JP2007205864A - 基盤検査装置、及び、基盤検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェハのエッジ部分の品質を検査する。
【解決手段】基盤検査装置１のコンピュータ１０は、上部に膜が形成されたウェハ６の周縁部分を、膜の周縁を含むようにカメラ５が撮影した画像データを読み込み、読み込んだ画像データから、ウェハ６の径方向のライン毎にライン画像データを抽出する。そして、各ラインの画像データについて、当該ライン画像データを構成するピクセルの径方向の輝度値の変化により、ウェハ６のエッジ位置、膜の境界開始位置及び境界終了位置に対応するピクセルを検出して、エッジから境界開始位置の距離、エッジから境界終了位置の距離、境界開始位置から境界終了位置の距離を算出し、これらの算出した距離の最大値、最小値、または、標準偏差と、それぞれの閾値とを比較して異常を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、基盤検査装置、及び、基盤検査方法に関するものである。

従来、半導体の製造工程には、ウェハが用いられている。この工程には、ウェハの担面に膜を形成したり、何重かに塗布された膜からその一部を剥がす工程などがが含まれる。一方、ウェハを撮影した画像から、ウェハの周縁に沿った加工膜下地面の露出幅を測定することにより、エッジの除去幅が分かる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１３４５７５号公報

近年、半導体回路のパターンは微細化され、また、その製造方法も変化している。これに伴い、後の工程で不要となるために、従来は注目されていなかったウェハのエッジ部分についても加工精度を上げることが必要となってきている。そこで、ウェハのエッジ部分の加工精度を検査したいという要望が高まってきた。しかし、ウェハ上に形成される半導体パターンの検査とは異なり、エッジ部分では、パターンマッチングによる検査を用いることができないため、エッジ部分の品質を検査することは難しかった。また、特許文献１においては、エッジの除去幅を求めているが、ウェハの品質を判断するものではなかった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、ウェハのエッジ部分の品質を検査することのできる基盤検査装置、及び、基盤検査方法を提供することにある。

この発明は、上記の課題を解決すべくなされたもので、上部に膜が形成された基盤の周縁部分を、前記膜の周縁を含むように撮影した画像データを読み込む読込手段と、前記読込手段により読み込んだ画像データから前記基盤の径方向のライン毎にライン画像データを抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出した各ライン画像データそれぞれについて、当該ライン画像データを構成するピクセルの径方向の輝度値の変化により、前記基盤のエッジ位置及び前記膜の境界開始位置、または、前記基盤のエッジ位置、前記膜の境界開始位置及び前記膜の境界終了位置に対応するピクセルを検出する検出手段と、前記検出手段により検出したピクセルを基に、各ライン毎に、前記エッジから前記境界開始位置の距離、前記エッジから前記境界終了位置の距離、または、前記境界開始位置から前記境界終了位置の距離を算出する距離算出手段と、前記距離算出手段により算出された前記エッジから前記境界開始位置の距離、前記エッジから前記境界終了位置の距離、または、前記境界開始位置から前記境界終了位置の距離の最大値、最小値、または、標準偏差と、これらの閾値とを比較して異常を検出する評価手段と、を備えることを特徴とする基盤検査装置である。

また、本発明は、上述する基盤検査装置であって、前記評価手段は、前記距離算出手段により算出された前記エッジから前記境界開始位置の距離、前記エッジから前記境界終了位置の距離、または、前記境界開始位置から前記境界終了位置の距離と、前記基盤の中心角との相関関係のグラフを出力させる、ことを特徴とする。

また、本発明は、上述する基盤検査装置であって、前記評価手段は、所定の中心角の範囲内に、前記エッジから前記境界開始位置の距離、または、前記エッジから前記境界終了位置の距離のピークが所定数以上発生している場合に異常を検出する、ことを特徴とする。

また、本発明は、上述する基盤検査装置であって、前記評価手段は、前記基盤の中心角と、前記エッジから前記境界開始位置の距離、または、前記エッジから前記境界終了位置の距離との相関関係から、近似する基準波形を算出し、算出した基準波形の振幅または位相と、振幅または位相の閾値を超えている場合に異常を検出する、ことを特徴とする。

また、本発明は、上述する基盤検査装置であって、前記画像データは、撮像手段が、当該撮影手段とは前記基盤を挟んだ対称位置から光を当てて撮影した画像のデータであることを特徴とする。

また、本発明は、上述する基盤検査装置であって、前記検出手段は、前記ライン画像データを構成するピクセルを、ウェハの外側から中心方向に順に検査し、最初に輝度が所定以上暗くなったピクセルを前記ウェハのエッジに対応するピクセルとして検出する、ことを特徴とする。

また、本発明は、上述する基盤検査装置であって、前記検出手段は、前記画像データから所定の中心角の範囲に対応した径方向の複数ラインのピクセルを抽出し、抽出した各ラインのピクセルの輝度を同じ周方向のピクセル毎に平均して前記ライン画像データとする、ことを特徴とする。

