(57)【要約】【課題】専用のアライメント機構や自動焦点機構を用いることなく、基板の、予め設定された位置での画像、特に合焦状態の画像を得ることができる外観検査装置を提供する。【解決手段】ステージ２はウェハ１を吸着保持する。ステージ回転機構３はステージ２を回転させる。第１の撮像部５は第１の観察光学系４を通して、第２の撮像部８は第２の観察光学系７を通して、それぞれウェハ１を撮像し、画像信号を生成する。画像処理部１０１およびずれ量計算部１０２によって、第２の撮像部８で合焦が得られるときの位置からの第２の観察光学系７の位置のずれ量が検出される。この位置のずれ量に基づいて、移動機構制御部１０４および第２の移動機構９によって、ウェハ１に対する第２の観察光学系７の相対位置が制御される。【選択図】図１
2007251143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を回転可能に保持する保持手段と、
前記基板を観察するための第１および第２の観察光学系と、
前記第１の観察光学系を通して前記基板を撮像し、第１の画像信号を生成する第１の撮像手段と、
前記第２の観察光学系を通して前記第１の撮像手段とは別方向から前記基板を撮像し、第２の画像信号を生成する第２の撮像手段と、
前記第１の撮像手段で撮像した画像上の予め設定された位置からの前記基板の位置のずれ量を検出する位置ずれ検出手段と、
前記位置ずれ検出手段によって検出された前記位置のずれ量に基づいて、前記基板に対する前記第２の観察光学系の相対位置を制御する相対位置制御手段と、
を備えたことを特徴とする外観検査装置。
【請求項２】
前記撮像した画像上の予め設定された位置は、前記第２の撮像手段で合焦が得られる位置であることを特徴とする請求項１に記載の外観検査装置。
【請求項３】
前記第１の観察光学系と前記第２の観察光学系を連結する連結手段をさらに備え、前記第１の観察光学系に対する前記第２の観察光学系の相対位置が固定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の外観検査装置。
【請求項４】
前記相対位置制御手段は、前記第２の観察光学系を移動することによって、前記基板に対する前記第２の観察光学系の相対位置を制御することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の外観検査装置。
【請求項５】
前記相対位置制御手段は、前記基板を移動することによって、前記基板に対する前記第２の観察光学系の相対位置を制御することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の外観検査装置。
【請求項６】
前記第１または第２の撮像手段によって生成された前記画像信号に基づいて、基準に対する前記基板の相対的な傾きのずれ量を検出する角度ずれ検出手段と、
前記角度ずれ検出手段によって検出された前記傾きのずれ量に基づいて、前記基板の相対的な傾きを制御する傾き制御手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかの項に記載の外観検査装置。
【請求項７】
前記第１の観察光学系および前記第２の観察光学系の一方は、前記基板の端面を前記基板の主面にほぼ垂直な方向から観察することが可能となるように配置され、他方は、前記基板の端面を前記基板の主面にほぼ平行な方向から観察することが可能となるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の外観検査装置。
【請求項８】
前記位置ずれ検出手段は、前記第１の撮像手段で撮像した画像上の予め設定された位置からの前記基板の位置の第１のずれ量と、前記第２の撮像手段で撮像した画像上の予め設定された位置からの前記基板の位置の第２のずれ量とを検出し、
前記相対位置制御手段は、前記第１のずれ量に基づいて、前記基板に対する前記第２の観察光学系の相対位置を制御する処理と、前記第２のずれ量に基づいて、前記基板に対する前記第１の観察光学系の相対位置を制御する処理とを同時に並列に実行する、または時分割で切り替えながら交互に実行する
ことを特徴とする請求項１に記載の外観検査装置。
【請求項９】
