(57)【要約】【課題】輝度が変動する白傷の影響を少なくする。【解決手段】カメラ５により撮像されたウエハＷの表面の散乱光による画像に基づいて表面検査を行う前に、カメラ５の撮像面に光が入射ない状態で撮像して得られた真性黒画像から、第１所定輝度Ａ以上の輝度を有する第１カメラ画像位置と、第２所定輝度Ｃ以上で第１所定輝度Ａ（但し、Ａ＞Ｃ）未満の輝度を有する第２カメラ画像位置とを検出する。検出された第１カメラ画像位置を恒久的な欠陥と判断し、検出された第２カメラ画像位置を一時的な欠陥と判断する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象表面を撮像するカメラと、前記カメラにより撮像された前記検査対象表面の画像を得る画像処理装置とを有して構成され、前記画像処理装置により得られた前記画像に基づいて前記検査対象表面の検査を行う表面検査装置において、
前記カメラの撮像面に光が入射しない状態で撮像して前記画像処理装置により得られた真性黒画像から、第１所定輝度以上の輝度を有する第１画像位置と、前記第１所定輝度より小さい第２所定輝度以上で前記第１所定輝度未満の輝度を有する第２画像位置とを検出し、
検出された前記第１画像位置を前記カメラの恒久的な欠陥と判断して、以後の検査において前記画像処理装置により得られる検査対象表面の画像から除去し、
検出された前記第２画像位置を前記カメラの一時的な欠陥と判断して、以後の所定時間もしくは回数に亘る検査において前記画像処理装置により得られる検査対象表面の画像から除去する画像補正装置を有することを特徴とする表面検査装置。
【請求項２】
前記画像補正装置は、前記カメラで撮像して前記真性黒画像を得て前記第１画像位置を検出する処理を複数回行い、少なくともいずれかの処理において得られた第１画像位置を前記カメラの恒久的な欠陥と判断して、以後の検査において前記画像処理装置により得られる検査対象表面の画像から除去することを特徴とする請求項１記載の表面検査装置。
【請求項３】
前記画像補正装置は、前記所定時間もしくは回数に亘る検査が終了した後に、再び前記カメラの撮像面に光が入射しない状態で撮像して得られた真性黒画像から、前記第２所定輝度以上で前記第１所定輝度未満の輝度を有する前記第２画像位置を検出する処理を行い、前回検出された前記第２画像位置が今回前記第２所定輝度未満である場合は、その画像位置を次の所定時間もしくは回数に亘る検査において正常な画像位置として用いることを特徴とする請求項１又は２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、半導体ウエハ、液晶表示素子パネル等（以下、半導体ウエハ等と称する）の表面を、カメラを用いて撮像し、得られた画像に基づいてその表面検査を行う表面検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ等は表面に多数の回路素子パターンを形成して構成されており、その表面に欠陥が存在すると回路素子パターンからなるチップもしくはパネルの性能を損なうことになるので、表面欠陥の検査は非常に重要である。このため、半導体ウエハ等の表面欠陥の検査を行う装置は従来から種々のものが知られている。このような表面検査装置は、半導体ウエハ等の表面に所定の検査光（反射光、回折光、散乱光を発生させるのに適した光）を照射し、この表面からの反射光、回折光または散乱光を集光光学系により集光し、この集光した光をカメラのイメージデバイス（撮像素子）に照射させてその受像面に検査対象表面の像を形成し（検査対象の表面をイメージデバイスを有したカメラにより撮像し）、得られた撮像画像に基づいて、検査対象となる半導体ウエハの表面におけるパターン欠陥、膜圧むら、傷の有無、異物の付着等を検査するように構成されている。（特許文献１および特許文献２参照）。
【０００３】