また、本発明は、上述する基盤検査装置であって、前記検出手段は、前記画像データから径方向の複数ラインのピクセルを抽出し、抽出した各ピクセルの輝度を同じ周方向のピクセル毎に平均し、その平均した輝度の変化のピーク位置に相当する径方向の範囲のピクセルにおいて、前記エッジ及び前記境界開始位置、または、前記エッジ、前記境界開始位置及び前記境界終了開始位置に対応するピクセルを検出する、ことを特徴とする。

また、本発明は、上部に膜が形成された基盤の周縁部分を、前記膜の周縁を含むように撮影した画像データを読み込む読込過程と、前記読込過程において読み込んだ画像データから前記基盤の径方向のライン毎にライン画像データを抽出する抽出過程と、前記抽出過程において抽出した各ライン画像データそれぞれについて、当該ライン画像データを構成するピクセルの径方向の輝度値の変化により、前記基盤のエッジ位置及び前記膜の境界開始位置、または、前記基盤のエッジ位置、前記膜の境界開始位置及び前記膜の境界終了位置に対応するピクセルを検出する検出過程と、前記検出過程において検出したピクセルを基に、各ライン毎に、前記エッジから前記境界開始位置の距離、前記エッジから前記境界終了位置の距離、または、前記境界開始位置から前記境界終了位置の距離を算出する距離算出過程と、前記距離算出過程において算出された前記エッジから前記境界開始位置の距離、前記エッジから前記境界終了位置の距離、または、前記境界開始位置から前記境界終了位置の距離の最大値、最小値、または、標準偏差と、これらの閾値とを比較して異常を検出する評価過程と、からなることを特徴とする基盤検査方法である。

本発明によれば、上部に膜が形成されたウェハのエッジ部分を撮影した画像データから、ウェハのエッジから膜の境界開始位置の距離、ウェハのエッジから膜の境界終了位置の距離、境界開始位置から境界終了位置の距離を算出し、これらに異常がないかを検査することができる。また、算出したこれらの距離と、ウェハの中心角との相関関係をグラフ化して出力することができるため、ウェハの品質を視覚的に捉えることができる。また、カメラとウェハを挟んだ対象位置から光を当てて撮影することにより、実際のウェハの物理端から膜の境界までの距離を算出することができる。これにより、ウェハのエッジ部分の品質を精度よく評価することができる。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施の形態による基盤検査装置１の全体構成を示す図である。基盤検査装置１は、基盤としてのウェハ６を載せて回転させる支持台２と、支持台２上のウェハ６の下部から光を当てるための光源３と、支持台２の回転及び光源３の点灯を制御する制御装置４と、ラインカメラ、エリアカメラなどのカメラ５と、カメラ５により撮影された画像からウェハ６上に形成された膜の境界を検出し、ウェハ６の品質を評価するコンピュータ１０からなる。基盤検査装置１は、ウェハ６を支持台２に載せて回転させながら、ウェハ６の周縁部をカメラ５により連続撮影する。

図２及び図３は、ウェハ６の断面とカメラ５により撮影された画像との関係を示す図であり、図２は、光源３を使用しない場合、図３は、光源３を使用した場合を示す。
図２及び図３に示すウェハ６はシリコン性の円盤であり、ウェハ６の担面に形成された膜７からその一部を取り除いたものであるか、ウェハ６の担面に膜７を形成したものである。ウェハ６の周縁部分には、湾曲部、すなわち、べベル６１がある。通常、撮影のためには、カメラ５と同軸の照明が利用されるため、ウェハ６の平坦部６２からの反射光はカメラ５へ届くが、ベベル６１の反射光はカメラ５へ到達しない。従って、光源３からの光が無い場合、図２に示すようにウェハ６の平坦部６２は明るく、ベベル６１の部分はウェハ６が無い部分と同様に非常に暗く撮影される。一方、図３に示すように、光源３からカメラ５と反対方向にウェハ６を挟むように光が照射される場合、撮影した画像は、ウェハ６がない部分は高輝度となる。従って、光源３からの光がある場合には、ウェハ６の実エッジＥ１を、光源３からの光がない場合には、平坦部６２とベベル６１の境界であるベベル端Ｅ２をエッジＥとしてみなす。

また、図２及び図３に示すように、膜７の周縁部は、その膜厚が徐々に薄くなっており、境界部（Border）７１を形成している。膜７の平坦部７２からの反射光はカメラ５へ届くが、境界部７１には傾斜があるため、ベベル６１と同様、境界部７１の反射光はカメラ５へ到達しない。よって、膜７の平坦部７２は明るく、境界部７１は暗く撮影される。境界部７１がウェハ６に接している境界線を境界開始線Ｂ１、平坦部７２の終端を境界終了線Ｂ２、境界開始線Ｂ１と境界終了線Ｂ２間を境界幅ＢＷとする。