前記角度ずれ検出手段は、前記画像信号から求めた輝度分布に基づいて、基準に対する前記基板の相対的な傾きのずれ量を検出することを特徴とする請求項６に記載の外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハ等の基板の外観を検査する外観検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハ等の基板を用いた製造工程においては、検査対象物たる基板の端面部を観察し、傷等の欠陥の有無を検査することが行われている。この端面部は、基板の側面部やその近傍の表裏面部分、および面取り部や、不要なレジストを除去した表面の部分を含めてベベル部とも呼ばれる。この検査（ベベル検査）に用いられる装置として、例えばウェハを搭載するステージと、ウェハを撮像するための複数の光学系とを有し、半導体ウェハの端面部を観察可能な装置がある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２２１７４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ステージ上に載置された基板に対して、ステージの回転時にステージの回転中心位置と基板の中心位置とのずれによる偏芯が発生している場合、従来技術においては、アライメント機構により、基板の中心位置がステージの回転中心に位置決めされる。より厳密なウェハ外周の観察を行う際には、ＸＹステージの駆動機構との連動動作により偏芯を吸収し、画像が取得される。しかしながら、基板の面に垂直な方向の反りが基板にあるときは、この反りをＸＹステージで吸収できない。そのため、複数の方向からウェハを観察する場合、合焦位置を補正するために自動焦点機構を追加しなければならず、コストが上昇するという問題があった。また、端面部を基板の側面方向から撮像し、その画像をモニタ上に表示したとき、基板の反りにより、端面部の位置がステージの回転に伴って移動してしまい、観察しづらいという問題もあった。
【０００４】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、自動焦点機構を用いることなく、基板の端面部の画像を予め設定された位置で得ることができる外観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】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、基板を回転可能に保持する保持手段と、前記基板を観察するための第１および第２の観察光学系と、前記第１の観察光学系を通して前記基板を撮像し、第１の画像信号を生成する第１の撮像手段と、前記第２の観察光学系を通して前記第１の撮像手段とは別方向から前記基板を撮像し、第２の画像信号を生成する第２の撮像手段と、前記第１の撮像手段で撮像した画像上の予め設定された位置からの前記基板の位置のずれ量を検出する位置ずれ検出手段と、前記位置ずれ検出手段によって検出された前記位置のずれ量に基づいて、前記基板に対する前記第２の観察光学系の相対位置を制御する相対位置制御手段とを備えたことを特徴とする外観検査装置である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、自動焦点機構を用いることなく、基板の端面部の画像を予め設定された位置で得ることができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態による外観検査装置の構成を示している。半導体等の基板であるウェハ１はステージ２上に載置されている。ステージ２はウェハ１を吸着保持する。ステージ回転機構３はステージ２を回転させる。基板の保持手段たるステージ２およびステージ回転機構３によって、ウェハ１は回転可能に保持されている。
【０００８】
ウェハ１の端面を含む周縁部を２方向から観察するため、２つの観察光学系（第１の観察光学系４および第２の観察光学系７）が設けられている。ここで、２つの観察光学系は、光軸が直交するよう配置されているが、平行でない角度を持って配置されていれば、任意の角度で配置可能である。第１の観察光学系４および第２の観察光学系７は共に、ウェハ１から入射する光を集光するレンズ等の光学部品を備えている。第１の観察光学系４はウェハ１の主面にほぼ垂直な方向から、また第２の観察光学系７はウェハ１の主面にほぼ平行な方向からウェハ１の端面を観察するように設けられている。図示しないが、照明装置が設けられていてもよい。照明装置としては、光源からの光を光ファイバーで導いたり、ＬＥＤを多数設けたりして用いればよい。また、観察光学系は、顕微鏡の対物レンズのような単焦点距離のものであっても、ズームレンズであってもよい。
【０００９】
