JP3512144B2 - 表面欠陥検査装置およびこれのシェーディング補正方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、表面欠陥検査装
置およびこれのシェーディング補正方法に関し、詳しく
は、ウエハをＸ軸（あるいはＹ軸）方向に主走査をし、
Ｙ軸（あるいはＸ軸）方向に副走査幅を行って異物検査
をするウエハ異物検査装置において、その異物検出光学
系におけるラインセンサのシェーディング補正を行う方
法およびラインセンサをシェーディング補正して表面欠
陥の検査を行う検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】表面表面欠陥検査装置の１つであるウエ
ハ異物検査装置には、ウエハの表面にレーザビームを照
射してＸ，Ｙ方向にウエハを走査するＸＹ走査方式と、
ウエハを回転させてレーザビームを照射し、スパイラル
状にまたは同心円にウエハを走査する回転走査方式とが
ある。最近では、ＩＣの集積度の向上とともに、ウエハ
の検査精度の向上が要求されている関係で、ＸＹ走査方
式を採用して異物検査をする傾向にある。しかし、半導
体製造工程の中に投入されるインラインでの異物検査装
置としてＸＹ走査方式を採用して異物検査を行うと、検
査のスループットが低下する上に、装置が大型化する欠
点がある。

【０００３】このような欠点を回避するための発明とし
て、本願出願人は、副走査方向に細長い検査領域を設定
して大きな走査幅で１軸方向に往きの主走査を行い、ウ
エハを１８０゜回転させて帰りの主走査を行うことで、
検査のスループットを向上させ、かつ、装置の小型化を
図る発明を米国特許出願番号０８／６７８，０６９号と
してこの発明者等が出願している。しかし、検査のスル
ープットを向上させるために、前記のように、副走査方
向に細長い検査領域を設定すると、ラインセンサ（一次
元イメージセンサ）として、例えば、１０００画素〜１
００００画素程度のＣＣＤセンサを用いることになる。
しかし、このように細長い受光素子を用いると、各画素
単位に受光感度が相違するために、異物検出信号にシェ
ーディング（画素の形態を採って画素対応に検出値を発
生する光学センサの検出部分（検出画素）が異なること
によって生じる検出レベルの相違）が発生してこれによ
り、より精度の高い異物検出が阻害される。特に、検出
信号のレベルに応じて異物の大きさを検出するような場
合には、光学センサのシェーディングが大きな問題にな
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ＣＣＤセンサを用いる
ウエハ異物検査装置の従来の検出画素対応の受光信号に
対するシェーディング補正方法としては、特定の標準粒
子のあるウエハ（ウエハの所定の位置の突起等を標準粒
子としたもの）を主走査方向に移動させることでＣＣＤ
センサの配列方向に沿って移動させ、この標準粒子を検
出し、その検出出力が各画素において同じ出力値になる
ようにシェーディング補正をするものである。しかし、
前記のように副走査方向に細長い検査領域を設定するＣ
ＣＤセンサでは、主走査方向がＣＣＤセンサの画素配列
方向に沿っての移動にはならない。しかも、画素配列方
向に沿った副走査方向においては所定の幅で移動するこ
とから、ＣＣＤセンサの配列方向に沿って長い距離に亘
って特定の標準粒子から各検出画素対応に正確に検出値
を得ることはできない。その結果、従来のように、各画
素の検出値から検出画素対応のシェーディング補正値を
得ることができないので、この種の副走査方向に配置さ
れるＣＣＤセンサについてシェーディング補正をするこ
とが難しくなる。