図４は、図１に示すコンピュータ１０の内部構成を示すブロック図である。同図において、コンピュータ１０は、制御手段１１、入力手段１２、指示手段１３、記憶手段１４、受信手段１５、解析手段１６、及び、出力手段１７を備える。
制御手段１１は、ＣＰＵ（central processing unit）及び各種メモリから構成され、各部の制御や、データの一時的な格納や、データの転送等を行う。入力手段１２は、キーボードやマウスなどによりユーザが入力した情報を受信する。指示手段１３は、制御装置４及びカメラ５への制御指示を出力する。記憶手段１４は、各種設定データ、ウェハ６を撮影した画像データ、及び、ウェハ６の品質評価結果のデータを記憶する。受信手段１５は、ウェハ６の周縁部分を撮影した画像データをカメラ５から受信する。出力手段１７は、ＣＲＴ（cathode ray tube）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などのディスプレイへの表示を行ったり、プリンタへの印刷を行う。

解析手段１６は、画像データからウェハ６のエッジ部分の状態を検査する。解析手段１６は、読込手段３１、抽出手段３２、検出手段３３、距離算出手段３４、及び、評価手段３５を備える。読込手段３１は、カメラ５により撮影されたウェハ６の画像データを記憶手段１４から読み込む。抽出手段３２は、読込手段３１により読み込んだ画像データから、ウェハ６の円周方向の順に、ウェハ６の径方向にピクセルを抽出したライン画像データを取得する。検出手段３３は、抽出手段３２により取得した各ライン画像データについて、当該ライン画像データを構成するピクセルの輝度値の変化から、ウェハ６のエッジＥ（実エッジＥ１またはベベル端Ｅ２）、膜７の境界開始線Ｂ１、及び、境界終了線Ｂ２の位置に対応するピクセルを検出する。距離算出手段３４は、検出手段３３により検出したピクセルを基に、各ライン画像データについて、エッジＥから境界開始線Ｂ１の距離Ｄ１、エッジＥから境界終了線Ｂ２の距離Ｄ２、及び、境界幅ＢＷを算出する。評価手段３５は、距離算出手段３４により各径方向のラインについて算出された、エッジＥから境界開始線Ｂ１の距離Ｄ１、エッジＥから境界終了線Ｂ２の距離Ｄ２、及び、境界幅ＢＷによりウェハ６の評価を行う。

図５は、基盤検査装置１における動作フローを示す図である。ここでは、カメラ５としてラインカメラが使用される場合について説明する。
まず、コンピュータ１０の入力手段１２により、操作者から検査開始の指示が入力される（ステップＳ１１０）。この指示の入力時、ウェハ製造ラインの番号や、半導体製造ラインの番号等も入力される。指示手段１３は、撮影準備を各部に指示する（ステップＳ１２０）。すなわち、指示手段１３は、カメラ５へ同軸照明をＯＮにするよう指示する。指示を受けたカメラ５は同軸照明をＯＮし、光源３を使用する場合には、それと同時に光源３がＯＮになる。光源３を使用するか否かは、記憶手段１４内に予め記憶されている光源使用有無を示す設定データを読み出して判断するか、ステップＳ１において操作者が入力する。さらに、指示手段１３は、ウェハ６の周縁を１周撮影した画像データが何ピクセルかの設定数を示す画像取り込みライン数などの設定データを記憶手段１４から読み出す。例えば、ラインカメラの場合、１ピクセル＝１２ｕｍとして、縦５１２ピクセル×縦７８５０ピクセルとする、などである。指示手段１３は、支持台２の回転速度を制御装置４へ指示し、サンプリング待ち状態にする。

次に、基盤検査装置１は、ウェハ６を回転させる（ステップＳ１３０）。つまり、制御装置４は、ステップＳ１２０において指示された回転速度に従って、支持台２を回転させる。支持台２の回転が定速になったら、ステップＳ１２０において読み出した画像の取り込みライン数や指示台の回転速度に基づいた間隔での連続撮影をカメラ５へ指示する。カメラ５は、ウェハ６の周縁部分を、膜７の周縁を含むように連続撮影した画像データをコンピュータ１０へ送信する。コンピュータ１０の受信手段１５は、受信した画像データと、ウェハ製造ラインの番号、半導体製造ラインの番号とを対応付けて記憶手段１４へ書き込む。指示手段１３は、ウェハ６の外周を１周撮影し終えると、カメラ５、制御装置４へ撮影終了を指示する（ステップＳ１４０）。指示手段１３は、記憶手段１４内に記憶した画像データを基に、各ウェハ６の各径方向についてエッジＥと境界開始線Ｂ１及び境界終了線Ｂ２との距離、ならびに、境界幅ＢＷを算出し、この算出値を基にウェハ６の品質評価のための解析処理を行う（ステップＳ１５０）。

なお、カメラ５がエリアカメラである場合、指示台２を回転、停止し、カメラ５で撮影する、という手順を繰り返すことにより静止画を撮影することでもよく、指示台２を停止させずに撮影することにより動画を撮影してもよい。

