JP4755040B2 - Scratch inspection device, scratch inspection method - Google Patents

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本発明は、半導体ウェーハ、ハードディスク用のアルミサブトレート、ガラスサブストレートなどの薄片試料の端面の傷の有無を検査する傷検査装置及びその方法に関するものである。   The present invention relates to a flaw inspection apparatus and method for inspecting the end face of a thin sample such as a semiconductor wafer, an aluminum substrate for a hard disk, a glass substrate, or the like.

一般に、円盤状の薄片(板状)である半導体ウェーハの端面は、外側に膨らんだ(突出した)湾曲面(断面形状が概ね半円状又は半楕円状)であり、光沢がある状態(光が正反射するほぼ鏡面状態)に加工されている。
このような半導体ウェーハ(以下、ウェーハという)は、その製造時や、ウェーハを用いたデバイス製造時において、端面(縁部)が他の部品やウェーハ保持部材と接触することによって傷ついたり、欠けたりする場合がある。さらに、その傷や欠けが原因で、ウェーハが割れることもある。このため、ウェーハの端面に傷が存在するか否かを検査することは重要である。
一方、特許文献1には、楕円鏡の第1焦点位置に配置した被検査端部(端面)にコヒーレント光を照射し、その被検査端部の傷によって散乱反射した光を楕円鏡の第2焦点位置に配置した光検出器で検出することにより、被検査端部の傷の有無を検査する傷検査装置が示されている。なお、この特許文献1に示される楕円鏡の鏡面(内側面)のうち、被検査端部からの正反射光(傷のない部分からの反射光)が到達する領域には、光吸収部材(マスキングテープ)が貼付されている。このような傷検査装置では、被検査端部に傷が存在しない場合は、被検査端部で正反射した光が光吸収部材により吸収され、反射光は光検出器にほとんど到達しない。一方、被検査端部に傷が存在する場合には、その傷の部分で乱反射した光が楕円鏡によって光検出器に集光される。その結果、光検出器で検出される光強度により、被検査端部における傷の有無を判別できる。
特開2003−287412号公報
In general, the end surface of a semiconductor wafer that is a disk-like thin piece (plate-like) is a curved surface (cross-sectional shape is almost semicircular or semielliptical) that bulges (projects) outward, and is glossy (light Is specularly reflected).
Such a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) may be damaged or chipped when its end face (edge) comes into contact with other components or a wafer holding member during its manufacture or device manufacturing using the wafer. There is a case. Further, the wafer may be cracked due to the scratches or chips. For this reason, it is important to inspect whether or not there is a scratch on the end face of the wafer.
On the other hand, in Patent Document 1, coherent light is applied to an end portion (end surface) to be inspected arranged at a first focal position of an elliptical mirror, and light scattered and reflected by a scratch on the end portion to be inspected is secondly reflected by the elliptical mirror. There is shown a flaw inspection apparatus for inspecting the presence or absence of a flaw at an end portion to be inspected by detecting with a photodetector arranged at a focal position. In addition, in the mirror surface (inner surface) of the elliptical mirror shown in Patent Document 1, the region where the specularly reflected light (reflected light from the part having no flaw) from the end to be inspected reaches the light absorbing member ( Masking tape is affixed. In such a flaw inspection apparatus, when there is no flaw at the end to be inspected, the light regularly reflected at the end to be inspected is absorbed by the light absorbing member, and the reflected light hardly reaches the photodetector. On the other hand, when there is a scratch at the end to be inspected, the light irregularly reflected at the scratched portion is condensed on the photodetector by the elliptical mirror. As a result, it is possible to determine the presence or absence of scratches at the end portion to be inspected based on the light intensity detected by the photodetector.
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-287412

しかしながら、特許文献1に示される傷検査装置を構成する楕円鏡は、複雑な3次元形状を有するとともに、内面の適切な位置に光吸収部材が貼付されるものであり、高い寸法精度での設計及び製作(3次元加工)を必要とする。このため、装置の設計及び製作の手間及びコストが大きいという問題点があった。しかも、楕円鏡の焦点位置に被検査端部(試料)及び光検出器が正しく配置されるよう機器の位置関係を高精度で位置決めする必要があり、その手間及び位置決め機構に要するコストが大きくなるという問題点もあった。
従って、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、既存部品の組合せ等によって容易に製作できる装置により、半導体ウェーハなどの薄片試料(板状の試料)の端面における傷の有無を自動検査することができる傷検査装置及びその方法を提供することにある。
However, the elliptical mirror that constitutes the flaw inspection apparatus shown in Patent Document 1 has a complicated three-dimensional shape, and a light absorbing member is affixed to an appropriate position on the inner surface, and is designed with high dimensional accuracy. And manufacturing (three-dimensional processing) is required. For this reason, there has been a problem that the labor and cost of designing and manufacturing the apparatus are large. In addition, it is necessary to position the positional relationship of the apparatus with high accuracy so that the end portion (sample) and the photodetector are correctly arranged at the focal position of the elliptical mirror, which increases the labor and cost required for the positioning mechanism. There was also a problem.
Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to use an apparatus that can be easily manufactured by a combination of existing parts, etc., and an end face of a thin sample (plate-like sample) such as a semiconductor wafer. It is an object of the present invention to provide a scratch inspection apparatus and method capable of automatically inspecting the presence or absence of a scratch on the surface.

上記目的を達成するために本発明は、半導体ウェーハ等の薄片試料(板状の試料といってもよい)の光沢を有する端面(略鏡面状の端面といってもよい)である被検査端部における傷の有無を検査する傷検査装置として構成されるものであり、以下の(1)〜(6)に示す構成要素を備えるものである。
(1)前記薄片試料の表裏の面に略直交する一の平面内に配置され、前記被検査端部に対しそれぞれ異なる方向から光を照射する複数の光源。
(2)前記被検査端部を所定方向から撮像して画像データを取得する撮像手段。
(3)前記複数の光源の点灯状態を、互いに隣接する一部の光源であって順次異なる一部の光源のみが点灯した状態(以下、一部点灯状態という)になるよう切り替え制御を行う第1の光源制御手段。
(4)前記一部点灯状態それぞれにおいて前記撮像手段により得られる画像データそれぞれに基づいて、点灯中の前記光源それぞれについて、その光の前記被検査端部での正反射光により形成される像の画像領域である正反射光領域を特定し、その正反射光領域とこれに対応する光源(点灯中の光源)の識別情報とを対応付けて所定の記憶手段に記録する正反射光領域特定・記録手段。
(5)前記複数の光源の点灯状態を、互いに隣接する一部の光源であって順次異なる一部の光源のみが消灯した状態(以下、一部消灯状態という)になるよう切り替え制御を行う第2の光源制御手段。
(6)前記一部点灯状態に続いて行われる前記一部消灯状態それぞれにおいて前記撮像手段により得られる画像データそれぞれについて、点灯中の全ての前記光源に対応する前記正反射領域以外の画像領域であって消灯中の前記光源に対応する前記正反射領域と重複する領域の一部若しくは全部である興味領域の範囲内に所定輝度以上の像が存在するか否かを判別することにより、前記被検査端部における傷の有無を判別する傷判別手段。
ここで、前記薄片試料は、略円盤状の半導体ウェーハがその典型例である。
また、前記正反射光領域特定・記録手段は、例えば、画像データにおける輝度値が突出している画素により形成される領域を前記正反射光領域として特定する。
なお、前記一部点灯状態及び前記一部消灯状態は、いずれも一部の光源が点灯中であり、他の一部の光源が消灯中であるという観点から見れば同様の状態である。しかしながら、本出願において、前記一部点灯状態は、複数の光源のうちの大部分が消灯中(ごく少ない一部が点灯中)である状態を意味し、前記一部消灯状態は、複数の光源のうちの大部分が点灯中(ごく少ない一部が消灯中)である状態を意味するものとする。
In order to achieve the above object, the present invention provides an end to be inspected which is a glossy end surface (may be referred to as a plate-like sample) of a thin sample such as a semiconductor wafer (may be referred to as a substantially mirror-like end surface). It is comprised as a wound inspection apparatus which test | inspects the presence or absence of the crack in a part, and is provided with the component shown to the following (1)-(6).
(1) A plurality of light sources that are arranged in one plane substantially orthogonal to the front and back surfaces of the thin sample and irradiate light from different directions to the end portion to be inspected.
(2) An imaging means for acquiring image data by imaging the end portion to be inspected from a predetermined direction.
(3) The switching control is performed so that the lighting states of the plurality of light sources are in a state where only some of the light sources that are adjacent to each other and are sequentially different from each other are turned on (hereinafter referred to as a partially lighting state). 1 light source control means.
(4) Based on the respective image data obtained by the imaging means in each of the partially lit states, for each of the light sources that are lit, the image formed by the specularly reflected light at the end of the inspection of the light A specularly reflected light area that is an image area is specified, and the specularly reflected light area and the identification information of the corresponding light source (lighting light source) are associated with each other and recorded in a predetermined storage means. Recording means.
(5) The switching control is performed so that the lighting states of the plurality of light sources are in a state in which only some of the light sources that are adjacent to each other and that are sequentially different from each other are turned off (hereinafter, referred to as a partially turned off state). 2 light source control means.
(6) For each of the image data obtained by the imaging means in each of the partially turned off states performed following the partially turned on state, in an image region other than the regular reflection region corresponding to all the light sources that are turned on. By determining whether or not an image having a predetermined luminance or higher exists within a region of interest that is a part or all of a region overlapping with the regular reflection region corresponding to the light source that is turned off. A flaw discriminating means for discriminating the presence or absence of a flaw at the inspection end.
Here, a typical example of the thin sample is a substantially disk-shaped semiconductor wafer.
In addition, the specular reflection light area specifying / recording unit specifies, as the specular reflection light area, an area formed by pixels from which luminance values in image data protrude, for example.
Note that the partially lit state and the partially unlit state are similar states from the viewpoint that some of the light sources are lit and some of the other light sources are unlit. However, in the present application, the partially lit state means a state in which most of the plurality of light sources are turned off (very few are turned on), and the partially turned off state is a plurality of light sources. It is assumed that most of them are lit (a very small part is not lit).

以上に示した構成を備えた傷検査装置は、前記正反射光領域特定・記録手段により、光源ごとに、その光の被検査端部での正反射光(傷のない部分で反射した光)が到達する領域(画像データ上の領域)が前記正反射光領域として特定される。
そして、前記一部消灯状態において、被検査端部に傷が存在しない場合は、点灯中の光源の光の反射光は、その全部がほぼ正反射する。このため、前記興味領域は、反射光の像が表れず、その領域内の全体が暗い状態となる。一方、前記一部消灯状態において、被検査端部に傷が存在する場合には、点灯中の光源の光(傷の部分に到達する全ての光)が傷の部分において様々な方向に乱反射する。このため、通常は、前記興味領域内にも傷の部分からの乱反射光の一部の像が表れ、その興味領域内の一部が明るい状態となる。従って、前記興味領域に所定輝度以上の像(画素或いは画素群)が存在するか否かにより、被検査端部における傷の有無を判別することができる。
しかも、前記興味領域内には、点灯中の他の全ての光源(傷の部分に出射光が到達するもの全て)の光に関する傷部での乱反射光が重畳して形成される比較的明るい像が表れるため、前記興味領域内における乱反射光の像を高感度で検出でき、ひいては被検査端部の傷の有無を確実に検査できる。
In the scratch inspection apparatus having the above-described configuration, the specularly reflected light region specifying / recording means causes the light to be specularly reflected at the end portion to be inspected for each light source (light reflected from a portion having no scratch). A region (region on the image data) that reaches is specified as the regular reflection light region.
In the partially extinguished state, when there is no scratch at the end to be inspected, all of the reflected light of the light source that is lit is substantially specularly reflected. For this reason, the image of the reflected light does not appear in the region of interest, and the entire region is dark. On the other hand, when there is a scratch at the end to be inspected in the partially extinguished state, the light from the lighted light source (all the light that reaches the scratched portion) is irregularly reflected in various directions in the scratched portion. . For this reason, usually, an image of a part of the irregularly reflected light from the scratched part appears in the region of interest, and a part of the region of interest is bright. Therefore, it is possible to determine the presence or absence of a flaw at the end portion to be inspected based on whether or not an image (pixel or pixel group) having a predetermined luminance or higher exists in the region of interest.
In addition, in the region of interest, a relatively bright image formed by superimposing irregularly reflected light at the scratches relating to the light of all other light sources that are lit (all of the light that reaches the scratched part). Therefore, the image of diffusely reflected light in the region of interest can be detected with high sensitivity, and as a result, the presence or absence of a flaw on the end portion to be inspected can be reliably inspected.

ここで、前記一部点灯状態とする制御は、光源それぞれに対応する前記正反射光領域を特定するために行われる。このため、前記一部点灯状態は、基本的には、1つの光源のみが点灯した状態であることが考えられる。
一方、複数の光源が同時に点灯した状態を前記一部点灯状態とした場合、前記撮像手段により得られる画像には、各光源対応する複数の反射光の像が表れ、複数の前記正反射光領域が特定されることになる。そして、それら複数の正反射光領域それぞれが、点灯中の複数の光源のいずれに対応するものかを識別できる場合であれば、前記一部点灯状態を、複数の光源が同時に点灯した状態としても何ら支障がなく、検査速度向上につながるというメリットがある。
一般に、前記被検査端部が半導体ウェーハの端面のように表面角度が単調増加(或いは、単調減少)する面であり、その被検査端部から見た方向の角度差が比較的小さい範囲内に複数の光源が存在する場合、それら複数の光源に対応する複数の前記正反射光領域が重複或いは近接し、それらがいずれの光源に対応するものであるかの識別が難しい。しかしながら、その被検査端部から見た方向の角度差が比較的大きい方向に存在する複数の光源については、それら複数の光源に対応する複数の前記正反射光領域は比較的大きく離れて分離し、それらがいずれの光源に対応するものであるかの識別は容易である。
従って、前記一部点灯状態は、前記被検査端部から見た方向の角度差が所定角度以上の方向(角度差が大きい方向)に存在する複数の光源が同時に点灯した状態であることも考えられる。
Here, the control for setting the partially lit state is performed in order to identify the regular reflection light region corresponding to each light source. For this reason, it can be considered that the partially lit state is basically a state in which only one light source is lit.
On the other hand, when a state in which a plurality of light sources are simultaneously turned on is the partially lit state, an image obtained by the imaging unit includes a plurality of reflected light images corresponding to the light sources, and a plurality of the regular reflection lights. An area will be specified. Then, if it is possible to identify which of the plurality of light sources that are lit corresponding to each of the plurality of regular reflection light regions, the partially lit state may be a state in which the plurality of light sources are lit simultaneously. There is an advantage that there is no hindrance and the inspection speed is improved.
In general, the end portion to be inspected is a surface whose surface angle monotonously increases (or monotonously decreases) like the end face of a semiconductor wafer, and the angle difference in the direction seen from the end portion to be inspected is within a relatively small range. When there are a plurality of light sources, a plurality of the regular reflection light regions corresponding to the plurality of light sources overlap or are close to each other, and it is difficult to identify which light source corresponds to them. However, for a plurality of light sources that exist in a direction in which the angle difference between the directions viewed from the end to be inspected is relatively large, the plurality of specularly reflected light regions corresponding to the plurality of light sources are separated by a relatively large distance. It is easy to identify which light source they correspond to.
Accordingly, the partially lit state may be a state in which a plurality of light sources that are present in a direction in which the angle difference in the direction viewed from the end to be inspected is equal to or larger than a predetermined angle (a direction in which the angle difference is large) are lit simultaneously. It is done.