【０００５】この発明の目的は、このような従来技術の
問題点を解決するものであって、被検査物の移動方向が
光学センサの検出画素の配列方向に対して連続的に移動
することができないような走査機構においても、光学セ
ンサに対してシェーディング補正をすることができる表
面欠陥検査装置を提供することにある。この発明の他の
目的は、被検査物の移動方向が光学センサの検出画素の
配列方向に対して連続的に移動することができないよう
な走査機構においても、シェーディング補正ができる表
面欠陥検査装置のシェーディング補正方法を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るためのこの発明の表面欠陥検査装置の特徴は、標準粒
子が実質的に均一に多数付着された、被検査物に対応す
る物品を欠陥検査の対象として主走査方向に走査をして
前記標準粒子を欠陥として各走査位置で光学センサから
得られる検出信号に基づいて前記標準粒子についての光
学センサにおける検出画素に対応して検出値を得てこの
検出値から前記光学センサの前記検出画素を複数の画素
単位に分割したエリア毎の平均値を算出するエリア平均
値算出手段と、このエリア平均値算出手段により算出し
た平均値に基づいて前記分割エリアの各検出画素対応に
補間値を算出する補間値算出手段とを有し、前記補間値
に基づいて前記被検査物を検査したときに得られる前記
検出画素対応の検出値をシェーディング補正をするシェ
ーディング補正手段とを有するものである。また、シェ
ーディング補正方法の発明の特徴は、前記の標準粒子を
欠陥として各走査位置で前記光学センサから得られる前
記検出信号に基づいて前記標準粒子についての前記光学
センサの検出画素対応の検出値を得て、この検出値から
前記光学センサの前記検出画素を複数の画素単位に分割
したエリア毎の平均値を算出し、算出したこの平均値に
基づいて前記分割エリアの各検出画素対応に補間値を算
出し、この補間値に基づいて前記被検査物を検査したと
きに得られる前記検出画素対応の検出値をシェーディン
グ補正するものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】ところで、多数の標準粒子が実質
的に均一に付着された物品を走査して各走査位置での検
出値を得て、検出画素対応のそれぞれの検出信号の値の
平均値を得て、各平均値を一定の基準値と比較してみれ
ば、光学センサの検出画素対応の各検出信号のシェーデ
ィング値とみることができる。なお、検出画素対応の検
出信号としては、光学センサとして検出画素対応に検出
値を発生する検出部分を持つセンサであればより簡単に
得ることができる。しかし、検出画素対応に平均値をシ
ェーディング補正値として得たとしても未だ各画素個々
の検出要因が影響している。そこで、この発明では、平
均的な補正値を設定するために光学センサの検出画素を
複数の画素単位で複数のブロックにエリア分割して、各
ブロックでの平均値を採る。その上で、この平均値を基
準として補間値を生成することで、より一般的なシェー
ディング値を得る。このようなブロック分割が有効とな
るのは、ＣＣＤの画素として１０００画素以上であるこ
とが好ましい。

【０００８】その結果、光学センサの検出画素が配列さ
れる副走査方向に対して連続的に移動しないような走査
機構を持つような表面欠陥検査装置であっても、各検出
画素対応にシェーディング補正値が簡単得られ、それに
より検出値をシェーディング補正することができる。し
たがって、副走査方向の検査領域の幅をより大きく採っ
てもシェーディングが問題にならない検出が可能にな
り、これにより検査効率の向上が図れる。さらに、ＸＹ
走査での表面欠陥検査装置のインライン化も可能にな
る。

【０００９】

【実施例】図１に示す、１０は、ウエハ異物検査装置で
あって、異物検査光学系１１とその下側に配置された検
査テーブル１２、データ処理・制御装置１３、テーブル
駆動回路１４、Ａ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ）１７、Ｘ移動
機構１８、制御回路１９、そしてインタフェース２０と
からなる。１は、標準粒子が実質的に均一に多数付着さ
れたウエハであって、これは、画素の形態を採って画素
対応に検出値を発生する光学センサの検出部分（検出画
素）の検出信号についてシェーディグを検出する検出用
ウエハである。このウエハ１が検査テーブル１２に載置
されている。制御回路１９は、インタフェース２０を介
してデータ処理・制御装置１３からの信号に応じてＸ移
動機構１８やＣＣＤ制御・信号読出回路１５５に対して
駆動のための各種制御信号を発生する。シェーディグ検
出用ウエハ（以下ウエハ）１は、標準粒子３，０００個
〜１０，０００程度をブランクウエハの全面に実質的に
均一になるように付着されたものである。

【００１０】異物検査光学系１１は、その内部を図示す
るように、検出光学系１５と投光光学系１６とからな
り、投光光学系１６が副走査方向に所定の幅を持つ、ウ
エハ１上の検査領域３（異物検出領域）にレーザビーム
を照射する。そして、その上方散乱光を検査テーブル１
２の鉛直方向で上部に設けられた検出光学系１５で受光
して検出する。異物検査光学系１１は、Ｘ方向移動機構
１８に固定されていて、Ｘ方向（副走査方向）に所定の
ピッチ分シフトする。なお、ここでは、検査領域３のＸ
方向の長さが主走査方向１ラインの幅（副走査方向の走
査幅）になっている。したがって、副走査方向（Ｘ方
向）の移動ピッチはこの幅に対応している。投光学系１
６は、半導体レーザ光源１６１と、集光レンズ系１６
２，１６３，１６４、そして反射ミラー１６５とからな
り、レーザビームを検査領域３に対応する長円形の形に
集束させてほぼウエハ１からみた仰角が３０°でウエハ
１の検査領域３に照射する。