図７は、輝度の変化によりウェハ６の画像データからエッジ及び境界線上のピクセルを検出する方法を説明するための図である。
同図に示すウェハ６の画像データは、垂直方向がウェハ６の中心角０〜３６０度の円周方向に相当し、水平方向がウェハ６の中心から円周方向、すなわち、径方向に相当する。以下では、円周方向（垂直方向）をＸ方向、径方向（水平方向）をＹ方向とも記載する。
コンピュータ１０の抽出手段３２は、読込手段３１が記憶手段１４から読み込んだ画像データから、Ｙ方向（径方向）のラインに相当する部分、すなわち、同じＸ位置のピクセルを抽出してライン画像データとする。具体的には、Ｘ方向がｘ（０〜ｎ）位置、Ｙ方向がｙ（０〜ｍ）位置のピクセルをＰ_xyとしたときに、抽出されるライン画像データは、（Ｐ_i1，Ｐ_i2，…，Ｐ_im）（ｉ＝０〜ｎ）となる。検出手段３３は、このライン画像データにより、エッジＥ上の位置に相当するピクセルＰＥ、境界開始線Ｂ１上の位置に相当するピクセルＰＢ１、及び、境界終了線Ｂ２上の位置に相当するピクセルＰＢ２を検出する。

具体的には、検出手段３３は、ライン画像データのピクセルの輝度値を、ウェハ６の外側から中心方向へ対応するピクセルへと順に検査する。光源３が使用されていない場合、検出手段３３は、急激に輝度値が大きくなったピクセル、すなわち、ベベル端検出閾値より輝度値が大きくなったピクセルがベベル端Ｅ２上のピクセルＰＥ２であると判断し、これをエッジＥ上のピクセルＰＥとする。一方、光源３が使用されている場合、検出手段３３は、急激に輝度値が小さくなったピクセル、すなわち、実エッジ検出閾値より輝度値が小さくなったピクセルが実エッジＥ１上のピクセルＰＥ１であると判断し、これをエッジＥ上のピクセルＰＥとする。検出手段３３は、さらに、ライン画像データのピクセルをウェハ６の中心方向に対応する順に検査していったとき、急激に輝度値が小さくなったピクセル、すなわち、境界開始検出閾値より輝度値が小さくなったピクセルを境界開始線Ｂ１上のピクセルＰＢ１と判断し、続いて、急激に輝度値が大きくなったピクセル、すなわち、境界終了検出閾値より輝度値が大きくなったピクセルが境界終了線Ｂ２上のピクセルＰＢ２であると判断する。なお、ベベル端検出閾値、実エッジ検出閾値、境界開始検出閾値、境界終了検出閾値は、予め記憶手段１４に記憶され、検出手段３３により読み出されるものとする。

図８は、検出手段３３において、微分によりエッジ及び境界線上のピクセルを検出する方法を説明するための図である。
同図においては、光源３を用いずに撮影したライン画像データの輝度値の変化を１次微分したグラフを示している。この微分のピークのある位置のピクセルが、急激に輝度値が変化しているピクセルであると判断することができる。従って、検出手段３３は、ウェハ６の外側に対応するピークから順に、べベル端ピーク検出閾値よりピークが下回ったピクセルをベベル端Ｅ２上のピクセルＰＥ２、境界開始線ピーク検出閾値よりピークが上回ったピクセルを境界開始線Ｂ１上のピクセルＰＢ１、境界終了線ピーク検出閾値よりピークが下回ったピクセルを境界終了線Ｂ２上のピクセルＰＢ２を検出する。光源３を用いて撮影した場合、ウェハ６の最も外側に位置し、実エッジピーク検出閾値よりピークが上回ったピクセルを実エッジＥ１上のピクセルＰＥ１として検出し、このピクセルＰＥ１よりウェハ６の中心方向へは、光源３を用いずに撮影したライン画像データと同様に、ベベル端Ｅ２上のピクセルＰＥ２、境界開始線Ｂ１上のピクセルＰＢ１、境界終了線Ｂ２上のピクセルＰＢ２を検出する。これは、画像のコントラストが十分でない場合や、画像にムラが多い場合などに有効である。なお、ベベル端ピーク検出閾値、実エッジピーク検出閾値、境界開始ピーク検出閾値、境界終了ピーク検出閾値は、予め記憶手段１４に記憶され、検出手段３３により読み出されるものとする。

図９は、検出手段３３において、処理範囲を限定してエッジ及び境界線上のピクセルを検出する方法を説明するための図である。
同図において、検出手段３３は、予め、複数のＹ方向（径方向）の画像データを抽出して、同じＸ位置のピクセルの輝度値を平均化する。この平均化した輝度値のピーク、すなわち、所定の閾値を超える輝度値が現れたＹ方向の範囲に、実エッジＥ１（光源３を用いて撮影したライン画像データの場合のみ）、ベベル端Ｅ２、境界開始線Ｂ１、境界終了線Ｂ２に対応するピクセルが現れるものと想定される。同図においては、ライン（ａ）〜（ｃ）の三箇所のＹ方向の画像データを平均化している。これにより、ウェハ６上に画像上で境界線が分岐、消失、再出するなど不安定な場合であっても、このピーク位置の示す検出範囲に限定して、上述する図７や図８に示す方法により輝度値の変化を調べ、実エッジＥ１上のピクセルＰＥ１、ベベル端Ｅ２上のピクセルＰＥ２、境界開始線Ｂ１上のピクセルＰＢ１、境界終了線Ｂ２上のピクセルＰＢ２を有効に検出することができる。また、輝度値の変化が検出できない場合は、このピーク範囲の所定の位置、例えば、ピークの端をエッジ、境界線として検出することにより、データが途切れるのを防ぐことができる。

