JP5403653B2 - Disc-shaped substrate inspection equipment - Google Patents
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本発明は、表面に膜層の形成された半導体ウエーハ等の円盤状基板の前記膜層の形成状態を評価し得る検査装置に関する。 The present invention relates to an inspection apparatus capable of evaluating the formation state of the film layer of a disk-shaped substrate such as a semiconductor wafer having a film layer formed on the surface thereof.
半導体ウエーハ(円盤状基板)は、成膜プロセスやエッチングプロセスを経て表面に例えば同心的に絶縁膜や導電膜等の各種膜層が形成される。従来、この半導体ウエーハに形成された膜層の縁部がめくれ上がり等のない正規の仕上がり状態となっているか否かを検出する検査装置が提案されている(特許文献1参照)。この検査装置では、半導体ウエーハにおける外縁部の複数箇所を撮影し、その撮影によって得られた画像から半導体ウエーハの複数箇所における外周縁と膜層の縁との間の露出幅を計測し、そして、その複数箇所での露出幅の状態から前記膜層の縁部がめくれ上がり等のない正規の仕上がり状態となっているか否かを判定するようにしている。
ところで、前述した検査装置では、半導体ウエーハの周方向における複数箇所のそれぞれにて得られた撮影画像を処理するものであるが、更に、その膜層の状態を詳細に評価する場合には、半導体ウエーハの外周部分の全周にわたって撮影して得られる撮影画像を対象として処理する必要がある。また、精度のよい検査を行うためには、比較的高い解像度での撮影画像を得なければならない。 By the way, in the inspection apparatus described above, the photographed image obtained at each of a plurality of locations in the circumferential direction of the semiconductor wafer is processed, and when the state of the film layer is further evaluated in detail, the semiconductor It is necessary to process a photographed image obtained by photographing over the entire circumference of the outer peripheral portion of the wafer. In addition, in order to perform a highly accurate inspection, it is necessary to obtain a captured image with a relatively high resolution.
このような状況のもとで、表面に膜層の形成された半導体ウエーハ等の円盤状基板の検査装置にあっては、撮影画像を表す画像データが増大する傾向にあり、効率的な処理が望まれている。 Under such circumstances, in a disk-shaped substrate inspection apparatus such as a semiconductor wafer having a film layer formed on the surface, image data representing a photographed image tends to increase, and efficient processing is performed. It is desired.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、円盤状基板の表面に形成された膜層の状態を検査するに際して、精度を犠牲にすることなく、より効率的に処理することのできる円盤状基板の検査装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and when inspecting the state of the film layer formed on the surface of the disk-shaped substrate, the processing can be performed more efficiently without sacrificing accuracy. The present invention provides an inspection apparatus for a disc-shaped substrate.
本発明に係る円盤状基板の検査装置は、表面に膜層の形成された円盤状基板の検査装置であって、前記円盤状基板の前記膜層の形成された表面を前記円盤状基板の周方向に順次撮影して画像信号を出力する撮影部と、該撮影部から順次出力される画像信号を処理する画像処理部とを有し、前記画像処理部は、前記画像信号から前記円盤状基板の周方向に対応して延びる撮影画像を表す撮影画像データを生成する画像データ生成手段と、前記撮影画像データに基づいて前記撮影画像を表示ユニットに表示させる表示制御手段と、前記表示ユニットに表示された前記撮影画像上に前記周方向に対応して延びる検査エリアを設定する検査エリア設定手段と、前記撮影画像データから、前記撮影画像上の前記検査エリア内における前記膜層に対応した膜層画像部分の縁線を検出して、当該検査エリア内における該縁線の前記周方向の各位置での該周方向を横切る方向の位置となる縦方向位置を表すエリア内縦方向位置情報を生成するエリア内膜層縁位置検出手段と、前記エリア内縦方向位置情報と、前記検査エリアの前記撮影画像上での前記周方向での各位置での縦方向位置を表す検査エリア縦方向位置情報と、前記撮影画像内で決められた基準部分の前記周方向での各位置での縦方向位置を表す基準縦方向位置情報とに基づいて、前記基準部分を基準とした前記撮影画像上における前記膜層画像部分の縁線の前記周方向の各位置での縦方向位置を表す膜層縁位置情報を生成する膜層縁位置情報生成手段と、前記膜層縁位置情報に基づいて前記円盤状基板の表面に形成された前記膜層についての評価情報を生成する評価情報生成手段とを有する構成となる。 A disk-shaped substrate inspection apparatus according to the present invention is a disk-shaped substrate inspection apparatus having a film layer formed on a surface thereof, and the surface of the disk-shaped substrate on which the film layer is formed is surrounded by the periphery of the disk-shaped substrate. An imaging unit that sequentially captures images in the direction and outputs an image signal; and an image processing unit that processes the image signals sequentially output from the imaging unit, wherein the image processing unit receives the disk-shaped substrate from the image signal. Image data generating means for generating photographed image data representing a photographed image extending corresponding to the circumferential direction, display control means for displaying the photographed image on a display unit based on the photographed image data, and display on the display unit and inspection area setting means for setting an inspection area has been extended to correspond to the circumferential direction on the captured image, from the captured image data, corresponding to the film layer in the test area on the captured image In-area vertical position information representing a vertical position that is a position in a direction crossing the circumferential direction at each position in the circumferential direction of the edge line in the inspection area by detecting the edge line of the layer image portion Inspection area vertical position indicating the in-area vertical position information to be generated, the vertical position information in the area, and the vertical position at each position in the circumferential direction on the captured image of the inspection area On the captured image based on the reference portion based on the information and reference vertical position information indicating the vertical position at each position in the circumferential direction of the reference portion determined in the captured image Film layer edge position information generating means for generating film layer edge position information representing the vertical position of each edge of the film layer image portion in the circumferential direction, and the disk based on the film layer edge position information The film layer formed on the surface of the substrate. Configuration and composed with the evaluation information generating means for generating evaluation information.
このような構成により、撮影画像上に設定された検査エリア内において膜層画像部分の縁線の周方向の各位置での縦方向位置を表すエリア内縦方向位置情報と、当該検査エリアの前記撮影画像上での前記周方向での各位置での縦方向設定位置を表す検査エリア縦方向位置情報と、前記撮影画像内で決められた基準部分の前記周方向の各位置での縦方向位置を表す基準縦方向位置情報とに基づいて、前記基準部分を基準とした前記撮影画像上における前記膜層画像部分の縁線の前記周方向の各位置での縦方向位置を表す膜層縁位置情報を生成し、該膜層縁位置情報に基づいて円盤状基板の表面に形成された膜層についての評価情報を得るようにしているので、膜層画像部分の縁線を検出するために、撮影画像に対応した撮影画像データ全てを処理しなくても、検査エリア内の画像部分を表す画像データを処理するだけで、円盤状基板の表面に形成された膜層についての評価情報の基礎となる膜層縁位置情報が得られるようになる。 With such a configuration, the vertical position information in the area representing the vertical position at each position in the circumferential direction of the edge line of the film layer image portion in the inspection area set on the photographed image, and the above-mentioned inspection area Inspection area vertical position information indicating the vertical setting position at each position in the circumferential direction on the captured image, and the vertical position at each position in the circumferential direction of the reference portion determined in the captured image The film layer edge position representing the vertical position at each position in the circumferential direction of the edge line of the film layer image part on the captured image based on the reference part based on the reference vertical position information representing Since the information is generated and the evaluation information about the film layer formed on the surface of the disk-shaped substrate is obtained based on the film layer edge position information, in order to detect the edge line of the film layer image portion, Process all shot image data corresponding to the shot image. Even if not, it is possible to obtain film layer edge position information that is the basis of evaluation information about the film layer formed on the surface of the disk-shaped substrate only by processing the image data representing the image portion in the inspection area. Become.
また、本発明に係る円盤状基板の検査装置において、前記基準部分は、前記撮影画像上における前記円盤状基板の表面画像部分の縁線であって、前記撮影画像上における前記円盤状基板の表面画像部分の縁線の前記周方向の各位置での縦方向位置の情報を前記基準縦方向位置情報とするように構成することができる。 Further, in the disk-shaped substrate inspection apparatus according to the present invention, the reference portion is an edge line of the surface image portion of the disk-shaped substrate on the captured image, and the surface of the disk-shaped substrate on the captured image Information on the vertical position at each position in the circumferential direction of the edge line of the image portion can be configured as the reference vertical position information.
このような構成により、円盤状基板の表面画像部分の縁線を基準として膜層画像部分の縁線に対する膜層縁位置情報が得られるので、該膜層縁位置情報に基づいて得られた評価情報によって、前記表面画像部分の縁線に対応した円盤状基板の外周縁部を基準とした当該膜層の外周縁部の位置(円盤状基板の外周縁部と膜層の外周縁部との間の距離)に基づいた当該膜層の評価を行うことができるようになる。 With such a configuration, the film layer edge position information with respect to the edge line of the film layer image portion can be obtained with reference to the edge line of the surface image portion of the disk-shaped substrate, so the evaluation obtained based on the film layer edge position information According to the information, the position of the outer peripheral edge of the film layer relative to the outer peripheral edge of the disk-shaped substrate corresponding to the edge line of the surface image portion (the outer peripheral edge of the disk-shaped substrate and the outer peripheral edge of the film layer The film layer can be evaluated based on the distance between the two.
撮影画像上に設定される検査エリアは、検査対象となる円盤状基板の表面に形成される膜層の形成位置についての規格等に基づいて自動的に設定することも、また、オペレータによる手動にて設定することができる。後者の場合、本発明に係る円盤状基板の検査装置において、前記検査エリア設定手段は、操作ユニットでの所定設定操作に応じて前記検査エリアを設定するように設定することもできる。 The inspection area set on the photographed image can be automatically set based on the standard for the formation position of the film layer formed on the surface of the disk-shaped substrate to be inspected, or manually by the operator. Can be set. In the latter case, in the disk-shaped substrate inspection apparatus according to the present invention, the inspection area setting means can be set so as to set the inspection area in accordance with a predetermined setting operation in the operation unit.
このような構成により、円盤状基板の表面に形成された膜層の状態に応じて適切な検査エリアを撮影画像上に設定することができるようになる。 With such a configuration, an appropriate inspection area can be set on the photographed image according to the state of the film layer formed on the surface of the disk-shaped substrate.
更に、本発明に係る円盤状基板の検査装置において、前記エリア内膜層縁位置検出手段は、前記検査エリア内の画像を前記周方向の各位置にて当該周方向を横切る方向に走査し、所定の条件に従って、各走査線上において前記膜層画像部分の縁線を検出するものであって、前記縁線検出のための前記条件を可変とするように構成することができる。 Further, in the disk-shaped substrate inspection apparatus according to the present invention, the area intima layer edge position detecting means scans an image in the inspection area in a direction crossing the circumferential direction at each position in the circumferential direction, According to a predetermined condition, an edge line of the film layer image portion is detected on each scanning line, and the condition for detecting the edge line can be made variable.