【００１１】検出光学系１５は、ウエハ１の検査領域３
に対峙する対物レンズ１５１とその後ろに配置された空
間フィルタ１５２、その後方に配置された迷光除去のた
めの穴あきスリット板１５２ａ、そしてさらにその後方
に集光レンズ系１５３、集光レンズ系１５３により結像
された検査領域３の映像全体を受けるＣＣＤセンサ１５
４、そしてＣＣＤセンサ１５４からの検出信号を読み出
す、ＣＣＤ制御・信号読出回路１５５とからなる。な
お、ＣＣＤセンサ１５４は、ここでは、副走査方向に
５，０００画素を持つ長さの１ラインセンサである。な
お、穴あきスリット板１５２ａは、検査領域３以外の異
なる場所からの散乱光を排除してノイズを低下させるた
めに設けられている。ＣＣＤ制御・信号読出回路１５５
は、データ処理・制御装置１３からインタフェース２
０，制御回路１９を介して制御され、受光強度に応じて
検出された検出信号をシリアルに読出してこれをＡ／Ｄ
１７送出し、これによりデジタル値に変換してインタフ
ェース２０を介してデータ処理・制御装置１３に検出信
号（デジタル値）として送出する。

【００１２】ここで、検出光学系１５は、主走査方向
（Ｙ方向）において、ウエハ１の移動開始位置における
先頭部分に対応するＹ方向の位置に検査領域３が対応す
るように配置されている。なお、検査領域３は、ウエハ
１が円形であり、検査領域３の大部分がこの先頭位置で
はウエハ１の外径から外れるので、これを図示して説明
する都合上、図では先頭位置より少し内側に入ったとこ
ろに検査領域３を描いている。データ処理・制御装置１
３は、通常、ＭＰＵ１３１とメモリ１３２等により構成
され、前記のＡ／Ｄ１７からの信号をインタフェース２
０，バス１３３を介して受けてメモり１３２に記憶す
る。そして、メモリ１３２には、異物検出プログラム１
３４，シェーディング補正値設定プログラム１３５，焦
点合わせプログラム（図示せず）等をはじめとして各種
のプログラムが格納されている。さらにメモリ１３２に
は、検出値に対してシェーディング補正をするための補
正値を画素位置対応に記憶する補正値テーブル１３６を
有している。

【００１３】テーブル駆動回路１４は、ＭＰＵ１３１に
よる異物検出プログラム１３４およびシェーディング補
正値設定プログラム１３５の実行に応じて、検査テーブ
ル１２をＹ方向に往復移動させる駆動回路である。さら
に、Ｙ方向にウエハ１の直径Ｄ＋α分（αは、走査余裕
分）の移動が終了した時点で、Ｚθテーブル１２２を１
８０°回転させて、Ｙ方向に直径Ｄ＋α分の帰りの移動
をさせる駆動を行う。すなわち、これは、Ｙ方向の往復
走査と回転（正転と反転）とを行うための駆動回路であ
る。検査テーブル１２は、Ｙテーブル１２１とＺθテー
ブル１２２と、このＺθテーブル１２２に設けられた中
心位置決め機構１２３とからなる。中心位置決め機構１
２３は、ウエハ１の周囲外側に円形に配置された複数の
ローラ１２４，１２４，…からなる絞り機構である。い
わゆるシャッタの絞りと同様にローラ１２４，１２４，
…が外側から内側に連動して回動することで、検査テー
ブル１２の中心にウエハ１の中心を位置決めする。

【００１４】Ｙテーブル１２１は、ベース板１２５と、
これに設けられたレール１２６，１２６上をＹ方向にス
ライドするテーブル１２７とから構成されている。Ｚθ
テーブル１２２は、テーブル１２７に載置されたテーブ
ルであって、そのＺ方向の移動は、内部に設けられテー
ブル１２７上に固定された昇降機構に行われる。この昇
降機構は、主として焦点合わせのためにウエハ１を上下
方向に移動させて、ウエハの上下方向の位置設定を行う
ためのものである。異物検出処理や次のシェーディング
補正値設定処理の前には焦点合わせプログラムをＭＰＵ
１３１が実行して前記の昇降機構による焦点合わせが行
われる。

【００１５】この発明の特徴である、光学センサの検出
画素を複数の画素単位で複数のブロックにエリア分割し
て、各ブロックでの平均値を採り、補間値を生成するシ
ェーディング補正を明確にするために、検出画素対応の
それぞれの検出信号の値の平均値を得て、シェーディン
グ補正をする技術から先に説明する。図２は、ＭＰＵ１
３１が実行するシェーディング補正値設定プログラム１
３５による補正値設定処理のフローチャートである。こ
のシェーディング補正値設定処理では、ＭＰＵ１３１
は、異物検出プログラム１３４による処理と同様にＸＹ
走査を行いながら検出値（検出信号のレベル）をウエハ
上の検出位置対応にまずメモリ１３２に記憶する。次
に、ＭＰＵ１３１は、ＣＣＤセンサ１５４の同じ受光画
素についてのＸＹ走査における各検出位置（ＸＹ座標）
を抽出してその平均値を採ることにより各検出信号の検
出画素対応の平均値を検出画素についてのシェーディン
グ値として算出する。そして、このシェーディング値と
所定の基準値との逆比を算出することで各検出画素対応
の補正値を得て、それを検出画素対応にメモリに記憶す
る。このことで、ＭＰＵ１３１は、補正値を設定して異
物検査の際にこの補正値に基づき各検出画素対応の検出
値に対してシェーディング補正をする。