一方、後述するように、前記被検査端部に対する光の照射角度が比較的近い複数の光源について、それらに対応する前記正反射光領域が重複する場合、前記一部消灯状態を、1つの光源のみを消灯させた状態とすると、前記興味領域として設定できる領域が存在しない、或いはごく微小な領域しか存在しない状態となり、傷検査の対象となる前記興味領域(ROI)を十分な大きさ(広さ)に設定できない事態が生じる。
このような場合、前記一部消灯状態が、前記被検査端部から見た方向の角度差が所定角度以内の範囲に存在する全ての複数の光源が同時に消灯した状態であれば好適である。
これにより、十分な大きさの前記興味領域を確保できる。
また、前記複数の光源は、例えば、前記被検査端部の配置位置を中心とする略円弧に沿って配置されることが考えられる。これにより、各光源から被検査端部までの距離がほぼ等距離となり、各光源に同じものを採用することによって被検査端部に対する各光源の光の照射強度を均一化できる。その結果、被検査端部からの反射光の像に基づく画像処理(前記正反射光領域の特定等)を行う際に、光源ごとにパラメータ(輝度のしきい値等)を切り替える必要がなく、処理が簡易となる。
なお、複数の光源が、前記被検査端部から見た方向の角度差が大きくなるように配置された場合(光源の数が少ない場合)、前記正反射光領域の重複は回避できるものの、前記被検査端部において光が照射されない部分が生じる。その結果、光が照射されない部分について傷の検査を行うことができず、検査漏れの問題が生じる。
On the other hand, as described later, for a plurality of light sources having relatively close light irradiation angles with respect to the end portion to be inspected, when the specularly reflected light regions corresponding to them overlap, the partial light extinction state is changed to one light source. If only the area is turned off, there is no area that can be set as the area of interest, or there is only a very small area, and the area of interest (ROI) to be inspected for the wound is sufficiently large (wide). A situation that cannot be set.
In such a case, it is preferable that the partially extinguished state is a state in which all the plurality of light sources that exist within a range in which the angle difference in the direction viewed from the end portion to be inspected is within a predetermined angle are extinguished simultaneously.
As a result, a sufficiently large area of interest can be secured.
Further, it is conceivable that the plurality of light sources are arranged along, for example, a substantially arc centering on the arrangement position of the end portion to be inspected. Thereby, the distance from each light source to the to-be-inspected end becomes substantially equal, and by using the same light source for each light source, the irradiation intensity of the light from each light source to the to-be-inspected end can be made uniform. As a result, when performing image processing based on the image of reflected light from the end portion to be inspected (specification of the specularly reflected light region, etc.), there is no need to switch parameters (luminance threshold values, etc.) for each light source, Processing is simplified.
In addition, when a plurality of light sources are arranged so that the angle difference in the direction viewed from the end portion to be inspected is large (when the number of light sources is small), the overlap of the regular reflection light regions can be avoided, A portion where light is not irradiated is generated at the end portion to be inspected. As a result, the portion that is not irradiated with light cannot be inspected for scratches, causing a problem of inspection omission.

ところで、前記撮像手段としてCCDカメラ等を用いる場合、1つの前記撮像手段による撮像範囲(受光範囲)には制限がある。この制限は、傷検査が可能な被検査端部(薄片試料の端面)の表面角度の最大範囲の制限につながる。
これに対し、前記被検査端部をその正面方向から前記薄片試料が縦方向となるように見た場合に、前記被検査端部を左右の略対称な2方向それぞれから撮像して画像データを取得する2つの前記撮像手段を設けることが考えられる。例えば、その2つの撮像手段は、前記被検査端部を基点として略90°をなす方向それぞれから前記被検査端部を撮像するものである。また、この場合、前記正反射光領域特定・記録手段及び前記傷判別手段は、2つの前記撮像手段により得られる画像データそれぞれについて処理を実行する。
これにより、1つの前記撮像手段による撮像範囲の制限を超えて、傷検査が可能な表面角度の最大範囲を広げることができる。
また、2つの前記撮像手段を設けた場合、前記第1の光源制御手段が、前記一部点灯状態の切り替えを行う過程において、2つの前記撮像手段各々に対応する複数の光源を同時に点灯させることが考えられる。
同様に、前記第2の光源制御手段が、前記一部消灯状態の切り替えを行う過程において、2つの前記撮像手段各々に対応する複数の光源を同時に消灯させることも考えられる。
これにより、検査時間を短縮できる。
By the way, when a CCD camera or the like is used as the imaging unit, there is a limit to the imaging range (light receiving range) by one imaging unit. This limitation leads to a limitation on the maximum range of the surface angle of the end portion to be inspected (end surface of the thin sample) that can be inspected.
On the other hand, when the end portion to be inspected is viewed from the front direction so that the thin sample is in the vertical direction, the end portion to be inspected is imaged from two substantially symmetrical left and right directions to obtain image data. It is conceivable to provide the two imaging means to be acquired. For example, the two image pickup means pick up images of the end portion to be inspected from directions that are approximately 90 ° with the end portion to be inspected as a base point. In this case, the specularly reflected light area specifying / recording unit and the flaw determining unit execute processing on each of the image data obtained by the two imaging units.
Thereby, the maximum range of the surface angle at which the flaw inspection can be performed can be expanded beyond the limitation of the imaging range by one imaging means.
Further, when the two image pickup units are provided, the first light source control unit simultaneously turns on a plurality of light sources corresponding to the two image pickup units in the process of switching the partially lit state. Can be considered.
Similarly, it is also conceivable that the second light source control means simultaneously turns off a plurality of light sources corresponding to each of the two imaging means in the process of switching the partially turned off state.
Thereby, inspection time can be shortened.

また、複数の前記被検査端部について傷検査を行う場合、被検査端部それぞれの形状がほぼ等しく、かつ、光源及び撮像手段に対する被検査端部の位置がほぼ一定となるように位置決めできる場合には、光源それぞれに対応する前記正反射光領域は、被検査端部が異なってもほぼ等しい。
そこで、そのような場合には、本発明に係る傷検査装置は、1つの前記被検査端部について実行された前記第1の光源制御手段及び前記正反射光領域特定・記録手段の処理によって得られた前記正反射光領域の情報が、複数の前記被検査端部それぞれに対して実行される前記傷判別手段の処理に用いられるように構成されてもよい。
これにより、複数の被検査端部についての傷の検査を行う場合に、前記第1の光源制御手段及び前記正反射光領域特定・記録手段の処理を複数の被検査端部それぞれについて実行する場合に比べ、検査時間をより短縮できる。
この場合、前記一部消灯状態で得られる画像データにおける、点灯中の全ての前記光源に対応する前記正反射領域以外の画像領域全体のうち、その中央部を含む一部の領域(縁部を除く領域)を、前記興味領域とすれば特に好適である。
そのような興味領域は、被検査端部それぞれの形状や、光源及び撮像手段に対する被検査端部それぞれの位置に多少のばらつきが生じる場合でも、そのばらつきの影響を無視できる領域となるからである。
Further, when performing a scratch inspection on a plurality of the end portions to be inspected, when the shapes of the end portions to be inspected are approximately equal and the positions of the end portions to be inspected with respect to the light source and the imaging means can be substantially constant In other words, the specularly reflected light regions corresponding to the respective light sources are substantially equal even if the inspected end portions are different.
Therefore, in such a case, the flaw inspection apparatus according to the present invention is obtained by the processing of the first light source control means and the specular reflection light area specifying / recording means executed for one of the inspected end portions. The information on the specularly reflected light area thus obtained may be used for the processing of the scratch determination means executed for each of the plurality of end portions to be inspected.
Thereby, when performing the inspection of the scratches on the plurality of inspected ends, the processing of the first light source control means and the specular reflection light area specifying / recording means is executed for each of the inspected ends. Compared with, inspection time can be further shortened.
In this case, in the image data obtained in the partially extinguished state, a part of the entire image area other than the regular reflection area corresponding to all the light sources that are lit (including an edge part). It is particularly preferable that the region to be excluded is the region of interest.
This is because such a region of interest is a region where the influence of the variation can be ignored even if there is some variation in the shape of each end to be inspected and the position of each end to be inspected with respect to the light source and the imaging means. .

一方、本発明は、以上に示した傷検査装置を用いた検査方法に相当する傷検査方法として捉えることもできる。
即ち、薄片試料の光沢を有する端面である被検査端部における傷の有無を検査する傷検査方法であって、以下の(1)〜(4)に示す各工程を有するものである。
(1)前記薄片試料の表裏の面に略直交する一の平面内に配置され、前記被検査端部に対しそれぞれ異なる方向から光を照射する複数の光源の点灯状態を、互いに隣接する一部の光源であって順次異なる一部の光源のみが点灯した一部点灯状態になるよう所定の制御手段により切り替え制御を行う第1の光源制御工程。
(2)前記被検査端部を所定方向から撮像して画像データを取得する撮像手段により前記一部点灯状態それぞれにおいて得られる画像データそれぞれについて、点灯中の前記光源の光の前記被検査端部での正反射光により形成される像の画像領域である正反射光領域を特定し、その正反射光領域とこれに対応する光源の識別情報とを対応付けて所定の記憶手段に記録する正反射光領域特定・記録工程。
(3)前記複数の光源の点灯状態を、互いに隣接する一部の光源であって順次異なる一部の光源のみが消灯した一部消灯状態になるよう所定の制御手段により切り替え制御を行う第2の光源制御工程。
(4)前記一部点灯状態に続いて行われる前記一部消灯状態それぞれにおいて前記撮像手段により得られる画像データそれぞれについて、点灯中の全ての前記光源に対応する前記正反射領域以外の画像領域であって消灯中の前記光源に対応する前記正反射領域と重複する領域の一部若しくは全部である興味領域の範囲内に所定輝度以上の像が存在するか否かを判別することにより、前記被検査端部における傷の有無を判別する傷判別工程。
このような傷検査方法を採用すれば、前記傷検査装置と同様の作用効果が得られる。
On the other hand, the present invention can also be regarded as a scratch inspection method corresponding to the inspection method using the above-described scratch inspection apparatus.
That is, it is a flaw inspection method for inspecting the presence or absence of a flaw on the end portion to be inspected, which is the glossy end face of the thin sample, and includes the following steps (1) to (4).
(1) The lighting states of a plurality of light sources that are arranged in one plane substantially orthogonal to the front and back surfaces of the thin sample and irradiate light from different directions to the inspected end portions are partially adjacent to each other. A first light source control step in which switching control is performed by a predetermined control means so that only a part of the different light sources are sequentially turned on.
(2) For each piece of image data obtained in each of the partially lit states by an imaging means that captures image data from the predetermined direction to acquire image data, the edge portion to be inspected of the light source that is lit A specular reflection light area that is an image area of an image formed by specular reflection light at the light source is specified, and the specular reflection light area and the identification information of the corresponding light source are associated with each other and recorded in a predetermined storage unit. Reflected light area identification and recording process.
(3) Second switching control is performed by predetermined control means so that the lighting states of the plurality of light sources are in a partly light- off state in which only a part of light sources adjacent to each other and sequentially differing part of the light sources are turned off. Light source control process.
(4) For each of the image data obtained by the imaging means in each of the partially turned off states performed following the partially turned on state, in an image region other than the regular reflection region corresponding to all the light sources that are turned on. By determining whether or not an image having a predetermined luminance or higher exists within a region of interest that is a part or all of a region overlapping with the regular reflection region corresponding to the light source that is turned off. A scratch determination process for determining the presence or absence of a scratch at the inspection end.
By adopting such a flaw inspection method, the same effect as the flaw inspection apparatus can be obtained.

本発明によれば、半導体ウェーハなどの薄片試料の端面における傷の有無を確実に検査できる。
しかも、本発明に係る傷検査装置は、複数の光源、撮像手段及び光源制御手段の組合せ(既存部品の組合せ)により構成され、前記楕円鏡のように複雑な加工を要することなる製作できる。その結果、本発明に係る傷検査装置は、設計及び製作の手間及びコストが抑えられ、比較的容易に製作できるものである。
さらに、本発明によれば、光源それぞれに対応する前記正反射光領域が、前記正反射光領域特定・記録手段により、実際の薄片試料を用いて、即ち、現物合わせによって特定されるので、複数の光源、前記撮像手段及び薄片試料(半導体ウェーハ等)のそれぞれを予め高精度に位置決めする必要がない。このため、装置を構成する機器の位置決めに関する手間及びコストも抑えることができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the presence or absence of the damage | wound in the end surface of thin piece samples, such as a semiconductor wafer, can be test | inspected reliably.
Moreover, the flaw inspection apparatus according to the present invention is configured by a combination of a plurality of light sources, imaging means, and light source control means (combination of existing parts), and can be manufactured requiring complicated processing like the elliptical mirror. As a result, the flaw inspection apparatus according to the present invention can be manufactured relatively easily with reduced design effort and cost.
Furthermore, according to the present invention, the specularly reflected light region corresponding to each light source is specified by the specularly reflected light region specifying / recording means by using an actual thin sample, that is, by actual matching. It is not necessary to position each of the light source, the imaging means and the thin sample (semiconductor wafer, etc.) with high accuracy in advance. For this reason, the effort and cost regarding positioning of the apparatus which comprises an apparatus can also be held down.

