ライン状照明光源４４と暗視野照明光源４７とを備え、必要に応じて明視野照明と暗視野照明とが切り替えられるようになっている。
ライン状照明光源４４は、不図示の光源ランプからの光を伝送する光ファイバで構成され、その出射端が基板の面と平行な直線状に配列されている。
ライン状照明光源４４から出射される照明光は、図１（ｂ）に示すように、撮像位置４６の図示Ｚ軸正方向側に配置されたミラー４３で反射され、略図示Ｚ軸方向に沿う光路上に配置された、ハーフミラー４２ｂ、シリンドリカルレンズ４２ｃを順次透過し、シリンドリカルレンズ４２ｃで集光されて撮像位置４６に照射される。
シリンドリカルレンズ４２ｃは、ＸＺ平面でパワーをもち、照明光を基板に略垂直に照射させる。
暗視野照明光源４７は、撮像位置４６に略沿ってその近傍位置に配置され、照明光を、図示ＺＹ平面における斜め方向から撮像位置４６に向けて斜め入射させることができるようになっている。
【００１８】
撮像ユニット４０は、シリンドリカルレンズ４２ｃ、ハーフミラー４２ｂ、およびシリンドリカルレンズ４２ｃで集光されハーフミラー４２ｂで反射された光を像面に結像する撮像レンズ４２ａからなる撮像光学系４２と、撮像レンズ４２ａの結像面に、例えば１次元ＣＣＤなどのライン状撮像素子を備えるカメラ４１とを備え、それらが適宜の筐体に支持されたものである。
この筐体は、例えば、ウエハ５からの回折光を撮像するために、撮像位置４６に対する撮像ユニット４０の撮像方向を変更できるように図示ＺＹ面内で傾斜角を可変する傾斜移動機構（不図示）により可動に支持されている。
【００１９】
制御ユニット３０は、図２に示すように、操作部８による操作入力に応じて、表面検査装置１００の動作制御を行うものである。その概略構成は、移動撮像制御部３１、画像記憶部３２、欠陥情報抽出部３３、位置合わせ処理部３４、欠陥判定部３５、および装置制御部３６からなる。
【００２０】
移動撮像制御部３１は、照明種類や撮像方向などの組み合わせからなる１つの検査条件において、ウエハ移動機構６、および撮像ユニット４０の動作を制御して、ウエハ５を撮像位置４６に対して、例えばＹ軸正方向に往路移動しつつ撮像を行い、その後ウエハ５を１８０°回転して、例えばＹ軸負方向に復路移動しつつ撮像を行い、それぞれの撮像工程で、ウエハ５の一方の半円部に隣接する他方の半円部が幅Ｗだけ追加された２次元画像を取得できるようにするものである。２次元画像を構成するための相対移動の位置情報は、装置制御部３６に送出される。
【００２１】
画像記憶部３２は、撮像ユニット４０が所定の撮像タイミングで、撮像したライン画像データを取り込んで記憶するための記憶手段である。
欠陥情報抽出部３３は、画像記憶部３２に記憶した２次元画像を画像処理して、繰り返しパターンＰの正常なパターンと異なる画像を欠陥画像として抽出するための手段である。
【００２２】
位置合わせ処理部３４は、往路および復路で撮像された２次元画像にそれぞれ含まれる幅Ｗの重複部分の画像を比較して、２つの２次元画像の各画素位置の移動および回転を行って位置合わせを行い、ウエハ５の全面画像情報に変換する処理を行うものである。
欠陥判定部３５は、重複部分のそれぞれの欠陥情報を比較して登録する欠陥情報を決定する処理を含む欠陥判定を行うものである。
位置合わせ処理部３４で得られた全面画像情報と、欠陥判定部３５で登録が決定された欠陥情報とは、装置制御部３６に送出できるようになっている。
【００２３】
装置制御部３６は、装置全体の動作制御を行うもので、操作部８、移動撮像制御部３１、画像記憶部３２、欠陥情報抽出部３３、位置合わせ処理部３４、欠陥判定部３５、表示部７、ライン状照明光源４４、および暗視野照明光源４７と電気的に接続されている。そして、操作部８からの操作入力に応じて、それぞれに対して制御信号を送出して、それぞれの動作制御を行うとともに、それぞれと通信を行って各種データ、画像データを取得し、表示部７に表示できるようになっている。
