JP3039959B2

JP3039959B2 - 欠陥検査方法及びその装置

Info

Publication number: JP3039959B2
Application number: JP02133792A
Authority: JP
Inventors: 尚史岩田; 幸雄松山; 仁志窪田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-02-09
Filing date: 1990-05-25
Publication date: 2000-05-08
Anticipated expiration: 2015-05-08
Also published as: JPH04174348A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、大型計算器用磁気ディスク装置等に使用さ
れる薄膜磁気ヘッドのような素子上に透明保護膜を覆っ
た被検査対象について欠陥を検査する欠陥検査方法及び
その装置に関する。

〔従来の技術〕

電子回路パターンの欠陥や異物を検出する従来技術と
しては、通常の明視野照明（対象物に対し、垂直方向か
ら光を入射させる照明方法）あるいは暗視野照明（対象
物に対し、斜め方向から光を入射させる照明方法）を行
い、本来同一形状を有する２つの検査対象を撮像し、得
られた画像を比較検査して不一致部分を欠陥として検出
する方法がある。例えば第４図に示すようにエッチング
残り９がコイル１の上にある場合を考えよう。エッチン
グ残り９は表面の滑らかな欠陥である。コイル１は一般
にめっき法で形成されるため、表面が粒状になり、光を
散乱する性質を持つ。このため、明視野照明ではエッチ
ング残り９は明るく、その下地すなわちコイル１は暗く
検出される。また暗視野照明ではエッチング残り９は暗
くその下地は明るく検出される。いずれも欠陥のコント
ラスト（欠陥と素子表面との明るさの差）が大きいた
め、同一形状を有する２つの素子を撮像し、比較するこ
とにより、エッチング残り９を画像間の不一致として検
出することができる。

また薄膜磁気ヘッドを対象とした外観検査の一例とし
ては、面積変化を測定し、パターン形状不良を検出する
方法が、（社）日本非破壊検査協会主催「第４回産業に
おける画像センシング技術シンポジウム」講演論文集、
第106項から第111項（1989年）に論じられている。この
従来技術は、暗視野照明で明るく検出した磁性体２のパ
ターン面積を測定し、面積変化から磁性体２の形状不良
の検査する方式である。

〔発明が解決しようとする課題〕

同一形状の２つの素子を撮像し比較する従来技術は、
保護膜でおおわれた素子の表面特性（表面が滑らかであ
るか、ざらざらしているか、といった特性）に大きく影
響される。例えば第５図に示すようにエッチング残り９
が磁性体２の上にある場合を考えよう。磁性体２はエッ
チング残り９と同様に、滑らかな表面をもつ。従って暗
視野照明ではエッチング残り９と磁性体はともに暗く、
暗視野照明ではどちらも明るく検出される。このため、
撮像した画像内での欠陥のコントラストが低下し、比較
検査の際に不一致成分が小さくなるため、エッチング残
り９の検出は困難になる。

また面積変化を利用した従来技術も、やはり比較検査
の場合と同様に、欠陥部のコントラストが大きいことを
前提としている。このため上述のように欠陥のコントラ
ストが低下する場合がある検査には、適用が困難と考え
られる。

以上、上記従来技術は、薄膜磁気ヘッドのように欠陥
及び素子の材質、表面特性、光学的性質が多様な場合に
ついて配慮されておらず、このため保護膜に存在する欠
陥と、欠陥の下に存在する素子表面との光学的性質が類
似していると、撮像した画像内での欠陥のコントラスト
が低下し、検出が困難となる課題があった。

本発明の目的は、従来技術の課題を解決すべく、薄膜
磁気ヘッドのように、素子上に透明保護膜で覆って形成
した被検査対象について透明保護膜表面の欠陥を正確に
検査できるようにした欠陥検査方法及びその装置を提供
することにある。

また、本発明の他の目的は、薄膜磁気ヘッドのよう
に、素子上に透明保護膜で覆って形成した被検査対象に
ついて透明保護膜表面の欠陥だけでなく、該を透明保護
膜中の欠陥をも、素子表面から発生する反射光の影響を
受けること無く、正確に検査できるようにした欠陥検査
方法及びその装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、同一形状の２つの素子を撮像し
比較する従来技術において、表面でほとんど光を反射し
ない不透明異物が低いコントラストで保護膜中に存在し
ても、高い信頼度でこの異物を検出できるようにした外
観検査方法及び装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、自動焦点合わせを行って
透明保護膜表面または透明保護膜中の欠陥を高精度に検
査できるようにした欠陥検査方法及びその装置を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、被検査対象に
存在する本来同一であるべき２個の素子の画像を検出手
段で撮像して比較することにより、不一致部分を欠陥と
して検出する方法において、比較する一方の画像に対し
輝点を除去する画像処理を行った後に他方の画像と比較
して第１の差画像を得、他方の画像に対し輝点を除去す
る画像処理を行った後に一方の画像と比較して第２の差
画像を得、第１の差画像と第２の差画像とを用いて素子
の欠陥を検出するようにした。

また、本発明は、上記目的を達成するために、被検査
対象に存在する本来同一であるべき２つの箇所の画像を
検出手段で撮像して比較することにより、不一致部分を
欠陥として検出する方法において、比較する２つの箇所
のうち一方の箇所の画像に対してフィルタ処理を行った
後に２つの箇所のうち他方の箇所の画像と比較して第１
の差画像を得、他方の箇所の画像に対してフィルタ処理
を行った後に一方の箇所の画像と比較して第２の差画像
を得、第１の差画像と第２の差画像とを用いて被検査対
象の欠陥を検出するようにした。

また、本発明は、上記目的を達成するために、被検査
対象に存在する本来同一であるべき２個の素子をそれぞ
れ撮像して比較することにより、不一致部分を欠陥とし
て検出する欠陥検査装置において、被検査対象を撮像し
てこの被検査対象の画像を得る画像取得手段と、この画
像取得手段で取得した画像のうち比較する一方の素子に
対応する画像に対して輝点を除去する画像処理を行う第
１の輝点除去手段と、この第１の基点除去手段の出力画
像と他方の素子に対応する画像とを比較して第１の差画
像を得る第１の差画像算出手段と、他方の素子に対応す
る画像に対して輝点を除去する画像処理を行う第２の輝
点除去手段と、この第２の輝点除去手段の出力画像と一
方の素子に対応する画像とを比較して第２の差画像を得
る第２の差画像算出手段と、第１の差画像算出手段の出
力と第２の差画像算出手段の出力とを用いて素子の欠陥
を検出する欠陥検出手段とを備えたことを特徴とする。

更に、本発明は、上記目的を達成するために、被検査
対象に存在する本来同一であるべき２つの箇所をそれぞ
れ撮像して比較することにより、不一致部分を欠陥とし
て検出する欠陥検査装置において、被検査対象を撮像し
てこの被検査対象の画像を得る画像取得手段と、この画
像取得手段で取得した画像のうち比較する２つの箇所の
うちの一方の箇所に対応する画像に対してフィルタ処理
を行う第１のフィルタ処理手段と、この第１のフィルタ
処理手段の出力画像と２つの箇所のうちの他方の箇所に
対応する画像とを比較して第１の差画像を得る第１の差
画像算出手段と、他方の箇所に対応する画像に対してフ
ィルタ処理を行う第２のフィルタ処理手段と、この第２
のフィルタ処理手段の出力画像と一方の素子に対応する
画像とを比較して第２の差画像を得る第２の差画像算出
手段と、第１の差画像算出手段の出力と第２の差画像算
出手段の出力とを用いて被検査対象の欠陥を検出する欠
陥検出手段とを備えたことを特徴とする。