以下添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに、図1は本発明の実施形態に係る傷検査装置Zの概略構成図、図2は光照射角度及び表面角度の定義を表す図、図3は被検査端部の形状及び傷検査装置Zのカメラによる第1撮影画像の例(第1例)を表した図、図4は被検査端部の形状及び傷検査装置Zのカメラによる第1撮影画像の例(第2例)を表した図、図5は傷検査装置Zによる第1撮影画像の2値化画像の一例を表す図、図6は傷検査装置Zによる複数の第1撮影画像の2値化画像に基づく論理和画像の一例を表す図、図7は傷検査装置Zのカメラによる第2撮影画像の例を表した図、図8は傷検査装置Zによる検査処理の手順を表すフローチャート、図9は傷検査装置Zの応用例である傷検査装置Z’の概略構成を表す図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention. In addition, the following embodiment is an example which actualized this invention, Comprising: It is not the thing of the character which limits the technical scope of this invention.
Here, FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a flaw inspection apparatus Z according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing definitions of a light irradiation angle and a surface angle, and FIG. 3 is a shape of an inspection end and a flaw inspection apparatus. FIG. 4 is a diagram showing an example (first example) of a first photographed image by the Z camera, and FIG. 4 is a diagram showing an example (second example) of the shape of the end to be inspected and the first photographed image by the camera of the wound inspection apparatus Z. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a binarized image of the first photographed image by the wound inspection apparatus Z, and FIG. 6 is a logical sum image based on the binarized images of the plurality of first photographed images by the wound inspection apparatus Z. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a second photographed image by the camera of the wound inspection apparatus Z, FIG. 8 is a flowchart illustrating a procedure of inspection processing by the wound inspection apparatus Z, and FIG. It is a figure showing schematic structure of flaw inspection apparatus Z 'which is an application example of.

まず、図1を参照しつつ、本発明の実施形態に係る傷検査装置Zの構成について説明する。傷検査装置Zは、薄片試料(板状の試料といってもよい)の一例である半導体ウェーハ1(以下、ウェーハという)の端面に傷が存在するか否かを検査する装置である。ここで、ウェーハ1は、ほぼ円形板状(円盤状)であり、その端面は外側に膨らんで湾曲した形状を有している。なお、図1(a)は、傷検査装置Zの平面図(一部ブロック図)、図1(b)は、傷検査装置Zの側面図(一部省略)である。
以下、傷の検査対象となるウェーハ1の端面を被検査端部Pという。
図1に示すように、傷検査装置Zは、光照射装置10と、カメラ20と、パーソナルコンピュータ等の計算機30と、ウェーハ1を支持する支持機構40とを備えている。
光照射装置10は、電子回路基板として構成され、その電子回路基板には、ウェーハ1に光を照射する点光源である複数のLED12と、そのLED12各々の点滅を切り替えるLED駆動回路11とが実装されている。なお、図1(b)には、一部のLED12について記載を省略している。
ここで、光照射装置10(電子回路基板)を平面視したときのほぼ中央部における所定位置を基準位置Qと称する。
First, the configuration of the flaw inspection apparatus Z according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The flaw inspection apparatus Z is an apparatus that inspects whether or not a flaw exists on an end surface of a semiconductor wafer 1 (hereinafter referred to as a wafer) which is an example of a thin sample (which may be referred to as a plate-shaped sample). Here, the wafer 1 has a substantially circular plate shape (disk shape), and its end surface bulges outward and has a curved shape. 1A is a plan view (partial block diagram) of the scratch inspection apparatus Z, and FIG. 1B is a side view of the scratch inspection apparatus Z (partially omitted).
Hereinafter, the end face of the wafer 1 to be inspected for scratches is referred to as an inspected end portion P.
As shown in FIG. 1, the scratch inspection apparatus Z includes a light irradiation device 10, a camera 20, a computer 30 such as a personal computer, and a support mechanism 40 that supports the wafer 1.
The light irradiation device 10 is configured as an electronic circuit board, and a plurality of LEDs 12 that are point light sources for irradiating the wafer 1 with light and an LED drive circuit 11 for switching the blinking of each of the LEDs 12 are mounted on the electronic circuit board. Has been. In FIG. 1B, the description of some of the LEDs 12 is omitted.
Here, a predetermined position in a substantially central portion when the light irradiation device 10 (electronic circuit board) is viewed in plan is referred to as a reference position Q.

ここで、支持機構40は、ウェーハ1をその周方向に回転可能に支持するものである。この支持機構40は、ウェーハ1の端面を下方から支持する2つの支持部41と、ウェーハ1の表裏の面各々に接することにより、ウェーハ1の傾きを規制する(姿勢を保持する)ガイド部42とを備えている。ここで、、2つの支持部41は、不図示のモータを駆動減として回転駆動するローラにより構成されている。そして、これら2つの支持部41(ローラ)が回転することにより、ウェーハ1が周方向に回転する。なお、これら2つの支持部41の駆動源(モータ)は、その動作が計算機30によって制御される。
一方、ガイド部42は、ウェーハ1の回転に応じて従動回転するコロにより構成されている。
Here, the support mechanism 40 supports the wafer 1 so as to be rotatable in the circumferential direction. The support mechanism 40 is in contact with the two support portions 41 that support the end surface of the wafer 1 from below and the front and back surfaces of the wafer 1, thereby restricting the inclination of the wafer 1 (holding the posture) 42. And. Here, the two support portions 41 are configured by rollers that are driven to rotate by reducing a motor (not shown). And these two support parts 41 (roller) rotate, and the wafer 1 rotates to the circumferential direction. The operation of the drive sources (motors) of these two support portions 41 is controlled by the computer 30.
On the other hand, the guide portion 42 is constituted by a roller that rotates following the rotation of the wafer 1.

光照射装置10を構成する電子回路基板には、ウェーハ1の被検査端部Pを基準位置Qに配置可能とするために、ウェーハ1が挿入される切り欠き部13が形成されている。即ち、基準位置Qが、被検査端部Pの配置位置となる。また、ウェーハ1をその周方向に回転させることにより、被検査端部Pを容易に変更できる。これにより、ウェーハ1の周囲全体、或いは周囲全体のうちの複数箇所の端面を被検査端部Pとして傷の有無を検査できる。
光照射装置10が備える複数のLED12は、その発光部が、ウェーハ1の表裏の面にほぼ直交する平面であって、基準位置Qを含む1つの平面内に位置するように、かつ、基準位置Qを中心とする円弧上に(円弧に沿って)位置するように、電子回路基板に実装されている。ここで、各LED12は、カメラ20と干渉する位置を除き、例えば基準位置Qから見た方向が約2°ずつ異なるように等間隔(等角度の間隔)で配置されている。また、各LED12の基準位置Q(被検査端部P)からの距離は、被検査端部Pの奥行き寸法に対して十分に長い距離(例えば150mm程度)とする。なお、薄片試料の端面が、半楕円状の湾曲面などである場合には、その厚み方向の断面の形状と略相似な形状を表す曲線に沿って各LED12を配置することも考えられる。
また、ウェーハ1は、その面(おもて面及びうら面)が、LED12の発光部が配置される1つの平面に対してほぼ直交し、ウェーハ1の表裏の面の中央部(円板の中心)が、LED12の発光部が配置される1つの平面内に位置する状態で切り欠き部13に挿入され、その状態で検査が行われる。
LED駆動回路11は、計算機30からの制御指令に従って、このように1つの平面内の複数の位置各々に配置された複数のLED12をそれぞれ個別に点滅させることが可能である。このように、光照射装置10の各LED12(光源)は、基準位置Qに配置されたウェーハ1の被検査端部Pに対し、それぞれ異なる照射角度で光を照射する。
ウェーハ1の被検査端部Pである端面(側面)は、滑らかに加工されており、鏡面或いはそれに近い光沢のある面となっている。このため、被検査端部Pに傷がない限り、LED12から出力された光は、その被検査端部Pにおいて概ね正反射し、ほとんど乱反射はしない。
In the electronic circuit board constituting the light irradiation device 10, a notch 13 into which the wafer 1 is inserted is formed so that the inspection end portion P of the wafer 1 can be arranged at the reference position Q. That is, the reference position Q is the arrangement position of the inspection end portion P. Moreover, the to-be-inspected end part P can be easily changed by rotating the wafer 1 in the circumferential direction. Thereby, the presence or absence of a flaw can be inspected using the entire periphery of the wafer 1 or a plurality of end faces in the entire periphery as the inspection end portion P.
The plurality of LEDs 12 included in the light irradiation device 10 are such that the light emitting portions thereof are planes substantially orthogonal to the front and back surfaces of the wafer 1 and are located in one plane including the reference position Q, and the reference position It is mounted on the electronic circuit board so as to be located (along the arc) on an arc centered on Q. Here, the LEDs 12 are arranged at equal intervals (equal angular intervals) so that the directions viewed from the reference position Q are different by about 2 °, for example, except for the position where they interfere with the camera 20. In addition, the distance from the reference position Q (inspected end portion P) of each LED 12 is a sufficiently long distance (for example, about 150 mm) with respect to the depth dimension of the inspected end portion P. In addition, when the end surface of a thin piece sample is a semi-elliptical curved surface etc., it is possible to arrange | position each LED12 along the curve showing a shape substantially similar to the shape of the cross section of the thickness direction.
Further, the surface of the wafer 1 (the front surface and the back surface) is substantially orthogonal to one plane on which the light emitting portions of the LEDs 12 are arranged, and the center portion of the front and back surfaces of the wafer 1 (of the disk). The center) is inserted into the cutout portion 13 in a state where the light emitting portion of the LED 12 is positioned in one plane, and the inspection is performed in that state.
In accordance with a control command from the computer 30, the LED drive circuit 11 can individually blink the plurality of LEDs 12 arranged at each of a plurality of positions in one plane. In this way, each LED 12 (light source) of the light irradiation device 10 irradiates light at different irradiation angles with respect to the inspection end portion P of the wafer 1 disposed at the reference position Q.
The end surface (side surface) that is the end portion P to be inspected of the wafer 1 is processed smoothly and has a mirror surface or a glossy surface close to it. For this reason, as long as the to-be-inspected end P is not scratched, the light output from the LED 12 is substantially regularly reflected at the to-be-inspected end P and hardly diffusely reflected.

カメラ20(ディジタルカメラ)は、基準位置Qから所定間隔隔てた位置(例えば、50mm〜100mm程度)に固定され、ウェーハ1の被検査端部Pからの反射光を受光して光電変換することにより、反射光の二次元の輝度分布データ(即ち、画像データ)を取得するものである(撮像手段の一例)。
このカメラ20は、LED12の発光部が配置される1つの平面(基準位置Qを含む平面)内に配置され、その正面方向が、ウェーハ1の面の中央部に向かうように設置されている。即ち、カメラ20は、その正面方向が、ウェーハ1の厚み方向中央における平断面に沿う方向となるように(ウェーハ1を真横から見るように)設置されている。これにより、カメラ20は、ウェーハ1の被検査端部P(端面)を、ウェーハ1の厚み方向全体に渡って観測できる。
また、カメラ20の焦点は、基準位置Q(即ち、被検査端部P)に設定されている。
計算機30は、光照射装置10におけるLED駆動回路11及び支持機構40を制御(LED12の点滅制御)するとともに、カメラ20のシャッター制御とカメラ20による撮影画像の取り込みとを行う。その具体的な動作については後述する。ここで、図1には示していないが、計算機30は、LED駆動回路11、カメラ20及び支持機構40との間で、信号の授受や画像データの取得を行うためのインターフェースを備えている。
なお、以下に示す計算機30の処理は、計算機30が備えるMPUが、同じく計算機30が備えるハードディスクドライブなどの記憶手段に予め記憶されたプログラムを実行することにより実現される。
The camera 20 (digital camera) is fixed at a position (for example, about 50 mm to 100 mm) spaced from the reference position Q, receives reflected light from the inspection end portion P of the wafer 1 and photoelectrically converts it. , Two-dimensional luminance distribution data (that is, image data) of reflected light is acquired (an example of an imaging unit).
The camera 20 is disposed in one plane (a plane including the reference position Q) on which the light emitting unit of the LED 12 is disposed, and the front direction thereof is set toward the center of the surface of the wafer 1. That is, the camera 20 is installed so that the front direction thereof is a direction along a plane cross section at the center of the thickness direction of the wafer 1 (so that the wafer 1 is viewed from the side). As a result, the camera 20 can observe the inspected end portion P (end surface) of the wafer 1 over the entire thickness direction of the wafer 1.
Further, the focus of the camera 20 is set at the reference position Q (that is, the inspection end portion P).
The computer 30 controls the LED drive circuit 11 and the support mechanism 40 in the light irradiation device 10 (flashing control of the LED 12), and controls the shutter of the camera 20 and captures a captured image by the camera 20. The specific operation will be described later. Here, although not shown in FIG. 1, the computer 30 includes an interface for transmitting and receiving signals and acquiring image data with the LED drive circuit 11, the camera 20, and the support mechanism 40.
The processing of the computer 30 shown below is realized by the MPU included in the computer 30 executing a program stored in advance in a storage unit such as a hard disk drive included in the computer 30.