第１の観察光学系４を通過した光は第１の撮像部５の撮像面に入射し、第２の観察光学系７を通過した光は第２の撮像部８の撮像面に入射する。第１の撮像部５および第２の撮像部８はCCD等の撮像素子を備えており、ウェハ１を撮像して画像信号を生成する。第１の観察光学系４および第１の撮像部５は、第１の移動機構６（相対位置制御手段）によって矢印Ａの方向（第１の観察光学系４の光軸方向）に一体で移動可能である。また、第２の観察光学系７および第２の撮像部８は、第２の移動機構９（相対位置制御手段）によって矢印Ｂの方向（第２の観察光学系７の光軸方向）に一体で移動可能である。第１の移動機構６および第２の移動機構９によって、２つの観察光学系とウェハ１の距離を調節することが可能である。
【００１０】
第１の撮像部５は、ビデオ信号線１４によって制御装置１０に接続され、第２の撮像部８は、ビデオ信号線１５によって制御装置１０に接続されている。第１の移動機構６は、移動機構制御信号線１６によって制御装置１０に接続され、第２の移動機構９は、移動機構制御信号線１７によって制御装置１０に接続されている。ステージ回転機構３は、回転機構制御信号線１８によって制御装置１０に接続されている。
【００１１】
制御装置１０は、外観検査装置の各部の制御や演算を行う機能を有している。制御装置１０において、画像処理部１０１は、第１の撮像部５によって生成された画像信号を、ビデオ信号線１４を介して取得すると共に、第２の撮像部８によって生成された画像信号を、ビデオ信号線１５を介して取得し、後述する輝度情報を取得するための画像処理を行う。
【００１２】
ずれ量計算部１０２（位置ずれ検出手段）は、画像処理部１０１によって取得された輝度情報に基づいて、撮像した画像上の予め設定された位置からのウェハ端部の位置のずれ量を算出する。本実施形態では、予め設定された位置を、第２の撮像部８で合焦が得られるときの位置として、この位置からの第２の観察光学系７の位置ずれ量を算出する。第２の撮像部８で合焦が得られる位置に第２の観察光学系７がある場合、合焦したウェハ１の像が第２の撮像部８で撮像されるが、ウェハ１の偏芯や反りによって、ウェハ１に対する第２の観察光学系７の相対位置がこの位置からずれてしまうので、その位置を補正するために上記の位置ずれ量が算出される。また、ずれ量計算部１０２は同様に、第２の撮像部８によって生成された画像信号に基づいて、第１の撮像部５で合焦が得られるときの位置からの第１の観察光学系４の位置ずれ量を算出する機能も有している。
【００１３】
記憶部１０３は、ずれ量計算部１０２が位置ずれ量を算出する際に用いる情報等を記憶する。移動機構制御部１０４（相対位置制御手段）は、移動機構制御信号線１６を介して第１の移動機構６へ制御信号を出力することによって第１の観察光学系４および第１の撮像部５の位置を一体で制御すると共に、移動機構制御信号線１７を介して第２の移動機構９へ制御信号を出力することによって、第２の観察光学系７および第２の撮像部８の位置を一体で制御する。また、移動機構制御部１０４は、回転機構制御信号線１８を介してステージ回転機構３へ制御信号を出力することによって、ステージ回転機構３の回転動作を制御する。本実施形態では移動機構制御部１０４と第1の移動機構６と第２の移動機構９とによって相対位置制御手段が構成されている。モニター１１（表示手段）は、第１の撮像部５および第２の撮像部８によって撮像されたウェハ１の画像を表示する。
【００１４】
次に、本実施形態による焦点制御方法を説明する。図２（ａ）は、第１の撮像部５によって生成された画像信号に基づいた画像を示している。ウェハ１の平らな主面が写っている部分では画像が比較的明るく、ウェハ１が写っていない部分では画像が暗くなっている。画像処理部１０１は、第１の撮像部５によって生成された画像信号に基づいて、１ライン分の画素の輝度情報を取り出す。この輝度情報は、図２（ａ）に示される直線２０１に沿った画素の輝度情報であり、その分布は、図３（ａ）に示されるような輝度分布として表される。
【００１５】
画像処理部１０１は、この輝度分布を描く曲線３０１の、大きく輝度の変化する点である特徴点３０２を検出する。特徴点３０２は、ウェハ１の端部２０２に相当する点である。例えば図３（ａ）に示される輝度分布を描く曲線３０１の微分処理を行うことにより、最も変化量の大きな点を特徴点３０２とすることができる。画像処理部１０１によって検出された特徴点３０２の位置情報はずれ量計算部１０２へ出力される。ずれ量計算部１０２は特徴点３０２の位置の変化を追跡する。すなわち、特徴点３０２の位置が、第２の撮像部８で合焦が得られている場合の位置（この位置を基準位置とする）から何画素分ずれているのかをずれ量計算部１０２は算出する。
【００１６】