〔作用〕

薄膜磁気ヘッドを例に、本発明を説明する。薄膜磁気
ヘッドは、セラミックウェハ（以後ウェハと略す）上に
多数の素子をホトリソグラフィ法で形成し、これを切断
加工することで製造される。第２図（ａ）は素子の平面
図、同図（ｂ）はＡ−Ａ′部の断面図である。素子はウ
ェハ５上に形成され、コイル１、磁性体２、絶縁層４、
及びこれらを覆う透明な保護膜３により構成されてい
る。

磁気ディスク装置の使用中に、薄膜磁気ヘッドの保護
膜から、金属や異物などがディスク面に落下すると、ヘ
ッドクラッシュによるデータ消失等の重大事故を引き起
こす原因となる。また、保護膜中の異物や金属のエッチ
ング残り等がウェハ切断後の端面に露出すると、保護膜
の亀裂や水分による腐食の原因となり、信頼性を著しく
低下させる。このため、保護膜中の欠陥を厳重に検査す
る必要がある。しかしこれらの欠陥は、素子の電気・磁
気特性としては検出できないため、検査が不可欠であ
る。

保護膜中の欠陥には第３図に示すものがある。異物６
は、スパッタ法で保護膜を形成する際、真空装置の内壁
に膜材料（例えばアルミナ）の粒子が付着し、これが落
下して保護膜中に埋もれたものであり、表面で光を散乱
する性質がある。ボイド８は保護膜を研磨する際に保護
膜中に埋もれた異物がとれてできる凹みで、エッチング
残り９は金属パターンをエッチングする時に不要な部分
が残ってしまったものである。

そこで本発明が必要となった。

即ち斜めに入射した照明光が、保護膜表面で正反射す
る光の強度は、保護膜表面の反射率に対応する。このた
め反射率の高い金属のエッチング残りが照明光の入射位
置に入った場合は、保護膜表面に比べ明るく顕在化され
る。また凹んだボイドの場合は、反射面が無いため、暗
く顕在化される。

また照明光の保護膜中の光路に異物が存在すると、そ
の表面で照明光が散乱される。そこで照明範囲を分離す
る直線部分が透明保護膜に入射する位置と、透明保護膜
で覆われた被検査対象が照明される位置との間の領域か
ら上方に反射する光を検出すると、異物からの散乱光だ
けを検出でき、異物を明るく顕在化できる。

従って保護膜の表面からの正反射光と、異物からの散
乱光を検出することにより保護膜表面及び保護膜中の欠
陥を検出できる。

また、明視野照明及び暗視野照明により検出した画像
に対し、３×３画素の最小値フィルタ処理を施すと、焼
結体であるセラミックウェハに点在する輝点（周囲より
も反射率が高く、明るく見える部分）や、コイル部分の
ように表面がざらざらしたパターン部分で暗視野照明成
分により生じる輝点を除去することができ、欠陥部分の
画像間の不一致成分に比べ、正常な部分での不一致成分
を減少させることができる。

また、スリット状の照明が保護膜の表面で正反射した
光を、走査方向が該スリット光と直交するように設置し
た画像検出器上に結像させることにより、ウェハの上下
動を該画像検出器の出力信号波形に含まれるスリット光
の位置として検出することができる。このため、検出さ
れるスリット光の位置が常に一定となるようにウェハを
載置したステージを上下動させることにより、自動焦点
合わせが実現できる。

また自動焦点合わせでは、画像検出器の走査を被検査
対象の鉛直上方側から行うことにより、検出信号波形の
最初の立上り位置を照明範囲を分離する直線部分の位置
として求めることができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して、本発明の一実施例による薄膜
磁気ヘッドの外観検査方法及び装置を説明する。なお本
実施例では理解を容易にするため、被検査対象物の照明
される範囲と照明されない範囲が直線により分離された
照明光としてスリット状の照明光を用いた場合を主に説
明する。

第１図は、本発明の実施例に係る外観検査方法の説明
図である。本図に、保護膜中の異物６の検査方法と、保
護膜表面のボイド８とエッチング残り９の検査方法とを
示す。

前者は、本出願人が、特願昭63−199805号において先
に提案した方式である。この方式では、スリット照明系
70から出射されたスリット照明光94によりウェハ５に対
して斜め上から、照明を行う。スリット照明光94は紙面
に垂直な方向にスリット状になっている。照明光の一部
は、保護膜３の表面で屈折し、保護膜３中に入射し、保
護膜下部に存在する素子表面に達する。これを上方から
の観察すると、観察像86に示すごとく、領域85内の素子
のみが照明される。この照明光路中に異物６が存在する
と、その表面で照明光が散乱される。そこでスリット光
が保護膜３に入射する位置と、素子が照明される領域85
の間の、例えば領域84を、紙面に垂直な方向に撮像素子
が並んだリニアセンサ38で検出すると、領域85内の素子
からの反射光95から分離して異物６からの散乱光96のみ
を検出できる。従って、第１図に示す状態では、リニア
センサ38の１走査分の検出信号波形89は、異物６の部分
だけが明るく顕在化でき、第８図に示す信号処理手段62
dにより例えば適切な閾値Thでの２値化処理によりこの
欠陥を検出できる。以後この方式を散乱光検出方式と称
する。

一方、後者の方式では、スリット照明光94が保護膜３
の表面で正反射する光97を、紙面に垂直な方向に撮像素
子が並んだリニアセンサ44で検出する。保護膜表面に欠
陥がない場合は、スリット照明光の一部は保護膜３中に
入射し、残りが正反射する。これに対し、保護膜表面の
金属のエッチング残り９は反射率が高く、これがスリッ
ト照明光の入射位置に来ると、照明光がほぼ全反射す
る。このため正反射光強度が増加し保護膜表面よりも明
るく検出される。また凹んだボイド８の場合は、反射面
が無いため、暗く検出される。信号波形88は、ウェハ５
を走査しながら、リニアセンサ44の特定画素の出力信号
の変化を表示したものである。エッチング残り９は保護
膜３の表面より明るく、ボイド３は暗く顕在化される。
従って第８図に示す信号処理手段62cにより例えば２値
化処理により、閾値Th1以上の部分はエッチング残り
９、閾値Th2以下の部分はボイド３と判定できる。以後
この方式を正反射光検出方式と称する。

該正反射光検出方式における照明位置、及びリニアセ
ンサ44の検出位置の詳細を第６図及び第13図に示す。同
図においてスリット照明光94は94a、94bの間を進む。照
明光94aが保護膜表面で反射した光が97a、保護膜中に入
射し素子表面で反射してきた光が97a′である。素子の
影響を受けずに保護膜表面の反射率変化だけを検出する
には、97aと97a′の間の反射光量だけをリニアセンサ44
で検出する必要がある。すなわち保護膜表面換算でのリ
ニアセンサの画素幅をL₁、97aと97a′の間の幅をD₂、と
すると次式を満足しなければならない。