ここで、図2を参照しつつ、光の照射方向などを表す符号について説明する。なお、図2(a)は、傷検査装置Zを平面視した状態を模式的に表した図であり、図2(b)は、その基準位置Pの部分を拡大して表した図である。
図2に示すように、被検査端部Pとカメラ20とを結ぶ直線の方向(以下、カメラ正面方向という)を基準としたときの光の照射角度をφとする。また、被検査端部Pにおいて光が正反射する部分の中心位置Pxにおける、カメラ正面方向に直交する面(以下、撮影画像におけるX−Y平面に相当する面という意味で、X−Y面という)を基準とした表面角度をθとする。
以下、いずれか1つのLED12のみによって被検査端部Pに光を照射した状態を1個点灯状態(一部点灯状態の一例)という。また、その1個点灯状態においてカメラ20により得られる画像を第1撮像画像、その画像データを第1画像データという。
Here, with reference to FIG. 2, reference numerals representing the light irradiation direction and the like will be described. 2A is a diagram schematically illustrating a state in which the wound inspection apparatus Z is viewed in plan, and FIG. 2B is a diagram illustrating an enlarged portion of the reference position P. .
As shown in FIG. 2, the light irradiation angle when the direction of a straight line connecting the inspected end portion P and the camera 20 (hereinafter referred to as the camera front direction) is used as a reference is φ. In addition, a surface orthogonal to the camera front direction at the center position Px of the portion where the light is regularly reflected at the inspected end portion P (hereinafter referred to as an XY plane in the sense of a surface corresponding to the XY plane in the captured image). ) Is the surface angle with reference to.
Hereinafter, a state in which light is applied to the end portion P to be inspected by only one LED 12 is referred to as a single lighting state (an example of a partial lighting state). In addition, an image obtained by the camera 20 in the single lighting state is referred to as a first captured image, and the image data thereof is referred to as first image data.

次に、傷検査装置Zによる被検査端部Pの傷検査の原理について説明する。
暗室に設置された傷検査装置Zにおいて、傷のない被検査端部Pに光が照射されると、その光は、光沢のある被検査端部Pにおいて正反射する。そして、カメラ20による撮影画像は、その反射光の像を表す。
図3は、被検査端部Pの形状の一例(a)及びその被検査端部Pのカメラ20による前記第1撮影画像の一例(b)を表した図である。なお、図3(b)において、低輝度(暗い)領域を黒色で表し、光輝度(明るい)領域を白色で表している。
図3(a)には、表面角度θが単調増加(或いは、単調減少)するような被検査端部Pの形状を示している。なお、図3(a)における上下方向が、ウェーハ1の厚み方向である。
このような被検査端部Pを、ある1つのLED12のみによって光を照射しながらカメラ20により撮像すると、図3(b)に示すような像の第1画像データが得られる。
Next, the principle of the flaw inspection of the end portion P to be inspected by the flaw inspection apparatus Z will be described.
In the wound inspection apparatus Z installed in the dark room, when light is irradiated to the inspection end portion P having no scratch, the light is regularly reflected at the inspection end portion P having gloss. The captured image by the camera 20 represents an image of the reflected light.
FIG. 3 is a view showing an example (a) of the shape of the end P to be inspected and an example (b) of the first photographed image by the camera 20 of the end P to be inspected. In FIG. 3B, the low luminance (dark) region is represented in black, and the light luminance (bright) region is represented in white.
FIG. 3A shows a shape of the end P to be inspected so that the surface angle θ increases monotonously (or monotonously decreases). The vertical direction in FIG. 3A is the thickness direction of the wafer 1.
When such an inspected end portion P is imaged by the camera 20 while irradiating light with only one LED 12, first image data of an image as shown in FIG. 3B is obtained.

前記第1画像データにおいて、輝度値が他よりも比較的高い(輝度値が突出している)画素により形成される領域Sxは、点灯中のLED12から発せられた光が被検査端部Pにおいてほぼ正反射した光(正反射光)により形成される像の領域(画像領域)である。以下、LED12それぞれに対応する正反射光の像の領域を総称して正反射光領域Sxと表記する。
計算機30は、例えば、前記第1画像データにおける予め定められた輝度以上の画素により構成される画像領域、或いは、輝度の空間微分値(隣接する画素の輝度の差)が予め定められた値以上である画素によって囲まれる画像領域を、正反射光領域Sx(輝度値が突出している領域)として特定する。
この正反射光領域Sxは、LED12による光の照射方向(何番目のLED12を点灯させるか)によって異なる。即ち、点灯するLED12それぞれと正反射光領域Sxとは1対1に対応する。以下、LED12それぞれの識別番号(配列順の番号)を「i」とし、i番目のLED12の光の正反射光により形成される像の領域を正反射光領域Sx(i)と表記する。なお、全LED12の数はn個とする。
In the first image data, the region Sx formed by the pixels having a relatively higher luminance value than the other (the luminance value protrudes) is almost equal to the light emitted from the lit LED 12 at the inspected end portion P. This is an image region (image region) formed by specularly reflected light (regularly reflected light). Hereinafter, the specularly reflected light image regions corresponding to the respective LEDs 12 are collectively referred to as a specularly reflected light region Sx.
For example, the computer 30 may be an image region composed of pixels having a predetermined luminance or higher in the first image data, or a spatial differential value of luminance (difference in luminance between adjacent pixels) may be equal to or higher than a predetermined value. An image region surrounded by the pixels is specified as a regular reflection light region Sx (a region where the luminance value protrudes).
The regular reflection light region Sx differs depending on the light irradiation direction of the LED 12 (the number of the LED 12 to be lit). That is, each LED 12 to be lit and the regular reflection light region Sx have a one-to-one correspondence. Hereinafter, the identification number (number in the order of arrangement) of each LED 12 is “i”, and the region of the image formed by the specularly reflected light of the i-th LED 12 is referred to as a specularly reflected light region Sx (i). The number of all LEDs 12 is n.

一方、図4は、被検査端部Pの形状の他の一例(a)及びその被検査端部Pのカメラ20による前記第1撮影画像の一例(b)を表した図である。
図4(a)には、被検査端部Pが、内側に窪んでいる形状(以下、窪み形状という)を有する測定部位Pを示している。なお、図4(a)における上下方向が、ウェーハ1の厚み方向である。
このような被検査端部Pを、ある1つのLED12のみによって光を照射しながらカメラ20により撮像すると、図4(b)に示すように、複数の正反射光の像(高輝度の領域)が得られる。この現象は、同じ表面角度φを有する正反射位置Pxが複数存在する場合に生じる。
被検査端部Pがこの図4(a)に示すような形状である場合、1つのLED12に対応する前記正反射領域Sxが、分離した複数の領域により構成されるということ以外は、図3に示した被検査端部Pの場合と何ら変わりはない。
従って、傷検査装置Zを用いれば、このように被検査端部Pが窪み形状を有する場合であっても、傷の有無を検査できる。
On the other hand, FIG. 4 is a diagram showing another example (a) of the shape of the end portion P to be inspected and an example (b) of the first photographed image by the camera 20 of the end portion P to be inspected.
FIG. 4A shows a measurement site P having a shape in which the end P to be inspected is recessed inward (hereinafter referred to as a recessed shape). The vertical direction in FIG. 4A is the thickness direction of the wafer 1.
When such an inspected end portion P is imaged by the camera 20 while irradiating light with only one LED 12, as shown in FIG. 4B, a plurality of specularly reflected light images (high luminance regions). Is obtained. This phenomenon occurs when there are a plurality of regular reflection positions Px having the same surface angle φ.
When the inspected end portion P has a shape as shown in FIG. 4A, except that the regular reflection region Sx corresponding to one LED 12 is constituted by a plurality of separated regions. There is no difference from the case of the inspected end portion P shown in FIG.
Therefore, if the wound inspection apparatus Z is used, it is possible to inspect the presence or absence of a scratch even when the inspected end portion P has a hollow shape.

次に、複数のLED12に関し、その一部のLED12のみが消灯した状態(その他のLED12は点灯状態)である前記一部消灯状態について考える。以下、その一部消灯状態においてカメラ20により得られる画像を第2撮像画像、その画像データを第2画像データという。
図7は、被検査端部Pに傷が存在しない場合について、カメラ20による第2撮影画像の例を表した図である。ここで、図7(a)は、被検査端部Pに傷が存在しない場合の例、図7(b)は、被検査端部Pに傷が存在する場合の例を表す。
被検査端部Pに傷が存在しない場合、図7(a)に示すように、前記第2撮像画像において、点灯中の全てのLED12に対応する正反射領域Sx以外の画像領域(反射光の像が表れない暗い領域)であり、かつ、消灯中のLED12に対応する正反射領域Sxと重複する領域の一部又は全部を、興味領域Sy(ROI)とした場合、その興味領域Sy内には反射光の像が表れない。
一方、被検査端部Pに傷が存在する場合には、傷の部分に到達するLED12の光が、傷の部分において様々な方向に乱反射する。このため、通常は、図7(b)に示すように、前記第2撮像画像において、前記興味領域Syにも、傷の部分からの乱反射光の一部の像(輝度が高い画素)が表れる。
従って、前記興味領域Syに所定輝度以上の像(画素或いは画素群)が存在するか否かにより、被検査端部Pにおける傷の有無を判別することができる。
しかも、前記興味領域Sy内には、点灯中の他の全てのLED12(傷の部分に出射光が到達するもの全て)の光に関する傷部での乱反射光が重畳して形成される比較的明るい像が表れる。このため、前記興味領域Sy内における乱反射光の像を高感度で検出でき、ひいては被検査端部Pの傷の有無を確実に検査できる。
Next, regarding the plurality of LEDs 12, consider the partially off state in which only some of the LEDs 12 are off (the other LEDs 12 are on). Hereinafter, an image obtained by the camera 20 in the partially unlit state is referred to as a second captured image, and the image data thereof is referred to as second image data.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a second photographed image taken by the camera 20 in the case where there is no scratch on the inspected end portion P. Here, FIG. 7A shows an example in the case where there is no flaw in the inspected end portion P, and FIG. 7B shows an example in which there is a flaw in the inspected end portion P.
When there is no scratch on the end P to be inspected, as shown in FIG. 7A, in the second captured image, an image region other than the regular reflection region Sx corresponding to all the LEDs 12 that are lit (reflected light). If the region of interest Sy (ROI) is part or all of the region that overlaps with the regular reflection region Sx corresponding to the LED 12 being extinguished), the region of interest Sy is within the region of interest Sy. Does not show an image of reflected light.
On the other hand, when a scratch exists at the end P to be inspected, the light of the LED 12 that reaches the scratched portion is irregularly reflected in various directions at the scratched portion. For this reason, usually, as shown in FIG. 7B, in the second captured image, a partial image (pixels with high luminance) of irregularly reflected light from the scratched part also appears in the region of interest Sy. .
Therefore, it is possible to determine the presence or absence of a flaw in the inspected end portion P based on whether or not an image (pixel or pixel group) having a predetermined luminance or higher exists in the region of interest Sy.
In addition, in the region of interest Sy, the diffusely reflected light at the wound portion relating to the light of all other LEDs 12 that are lit (all of the light that reaches the wound portion) is relatively bright and formed. An image appears. For this reason, the image of the diffusely reflected light in the region of interest Sy can be detected with high sensitivity, and as a result, the presence or absence of a flaw on the end P to be inspected can be reliably inspected.

次に、前記一部消灯状態をどのような状態とすればよいかについて説明する。
図5は、(i−2)番〜(i+2)番の5つのLED12それぞれを点灯した前記1個点灯状態における前記第1撮像画像を、前記正反射光領域Sx(i)とその他の領域とに区分して2値化した2値化画像V(iー2)〜V(i+2)の一例を表す。ここで、図1に示す傷検査装置ZにおけるLED12は、基準位置Q(被検査端部P)を中心に2°ずつ異なる方向に配列されているため、(i−2)番〜(i+2)番の5つのLED12は、被検査端部P(基準位置Q)から見た方向の角度差が8°(2°×4)以内の方向に存在するものである。
図1に示す傷検査装置Zのように、多数のLED12(光源)を密(ここでは、2°きざみ)に配置した場合、点灯させるLED12が近接している前記1個点灯状態の相互間で、前記正反射光領域Sxが一部重複する。図5に示す例では、少なくとも、あるLED12を点灯時の正反射領域Sxとその隣のLED12を点灯時の正反射領域Sxとは、一部が重複している。
Next, a description will be given of what state the partial light-off state should be.
FIG. 5 shows the first picked-up image in the single lighting state in which each of the five LEDs 12 (i−2) to (i + 2) is lit, the specular reflection light region Sx (i), and other regions. An example of binarized images V (i−2) to V (i + 2) binarized into two. Here, since the LEDs 12 in the wound inspection apparatus Z shown in FIG. 1 are arranged in different directions by 2 degrees around the reference position Q (inspected end portion P), the numbers (i-2) to (i + 2) The numbered five LEDs 12 exist in a direction in which the angle difference in the direction viewed from the end P to be inspected (reference position Q) is within 8 ° (2 ° × 4).
When a large number of LEDs 12 (light sources) are arranged densely (here, in increments of 2 °) as in the scratch inspection apparatus Z shown in FIG. 1, the LEDs 12 to be lit are close to each other in the lighting state. The specularly reflected light region Sx partially overlaps. In the example shown in FIG. 5, at least a regular reflection region Sx when a certain LED 12 is turned on and a regular reflection region Sx when a neighboring LED 12 is turned on partially overlap each other.

一方、図6は、図5に示したような正反射光領域Sxが重複する2値化画像に基づく論理和画像(OR画像)の一例を現す。
ここで、図6(a)は、2値化画像V(i)以外の全ての2値化画像(の各画素)について論理和処理を行って得られるOR画像の一例である。これは、i番のLED12のみ(1つのみ)を消灯させた状態で得られる画像の2値化画像に相当する。
図6(b)は、2値化画像V(i−1)〜V(i+1)以外の全ての2値化画像(の各画素)について論理和処理を行って得られるOR画像の一例である。これは、(i−1)番〜(i+1)番の連続する3つのLED12のみを消灯させた状態、即ち、被検査端部P(基準位置Q)から見た方向の角度差が4°(2°×2)以内の範囲内に存在する全てのLED12を同時に消灯させた状態で得られる画像の2値化画像に相当する。
図6(c)は、2値化画像V(i−2)〜V(i+2)以外の全ての2値化画像(の各画素)について論理和処理を行って得られるOR画像の一例である。これは、(i−2)番〜(i+2)番の連続する5つのLED12のみを消灯させた状態、即ち、被検査端部P(基準位置Q)から見た方向の角度差が8°(2°×4)以内の範囲内に存在する全てのLED12を同時に消灯させた状態で得られる画像の2値化画像に相当する。
On the other hand, FIG. 6 shows an example of a logical sum image (OR image) based on the binarized image in which the regular reflection light regions Sx overlap as shown in FIG.
Here, FIG. 6A is an example of an OR image obtained by performing a logical sum process on all binarized images (each pixel) other than the binarized image V (i). This corresponds to a binary image of an image obtained with only the i-th LED 12 (only one) turned off.
FIG. 6B is an example of an OR image obtained by performing a logical sum process on all binarized images (each pixel) other than the binarized images V (i−1) to V (i + 1). . This is because only the three consecutive LEDs 12 (i-1) to (i + 1) are turned off, that is, the angle difference in the direction viewed from the end P (reference position Q) to be inspected is 4 ° ( This corresponds to a binarized image of an image obtained in a state where all the LEDs 12 existing within a range of 2 ° × 2) are turned off simultaneously.
FIG. 6C is an example of an OR image obtained by performing a logical sum process on all binarized images (each pixel) other than the binarized images V (i−2) to V (i + 2). . In this state, only the five consecutive LEDs 12 (i-2) to (i + 2) are turned off, that is, the angle difference in the direction viewed from the end P (reference position Q) to be inspected is 8 ° ( This corresponds to a binarized image of an image obtained in a state where all the LEDs 12 existing within a range of 2 ° × 4) are simultaneously turned off.