【００２４】
このような制御ユニット３０は、図２に示す機能ブロックを専用のハードウェアとして実現するようにしてもよいが、本実施形態では、ＣＰＵ、メモリ、入出力インタフェース、外部記憶部などを有するコンピュータで構成されている。画像記憶部３２は、メモリおよび外部記憶部により実現され、その他の各機能ブロックは、それぞれの機能に対応する動作を行うプログラムを実行することにより実現される。
【００２５】
次に、表面検査装置１００の動作について、撮像動作と画像の位置合わせ処理とを中心にして説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態に係る表面検査装置の動作を示すフローチャートである。図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係る表面検査装置の撮像動作を示す平面視の動作説明図である。図５（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る表面検査装置で撮像されるウエハ画像の模式説明図である。図５（ｃ）は、位置合わせ処理された全面画像の模式説明図である。図６は、制御ユニットおける位置合わせ処理部の動作を示すフローチャートである。図７は、位置合わせ処理動作についてウエハ画像の重複部分の模式図である。図８は、制御ユニットおける欠陥判定部の動作示すフローチャートである。
【００２６】
表面検査装置１００を用いて、ウエハ５を検査する場合、図３に示すように、ステップＳ１で、ウエハ５をセットする。すなわち、図４（ａ）に示すように、１軸移動ステージ２を図示Ｙ軸負方向側の基準位置に位置させ、ウエハ５を回転ステージ３上に載置して吸着保持する。このとき、例えば、搬送ロボットや基板受取用リフタなどの機器を使用して、基準ノッチ５ａの位置検出を行いながら、ウエハ５を前記の検査開始位置に配置する。
【００２７】
ステップＳ２では、操作部８から検査条件を入力し設定する。検査条件としては、例えば、ライン状照明光源４４を選択し、明視野照明による正反射光の検査を１回行う、といった設定を行う。
【００２８】
ステップＳ３では、ウエハ５の移動と撮像ユニット４０による撮像を開始する。
まず、ライン状照明光源４４を点灯し、モータ２３を駆動して、１軸移動ステージ２を図示Ｙ軸正方向に移動する往路移動を行う。そして、１ライン分の画像を取得する所定タイミングごとにカメラ４１によって撮像位置４６の撮像を行い、ライン画像データを順次画像記憶部３２に送出して記憶する。
１軸移動ステージ２は、撮像位置４６が、ウエハ５に対して図示Ｙ軸負方向側の外部に位置する状態まで移動し停止する（図４（ｂ））。
この工程により図４（ａ）のウエハ撮像領域５１Ａが走査され、図５（ａ）のようなウエハ５の中心線ＬＯを境にした半円部Ａと、他方の半円部Ｂのうち中心線ＬＯから幅Ｗの範囲の部分を加えた画像が、ウエハ画像５２Ａとして記憶される。ここで、ウエハ５の外側は照明光が反射しないため、画像上の暗部をなしており、ウエハ周縁部５ｄが明部と暗部の境界をなしている。
以下では、図５（ａ）にハッチングで示す中心線ＬＯから±Ｗの部分を重複部分６０Ａと称する。
本実施形態では、重複部分６０Ａに、基準ノッチ５ａと、図示Ｘ軸方向に２つの繰り返しパターンＰの画像が含まれている。
【００２９】
ステップＳ４では、ウエハ５の撮像領域の変更を行う。本実施形態では、図４（ｂ）の状態で、回転ステージ３を１８０°回転する。この回転により、図４（ｃ）に示すように、半円部Ａが図示Ｘ軸負方向側に移動し、撮像位置４６の走査範囲に半円部Ｂが含まれる状態となり、撮像領域が変更される。
【００３０】
ステップＳ５では、移動方向を図示Ｙ軸負方向に変えて復路移動させて、ステップＳ３と同様な撮像動作を行い、画像記憶部３２に、図５（ｂ）に示すようなウエハ画像５２Ｂを記憶する。ただし、図５（ｂ）は、図示上下方向を逆に図示している。