L₁＜D₂(＝２・Ｚ・tan(arcsin(N₁sinθ₁/N₂))・cos
θ_１) ここでθ_１は照明光の入射角度、θ_２は保護膜中への
屈折角度、Ｚは検査対象の透明保護膜の最小厚さ、N₁は
空気の屈折率、N₂は保護膜の屈折率である。正反射光検
出方式では、透明保護膜の最小厚さ、照明光の入射角度
及び保護膜表面換算でのリニアセンサ44の画素幅が、上
式を満足するように設定すれば、素子の影響を受けずに
保護膜表面の反射率変化だけを検出することができる。

以上、ウェハ５に対し斜め上からスリット照明系70に
よりスリット状の照明を行い、保護膜中からの散乱光を
リニアセンサ38で検出することにより、保護膜中の異物
６を顕在化でき、また保護膜表面での正反射光をリニア
センサ44で検出することで保護膜表面のエッチング残り
９及びボイド８を顕在化できる。いずれも信号処理手段
62c,62dにより、例えば適当な２値化処理を行うだけで
処理画像87に示すごとく、これらの欠陥を確実に検出す
ることができる。

すなわち上記散乱光検出方式と正反射検出方式を組合
せることにより、第３図に示すような透明保護膜表面お
よび保護膜中に欠陥を全て検出でき、そのデータを信号
処理部101から出力されると、共に表示手段に表示でき
るようになっている。

次に本発明を適用した外観検査装置の実施例を説明す
る。第７図は本実施例による外観検査装置の機能ブロッ
ク図を示す。本装置は本体部100、制御部102、信号処理
部101からなる。本体部100は薄膜磁気ヘッドを形成した
ウェハ（基板）５を走査するステージ系99と、ウェハ上
の薄膜磁気ヘッド素子を照明し、画像検出を行う光学系
98からなる。信号処理部101は光学系98で検出した画像
を処理する欠陥判定手段62、自動焦点検出手段63からな
る。制御部102はステージ制御手段64等により本装置全
体の制御を行なう。信号処理部101からは、上記欠陥結
果が出力されると共に表示手段に表示される。

第８図は本体部100内の光学系98とステージ系99の主
要な構成を示す第一の実施例を示す。薄膜磁気ヘッドを
形成したウェハ５は、Ｘ・Ｙ・Ｚ・θステージ（Ｘステ
ージ58、Ｙステージ59、Ｚステージ60、θステージ61）
上に載置され、ステージ58〜61をXY方向に走査すること
でウェハ５上に形成された全ての素子を順次撮像し、検
査を行なう。

光学系98はスリット照明系70、検出系71、自動焦点系
72の３つに大別できる。

スリット照明系70は、光源11a、コレクタレンズ12a、
レンズ13a、開口絞り14a、レンズ15a、スリット上の開
口部を有する遮光板16a、レンズ17a、ミラー18a、19a、
対物レンズ20からなる。遮光板16aのスリット状開口部
をウェハ上に投影することにより、スリット照明を行っ
ている。

検出系は、散乱光検出系と正反射光検出系からなる。
散乱光検出系は対物レンズ29により、第１図に示された
領域84を、リニアセンサ38上に結像させる。正反射光検
出系はウェハ５の保護膜表面で正反射したスリット光
を、対物レンズ20b、ミラー19b、ハーフミラー39、フィ
ールドレンズ40、ミラー41、リレーレンズ42、ミラー43
を介し、リニアセンサ44で検出する。本検出系により、
上述のとおり欠陥を顕在化でき、各リニアセンサ38,44
の出力信号をそれぞれ信号処理回路62d、62cに入力し、
２値化処理することで欠陥を検出できる。

以上説明した検査方式は、保護膜表面が一定の高さに
保たれている必要があり、自動焦点合わせが不可欠であ
る。第９図は本実施例における自動焦点合わせ方式の原
理を示している。第９図（ａ），（ｂ）に示すように、
ウェハの高さがZa、Zb、Zcと変化すると、ウェハ表面で
正反射したスリット光の位置もSa、Sb、Scと移動する。
この位置変化を検出することで焦点位置を検出する。そ
こで第９図（ｃ）に示すように、走査方向がスリット光
と直交するように設置したリニアセンサ57上に、ウェハ
５の保護膜表面で正反射したスリット光97を結像させ、
自動焦点検出手段63でスリット位置、すなわち焦点位置
を検出する。検出した焦点ずれ方向に従い、ステージ制
御手段64は、モータ90を駆動し、Ｚステージ60を上下動
する。なお第10図（ａ）に示すように、保護膜下部の素
子からの不要な反射光97a′の影響を受けずに、保護膜
表面からの反射光97の位置を容易に検出するため、リニ
アセンサ57の走査はウェハ表面の鉛直上方側から行な
う。そして第10図（ｂ）に示すようにリニアセンサ信号
波形91について閾値92で２値化して得られる２値化信号
93の最初の立上り位置を自動焦点検出手段63はスリット
位置として求める。これによりスリット照明光94が保護
膜表面で反射する位置（自動焦点位置）を反射光97によ
って検出することできる。なお第８図において自動焦点
系72は、ハーフミラー39を透過した光を用い、ミラー18
b、対物レンズ54、ミラー55、シリンドリカルレンズ56
により、スリット光をリニアセンサ57上に結像してい
る。シリンドリカルレンズ56はスリット光を長手方向に
圧縮するもので、ウェハ上の小さなボイドなどにより、
自動焦点用のスリット光が消滅し、頻繁に自動焦点合わ
せが不能になることを防止する目的で用いている。

以上のように光学的に工夫をしても、寸法の大きなボ
イドが存在すると、検出されるスリットの幅が減少ある
いは消滅し、第10図に示す信号波形93の立上り位置（リ
ニアセンサ57の受光座標ｙで示される。）からは、正し
い焦点ずれ量が求まらない。そこで、自動焦点検出手段
63は第11図に示すようにスリット幅の下限値W_Lを規定
し、これよりスリット幅が小さい場合にはボイドの影響
が大きいとし、ステージ制御手段64n制御信号を出力さ
せず、Ｚステージ60を動作させないことにする。

以上の方法でも、通常の焦点合わせ動作に支障をきた
さないよう多少の余裕を持って規定値W_Lを設定すること
も考えられる。この場合、スリットとボイドの位置関係
が第11図の状態では、誤った焦点合わせを行ってしま
う。そこで自動焦点検出手段63は、連続するｎ走査分の
スリット位置とスリット幅の情報を常に記憶し、ｎ回連
続してスリット幅が規定値以上の時のみ、ステージ制御
手段64に制御信号を与えてＺステージ60を動作させる。
なお自動焦点検出手段63は、同図に示すリニアセンサ57
の走査方向とウェハの移動方向が同じ時は、ｎ回分の情
報のうち、一番古いスリット位置情報UoldをもとにＺス
テージ60を駆動し、移動方向が異なる時は、ｎ回分の情
報のうち、一番新しいスリット位置情報UnewをもとにＺ
ステージ60を駆動する。なお、自動焦点検出手段63は、
スリット位置に基づきＺステージ60を駆動した場合は、
記憶しているスリット幅及びスリット位置の情報は無意
味となるため、クリアする。これによりボイドが原因の
自動焦点合わせの誤動作を防止できると共に、焦点合わ
せ誤差を最小限に抑えることができる。