LED12が密に配列されている場合(正反射光領域Sxが重複する場合)、図6(a)に示すように、1つのLED12のみを消灯させた状態とすると、消灯中のLED12(i番)に対応する正反射領域Sx(i)内に、光の照射角度が比較的近い他のLED12の正反射光の像が表れる。このため、点灯中の他の全てのLED12に対応する正反射領域(Sx(1)〜Sx(i−1)、Sx(i+1)〜Sx(n))以外の画像領域であって消灯中のLED12に対応する正反射領域Sx(i)と重複する領域(反射光の像が表れない暗い領域)が、存在しない(或いは、ごく微小な領域しか存在しない)状態となり、傷検査の対象となる前記興味領域Sy(ROI)を十分な大きさ(広さ)に設定できない。
これに対し、図6(b)、(c)に示すように、被検査端部P(基準位置Q)から見た方向の角度差が4°或いは8°以内の範囲内に存在する全てのLED12を同時に消灯させた状態とした場合、点灯中の他の全てのLED12に対応する正反射領域Sx以外の画像領域(反射光の像が表れない暗い領域)と、消灯中のLED12に対応する正反射領域(例えば、Sx(i))とが重複する領域(前記興味領域Syとすることができる領域)を十分に確保できる。
本実施形態では、被検査端部P(基準位置Q)から見た方向の角度差が予め定められた設定角度αs(例えば、4°或いは8°)以内の範囲内に存在する全てのLED12を同時に消灯させた状態(前記一部消灯状態の一例)で得られる前記第2画像データについて、点灯中の他の全てのLED12に対応する正反射領域Sx以外の画像領域(反射光の像が表れない暗い領域)と、消灯中のLED12のうち被検査端部Pから見て中央に位置するLED12に対応する正反射領域とが重複する領域を、前記興味領域Syとする。
例えば、前記設定角度αs=8°である場合、図6(c)に示すように、(i−2)番〜(i+2)番の連続する5つのLED12のみを消灯させた状態で得られる画像データについて、点灯中の他の全てのLED12に対応する正反射領域Sx以外の画像領域(反射光の像が表れない暗い領域)と、消灯中のi番目のLED12に対応する正反射領域(Sx(i))とが重複する領域を、興味領域Sy(i)とする。この場合、図6(c)に示されるように、前記一部消灯状態で得られる前記第2画像データにおいて、点灯中の(i−2)番〜(i+2)の全LED12に対応する正反射領域Sx(i−2)〜Sx(i+2)以外の画像領域全体のうち、その中央部を含む一部の領域(縁部を除く領域)が、前記興味領域Sy(i)となる。
When the LEDs 12 are densely arranged (when the regular reflection light regions Sx overlap), as shown in FIG. 6A, when only one LED 12 is turned off, the LED 12 (i-th LED being turned off) In the regular reflection region Sx (i) corresponding to (), an image of regular reflection light of another LED 12 whose light irradiation angle is relatively close appears. For this reason, it is an image area other than the regular reflection areas (Sx (1) to Sx (i-1), Sx (i + 1) to Sx (n)) corresponding to all the other LEDs 12 that are turned on and is turned off. A region overlapping with the regular reflection region Sx (i) corresponding to the LED 12 (a dark region where an image of reflected light does not appear) is not present (or only a very small region is present), and is subject to a scratch inspection. The region of interest Sy (ROI) cannot be set to a sufficient size (width).
On the other hand, as shown in FIGS. 6B and 6C, all the angle differences in the direction as viewed from the end P to be inspected (reference position Q) are within 4 ° or 8 °. When the LED 12 is turned off at the same time, it corresponds to an image region (a dark region where an image of reflected light does not appear) other than the regular reflection region Sx corresponding to all the other LEDs 12 that are turned on, and the LED 12 that is turned off. It is possible to sufficiently secure a region where the regular reflection region (for example, Sx (i)) overlaps (region that can be the region of interest Sy).
In the present embodiment, all the LEDs 12 that exist within a predetermined angle αs (for example, 4 ° or 8 °) within a range in which the angle difference seen from the end P (reference position Q) to be inspected is determined. With respect to the second image data obtained in the state of being turned off at the same time (an example of the partially turned off state), an image region (an image of reflected light appears) other than the regular reflection region Sx corresponding to all the other LEDs 12 that are turned on. A region in which the regular reflection region corresponding to the LED 12 located at the center when viewed from the end P to be inspected overlaps the region of interest Sy.
For example, when the set angle αs = 8 °, as shown in FIG. 6C, an image obtained when only the five consecutive LEDs 12 (i-2) to (i + 2) are turned off. Regarding the data, the image area (dark area where the reflected light image does not appear) other than the regular reflection area Sx corresponding to all other LEDs 12 that are lit, and the regular reflection area (Sx corresponding to the i-th LED 12 that is not lit) A region where (i)) overlaps is defined as a region of interest Sy (i). In this case, as shown in FIG. 6C, in the second image data obtained in the partially extinguished state, regular reflection corresponding to all the LEDs 12 (i-2) to (i + 2) that are turned on. Of the entire image area other than the areas Sx (i−2) to Sx (i + 2), a part of the area including the center (area excluding the edge) becomes the area of interest Sy (i).

次に、図8に示すフローチャートを参照しつつ、傷検査装置Zによるウェーハ1の被検査端部Pの検査手順について説明する。以下、S1、S2、…は、処理手順(ステップ)の識別符号を表す。なお、ウェーハ1の被検査端部Pが、基準位置Qに位置するように配置された状態で、図8に示す処理が開始されるものとする。
[ステップS1〜S6]
まず、計算機30は、LED12各々を識別する番号iを初期化(i=1)する(S1)。
そして、計算機30は、LED駆動回路11を制御することによるi番目のLED12の点灯(S2)、その点灯状態(前記1個点灯状態)におけるカメラ20による被検査端部Pの撮像(シャッターON)及び撮影画像データ(前記第1画像データ)の記録(S3)を行う。カメラ20による撮影画像は、計算機30が備えるハードディスクなどの記憶手段に記録(記憶)される。
さらに、計算機30は、記憶(取得)した前記第1画像データに基づいて、点灯したi番目LED12に対応する前記正反射領域Sx(i)を特定する画像処理演算を行い、特定した正反射領域Sx(i)を表す情報と、これに対応するLED12の番号(光源の識別情報)とを対応付けてハードディスク等の記憶手段に記録する(S4)。
そして、計算機30は、番号iを順次カウントアップ(S6)しながら、全てのLED12について点灯、撮像及び正反射領域Sxの特定と記録が終了したと判別(S5)するまで、ステップS2〜S6の処理を繰り返す。
このように、計算機30は、複数のLED12(点光源)の点灯状態を、順次異なる一部(ここでは1個)のLED12のみが点灯した前記1個点灯状態(一部点灯状態の一例)になるよう切り替え制御を行う(S1、S2、S6:第1の光源制御手段及びその工程の一例)。
さらに、計算機30は、前記1個点灯状態それぞれにおいてカメラ20により得られる画像データ(第1画像データ)それぞれに基づいて、点灯中のLED12それぞれについて、前記正反射領域Sx(被検査端部Pでの正反射光により形成される像の画像領域)を特定し、その正反射光領域Sxとこれに対応するLED12の番号(識別情報)とを対応付けて記憶手段に記録する(S4:正反射光領域特定・記録手段及びその工程の一例)。
Next, an inspection procedure of the inspection end portion P of the wafer 1 by the scratch inspection apparatus Z will be described with reference to the flowchart shown in FIG. Hereinafter, S1, S2,... Represent identification codes of processing procedures (steps). It is assumed that the processing shown in FIG. 8 is started in a state where the inspection end portion P of the wafer 1 is disposed at the reference position Q.
[Steps S1 to S6]
First, the computer 30 initializes a number i for identifying each LED 12 (i = 1) (S1).
Then, the computer 30 controls the LED drive circuit 11 to turn on the i-th LED 12 (S2), and the imaging of the end P to be inspected by the camera 20 in the lighting state (the one lighting state) (shutter ON). Then, recording (S3) of the captured image data (the first image data) is performed. An image captured by the camera 20 is recorded (stored) in a storage unit such as a hard disk included in the computer 30.
Further, the computer 30 performs an image processing calculation for specifying the regular reflection area Sx (i) corresponding to the lit-up i-th LED 12 based on the stored (acquired) first image data, and identifies the specified regular reflection area. Information representing Sx (i) and the corresponding LED 12 number (light source identification information) are associated with each other and recorded in storage means such as a hard disk (S4).
Then, the computer 30 sequentially increments the number i (S6), and determines that the lighting, imaging, and specular reflection area Sx identification and recording of all the LEDs 12 have been completed (S5). Repeat the process.
Thus, the computer 30 changes the lighting state of the plurality of LEDs 12 (point light sources) to the one lighting state (an example of the partial lighting state) in which only a part (here, one) of the LEDs 12 are sequentially lit. (S1, S2, S6: first light source control means and an example of the process).
Further, the computer 30 calculates the specular reflection region Sx (at the end P to be inspected) for each LED 12 that is lit based on the image data (first image data) obtained by the camera 20 in each of the one lighting state. The image region of the image formed by the regular reflection light) is specified, and the regular reflection light region Sx and the number (identification information) of the LED 12 corresponding thereto are associated and recorded in the storage means (S4: regular reflection). Example of optical region specifying / recording means and its process).

次に、計算機30は、どうような組合せでLED12を消灯させて前記一部消灯状態とするかのパターン(以下、LED消灯パターンという)と、そのLED消灯パターンそれぞれに対応する前記興味領域(ROI)とを設定する処理を行う(S7)。
ここでは、計算機30は、前述したように、被検査端部P(基準位置Q)から見た方向の角度差が予め定められた設定角度αs(例えば8°)以内の範囲内に存在する全てのLED12を同時に消灯させた状態が前記一部消灯状態となるように、n通りの前記LED消灯パターンを設定する。n個のLED12それぞれについて、そのLED12が存在する方向(被検査端部Pから見た方向)を中心として±(αs/2)°の範囲内に存在するLED12全てを同時に消灯するという1番〜n番までのn通りの前記LED消灯パターンを設定する。
さらに、計算機30は、i番目の前記LED消灯パターンに対応する前記興味領域Sy(i)として、i番目のLED12に対応する前記正反射領域Sx(i)を設定する。これにより、各興味領域Syは、前記一部消灯状態それぞれで得られる前記第2画像データにおいて、点灯中の他の全てのLED12に対応する正反射領域Sx以外の画像領域(反射光の像が表れない暗い領域)と、消灯中のLED12のうち被検査端部Pから見て中央に位置するLED12に対応する正反射領域とが重複する領域の一部又は全部となる(図6(b)、図6(c)及び図7参照)。
なお、ここでは、計算機30が、設定角度αsに基づいて前記LED消灯パターンを自動設定する例を示したが、前記LED消灯パターンは、利用者による情報入力等により予め設定されていることも考えられる。
Next, the computer 30 displays a pattern (hereinafter referred to as an LED extinguishing pattern) indicating how the LED 12 is extinguished to make the partial extinguishing state in what combination, and the region of interest (ROI) corresponding to each of the LED extinguishing patterns. ) Is set (S7).
Here, as described above, the computer 30 has all of the angle differences in the direction viewed from the inspected end portion P (reference position Q) within a predetermined set angle αs (for example, 8 °). N types of LED turn-off patterns are set so that the state where the LEDs 12 are turned off at the same time becomes the partially turned off state. For each of the n LEDs 12, the LEDs 12 that are present within a range of ± (αs / 2) ° centering on the direction in which the LED 12 exists (direction viewed from the end portion P to be inspected) are turned off simultaneously. n types of LED extinguishing patterns up to n-th are set.
Further, the computer 30 sets the regular reflection region Sx (i) corresponding to the i-th LED 12 as the region of interest Sy (i) corresponding to the i-th LED turn-off pattern. As a result, each region of interest Sy is an image region other than the regular reflection region Sx corresponding to all the other LEDs 12 that are lit (images of reflected light are present) in the second image data obtained in the partially unlit state. A dark region that does not appear) and a part or all of a region in which the regular reflection region corresponding to the LED 12 located at the center when viewed from the inspected end portion P of the unlit LED 12 overlaps (FIG. 6B). FIG. 6 (c) and FIG. 7).
Here, an example is shown in which the computer 30 automatically sets the LED extinguishing pattern based on the set angle αs. However, it is considered that the LED extinguishing pattern is preset by information input by a user or the like. It is done.