ウエハ画像５２Ｂは、ウエハ画像５２Ａの重複部分６０Ａに対応して、略同様の画像からなる重複部分６０Ｂを含んでいる。
【００３１】
次に、ステップＳ６では、ウエハ画像５２Ａ、５２Ｂのそれぞれを、欠陥情報抽出部３３に送出し、適宜のアルゴリズムにより欠陥情報を抽出し、制御ユニット３０のメモリまたは外部記憶部に記憶する。
この欠陥抽出アルゴリズムは、周知のどのような画像処理を用いてもよい。例えば、ウエハ画像５２Ａ、５２Ｂそれぞれで、隣接する繰り返しパターンＰの差分画像を欠陥画像と見なし、その画像の特徴抽出を行ったり、欠陥辞書などを参照したりして、欠陥の種類を判定し、差分画像の分布範囲から欠陥の大きさを算出し、差分画像の重心から欠陥位置を算出する、といった画像処理を採用することができる。
本実施形態では、欠陥の種類について判定誤差を低減するため、複数の欠陥種類に対する重みづけを行った欠陥確度を付与する判定を行う。例えば、ある欠陥が、傷、ホットスポット、ゴミの特徴が混在した場合、予め設定した評価式などにより、それぞれに対する欠陥確度を算出し、傷の欠陥確度７０％、ホットスポットの欠陥確度２０％、ゴミの欠陥確度１０％のような情報を記憶する。ここで、欠陥確度１００％は、特定の欠陥のみに合致する特徴を有することを意味し、欠陥確度０％は、特定の欠陥の特徴を全く有しないことを意味する。
【００３２】
ステップＳ７では、位置合わせ処理部３４によってウエハ画像５２Ａ、５２Ｂの位置合わせ処理を行う。
この位置合わせ処理について、図６を参照して説明する。
ウエハ画像５２Ａ、５２Ｂは、１軸移動ステージ２、回転ステージ３の回転移動の誤差やウエハ５の配置誤差などにより、斜め方向に走査されている場合がある。そのため、ステップＳ７０では、位置合わせするウエハ画像５２Ａ、５２Ｂを順次メモリに呼び出して回転補正を行い、それぞれウエハ画像５３Ａ、５３Ｂとして画像記憶部３２に記憶する。このとき、ステップＳ６で抽出した欠陥情報のうち位置情報についても同様に回転補正した位置情報に更新する。
すなわち、それぞれの画像に含まれる基準ノッチ５ａの画像から、それぞれに共通する座標系を設定して、基準ピンに相当する直径Ｄの仮想円の中心の位置と、ウエハ５の中心Ｏとの位置座標を算出し、それぞれを画像処理のそれぞれを結んで得られる中心線ＬＯの傾きから、共通座標系に対する画像の回転角度ずれを算出し、そのずれ量を補正するように、各画素位置に対応する座標データを回転変換する。そして、その結果を画像記憶部３２に記憶する。
【００３３】
ステップＳ７１では、位置合わせを行うための基準点が取得可能かどうかを判定する。
すなわち、重複部分６０Ａ、６０Ｂの画像中で、それぞれ位置合わせの基準となるパターンまたはポイントを探し、そのような基準点がとれると判定された場合は、ステップＳ７２に移行する。
基準点がとれないと判定された場合は、撮像工程や、前工程までの画像処理工程に何らかの不具合があることが想定されるので、ステップＳ７４に移行し、基準点がとれないというエラー報告を装置制御部３６に送出する。
装置制御部３６では、エラー報告を受け取ると、ステップＳ７６を実行し、位置合わせ処理を異常終了させる。
すなわち、表示部７に、エラー情報を表示して警告する。そして、位置合わせ処理部３４の処理を中断し、次処理工程、例えば同じ検査条件での再撮像をするか、検査をキャンセルするかなどを操作者に問い合わせる画面を表示し、操作入力待ち状態に移行する。
【００３４】
ステップＳ７２では、重複部分６０Ａ、６０Ｂにそれぞれ存在する位置合わせの基準点となるパターンやポイント同士が許容誤差範囲内で一致するように各画素の位置座標を変換し、図５（ｃ）に示すように、重複部分６０Ａ、６０Ｂを最適に重ね合わせた状態とする。