【００１６】一方、異物検出プログラム１３４をＭＰＵ
１３１が実行して異物検査を行ったときには、メモリ１
３２に記憶されたシェーディング補正後の各検出値と所
定の閾値とを比較してそれぞれの検出値の位置に異物が
存在するか否かの判定をする。あるいは、検出値のレベ
ルに応じて異物の大きさの判定をする。このような判定
は、検出値を得る都度行われてもよい。あるいは、検査
対象ウエハ全面に対してＸＹ走査が終了した後に行われ
てもよい。ところで、検出位置は、現在のＸＹ走査の検
出位置（ＸＹ座標）と５，０００画素（検出画素）のＣ
ＣＤセンサ１５４の受光画素の位置により決定される。
また、各画素位置に配置された受光素子の検出値は、そ
れぞれが発生するアナログ信号のピーク値である。その
ために、検査領域３に照射されるレーザビームの強度
は、各画素位置の受光素子の受光値（検出値）が飽和し
ないようなレベルなるように調整されている。そして、
前記のピーク値は、ＣＣＤセンサ１５４の出力をＡ／Ｄ
変換した後にこの変換値から各検出画素対応に検出信号
のピーク値が求められてもよいし、ＣＣＤ制御・信号読
出回路１５５に検出画素対応に検出信号のピーク値を検
出するピーク検出回路を設けて、このピーク値を検出画
素対応に検出し、それをＡ／Ｄ１７に送出してデジタル
値に変換して得てもよい。

【００１７】以下、この発明のエリア分割して補間値を
生成するシェーディング補正値設定の具体的な処理につ
いて図２に従って説明する。所定の測定開始の機能キー
の入力により、ＭＰＵ１３１がシェーディング補正値設
定プログラム１３５を実行すると、Ｙテーブルを駆動し
てＹ方向の往きの走査を開始する。検出領域３が最初の
異物検出位置に移動すると（ステップ１０１）、ＭＰＵ
１３１は、現在の検出領域３のＸＹの座標値をメモリに
記憶し（ステップ１０２）、続いてＡ／Ｄ１７から受け
た検出信号（デジタル値）に基づいてＣＣＤセンサ１５
４の受光位置（検出画素の位置）との関係において画素
１番目から画素ｎ番目までの検出値（各画素における検
出信号のピークレベルを示すデジタル値）を順次抽出し
てこれらをメモリ１３２に画素１番目から画素ｎ番目の
順に各検出画素対応に記憶する（スップ１０３）。そし
て、ＭＰＵ１３１は、Ｙ方向のウエハ１の直径Ｄ＋α分
の走査について終了か否かの判定を行う（ステップ１０
４）。この判定で終了していないときには、ここでＮＯ
となり、ＭＰＵ１３１は、ＹテーブルをＹ方向へさらに
移動してＹ方向の座標値を更新して（スップ１０５）、
再びステップ１０２の処理へと戻る。そして、ＭＰＵ１
３１は、ステップ１０２，１０３の処理を経てステップ
１０４で前記の判定を再び行う。

【００１８】このようなステップ１０２〜ステップ１０
４の循環ループにおいて、Ｙ方向の往きの１主走査が終
了したときには、ステップ１０４の判定でＹＥＳとなっ
て、ＭＰＵ１３１は、Ｚθテーブルを１８０°回転させ
て反転させ（ステップ１０６）、Ｙテーブルを先とは逆
方向に駆動してＹ方向の帰り走査を開始する。これによ
り検出領域３が帰りの走査の最初の異物検出位置まで移
動し（ステップ１０７）、ＭＰＵ１３１は、現在の走査
におけるＸＹの座標値をメモリ１３２に記憶する（ステ
ップ１０８）。続いてＭＰＵ１３１は、Ａ／Ｄ１７から
受けた検出信号に基づいてＣＣＤセンサ１５４の受光位
置（受光画素の位置）との関係においてステップ１０３
のときと同様に順次メモリ１３２に検出値（検出信号の
ピークレベルを示すデジタル値）を各検出画素対応に記
憶する（スップ１０９）。次に、帰りのＹ方向におい
て、ウエハ１の直径Ｄ＋α分の走査終了か否かの判定を
行う（ステップ１１０）。終了していないときには、こ
の判定においてＮＯとなり、ＭＰＵ１３１は、Ｙテーブ
ルを帰りのＹ方向へさらに移動してＹ方向の座標値を更
新して（スップ１１１）、再びステップ１０８の処理へ
と戻り、ステップ１０８，１０９の処理を経てステップ
１１０で前記の走査終了判定を再び行う。