第12図は本発明を適用した外観検査装置の第二の実施
例における光学系の主要な構成を示す。本実施例では、
スリット照明系70は、対向する２つの系（Ａ、Ｂと呼
ぶ）からなり、いずれも機能は第一の実施例と同じであ
る。２つのスリット照明光70を保護膜表面の同じ位置で
入射させることにより、保護膜中異物６からの散乱光強
度を強くすることができ、さらに確実な欠陥検出を行え
る。なお本実施例では、正反射光検出系はスリット照明
系Ａ（遮光板16a側）からのスリット照明光がウェハ５
で正反射した光を、リニアセンサ44で検出し、欠陥判定
手段62cで欠陥を検出する。また自動焦点系72はスリッ
ト照明系Ｂ（遮光板16b側）からのスリット照明光の正
反射光を、対物レンズ20a、ハーフミラー51、ミラー5
2、53、対物レンズ54、ミラー55、シリンドリカルレン
ズ56を介し、リニアセンサ57で検出し、自動焦点検出手
段63で焦点位置検出を行う。

以上実施例はスリット状の照明光を用いた場合を説明
した。これは第６図においてスリット照明光の幅（94
a、94bの間の幅）D₁が有限な場合に相当する。しかし本
実施例に示した外観方法は、D₁が非常に大きな場合、す
なわち被検査対象物の照明される範囲と照明されない範
囲が直線により分離された照明光であっても適用可能な
ことは言うまでもない。

本実施例によれば、被検査対象物の照明される範囲と
照明されない範囲が直線により分離された照明光を用
い、斜め上から該照明光により透明保護膜を検査対象を
照明することにより、該照明光が反射する側の被検査対
象物を照明し、保護膜中からの散乱光を検出することに
より、保護膜中の欠陥を顕在化できる。また保護膜表面
での正反射光を検出することで表面の欠陥を顕在化でき
る。いずれも素子の表面特性の影響を受けない、光学的
な顕在化手法であり、単純な２値化処理を行うだけで保
護膜中の欠陥を確実に検出できる。また両方式は本実施
例に示すように同時に行うことが可能であり、１回の検
査で多様な欠陥を検出することができる。

ところで、第３図に示すように、透明保護膜３の内部
には、表面で光を散乱する透明異物だけでなく、表面で
光をほとんど反射しない不透明な異物も存在する。上述
した散乱光検出方式は異物からの散乱光を検出する方式
であるため、光を反射しない不透明な異物は検出するこ
ができない。次に、光を反射しない不透明な異物を対象
とした検査方法について説明する。

第14図は、本発明による不透明異物を対象とした外観
検査方法の一例の説明図である。同図は、素子のない部
分（ウェハを上面から観察したときに保護膜を通してセ
ラミックの基材が観察できる部分。以降素子外領域と呼
ぶ）に存在する保護膜内部の不透明異物を対象とした検
査方法と、素子上の保護膜内部に存在する不透明異物及
び素子外領域に存在する保護膜内部のエッチング残りを
対象とした検査方法を示している。前者を明視野照明・
２素子比較法、後者を明暗視野照明・２素子比較法と呼
ぶ。明暗視野照明とは明視野照明と暗視野照明を同時に
行うものである。いずれの方式も、ウェハ上に多数形成
された素子を順次撮像し、隣接する２つの素子の画像を
比較し、異なる部分を欠陥であると判定するものであ
る。

まず明視野照明・２素子比較法について説明する。第
15図に明視野照明・２素子比較法の一実施例の構成を示
す。ウェハ５に対し明視野照明を行い、得られる反射光
をイメージセンサ200で撮像する。イメージセンサ200の
出力をA/D変換器201でディジタル画像に変換し、まず１
素子分の画像を参照用画像としてメモリ202に記憶す
る。次に隣接する素子をイメージセンサ200で検出し、
これに同期して先にメモリ202に記憶しておいた参照用
画像を読みだす。イメージセンサで検出中の検索画像22
1とメモリ202から読みだす参照画像222を、同図に示す
画像処理回路220により比較処理し欠陥を検出する。

輝点除去回路203、204では、素子外領域に存在するコ
ントラストの低い異物を検出し易くするため、焼結体で
あるエラミックウェハに点在する輝点を除去する。輝点
除去は入力される画像から、３×３画素の２次元部分画
像を切り出し、その９個の画素の明るさの最小値を中央
の画素の値として出力する（最小値フィルタ処理）こと
で実現できる。差分回路205、206は、入力された一方の
画像が他方の画像より暗いときにその明るさの差の絶対
値を出力し、逆に明るいときには０（欠陥なし）を出力
するもので、前記一方の画像に含まれる暗い欠陥及び前
記他方の画像に含まれる明るい欠陥が出力される。加算
回路207は差分回路205、206の出力を加算するもので、
これにより検査画像221及び参照画像222に含まれる暗い
欠陥及び明るい欠陥がすべて出力される。加算回路207
の出力を２値化回路208により適切なしきい値で２値化
した後、マスキング回路209で検査対象領域（素子外領
域）以外の領域の値を０（欠陥なし）にし、穴埋め回路
210に入力する。穴埋め回路210は後段の大きさ判定処理
回路211が誤動作しないように、２値化された欠陥画像
がドーナツ状の穴を有しているときにその穴を塗りつぶ
して埋めるものである。大きさ判定処理回路211では、
入力された欠陥画像のうち設定された大きさ以上の欠陥
のみを真の欠陥として出力する。以下、各回路の構成及
び動作について詳述する。

第16図に輝点除去回路203の構成の一例を示す。入力
信号をラインメモリ223及びラッチ回路224により３×３
画素の２次元部分画像として切り出した後、比較回路22
5及びセレクタ226を用いて９個の画素の最小値を出力す
る。セラミックウェハに含まれる輝点の大半が２×２画
素以下の大きさになるように、イメージセンサの検出画
素サイズを決めておけば、本処理により輝点の大半を除
去することができる。

第17図に差分回路205、206及び加算回路207の構成の
一例を示す。差分回路205の一方の入力は検査画像221
で、他方の入力参照画像222に対して輝点除去を行った
画像である。また、差分回路206の一方の入力は参照画
像222で、他方の入力は検査画像221に対して輝点除去を
行った画像である。どちらも輝点除去を行った画像に対
して、処理を行っていない画像の方が暗い部分だけを欠
陥として出力する。回路的には、前記他方の画像から前
記一方の画像を減算する減算器227、228の出力が正の場
合はその値をそのまま出力し、負の場合は０を出力する
セレクタ229、230を減算器227、228の出力に接続する構
成としている。セレクタ229、230の出力が同時に０でな
い値を出力することは理論上あり得ないため、加算回路
207は各ビット毎の論理和回路で実現できる。輝点除
去、差分、加算の一連の演算は次式で表すことができ
る。