例えば、散乱光を用いて表面検査を行う装置は、主として半導体ウエハ等の表面の傷、ゴミ付着等を検出するための装置であり、ウエハの表面に横方向から浅い入射角で光を照射し、この入射光の正反射光も回折光も受けない位置に配設したカメラによりウエハ表面を撮像し、ウエハ表面からの散乱光の有無を検出するように構成される。ウエハ表面に傷、ごみの付着等があると、これら傷、ゴミに当たった光が散乱光として周囲に反射するため、カメラはこの散乱光を撮像してその位置に輝点を有する画像が得られるので、この画像から傷、ゴミの有無およびその存在位置を検出するようになっている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３５１８４８号公報
【特許文献２】特開２００２−５８５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このようなカメラにより半導体ウエハ等の表面を撮像してその表面欠陥の検査を行うときに、カメラの撮像素子に光が入射しないのに一定輝度以上の信号を出力する、いわゆる白傷があると、この部分に傷、ゴミの付着があると誤った判断を行い、検査が不正確となるという問題がある。この問題は従来から考慮されており、表面検査を行う前に、カメラの撮像素子の撮像面に光が入射しない状態で撮像して得られた画像から所定輝度以上の輝度を有するカメラ画像位置を検出し、カメラのこの位置に対応する部分の画像を検査画像として使用しないようにしている。
【０００６】
しかしながら、カメラの撮像素子に存在する上記白傷には、恒常的に所定以上の輝度を発生する白傷ばかりでなく、輝度が変動したり、徐々に輝度が大きくなったりする白傷も存在する。このため、表面検査を行う前に、真性黒画像から所定輝度以上の輝度を有するカメラ画像位置を検出し、この位置に対応する部分の画像を検査画像として使用しないようにしても、実際のウエハの表面欠陥検査のときに、ウエハからの光が無いのに所定以上の輝度を発生する白傷が現れて、誤って傷、ゴミがあると判断されることがあり、検査精度が低下するという問題が生じていた。
【０００７】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、恒常的に所定以上の輝度を発生する白傷ばかりでなく、輝度が変動したり、徐々に輝度が大きくなったりする白傷の影響を受けることなく、精度の高い表面欠陥検査を行うことができるような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】
【０００８】
本発明に係る表面検査装置は、検査対象表面を撮像するカメラと、前記カメラにより撮像された前記検査対象表面の画像を得る画像処理装置とを有して構成され、前記画像処理装置により得られた前記画像に基づいて前記検査対象表面の検査を行う構成を有する。このように構成された表面検査装置において、前記カメラの撮像面に光が入射しない状態で撮像して前記画像処理装置により得られた真性黒画像から、第１所定輝度以上の輝度を有する第１画像位置と、前記第１所定輝度より小さい第２所定輝度以上で前記第１所定輝度未満の輝度を有する第２画像位置とを検出し、検出された前記第１画像位置を前記カメラの恒久的な欠陥と判断して、以後の検査において前記画像処理装置により得られる検査対象表面の画像から除去し、検出された前記第２画像位置を前記カメラの一時的な欠陥と判断して、以後の所定時間もしくは回数に亘る検査において前記画像処理装置により得られる検査対象表面の画像から除去する画像補正装置を有する。
【０００９】
前記画像補正装置は、前記カメラで撮像して前記真性黒画像を得て前記第１画像位置を検出する処理を複数回行い、少なくともいずれかの処理において得られた第１画像位置を前記カメラの恒久的な欠陥と判断して、以後の検査において前記画像処理装置により得られる検査対象表面の画像から除去するように構成するのが好ましい。
【００１０】