このような構成により、検査エリアを周方向の各位置に対してその周方向を横切る方向に操作して当該検査エリア内の膜層画像部分の縁線を検出するための条件が可変となるので、検査エリア内における膜層画像の状態及び膜層画像の背景部分の状態に応じて、前記膜層画像とその背景部分との境界となる当該膜層画像部分の縁線を検出するための最適な条件を設定することができるようになる。 With such a configuration, conditions for detecting the edge line of the film layer image portion in the inspection area by operating the inspection area in the direction crossing the circumferential direction with respect to each position in the circumferential direction are variable. Optimum for detecting an edge line of the membrane layer image portion that is a boundary between the membrane layer image and the background portion according to the state of the membrane layer image in the inspection area and the state of the background portion of the membrane layer image It becomes possible to set various conditions.
前記膜層画像部分の縁線を検出するための条件は、膜層画像部分の濃度(輝度)状態やその背景部分の濃度(輝度)状態等に応じて自動的に変えることも、オペレータによる手動にて変えることもできる。後者の場合、本発明に係る円盤状基板の検査装置において、前記エリア内膜層縁位置検出手段は、操作ユニットでの所定設定操作に応じて前記縁線検出のための前記条件を可変設定するように構成することができる。 The condition for detecting the edge line of the film layer image portion can be automatically changed according to the density (luminance) state of the film layer image portion, the density (luminance) state of the background portion, or the like. It can also be changed at In the latter case, in the disk-shaped substrate inspection apparatus according to the present invention, the area intima layer edge position detecting means variably sets the condition for detecting the edge line according to a predetermined setting operation in the operation unit. It can be constituted as follows.
また、本発明に係る円盤状基板の検査装置は、前記膜層画像部分の縁線が前記検査エリアから逸脱しているか否かを判定するエリア逸脱判定手段を有し、前記評価情報生成手段が、前記エリア逸脱判定手段での判定結果に基づいた評価情報を生成するように構成することができる。 The disc-shaped substrate inspection apparatus according to the present invention further includes an area deviation determination unit that determines whether an edge line of the film layer image portion has deviated from the inspection area, and the evaluation information generation unit includes The evaluation information based on the determination result by the area deviation determination means can be generated.
このような構成により、膜層の外周縁部の円盤状基板の周方向を横切る方向における変動幅が、検査エリアの幅(周方向を横切る方向の長さ)に対応した範囲に収まっているものであるか否か等の当該膜層に対する評価を行うことができるようになる。 With such a configuration, the fluctuation width in the direction crossing the circumferential direction of the disc-shaped substrate at the outer peripheral edge of the film layer is within the range corresponding to the width of the inspection area (length in the direction crossing the circumferential direction). It becomes possible to evaluate the film layer, such as whether or not.
更に、本発明に係る円盤状基板の検査装置において、前記検査エリア内に、前記周方向に対応して延びる許容エリアを設定する許容エリア設定手段と、前記膜層画像部分の縁線が前記許容エリアから逸脱しているか否かを判定する許容エリア逸脱判定手段とを有し、前記評価情報生成手段は、前記許容エリア逸脱判定手段での判定結果に基づいた評価情報を生成するように形成するように構成することができる。 Further, in the disk-shaped substrate inspection apparatus according to the present invention, an allowable area setting means for setting an allowable area extending in the circumferential direction in the inspection area, and an edge line of the film layer image portion are the allowable values. And an allowable area deviation determination unit that determines whether or not the vehicle has deviated from the area, and the evaluation information generation unit is configured to generate evaluation information based on a determination result by the allowable area deviation determination unit. It can be constituted as follows.
このような構成により、膜層の外周縁部の円盤状基板の周方向を横切る方向における変動幅が、検査エリア内に設定された許容エリアの幅(周方向を横切る方向の長さ)に対応した範囲に収まっているものであるか否か等の当該膜層に対する評価を行うことができるようになる。 With such a configuration, the fluctuation width in the direction crossing the circumferential direction of the disc-shaped substrate at the outer peripheral edge of the film layer corresponds to the width of the allowable area set in the inspection area (length in the direction crossing the circumferential direction). It becomes possible to evaluate the film layer, such as whether or not it is within the range.
前記許容エリアは、設定された検査エリアの広さ等に応じて自動的に設定することも、オペレータによる手動にて設定することも可能である。後者の場合、本発明に係る円盤状基板において、前記許容エリア設定手段は、操作ユニットでの所定設定操作に応じて前記許容エリアを設定するように構成することができる。 The permissible area can be set automatically according to the size of the set inspection area or the like, or can be set manually by an operator. In the latter case, in the disk-shaped substrate according to the present invention, the allowable area setting means can be configured to set the allowable area in accordance with a predetermined setting operation in the operation unit.
また、本発明に係る円盤状基板の検査装置は、前記許容エリア逸脱判定手段にて、前記膜層画像部分の縁線が当該許容エリアから逸脱しているとの判定がなされたときに、前記膜層画像部分の縁線の前記許容エリアから逸脱した部分についての膜層縁位置情報が得られているか否かを判定する手段を有し、前記評価情報生成手段が、前記膜層画像部分の縁線の前記許容エリアから逸脱した部分についての膜層縁位置情報が得られているとの判定がなされたときに、当該膜層縁位置情報を前記評価情報の生成のために用いるように構成することができる。 Further, the disk-shaped substrate inspection apparatus according to the present invention may be configured such that when the permissible area deviation determination unit determines that the edge line of the film layer image portion has deviated from the permissible area, Means for determining whether or not film layer edge position information about a part of the edge line of the film layer image part deviating from the permissible area is obtained, and the evaluation information generating means includes the film layer image part. The film layer edge position information is used to generate the evaluation information when it is determined that the film layer edge position information is obtained for a portion of the edge line that deviates from the allowable area. can do.
このような構成により、膜層の外周縁部の円盤状基板の周方向を横切る方向における変動幅が、検査エリア内に設定された許容エリアの幅(周方向を横切る方向の長さ)に対応した範囲に収まっていなかった場合であっても、その変動幅がどの程度であるか等を評価することができるようになる。 With such a configuration, the fluctuation width in the direction crossing the circumferential direction of the disc-shaped substrate at the outer peripheral edge of the film layer corresponds to the width of the allowable area set in the inspection area (length in the direction crossing the circumferential direction). Even if it is not within the range, it is possible to evaluate how much the fluctuation range is.
更に、本発明に係る円盤状基板の検査装置は、前記許容エリア逸脱判定手段にて、前記膜層画像部分の縁線が前記許容エリアから逸脱しているとの判定がなされたときに、前記膜層画像部分の縁線の前記許容エリアから逸脱している部分が、前記円盤状基板の表面に形成された欠陥部分にて覆われた部分であるか否かを判定する欠陥マスク判定手段を有し、前記評価情報生成手段が、欠陥マスク判定手段での判定結果に基づいた評価情報を生成するように形成することができる。 Furthermore, in the disc-shaped substrate inspection apparatus according to the present invention, when the permissible area deviation determining means determines that the edge line of the film layer image portion has deviated from the permissible area, Defect mask determination means for determining whether or not a portion of the edge line of the film layer image portion deviating from the allowable area is a portion covered with a defect portion formed on the surface of the disk-shaped substrate. And the evaluation information generation means generates the evaluation information based on the determination result of the defect mask determination means.
このような構成により、画像処理によってなされた、膜層画像部分の縁線が許容エリアから逸脱しているとの判定が、真に前記縁線が許容エリアから逸脱しているのか、円盤状基板に生じている欠陥に起因したものかを区別することができるようになる。 With such a configuration, it is determined by the image processing that the edge line of the film layer image portion deviates from the allowable area. It is possible to distinguish whether it is caused by a defect occurring in
本発明に係る円盤状基板の検査装置によれば、膜層画像部分の縁線を検出するために、撮影画像に対応した撮影画像データ全てを処理しなくても、検査エリア内の画像部分を表す画像データを処理するだけで、円盤状基板の表面に形成された膜層についての評価情報の基礎となる膜層縁位置情報が得られるようになり、また、この膜層縁位置情報が、膜層画像部分の縁線の撮影画像上で決められた基準部分を基準とした周方向の各位置での縦方向位置を表すものであるので、円盤状基板の表面に形成された膜層の状態を検査するに際して、精度を犠牲にすることなく、より効率的に処理することができるようになる。 According to the disk-shaped substrate inspection apparatus of the present invention, in order to detect the edge line of the film layer image portion, the image portion in the inspection area can be detected without processing all the captured image data corresponding to the captured image. By processing only the image data to be represented, it becomes possible to obtain film layer edge position information that is the basis of evaluation information about the film layer formed on the surface of the disk-shaped substrate. Since it represents the vertical position at each position in the circumferential direction with reference to the reference portion determined on the photographed image of the edge of the film layer image portion, the film layer formed on the surface of the disk-shaped substrate When inspecting the state, processing can be performed more efficiently without sacrificing accuracy.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の実施の形態に係る円盤状基板の検査装置は、例えば、半導体ウエーハの表面検査装置にて実現される。この半導体ウエーハの表面検査装置の撮影系は、例えば、図1に示すように構成される。 The disk-shaped substrate inspection apparatus according to the embodiment of the present invention is realized by, for example, a semiconductor wafer surface inspection apparatus. The imaging system of this semiconductor wafer surface inspection apparatus is configured as shown in FIG. 1, for example.
図1において、ステージ100が、回転駆動モータ110の回転軸110aに保持され、一定方向に連続回転するようになっている。ステージ100には円盤状基板となる半導体ウエーハ(以下、単にウエーハという)10が水平状態にセットされている。なお、ステージ100にはアライメント機構(図示略)が設けられており、ウエーハ10の中心がステージ100の回転中心(回転軸110aの軸心)に極力合致するように当該ウエーハ10のステージ100上での位置が調整されるようになっている。
In FIG. 1, a
ステージ100にセットされたウエーハ10の表面外周部分に対向するようにカメラユニット130(撮影部)が設置されている。図2に示すように、カメラユニット130は、撮像素子としてラインセンサ130aを有し、そのラインセンサ130aがウエーハ10の外周縁を横切るように(周方向に直交する方向に延びるように)配置されている。これにより、ステージ100の回転に伴ってウエーハ10が一定方向Drに回転する際に、カメラユニット130がウエーハ10の表面外周部分をその周方向Dsに順次撮影するようになる。なお、ラインセンサ130aは、1024個の素子(画素)が一列に並んだ構造となっている。
A camera unit 130 (photographing unit) is installed so as to face the outer peripheral portion of the surface of the
図2とともに図3を参照するに、ウエーハ10の表面には第1膜層21が形成され、その第1膜層21上に更に第2膜層22が形成されている。第1膜層21及び第2膜層22の正規の状態において、周方向Dsのいずれの位置(θi)においても、下側の第1膜層21の外周縁部(以下、第1膜層外周縁部という)21eが上側の第2膜層22の外周縁部(以下、第2膜層外周縁部という)22eよりウエーハ10の外周縁部(以下、ウエーハ外周縁部という)10eに近づいた側に位置している。
Referring to FIG. 3 together with FIG. 2, a
カメラユニット130(ラインセンサ130a)の撮影視野範囲Fは、第1膜層外周縁部21e、第2膜層外周縁部22e及びウエーハ外周縁部10eを含むウエーハ10の外周部分から更にウエーハ外周縁部10eの僅かに外側にまで達している。これにより、カメラユニット130により得られる撮影画像に、ウエーハ外周縁部10e、第1膜層外周縁21e及び第2膜層縁部22eが写り込むようになる。
The imaging field of view range F of the camera unit 130 (
なお、図1及び図2には、照明系については示されていないが、実際には、カメラユニット130により適切な撮影画像が得られるように、撮影視野範囲Fに含まれるウエーハ10の外周部分を照明する照明装置が設けられている。
Although the illumination system is not shown in FIGS. 1 and 2, actually, the outer peripheral portion of the
前述した表面検査装置の処理系は、図4に示すように構成される。
図4において、カメラユニット130は、コンピュータにて構成される処理ユニット200(画像処理部)に接続されている。処理ユニット200は、ウエーハ10がセットされたステージ100を一定方向Drに所定の速度にて回転させるように回転駆動モータ110の駆動制御を行う。また、ステージ100の回転に伴ってウエーハ10が回転する過程でウエーハ10の外周部分を撮影するカメラユニット130(ラインセンサ130a)からは画素単位の画像信号が出力されており、処理ユニット200が所定のタイミングにて前記画像信を順次取り込んで処理する。処理ユニット200は、操作ユニット210及び表示ユニット220が接続されており、オペレータにて操作される操作ユニット210からの信号に基づいた処理を実行し、また、入力した画像信号から撮影画像を表す撮影画像データを生成し、撮影画像や撮影画像データを処理して得られる種々の情報を表示ユニット220に表示させる。
The processing system of the surface inspection apparatus described above is configured as shown in FIG.