Ｄ（i,j）＝D1（i,j）＋D2（i,j）但し、（イ） min｛Ｒ（ｉ＋m,j＋ｎ）｝＞Ｔ（i,j）のとき m,n D1（i,j）＝min｛Ｒ（ｉ＋m,j＋ｎ）｝−Ｔ（i,j） m,n （ロ）上記以外のとき D1（i,j）＝０また、（ハ） min｛Ｔ（ｉ＋m,j＋ｎ）｝＞Ｒ（i,j）のとき m,n D2（i,j）＝min｛Ｔ（ｉ＋m,j＋ｎ）｝−Ｒ（i,j） m,n （ニ）上記以外のとき D2（i,j）＝０上記（イ）〜（ニ）においてm,nはともに−１、０、１
の値をとる。Ｒ（i,j）、Ｔ（i,j）はそれぞれ参照画像
222、検査画像221の座標（i,j）における画素の明るさ
を表している。また、Ｄ（i,j）は加算回路207の出力画
像で、D1（i,j）及びD2（i,j）はそれぞれ差分回路20
5、206の出力画像である。

第18図にマスキング回路209の構成の一例を示す。メ
モリ231内には検査対象領域（素子外領域）の値を１
に、検査対象領域以外の領域の値を０にした画像が記憶
されており、入力される画像に同期して読みだされる。
入力される画像とメモリ231から読みだされる画像との
論理積を演算することにより、検査対象領域以外の部分
はすべて０（欠陥なし）とすることができる。

第19図に穴埋め回路210の構成の一例を示し、動作例
を第10図により説明する。第９図において235a〜235d及
び236a〜236dは１素子分の画像を記憶できるメモリであ
る。234a〜234dはすべて同一構成の回路であるが、メモ
リの書き込み時のアドレス制御が異なっている。まず23
4aの回路の動作について説明する。入力画像はメモリ23
5aに一旦そのまま書き込まれる。書き込まれた画像を順
次読みだし、ラッチ回路237でラッチする。論理和回路2
41の出力が処理済の画像であり、ラッチ回路238には１
画素前に処理された画素の値がラッチされている。同様
にラインメモリ239の出力は１ライン前に処理された画
素となっている。このため本回路では、入力画素の値
（ラッチ回路237の出力）が１であるか、あるいは１画
素前に処理された画素の値及び１ライン前に処理された
画素の値がともに１であるとき処理結果を１とする再帰
処理が施される。この処理により、第20図の入力画像が
処理画像（ａ）に示すように変形される。処理された画
像はメモリ236aに書き込まれる。234bの回路ではメモリ
235b、236bともに書き込み時のＸアドレスをダウンカウ
ントにすることだけが234aの回路と異なっている。書き
込み時のＹアドレス及び読みだし時のX,Yアドレスは通
常のアップカウントである。同様に234cの回路では書き
込み時のＹアドレスがともにダウンカウントである。メ
モリのアドレスをこのように制御することは、234a〜23
4dの回路による再帰処理の開始点を、第20図の処理画像
（ａ）〜（ｄ）に矢印で示すように変更することと等価
である。これにより、メモリ236a、236dには第20図の処
理画像（ａ）〜（ｄ）が格納される。これらのメモリを
読みだし、論理積を演算することにより、穴埋め処理が
実現できる。234a〜234dの回路における再帰処理は次式
で表すことができる。

（イ）234aの回路 O1（i,j）＝Ｉ（i,j）∪O1（ｉ−1,j） ∩O1（i,j−１）（ロ）234bの回路 O2（i,j）＝Ｉ（i,j）∪O2（ｉ＋1,j） ∩O2（i,j−１）（ハ）234cの回路 O3（i,j）＝Ｉ（i,j）∪O3（ｉ−1,j） ∩O3（i,j＋１）（ニ）234dの回路 O4（i,j）＝Ｉ（i,j）∪O4（ｉ＋1,j） ∩O4（i,j＋１）但し、Ｉは入力画像、O1〜O4はそれぞれメモリ236a〜
236dに書き込まれる処理画像である。また、∪は論理和
∩は論理積を表す記号である。

第21図に大きさ判定処理回路211の構成の一例を示
す。大きさ判定は、第22図に一例を示す大きさ判定オペ
レータのうち少なくとも１つ以上のオペレータが入力画
像の欠陥部分に内包されたときに、その欠陥が設定値以
上の大きさを持つと判断するものである。イメージセン
サによる検出画素サイズが例えば2.5μｍだとすると、
第22図（ａ）の大きさ判定オペレータは10μｍを超える
欠陥を検出することができる。しかし、大きさ判定の設
定値が大きくなった場合、これに比例してオペレータの
画素数を増加させることは回路規模の面から実現不可能
である。そこで本発明では、大きさ判定の設定値が大き
くなった場合、基本となるオペレータの画素間を間引い
て用いるようにしている。第22図（ｂ）は同図（ａ）を
基本オペレータとしたときにその５倍の大きさを判定す
る際に用いるオペレータの一例である。すなわち、
（ａ）が10μｍを超える欠陥の検出用オペレータである
とすると（ｂ）は50μｍを超える欠陥の検出用オペレー
タとして用いられる。第21図において246はラインメモ
リであり１ラインからｎラインまでの遅延出力を同時に
得ることができる。また、247はシフトレジスタであり
１画素からｎ画素までの遅延出力を同時に得ることがで
きる。このようなラインメモリ246とシフトレジスタ247
のｎ本の出力をセレクタ248に入力し、大きさ判定の設
定値に応じて必要な遅延信号を選択する。そして、第22
図に示したオペレータを実現するため、各セレクタの出
力間で適切な論理演算を論理演算回路245で行う。オペ
レータの形状を容易に変更するためには、論理演算回路
245をプログラム可能な集積回路等で構成しておくと良
い。セレクタ248の出力信号を切り替えることにより、
各オペレータの画素間を必要な画素数だけ間引くことが
できる。

以上説明した各回路の動作を、第23図に示す画像処理
例を用いて再度説明する。検査画像221には素子外領域
の異物が含まれており、参照画像222には欠陥は存在し
ない。両画像の素子外領域にはセラミックウェハの輝点
が点在している。検査画像及び参照画像に対し輝点除去
を行った後各々の差分演算を行うと、結果の画像には検
出すべき異物以外に、除去しきれなかった輝点と素子パ
ターンのわずかな不一致成分（画像検出時のサンプリン
グ位置の違い等を含む）が残る。これらを加算し、２値
化した後素子パターン部分をマスキングすることで素子
パターンの不一致成分は除去できる。検出した異物画像
にドーナツ状の穴があるため、このままでは異物を正し
く検出することはできないが、穴埋め回路により穴を埋
めた後、大きさ判定することで異物のみが正しく検出で
きる。

以上説明したように、本発明による明視野照明・２素
子比較法によれば、素子外領域に存在するコントラスト
の低い異物を、セラミックウェハの輝点に影響されるこ
となく安定に検出することができる。

次に明暗視野照明・２素子比較法について説明する。
第24図に明暗視野照明・２素子比較法の一実施例の構成
を示す。明暗視野照明・２素子比較法は素子上の保護膜
内部に存在する不透明異物及び素子外領域に存在する保
護膜内部のエッチング残りを対象とした検査方法であ
る。ウェハ５に対し明視野照明と暗視野照明を同時に行
い、得られる反射光をイメージセンサ300で撮像する。
明暗視野照明を行うことにより、表面が滑らかな部分も
ざらざらした部分もどちらも明るく検出できるため、素
子上の保護膜内部に存在する不透明異物及び素子外領域
に存在する保護膜内部のエッチング残りは、どちらも高
いコントラストで検出することができる。イメージセン
サ300の出力をA/D変換器301でディジタル画像に変換
し、まず１素子分の画像を参照用画像としてメモリ302
に記憶する。次に隣接する素子をイメージセンサ300で
検出し、これに同期して先にメモリ302に記憶しておい
た参照用画像を読みだす。イメージセンサで検出中の検
査画像321とメモリ302から読みだす参照画像322を、同
図に示す画像処理回路320により比較処理し欠陥を検出
する。