図１０は、上述する方法により検出したエッジＥ上のピクセルＰＥ、境界開始線Ｂ１上のピクセルＰＢ１、及び、境界終了線Ｂ２上のピクセルＰＢ２を基に生成され、出力手段１７に出力されるグラフを示す図である。同図においては、エッジＥから境界開始線Ｂ１の距離Ｄ１、及び、境界幅ＢＷをＸ方向、すなわち、エッジ６の中心角の方向に並べてグラフ化し、グラフ中には、さらに、エッジＥから境界開始線Ｂ１の距離Ｄ１の近似ｓｉｎカーブが表示されている。なお、エッジＥから境界終了線Ｂ２の距離Ｄ２をＸ方向に並べてグラフ化して表示することもできる。エッジＥから境界開始線Ｂ１の距離Ｄ１は、エッジＥ上のピクセルＰＥと、境界開始線Ｂ１上のピクセルＰＢ１間が何ピクセル分離れているかを求め、そのピクセル数と１ピクセルあたりの長さを乗算して算出される。同様に、エッジＥから境界終了線Ｂ２の距離Ｄ２は、エッジＥ上のピクセルＰＥと、境界終了線Ｂ２上のピクセルＰＢ２間が何ピクセル分離れているかにより算出される。また、境界幅ＢＷは、エッジＥから境界終了線Ｂ２の距離Ｄ２からエッジＥとエッジＥから境界開始線Ｂ１の距離Ｄ１を減算して算出してもよく、境界開始線Ｂ１上のピクセルＰＢ１と、境界終了線Ｂ２上のピクセルＰＢ２間が何ピクセル分離れているかにより算出してもよい。

なお、上記において、抽出手段３２は、同じＸ位置のＹ方向の１ラインについて画像データからピクセルを抽出してライン画像データとしているが、画像データから平均化ライン数Ｌ分のＹ方向のピクセルを抽出し、そのＬライン分の画像データの輝度値を同じＹ位置について平均化してライン画像データとしてもよい。具体的に示すと、ｘ＝ｉの位置からＬライン分抽出した画像データ（Ｐ_i1，Ｐ_i2，…，Ｐ_im）、（Ｐ_(i+1)1，Ｐ_(i+1)2，…，Ｐ_(i+1)m）、…、（Ｐ_(i+L-1)1，Ｐ_(i+L-1)2，…，Ｐ_(i+L-1)m）について、同じＹ位置のピクセルの輝度値を平均化して平均化データ（Ｐ_L1，Ｐ_L2，…，Ｐ_Lm）を作成する。このとき、ピクセルＰ_Lk（ｋ＝１〜ｍ）の輝度値は、Ｐ_ik，Ｐ_(i+1)k，…，Ｐ_(i+L-1)kの輝度値の平均である。この平均化データをライン画像データとして使用することにより、各Ｙ方向のラインを個別に処理するのではなく、複数の水平性の平均を処理し、微小なごみの除去を行う。また、処理時間も短縮される。なお、平均化ライン数Ｌは、予め記憶手段１４に記憶される。

図６は、図５のステップＳ１５０におけるコンピュータ１０の処理フローを示す図である。
まず、コンピュータ１０の読込手段３１は、記憶手段１４から解析対象の画像データ、ウェハ６の製造ラインの番号及び半導体製造ラインの番号などの情報を読み出す。抽出手段３２は、記憶手段１４から平均化ライン数Ｌ（Ｌは１以上）、画像データ内でどの方向がウェハ６の外側方向であるかなどの設定データを読み出す（ステップＳ２１０）。抽出手段３２は、ウェハ６の中心角が０度に相当する径方向のラインから順に、平均化ライン数Ｌ分のラインのピクセルを抽出する。抽出手段３２は、Ｌ＝１の場合、読み出したラインのピクセルをそのままライン画像データとし、Ｌ＞１の場合は、同じＹ位置のピクセルについて輝度値を平均化してライン画像データとする。

次に、検出手段３３は、解析対象の画像データが、ボトムライトがＯＮの状態で撮影されたものであるか否かを判断する（ステップＳ２２０）。検出手段３３は、読込手段３１が読み出した画像データから、ウェハ６の外側に相当する所定領域のピクセルを画像データから読み出し、このピクセルの平均輝度が所定の閾値、例えば、３０以上である場合に、光源３によるボトムライトが使用されて撮影された画像データであると判断する。