In FIG. 4, the
撮影視野範囲Fが図2に示すように設定されたカメラユニット130から出力される画像信号を順次入力する処理ユニット200は、図5乃至図7に示す手順に従って処理を実行する。
The
図5において、処理ユニット200は、ウエーハ10の外周部分をその周方向Dsに順次撮影するカメラユニット130からの画像信号から、該周方向Dsに対応して延びる撮影画像を表す撮影画像データを生成し、その撮影画像データを所定のメモリに格納する(S1)。そして、処理ユニット200は、得られた撮影画像データに基づいて前記撮影画像を表示ユニット220に表示させる(S1)。表示ユニット220には、例えば、図8に示すような、カメラユニット130の撮影視野範囲F(図3参照)に対応する撮影画像Iが表示される。この撮影画像Iは、ウエーハ10の外周部分の1周分(基準位置(例えば、ノッチ)0度から360度の回転角度範囲)に相当するものであって、ウエーハ10の外周部分に対応した表面画像部分I10を含み、更に、この表面画像部分I10に第1膜層21に対応した第1膜層画像部分I21及び第2膜層22に対応した第2膜層画像部分I22が含まれている。そして、この撮影画像Iには、表面画像部分I10と背景部分との境界となる表面画像部分I10の縁線E10、第1膜層画像部分I21と表面画像部分I10との境界となる第1膜層画像部分I21の縁線E21、及び第2膜層画像部分I22と第1膜層画像部分I21との境界となる第2膜層画像部分I22の縁線E22が形成されている。
In FIG. 5, the
表面画像部分I10の縁線E10はウエーハ10の外周縁部10e(図2参照)に対応し、第1膜層画像部分I21の縁線E21は第1膜層21の外周縁部21e(図2参照)に対応し、また、第2膜層画像部分I22の縁線E22は第2膜層22の外周縁部22e(図2参照)に対応している。なお、ウエーハ10の外周縁部10eに対応する表面画像部分I10の縁線E10は、本来直線となるべきである。しかし、ウエーハ10の端面の加工精度や加工プロセスの成否等によってその外周縁部10eがウエーハ10の径方向に変動(直径変動)し得ることから、撮影画像I上における表面画像部分I10の縁線E10は、図8に示すように、周方向(0度〜360度)にわたって該周方向に対して直交する方向(以下、縦方向という)に変動し得るものとなる。
The edge line E10 of the surface image portion I10 corresponds to the outer
前述したようにして、図8に示すような撮影画像Iが表示ユニット220に表示されると、処理ユニット200は、膜層画像部分(第1膜層画像部分I21、第2膜層画像部分I22)の縁線(E21、E22)の検出処理(S2)を実行する。この膜層画像部分の縁線検出処理は、具体的に、図6に示すようになされる。
As described above, when the captured image I as shown in FIG. 8 is displayed on the
図6において、処理ユニット200は、操作ユニット210において検査エリアの設定操作がなされると、その設定操作に応じて、表示ユニット220に表示された撮影画像I上にウエーハ10の周方向(0度〜360度)に対応して延びる検査エリアを設定する(S21)。例えば、図9に示すように、第1膜層画像部分I21の縁線E21を含む第1検査エリアZ1及び第2膜層画像部分I22の縁線E22を含む第2検査エリアZ2が設定される。なお、図6は、1つの検査エリアについての処理を示している。また、この例では、検査エリアZ1、Z2とともに、表面画像部分I10の縁線E10を含む基準検出エリアZ0が設定される。この基準検出エリアZ0についても、後述するように、各検査エリアZ1、Z2と略同様の処理がなされる。
In FIG. 6, when the setting operation of the inspection area is performed in the
この各検査エリアZ1、Z2の設定では、処理ユニット200は、前記設定操作に応じて操作ユニット210から入力される信号に基づいて、撮影画像I上での各検査エリアZ1、Z2の設定位置とその幅(縦方向の長さ)を取得する。例えば、図9に示すように、第1検査エリアZ1の設定位置として、当該第1検査エリアZ1の縦方向における下限位置が取得される。この第1検査エリアZ1の下限位置(設定位置)を表す情報を第1検査エリア縦方向位置情報YZ11という。また、第2検査エリアZ2の設定位置として、当該第2検査エリアZ2の縦方向における下限位置が取得される。この第2検出エリアZ2の下限位置(設定位置)を表す情報を第2検査エリア縦方向位置情報YZ21という。なお、処理ユニット200は、この設定位置(下限位置)とともに取得した各検査エリアの幅に基づいて、第1検査エリアZ1の縦方向における上限位置YZ12、及び第2検査エリアZ2の縦方向における上限位置YZ22を認識することができる。
In the setting of the inspection areas Z1 and Z2, the
また、基準検出エリアZ0についても、同様に、撮影画像I上での設定位置として、当該基準検出エリアZ0の縦方向における下限位置(基準エリア縦方向位置情報YZ0)が取得される。 Similarly, for the reference detection area Z0, the lower limit position (reference area vertical direction position information Y Z0 ) in the vertical direction of the reference detection area Z0 is acquired as the set position on the captured image I.
処理ユニット200は、各検査エリアZ1、Z2の設定位置及びその幅を取得すると、撮影画像データIからその設定位置及び幅にて特定される各検査エリアZ1、Z2内の画像データを抽出し、図10(a)、(b)に示すような各検査エリアZ1、Z2内の画像に対して個別的に処理を行う。処理ユニット200は、まず、周(θ)方向における平均化(積分)処理を実行する(S22)。具体的には、注目画素を周方向(横方向)に1画素ずつ移動させつつ、各注目画素及びそれを周方向において挟む所定数の画素の各濃淡値を平均化し、その平均化濃淡値を注目画素の濃淡値とする処理がなされる。このような周方向(θ)における平均化処理により、膜層に例えばパターン模様(例えば、チップパターン等)が形成されていたとしても、膜層画像部分(検査エリア内)では、そのパターン模様に対応した濃淡模様が平滑化され、画像上でのノイズが除去される。次いで、処理ユニット200は、各検査エリアZ1、Z2の画像上の周方向の位置(θi)を所定幅ずつ(例えば、1度ずつ)ずらしながら、その各位置(θi)にて縦方向に走査して当該画像上のエッジ検出を行う(S23)。
When the
このエッジ検出処理は、基本的に微分処理であって、例えば、注目画素を縦方向に1画素ずつ移動させつつ、各注目画素の縦方向の上方に位置する所定数の画素の濃淡値の合計とその下方に位置する所定数の画素の濃淡値の合計との差分を当該注目画素の微分値として算出している。このような処理により、縦方向において濃淡値が急激に変動する位置の注目画素では、前記差分が大きくなり、濃淡値の変動が少ない位置の注目画素では、前記差分が小さくなる。このような微分処理の結果、例えば、図11(a)に示すように、第1膜層画像部分I21と第2膜層画像部分I22との境界(第1膜層画像部分I21の縁線E21)のように濃度(輝度)が変化する位置で、図11(b)に示すようにその1次微分波形や、図11(c)に示すように2次微分波形が変化する。このような画像の微分波形が周方向の各位置(θi)にて得られると、処理ユニット200は、指定された周方向の位置(θi)におけるその微分波形を表示ユニット220に表示させる(S24)。オペレータは、周方向の各位置(θi)での微分波形のピーク変動の状態を見ながら、膜層画像部分の縁線を検出するための各検査エリアZ1、Z2の走査方向(下限位置から上限位置に向かう方向、上限位置から下界位置に向かう方向のいずれか)及び縁線として検出すべき閾値レベル(これらは縁線検出のための条件である)を操作ユニット210の操作によって設定する(S25、S26)。
This edge detection process is basically a differentiation process. For example, while moving the target pixel one pixel at a time in the vertical direction, the sum of the gray values of a predetermined number of pixels positioned above the target pixel in the vertical direction. And the difference between the sum of the shade values of a predetermined number of pixels located below the pixel value is calculated as a differential value of the pixel of interest. As a result of such processing, the difference is increased at the pixel of interest at a position where the gray value varies rapidly in the vertical direction, and the difference is decreased at the pixel of interest at a position where the variation of the gray value is small. As a result of such differential processing, for example, as shown in FIG. 11A, the boundary between the first film layer image portion I21 and the second film layer image portion I22 (the edge line E21 of the first film layer image portion I21). ), The primary differential waveform changes as shown in FIG. 11B, and the secondary differential waveform changes as shown in FIG. 11C. When such a differential waveform of the image is obtained at each position (θi) in the circumferential direction, the
このように、各検査エリアZ1、Z2において膜層画像部分I21、I22の縁線E21、E22を検出するための条件設定がなされると、処理ユニット200は、設定された条件に従って、微分画像(1次微分波形情報または2次微分波形情報)を周方向の位置(θi)を所定幅ずつ(例えば、1度ずつ)ずらしながら縦方向に走査し、前記閾値を基準にして、周方向の各位置(θi)にて当該縁線E21、E22を検出する(S27)。具体的には、第1膜層画像部分I21の縁線E21の検出処理においては、図10(b)に示すように、周方向の各位置(θi)における縁線E21の位置を第1検査エリアZ1の下限位置からの距離として表す第1エリア内縦方向位置情報yZ1(θi)が生成され、また、第2膜層画像部分I22の縁線E22の検出処理においては、図10(a)に示すように、周方向の各位置(θi)における縁線E22の位置を第2検査エリアZ2の下限位置からの距離として表す第2エリア内縦方向位置情報yZ2(θi)が生成される。
As described above, when the conditions for detecting the edge lines E21 and E22 of the film layer image portions I21 and I22 are set in the inspection areas Z1 and Z2, the
なお、ウエーハ10の外周縁部10e(図2参照)に対応する表面画像部分I10の縁線E10を含む基準検出エリアZ0についても、前記各検査エリアZ1、Z2に対する処理(S22〜S27)と同様の処理がなされ、図10(c)に示すように、周方向の各位置(θi)における表面画像部分I10の縁線E10の位置を基準検出エリアZ0の下限位置からの距離として表す基準エリア内縦方向位置情報yZ0(θi)が生成される。
The reference detection area Z0 including the edge line E10 of the surface image portion I10 corresponding to the outer
次いで、処理ユニット200は、撮影画像I上における各膜層画像部分I21、I22の縁線E21、E22の周方向の各位置(θi)での縦方向位置を表す膜層縁位置情報Y(θi)を生成する(S28)。
Next, the
具体的には、まず、撮影画像Iにおける表面像部分I10の縁線E10の周方向の各位置(θi)での縦方向位置を表す基準縦方向位置Ys(θi)が、前記基準検出エリアZ0の設置位置を表す基準エリア縦方向位置情報YZ0(θi)と、表面画像部分I10の縁線E10の前記基準エリア内縦方向位置情報yZ0(θi)とを用い、
Ys(θi)=YZ0(θi)+yz0(θi)
に従って演算される(図9及び図10(c)参照)。
Specifically, first, a reference vertical position Ys (θi) representing a vertical position at each position (θi) in the circumferential direction of the edge line E10 of the surface image portion I10 in the photographed image I is the reference detection area Z0. Using the reference area vertical position information Y Z0 (θi) representing the installation position of the image and the reference area vertical position information y Z0 (θi) of the edge line E10 of the surface image portion I10,
Ys (θi) = Y Z0 (θi) + y z0 (θi)
(See FIG. 9 and FIG. 10C).