そして、重複部分６０Ａ、６０Ｂに代えて重複部分６０を設けて、ウエハ画像５３Ａ、５３Ｂの半円部Ａ、Ｂをつなぎ合わせたウエハ画像５４（全面画像情報）を作成し、画像記憶部３２に記憶する。そして、必要に応じて、装置制御部３６に送出し、表示部７に表示する。
また、ウエハ画像５３Ａ、５３Ｂの半円部Ａ、Ｂの欠陥情報における位置情報も同様に位置座標を変換しておく。
重複部分６０の画像データは、位置合わせして位置座標を変換した後の重複部分６０Ａ、６０Ｂの画像データを対応画素ごとに平均してもよいし、いずれか一方を選択してもよい。
【００３５】
なお、重複部分６０Ａ、６０Ｂの重ね合わせの基準点は、それぞれに共通するパターンやポイントであれば、必要に応じてどのようなものを用いてもよい、例えば、基準ノッチ５ａ、繰り返しパターンＰ、ウエハ周縁部５ｄなどの形状の一部または全体を利用することができる。
図７には、繰り返しパターンＰの形状を利用して位置ずれ量を算出する場合の例を示した。
図７に示すように、画像５３Ａ、５３Ｂがずれているとする。この場合、例えば、繰り返しパターンＰ１Ａ、Ｐ２Ａとそれらから中心線ＬＯＡ、ＬＯＢに沿う方向に離間した位置にある繰り返しパターンＰ１Ｂ、Ｐ２Ｂがそれぞれ一致するべきパターンであるとする。ここで添え字Ａ、Ｂは、それぞれウエハ画像５３Ａ、５３Ｂのものであることを表す（以下同じ）。
このとき、例えば、繰り返しパターンＰ１Ａ、Ｐ１Ｂの角部の位置から、それぞれ対応するポイントＭＡ、ＭＢや、ＮＡ、ＮＢを算出し、ベクトルＭＡＭＢや、ベクトルＮＡＮＢなどから、ウエハ画像５３Ａ、５３Ｂの位置ずれ量を検出することができる。
また、繰り返しパターンＰ２Ａ、Ｐ２Ｂの角部の位置からそれぞれに対応するポイントＱＡ、ＱＢを算出し、ベクトルＱＡＱＢとベクトルＮＡＮＢなどを用いることにより、互いに中心線ＬＯＡ（ＬＯＢ）に沿う方向に離間した複数の繰り返しパターンＰの位置ずれ量によりウエハ画像５３Ａ、５３Ｂの位置ずれ量を検出することもできる。
これらの位置ずれ量は複数のポイントの値を平均したり、近似式をあてはめたりといった演算処理などで算出してもよい。
【００３６】
ステップＳ７３では、ウエハ画像５４のデータに不備な点がないか判定し、不備がないと判定された場合は、位置合わせ処理を正常終了し、図３のステップＳ８に移行する。
不備があると判定された場合は、ステップＳ７５に移行し、位置合わせ処理が正常に行われなかったというエラー報告を装置制御部３６に送出する。
装置制御部３６では、エラー報告に応じてステップＳ７６を実行し、位置合わせ処理を異常終了する。
ここで、ウエハ画像５４の不備は、例えば、撮像時にウエハ移動機構６の動作不良が起きて撮像範囲内の繰り返しパターンＰが欠けていたり、何らかの理由で位置合わせ処理が失敗してウエハ画像５３Ａ、５３Ｂがずれた状態で重ね合わされたりすることが挙げられる。
前者の場合、ウエハ５の設計情報とウエハ画像５４とを比較することで画像欠けの有無を判定することができる。
後者の場合、ウエハ周縁部５ｄを所定の円弧形状と比較することで位置合わせのずれの有無を判定することができる。
【００３７】
ステップＳ８では、欠陥判定部３５により、ウエハ画像５４の欠陥登録処理を行う。すなわち、重複部分６０では、重複部分６０Ａ、６０Ｂのそれぞれにおいて欠陥情報が取得されており、例えば、撮像条件の変化などによってそれらが異なる場合がある。そのため登録すべき欠陥情報の判定を行うようにしている。これらの処理の詳細を図８に示す。
【００３８】
図８のステップＳ８０では、ウエハ画像５４における重複部分６０を除く半円部Ａ、Ｂの欠陥情報を、制御ユニット３０のメモリまたは外部記憶部の欠陥情報記憶エリアに登録する。
ステップＳ８１では、重複部分６０Ａ、６０Ｂにおいてそれぞれ抽出された欠陥情報を制御ユニット３０のメモリに呼び出す。
【００３９】
ステップＳ８２では、欠陥情報の１つを他の欠陥情報と比較し、一致する欠陥情報があるかどうか判定する。
一致する欠陥情報がある場合、一致した欠陥情報を登録し（ステップＳ８６）、ステップＳ８５に移行する。