ボトムライトがＯＮであると判断した場合（ステップＳ２２０：ＹＥＳ）、検出手段３３は、記憶手段１４から実エッジ検出閾値を読み出す。検出手段３３は、ライン画像データのピクセルの輝度値をウェハ６の外側から中心方向へ対応するピクセルへと順に検査し、実エッジ検出閾値より小さな輝度値のピクセルを検出する（ステップＳ２３０）。一方、ボトムライトがＯＦＦであると判断した場合（ステップＳ２２０：ＮＯ）、検出手段３３は、記憶手段１４からベベル端検出閾値を読み出す。検出手段３３は、ライン画像データのピクセルの輝度値をウェハ６の外側から中心方向へ対応するピクセルへと順に検査し、ベベル端検出閾値より大きな輝度値のピクセルを検出する（ステップＳ２４０）。

続いて、検出手段３３は、記憶手段１４から境界開始検出閾値を読み出し、ステップＳ２３０あるいはＳ２４０において検出したピクセルからさらに、ウェハ６の中心方向へに対応するピクセルへと順に検査し、境界開始検出閾値より小さな輝度値のピクセルを検出する（ステップＳ２５０）。検出手段３３は、記憶手段１４から境界終了検出閾値を読み出し、ステップＳ２５０において検出したピクセルからさらに、ウェハ６の中心方向へに対応するピクセルへと順に検査し、境界終了検出閾値より大きな輝度値のピクセルを検出する（ステップＳ２６０）。検出手段３３は、ステップＳ２３０またはステップＳ２４０において検出したピクセルをエッジＥ上のピクセルＰＥ、ステップＳ２５０で検出したピクセルを境界開始線Ｂ１上のピクセルＰＢ１、ステップＳ２６０で検出したピクセルを境界終了線Ｂ２上のピクセルＰＢ２とする。

検出手段３３は、ステップＳ２２０の判断結果に基づいて、再び、ボトムライトがＯＮであるか否かを判断し（ステップＳ２８０）、ＯＮであると判断した場合（ステップＳ２２０：ＹＥＳ）、記憶手段１４からベベル端検出閾値を読み出す。検出手段３３は、ステップＳ２３０において検出したピクセルからさらに、ウェハ６の中心方向へに対応するピクセルへと順に検査し、ベベル端検出閾値より大きな輝度値のピクセルを検出し、これをベベル端Ｅ２上のピクセルＰＢ２とする（ステップＳ２９０）。

続いて、距離算出手段３４は、エッジＥから境界開始線Ｂ１の距離Ｄ１を算出する（ステップＳ３００）。すなわち、距離算出手段３４は、記憶手段１４から１ピクセルに相当する長さを示す設定データを読み出す。そして、ピクセルＰＥとピクセルＰＢ１間が何ピクセル分離れているかを算出し、その算出したピクセル数と、１ピクセルに相当する長さを乗算して、距離Ｄ１を算出する。次に、距離算出手段３４は、エッジＥから境界終了線Ｂ２の距離Ｄ２を算出する（ステップＳ３１０）。すなわち、距離算出手段３４は、ピクセルＰＥとピクセルＰＢ２間が何ピクセル分離れているかを算出し、その算出したピクセル数と、１ピクセルに相当する長さを乗算して、距離Ｄ２を算出する。そして、距離Ｄ２から距離Ｄ１を減算して境界幅ＢＷを算出する。また、さらに、光源３を使用して撮影した画像データである場合、距離算出手段３４は、距離算出手段３４は、ピクセルＰＢ１とピクセルＰＢ２間が何ピクセル分離れているかを算出し、その算出したピクセル数と、１ピクセルに相当する長さを乗算して、物理エッジＥ１からベベル端Ｅ２までの距離、すなわち、ベベル幅Ｄ３を算出する。

抽出手段３２は、画像データからまだ抽出していない径方向のラインがあるか否かを判断する（ステップＳ３２０）。まだ抽出していない径方向のラインがある場合（ステップＳ３２０：ＮＯ）、次の径方向のラインから、平均化ライン数Ｌで示されるライン数分のラインのピクセルを抽出し（ステップＳ３３０）、ステップＳ２２０からの処理を繰り返す。一方、全てのラインについて抽出を終了したと判断した場合（ステップＳ３２０：ＹＥＳ）、評価手段３５は、データ解析を実行する（ステップＳ３４０）。

評価手段３５は、ステップＳ３４０の解析処理において以下を行う。
（１）評価手段３５は、各ラインについて算出したエッジＥから境界開始線Ｂ１の距離Ｄ１、エッジＥから境界終了線Ｂ２の距離Ｄ２、及び、境界幅ＢＷと、ウェハ６の中心角との相関関係、ならびに、距離Ｄ１を近似したｓｉｎカーブを示すグラフの出力データを生成し、出力手段１７に出力させる。光源３を使用して撮影した画像データの場合、ベベル幅Ｄ３とウェハ６の中心角との相関関係もグラフ化して出力手段１７に出力させる。

（２）評価手段３５は、各ラインについて算出したエッジＥから境界開始線Ｂ１の距離Ｄ１、エッジＥから境界終了線Ｂ２の距離Ｄ２、境界幅ＢＷ、ベベル幅Ｄ３から、それぞれの最小値及び最大値を抽出するとともに、標準偏差、及び、ばらつき度合（標準偏差×３）を算出し、出力手段１７に出力させる。さらに、評価手段３５は、記憶手段１４から距離Ｄ１、距離Ｄ２、境界幅ＢＷ、ベベル幅Ｄ３の最小値、最大値、標準偏差、ばらつき度合（標準偏差×３）のエラー検出閾値を読み出し、それぞれの算出値と比較する。算出値がエラー検出閾値を超えていものがある場合、どの項目がどれだけエラー検出閾値を超えているかを出力手段１７へ出力させる。