次いで、この基準縦方向位置情報Ys(θi)を用いて、各膜層画像部分I21、I22の縁線E21、E22についての周方向の各位置(θi)での縦方向位置を表わす膜層縁位置情報Y1(θi)、Y2(θi)が演算される。 Next, using this reference vertical direction position information Ys (θi), the film layer edge representing the vertical position at each circumferential position (θi) for the edge lines E21 and E22 of the film layer image portions I21 and I22 Position information Y 1 (θi), Y 2 (θi) is calculated.
第1膜層画像部分I21の縁線E21については、その第1エリア内縦方向位値情報yZ1(θi)と、第1検査エリアZ1の設定位置を表す第1検査エリア縦方向位置情報YZ11(θi)と、前記基準縦方向位置情報Ys(θi)とを用いて、膜層縁位置情報Y1(θi)が、
Y1(θi)=YZ11(θi)+yZ1(θi)−Ys(θi)
に従って演算される。
For the edge line E21 of the first film layer image portion I21, the vertical direction value information y Z1 (θi) in the first area and the first inspection area vertical direction position information Y indicating the set position of the first inspection area Z1. Using Z11 (θi) and the reference vertical position information Ys (θi), the film layer edge position information Y 1 (θi) is
Y 1 (θi) = Y Z11 (θi) + y Z1 (θi) −Ys (θi)
Is calculated according to
また、第2膜層画像部分I22の縁線E22については、その第2エリア内縦方向位置情報yZ2(θi)と、第2検査エリアZ2の設定位置を表す第2検査エリア縦方向位置情報YZ21(θi)と、前記基準縦方向位置情報Ys(θi)とを用いて、膜層縁位置情報Y2(θi)が、
Y2(θi)=YZ21(θi)+yZ2(θi)−Ys(θi)
に従って演算される。
Further, regarding the edge line E22 of the second film layer image portion I22, the second area vertical position information y Z2 (θi) and the second inspection area vertical position information indicating the set position of the second inspection area Z2. Using Y Z21 (θi) and the reference vertical position information Ys (θi), the film layer edge position information Y 2 (θi)
Y 2 (θi) = Y Z21 (θi) + y Z2 (θi) −Ys (θi)
Is calculated according to
上記各式に従って演算される各膜層画像部分I21、I22の縁線E21、E22についての膜層縁位置情報Y1(θi)、Y2(θi)は、撮影画像I上における表面画像I10の縁線E10を基準とした縦方向位置、すなわち、表面画像I10の縁線E10からの距離を表している。 The film layer edge position information Y 1 (θi), Y 2 (θi) for the edge lines E21, E22 of the film layer image portions I21, I22 calculated according to the above equations is the surface image I10 on the photographed image I. The vertical position with respect to the edge line E10, that is, the distance from the edge line E10 of the surface image I10 is shown.
前述したようにして、表面画像部分I10の縁線E10を基準とした撮影画像I上における第1膜層画像部分I21の縁線E21及び第2膜層画像部分I22の縁線E22それぞれの周方向の各位置(θi)での縦方向位置を表す膜層縁位置情報Y1(θi)、Y2(θi)が得られると、処理ユニット200は、図5に戻って、前記膜層縁位置情報Y(θi)に基づいて対応する膜層についての評価情報を生成する(S3)。この評価情報生成処理は、具体的に、図7に示すようになされる。
As described above, the circumferential directions of the edge line E21 of the first film layer image portion I21 and the edge line E22 of the second film layer image portion I22 on the photographed image I on the basis of the edge line E10 of the surface image portion I10. When the film layer edge position information Y 1 (θi), Y 2 (θi) representing the vertical position at each position (θi) is obtained, the
例えば、第1検査エリアZ1内の第1膜層画像部分I21に対応した第1膜層21につての評価処理を例に説明する。図7において、処理ユニット200は、第1膜層画像部分I21の縁線E21に対する第1エリア内縦方向位置情報yZ1(θi)(図10(b)参照)が得られていない周方向の位置(θi)が存在するか否かを判定することにより、第1膜層画像部分I21の縁線E21が第1検査エリアZ1を越えているか(逸脱しているか)否かを判定する(S31)。第1膜層画像部分I21の縁線E21が周方向の全ての位置(θ)にわたって、第1検査エリアZ1内にある(図9及び図10(b)参照)との判定(S31でYES)がなされると、処理ユニット200は、周方向の全ての位置(θi)における膜層縁位置情報Y1(θi)のうちの最大値Ymax及びそれらのうちの最小値Yminを抽出する(S33、S34)。また、処理ユニット200は、周方向の全ての位置(θi)における膜層縁位置情報Y1(θi)の平均値Yave及びその標準偏差値Ystdを算出する(S36)。そして、処理ユニット200は、前記最大値Ymax、最小値Ymin、平均値Yave、標準偏差値Ystdを第1膜層21の評価情報として表示ユニット220に表示させる(S37)。
For example, an evaluation process for the
オペレータは、表示ユニット220に表示される第1膜層21の評価情報としての前記最大値Ymax、最小値Ymin、平均値Yave、標準偏差値Ystdから、第1膜層21の外周縁部21eとウエーハ10の外周縁部10eとの間隔の最大値、最小値、平均値、及び標準偏差値を知ることができ、それに基づいて、第1膜層21の形成位置や形状、更にその膜形成プロセスの適否を判断することができる。
From the maximum value Y max , the minimum value Y min , the average value Y ave , and the standard deviation value Y std as the evaluation information of the
例えば、図12及び図13に示すように、第2膜層画像部分I22の縁線E22が第2検査エリアZ2から逸脱している場合、第2膜層画像部分I22の縁線E22に対して、周方向の位置範囲(角度範囲)θi〜θjにおいて、第2エリア内縦方向位置情報yZ2(θ)が得られていない(図6におけるS27参照)。この場合、処理ユニット200は、第2膜層画像部分I22に対応した第2膜層22についての評価情報生成処理の過程で、2膜層画像部分I22の縁線E22に対する第2エリア内縦方向位置情報yZ2(θi)が得られていない周方向の位置θi〜θjが存在するとの判定、即ち、第2膜層画像部分I22の縁線E22が第2検査エリアZ2を越えている(逸脱している)との判定を行う(S31でYES)。すると、処理ユニット200は、第2膜層画像部分I22の縁線E22が周方向の位置範囲θi〜θjの範囲で第2検査エリアZ2を越えているというステータス情報STを保存するとともに、第2膜層画像部分I22の縁線E22が逸脱していたその周方向における位置(箇所)の数n(θi〜θjの範囲に対応)を保存する(S32)。そして、処理ユニット200は、その縁線E22が第2検査エリアZ2を逸脱していない範囲で得られている膜層縁位置情報Y2(θi)を用いてその最大値Ymax及び最小値Yminを抽出し(S33、S34)、その得られている膜層縁位置情報Y2(θi)と、周方向の全ての位置(360度分)の数Nから縁線E22が逸脱していたその周方向における位置(箇所)の数nを差し引いた数を用いて、膜層縁位置情報Y2(θi)の平均値Yave及びその標準偏差値Ystdを算出する(S35、S36)。処理ユニット200は、得られた最大値Ymax、最小値Ymin、平均値Yave、標準偏差値Ystdとともに、第2膜層画像部分I22の縁線E22が周方向の位置範囲θi〜θjで第2検査エリアZ2を越えているというステータス情報STを第2膜層22の評価情報として表示ユニット220に表示させる(S37)。
For example, as shown in FIGS. 12 and 13, when the edge line E22 of the second membrane layer image portion I22 deviates from the second inspection area Z2, the edge line E22 of the second membrane layer image portion I22 In the circumferential position range (angle range) θi to θj, the vertical position information y Z2 (θ) in the second area is not obtained (see S27 in FIG. 6). In this case, in the process of the evaluation information generation process for the
オペレータは、表示ユニット220に表示されるステータス情報STに基づいて第2膜層22が正規の範囲内に形成されていない部分(θi〜θj)があることを知ることができ、また、それを除いた範囲における第2膜層22の外周縁部22eとウエーハ10の外周縁部10eとの間隔の最大値、最小値、平均値、及び標準偏差値を知ることができる。そして、これらの評価情報に基づいて、第2膜層22の形成位置や形状、更にその膜形成プロセスの適否を判断することができる。
The operator can know that there is a portion (θi to θj) where the
上述したようなウエーハ10の表面検査装置によれば、膜層画像部分I21、I22の縁線E21、E22を検出するために、撮影画像Iに対応した撮影画像データ全てを処理しなくても、検査エリアZ1、Z2内の画像部分を表す画像データを処理するだけで、ウエーハ10の表面に形成された膜層21、22についての評価情報の基礎となる膜層縁位置情報Y1(θi)、Y2(θi)が得られるようになり、また、この膜層縁位置情報Y1(θi)、Y2(θi)が、膜層画像部分I21、I22の縁線E21、E22の撮影画像I上における表面画像部分I10の縁線E10を基準とした周方向の各位置での縦方向位置(各膜層21、22の外周縁部21e、22eとウエーハ10の外周縁部10eとの間の間隔)を表すものとなるので、ウエーハ10の表面に形成された各膜層21、22の状態を検査するに際して、精度を犠牲にすることなく、より効率的に処理することができるようになる。
According to the surface inspection apparatus for the
また、更に、前述した例では、各検査エリアZ1、Z2毎に、対応する膜層画像部分I21、I22の縁線E21、E22を検出するための条件(走査方向、閾値レベル)を設定することができるので、膜層画像部分I21、I22の縁線E21、E22それぞれを含む画像領域の状態(膜層画像部分とその背景部分とのコントラストの状態、ノイズの状態等)が異なっていてもしても、それら膜層画像部分I21、I22の縁線E21、E22のいずれも適切な条件に従って検出することができるようになる。即ち、その検出精度を向上させることができるようになる。 Furthermore, in the above-described example, conditions (scanning direction, threshold level) for detecting the edge lines E21 and E22 of the corresponding film layer image portions I21 and I22 are set for each of the inspection areas Z1 and Z2. Even if the state of the image area including the edge lines E21 and E22 of the film layer image portions I21 and I22 (contrast state between the film layer image portion and its background portion, noise state, etc.) is different. In addition, both of the edge lines E21 and E22 of the film layer image portions I21 and I22 can be detected according to appropriate conditions. That is, the detection accuracy can be improved.