[ステップS8〜S13]
次に、計算機30は、以下に示すステップS8〜S17の処理を実行することにより、ウェーハ1の被検査端部Pについての傷検査処理を実行する。
まず、計算機30は、前記LED消灯パターン各々を識別する番号jを初期化(j=1)する(S8)。
次に、計算機30は、LED駆動回路11を制御することにより、LED12の点灯状態を、j番目の前記LED消灯パターンに従った状態に設定する(S9)。さらに、計算機30は、LED消灯パターン(前記一部消灯状態)におけるカメラ20による被検査端部Pの撮像(シャッターON)及び撮影画像データ(前記第2画像データ)の記録(S10)を行う。カメラ20による撮影画像は、計算機30が備えるハードディスクなどの記憶手段に記録(記憶)される。
次に、計算機30は、j番目の前記LED消灯パターンで得られた前記第2画像データについて、そのときの前記LED消灯パターンに対応する前記興味領域Sy(j)内に、予め定められた設定輝度以上の像(画素)が存在するか否かを判別することにより、被検査端部Pにおける傷の有無を判別する(S11:傷判別手段及びその工程の一例)。
さらに、計算機30は、ステップS11において、前記興味領域Sy(j)内に前記設定輝度以上の像(画素)が存在する(傷が存在する)と判別しない限り、番号jを順次カウントアップ(S13)しながら、全ての前記LED消灯パターンについての処理が終了したと判別(S12)するまで、ステップS9〜S13の処理を繰り返す。
このように、計算機30は、複数のLED12の点灯状態を、順次異なる一部の光源のみが消灯した前記一部消灯状態になるよう切り替え制御を行う(S8〜10、S13:第2の光源制御手段及びその工程の一例)。
さらに、計算機30は、前記一部消灯状態それぞれにおいてカメラ20により得られる前記第2画像データそれぞれについて、対応する前記興味領域Sy内に前記設定輝度以上の像が存在するか否かを判別することによって被検査端部Pにおける傷の有無を判別する(S11:傷判別手段及びその工程の一例)。
[Steps S8 to S13]
Next, the computer 30 executes a process of steps S8 to S17 described below, thereby executing a scratch inspection process for the inspected end portion P of the wafer 1.
First, the computer 30 initializes a number j (j = 1) for identifying each LED turn-off pattern (S8).
Next, the computer 30 controls the LED drive circuit 11 to set the lighting state of the LED 12 to a state according to the j-th LED turning-off pattern (S9). Further, the computer 30 performs imaging (shutter ON) of the inspection end portion P by the camera 20 and recording of the captured image data (second image data) in the LED extinguishing pattern (the partially extinguished state) (S10). An image captured by the camera 20 is recorded (stored) in a storage unit such as a hard disk included in the computer 30.
Next, the computer 30 sets a predetermined setting in the region of interest Sy (j) corresponding to the LED turn-off pattern at that time for the second image data obtained with the j-th LED turn-off pattern. By determining whether or not an image (pixel) having a luminance or higher is present, it is determined whether or not there is a scratch on the inspected end P (S11: an example of a scratch determination unit and its process).
Furthermore, the computer 30 sequentially increments the number j (S13) unless it is determined in step S11 that an image (pixel) having a luminance equal to or higher than the set luminance exists (a flaw exists) in the region of interest Sy (j). However, the processes in steps S9 to S13 are repeated until it is determined (S12) that the processes for all the LED turn-off patterns have been completed.
In this way, the computer 30 performs switching control so that the lighting states of the plurality of LEDs 12 are changed to the partially extinguished state in which only some of the different light sources are sequentially turned off (S8 to 10, S13: second light source control). Examples of means and steps thereof).
Further, the computer 30 determines whether or not there is an image of the set luminance or more in the corresponding region of interest Sy for each of the second image data obtained by the camera 20 in each of the partially off states. Is used to determine the presence or absence of scratches at the end P to be inspected (S11: scratch determination means and an example of the process).

[ステップS14〜S17]
そして、計算機30は、ステップS9〜S13の処理中に、ステップS11において、前記興味領域Sy(j)内に前記設定輝度以上の像(画素)が存在すると判別した場合には、被検査端部Pに傷が存在する旨の出力、例えば、表示部へのメッセージ出力や音声出力、或いは所定のエラー信号の出力を行い(S14)、当該ウェーハ1についての傷検査処理を終了させる。
一方、全ての前記LED消灯パターンについて前記興味領域Sy内に高輝度画素が認められなかった(傷が存在しなかった)場合、計算機30は、予め定められた検査終了条件を満たした状態であるか否かを判別する(S15)。
ここで、計算機30は、前記検査終了条件を満たしていないと判別した場合、前記支持機構40を制御してウェーハ1を回転させることにより、被検査端部Pの位置を変更し(S16)、その上で、以上に示したステップS8〜S16の処理を繰り返す。
そして、計算機30は、ステップS8〜S16の処理中に、ステップS11において、前記興味領域Sy(j)内に前記設定輝度以上の像(画素)が存在すると判別することがなかった場合であって、ステップS15において、前記検査終了条件を満たしたと判別した場合には、被検査端部Pに傷が存在しない旨の出力(表示部へのメッセージ出力等)を行い(S17)、当該ウェーハ1についての傷検査処理を終了させる。
[Steps S14 to S17]
When the computer 30 determines in step S11 that an image (pixel) having a luminance equal to or higher than the set luminance exists in the region of interest Sy (j) during the processing of steps S9 to S13, the end portion to be inspected An output indicating that there is a scratch on P, for example, a message output or a voice output to the display unit, or a predetermined error signal is output (S14), and the scratch inspection process for the wafer 1 is terminated.
On the other hand, if no high-luminance pixel is found in the region of interest Sy for all the LED extinguishing patterns (no flaws are present), the computer 30 is in a state that satisfies a predetermined inspection end condition. Is determined (S15).
Here, when the computer 30 determines that the inspection end condition is not satisfied, the computer 30 changes the position of the inspected end portion P by controlling the support mechanism 40 and rotating the wafer 1 (S16), Then, the processes in steps S8 to S16 described above are repeated.
And the computer 30 is a case where during the processing of steps S8 to S16, in step S11, it has not been determined that an image (pixel) having the set luminance or higher exists in the region of interest Sy (j). In step S15, if it is determined that the inspection end condition is satisfied, an output indicating that there is no scratch on the inspected end portion P (message output to the display unit, etc.) is performed (S17). The scratch inspection process is terminated.

以上に示した処理を実行する傷検査装置Zによれば、ウェーハ1の端面について、その周方向の複数の被検査端部Pにおける傷の有無を確実にかつ迅速に検査できる。
しかも、傷検査装置Zは、複数のLED12、カメラ20及び計算機30(制御手段)の組合せ(既存部品の組合せ)により構成され、前記楕円鏡のように複雑な加工を要することなる製作できる。その結果、傷検査装置Zは、設計及び製作の手間及びコストが抑えられ、比較的容易に製作できるものである。
さらに、傷検査装置Zによれば、LED12それぞれに対応する正反射光領域Sxが、ステップS1〜S6の処理により、実際のウェーハ1を用いて、即ち、現物合わせによって特定される。このため、複数のLED12、カメラ20及びウェーハ1のそれぞれを予め高精度に位置決めする必要がない。このため、装置を構成する機器の位置決めに関する手間及びコストも抑えることができる。
According to the flaw inspection apparatus Z that performs the processing described above, the end surface of the wafer 1 can be reliably and promptly inspected for the presence or absence of flaws at a plurality of end portions P in the circumferential direction.
Moreover, the flaw inspection apparatus Z is configured by a combination of a plurality of LEDs 12, a camera 20, and a computer 30 (control means) (combination of existing parts), and can be manufactured that requires complicated processing like the elliptical mirror. As a result, the flaw inspection apparatus Z can be manufactured relatively easily with reduced design and manufacturing effort and cost.
Further, according to the scratch inspection apparatus Z, the specularly reflected light region Sx corresponding to each of the LEDs 12 is specified by using the actual wafer 1, that is, by actual matching, by the processing of steps S1 to S6. For this reason, it is not necessary to position each of the plurality of LEDs 12, the camera 20, and the wafer 1 with high accuracy in advance. For this reason, the effort and cost regarding positioning of the apparatus which comprises an apparatus can also be held down.

ここで、検査対象となるあるウェーハ1について、その端面のある1箇所である被検査端部Pが前記基準位置Qに位置するように、支持機構40、LED12及びカメラ20の相対位置を位置決めした場合(ステップS1〜S17の処理を開始する準備が完了した状態)を考える。
この場合、その後、前記支持機構40によってウェーハ1を回転させて被検査端部Pを変更(S16)しても、ウェーハ1の端面のそれぞれの形状がほぼ等しければ(同種のウェーハ1であれば)、LED12それぞれに対応する正反射光領域Sxは、被検査端部Pが異なってもほぼ等しい。
そこで、傷検査装置Zによる傷検査処理(図8)では、1つの被検査端部Pについて実行されたステップS1〜S6の処理(前記第1の光源制御手段及び前記正反射光領域特定・記録手段の処理に相当)によって得られた正反射光領域Sxの情報(ステップS4で記録された情報)が、複数の被検査端部Pそれぞれに対して実行される傷判別処理(S11:傷判別手段の処理の一例)に用いられるように構成されている。
これにより、複数の被検査端部Pについての傷の検査を行う場合に、ステップS1〜S6の処理を、複数の被検査端部Pそれぞれについて実行する場合に比べ、検査時間をより短縮できる。
もちろん、あるウェーハ1の被検査端部Pについて実行したステップS1〜S6の処理の結果(正反射光領域Sxの情報)を、他のウェーハ1における複数の被検査端部Pについて実行される傷判別処理(S11:傷判別手段の処理の一例)に用いられるようにしてもよい。
Here, the relative position of the support mechanism 40, the LED 12, and the camera 20 is positioned so that the inspected end portion P, which is one place on the end face, is located at the reference position Q for the wafer 1 to be inspected. Consider a case (a state in which preparations for starting the processing of steps S1 to S17 are completed).
In this case, even after the wafer 1 is rotated by the support mechanism 40 and the end portion P to be inspected is changed (S16), if the shapes of the end faces of the wafer 1 are substantially equal (if the same type of wafer 1 is used). ), The regular reflection light region Sx corresponding to each of the LEDs 12 is substantially the same even if the inspected end portion P is different.
Therefore, in the flaw inspection process (FIG. 8) by the flaw inspection apparatus Z, the processing of steps S1 to S6 executed for one inspection end P (the first light source control means and the specular reflection light area identification / recording). Scratch discrimination processing (S11: Scratch discrimination) in which the information of the regularly reflected light region Sx (information recorded in step S4) obtained by the processing of the means is executed for each of the plurality of end portions P to be inspected. It is configured to be used for an example of processing of means.
Thereby, when performing the test | inspection of the damage | wound about several to-be-inspected edge part P, compared with the case where the process of step S1-S6 is performed about each of several to-be-tested edge part P, inspection time can be shortened more.
Of course, the results of the processing in steps S1 to S6 (information about the specular reflection light region Sx) performed on the inspection end portion P of a certain wafer 1 are used as the scratches executed on a plurality of inspection end portions P of other wafers 1. You may make it use for a discrimination | determination process (S11: An example of a process of a damage | wound discrimination | determination means).

[傷検査装置Z’(応用例)]
次に、図9を参照しつつ、傷検査装置Zの応用例である傷検査装置Z’について説明する。以下、傷検査装置Z’について、前述した傷検査装置Zと異なる点についてのみ説明する。なお、図9において、図1に示した構成要素と同じものについては、同じ符号を記している。
図9に示すように、傷検査装置Z’は、被検査端部Pからの反射光の像を撮像するカメラ20として2台のカメラ20R、20Lを備え、それらが、被検査端部Pに対して各々異なる方向に配置されている。以下、それぞれ第1カメラ20R、第2カメラ20Lと称する。
さらに、傷検査装置Z’は、前述の計算機30の代わりに、実行するプログラムの一部が異なる計算機30’を備えている。
[Scratch inspection device Z '(application example)]
Next, a wound inspection apparatus Z ′, which is an application example of the wound inspection apparatus Z, will be described with reference to FIG. Hereinafter, only the difference between the scratch inspection apparatus Z described above and the scratch inspection apparatus Z will be described. In FIG. 9, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
As shown in FIG. 9, the wound inspection apparatus Z ′ includes two cameras 20R and 20L as the camera 20 that captures an image of reflected light from the inspected end P, and these are provided in the inspected end P. They are arranged in different directions. Hereinafter, they are referred to as a first camera 20R and a second camera 20L, respectively.
Further, the flaw inspection apparatus Z ′ includes a computer 30 ′ that is different from the computer 30 described above and that has a part of the program to be executed.

図9に示す例では、2台のカメラ20R、20Lは、被検査端部Pをその正面方向から、ウェーハ1(薄片試料)が縦方向となるように見た場合に、被検査端部Pを左右の対称な2方向それぞれから撮像して画像データを取得する。
また、2台のカメラ20R、20Lは、基準位置Q(即ち、被検査端部P)を基点として90°をなす方向(ウェーハ1の面方向に対して±45°の方向)に配置されている。これにより、両カメラ20R、20L各々は、被検査端部Pの全領域(全面)のうちの一部の領域(各々の配置位置から見える領域)で反射した反射光の輝度を検出する。
そして、計算機30’は、図8に示したステップS4及びS11において、2つのカメラにより得られる画像データ(前記第1画像データ及び前記第2画像データ)それぞれについて処理(正反射光領域の特定と記録の処理、及び傷判別処理)を実行する。
In the example shown in FIG. 9, when the two cameras 20R and 20L are viewed from the front direction of the inspected end portion P so that the wafer 1 (thin sample) is in the vertical direction, the inspected end portion P Is imaged from each of two symmetrical left and right directions to obtain image data.
The two cameras 20R and 20L are arranged in a direction that forms 90 ° with respect to the reference position Q (that is, the end portion P to be inspected) (direction of ± 45 ° with respect to the surface direction of the wafer 1). Yes. Thereby, each of the cameras 20R and 20L detects the brightness of the reflected light reflected in a part of the entire region (entire surface) of the end portion P to be inspected (region visible from each arrangement position).
Then, the computer 30 ′ performs processing (specific specular light region identification and processing) for each of the image data (the first image data and the second image data) obtained by two cameras in steps S4 and S11 shown in FIG. Recording process and scratch determination process).