輝点除去回路303、304、差分回路305、306、加算回路
307はすべて明視野照明・２素子比較法の実施例で示し
たものと同一である。明視野照明における輝点除去はセ
ラミックウェハの輝点を対象としていたが、ここでは表
面がざらざらしたパターン部分で暗視野照明成分により
生じる輝点を対象としている。暗視野照明成分により、
パターンが傾斜している部分は明るく検出される。この
ため、比較する２つの素子の間でパターンの傾斜角度が
わずかでも異なっていると、その部分の比較結果（加算
回路307の出力）には大きな不一致が生じてしまう。良
品として許容すべきこのような不一致成分を欠陥と誤認
識しないために、マスキング回路308により、不一致の
生じ易いパターン傾斜部での不一致成分を０（欠陥な
し）とする。さらに、マスキング回路308で除去しきれ
なかった不一致成分を減少させるため、３×３積分回路
309で画像の平均化を行った後、２値化する。本実施例
では、検査領域に応じて異なった欠陥判定基準（例えば
素子上の保護膜内部にある欠陥は10μｍ以上を検出し、
素子外領域にある欠陥は50μｍ以上を検出するといった
判定基準）を設定するために、領域判定回路312を備え
ている。領域判定回路312では後段の大きさ判定回路313
に設定された判定基準を適用する領域が登録されてい
る。本実施例では３×３積分回路309の出力を２値化回
路310、311により異なったしきい値で２値化し、一方を
領域判定回路312を通して10μｍの大きさ判定回路313に
入力し、他方を50μｍの大きさ判定回路314に入力して
いる。このような構成にすることにより、任意の検査領
域を任意の欠陥判定基準で検査することが可能となる。
以下、本実施例に特有の回路について詳述する。

第25図にマスキング回路308の構成の一例を示す。第1
8図のマスキング回路209は２値画像を対象としたもので
あるのに対し、本回路は濃淡画像を対象としているた
め、すべてのビットをマスキングする必要がある。

第26図に３×３積分回路309の構成の一例を示す。入
力信号をラインメモリ327及びラッチ回路328により３×
３画素の２次元部分画像として切り出した後、加算器32
9により９個の画素の値をすべて加算する。本処理は３
×３画素の平均値フィルタ処理と等価であるためマスキ
ング回路308で除去しきれなかった不一致成分を減少さ
せることができる。

第27図に領域判定回路312の構成の一例を示す。メモ
リ330内には後段の大きさ判定回路313に設定された判定
基準を適用する領域の値を１に、それ以外の領域の値を
０にした画像が記憶されており、入力される画像に同期
して読みだされる。入力される画像とメモリ330から読
みだされる画像との論理積を演算することにより、判定
基準の適用領域以外の部分はすべて０（欠陥なし）とす
ることができる。

以上説明したように、本発明による明暗視野照明・２
素子比較法によれば、素子上の保護膜内部に存在する不
透明異物や素子外領域に存在する保護膜内部のエッチン
グ残りを高いコントラストで検出した上で、暗視野照明
成分により生じる素子パターンの輝点に影響されること
なく安定に欠陥判定することができる。また、任意の検
査領域を任意の欠陥判定基準で検出することが可能とな
る。

以上説明した検査方式は、検査対象であるウェハ５の
保護膜表面が照明系や検出系に対して一定の高さに保た
れている必要があるため、自動焦点合わせが不可欠であ
る。第９図に本発明による自動焦点合わせ方式の原理を
示す。同図（ａ）、（ｂ）に示すように、ウェハに対し
斜め上方からスリット状の照明を行うと、ウェハの高さ
がZa、Zb、Zcと変化するにつれ、ウェハ表面で正反射し
たスリット光の位置もSa、Sb、Scと変化する。そこで、
この正反射したスリット光の位置を検出することでウェ
ハ表面の高さを検出することができる。第９図（ｃ）に
示すように、正反射したスリット光に対し自己走査方向
が直交するように設置したリニアセンサ57上に、ウェハ
５の保護膜表面で正反射したスリット光97を結像せさ
る。自動焦点位置検出回路63はリニアセンサ57の出力映
像信号からスリット位置、すなわちウェハ表面の高さを
検出する。ステージ制御回路64は、検出したウェハの表
面高さから焦点ずれ方向を算出し、モータ90を駆動し、
Ｚステージ60を上下動させる。

保護膜下部の素子表面からの不要な反射光97a′の影
響を受けることなく、保護膜表面からの反射光97の位置
を容易に検出するため、リニアセンサ57の自己走査は、
第10図に示す方向に行う。すなわち、同図（ｂ）に示す
ように、リニアセンサ57の検出信号波形91において、ま
ず保護膜表面で正反射した光に対応した信号が表れ、続
いて保護膜内部の素子表面で反射した光に対応した信号
が表れるようにリニアセンサ57の自己走査を行う。これ
により、リニアセンサ57の映像信号91をしきい値92で２
値化して得られる２値化信号93について、最初の立上り
位置（リニアセンサ57の受光座標Ｕで示される。）をス
リット位置とすることができ、スリット照明光94が保護
膜表面で反射する位置を容易に検出することができる。

次に本発明による外観検査装置について説明する。第
７図は本発明による外観検査装置の機能ブロック図の一
例である。本装置は本体部100、信号処理部101、制御部
102からなる。本体部100は、ウェハを照明し画像検出を
行う光学系98と、光学系98に対しウェハを走査するステ
ージ系99からなる。信号処理部101は光学系98で検出し
た画像を処理する欠陥判定回路62と自動焦点位置検出回
路63からなる。制御部102はステージ制御回路64等によ
り本装置全体の制御を行う。

第８図、及び第13図に本体部100内の光学系98とステ
ージ系99の一実施例の主要な構成を示す。Ｘ・Ｙ・Ｚ・
θステージ（Ｘステージ58、Ｙステージ59、Ｚステージ
60、θステージ61）上にウェハ５を載置し、ステージを
XY方向に走査することでウェハ５上に形成された全ての
素子を順次撮像し、検査を行う。