上記の計算のため、第２の撮像部８で合焦が得られているときの輝度分布上の特徴点３０２の基準位置を求めておく必要がある。例えば、第２の撮像部８で合焦が得られるように第２の観察光学系７および第２の撮像部８が予め配置された状態で、画像処理部１０１は、第１の撮像部５によって生成された画像信号から求めた輝度分布上の特徴点３０２の位置を検出する。この状態での特徴点３０２の位置は、第２の観察光学系７の位置と関連付けられて、基準位置の位置情報として記憶部１０３に格納される。続いて、第１の撮像部５によって新たな画像信号が生成された場合、ずれ量計算部１０２は、基準位置の位置情報を記憶部１０３から読み出し、新たに得られた特徴点３０２の位置が基準位置から何画素分ずれているのかを算出し、位置ずれ量の情報として移動機構制御部１０４へ出力する。
【００１７】
移動機構制御部１０４は、この位置ずれ量の情報と１画素当たりの距離とから上記の両位置間の実際の距離を算出し、第２の移動機構９による第２の観察光学系７および第２の撮像部８の移動量に変換する。この移動量に従って、第２の移動機構９は第２の観察光学系７および第２の撮像部８を移動する。この移動によって、第２の撮像部８では合焦した状態の像が得られる。ウェハ１の回転に伴って上記の処理を繰り返すことにより、観察時のウェハ１と第２の観察光学系７および第２の撮像部８との距離を一定に保つことができる。
【００１８】
上記と同様にして、第２の撮像部８によって撮像された画像に基づいて、第１の観察光学系４および第１の撮像部５の位置が制御される。図２（ｂ）は、第２の撮像部８によって生成された画像信号に基づいた画像を示している。ウェハ１の端面が写っている部分では画像が比較的明るく、ウェハ１が写っていない部分では画像が暗くなっている。画像処理部１０１は、第２の撮像部８によって生成された画像信号に基づいて、１ライン分の画素の輝度情報を取り出す。この輝度情報は、図２（ｂ）に示される所定の直線２０３に沿った画素の輝度情報であり、その分布は、図３（ｂ）に示されるような輝度分布として表される。
【００１９】
画像処理部１０１は、この輝度分布を描く曲線３０３の特徴点３０４を検出する。特徴点３０４は、大きく輝度の変化する２つの点の中点に該当すると共に、ウェハ１の端面の中心位置に相当する点である。例えば図３（ｂ）に示される輝度分布を描く曲線３０３の微分処理を行うことにより、変化量の大きい点を２つ抽出し、それら２つの点の中点を特徴点３０４とすることができる。画像処理部１０１によって検出された特徴点３０４の位置情報はずれ量計算部１０２へ出力される。ずれ量計算部１０２は、特徴点３０４の位置が基準位置から何画素分ずれているのかを算出する。
【００２０】
上記の計算のため、前述したのと同様に、例えば第１の撮像部５で合焦が得られるように第１の観察光学系４および第１の撮像部５が予め配置された状態で、画像処理部１０１は、第２の撮像部８によって生成された画像信号から求めた輝度分布上の特徴点３０４の位置を検出する。この状態での特徴点３０４の位置は、第１の観察光学系４の位置と関連付けられて、基準位置の位置情報として記憶部１０３に格納される。続いて、第２の撮像部８によって新たな画像信号が生成された場合、ずれ量計算部１０２は、基準位置の位置情報を記憶部１０３から読み出し、新たに得られた特徴点３０４の位置が基準位置から何画素分ずれているのかを算出し、位置ずれ量の情報として移動機構制御部１０４へ出力する。
【００２１】
移動機構制御部１０４は、この位置ずれ量の情報と１画素当たりの距離とから上記の両位置間の実際の距離を算出し、第１の移動機構６による第１の観察光学系４および第１の撮像部５の移動量に変換する。この移動量に従って、第１の移動機構６は第１の観察光学系４および第１の撮像部５を移動する。この移動によって、第１の撮像部５では合焦した状態の像が得られる。ウェハ１の回転に伴って上記の処理を繰り返すことにより、観察時のウェハ１と第１の観察光学系４および第１の撮像部５との距離を一定に保つことができる。
【００２２】
このようにして撮像したウェハ１の端面部をモニター１１に表示させ、検査者が目視による検査を行う。また、輝度データの異常値を検出して欠陥の有無を判定する欠陥検出部を制御装置１０に設けて、その検査結果をモニター１１へ出力するようにしてもよい。
【００２３】
上述したように、本実施形態による外観検査装置は、ウェハ１の端面を含む部位を２方向以上から観察および撮像するため、少なくとも２つの観察光学系および２つの撮像部を備えており、第２の撮像部８（または第１の撮像部５）によって生成された画像信号に基づいて、第１の撮像部５（または第２の撮像部８）で合焦が得られるときの位置からの第１の観察光学系４（または第２の観察光学系７）の位置のずれ量を検出し、その位置のずれ量に基づいて、基板に対する第１の観察光学系４（または第２の観察光学系７）の相対的な位置を制御する。