また、計算機30’は、LED駆動回路11を通じて複数のLED12を順次切り替えて点灯させる過程(前記一部点灯状態の切り替えを行う過程)において、2つのカメラ20R、20L各々に対応する複数のLED12を同時に点灯させるよう制御する(第1の光源制御手段の一例)。
図9に示すように、円弧上に複数配列されたLED12のうち、第1カメラ20Rに対し、第2カメラ20Lとは反対側に配置されているLED12Rの一部(例えば、LED12Ra)については、その出力光は、ウェーハ1により遮断されて第2カメラ20Lには到達しない(像が検出されない)。
同様に、第2カメラ20Lに対し、第1カメラ20Rとは反対側に配置されているLED12Lの一部(例えば、LED12La)については、その出力光は、ウェーハ1により遮断されて第2カメラ20Lには到達しない。
そこで、計算機30’は、前述したステップS2(図8参照)において、第1カメラ20Rに対応する一部のLED(LED12Raなど)と、第2カメラ20Lに対応する一部のLED(LED12Laなど)とが同時に点灯するようLED駆動回路11を制御する。
同様に、計算機30’は、LED駆動回路11を通じて前記一部消灯状態の切り替えを行う過程(ステップS8)において、2つのカメラ20R、20L各々に対応する複数のLED12を同時に消灯させるよう制御する(第2の光源制御手段の一例)。
これにより、検査時間を短縮できる。
なお、図9に示した傷検査装置Z’は、2台のカメラ20を備えるものであるが、3台以上のカメラ20を備えた構成としても、同様の作用効果が得られる。
Further, the computer 30 ′ switches the plurality of LEDs 12 corresponding to each of the two cameras 20 </ b> R and 20 </ b> L in the process of sequentially switching the plurality of LEDs 12 through the LED driving circuit 11 and lighting them (the process of switching the partial lighting state). Control is performed so that the lights are turned on simultaneously (an example of the first light source control means).
As shown in FIG. 9, among a plurality of LEDs 12 arranged on a circular arc, a part of the LEDs 12R (for example, LED 12Ra) arranged on the opposite side to the second camera 20L with respect to the first camera 20R, The output light is blocked by the wafer 1 and does not reach the second camera 20L (an image is not detected).
Similarly, with respect to a part of the LED 12L (for example, the LED 12La) disposed on the opposite side to the first camera 20R with respect to the second camera 20L, the output light is blocked by the wafer 1 and the second camera 20L. Will not reach.
Therefore, the computer 30 ′, in the above-described step S2 (see FIG. 8), some of the LEDs (such as LED12Ra) corresponding to the first camera 20R and some of the LEDs (such as LED12La) corresponding to the second camera 20L. And the LED driving circuit 11 are controlled so as to light up simultaneously.
Similarly, in the process of switching the partially off state through the LED drive circuit 11 (step S8), the computer 30 ′ controls the plurality of LEDs 12 corresponding to the two cameras 20R and 20L to be turned off simultaneously (step S8). Example of second light source control means).
Thereby, inspection time can be shortened.
The flaw inspection apparatus Z ′ shown in FIG. 9 includes two cameras 20, but the same operation and effect can be obtained with a configuration including three or more cameras 20.

以上に示した実施形態では、拡散光源であるLED12をそのまま光源(点光源)として採用している。このような構成を採用できる理由は、各LED12が、被検査端部Pの大きさ(奥行きの長さ)に比べて十分に遠い距離に配置されており、各LED12の光が被検査端部Pにおいて平行光とみなせるためである。
一方、LED12等の光源を被検査端部Pに近づけて配置する場合、その光源の光を、レンズを用いて平行光とした上で被検査端部Pに照射することが望ましい。
また、前述した実施形態では、光源としてLED12を採用しているが、レーザダイオードや白熱電球、蛍光灯など、他の種類の光源を採用してもかまわない。
また、前述した実施形態では、ウェーハ1の端面の形状を、ウェーハ1の厚み方向全体に渡って検査するため、カメラ20は、ウェーハ1を真横から(被検査端部Pの正面から)見るように設定されていた。しかしながら、カメラ20は、目的に応じて前述の実施形態とは異なる位置及び向きで設置されることも考えられる。
なお、傷検査装置Z、Z’によれば、アルミサブストレート、ガラスサブストレートなどの薄片試料についても、同様に端面の傷検査が可能である。
In the embodiment described above, the LED 12 that is a diffused light source is directly used as a light source (point light source). The reason why such a configuration can be adopted is that each LED 12 is arranged at a distance far enough compared to the size (depth length) of the end portion P to be inspected, and the light of each LED 12 is the end portion to be inspected. This is because P can be regarded as parallel light.
On the other hand, when a light source such as the LED 12 is disposed close to the inspection end P, it is desirable to irradiate the inspection end P with the light from the light source as parallel light using a lens.
In the above-described embodiment, the LED 12 is used as the light source. However, other types of light sources such as a laser diode, an incandescent bulb, and a fluorescent lamp may be used.
In the above-described embodiment, since the shape of the end face of the wafer 1 is inspected over the entire thickness direction of the wafer 1, the camera 20 looks at the wafer 1 from the side (from the front of the inspected end portion P). Was set to. However, it is conceivable that the camera 20 is installed at a position and orientation different from those of the above-described embodiments according to the purpose.
In addition, according to the flaw inspection apparatuses Z and Z ′, the flaw inspection of the end face can be similarly performed on a thin sample such as an aluminum substrate or a glass substrate.

また、前述した実施形態では、被検査端部Pからの反射光を直接的にカメラ20に入射させる構成を示した。しかしながら、被検査端部Pからの反射光を変向させる光学機器(ミラーなど)を設け、その光学機器により変向された反射光をカメラ20に入射させる構成も考えられる。これにより、光源(LED12)が配置される平面に沿う方向への反射光を検出したい場合に、設置スペースが比較的大きいカメラ20と光源との干渉を回避できる。これにより、光照射角度の範囲を拡大でき、被検査端部Pにおける傷の検査範囲をより広げることができる。
また、前述した実施形態に係る傷検査装置Zは、ほぼ円形板状(円盤状)のウェーハ1を検査対象とするものであるが、支持機構を置き換えれば、矩形の板状など、他の形状の薄片試料を検査対象とすることもできる。
In the above-described embodiment, the configuration in which the reflected light from the end portion P to be inspected is directly incident on the camera 20 has been described. However, a configuration is also conceivable in which an optical device (such as a mirror) that changes the reflected light from the end P to be inspected is provided and the reflected light that has been changed by the optical device is incident on the camera 20. Thereby, when it is desired to detect reflected light in a direction along a plane on which the light source (LED 12) is arranged, interference between the camera 20 and the light source having a relatively large installation space can be avoided. Thereby, the range of a light irradiation angle can be expanded and the inspection range of the flaw in the to-be-inspected edge part P can be expanded more.
Further, the scratch inspection apparatus Z according to the above-described embodiment is intended to inspect a substantially circular plate-shaped (disk-shaped) wafer 1, but if the support mechanism is replaced, other shapes such as a rectangular plate shape may be used. It is also possible to use a thin piece sample as an inspection object.

また、前述した実施形態では、LED12(光源)が、基準位置Q(被検査端部P)から見てほぼ360°に近い範囲に渡って配列された例を示したが、これに限るものではない。
例えば、LED12(光源)が、基準位置Q(被検査端部P)から見て、被検査端部Pの正面方向を中心として左右の所定角度範囲(例えば±90°の範囲)に渡って配列されたような構成も考えられる。
これにより、ウェーハ1の端面(外側に出っ張った端面)において、少なくとも最も傷が生じやすい頂点部分及びその周辺については、傷の検査が可能となる。
また、前記支持機構40は、前述した構成に限らず、ウェーハ1の中心位置を吸引することによって支持及び回転させる機構等、他の構成により実現することも考えられる。
また、前述した実施形態では、ステップS2(図8参照)において、1つのLED12のみが点灯した前記1個点灯状態として前記第1画像データを取得する例を示したが、これに限るものではない。
例えば、図1に示す傷検査装置Zが、ステップS2の処理を実行する過程において、LED12の点灯状態(一部点灯状態)を、被検査端部P(基準位置Q)から見た方向の角度差が所定角度(例えば200°程度)以上の方向に存在する2つのLED12を同時に点灯した状態とすることも考えられる。即ち、複数のLED12のうち、前記正反射光領域Sxが比較的大きく離れて分離し、それらがいずれのLED12に対応するものであるかの識別が容易な(識別方法が既知である)ものを複数同時に点灯させるのである。例えば、1番目からn番目のLED12が、被検査端部Pを中心とする角度が2°ごと異なる位置に配置されており、前記所定角度を200°とした場合、i番目のLEDと(i+100)番目のLEDとを同時に点灯した状態とする。この場合、ステップS4において、計算機30は、同時点灯した2つのLED12それぞれに対応する2つの前記正反射光領域Sxを検出することになる。また、計算機30は、検出した2つの正反射光領域Sxそれぞれについて、右側に存在するか左側に存在するかによって、点灯した2つのLED12のいずれに対応するものであるかを識別する。
In the above-described embodiment, the example in which the LEDs 12 (light sources) are arranged over a range close to 360 ° when viewed from the reference position Q (inspected end portion P) is shown. However, the present invention is not limited to this. Absent.
For example, the LEDs 12 (light sources) are arranged over a predetermined angular range (for example, a range of ± 90 °) on the left and right with the front direction of the end portion P to be inspected as the center when viewed from the reference position Q (the end portion to be inspected P). Such a configuration is also conceivable.
As a result, on the end face of the wafer 1 (the end face protruding outward), it is possible to inspect the scratch at least at the apex portion and its periphery where damage is most likely to occur.
The support mechanism 40 is not limited to the above-described configuration, and may be realized by other configurations such as a mechanism that supports and rotates the center position of the wafer 1 by suction.
In the above-described embodiment, the example in which the first image data is acquired as the single lighting state in which only one LED 12 is lit in step S2 (see FIG. 8) is not limited to this. .
For example, in the process in which the wound inspection apparatus Z shown in FIG. 1 executes the process of step S2, the angle in the direction when the lighting state (partial lighting state) of the LED 12 is viewed from the end portion P (reference position Q) to be inspected. It is also conceivable that two LEDs 12 present in a direction where the difference is equal to or larger than a predetermined angle (for example, about 200 °) are lit simultaneously. That is, among the plurality of LEDs 12, the specularly reflected light region Sx is separated by a relatively large distance, and it is easy to identify which LED 12 corresponds to them (the identification method is known). A plurality of lights are turned on simultaneously. For example, the 1st to nth LEDs 12 are arranged at positions whose angles around the inspected end P are different by 2 °, and when the predetermined angle is 200 °, (i + 100) ) The LED is turned on at the same time. In this case, in step S4, the computer 30 detects the two regular reflection light regions Sx corresponding to the two LEDs 12 that are simultaneously turned on. Further, the computer 30 identifies which of the two regularly-reflected light regions Sx detected corresponds to one of the two lit LEDs 12 depending on whether it is on the right side or the left side.

ところで、複数の光源(前述の実施形態ではLED12)を切り替えて被検査端部Pに光を照射する光照射装置10を用いる場合、光源それぞれの個体差により、各光源から基準位置Qの被検査端部Pに照射される光の光量(強度)にばらつきが生じ得る。そこで、そのばらつきが極力小さくなるよう予め調整することが重要である。
具体的には、被検査端部Pが配置される基準位置Qに光センサを配置し、各光源を順次切り替えて点灯させたときに、その光センサで検出される光強度がほぼ一定のレベルとなるように各光源に供給する電力(電圧や電流)、即ち、各光源の発光量(発光強度)を予め調整しておく。
例えば、光源がLEDである場合、各LEDに対する電力供給ラインに可変抵抗を設け、この可変抵抗の抵抗値を調整することによって各LEDへの供給電流を予め調整する。或いは、各LEDに対する電力供給をパルス幅変調(PWM)によって制御可能とするパルス幅変調装置を設け、これによって各LEDへの供給電力を予め調整する。
その他、被検査端部Pが配置される基準位置Qに反射方向や反射率が既知の反射部材(鏡など)を配置し、各光源を順次切り替えて点灯させたときにカメラ20で検出される光強度のばらつきに基づいて、光源ごとの光強度の補正係数を予め算出して記憶しておくことも考えられる。そして、実際の検査時には、その補正係数に基づく補正後の測定値(光強度分布)を用いて検査する。
以上に示すような調整を行うことにより、光源の特性のばらつきに起因する検査誤差が発生することを回避できる。
By the way, when using the light irradiation apparatus 10 that switches a plurality of light sources (the LEDs 12 in the above-described embodiment) and irradiates light to the end portion P to be inspected, the inspection of the reference position Q from each light source due to individual differences of each light source. Variations may occur in the amount of light (intensity) of the light irradiated to the end portion P. Therefore, it is important to adjust in advance so that the variation becomes as small as possible.
Specifically, when a photosensor is arranged at the reference position Q where the end P to be inspected is arranged, and each light source is sequentially switched and lit, the light intensity detected by the photosensor is at a substantially constant level. Then, the power (voltage or current) supplied to each light source, that is, the light emission amount (light emission intensity) of each light source is adjusted in advance.
For example, when the light source is an LED, a variable resistor is provided on the power supply line for each LED, and the supply current to each LED is adjusted in advance by adjusting the resistance value of this variable resistor. Alternatively, a pulse width modulation device that can control the power supply to each LED by pulse width modulation (PWM) is provided, and thereby the power supplied to each LED is adjusted in advance.
In addition, it is detected by the camera 20 when a reflecting member (mirror or the like) whose reflection direction or reflectance is known is arranged at the reference position Q where the end P to be inspected is arranged, and each light source is sequentially switched on. It is also conceivable that a light intensity correction coefficient for each light source is calculated and stored in advance based on variations in light intensity. At the time of actual inspection, the inspection is performed using the corrected measurement value (light intensity distribution) based on the correction coefficient.
By performing the adjustment as described above, it is possible to avoid the occurrence of inspection errors due to variations in the characteristics of the light source.

本発明は、半導体ウェーハ、ハードディスク用のアルミサブストレートやガラスサブストレート等の薄片試料の端面についての傷検査装置への利用が可能である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to a scratch inspection apparatus for an end face of a thin sample such as an aluminum substrate or a glass substrate for a semiconductor wafer or hard disk.