図5に示す膜層画像部分の縁線検出処理(S2)は、図14に示す手順に従って行うことができる。この処理は、各検査エリアZ1、Z2内に許容エリアが設定される点で、前述した処理(図6)と異なる。この場合、評価情報生成処理(S3)は、例えば、図15に示すようになされる。 The edge line detection process (S2) of the film layer image portion shown in FIG. 5 can be performed according to the procedure shown in FIG. This process is different from the above-described process (FIG. 6) in that an allowable area is set in each of the inspection areas Z1 and Z2. In this case, the evaluation information generation process (S3) is performed as shown in FIG. 15, for example.
図14において、処理ユニット200は、操作ユニット210において検査エリアの設定操作がなされると、その設定操作に応じて、表示ユニット220に表示された撮影画像I上に検査エリアZ1、Z2を設定し(S21)、更に、各検査エリアZ1、Z2に対して、それぞれ周方向に対応して延びる2つの判定ラインLZn1、LZn2を設定する(S211)。具体的には、図16に示すように、第1検査エリアZ1の縦方向における略中央部分に周方向に対応して延びる2つの判定ラインLZ11、LZ12が設定される。また、第2検査エリアZ2の縦方向における略中央部分に周方向に対応して延びる2つの判定ラインLZ21、LZ22が設定される。各検査エリアZ1、Z2における2つの判定ラインLZn1、LZn2に挟まれた領域が許容エリアとなる。
In FIG. 14, when an operation area setting operation is performed in the
以後、処理ユニット200は、撮影画像データから設定された各検査エリアZ1、Z2内の画像データを抽出し、図17(a)、(b)に示すような各検査エリアZ1、Z2内の画像に対して個別的に前述した例と同様の処理(図6におけるS22〜S28参照)を行う。その結果、処理ユニット200は、第1膜層画像部分I21の縁線E21についての膜層縁位置情報Y1(θi)を、第1エリア内縦方向位置情報yZ1(θi)と、第1検査エリアZ1の設定位置を表す第1検査エリア縦方向位置情報YZ11(θi)と、前記基準縦方向位置情報Ys(θi)とを用いて、
Y1(θi)=YZ11(θi)+yZ1(θi)−Ys(θi)
に従って算出し、第2膜層画像部分I22の縁線E22についての膜層縁位置情報Y2(θi)を、その第2エリア内縦方向位置情報yZ2(θi)と、第2検査エリアZ2の設定位置を表す第2検査エリア縦方向位置情報YZ21(θi)と、前記基準縦方向位置情報Ys(θi)とを用いて、
Y2(θi)=YZ21(θi)+yZ2(θi)−Ys(θi)
に従って算出する。
Thereafter, the
Y 1 (θi) = Y Z11 (θi) + y Z1 (θi) −Ys (θi)
The film layer edge position information Y 2 (θi) for the edge line E22 of the second film layer image portion I22, the vertical position information y Z2 (θi) in the second area, and the second inspection area Z2 Using the second inspection area vertical position information Y Z21 (θi) representing the set position of the reference vertical position information Ys (θi),
Y 2 (θi) = Y Z21 (θi) + y Z2 (θi) −Ys (θi)
Calculate according to
なお、この例では、各検査エリアZ1、Z2の縦方向における幅は、前述した例(図9及び図10参照)におけるそれらの幅より広く設定される。そして、許容エリアの縦方向における幅(2つの判定ラインLZn1、LZn2の間隔)を前述した例における検査エリアZ1、Z2の幅と同程度に設定することができる。 In this example, the vertical widths of the inspection areas Z1 and Z2 are set wider than those in the above-described example (see FIGS. 9 and 10). The width in the vertical direction of the allowable area (the interval between the two determination lines L Zn1 and L Zn2 ) can be set to be approximately the same as the width of the inspection areas Z1 and Z2 in the above-described example.
第1膜層画像部分I21の縁線E21及び第2膜層画像部分I22の縁線E22それぞれの膜層縁位置情報Y1(θi)、Y2(θi)が得られると、処理ユニット200は、図15に示す手順に従って評価情報処理を実行する。
When the film layer edge position information Y 1 (θi) and Y 2 (θi) of the edge line E21 of the first film layer image portion I21 and the edge line E22 of the second film layer image portion I22 are obtained, the
図15において、処理ユニット200は、各エリア内縦方向位置情報yZ1(θi)、yZ2(θi)に基づいて、各検査エリアZ1、Z2において、膜層画像部分I21、I22の縁線E21、E22が判定ラインLZn1、LZn2を越えているか否かを判定する(S311)。例えば、図16及び図17(a)に示すように、第2膜層画像部分I22の縁線E22が周方向の位置範囲θi〜θjで、判定ラインLZ21を超えている場合、処理ユニット200は、第2膜層画像部分I22に対応した第2膜層22についての評価情報処理の過程で、第2膜層画像部分I22の縁線E22が判定ラインLZ21を超えている(許容エリアを逸脱している)との判定を行う(S311でYES)。すると、処理ユニット200は、第2膜層画像部分I22の縁線E22が周方向の位置範囲(角度範囲)θi〜θjの範囲で判定ラインLZ21を越えているというステータス情報STを保存するとともに、第2膜層画像部分I22の縁線E22が逸脱していたその周方向における位置(箇所)の数n(j−i)を保存する(S312)。その後、処理ユニット200は、第2膜層画像部分I22の縁線E22が判定ラインLZ21を超えている位置範囲θi〜θjにおける縁線E22についての膜層縁位置情報Y2(θi)〜Y2(θj)を補うことができるか否か、即ち、当該位置範囲θi〜θjにおける縁線E22についての膜層縁位置情報Y2(θi)〜Y2(θj)が既に取得されているか否かを判定する(S313)。そして、当該位置範囲θi〜θjにおける縁線E22が検査エリアZ2内にあって、その位置範囲θi〜θjにおける縁線E22についての膜層縁位置情報Y2(θi)〜Y2(θj)が既に取得されている場合(S313でYES)、処理ユニット200は、第2膜層画像部分I22の縁線E22が判定ラインLZ21を超えている位置範囲θi〜θjの膜層縁位置情報Y2(θi)〜Y2(θj)を評価情報の基礎情報として補う(S314)。
In FIG. 15, the
そして、処理ユニット200は、第2膜層画像部分I22の縁線E22が逸脱していた位置(箇所)の数n(θi〜θjの範囲に対応)をゼロにリセットした後(S315)、得られている周方向の全ての位置(θi)における膜層縁位置情報Y2(θi)のうちの最大値Ymax及びそれらのうちの最小値Yminを抽出し(S33、S34)、その周方向の全ての位置(θi)における膜層縁位置情報Y2(θi)の平均値Yave及びその標準偏差値Ystdを算出する(S36)。そして、処理ユニット200は、前記最大値Ymax、最小値Ymin、平均値Yave、標準偏差値Ystd及び第2膜層画像部分I22の縁線E22が周方向の位置範囲(角度範囲)θi〜θjの範囲で判定ラインLZ21を越えているというステータス情報STを評価情報として表示ユニット220に表示させる(S37)。
Then, the
オペレータは、表示ユニット220に表示される評価情報としてのステータス情報STに基づいて第2膜層22が許容範囲内に形成されていない部分(θi〜θj)があることを知ることができる。また、オペレータは、第2膜層22がその許容範囲を超えて形成されていることを前提に、表示ユニット220に表示される第2膜層22の評価情報としての前記最大値Ymax、最小値Ymin、平均値Yave、標準偏差値Ystdから、第2膜層22の外周縁部22eとウエーハ10の外周縁部10eとの間隔の最大値、最小値、平均値、及び標準偏差値を知ることができる。従って、第2膜層22が許容範囲を超えて形成されていたとしても、ウエーハ10の全周にわたって第2膜層22の形成位置や形状、更にその膜形成プロセスの適否を判断することができるようになる。
The operator can know that there is a portion (θi to θj) where the
なお、例えば、第1膜層画像部分I21に対応した第1膜層21についての評価情報処理の過程で、第1膜層画像部分I21の縁線E21が図17(b)に示すように判定ラインLZ11、LZ12を越えていない(許容エリアを逸脱していない)との判定がなされると(S311でNO)、前記ステータス情報STは生成されることなく、周方向の全ての位置(θi)における膜層縁位置情報Y1(θi)のうちの最大値Ymax及びそれらのうちの最小値Yminが、また、その周方向の全ての位置(θi)における膜層縁位置情報Y1(θi)の平均値Yave及びその標準偏差値Ystdがそれぞれ評価情報として得られる(S33〜S36)。そして、その評価情報が表示ユニット220に表示される(S37)。
For example, in the process of evaluation information processing for the
また、前述した第2膜層画像部分I22に対応した第2膜層22についての評価情報処理の過程で、第2膜層画像部分I22の縁線E22が判定ラインLZ21を超えている位置範囲θi〜θjにおける縁線E22についての膜層縁位置情報Y2(θi)〜Y2(θj)を補うことができない、即ち、第2膜層画像部分I22の縁線E22が当該位置範囲θi〜θjにおいて第2検査エリアZ2までも逸脱してその範囲についての膜層縁位置情報Y2(θi)〜Y2(θj)が得られていないとの判定がなされた場合(S313でNO)、その縁線E22が判定ラインLZ21を超えていない範囲で得られている膜層縁位置情報Y(θi)を用いてその最大値Ymax及び最小値Yminが抽出され(S33、S34)、その得られている膜層縁位置情報Y(θi)と、周方向の全ての位置(360度分)の数Nから前記縁線E22が判定ラインLZ21を超えていたその周方向における位置(箇所)の数nを差し引いた数を用いて、前記膜層縁位置情報Y(θi)の平均値Yave及びその標準偏差値Ystdが算出される(S35、S36)。 Further, in the process of the evaluation information processing for the second film layer 22 corresponding to the second film layer image portion I22 described above, the position range in which the edge line E22 of the second film layer image portion I22 exceeds the determination line L Z21. it is impossible to compensate for the film layer edge position information Y 2 (θi) ~Y 2 ( θj) for the edge line E22 in Shitaai~shitaj, i.e., edge line E22 of the second film layer image part I22 is the position range θi~ If the second inspection area Z2 to be deviating by layer edge position information Y 2 of that range (θi) ~Y 2 (θj) it is determined that is not obtained made in .theta.j (nO in S313), The maximum value Y max and the minimum value Y min are extracted using the film layer edge position information Y (θi) obtained in a range where the edge line E22 does not exceed the determination line L Z21 (S33, S34), The obtained film layer edge position information Y (θi) and all of the circumferential direction Position using the number of the edge line E22 from the number N is minus the number n of positions (portions) in the circumferential direction exceeds the judgment line L Z21 of (360 degrees), the film layer edge position information Y ( An average value Y ave of θi) and its standard deviation value Y std are calculated (S35, S36).