光学系98は照明系、検出系、自動焦点系の３つに大別
できる。

照明系はスリット照明系Ａ、スリット照明系Ｂ、明視
野照明系、暗視野照明系よりなる。スリット照明系Ａ
は、光源11a、コレクタレンズ12a、レンズ13a、開口絞
り14a、レンズ15aスリット状の開口部を有する遮光板16
a、レンズ17a、ミラー18a、19a、ハーフミラー39a、対
物レンズ20aからなる。スリット照明系Ｂはスリット照
明系Ａと同様、光源11b、コレクタレンズ12b、レンズ13
b、開口絞り14b、レンズ15b、スリット状の開口部を有
する遮光板16b、レンズ17b、ミラー18b、ハーフミラー3
9b、ミラー19b、対物レンズ20bからなる。遮光板16a、1
6bのスリット状開口部をウェハ上に投影することによ
り、スリット照明を行っている。本実施例では、対向す
る２方向から同時にスリット照明し、保護膜表面の同じ
位置でスリット光を入射させる構成となっているため、
保護膜中異物からの散乱光を増加させることができる。
暗視野照明系は、光源21、コレクタレンズ22、レンズ2
3、開口絞り24、レンズ25、遮光板26、レンズ27、ハー
フミラー28、対物レンズ29からなり、ケーラ照明を行っ
ている。暗視野照明系は光源65a、65b、波長限定用フィ
ルタ66a、66b、導光用ガラスファイバ30a、30b、ファイ
バの開口部を円周上に配置したリング照明装置31a、31b
からなる。リング照明装置としてドーナツ状につながっ
たものでなく、扇形のものを２個対向させて用いること
により、スリット照明系からの照明光がリング照明装置
で遮光されるのを防いでいる。

検出系は、散乱光検出系、正反射光検出系、明視野照
明光検出系、明暗視野照明光検出系からなる。散乱光検
出系は対物レンズ29、ハーフミラー28、フィールドレン
ズ32、光路分岐用三角ミラー33、ミラー34、35、リレー
レンズ36、ミラー37、リニアセンサ38よりなり、第１図
に示された領域84を、リニアセンサ38上に結像させる。
正反射光検出系は、スリット照明系Ａで形成されウェハ
５の保護膜表面で正反射したスリット光を、対物レンズ
20b、ミラー19b、ハーフミラー39b、フィールドレンズ4
0、ミラー41、リレーレンズ42、ミラー43を介し、リニ
アセンサ44で検出する。明視野照明光検出系は、光路分
岐用三角ミラー33で分岐した光を、ミラー45、46、リレ
ーレンズ47、ダイクロイックプリズム48を介してリニア
センサ50で検出する。明暗視野照明光検出系は、ダイク
ロイックプリズム48で分岐した光をミラー67、倍率補正
レンズ68を介してリニアセンサ49で検出する。

対物レンズ29を通して３つの検出系で同時に画像検出
を行うため、各照明系の照明光の波長、照明範囲及び各
検出系の検出光の波長を第28図に示すように限定してい
る。暗視野照明光は、第13図の波長限定用フィルタ65
a、65bにより波長λ１以上の光に限定する。明視野照明
光は波長の限定は行わないが、照明範囲は遮光板26によ
り限定する。対物レンズ29による検出光に対し、光路分
岐用三角ミラー33により散乱光検出系と明視野照明光検
出系、明暗視野照明光検出系の検出位置を分離した後、
波長限定用フィルタ51により、波長λ２以下の光を散乱
光検出系で検出するようにし、ダイクロイックプリズム
48により波長λ１以上の光を明暗視野照明光検出系、波
長λ１以下の光を明視野照明光検出系で検出するように
している。これにより、３つの検出系が互いに干渉する
ことなく、同時に画像検出を行うことができる。

自動焦点系は、スリット照明系Ｂで形成されウェハ５
の保護膜表面で正反射したスリット光を、対物レンズ20
a、ハーフミラー39a、ミラー52、53、対物レンズ54、ミ
ラー55、シリンドリカルレンズ56を介してリニアセンサ
57上に結像している。シリンドリカルレンズ56はスリッ
ト光を長手方向に圧縮するもので、ウェハ上の小さなボ
イドなどにより検出すべきスリット光が消滅し、自動焦
点合せが不能になることを防止するためのものである。

しかし、シリンドリカルレンズ56によりスリット光を
長手方向に圧縮しても、寸法の大きなボイドが存在する
と、検出されるスリットの幅が減少あるいは消滅し、第
10図に示した信号波形93の立上り位置からは、正しい焦
点ずれ量が求まらないことがある。以下に、大きなボイ
ドが存在しても自動焦点合わせを誤動作させない方法に
ついて説明する。第11図に示すようにスリット幅の下限
値WLを規定し、自動焦点位置検出手段63はWLよりスリッ
ト幅が小さく検出された場合にはボイドの影響によるも
のとし、Ｚステージ制御手段64に制御信号を出力せず、
Ｚステージ60を動作させないようにする。しかし、通常
の焦点合わせ動作に支障をきたさないよう多少の余裕を
持って規定値WLを設定すると、スリットとボイドの位置
関係が第11図に示す状態となった場合、誤った焦点合わ
せを行ってしまう。そこで自動焦点位置検出回路63は検
出するスリット位置とスリット幅の情報を常に記憶し、
ｎ回連続してスリット幅が規定値以上の時のみＺステー
ジ制御手段64に制御信号を与え、Ｚステージ60を動作さ
せるようにする。なお自動焦点位置検出手段63は、同図
に示すリニアセンサ57の走査方向とウェハの移動方向が
同じ時（ウェハが移動することにより、ボイドの影響で
スリットの立上り位置が後ろにずれる場合）は、ｎ回分
の情報のうち、一番古いスリット位置情報Uoldをもとに
Ｚステージ60を駆動し、移動方向が異なる時（ウェハが
移動することにより、ボイドの影響でスリットの幅は減
少するが、立上り位置は変化しない場合）は、ｎ回分の
情報のうち、一番新しいスリット位置情報Unewをもとに
Ｚステージ60を駆動する。なお、スリット位置に基づき
Ｚステージを駆動した場合は、自動焦点位置検出手段63
内に記憶しているスリット幅及びスリット位置の情報は
無意味となるため、クリアする。これによりボイドが原
因の自動焦点合わせの誤動作を防止できると共に、焦点
合わせ誤差を最小限に抑えることができる。

第29図は、本発明を適用した外観検査装置の他の実施
例における光学系のうち、スリット照明系と散乱光検出
系、正反射光検出系及び自動焦点系の主要な構成を示
す。本実施例ではスリット照明系は、第13図に示した実
施例におけるスリット照明系Ａのみを用いている。この
ため、正反射光検出系は、自動焦点検出系とともに対物
レンズ20bでスリット光を検出している。本実施例では
スリット照明が１系統であるため、第１図の実施例に比
べて保護膜中異物からの散乱光強度は減少するが、光学
系は簡略化できる。

以上の実施例は散乱光検出、正反射光検出にスリット
状の照明光を用いた場合を説明した。しかし本発明によ
る外観検査方法は、スリットの幅を限定するものではな
い。第３図におけるスリット照明光の幅（94a、94bの間
の幅）D₁が非常に大きな場合、すなわち94aよりも上（9
4b側）の部分すべてに光が入射するような照明光でも適
用可能なことは言うまでもない。