（３）評価手段３５は、記憶手段１４から距離Ｄ１、距離Ｄ２、境界幅ＢＷ、ベベル幅Ｄ３のピーク検出閾値、及び、ピーク数閾値を読み出す。そして、（１）で出力したグラフにおいて、エッジＥから境界開始線Ｂ１の距離Ｄ１、エッジＥから境界終了線Ｂ２の距離Ｄ２、境界幅ＢＷ、ベベル幅Ｄ３について、それぞれのピーク検出閾値を超えている中心角を抽出する。評価手段３５は、所定の中心角の範囲の中に、抽出したピーク数が、ピーク数閾値を超えている箇所がある場合には、どの項目がピーク数閾値を超えているかと、その中心角の範囲とを出力手段１７に表示させる。

（４）評価手段３５は、（１）に示すグラフにおいて、距離Ｄ１を近似したｓｉｎカーブの位相と振幅を出力手段１７に表示させる。この位相と振幅により、膜７がウェハ６のセンタにどの程度片寄り無く形成されているか、また、膜７がどれだけ円に近いかを判断することができる。さらに、評価手段３５は、記憶手段１４から位相と振幅の閾値を読み出し、近似したｓｉｎカーブの位相または振幅が閾値を超えている場合に、エラーを出力する。

なお、評価手段３５は、ウェハ製造ラインの番号、及び、半導体製造ラインの番号と、上記の（１）〜（４）における検査結果とを対応付けるデータを記憶手段１４に書き込む。これにより、どの番号のウェハ製造ライン、半導体製造ラインの性能がよいか、あるいは、どのようなエラーが多いか等の傾向をみることができる。

なお、上記処理において、検出手段３３は、輝度値の変化によるピクセルを検出しているが、図７に示す輝度値の微分を用いて検出することでもよい。また、検出手段３３は、ステップＳ２１０の処理の前に、図９に示す方法を用いて処理範囲を限定し、上記処理、または、図７に示す輝度値の微分を用いた検出を行うことでもよい。また、予め記憶手段１４内に、使用する検出方法の種別を記憶しておき、この種別に応じて検出方法を変えることでもよい。

なお、膜７の境界部７１がウェハ６の担面に対して垂直に近いときや膜７の性質によっては、画像では、境界終了線Ｂ２が検出されず、境界開始線Ｂ１のみが１本の線として検出されたり、あるいは、線としては検出されない場合がある。１本の線として検出される場合、上記と同様の方法により線を検出し、境界開始線Ｂ１とみなす。また、線として検出されない場合であっても、境界部７１からエッジＥ側と、境界部７１からウェハ６の中心側とでは、輝度の変化が見られるため、この輝度の変化位置を検出して境界開始線Ｂ１とみなす。ただし、境界部７１からウェハ６の中心側が、境界部７１からエッジＥ側より暗い場合、明るい場合の両方がありうる。境界部７１からウェハ６の中心側が、境界部７１からエッジＥ側より暗い場合、及び、境界部７１からウェハ６の中心側が、境界部７１からエッジＥ側より明るい場合で、かつ、輝度値の微分によりピクセルを検出する場合は上記と同様の方法により境界開始線Ｂ１を検出することができる。一方、境界部７１からウェハ６の中心側が、境界部７１からエッジＥ側より明るい場合で、かつ、輝度値の変化によりピクセルを検出する場合は、ライン画像データのピクセルをウェハ６の中心方向に対応する順に検査していったとき、ベベル端Ｅ２上のピクセルＰＥ２の検出後、境界開始検出閾値より輝度値が大きくなったピクセルを境界開始線Ｂ１上のピクセルＰＢ１と判断すればよい。
また、このように、境界終了線Ｂ２が検出されないときには、上記処理のうち、境界終了線Ｂ２に関する処理は実行しない。

なお、上述のコンピュータ１０は、内部にコンピュータシステムを有している。そして、上述したコンピュータ１０の解析手段１６内の各手段の動作の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータシステムが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでいうコンピュータシステムとは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものである。

また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

本発明の一実施の形態による基盤検査装置の全体構成を示す図である。 ウェハの断面とカメラにより撮影された画像との関係を示す図である。 ウェハの断面とカメラにより撮影された画像との関係を示す図である。 コンピュータの内部構成を示すブロック図である。 基盤検査装置における検査フローを示す図である。 コンピュータの処理フローを示す図である。 輝度の変化によりエッジ及び境界線上のピクセルを検出する方法を説明するための図である。 微分によりエッジ及び境界線上のピクセルを検出する方法を説明するための図である。 処理範囲を限定してエッジ及び境界線上のピクセルを検出する方法を説明するための図である。 基盤検査装置の出力するグラフを示す図である。