各検査エリアZ1、Z2に判定ラインLZn1、Zn2(許容エリア)を設定する場合(図14に示す膜層画像部分の縁線検査処理を実行する場合)、処理ユニット200は、評価情報生成処理(S3)を図18及び図19に示す手順に従って実行することができる。この処理は、例えば、図20に示すように、検査エリアZ1に欠陥D(M)が存在する場合であっても、膜層に対する適正な評価情報を得ることができるようになっている。
When the determination lines L Zn1 and Zn2 (allowable areas) are set in the inspection areas Z1 and Z2 (when the edge line inspection process for the film layer image portion shown in FIG. 14 is performed), the
例えば、図20に示すように、第1検査エリアZ1における周方向の位置範囲θm〜θnに判定ラインLZ11、LZ12にかかる欠陥画像部分D(M)がある場合、処理ユニット200は、第1膜層画像部分I21対応した第1膜層21についての評価情報処理の過程で、前記位置範囲θm〜θnの欠陥画像部分D(M)に影響されて第1膜層画像部分I21の縁線E21が判定ラインLZ11及びLZ12を超えている(許容エリアを逸脱している)との判定を行う(S311でYES)。すると、処理ユニット200は、第1膜層画像部分I21の縁線E21の周方向の位置範囲(角度範囲)θm〜θnの範囲で判定ラインLZ11、LZ12を越えているというステータス情報STを保存するとともに、第1膜層画像部分I21の縁線E22が逸脱していたその周方向における位置(箇所)の数n(θm〜θnの範囲に対応)を保存する(S312)。次いで、処理ユニット200は、第1膜層画像部分I21の縁線E21が判定ラインLZ11、LZ12を超えている位置範囲θm〜θnにおける縁線E21についての膜層縁位置情報Y1(θm)〜Y1(θn)を補うことができない、即ち、当該位置範囲θm〜θnにおける縁線E21についての膜層縁位置情報Y1(θm)〜Y1(θn)が既に取得されていないとの判定をすると(S313でNO)、図19に示す処理に移行する。
For example, as shown in FIG. 20, when there is a defect image portion D (M) related to the determination lines L Z11 and L Z12 in the circumferential position range θm to θn in the first inspection area Z1, the
図19において、処理ユニット200は、第1検査エリアZ1の判定ラインLZ11、LZ12上の欠陥画像を無視するというマスク指定がなされているか否かを判定する(S316)。このマスク指定がなされているとの判定がなされると(S316でYES)、処理ユニット200は、欠陥画像部分D(M)に対応したマスク箇所についてのステータスSTmを保存する(S317)。その後、処理ユニット200は、図18に示す処理に復帰して、その縁線E21が判定ラインLZ11、LZ12を越えていないとされる範囲で得られている膜層縁位置情報Y1(θi)を用いてその最大値Ymax及び最小値Yminを抽出し(S33、S34)、その得られている膜層縁位置情報Y1(θi)と、周方向の全ての位置(360度分)の数Nから前記縁線E21が判定ラインLZ11、LZ12を超えていたとされるその周方向における位置(箇所)の数nを差し引いた数を用いて、前記膜層縁位置情報Y(θi)の平均値Yave及びその標準偏差値Ystdを算出する(S35、S36)。
In FIG. 19, the
そして、処理ユニット200は、最大値Ymax、最小値Ymin、平均値Yave、標準偏差値Ystd及び第1膜層画像部分I21の縁線E21が周方向の位置範囲(角度範囲)θm〜θnの範囲で判定ラインLZ11、LZ12を越えているというステータス情報ST及び欠陥画像部分D(M)に対応したマスク箇所についてのステータスSTmを評価情報として表示ユニット220に表示させる(S37)。
In the
オペレータは、表示ユニット220に表示される評価情報としてのステータス情報ST及びSTmに基づいて第1膜層21が許容範囲内に形成されていない部分(θm〜θn)があることを知ることができるとともに、それが欠陥に起因してそのように判断されていることを知ることができる。また、オペレータは、欠陥によって第2膜層22が影響されていることを前提に、表示ユニット220に表示される第1膜層21の評価情報としての前記最大値Ymax、最小値Ymin、平均値Yave、標準偏差値Ystdから、第1膜層21の外周縁部21eとウエーハ10の外周縁部10eとの間隔の最大値、最小値、平均値、及び標準偏差値を知ることができる。それらの評価情報に基づいて第1膜層21の形成位置や形状、更にその膜形成プロセスの適否を判断することができるようになる。
The operator can know that there is a portion (θm to θn) where the
なお、前述した各例においては、第1検査エリアZ1、第2検査エリアZ2及び基準検出エリアZ0は矩形形状であったが、それらに限定されるものではない。それらのエリアは、撮影画像上において傾いて設定されても、また、楕円形状等、任意の形状とすることができる。また、本発明は、前述した半導体ウエーハの検査装置に限られず、例えば、DVD等の他の円盤状基板の検査装置に適用することができる。 In each example described above, the first inspection area Z1, the second inspection area Z2, and the reference detection area Z0 have a rectangular shape, but are not limited thereto. These areas can be set in an inclined shape on the captured image, or can have an arbitrary shape such as an elliptical shape. The present invention is not limited to the semiconductor wafer inspection apparatus described above, and can be applied to other disk-shaped substrate inspection apparatuses such as DVDs.
前述したウエーハ10の表面検査装置においては、各検査エリアZ1、Z2及び基準検出エリアZ0は、オペレータによる操作ユニット210の操作に従って設定するものであったが(図6及び図14におけるS21での処理参照)、ウエーハ10の形状的な規格及び膜層の形成仕様等に基づいて、処理ユニット200が自動的に設定するようにしてもよい。
In the surface inspection apparatus for the
この場合、撮影画像I上において周方向の所定角度おきに縦方向に走査してエッジ検出がなされる。このエッジ検出の処理により、例えば、図21に示すように、第2膜層画像部分I22の縁線E22の縦方向位置Y(θ)が所定角度間隔にて得られる。そして、その縦方向位置の最小値、例えば、角度位置θiでの縁線E22の縦方向位置YMINから第2膜層画像部分I22の外側に所定量だけ広げた縦方向位置が、第2検査エリアZ2の下限位置YZ21として認識される。また、前記縁線E22の縦方向位置の最大値、例えば、角度位置θ=360°での縁線E22の縦方向位置YMAXから第2膜層画像部分I22の内側に所定量だけ広げた縦方向位置が、第2検査エリアZ2の上限位置YZ22として認識される。 In this case, edge detection is performed on the captured image I by scanning in the vertical direction every predetermined angle in the circumferential direction. By this edge detection processing, for example, as shown in FIG. 21, the vertical position Y (θ) of the edge line E22 of the second film layer image portion I22 is obtained at predetermined angular intervals. Then, the minimum value of the vertical position, for example, the vertical position extended from the vertical position Y MIN of the edge line E22 at the angular position θi by a predetermined amount outside the second film layer image portion I22 is the second inspection. This is recognized as the lower limit position Y Z21 of the area Z2. The maximum value of the longitudinal position of said edge line E22, for example, by a predetermined amount from the longitudinal position Y MAX on the inner side of the second film layer image part I22 of the edge line E22 at the angular position theta = 360 ° unfolded vertical The direction position is recognized as the upper limit position Y Z22 of the second inspection area Z2.
各膜層の縁線の縦方向位置の変動周期は、その製膜プロセスから一般には非常に大きいものである(小さいものとはならない)。従って、前記検査エリアを設定するためになされるエッジ検出は、比較的大きい角度間隔にて行うことができる。従って、処理量を極端に増大させることなく、自動的に検査エリアの設定が可能になる。 The fluctuation period of the vertical position of the edge line of each film layer is generally very large (not small) due to the film forming process. Accordingly, the edge detection performed for setting the inspection area can be performed at a relatively large angular interval. Therefore, the inspection area can be automatically set without extremely increasing the processing amount.
また、図6及び図14に示す具体的な膜層画像部分の縁線検出処理では、撮影画像Iの全体に対して周方向における平均化(積分)処理(S22)を行った後に、その平均化処理済の撮影画像に対して各周方向位置(θi)でのエッジ検出(微分)処理がなされるものであったが、撮影画像Iの画素(注目画素)毎に周方向における平均化処理及びエッジ検出処理を行うようにすることもできる。 Further, in the specific edge line detection process of the film layer image portion shown in FIGS. 6 and 14, the average (integration) process (S22) in the circumferential direction is performed on the entire captured image I, and then the average is obtained. The edge detection (differentiation) process at each circumferential position (θi) is performed on the captured image that has undergone the conversion process, but the averaging process in the circumferential direction is performed for each pixel (target pixel) of the captured image I And edge detection processing can also be performed.
この場合、図22に示すように、撮影画像I上にn×m(画素)のウィンドウWが設定され、そのウィンドウWを縦方向及び横方向に移動させつつ、ウィンドウWの中央に位置する注目画素に対し、周囲の画素の濃淡値Dを用いて、横方向(ウエーハ10の周方向)の平均化(積分)処理を行うとともに、縦方向にエッジ検出処理を行う。図23乃至図26を参照して、5×7のウィンドウWの場合を例に、具体的な処理について説明する。 In this case, as shown in FIG. 22, an n × m (pixel) window W is set on the captured image I, and the window W is moved in the vertical direction and the horizontal direction, and is located at the center of the window W. The pixels are subjected to averaging (integration) processing in the horizontal direction (circumferential direction of the wafer 10) using the gray value D of the surrounding pixels, and edge detection processing is performed in the vertical direction. A specific process will be described with reference to FIGS. 23 to 26, taking the case of a 5 × 7 window W as an example.
図23において、注目画素(斜線部分)の濃淡値D0とその横方向における前後2画素ずつの濃淡値D-2、D-1、D+1、D+2とを平均化して注目画素の平均化濃淡値が得られる。平均化濃淡値は、例えば、
(D-2+D-1+D0+D+1+D+2)/5
のように演算される。ここで、ウィンドウW内の注目画素(D0)の行における各画素の濃淡値の総和D-2+D-1+D0+D+1+D+2をΣ0と記述する。
In FIG. 23, the gray value D 0 of the target pixel (shaded portion) and the gray values D −2 , D −1 , D +1 , and D +2 of the two pixels before and after the horizontal direction are averaged. An averaged gray value is obtained. The average gray value is, for example,
(D -2 + D -1 + D 0 + D +1 + D +2) / 5
It is calculated as follows. Here, the sum D −2 + D −1 + D 0 + D +1 + D +2 of the gray value of each pixel in the row of the target pixel (D 0 ) in the window W is described as Σ 0 .