本発明の実施形態に係る傷検査装置Zの概略構成図。The schematic block diagram of the wound inspection apparatus Z which concerns on embodiment of this invention. 光照射角度及び表面角度の定義を表す図。The figure showing the definition of a light irradiation angle and a surface angle. 被検査端部の形状及び傷検査装置Zのカメラによる第1撮影画像の例(第1例)を表した図。The figure showing the example (1st example) of the shape of the to-be-inspected edge part, and the 1st picked-up image by the camera of the wound inspection apparatus Z. 被検査端部の形状及び傷検査装置Zのカメラによる第1撮影画像の例(第2例)を表した図。The figure showing the example (2nd example) of the shape of a to-be-inspected edge part, and the 1st picked-up image by the camera of the wound inspection apparatus Z. 傷検査装置Zによる第1撮影画像の2値化画像の一例を表す図。The figure showing an example of the binarized image of the 1st picked-up image by the wound inspection apparatus Z. 傷検査装置Zによる複数の第1撮影画像の2値化画像に基づく論理和画像の一例を表す図。The figure showing an example of the logical sum image based on the binarized image of the some 1st picked-up image by the wound inspection apparatus Z. 傷検査装置Zのカメラによる第2撮影画像の例を表した図。The figure showing the example of the 2nd picked-up image by the camera of the wound inspection apparatus Z. 傷検査装置Zによる検査処理の手順を表すフローチャート。The flowchart showing the procedure of the inspection process by the wound inspection apparatus. 傷検査装置Zの応用例である傷検査装置Z’の概略構成を表す図。The figure showing the schematic structure of the flaw inspection apparatus Z 'which is an application example of the flaw inspection apparatus Z.

符号の説明Explanation of symbols

Z、Z’…傷検査装置
1…ウェーハ
10…光照射装置
11…LED駆動回路
12…LED
13…切り欠き部
20…カメラ
30、30’…計算機
40…支持機構
Z, Z '... Scratch inspection device 1 ... Wafer 10 ... Light irradiation device 11 ... LED drive circuit 12 ... LED
13 ... Notch 20 ... Camera 30, 30 '... Computer 40 ... Support mechanism

Claims (11)

薄片試料の光沢を有する端面である被検査端部における傷の有無を検査する傷検査装置であって、
前記薄片試料の表裏の面に略直交する一の平面内に配置され、前記被検査端部に対しそれぞれ異なる方向から光を照射する複数の光源と、
前記被検査端部を所定方向から撮像して画像データを取得する撮像手段と、
前記複数の光源の点灯状態を、互いに隣接する一部の光源であって順次異なる光源のみが点灯した一部点灯状態になるよう切り替え制御を行う第1の光源制御手段と、
前記一部点灯状態それぞれにおいて前記撮像手段により得られる画像データそれぞれに基づいて、点灯中の前記光源それぞれについて、その光の前記被検査端部での正反射光により形成される像の画像領域である正反射光領域を特定し、該正反射光領域とこれに対応する光源の識別情報とを対応付けて所定の記憶手段に記録する正反射光領域特定・記録手段と、
前記複数の光源の点灯状態を、互いに隣接する一部の光源であって順次異なる一部の光源のみが消灯した一部消灯状態になるよう切り替え制御を行う第2の光源制御手段と、
前記一部点灯状態に続いて行われる前記一部消灯状態それぞれにおいて前記撮像手段により得られる画像データそれぞれについて、点灯中の全ての前記光源に対応する前記正反射領域以外の画像領域であって消灯中の前記光源に対応する前記正反射領域と重複する領域の一部若しくは全部である興味領域内に所定輝度以上の像が存在するか否かを判別することにより、前記被検査端部における傷の有無を判別する傷判別手段と、
を具備してなることを特徴とする傷検査装置。
A wound inspection apparatus for inspecting the presence or absence of scratches at the end portion to be inspected, which is the glossy end face of a thin sample,
A plurality of light sources arranged in a plane substantially orthogonal to the front and back surfaces of the thin sample, and irradiating light from different directions with respect to the end portion to be inspected,
Imaging means for capturing image data by capturing the inspected end from a predetermined direction;
First light source control means for performing switching control so that the lighting states of the plurality of light sources are partly light sources adjacent to each other and only different light sources are sequentially turned on;
Based on the image data obtained by the imaging means in each of the partially lit states, for each of the light sources that are lit, in the image area of the image formed by the specularly reflected light at the inspected end of the light A specularly reflected light area is specified, and the specularly reflected light area is specified and recorded in a predetermined storage means in association with the identification information of the light source corresponding to the specularly reflected light area;
A second light source control means for performing switching control so that a lighting state of the plurality of light sources is a partial light- off state in which only a part of light sources adjacent to each other and sequentially differing light sources are turned off;
With respect to each of the image data obtained by the imaging means in each of the partial light- off states performed following the partial light-on state, the image data other than the regular reflection regions corresponding to all the light sources that are lit are turned off. By determining whether or not an image having a predetermined luminance or higher is present in a region of interest that is a part or all of a region overlapping with the regular reflection region corresponding to the light source in the inside, scratches on the inspected end portion Scratch detection means for determining the presence or absence of,
A flaw inspection apparatus comprising:
前記一部点灯状態が、1つの光源のみが点灯した状態、又は前記被検査端部から見た方向の角度差が所定角度以上の方向に存在する複数の光源が同時に点灯した状態であり、かつ前記一部消灯状態が、前記被検査端部から見た方向の角度差が所定角度以内の範囲に存在する複数の光源が同時に消灯した状態である請求項1に記載の傷検査装置。 Wherein some lighting state, Ri state where only one light source is lit, or the state der the angular difference in the direction as viewed from the inspected end a plurality of light sources that are present in the direction of a predetermined angle or more are lit at the same time, 2. The flaw inspection apparatus according to claim 1, wherein the partial light extinction state is a state in which a plurality of light sources existing in a range in which an angle difference in a direction viewed from the end portion to be inspected is within a predetermined angle are extinguished simultaneously . 前記複数の光源が、前記被検査端部の配置位置を中心とする略円弧に沿って配置されてなる請求項1又は2に記載の傷検査装置。 The flaw inspection apparatus according to claim 1 or 2 , wherein the plurality of light sources are arranged along a substantially arc centering on an arrangement position of the end portion to be inspected. 前記正反射光領域特定・記録手段が、画像データにおける輝度値が突出している画素により形成される領域を前記正反射光領域として特定してなる請求項1〜3のいずれかに記載の傷検査装置。 The flaw inspection according to any one of claims 1 to 3 , wherein the specular reflection light area specifying / recording unit specifies, as the specular reflection light area, an area formed by pixels having a luminance value protruding from image data. apparatus. 前記被検査端部をその正面方向から前記薄片試料が縦方向となるように見た場合に、前記被検査端部を左右の略対称な2方向それぞれから撮像して画像データを取得する2つの前記撮像手段を具備し
前記正反射光領域特定・記録手段及び前記傷判別手段が、2つの前記撮像手段により得られる画像データそれぞれについて処理を実行してなる請求項1〜4のいずれかに記載の傷検査装置。
When the end portion to be inspected is viewed from the front direction so that the thin sample is in the vertical direction, the end portion to be inspected is imaged from two substantially symmetrical left and right directions to obtain image data. Comprising the imaging means ;
The flaw inspection apparatus according to any one of claims 1 to 4 , wherein the specularly reflected light region specifying / recording unit and the flaw discriminating unit execute processing on each of the image data obtained by the two imaging units.
2つの前記撮像手段は、その光軸が、前記被検査端部を通って略90°で交差するように配置されてなる請求項5に記載の傷検査装置。 The wound inspection apparatus according to claim 5 , wherein the two image pickup units are arranged such that their optical axes intersect each other at approximately 90 ° through the end portion to be inspected . 前記複数の光源が、前記2つの撮像手段に対応して、前記被検査端部に対して左右の略対称な2方向それぞれから光を照射するべく、前記被検査端部に対して左右略対称に配置された2つの光源群によって構成され
前記第1の光源制御手段が、前記各光源群に含まれる複数の光源の点灯状態を、前記2つの光源群に含まれ、前記被検査端部に対して左右略対称に配置され、互いに隣接する一部の光源であって順次異なる2個の光源のみが点灯した一部点灯状態になるよう切り替え制御を行うものであり
前記第2の光源制御手段が、前記各光源群に含まれる複数の光源の点灯状態を、前記2つの光源群に含まれ、前記被検査端部に対して左右略対称に配置され、互いに隣接する一部の光源であって順次異なる2個の光源のみが消灯した一部消灯状態になるよう切り替え制御を行うものであり
前記第1の光源制御手段が、前記一部点灯状態における光源の点灯状態の切り替えを行う過程において、前記2つの光源群に含まれ、前記被検査端部に対して左右略対称に配置され、互いに隣接する一部の光源を同時に点灯させてなる請求項5又は6に記載の傷検査装置。
The plurality of light sources correspond to the two imaging means so as to irradiate light from each of two substantially symmetrical directions on the left and right sides with respect to the inspected end portion. Composed of two light source groups arranged in
The first light source control means includes lighting states of a plurality of light sources included in each of the light source groups included in the two light source groups, disposed substantially symmetrically with respect to the end portion to be inspected, and adjacent to each other. Switching control is performed so that only a part of the two light sources that are sequentially different and the two light sources that are sequentially turned on are partially lit.
The second light source control means includes lighting states of a plurality of light sources included in each of the light source groups included in the two light source groups, disposed substantially symmetrically with respect to the end portion to be inspected, and adjacent to each other. Switching control is performed so that only a part of the two light sources that are sequentially different and only two light sources that are sequentially turned off are partially turned off .
The first light source control means is included in the two light source groups in the process of switching the lighting state of the light source in the partially lit state, and is disposed substantially symmetrically with respect to the end portion to be inspected. The wound inspection apparatus according to claim 5 or 6 , wherein a part of light sources adjacent to each other are turned on simultaneously .
前記第2の光源制御手段が、前記一部消灯状態における光源の点灯状態の切り替えを行う過程において、前記2つの光源群に含まれ、前記被検査端部に対して左右略対称に配置され、互いに隣接する一部の光源を同時に消灯させてなる請求項5〜7のいずれかに記載の傷検査装置。 The second light source control means is included in the two light source groups in the process of switching the lighting state of the light source in the partially off state , and is disposed substantially symmetrically with respect to the end portion to be inspected. The wound inspection apparatus according to any one of claims 5 to 7 , wherein a part of light sources adjacent to each other are turned off simultaneously. 前記薄片試料が略円盤状の半導体ウェーハである請求項1〜8のいずれかに記載の傷検査装置。 The flaw inspection apparatus according to claim 1 , wherein the thin piece sample is a substantially disk-shaped semiconductor wafer . 1つの前記被検査端部について実行された前記第1の光源制御手段及び前記正反射光領域特定・記録手段の処理によって得られた前記正反射光領域の情報が、複数の前記被検査端部それぞれに対して実行される前記傷判別手段の処理に用いられてなる請求項1〜9のいずれかに記載の傷検査装置。 The information on the specularly reflected light area obtained by the processing of the first light source control means and the specularly reflected light area specifying / recording means executed for one of the inspected end parts includes a plurality of the inspected end parts. The flaw inspection apparatus according to any one of claims 1 to 9 , wherein the flaw inspection device is used for processing of the flaw discriminating means executed for each of the flaws. 薄片試料の光沢を有する端面である被検査端部における傷の有無を検査する傷検査方法であって
前記薄片試料の表裏の面に略直交する一の平面内に配置され、前記被検査端部に対しそれぞれ異なる方向から光を照射する複数の光源の点灯状態を、互いに隣接する一部の光源であって順次異なる一部の光源のみが点灯した一部点灯状態になるよう所定の制御手段により切り替え制御を行う第1の光源制御工程と
前記被検査端部を所定方向から撮像して画像データを取得する撮像手段により前記一部点灯状態それぞれにおいて得られる画像データそれぞれについて、点灯中の前記光源の光の前記被検査端部での正反射光により形成される像の領域である正反射光領域を特定し、該正反射光領域とこれに対応する光源の識別情報とを対応付けて所定の記憶手段に記録する正反射光領域特定・記録工程と
前記複数の光源の点灯状態を、互いに隣接する一部の光源であって順次異なる一部の光源のみが消灯した一部消灯状態になるよう所定の制御手段により切り替え制御を行う第2の光源制御工程と
前記一部点灯状態に続いて行われる前記一部消灯状態それぞれにおいて前記撮像手段により得られる画像データそれぞれについて、点灯中の全ての前記光源に対応する前記正反射領域以外の画像領域であって消灯中の前記光源に対応する前記正反射領域と重複する領域の一部若しくは全部である興味領域内に所定輝度以上の像が存在するか否かを判別することにより、前記被検査端部における傷の有無を判別する傷判別工程と
を有してなることを特徴とする傷検査方法
A scratch inspection method for inspecting the presence or absence of scratches at the end portion to be inspected, which is the glossy end surface of a thin sample ,
The lighting states of a plurality of light sources that are arranged in one plane substantially orthogonal to the front and back surfaces of the thin sample and irradiate light from different directions to the end portion to be inspected are a part of the light sources adjacent to each other. A first light source control step of performing switching control by a predetermined control means so that only a part of the different light sources are sequentially turned on ,
For each of the image data obtained in each of the partially lit states by the imaging means that captures the imaged edge from a predetermined direction and acquires image data, the light of the light source that is lit is positive at the edge to be inspected. A specular reflection light area that is an area of an image formed by reflected light is specified, and the specular reflection light area is specified and recorded in a predetermined storage unit in association with identification information of the corresponding light source.・ Recording process ,
Second light source control for performing switching control by a predetermined control means so that the lighting states of the plurality of light sources are in a partially extinguished state in which only some of the light sources adjacent to each other and sequentially differing light sources are extinguished. Process ,
With respect to each of the image data obtained by the imaging means in each of the partial light-off states performed following the partial light-on state, the image data other than the regular reflection regions corresponding to all the light sources that are lit are turned off. By determining whether or not an image having a predetermined luminance or higher is present in a region of interest that is a part or all of a region overlapping with the regular reflection region corresponding to the light source in the inside, scratches on the inspected end portion A scratch determination process for determining the presence or absence of
A scratch inspection method comprising:
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