【００２４】
より詳細には、ウェハ１の端面（または主面）を撮像して得られた画像上で、ウェハ１の端面（または主面）を横切るラインに沿った輝度分布の特徴点を検出し、第２の撮像部８（または第１の撮像部５）で合焦が得られる基準位置からの特徴点の位置のずれが上記のずれ量として検出される。したがって、アライメント機構や自動焦点機構を用いることなく、基板の端面部の、予め設定された位置での画像、特に合焦状態の画像を高速に得ることができる低コストの外観検査装置を実現することができる。
【００２５】
なお、ウェハ１に対する第１の観察光学系４の相対的な位置の制御処理と、ウェハ１に対する第２の観察光学系７の相対的な位置の制御処理とを同時に並列に実行してもよいし、これらの制御処理を高速に切り替えながら交互に実行してもよい。本実施形態では、第１の観察光学系４の位置の制御処理と第２の観察光学系７の位置の制御処理とをそれぞれ独立に実行することが可能であるため、２つの制御処理を同時に並列に実行すること、および２つの制御処理を時分割で切り替えながら交互に実行することのどちらも可能である。２つの制御処理を同時に並列に実行する場合には、基板撮像時の回転を高速に行うことができる。
【００２６】
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。図４は、本実施形態による外観検査装置の構成を示している。本実施形態においては、第１の観察光学系４および第１の撮像部５と第２の観察光学系７および第２の撮像部８は、光学系・撮像部連結部２０（連結手段）によって連結され、固定されている。これらは一体で移動するため、第１の観察光学系４および第１の撮像部５に対する第２の観察光学系７および第２の撮像部８の相対位置は常に固定される。ただし、どちらかに微小な角度や位置を設けていてもよい。
【００２７】
光学系・撮像部連結部２０には光学系・撮像部移動機構１９が接続されている。ここで、移動機構には周知の技術を使用している。例えば、ボールネジやリニアモータ等を使用すればよい。２つの観察光学系および撮像部と光学系・撮像部連結部２０は、光学系・撮像部移動機構１９によって矢印ＣおよびＤの方向に一体で移動可能である。光学系・撮像部移動機構１９は、移動機構制御信号線２１によって制御装置１０に接続されている。制御装置１０の移動機構制御部１０４は、移動機構制御信号線２１を介して光学系・撮像部移動機構１９へ制御信号を出力することによって２つの観察光学系および撮像部と光学系・撮像部連結部２０の位置を一体で制御する。
【００２８】
第１の撮像部５および第２の撮像部８のそれぞれにおいて、合焦した像を得るための焦点制御の方法は第１の実施形態と同様である。本実施形態においては、２つの観察光学系および撮像部が一体で移動するため、第２の観察光学系７および第２の撮像部８が第２の観察光学系７の光軸に沿って移動すると、第１の観察光学系４および第１の撮像部５も同じ方向に同じ移動量で移動する。同様に、第１の観察光学系４および第１の撮像部５が第１の観察光学系４の光軸に沿って移動すると、第２の観察光学系７および第２の撮像部８も同じ方向に同じ移動量で移動する。
【００２９】
このため、ウェハ１が回転しても、観察時のウェハ１と各観察光学系の距離を一定に保つと共に、偏芯や反り等に伴ってウェハ１が撮像画像上で移動することなくウェハ１の観察を行うことができる。例えば、偏芯や反り等のためにウェハ１の端部が矢印Ｄ方向に移動した場合に、その移動に伴う焦点調節のため第２の観察光学系７および第２の撮像部８が同方向に移動する。このままでは、ウェハ１の主面に対する第１の観察光学系４の観察位置がずれてしまうため、第１の撮像部５で撮像された画像内でウェハ１が上下や左右等に動いてしまう。
【００３０】
しかし、本実施形態では第１の観察光学系４および第１の撮像部５も第２の観察光学系７および第２の撮像部８と同方向に同じ移動量で移動するため、第１の撮像部５で撮像された画像内でのウェハ１の位置を常に一定に保つことができる。これは、第２の撮像部８で撮像された画像についても同様である。ウェハ１の撮像画像内での位置が一定に保たれることから、特に高倍率で観察を行う際に本実施形態は有効である。また、第１の撮像部５からの信号と第２の撮像部８からの信号の両方を高速に時分割で切り替えて、どちらかをずれ検出に用いる、または両方の撮像部からの信号を並列に処理して得られた両方の処理結果を同時にずれ検出に用いることによって、第１の観察光学系４および第１の撮像部５と第２の観察光学系７および第２の撮像部８の全体を移動させながら、常に一定の焦点および観察位置で撮像することが可能となる。また、ウェハ１の全周分の画像を取得して記憶部１０３に蓄積した場合に、それらの画像のつなぎ合わせが容易に行える。