前記画像補正装置は、前記所定時間もしくは回数に亘る検査が終了した後に、再び前記カメラの撮像面に光が入射しない状態で撮像して得られた真性黒画像から、前記第２所定輝度以上で前記第１所定輝度未満の輝度を有する前記第２画像位置を検出する処理を行い、前回検出された前記第２画像位置が今回前記第２所定輝度未満である場合は、その画像位置を次の所定時間もしくは回数に亘る検査において正常な画像位置として用いるように構成しても良い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る表面検査装置によれば、恒常的に所定以上の輝度を発生する白傷ばかりでなく、輝度が変動したり、徐々に輝度が大きくなったりする白傷の影響を除去して、精度の高い表面欠陥検査を行うことができる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。図１に本発明に係る表面検査装置の一例を示しており、この装置は散乱光により半導体ウエハＷの表面欠陥（傷、ゴミ）等を検出するようになっている。この表面検査装置は、ウエハＷを載置保持するホルダ２を有し、図示しない搬送装置により搬送されてくるウエハＷをホルダ２の上に載置させるとともに真空吸着等の手段を用いて固定保持する。
【００１３】
この装置はさらに、ホルダ２に固定保持されたウエハＷの表面に浅い入射角で検査用照明光Ｌｉを照射する照明光源１と、この検査用照明光Ｌｉの照射を受けたウエハＷの表面からの正反射光Ｌo(1)および回折光Ｌo(2)を受けない位置に配置されてウエハＷの表面を撮像するカメラ５と、このカメラ５の撮像素子（イメージデバイス）６により変換されたウエハＷの表面の画像信号を受けて画像処理を行う画像処理装置１０と、画像処理装置１０により処理されたウエハ表面画像を表示するディスプレイ装置１５とを備える。なお、画像処理装置１０は、後述する画像補正装置１１を備えている。
【００１４】
この表面検査装置によるウエハＷの表面検査について、以下に簡単に説明する。この装置を用いて検査を行うには、まず、上述したように、不図示の搬送装置により検査対象となるウエハＷをホルダ２の所定位置に搬送載置し、ホルダ２に内蔵の真空吸引装置によりウエハＷを吸着して固定保持させる。そして、照明光源１からウエハＷの表面に検査用照明光Ｌｉを照射する。この検査用照明光ＬｉはウエハＷの表面において正反射されて正反射光Ｌo(1)が図示のように出射する。また、ウエハＷの表面には回路パターンが周期的に繰り返されて形成されており、この回路パターンを形成する線の繰り返しピッチと検査用照明光Ｌｉの波長とに対応した方向に回折光Ｌo(2)が図示のように出射する。よって、正反射光Ｌo(1)を受光する位置にカメラをおいてウエハＷの表面の撮像を行えば、正反射光に基づく表面検査が可能であり、回折光Ｌo(2)を受光する位置にカメラをおいてウエハＷの表面の撮像を行えば、回折光に基づく表面検査が可能である。
【００１５】
本実施形態の表面検査装置では、これら正反射光Ｌo(1)および回折光Ｌo(2)のいずれも受けない位置にカメラ５を配設し、ウエハＷの表面を撮像するように構成している。このようにしてカメラ５の撮像素子６によりウエハＷの表面を撮像した場合、カメラ５には正反射光Ｌo(1)も回折光Ｌo(2)も入射しないため、ウエハＷの表面に傷、ゴミ、ほこりの付着などがなく正常なウエハＷであれば、撮像素子６からの撮像信号を画像処理装置１０により処理してディスプレイ１５の画面１６に表示される画像としては、真っ黒な画像が得られるだけである。
【００１６】
しかしながら、ウエハＷの表面に例えば傷（もしくはゴミ）ｄが存在した場合には、この傷ｄに照射された検査用照明光Ｌｉがここで乱反射され、その乱反射光Ｌo(3)の一部がカメラ５にも入射する。このため、撮像素子６からの撮像信号を画像処理装置１０により処理してディスプレイ１５の画面１６に表示される画像には、傷ｄの位置を示す輝点が現れ、これによりウエハＷにおける傷、ゴミ等の存在を検出できる。
【００１７】