一致する欠陥情報がない場合、ステップＳ８３に移行する。
【００４０】
ステップＳ８３では、同一位置の欠陥情報があるかどうか判定する。ここで、欠陥同士の距離が、撮像ユニット４０の解像度やウエハ移動機構６の移動精度などを考慮した一定距離以下であれば、同一位置と判定する。
同一位置に欠陥がある場合、ステップＳ８７で、欠陥種類における欠陥確度を参照し、それぞれの最大の欠陥確度を比較して、より大きな欠陥確度を有する欠陥情報を登録する。その後、ステップＳ８５に移行する。
同一位置に欠陥がない場合、ステップＳ８４で、その欠陥情報を欠陥情報記憶エリアに記憶し、ステップＳ８５に移行する。
【００４１】
ステップＳ８５では、未判定の欠陥情報があるかどうかを判定し、未判定のものがある場合は、ステップＳ８２に移行する。
未判定の欠陥情報がない場合には、欠陥登録処理を正常終了し、ステップＳ９（図３参照）に移行する。
【００４２】
このような欠陥登録処理によれば、欠陥判定部３５によって、同一位置に異なる欠陥情報がある場合、欠陥確度が高い欠陥情報を登録する。そのため、重複部分において、例えば、撮像条件の違いにより画像ボケなどを起こして高い欠陥確度が得られなかった欠陥情報が登録されてしまうことを防止することができ、より精度の高い欠陥情報を登録することができる。
また、重複部分６０Ａ、６０Ｂのいずれか一方で抽出された欠陥情報は、ステップＳ８４で登録されるので、いずれか他方で抽出できなかった可能性のある欠陥の欠陥情報が失われることがない。
したがって、ウエハ５を複数の部分画像に分けて撮像しても、それらの隣接部分での欠陥抽出を良好に行うことができる。
【００４３】
ステップＳ９では、検査を終了するかどうか判定し、検査を終了する場合には、表面検査装置１００のリセットなどの終了処理を実行する。検査を終了しない場合には、ステップＳ２に移行し、上記を繰り返す。
検査終了の判定は、検査条件で設定された検査回数が指定されている場合には、指定回数を実行したかどうか判定して行う。指定回数に達していなくても、操作部８から検査終了の操作入力があった場合には、検査終了の処理を行う。
【００４４】
このような表面検査装置１００によれば、ウエハ５の幅に比べて撮像範囲が小さいカメラ１１を用いて２つの部分画像を撮像し、その位置合わせを重複部分の画像処理により行うので、簡素な構成でも正確に重ね合わせることができる。そして、ウエハ５の全体画像情報および欠陥情報を得ることができる。
したがって、光学ユニット４を小型化し、カメラ１１の撮像素子の画素数の割に高解像度のウエハ画像５４を取得することができる。
また、２つの部分画像の重複部分に少なくとも１つの繰り返しパターンＰを含むので、重複部分の欠陥を二重に取得するため重複部分を設けない場合や、設けたとしても、検査単位である繰り返しパターンＰを分断する場合に比べて、確実かつ正確な欠陥情報を取得することができる。
【００４５】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係る表面検査装置について説明する。
図９（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る表面検査装置の概略構成を示す平面図および正面図である。
【００４６】
本実施形態の表面検査装置１０１は、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、上記第１の実施形態の表面検査装置１００において、ウエハ移動機構６に代えて、ウエハ移動機構７０（移動機構）を備えるものである。
ウエハ移動機構７０は、ウエハ移動機構６の回転ステージ３に代えて、ウエハ５を吸着保持する載置台２０ａを図示Ｘ軸方向に移動可能に保持した１軸移動ステージ２０を備えるものである。１軸移動ステージ２０は、１軸移動ステージ２と同様な機構を採用することができる。