【００３１】
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。以下、第１および第２の実施形態と異なる部分を中心に説明する。図５は、本実施形態による外観検査装置の構成を示している。本実施形態においては、第２の実施形態による外観検査装置に対して、第３の観察光学系２２、第３の撮像部２３、および角度調整機構２４が設けられている。第３の観察光学系２２および第３の撮像部２３は、第１の観察光学系４および第１の撮像部５と対向するように設けられている。第３の撮像部２３は、ビデオ信号線２５によって制御装置１０に接続されており、第３の撮像部２３によって生成された画像信号は制御装置１０の画像処理部１０１に入力される。これによって、ウェハ１を下側から撮像することもできる。
【００３２】
画像処理部１０１は、第１の実施形態と同様にして、各撮像部によって生成された画像信号に基づいて、輝度分布上の特徴点の位置等の情報を検出する。ずれ量計算部１０２は、第１の撮像部５および第３の撮像部２３の各々によって生成された画像信号から求めた情報（輝度分布上の特徴点の位置情報等）に基づいて、基準となる傾きからのウェハ１の傾きのずれ（角度ずれ）を算出する。ずれ量計算部１０２は、算出したウェハ１の角度ずれ量の情報を移動機構制御部１０４へ出力する。
【００３３】
光学系・撮像部連結部２０には角度調整機構２４が設けられている。角度調整機構２４によって光学系・撮像部連結部２０のアーム２０ａが３つの観察光学系の光軸の交点を中心点として回転し、各々の観察光学系および撮像部、特に第２の観察光学系７および第２の撮像部８に対するウェハ１の相対的な傾きが制御される。この制御のため、まず、ウェハ１に対する各々の観察光学系および撮像部の傾きが、基準となる傾き（基準角度）に設定された状態で、第２の撮像部８によって撮像が行われる。画像処理部１０１は、第２の撮像部８によって生成された画像信号から、傾きの制御に必要な情報（画像信号から求めた輝度分布等）を検出する。検出された情報は、基準となる傾きに関する情報として記憶部１０３に格納される。例えば、輝度分布が第２の観察光学系７の位置と関連付けられて記憶部１０３に格納される。
【００３４】
続いて、ずれ量計算部１０２は、基準となる傾きの情報を記憶部１０３から読み出す。ずれ量計算部１０２は、図６に示されるように、第２の撮像部８で取得した画像の輝度分布の頂点を通る中心線で左右に分割された領域の面積を求める。さらに、ずれ量計算部１０２は、２つの領域の面積の比率に応じた角度のずれを計算し、移動機構制御部１０４に通知する。移動機構制御部１０４は、輝度分布内の左右２つの領域のうち、面積の小さい領域の方向へ第２の観察光学系７が移動し、２つの領域の面積が同じになるよう、３つの観察光学系の光軸の交点を中心として、アーム２０ａを回転させる。高速に第２の撮像部８で取得した画像の角度ずれを検出しながら、アーム２０ａを回転させ、輝度分布内の左右２つの領域の面積が等しくなった時点で回転を止める。これによって、基準に対するウェハ１の傾きが補正される。
【００３５】
角度調整機構２４は角度制御信号線２６によって制御装置１０の移動機構制御部１０４に接続されている。移動機構制御部１０４は、ずれ量計算部１０２によって算出されたウェハ１の相対的な傾きのずれを補正するようにアーム２０ａを回転させるため、角度制御信号線２６に制御信号を出力し、角度調整機構２４に対してアーム２０ａの回転を指示する。指示を受けた角度調整機構２４によって、アーム２０ａの傾きが所望の角度分、変更される。
【００３６】
上述したように本実施形態によれば、ウェハ１と第２の観察光学系７および第２の撮像部８との間の相対的な角度が一定に保たれるので、照明装置が第２の観察光学系７と一体に形成されて、同時に移動するように構成されていれば、観察時に第２の撮像部８で撮像される画像の明るさを一定に保つことができる。なお、ウェハ１と第２の観察光学系７および第２の撮像部８との間の相対的な角度を制御すればよいので、回転機構はステージ２側に設けられていてもよい。
【００３７】