なお、同様の手法に従って、前記ウィンドウW内の注目画素(D0)の列における各画素(D-3、D-2、D-1、D+1、D+2、D+3)についての平均化濃淡値が得られているものとする。その過程で、注目画素及びそれを挟んだ横方向における5つの画素の濃淡値の総和Σ-3、Σ-2、Σ-1、Σ+1、Σ+2、Σ+3が得られている。 According to the same method, each pixel (D −3 , D −2 , D −1 , D +1 , D +2 , D +3 ) in the column of the target pixel (D 0 ) in the window W is described. It is assumed that an average gray value is obtained. In the process, the sum Σ −3 , Σ −2 , Σ −1 , Σ +1 , Σ +2 , and Σ +3 of the gray value of the target pixel and the five pixels in the horizontal direction across the pixel are obtained. .
このような状況において、エッジ検出(微分)処理がなされる。具体的には、注目画素(D0)の縦方向における上方に位置する3つの画素(D+1、D+2、D+3)の平均化濃淡値の総和ΣA0が演算され、当該注目画素(D0)の縦方向における下方に位置する3つの画素(D-1、D-2、D-3)の平均化濃淡値の総和ΣB0が演算される。そして、
ΣA0−ΣB0
が注目画素(Do)の微分値として算出される。なお、この微分値の絶対値が所定値以上となる場合、注目画素(D0)を境にして大きな濃淡変動があるということになる(注目画素がエッジ部分に対応する)。
In such a situation, edge detection (differentiation) processing is performed. Specifically, the sum ΣA 0 of the average gray values of the three pixels (D +1 , D +2 , D +3 ) located above the pixel of interest (D 0 ) in the vertical direction is calculated, and The sum ΣB 0 of the average gray values of the three pixels (D −1 , D −2 , D −3 ) located below the pixel (D 0 ) in the vertical direction is calculated. And
ΣA 0 -ΣB 0
Is calculated as a differential value of the pixel of interest (D o ). When the absolute value of the differential value is equal to or greater than a predetermined value, it means that there is a large variation in light and shade with the target pixel (D 0 ) as a boundary (the target pixel corresponds to the edge portion).
次に、ウィンドウWを縦方向における上方に1画素分ずらす。すると、ウィンドウWと各画素との関係は、図24に示すようになる。図24において、新たにウィンドウW内に入った1行分の画素の濃淡値に基づいてその中央に位置する画素(D+4)の平均化濃淡値が演算される。そして、ウィンドウWの中央に位置する画素(D+1)(斜線部分)が注目画素となり、当該画素に対して前記注目画素(D0)に対するのと同様の処理がなされる。 Next, the window W is shifted upward by one pixel in the vertical direction. Then, the relationship between the window W and each pixel is as shown in FIG. In FIG. 24, the average gray value of the pixel (D +4 ) located at the center is calculated based on the gray value of the pixels for one row newly entered in the window W. Then, the pixel (D +1 ) (shaded portion) located in the center of the window W becomes the target pixel, and the same processing as that for the target pixel (D 0 ) is performed on the pixel.
注目画素(D+1)の平均化濃淡値は既に得られているので、エッジ検出(微分)処理がなされる。具体的には、注目画素(D+1)の縦方向における上方に位置する3つの画素(D+2、D+3、D+4)の平均化濃淡値の総和ΣA1が演算され、当該注目画素(D+1)の縦方向における下方に位置する3つの画素(D0、D-1、D-2)の平均化濃淡値の総和ΣB1が演算される。そして、
ΣA1−ΣB1
が注目画素(D+1)の微分値として得られる。
Since the average gray value of the pixel of interest (D + 1 ) has already been obtained, edge detection (differentiation) processing is performed. Specifically, the summation ΣA 1 of the average gray values of the three pixels (D +2 , D +3 , D +4 ) located above the target pixel (D +1 ) in the vertical direction is calculated, The sum ΣB 1 of the averaged gray values of the three pixels (D 0 , D −1 , D −2 ) located below the pixel of interest (D +1 ) in the vertical direction is calculated. And
ΣA 1 −ΣB 1
Is obtained as a differential value of the pixel of interest (D +1 ).
上記3つの画素の平均化濃淡値の総和ΣA1は、各画素の平均化濃淡値を加算するのではなく、前回得られた総和ΣA0に画素(D+4)の平均化濃淡値E+4を加算して、今注目画素となった画素(D+1)の平均化濃淡値E+1を減算することにより得られる(下記式参照)。
ΣA1=ΣA0+E+4−E+1
上記縦方向において注目画素(D+1)の下方に並ぶ3つの画素の平均化濃淡値の総和ΣB1についても、同様に、前回得られた総和ΣB0に画素(D0)の平均化濃淡値E0を加算して、画素(D-3)の平均化濃淡値E-3を減算することにより得られる。
ΣB1=ΣB0+E0−E-3
The sum ΣA 1 of the averaged gray values of the three pixels is not added to the average gray value of each pixel, but the average gray value E + of the pixel (D +4 ) is added to the previously obtained sum ΣA 0. It is obtained by adding 4 and subtracting the average gray value E +1 of the pixel (D +1 ) that has now become the pixel of interest (see the following equation).
ΣA 1 = ΣA 0 + E +4 −E +1
Similarly, with respect to the sum ΣB 1 of the averaged gray values of the three pixels arranged below the target pixel (D +1 ) in the vertical direction, the average gray level of the pixel (D 0 ) is also added to the previously obtained sum ΣB 0. It is obtained by adding the value E 0 and subtracting the average gray value E -3 of the pixel (D -3 ).
ΣB 1 = ΣB 0 + E 0 −E −3
更に、ウィンドウWを縦方向における上方に1画素分ずらす。すると、ウィンドウWと各画素との関係は、図25に示すようになる。図25において、新たにウィンドウW内に入った1行分の画素の濃淡値に基づいてその中央に位置する画素(D+5)の平均化濃淡値が演算される。そして、ウィンドウWの中央に位置する画素(D+2)(斜線部分)が注目画素となり、当該注目画素に対して、前回の注目画素D+1に対するのと同様のエッジ検出処理がなされる。即ち、注目画素(D+2)の縦方向における上方に位置する3つの画素(D+3、D+4、D+5)の平均化濃淡値の総和ΣA2が演算され、当該注目画素(D+2)の縦方向における下方に位置する3つの画素(D+1、D0、D-1)の平均化濃淡値の総和ΣB2が演算される。そして、
ΣA2−ΣB2
が注目画素(D+2)の微分値として得られる。
前記総和ΣA2及びΣB2は、前述したのと同様に、前回得られた総和を用いた演算により取得される。
Further, the window W is shifted upward by one pixel in the vertical direction. Then, the relationship between the window W and each pixel is as shown in FIG. In FIG. 25, the average gray value of the pixel (D +5 ) located at the center is calculated based on the gray value of the pixel for one row newly entered in the window W. The pixel located in the center of the window W (D +2) (hatched portion) is a target pixel, with respect to the target pixel, the same edge detection process as for the previous pixel of interest D +1 is made. That is, the summation ΣA 2 of the average gray values of the three pixels (D +3 , D +4 , D +5 ) located above the target pixel (D +2 ) in the vertical direction is calculated, and the target pixel ( The sum ΣB 2 of the average gray values of the three pixels (D +1 , D 0 , D -1 ) located below in the vertical direction of D +2 ) is calculated. And
ΣA 2 -ΣB 2
Is obtained as a differential value of the pixel of interest (D +2 ).
The sums ΣA 2 and ΣB 2 are obtained by calculation using the sum obtained previously, as described above.
上述したように、ウィンドウWを1画素ずつ縦方向に移動させながら、1行分の平均化(積分)処理及び注目画素についてのエッジ検出(微分)処理繰り返され、検査エリアの縦方向における縁に達すると、ウィンドウWが横方向(ウエーハ10の周方向に対応)に1画素分ずらされる。例えば、図23の状態のウィンドウWが横方向に1画素分ずらされると、ウィンドウWと各画素との関係は、図26に示すようになる。図26において、新たにウィンドウW内に入った1列分(D+3の列)の各画素の濃淡値を加味して、ウィンドウW内の各行の中央に位置する画素(例えば、D+1等)の平均化濃淡値が演算される。例えば、画素(D+1)を注目画素とした場合、その平均化濃淡値は、
(D-1+D0+D+1+D+2+D+3)/5
に従って得られる。
As described above, while moving the window W one pixel at a time in the vertical direction, the averaging (integration) process for one line and the edge detection (differentiation) process for the pixel of interest are repeated, and the edge of the inspection area in the vertical direction is repeated. When reaching, the window W is shifted by one pixel in the horizontal direction (corresponding to the circumferential direction of the wafer 10). For example, when the window W in the state of FIG. 23 is shifted by one pixel in the horizontal direction, the relationship between the window W and each pixel is as shown in FIG. In FIG. 26, a pixel (for example, D +1) located at the center of each row in the window W is added with the gray value of each pixel in the column (D +3 column) newly entered in the window W. Etc.) is calculated. For example, when the pixel (D +1 ) is the target pixel, the average gray value is
(D -1 + D 0 + D +1 + D +2 + D +3 ) / 5
Obtained according to
ここで、ウィンドウW内の注目画素(D+1)の行における各画素の濃淡値の総和D-1+D0+D+1+D+2+D+3をΣ01と記述すると、前述した総和ΣA1、ΣB1の場合と同様に、前回得られた総和Σ0と、ウィンドウWを1画素分のずらしにより、新たにウィンドウ内Wに入ってきた画素(D+3)の濃淡値D+3と、ウィンドウWから出た画素(D-2)の濃淡値D-2とを用いて、
Σ01=Σ0+D+3−D-2
に従って演算される。
Here, if the sum total D -1 + D 0 + D +1 + D +2 + D +3 gray value of each pixel in the row of the pixel of interest (D +1) within the window W is described as sigma 01, the sum described above .SIGMA.A 1 As in the case of ΣB 1 , the previously obtained sum Σ 0 and the gray value D +3 of the pixel (D +3 ) newly entered in the window W by shifting the window W by one pixel , Using the gray value D -2 of the pixel (D -2 ) coming out of the window W,
Σ 01 = Σ 0 + D +3 −D −2
Is calculated according to
このようにしてウィンドウW内の画素(D+1)を含む列における各画素についての平均化濃淡値が得られると、図23乃至図25を参照して説明したのと同様にして、画素(D+1)を含む列(縦方向)でのエッジ検出処理がなされる。以後、ウィンドウWを横方向に1画素ずつずらす毎に、上述したのと同様の濃淡値の平均化(積分処理)及びエッジ検出(微分)処理がなされる。 When the average gray value for each pixel in the column including the pixel (D +1 ) in the window W is obtained in this way, the pixel (in the same manner as described with reference to FIGS. 23 to 25). Edge detection processing is performed in a column (vertical direction) including D + 1). Thereafter, every time the window W is shifted by one pixel in the horizontal direction, the same gradation value averaging (integration processing) and edge detection (differentiation) processing as described above is performed.