【００１９】このステップ１０８からステップ１１０の
循環ループにおいて、Ｙ方向の帰りの１主走査が終了し
たときには、ステップ１１０の判定でＹＥＳとなる。こ
れで１回目の往復走査が終了する。ところで、シェーデ
ィグ検出用ウエハ１は、円形であるので、最初のＹ方向
の往復走査では検出領域３の一部が欠けるが、欠けた部
分の画素からの検出信号値は検出対象に含めない。その
ような検出信号値は、レベルが所定値以下になることで
排除できる。また、走査の最初の異物検出位置は、ＣＣ
Ｄセンサ１５４のいずれかの画素の検出信号のレベルが
所定値以上になったか否かで検出することが可能であ
る。

【００２０】さて、先のステップ１１０の判定でＹＥＳ
となると、ＭＰＵ１３１が副走査の終了か否かの判定を
行う（ステップ１１２）。これは、異物検査光学系１１
が位置決めされたＸ方向の位置により行われる。この判
定で、副走査方向の移動が終了していないときには、Ｍ
ＰＵ１３１は、検査領域３に対応する副走査分だけＸ移
動機構１８をウエハ１の内側に向かって移動させる駆動
をして異物検査光学系１１を副走査方向に１ピッチ分
（実質的に検査領域３の幅に対応する分）移動させてＸ
座標を更新し（ステップ１１３）、Ｚθテーブルを１８
０°反転させて元に戻して（ステップ１１４）、最初の
処理ステップであるステップ１０１へと帰る。そして、
前記の処理を再び開始し、これを副走査が終了するまで
繰り返し実行する。なお、ステップ１１２における副走
査側の走査の終了は、ウエハ１の内側に移動してウエハ
の中心を通る中心線を含む領域の走査が往きあるいは帰
りの走査で行われ、これが終了することによりウエハ１
の全面走査が完了するときに行われる。すなわち、Ｘ方
向における副走査終了位置に異物検査光学系１１が位置
付けられたことをもって行う。また、前記のステップ１
０６，１１４のＺθテーブルの１８０°の回転によりこ
こでは、往きと帰りの主走査ごとに交互にウエハが正
転，反転する。

【００２１】図５は、前記の処理における往きと帰りの
走査の順序を数字，，，…，で示すものである。
（ａ）は、最初の往きの走査状態を、（ｂ）は最初の帰
りの走査状態を、そして（ｃ）は、その次の往きの走査
を示すものであって、（ｃ）に示すように、結果として
のウエハ１の走査領域は、，，の順序となる。な
お、（ａ）〜（ｃ）において示す矢印は、それぞれの主
走査終了後における１８０゜のウエハ回転方向である。
このように、ここでの走査にあっては、テーブルの移動
方向が往復であるが、往きと帰りとの間でテーブルが交
互に１８０°正転、反転するので、ウエハ１に対する走
査の方向は、往きの走査も帰りの走査も同じ方向にな
る。図中、点線で示す矢印参照。この矢印は、すでに済
んだ走査についての走査方向を示している。

【００２２】さて、先のステップ１１２の判定で副走査
側の走査が終了しているときには、ステップ１１５のシ
ェーディング補正値設定処理に移る。まず、各画素の検
出値のシェーディング値（平均値）を算出して、算出さ
れた結果によりシェーディング補正値設定処理を行う。
この場合の補正値の設定は、各検出画素対応に検出値を
補正する補正値を画素番号１から順次番号順に画素番号
５，０００まで補正値テーブル１３６（図４（ａ）参
照）に記憶することによる。この補正値を設定した後に
異物検出処理に入る（ステップ１１６）。ステップ１１
５のシェーディング補正値設定処理の詳細は後述すると
して、先にここで異物検出処理について説明すると、異
物検出処理では、検査テーブル１２に載置される検査対
象を通常のウエハに置き換えてそのウエハの検査を行
う。そして、往きと帰りの各主走査の間、ＭＰＵ１３１
は、異物検出プログラム１３４を実行してＡ／Ｄ１７か
ら受けた画素番号１から順次番号順に画素番号５０００
までの検出信号（ピーク値）に対してそれぞれについて
補正値テーブル１３６の補正値を画素番号対応に掛ける
ことでシェーディング補正をする（ステップ１０３
ａ）。そして、この補正された値に基づいてＣＣＤセン
サ１５４の受光位置（受光画素の位置）との関係におい
て検査領域３のどの位置に異物があるのか、あるいは検
査領域３には異物がないのか、異物とされた場合にその
大きさの判定を行い（ステップ１０３ｂ）、異物検出を
する。