したがって、ウエハ５は、ウエハ移動機構７０により、図示Ｘ軸、Ｙ軸の２軸方向に移動できるようになっている。
【００４７】
このような表面検査装置１０１によれば、上記第１の実施形態とステップＳ３（図３参照）を、１軸移動ステージ２０によって、ウエハ５を図示Ｘ軸負方向に移動する動作に代えることで、上記と同様に、ウエハ５の２つの部分画像を取得し、それらを重ね合わせて全面画像情報や、欠陥情報を取得することができる。したがって、第１の実施形態と同様の作用効果を備える。
この場合の動作制御や画像処理は、ウエハ５を復路走査する際ウエハ５を回転移動しないためウエハ５に対する走査方向が上記第１の実施形態と反対になる、ということに留意すれば上記の説明から容易に理解されるので、詳しい説明は省略する。
【００４８】
また、表面検査装置１０１によれば、１軸移動ステージ２０の移動量を可変して、ウエハ５の２つ以上の部分画像を取得して、全面画像情報を得ることができる。
以下では、このような動作の変形例として、例えば３つの部分画像を取得する場合について、上記とは異なる点を中心に簡単に説明する。
図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の第２の実施形態に係る表面検査装置の撮像動作の変形例を示す平面視の動作説明図である。
【００４９】
本変形例の動作では、撮像レンズ４２ａの倍率を調整するなどして、撮像位置４６の長手方向が、ウエハ５の直径２Ｒの３分の１よりわずかに長い長さＬ３となるように設定する。
そして、ウエハ５の位置を図示Ｘ方向に移動して、３回走査して、３つの部分画像を取得する。
まず１回目の走査で、ウエハ５を図示Ｙ軸正方向側に移動し、図示Ｘ軸正方向側の幅Ｌ３の部分であるウエハ撮像領域６１Ａを撮像する（図１０（ａ）参照）。
次に、１軸移動ステージ２０を図示Ｘ軸正方向側に距離（Ｌ３−Ｗ３）だけ移動してから、１軸移動ステージ２をＹ軸負方向に移動し、中心線ＬＯを含むウエハ撮像領域６１Ｂを撮像する（図１０（ｂ）参照）。
次に、１軸移動ステージ２０を図示Ｘ軸正方向に距離（Ｌ３−Ｗ３）だけ移動してから、１軸移動ステージ２をＹ軸正方向に移動し、ウエハ５のＸ軸負方向側のウエハ撮像領域６１Ｃを撮像する。
したがって、それぞれの撮像領域の隣接側の領域に、幅Ｗ３の重複撮像領域がそれぞれ形成される。すなわち、ウエハ撮像領域６１Ａの重複撮像領域７１ａはウエハ撮像領域６１Ｂの重複撮像領域７１ｂと重複し、ウエハ撮像領域６１Ｂの重複撮像領域７１ｃはウエハ撮像領域６１Ｃの重複撮像領域７１ｄと重複している。
それぞれの重複撮像領域の幅Ｗ３は、それぞれ、繰り返しパターンＰが少なくとも１つ含まれるような大きさに設定する。
【００５０】
このようにして、各撮像領域に応じて取得したウエハ画像を、各重複撮像領域に対応する重複部分の画像を用いて、上記と同様に重ね合わせることにより、ウエハ５の全面画像情報と欠陥情報が取得される。
【００５１】
このような変形例の動作によれば、２つの部分画像を取得する場合に比べて、約３分の２の範囲Ｌ３を撮像するので、全面画像の画素数が約１．５倍となり、より高分解能の画像を取得することができる。したがって、より小さな欠陥を容易に検出できるようになる。
なお、本実施形態では、上方向に向けられた表面用の表面検査装置として説明したが、ウエハ５の下に回転ステージ等が不要となるので、例えば、図１１に示すように一方の表面が上方向に向けられたときの裏面側（下方向）からウエハ５の表面を検査する裏面用表面検査装置１０１Ａ（表面検査装置）に変形してもよい。裏面用表面検査装置１０１Ａは、表面検査装置１０１の１軸移動ステージ２０に代えて、ウエハ５を裏面側（Ｚ軸負方向側）から観察できるように、複数の爪部２０ｂによりウエハ５の周縁部を保持する載置台２０ｃをＸ軸方向に移動する１軸移動ステージ２０Ａを備え、この１軸移動ステージ２０Ａを、例えば、ガイド２１とリニアモータ２１Ａとからなるウエハ移動機構７０Ａ（移動機構）によりベース１上でＹ軸方向に移動可能に保持し、光学ユニット４をウエハ５の裏面側に配置したものである。光学ユニット４は、表面検査装置１０１の照明部、撮像ユニットを上下逆に配置している。