次に、本発明の第４の実施形態を説明する。以下、第１〜第３の実施形態と異なる部分を中心に説明する。図７は、本実施形態による外観検査装置の構成を示している。本実施形態においては、第１の実施形態による外観検査装置に対してステージ移動機構２７（相対位置制御手段）が設けられている。ステージ移動機構２７はステージ回転機構３の下に設けられており、ウェハ１、ステージ２、およびステージ回転機構３の全体を２つの観察光学系の光軸に沿った方向（矢印ＥおよびＦの方向）に移動させる。ステージ移動機構２７は、ステージ移動機構制御信号線２８を介して制御装置１０の移動機構制御部１０４に接続されている。
【００３８】
第１の実施形態と同様にして、第１の撮像部５によって生成された画像信号に基づいて検出された位置のずれ量の情報がずれ量計算部１０２から移動機構制御部１０４へ出力される。移動機構制御部１０４は、ずれ量の情報と１画素当たりの距離とから、第２の撮像部８で撮像された画像上でのウェハ１の基準位置からのずれ量を距離に換算し、その距離分の移動をステージ移動機構２７に指示する。ステージ移動機構２７は、この指示に基づいて、ウェハ１、ステージ２、およびステージ回転機構３の全体を、第２の観察光学系７の光軸に沿った方向に上記の距離分だけ移動させる。
【００３９】
この移動によって、第２の撮像部８では合焦した状態の像が得られる。ウェハ１の回転に伴って上記の処理を繰り返すことにより、観察時のウェハ１と第２の観察光学系７および第２の撮像部８との距離を一定に保つことができる。ウェハ１、ステージ２、およびステージ回転機構３の全体を、第１の観察光学系４の光軸に沿った方向に移動させて、第１の撮像部５で合焦を得る場合も同様である。本実施形態によれば、ウェハ１の搬送・移動のためにステージ２の移動機構が既に存在している場合に、最小限の構成を追加するだけで、観察時に各撮像部で常に合焦した像を得ることができるので、低コストの外観検査装置を実現することができる。
【００４０】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、照明の種類や位置は限定しないが、光路の途中にハーフミラー等を設けることにより、同軸落斜照明を用いることがより望ましい。また、第１の撮像部５および第２の撮像部８は、画素が２次元に配列されたものであってもよいし、画素が１次元に配列された、いわゆるラインセンサであってもよい。ラインセンサの場合、ラインセンサの長手方向が、ウェハの画像の移動する方向と直交する方向であればよい。ウェハを回転させることにより、２次元の画像を構築することができる。また、撮像した画像上の、予め設定された位置として、撮像部で合焦が得られるときの位置を例示したが、画面上の任意の位置、例えば端部が画面の中央に来る位置としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態による外観検査装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による外観検査装置が行う焦点制御方法を説明するための参考図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による外観検査装置が行う焦点制御方法を説明するための参考図である。
【図４】本発明の第２の実施形態による外観検査装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施形態による外観検査装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施形態による外観検査装置が行う焦点制御方法を説明するための参考図である。
【図７】本発明の第４の実施形態による外観検査装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４２】
１・・・ウェハ、２・・・ステージ、３・・・ステージ回転機構、４・・・第１の観察光学系、５・・・第１の撮像部、６・・・第１の移動機構、７・・・第２の観察光学系、８・・・第２の撮像部、９・・・第２の移動機構、１０・・・制御装置、１１・・・モニター、１９・・・光学系・撮像部移動機構、２０・・・光学系・撮像部連結部、２２・・・第３の観察光学系、２３・・・第３の撮像部、２４・・・角度調整機構、２７・・・ステージ移動機構、１０１・・・画像処理部、１０２・・・ずれ量計算部、１０３・・・記憶部、１０４・・・移動機構制御部
【図１】
2007251143.tif 000003
【図２】
2007251143.tif 000004
【図３】
2007251143.tif 000005
【図４】
2007251143.tif 000006
【図５】
2007251143.tif 000007
【図６】
2007251143.tif 000008
【図７】
2007251143.tif 000009