【００２３】この異物検出処理の手順を先に説明する
と、これは、前記のステップ１０１からステップ１１４
までと同様な処理になる。ただし、前記のステップ１０
３で各検出画素対応に記憶された検出値がシェーディン
グ補正されて（ステップ１０３ａ）、シェーディング補
正された検出値に対して異物か否かの判定が行われ（ス
テップ１０３ｂ）、この判定結果とともに、シェーディ
ング補正された検出値が検出画素対応にメモリに記憶さ
れる。なお、判定結果としては、例えば、ステップ１０
３ｂでシェーディング補正された検出値に対して異物検
出として判定されたときには、その検出値に対応して異
物であるこを示すフラグが立てられる。以上の処理以外
については、シェーディング補正値設定処理のステップ
１１５、１１６がなくなるだけで、前記とほぼ同様な処
理になるので、その詳細は割愛する。

【００２４】さて、ステップ１１５のシェーディング補
正値設定処理の詳細について図３に従って説明する。Ｍ
ＰＵ１３１は、ウエハ１の全面走査が終了した時点で、
ステップ１１５へと移り、図２のステップ１０３とステ
ップ１０９においてメモリに検出画素対応に記憶された
シェーディング補正以前の検出画素対応の検出値からま
ず検出画素対応の平均値を算出することでシェーディン
グ値を算出する。これは、まず、検出値の画素番号パラ
メータｎをｎ＝１に設定する（ステップ１１５ａ）。次
にＭＰＵ１３１は、メモリ１３２の各ＸＹ座標に対応し
て記憶された各検出画素対応の検出値データからそのｎ
番目（最初はｎ＝１で一番目）の検出値を抽出してその
平均値を算出し（ステップ１１５ｂ）、補正値テーブル
１３６の画素番号ｎ番の位置に算出した平均値を記憶す
る（ステップ１１５ｃ）。ＭＰＵ１３１は、画素番号を
ｎ＝ｎ＋１に更新して（ステップ１１５ｄ）、ｎが５０
００を越えたか否か判定する（ステップ１１５ｅ）。

【００２５】ここで、ＮＯになったときには、ステップ
１１５ｂへと戻り、前記と同様な処理をする。ステップ
１１５ｅの判定の結果、ＹＥＳとなると、ＭＰＵ１３１
は、５０００画素を５００画素単位で１０分割して（ス
テップ１１５ｆ）、１０分割された各エリアにおける平
均値（図４（ｂ）の細線参照）を採る（ステップ１１５
ｇ）。図４（ｂ）の太線がＣＣＤの各画素単位に平均値
を採ったときのシェーディング値を結んだカーブであ
る。そして、縦の細線が各エリア（画素１〜画素５０
０、画素５０１〜画素１０００、…、画素４５０１から
画素５０００）の平均値である。この平均値を各エリア
の中央位置の画素に割り当てる。すなわち、各分割エリ
アの中央位置の画素の位置に対応する補正値テーブル１
３６の画素位置に平均値を書き込む。

【００２６】もちろん、図４（ｂ）の太線のシェーディ
ング値を用いてシェーディング補正値を算出してもよい
が、この発明では、さらに補間値を採ってシェーディン
グ値を得て、これから補正値を得る。その理由は、太線
のシェーディング値は、１回の全面走査で得た値である
ので、検出画素対応に平均値を得たとしても未だ各画素
個々の検出要因が影響している。そこで、平均的な補正
値を設定するために複数のブロックにエリア分割して、
各ブロックでの平均値を採る。その上で、この平均値を
基準として補間値を生成して太線に近似する、より一般
的なシェーディング値を得る。このようなブロック分割
が有効となるのは、ＣＣＤの画素として１０００画素以
上であることが好ましい。

【００２７】そこで、次に、エリアの平均値と現在のエ
リアの平均値とに基づいて補間値を生成して平均値の間
にある補正値テーブル１３６の各画素についてのデータ
を修正していく。これにより補間値によるシェーディン
グ値を生成する処理をする（ステップ１１５ｈ）。これ
は、エリア平均値を各エリアの中央画素の値、すなわ
ち、２５０番目の画素、７５０番目画素、１２５０番目
画素，…，４７５０番目画素として補間値を発生させる
ものである。この補間値は、図４（ｂ）における細線の
先端を直線で結んだ図４（ｃ）に示すような折れ線のグ
ラフになる。ただし、最初の１番目の手前には平均値が
存在していないので、１番目の画素を手前のエリアの平
均値とし、同様に、最後の５０００番目の画素も次のエ
リアが存在しないので、５０００番目の画素を次のエリ
ア平均値とする。さらに、これ以外の２５１番目の画素
から４７４９番目の画素は、それぞれ両側にあるエリア
平均値の差を４９９（＝５００−１）で割った値を手前
のエリアの中央画素の値に対して画素が１番増加するご
とに加算して補間値を発生させる。これにより太線の実
際のＣＣＤの検出素子が受け持つ画素におけるシェーデ
ィング値に対して縦の細線の先端を結んだ、図４（ｃ）
に示す折れ線のシェーディング値が得られる。