本実施例で述べた４つの欠陥検出方式は光学系の実施
例に示すように同時に行うことが可能であり、１回の検
査で多様な欠陥を確実に検出することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、大型計算機用磁気ディスク装置等に
使用されている薄膜磁気ヘッドのような透明保護膜に覆
われた素子の保護膜中及び表面の欠陥を、顕在化するこ
とができ、素子の形状や表面特性に影響されることな
く、欠陥のみを高い信頼度で検出できる。このため製品
の信頼性向上に顕著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の欠陥検査方法を説明するた
めの図、第２図は検査対象である薄膜磁気ヘッドの構造
を示す図、第３図を検出すべき欠陥についての説明図、
第４図は従来技術で検出可能な欠陥についての一例を示
す図、第５図は従来技術で検出できない欠陥についての
一例を示す図、第６図は本発明の一実施例の欠陥検査に
おける光学系を示す図、第７図は本発明による欠陥検査
装置の機能を示すブロック図、第８図は本発明による欠
陥検査装置の第１の一実施例を示す構成図、第９図は本
発明における自動焦点方式の原理図、第10図は本発明に
よる自動焦点方式を説明するための図、第11図は自動焦
点方式の誤動作防止方法について説明するための図、第
12図は本発明による外観検査装置の第２の一実施例を示
す構成図、第13図は本発明による欠陥検査装置の光学系
の第３の一実施例を示す構成図、第14図は本発明の他の
実施例の外観検査方法を説明するための図、第15図は本
発明による明視野照明・２素子比較法の一実施例を示す
構成図、第16図は本発明による明視野照明・２素子比較
法における輝点除去回路の構成の一実施例を示す図、第
17図は同じく差分回路の構成の一実施例を示す図、第18
図は同じくマスキング回路の構成の一実施例を示す図、
第19図は同じく穴埋め回路の構成の一実施例を示す図、
第20図は穴埋め回路の動作を説明するための図、第21図
は本発明による明視野照明・２素子比較法における大き
さ判定処理回路の構成の一実施例を示す図、第22図は大
きさ判定処理回路のオペレータを説明するための図、第
23図は本発明による明視野照明・２素子比較法による画
像処理の流れを説明するための図、第24図は本発明によ
る明暗視野照明・２素子比較法の一実施例を示す構成
図、第25図は本発明による明暗視野照明・２素子比較法
におけるマスキング回路の構成の一実施例を示す図、第
26図は同じく３×３積分回路の構成の一実施例を示す
図、第27図は同じく領域判定回路の構成の一実施例を示
す図、第28図は本発明による欠陥検査装置の照明方法を
説明するための図、第29図は本発明による外観検査装置
の光学系の第４の一実施例を示す構成図、第30図は欠陥
の一例を示す図である。１……コイル、２……磁性体、３……保護膜、４……絶
縁体、５……セラミックウェハ、６……異物、８……ボ
イド、９……エッチング残り、11a、11b……スリット照
明用光源、16a、16b……スリット上開口部を有する遮光
板、20a、20b、29……対物レンズ、21……明視野照明用
光源、26……遮光板、31a、31b……リング照明装置、38
……散乱光検出用リニアセンサ、44……正反射光検出用
リニアセンサ、49……明暗視野照明光検出用リニアセン
サ、50……明視野照明光検出用リニアセンサ、57……自
動焦点用リニアセンサ、62……欠陥判定回路、63……自
動焦点位置検出回路、64……ステージ制御回路、65a、6
5b……暗視野照明用光源、84……散乱光検出用リニアセ
ンサで検出する領域、85……スリット照明光により素子
が照明される領域、86……スリット照明された薄膜磁気
ヘッド素子の上部からの観察像、87……欠陥判定処理画
像、88……正反射光検出信号、89……散乱光検出信号、
94……スリット照明光、96……保護膜中異物からの散乱
光、95……素子からの反射光、97……ウェハ表面で正反
射したスリット光、100……本体部、101……通信処理
部、102……制御部、201、301……A/D変換器、202、302
……メモリ、203、204、303、304……輝点除去回路、20
5、206、305、306……差分回路、207、307……加算回
路、208、310、311……２値化回路、209、308……マス
キング回路、210……穴埋め回路、211、313、314……大
きさ判定回路、309……３×３積分回路、312……領域判
定回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−94139（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−47641（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−201106（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−65777（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−186132（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−10635（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 21/84 - 21/958

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査対象に存在する本来同一であるべき
２個の素子の画像を検出手段で撮像して比較することに
より、不一致部分を欠陥として検出する方法において、
比較する一方の画像に対し輝点を除去する画像処理を行
った後に他方の画像と比較して第１の差画像を得、前記
他方の画像に対し輝点を除去する画像処理を行った後に
前記一方の画像と比較して第２の差画像を得、前記第１
の差画像と前記第２の差画像とを用いて前記素子の欠陥
を検出することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項２】被検査対象に存在する本来同一であるべき
２つの箇所の画像を検出手段で撮像して比較することに
より、不一致部分を欠陥として検出する方法において、
比較する前記２つの箇所のうち一方の箇所の画像に対し
てフィルタ処理を行った後に前記２つの箇所のうち他方
の箇所の画像と比較して第１の差画像を得、前記他方の
箇所の画像に対してフィルタ処理を行った後に前記一方
の箇所の画像と比較して第２の差画像を得、前記第１の
差画像と前記第２の差画像とを用いて前記被検査対象の
欠陥を検出することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項３】前記フィルタ処理が、最小値フィルタ処理
であることを特徴とする請求項２記載の欠陥検査方法。
【請求項４】被検査対象に存在する本来同一であるべき
２個の素子をそれぞれ撮像して比較することにより、不
一致部分を欠陥として検出する欠陥検査装置であって、
被検査対象を撮像して該被検査対象の画像を得る画像取
得手段と、該画像取得手段で取得した画像のうち比較す
る一方の素子に対応する画像に対して輝点を除去する画
像処理を行う第１の輝点除去手段と、該第１の基点除去
手段の出力画像と他方の素子に対応する画像とを比較し
て第１の差画像を得る第１の差画像算出手段と、前記他
方の素子に対応する画像に対して輝点を除去する画像処
理を行う第２の輝点除去手段と、該第２の輝点除去手段
の出力画像と前記一方の素子に対応する画像とを比較し
て第２の差画像を得る第２の差画像算出手段と、前記第
１の差画像算出手段の出力と前記第２の差画像算出手段
の出力とを用いて前記素子の欠陥を検出する欠陥検出手
段とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項５】被検査対象に存在する本来同一であるべき
２つの箇所をそれぞれ撮像して比較することにより、不
一致部分を欠陥として検出する欠陥検査装置であって、
被検査対象を撮像して該被検査対象の画像を得る画像取
得手段と、該画像取得手段で取得した画像のうち比較す
る前記２つの箇所のうちの一方の箇所に対応する画像に
対してフィルタ処理を行う第１のフィルタ処理手段と、
該第１のフィルタ処理手段の出力画像と前記２つの箇所
のうちの他方の箇所に対応する画像とを比較して第１の
差画像を得る第１の差画像算出手段と、前記他方の箇所
に対応する画像に対してフィルタ処理を行う第２のフィ
ルタ処理手段と、該第２のフィルタ処理手段の出力画像
と前記一方の素子に対応する画像とを比較して第２の差
画像を得る第２の差画像算出手段と、前記第１の差画像
算出手段の出力と前記第２の差画像算出手段の出力とを
用いて前記被検査対象の欠陥を検出する欠陥検出手段と
を備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項６】前記第１のフィルタ処理手段が、前記一方
の箇所に対応する画像に対して最小値フィルタ処理を行
い、前記第２のフィルタ処理手段が、前記他方の箇所に
対応する画像に対して最小値フィルタ処理を行うことを
特徴とする請求項５記載の欠陥検査装置。