ここで、複数の爪部２０ｂに替えてウエハ５を保持可能とするよう外周にＶ字溝をもつローラに置き替えてもよい。ローラを回転させる機能を備えれば、ウエハ５を回転自在にすることができる。
また、この場合の照明部は、裏面のレジストの回り込みやキズを観察するために暗視野照明のみを設けるようにしてもよい。
【００５２】
［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態に係る表面検査装置について説明する。
図１２は、本発明の第３の実施形態に係る表面検査装置の概略構成を示す平面図である。
【００５３】
本実施形態の表面検査装置１０２は、図１２に示すように、上記第１の実施形態の表面検査装置１００において、光学ユニット４に代えて、光学ユニット４Ａ、４Ｂを備えるものである。
光学ユニット４Ａは、光学ユニット４から暗視野照明光源４７を削除したものである。そして、光学ユニット４Ａの撮像位置４６Ａは、上記第１の実施形態の往路走査時におけるウエハ撮像領域５１Ａの範囲を撮像できるような位置に設定される。
光学ユニット４Ｂは、光学ユニット４において、ライン状照明光源４４、ミラー４３を削除したものである。そして、光学ユニット４Ｂの撮像位置４６Ｂは、上記第１の実施形態の復路走査時におけるウエハ撮像領域５１Ｂと同じ範囲を撮像できるような位置に設定される。
【００５４】
このような表面検査装置１０２によれば、上記第１の実施形態と同様にして、光学ユニット４Ａにより、明視野照明の条件でのウエハ画像５４が取得される。
一方、それと平行して、光学ユニット４Ｂを動作させることにより、部分画像の取得順序は逆転するものの、光学ユニット４Ｂにより、暗視野照明の条件でのウエハ画像５４が取得される。
したがって、１つのウエハ５に対する２種類の光源、撮像ユニットを用いた自動検査を同時並行的に行うことができる。したがって、検査効率を著しく向上することができる。
【００５５】
なお、上記の説明では、撮像位置を固定して、被検体を移動する相対移動を行う構成の例で説明したが、同等の相対移動を行うことができれば、被検体を固定して撮像部を移動してもよい。
また、被検体と撮像部とを同時に移動できるようにしてもよい。この場合、相対移動量をそれぞれに分散することができるので、可動範囲を縮小することができ、よりコンパクトな装置を構成することができる。
また、例えば、第１の実施形態の光学ユニット４をＸ軸方向に移動可能な構成としておけば、ウエハ移動機構６が１軸移動ステージ２と回転ステージ３とからなる構成でも、３つ以上の部分画像を取得することができる。
【００５６】
また、上記の第２の実施形態の変形例の説明では、撮像位置の長手方向の幅を縮小することで、複数の部分画像を取得してより高分解能の検査を行う場合の例で説明したが、より大きな被検体を同一の分解能で検査する場合に用いてもよい。この場合、被検体の大きさに比べて、コンパクトな装置を構成することが可能となる。また、部分画像の数を増やしていけば、より大きな被検体に対しても対応できるという利点がある。
【００５７】
また、上記第３の実施形態の説明では、２つの撮像部が、明視野照明を行うものと暗視野照明を行うものとである場合の例で説明したが、２つの撮像部はこの組み合わせに限定されるものではない。例えば、回折光を撮像する撮像部や、波長の異なる照明光を照射する撮像部など、他の種類の撮像部と組み合わせることも可能である。
また、併設する撮像部は、２つに限定されるものではない。例えば、第２の実施形態の変形例のように、２つ以上の部分画像を得るための撮像位置が設けられている構成において、各撮像位置ごとに撮像部を設けてもよい。