【００２８】次に、ＣＣＤセンサ１５４の各検出素子が
受け持つ検出画素対応に設定される補正値を算出する。
これは、図４（ｂ）の太線で示されるシェーディング値
の５０００画素分の検出値の平均値、最大値、最小値、
前記エリアごとに算出された平均値について、さらにこ
れを平均した平均値、最大値、最小値、およびあらかじ
め決められた所定の一定値のうちから選択した１つを基
準値として採り（ステップ１１５ｉ）、この基準値を分
子とし、ステップ１１５ｈで求められた各画素のシェー
ディング値を分母とする逆比率を算出して補正値テーブ
ル１３６の各画素番号に対応して算出値を順次記憶して
いく（ステップ１１５ｊ）。これが図４（ａ）に示す補
正値テーブル１３６の各画素に対応するシェーディング
補正値である。なお、シェーディング補正値を算出する
前記の基準値は、種々の値を採ることができるが、この
実施例では、図４（ｃ）に点線で示す平均値Ｍを基準値
としている。

【００２９】ところで、液晶基板や磁気ディスクなどの
一般の表面欠陥検査装置では、検査対象となる表面欠陥
としては、ピット（凹部結果）とマウンド（凸部欠陥）
と外部パーティクルが付着することにより発生する異物
とがあり、ピットには、デンプルやクレータ、細長い溝
状のスクラッチや溝孔、裂傷、ポチなどがあって、マウ
ンドには、バンプなどがある。そして、これらとは別に
表面のステイン（シミ）や汚れなども欠陥の１つとして
扱われる。この点、ウエハの異物検査装置などでは、ス
クラッチや溝孔、裂傷などはほとんどないので、欠陥と
なるような異物が主体となる。そこで、異物検査装置と
呼ばれるが、この異物検査装置においても、異物そのも
のだけでなく、欠陥全般を異物として扱い、検出対象と
している。

【００３０】この発明は、実施例で説明してように、欠
陥検査光学系の光学センサにおけるシェーディング補正
を対象としている。シェーディング補正は、ＣＣＤを初
めとして検出画素対応に多数の検出部分が直線状に配置
される光学センサで反射光を受光して欠陥検査をする場
合に共通する。したがって、この発明は、前記した実施
例に示すウエハ異物検査装置に限らず、各種の表面欠陥
検査装置全般に適用することが可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明のとおり、この発明にあって
は、平均的な補正値を設定するために光学センサの検出
画素を複数の画素単位で複数のブロックにエリア分割し
て、各ブロックでの平均値を採る。その上で、この平均
値を基準として補間値を生成することで、より一般的な
シェーディング値を得る。これにより、検査テーブルが
主走査方向１軸の移動し、画素が配列される副走査方向
には連続的に移動しないような表面欠陥検査装置におい
てもシェーディング補正が簡単にでき、副走査方向の検
査領域の幅を拡大してもシェーディングが問題にならな
くなる。その結果、検査効率の向上が図れ、ＸＹ走査で
の表面欠陥検査装置のインライン化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明のシェーディング補正方法を
適用したウエハ異物検査装置の一実施例の検出光学系を
中心とする構成図である。

【図２】図２は、シェーディング補正値設定処理のフロ
ーチャートである。

【図３】図３は、シェーディング補正値算出処理のフロ
ーチャートである。

【図４】図４（ａ）は、シェーディング補正値テーブル
の説明図、図４（ｂ）は、シェーディング特性の説明
図、図４（ｃ）は、補間値によるシェーディング特性の
説明図である。

【図５】図５は、ウエハに対する回転と往復走査の説明
図である。

【符号の説明】

１…標準粒子付きウエハ、２，１１…異物検査光学系、
３…検査領域、１０…異物検査装置、１２…検査テーブ
ル、１３…データ処理・制御装置、１４…テーブル駆動
回路、１５…検出光学系、１６…投光学系、１７…Ａ／
Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ）、１８…Ｘ方向移動機構、１３１
…ＭＰＵ、１３２…メモリ、１３３…バス、１３４…異
物検出プログラム、１３５…シェーディング補正値設定
プログラム、１３６…焦点合わせプログラム、１５１…
対物レンズ、１５２…空間フィルタ、１５３…集光レン
ズ系、１５４…ＣＣＤセンサ、１５５…ＣＣＤ制御・信
号読出回路、１６１…半導体レーザ光源、１６２，１６
３…集光レンズ系、１６４…反射ミラー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−13851（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−249789（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 21/84 - 21/958