前述したような撮影画像Iに対する周方向における平均化処理及び縦方向におけるエッジ検出(微分)処理を行うようにすると、二次元的に処理を進めることが可能となって、高速な処理が可能となる(縦横二次元演算フィルタ)。また、その濃淡値の平均化処理及びエッジ検出(微分)処理において、並ぶ複数の画素の濃淡値(平均化濃淡値)の総和Σを演算する際に、前回の総和Σを用いて、ウィンドウWの移動によって入ってきた画素の濃淡値(平均化濃淡値)を前回の総和Σに加算するとともに、ウィンドウWの移動によって出た画素の濃淡値(平均化濃淡値)を前回の総和Σから減算するようにしたので、平均化処理及びエッジ検出処理個々についても高速化を図ることができるようになる。特に、平均化する濃淡値(平均化濃淡値)の数(演算対象の画素の数)が多いほど、その効果は大きいものとなる。 If the averaging process in the circumferential direction and the edge detection (differentiation) process in the vertical direction are performed on the captured image I as described above, the process can be advanced two-dimensionally and high-speed processing is possible. (Vertical and horizontal two-dimensional calculation filter). In addition, in the gradation value averaging process and edge detection (differentiation) process, when calculating the sum Σ of the gradation values (averaged gradation values) of a plurality of pixels arranged, the window W In addition to adding the gray value (average gray value) of the pixels that entered by moving the image to the previous total sum Σ, subtracting the gray value (average gray value) of the pixels that came out by moving the window W from the previous total value Σ As a result, it is possible to increase the speed of the averaging process and the edge detection process. In particular, the greater the number of gray values (average gray values) to be averaged (the number of pixels to be calculated), the greater the effect.
更に、各膜層画像部分I21、I22の縁線E21、E22を検出するための条件(走査方向、閾値レベル等)も、処理ユニット200が各検査エリアZ1、Z2及び基準検出エリアZ0内の画像状態を走査して、その結果に基づいて自動的に設定することもできる。例えば、処理ユニット200は、各角度位置(θi)で閾値レベルを設定しつつその設定された閾値レベルに基づいて縁線位置(縦方向位置)を検出することができる。
Further, the conditions (scanning direction, threshold level, etc.) for detecting the edge lines E21, E22 of the film layer image portions I21, I22 are also determined by the
この場合、例えば、処理ユニット200は、各角度位置(θi)において検査エリアの下限位置から上限位置まで(または上限位置から下限位置まで)微分画像(波形)を走査して、そのピーク値の位置(縦方向位置)を検出し、そのピーク値の所定割合(例えば、70%)の閾値レベルを設定する。そして、処理ユニット100は、前記閾値レベルにてスライスされる微分画像(波形)の幅の中心点を縁線位置(縦方向位置)として決定する。
In this case, for example, the
このように角度位置(θi)毎に微分波形のピーク値に基づいて閾値レベルを設定しつつその設定された閾値レベルに基づいて縁線位置を検出するようにしているので、撮影画像Iの全体的な明暗状態が部分的に変化するものであっても、その明暗状態に応じた閾値レベルに基づいて縁線位置の検出ができるようになるので、精度良く縁線位置を検出することができるようになる。 As described above, since the threshold level is set based on the peak value of the differential waveform for each angular position (θi) and the edge line position is detected based on the set threshold level, the entire captured image I is detected. Even if the actual light / dark state changes partially, the edge line position can be detected based on the threshold level corresponding to the light / dark state, so that the edge line position can be detected with high accuracy. It becomes like this.
以上、説明したように、本発明に係る円盤状基板の検査装置は、円盤状基板の表面に形成された膜層の状態を検査するに際して、精度を犠牲にすることなく、より効率的に処理することのできるという効果を有し、表面に膜層の形成された半導体ウエーハ等の円盤状基板の前記膜層の形成状態を評価し得る検査装置として有用である。 As described above, the disk-shaped substrate inspection apparatus according to the present invention performs more efficient processing without sacrificing accuracy when inspecting the state of the film layer formed on the surface of the disk-shaped substrate. It is useful as an inspection apparatus that can evaluate the formation state of the film layer of a disk-shaped substrate such as a semiconductor wafer having a film layer formed on the surface.
10 半導体ウエーハ(円盤状基板)
10e ウエーハ外周縁部
21 第1膜層
21e 第1膜層外周縁部
22 第2膜層
22e 第2膜層外周縁部
100 ステージ
110 回転駆動モータ
110a 回転軸
130 カメラユニット
200 処理ユニット
210 操作ユニット
220 表示ユニット
10 Semiconductor wafer (disc-shaped substrate)
10e Wafer
Claims (10)
前記円盤状基板の前記膜層の形成された表面を前記円盤状基板の周方向に順次撮影して画像信号を出力する撮影部と、
該撮影部から順次出力される画像信号を処理する画像処理部とを有し、
前記画像処理部は、
前記画像信号から前記円盤状基板の周方向に対応して延びる撮影画像を表す撮影画像データを生成する画像データ生成手段と、
前記撮影画像データに基づいて前記撮影画像を表示ユニットに表示させる表示制御手段と、
前記表示ユニットに表示された前記撮影画像上に前記周方向に対応して延びる検査エリアを設定する検査エリア設定手段と、
前記撮影画像データから、前記撮影画像上の前記検査エリア内における前記膜層に対応した膜層画像部分の縁線を検出して、当該検査エリア内における該縁線の前記周方向の各位置での該周方向を横切る方向の位置となる縦方向位置を表すエリア内縦方向位置情報を生成するエリア内膜層縁位置検出手段と、
前記エリア内縦方向位置情報と、前記検査エリアの前記撮影画像上での前記周方向での各位置での縦方向位置を表す検査エリア縦方向位置情報と、前記撮影画像内で決められた基準部分の前記周方向での各位置での縦方向位置を表す基準縦方向位置情報とに基づいて、前記基準部分を基準とした前記撮影画像上における前記膜層画像部分の縁線の前記周方向の各位置での縦方向位置を表す膜層縁位置情報を生成する膜層縁位置情報生成手段と、
前記膜層縁位置情報に基づいて前記円盤状基板の表面に形成された前記膜層についての評価情報を生成する評価情報生成手段とを有する円盤状基板の検査装置。 An inspection apparatus for a disk-shaped substrate having a film layer formed on a surface thereof,
An imaging unit that sequentially images the surface of the disk-shaped substrate on which the film layer is formed in the circumferential direction of the disk-shaped substrate and outputs an image signal;
An image processing unit that processes image signals sequentially output from the photographing unit;
The image processing unit
Image data generating means for generating photographed image data representing a photographed image extending from the image signal corresponding to the circumferential direction of the disk-shaped substrate;
Display control means for displaying the photographed image on a display unit based on the photographed image data;
Inspection area setting means for setting an inspection area extending corresponding to the circumferential direction on the photographed image displayed on the display unit;
An edge line of a film layer image portion corresponding to the film layer in the inspection area on the captured image is detected from the captured image data, and at each position in the circumferential direction of the edge line in the inspection area. Area intima layer edge position detecting means for generating in-area longitudinal position information representing a longitudinal position that is a position in a direction across the circumferential direction of
Vertical position information in the area, inspection area vertical position information indicating the vertical position of each position in the circumferential direction on the captured image of the inspection area, and a reference determined in the captured image The circumferential direction of the edge line of the film layer image portion on the captured image based on the reference portion based on reference vertical position information representing the vertical position at each position in the circumferential direction of the portion Film layer edge position information generating means for generating film layer edge position information representing the vertical position at each position;
A disk-shaped substrate inspection apparatus comprising: evaluation information generating means for generating evaluation information on the film layer formed on the surface of the disk-shaped substrate based on the film layer edge position information.
前記撮影画像上における前記円盤状基板の表面画像部分の縁線の前記周方向の各位置での縦方向位置の情報を前記基準縦方向位置情報とする請求項1記載の円盤状基板の検査装置。 The reference portion is an edge line of a surface image portion of the disk-shaped substrate on the photographed image,
The disk-shaped substrate inspection apparatus according to claim 1, wherein information on a vertical position at each position in the circumferential direction of an edge line of a surface image portion of the disk-shaped substrate on the photographed image is used as the reference vertical position information. .
前記縁線検出のための前記条件を可変とする請求項1乃至3のいずれかに記載の円盤状基板の検査装置。 The area intima layer edge position detecting means scans an image in the inspection area in a direction crossing the circumferential direction at each position in the circumferential direction, and according to a predetermined condition, the film layer image portion on each scanning line Which detects the edge line of
4. The disk-shaped substrate inspection apparatus according to claim 1, wherein the condition for detecting the edge line is variable.
前記評価情報生成手段は、前記エリア逸脱判定手段での判定結果に基づいた評価情報を生成する請求項1乃至5のいずれかに記載の円盤状基板の検査装置。 An area departure determining means for determining whether an edge line of the film layer image portion has deviated from the inspection area;
6. The disk-shaped substrate inspection apparatus according to claim 1, wherein the evaluation information generation unit generates evaluation information based on a determination result by the area deviation determination unit.
前記膜層画像部分の縁線が前記許容エリアから逸脱しているか否かを判定する許容エリア逸脱判定手段とを有し、
前記評価情報生成手段は、前記許容エリア逸脱判定手段での判定結果に基づいた評価情報を生成する請求項1乃至5のいずれかに記載の円盤状基板の検査装置。 In the inspection area, a permissible area setting means for setting a permissible area extending corresponding to the circumferential direction;
An allowable area deviation determining means for determining whether an edge line of the film layer image part deviates from the allowable area;
The disk-shaped substrate inspection apparatus according to claim 1, wherein the evaluation information generation unit generates evaluation information based on a determination result by the allowable area deviation determination unit.
前記評価情報生成手段は、前記膜層画像部分の縁線の前記許容エリアから逸脱した部分についての膜層縁位置情報が得られているとの判定がなされたときに、当該膜層縁位置情報を前記評価情報の生成のために用いる請求項7または8記載の円盤状基板の検査装置。 When the permissible area deviation determining means determines that the edge line of the film layer image portion deviates from the permissible area, the permissible area deviates from the permissible area of the membrane layer image part. Means for determining whether or not film layer edge position information about the portion is obtained;
The evaluation information generation means determines that the film layer edge position information is obtained for a part of the edge line of the film layer image part that deviates from the permissible area. The disk-shaped substrate inspection apparatus according to claim 7 or 8, wherein the inspection information is used for generating the evaluation information.
前記評価情報生成手段は、欠陥マスク判定手段での判定結果に基づいた評価情報を生成する請求項7乃至9のいずれかに記載の円盤状基板の検査装置。 When the permissible area deviation determining means determines that the edge line of the film layer image portion has deviated from the allowable area, it deviates from the allowable area of the edge line of the film layer image portion. A part having a defect mask for determining whether or not the part is a part covered with a defect part formed on the surface of the disk-shaped substrate;
The disk-shaped substrate inspection apparatus according to claim 7, wherein the evaluation information generation unit generates evaluation information based on a determination result by the defect mask determination unit.
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