【００５８】
また、上記の各実施形態に記載された構成要素は、技術的に可能であれば、本発明の技術的思想の範囲内で適宜組み合わせて実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る表面検査装置の概略構成を示す平面図および正面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る表面検査装置の制御ユニットの概略構成を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る表面検査装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る表面検査装置の撮像動作を示す平面視の動作説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る表面検査装置で撮像されるウエハ画像の模式説明図および位置合わせ処理された全面画像の模式説明図である。
【図６】制御ユニットおける位置合わせ処理部の動作を示すフローチャートである。
【図７】位置合わせ処理動作についてウエハ画像の重複部分の模式図である。
【図８】制御ユニットおける欠陥判定部の動作示すフローチャートである。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る表面検査装置の概略構成を示す平面図および正面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る表面検査装置の撮像動作の変形例を示す平面視の動作説明図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る表面検査装置を裏面側を検査する装置に変形した構成を示す平面図および正面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る表面検査装置の概略構成を示す平面図である。
【符号の説明】
【００６０】
２、２０、２０Ａ  １軸移動ステージ
３  回転ステージ
４、４Ａ、４Ｂ  光学ユニット
５  ウエハ（被検体）
５ａ  基準ノッチ（位置基準部）
６、７０、７０Ａ  ウエハ移動機構（移動機構）
３０  制御ユニット
３１  移動撮像制御部
３３  欠陥情報抽出部
３４  位置合わせ処理部
３５  欠陥判定部
３６  装置制御部
４０  撮像ユニット（撮像部）
４１  カメラ
４２  撮像光学系
４４  ライン状照明光源
４６、４６Ａ、４６Ｂ  撮像位置（部分画像取得位置）
４７  暗視野照明光源
５１Ａ、５１Ｂ  ウエハ撮像領域
５２Ａ、５２Ｂ、５３Ａ、５３Ｂ  ウエハ画像
５４  ウエハ画像（全面画像情報）
６０、６０Ａ、６０Ｂ  重複部分
７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ  重複撮像領域
１００、１０１、１０２  表面検査装置
１０１Ａ  裏面用表面検査装置（表面検査装置）
Ｐ、Ｐ１Ａ、Ｐ２Ａ、Ｐ１Ｂ、Ｐ２Ｂ  繰り返しパターン
【図１】
2007292606.tif 000003
【図２】
2007292606.tif 000004
【図３】
2007292606.tif 000005
【図４】
2007292606.tif 000006
【図５】
2007292606.tif 000007
【図６】
2007292606.tif 000008
【図７】
2007292606.tif 000009
【図８】
2007292606.tif 000010
【図９】
2007292606.tif 000011
【図１０】
2007292606.tif 000012
【図１１】
2007292606.tif 000013
【図１２】
2007292606.tif 000014