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検査物を副走査する方向に所定の幅をも
   つ欠陥検査領域と、この欠陥検査領域からの反射光を副
   走査方向に配列される画素対応に受光して検出部分とし
   て配列された検出画素対応に検出信号を発生する光学セ
   ンサとを有する欠陥検査光学系と、 この欠陥検査光学系により前記被検査物を走査して前記
   検出信号を受けて欠陥を検出する欠陥検出装置と、 標準粒子が実質的に均一に多数付着された、前記被検査
   物に対応する物品とを備え、 前記欠陥検出装置は、前記物品を欠陥検査の対象として
   主走査方向に走査をして前記標準粒子を欠陥として各走
   査位置で前記光学センサから得られる前記検出信号に基
   づいて前記標準粒子についての前記検出画素対応の検出
   値を得てこの検出値から前記光学センサの前記検出画素
   を複数の画素単位に分割したエリア毎の平均値を算出す
   るエリア平均値算出手段と、このエリア平均値算出手段
   により算出した平均値に基づいて前記分割エリアの各検
   出画素対応に補間値を算出する補間値算出手段とを有
   し、前記補間値に基づいて前記被検査物を検査したとき
   に得られる前記検出画素対応の検出値をシェーディング
   補正をするシェーディング補正手段とを有する表面欠陥
   検査装置。
2. 【請求項２】前記被検査物は、ウエハであり、前記欠陥
   検査光学系は異物検出光学系であり、前記物品は、前記
   標準粒子が塗布されたブランクウエハであり、前記光学
   センサは、前記副走査方向に直線状に前記検出画素対応
   に配列された受光素子を有する請求項１記載の表面欠陥
   検査装置。
3. 【請求項３】さらに、前記検出画素対応の検出値を前記
   検出画素対応に記憶するメモリを有し、前記シェーディ
   ング補正をするためのシェーディング補正値算出手段を
   有し、このシェーディング補正値算出手段は、前記検出
   画素対応の検出値の平均値、最大値、最小値およびあら
   かじめ決められた所定の一定値のいずれかから選択され
   た１つを基準値として、この基準値と前記検出画素対応
   の前記補間値との逆比を前記検出画素対応に補正値とし
   て算出して前記メモリに記憶し、前記シェーディング補
   正手段は、前記メモリに記憶された前記補正値により前
   記被検査物を検査したときに得られる前記検出画素対応
   の検出値を前記検出画素対応に補正する請求項２記載の
   表面欠陥検査装置。
4. 【請求項４】被検査物を副走査する方向に所定の幅をも
   つ欠陥検査領域を設定し、この欠陥検査領域からの反射
   光を副走査方向に配列される画素対応に受光して検出部
   分として配列された検出画素対応に検出信号を発生する
   光学センサで受光し、前記被検査物を走査して前記検出
   信号を受けて欠陥を検出する表面欠陥検査装置における
   前記光学センサのシェーディング補正方法において、 標準粒子が実質的に均一に多数付着された、前記被検査
   物に対応する物品を欠陥検査の対象として主走査方向に
   走査をし、 前記標準粒子を欠陥として各走査位置で前記光学センサ
   から得られる前記検出信号に基づいて前記標準粒子につ
   いての前記光学センサの前記検出画素対応の検出値を得
   て、この検出値から前記光学センサの前記検出画素を複数の
   画素単位に分割したエリア毎の平均値を算出し、 算出したこの平均値に基づいて前記分割エリアの各検出
   画素対応に補間値を算出し、 この補間値に基づいて前記被検査物を検査したときに得
   られる前記検出画素対応の検出値をシェーディング補正
   をする 表面欠陥検査装置のシェーディング補正方法。
5. 【請求項５】前記被検査物は、ウエハであり、前記欠陥
   検査光学系は異物検出光学系であり、前記物品は、前記
   標準粒子が塗布されたブランクウエハであり、前記光学
   センサは、前記副走査方向に直線状に前記検出画素対応
   に配列された受光素子を有し、前記検出画素対応の検出
   値の平均値、最大値、最小値およびあらかじめ決められ
   た所定の一定値のいずれかから選択された１つを基準値
   として、この基準値と前記検出画素対応の前記補間値と
   の逆比を前記検出画素対応に補正値として算出して補正
   する請求項４記載の表面欠陥検査装置のシェーディング
   補正方法。
6. 【請求項６】 前記光学センサの前記検出画素数は１００
   ０以上であり、前記エリア毎の平均値は、前記被検査物
   を全面走査した結果得られる前記検出画素対応の検出値
   に基づいて算出される請求項１記載の表面欠陥検査装
   置。