ところで前述のように、カメラの撮像素子６には光を受けないのに受光信号を出力する白傷と称される欠陥が存在することがあり、この白傷が存在するとこれをウエハＷの表面の傷もしくはゴミと判断するおそれがある。このため、本実施形態に示す表面検査装置においては、散乱光による表面検査を行う前に、予めこの白傷を検出し、白傷が存在する部分は表面検査には用いないような補正処理を行う画像補正装置１１を画像処理装置１０内に備えている。
【００１８】
この画像補正装置１１による白傷検出について、図４のフローチャートを参照して説明する。この白傷検出においては、カメラ５の撮像素子６の撮像面に光が入射しない状態で、カメラ５による撮像処理を行なう。表面検査装置を構成している照明光源１、ホルダ２、カメラ５は、外部から密閉された筐体内に設けられており、筐体外部からの光は筐体内に入射しない。したがって、照明光源１からの照明光の出射を止めることによって、カメラ５に入射する光をなくすことができ、カメラ５の撮像素子６の撮像面に光が入射しない状態とすることができる。照明光を出射した状態、あるいは筐体によって外部からの光が遮断されていない状態で、この白傷検出を行なう場合は、カメラ５の撮像レンズの前面に蓋をかぶせることで、カメラ５の撮像素子６の撮像面に光が入射しない状態とすることができる。このような状態でカメラ５による撮像を行なうと、撮像素子６から画像処理装置１０を介してディスプレイ１５の画面１６に表示される画像は、真っ黒な画像となるはずである。このとき得られる画像を以下、真性黒画像と称する。
【００１９】
しかしながら、カメラ５の撮像素子６に白傷が存在すると、画面１６に表示される画像は、図２に示すように、白傷の部分が、例えば輝点ｄ１〜ｄ５として現れる。なお、これらの輝点ｄ１〜ｄ５の画素位置（座標位置）と輝度との関係を図３のグラフに示している。なお、図３において、輝度Ｄは、実際にウエハＷの検査をする場合に、傷、ゴミであると判断する基準となる輝度であり、これを判断基準輝度Ｄと称する。この判断基準輝度Ｄより低い輝度範囲内に、第１所定輝度Ａ、第２所定輝度Ｂおよび第３所定輝度Ｃが図示のように設定されており、これらの輝度の大きさは図３から良く分かるように、Ｄ＞Ａ＞Ｃ＞Ｂとなっている。
【００２０】
なお、第２所定輝度Ｂはほぼ真っ黒なカメラ画像の輝度であり、これより輝度の小さな輝点は存在しない。第３所定輝度Ｃは判断基準輝度Ｄと第２所定輝度Ｂとの間に設定される。また、第１所定輝度Ａは、第３所定輝度Ｃに対してカメラ５の撮像素子６におけるノイズによる輝度の変化量分を加えた輝度の値に設定される。これら各輝度の具体的な値は、撮像素子６の性能、検出使用とする傷、ゴミの大きさ等に応じて適宜設定される。
【００２１】
ステップＳ１において撮像されて得られた画像に現れた輝点ｄ１〜ｄ５の輝度を測定し、第１輝度Ａ以上の輝点を検出する（ステップＳ２）。この例では、輝点ｄ１およびｄ５が第１輝度Ａ以上であり、ステップＳ２ではこれらが検出されることになる。そして、このようにして検出された輝点ｄ１，ｄ５の座標（画素位置）を、恒久的な欠陥としての白傷位置を示す恒久欠陥データとして追加登録する。この座標位置が請求の範囲に規定する「第１カメラ画像位置」に該当する。なお、この恒久欠陥データはデータの追加を行うだけで削除、変更を行わないデータであり、以前の検出により恒久的な白傷であるとして登録されている座標と同一座標が検出されたときには、登録座標データをそのまま保持する（ステップＳ３）。これにより、今後の表面検査で傷、ゴミ等と誤判断される白傷と変化してしまうおそれがある箇所が恒久欠陥として登録される。
【００２２】
次に、ステップＳ４に進み、今回の撮像が指定された回の撮像であるか否かを判断する。図４に示すフローに基づく白傷検出は、ホルダ５の上に載置したサンプルウエハＷを複数回撮像して行うが、ステップＳ５〜Ｓ７については、これら複数回の撮像のうちの指定された回の撮像のみにおいて行われる。このため、ステップＳ４の判断がなされ、今回の撮像が指定された回の撮像であるときにはステップＳ５〜Ｓ７の工程を行うが、指定された回でないときにはステップＳ５〜Ｓ７をスキップしてステップＳ８に進む。