符号の説明

１…基盤検査装置、 ２…支持台、 ３…光源、 ４…制御装置、 ５…カメラ、 ６…ウェハ、 ７…膜、 １０…コンピュータ、 １１…制御手段、 １２…入力手段、 １３…指示手段、 １４…記憶手段、 １５…受信手段、 １６…解析手段、 １７…出力手段、 ３１…読込手段、 ３２…抽出手段、 ３３…検出手段、３４…距離算出手段、 ３５…評価手段、 ６１…ベベル、 ７１…境界部

Claims (9)

1. 上部に膜が形成された基盤の周縁部分を、前記膜の周縁を含むように撮影した画像データを読み込む読込手段と、
   前記読込手段により読み込んだ画像データから前記基盤の径方向のライン毎にライン画像データを抽出する抽出手段と、
   前記抽出手段により抽出した各ライン画像データそれぞれについて、当該ライン画像データを構成するピクセルの径方向の輝度値の変化により、前記基盤のエッジ位置及び前記膜の境界開始位置、または、前記基盤のエッジ位置、前記膜の境界開始位置及び前記膜の境界終了位置に対応するピクセルを検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出したピクセルを基に、各ライン毎に、前記エッジから前記境界開始位置の距離、前記エッジから前記境界終了位置の距離、または、前記境界開始位置から前記境界終了位置の距離を算出する距離算出手段と、
   前記距離算出手段により算出された前記エッジから前記境界開始位置の距離、前記エッジから前記境界終了位置の距離、または、前記境界開始位置から前記境界終了位置の距離の最大値、最小値、または、標準偏差と、これらの閾値とを比較して異常を検出する評価手段と、
   を備えることを特徴とする基盤検査装置。
2. 前記評価手段は、前記距離算出手段により算出された前記エッジから前記境界開始位置の距離、前記エッジから前記境界終了位置の距離、または、前記境界開始位置から前記境界終了位置の距離と、前記基盤の中心角との相関関係のグラフを出力させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の基盤検査装置。
3. 前記評価手段は、所定の中心角の範囲内に、前記エッジから前記境界開始位置の距離、または、前記エッジから前記境界終了位置の距離のピークが所定数以上発生している場合に異常を検出する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の基盤検査装置。
4. 前記評価手段は、前記基盤の中心角と、前記エッジから前記境界開始位置の距離、または、前記エッジから前記境界終了位置の距離との相関関係から、近似する基準波形を算出し、算出した基準波形の振幅または位相と、振幅または位相の閾値を超えている場合に異常を検出する、
   ことを特徴とする請求項２または請求項３のいずれかの項に記載の基盤検査装置。
5. 前記画像データは、撮像手段が、当該撮影手段とは前記基盤を挟んだ対称位置から光を当てて撮影した画像のデータであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかの項に記載の基盤検査装置。
6. 前記検出手段は、前記ライン画像データを構成するピクセルを、ウェハの外側から中心方向に順に検査し、最初に輝度が所定以上暗くなったピクセルを前記ウェハのエッジに対応するピクセルとして検出する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の基盤検査装置。
7. 前記検出手段は、前記画像データから所定の中心角の範囲に対応した径方向の複数ラインのピクセルを抽出し、抽出した各ラインのピクセルの輝度を同じ周方向のピクセル毎に平均して前記ライン画像データとする、
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかの項に記載の基盤検査装置。
8. 前記検出手段は、前記画像データから径方向の複数ラインのピクセルを抽出し、抽出した各ピクセルの輝度を同じ周方向のピクセル毎に平均し、その平均した輝度の変化のピーク位置に相当する径方向の範囲のピクセルにおいて、前記エッジ及び前記境界開始位置、または、前記エッジ、前記境界開始位置及び前記境界終了開始位置に対応するピクセルを検出する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかの項に記載の基盤検査装置。
9. 上部に膜が形成された基盤の周縁部分を、前記膜の周縁を含むように撮影した画像データを読み込む読込過程と、
   前記読込過程において読み込んだ画像データから前記基盤の径方向のライン毎にライン画像データを抽出する抽出過程と、
   前記抽出過程において抽出した各ライン画像データそれぞれについて、当該ライン画像データを構成するピクセルの径方向の輝度値の変化により、前記基盤のエッジ位置及び前記膜の境界開始位置、または、前記基盤のエッジ位置、前記膜の境界開始位置及び前記膜の境界終了位置に対応するピクセルを検出する検出過程と、
   前記検出過程において検出したピクセルを基に、各ライン毎に、前記エッジから前記境界開始位置の距離、前記エッジから前記境界終了位置の距離、または、前記境界開始位置から前記境界終了位置の距離を算出する距離算出過程と、
   前記距離算出過程において算出された前記エッジから前記境界開始位置の距離、前記エッジから前記境界終了位置の距離、または、前記境界開始位置から前記境界終了位置の距離の最大値、最小値、または、標準偏差と、これらの閾値とを比較して異常を検出する評価過程と、
   からなることを特徴とする基盤検査方法。
   
   

Images