【００２３】
ステップＳ５においては、第１所定輝度Ａ未満且つ第３所定輝度Ｃ以上の範囲内（図３においてハッチングを施した範囲内）に存在する輝点を検出する。これにより、図３のグラフにおける線Ａと線Ｃとの間の領域にある輝点ｄ３，ｄ４が検出され、このようにして検出された輝点ｄ３，ｄ４の座標（画素位置）を、一時的な欠陥としての白傷位置を示す一時欠陥データとして追加登録する（ステップＳ６）。この座標位置が請求の範囲に規定する「第２カメラ画像位置」に該当する。なお、以前の検出（今回のフローに基づく検出ではなく、過去の表面検査に先だって行われた前回の白傷検出）により一時的な白傷であるとして登録されている座標と同一座標が検出されたときには、登録座標データをそのまま保持する。さらに、今回は一時欠陥データとして検出されないが、過去の検査において登録されていたデータは一時欠陥データから削除する（ステップＳ７）。これにより、今後の表面検査で直ちに傷、ゴミ等と誤判断されるおそれは少ないが、白傷と変化する可能性がある箇所が一時的な恒久欠陥として登録される。なお、第３所定輝度Ｃ未満の輝度の輝点ｄ２は、少なくとも現時点では傷、ゴミ等と誤判断されるおそれが無いので、いずれの欠陥データにも入れない。
【００２４】
次に、ステップＳ８に進み、ステップＳ１〜ステップＳ７までのフローに基づく撮像による白傷検出が指定回数行われたかを判断し、指定回数行われたと判断されたときに、この白傷検査を終了する。このようにして白傷検査が終了した後に、図１の表面検査装置により実際のウエハＷの表面検査が行われるのであるが、このとき、画像補正装置１１により恒久欠陥データおよび一時欠陥データとして登録されている座標（画素位置）における検出データを除いて表面検査が行われる。この結果、恒常的に所定以上の輝度を発生する白傷ばかりでなく、輝度が変動したり、徐々に輝度が大きくなったりする白傷の存在も的確に判断して、その部分の画像を除いて検査を行って、精度の高い表面欠陥検査を行うことができる
【００２５】
なお、本実施形態の表面検査装置においては、所定期間（例えば、１週間、１ヶ月間等）が経過するか、もしくは所定の回数（例えば、数ロット分のウエハ検査回数）に亘って検査が行われた後に、再び、図４のフローに従った白傷検出がなされる。この場合、恒久欠陥データが新たに見つかったときには前のデータはそのままで追加され、一時欠陥データについては、新たに見つかったものは追加もしくは保持されるが、前回の登録データであっても今回は検出されなかった（第２所定輝度Ｂ以下であった）場合には、一時欠陥データから削除され、その後に行われる表面検査にはこの位置にある検出データは検査に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態である表面検査装置の構成を示す模式図である。
【図２】カメラの撮像面に光が入射しない状態で撮像して得られる画像を示す平面図である。
【図３】カメラの撮像面に光が入射しない状態で撮像して得られた画像の輝点の輝度および画素位置の関係を示すグラフである。
【図４】白傷検出工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２７】
１  照明光源                      ２  ホルダ
５  カメラ                        ６  撮像素子
１０  画像処理装置                １１  画像補正装置
１５  ディスプレイ装置            １６  画面
Ｗ  ウエハ
【図１】
2007285911.tif 000003
【図２】
2007285911.tif 000004
【図３】
2007285911.tif 000005
【図４】
2007285911.tif 000006