JP5544894B2

JP5544894B2 - ウエハ検査装置及びウエハ検査方法

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Publication number: JP5544894B2
Application number: JP2010010641A
Authority: JP
Inventors: 昭一児谷
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2010-01-21
Filing date: 2010-01-21
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2030-01-21
Also published as: JP2011151165A

Description

本発明は、ウエハ検査装置及びウエハ検査方法に関する。

従来、回路が形成された半導体ウエハにおける配線の外観的な検査が、自動外観検査装置を用いて行われている。この自動外観検査装置は、予め登録されている良品画像と検査対象物である半導体ウエハを撮像した検査画像とを比較し、検査画像から欠陥を抽出して合否判定を実施するようになっている。

また、焦点距離の異なる複数のレンズが円周状に配置されたターレットを回転させることにより、光路内に配するレンズを交換して、焦点距離を速やかに切り替えることを可能にする技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平１０−１８９４２７号公報

ところで近年、半導体ウエハにおける配線の寸法微細化が進んだことにより、高分解能画像を取得するために検査装置で高倍率のレンズを使用する機会が増えている。高倍率レンズを使用する場合、焦点深度が浅くなるので、検査対象物のウエハが載置されるステージの加工精度（例えば、ステージの凹凸）などの影響でウエハ面に起伏が生じていると、基準位置でフォーカスを合わせた状態のレンズで一律にウエハ全面の検査を行う際、ウエハ面の起伏に起因する焦点ずれなどによりピントが合わなくなる部分が生じる。そして、ピントが合わずウエハの検査画像がぼけてしまっていると、良品画像と適正に比較できないという問題が生じてしまう。
そこで、レンズを光軸方向に移動させてピント合わせを行おうとしても焦点深度が浅いため、その微調整が困難となることがある。撮像ポイント毎にピントを微調整する作業が手間取るとウエハ全面の撮像に時間を要してしまい、検査工程が煩雑になってしまう。
また、ターレットの回転などによってレンズを交換する場合でも、ウエハの全面を走査する外観検査における全撮像ポイントにおいて多くのレンズの中から撮像に最適なレンズを選択するためには時間を要してしまうことがある。

そこで、本発明の課題は、ウエハの外観検査の簡便化を図ることである。

以上の課題を解決するため、本発明の一の態様は、ウエハ検査装置であって、
ウエハが載置されるステージと、
前記ウエハに対向する所定位置に配される対物レンズと、光軸方向における前記対物レンズとの距離がそれぞれ異なる複数の中間レンズのうち何れか１つと、の組み合わせ毎にそのレンズ系の焦点距離を切り替えるレンズ切替部と、
前記レンズ系を通じて前記ウエハを撮像する撮像部によって前記ウエハの撮像対象箇所を撮像可能とするように、前記レンズ系に対して前記ステージを相対的に移動させ、前記ウエハの撮像対象箇所を調整する撮像箇所調整部と、
前記レンズ切替部と前記撮像箇所調整部とを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記撮像箇所調整部を動作制御し、前記ウエハに予め定められている複数の基準位置に順次前記対物レンズを合わせるとともに、前記レンズ切替部を動作制御して、前記光軸中に配する中間レンズを切り替えて、複数の中間レンズのうち最適な画像が前記撮像部で撮像可能となる中間レンズを前記基準位置毎に対応付ける処理を実行し、さらに前記制御部が、前記複数の基準位置に対応付けられた中間レンズに応じて前記ウエハの全面を区分した領域を設定する処理を実行した後、
前記制御部が前記撮像箇所調整部を動作制御して、前記レンズ系を通じて前記ウエハの全面を走査して前記ウエハの表面を前記撮像部で撮像する際、そのウエハの撮像対象箇所となる前記領域に応じて前記制御部が前記レンズ切替部を動作制御して、その領域に対応する中間レンズに切り替える処理を実行する。
また、好ましくは、前記制御部は、前記領域毎に前記中間レンズを切り替えた前記レンズ系で前記ウエハの表面を前記撮像部で撮像した検査画像と、予め定められている前記ウエハの基準画像とを比較して、前記ウエハの欠陥を抽出する処理を実行する。
また、好ましくは、前記複数の基準位置に対応付けられた各中間レンズに応じて設定された、前記ウエハの全面を区分した領域に関するデータを記憶する記憶部を備える。
また、好ましくは、前記レンズ系の焦点深度は、前記レンズ系間でオーバーラップする。

また、本発明の他の態様は、
ウエハが載置されるステージと、前記ウエハに対向する所定位置に配される対物レンズと、同じ光学特性を有する複数の中間レンズが、前記対物レンズの光軸方向に互いに異なる配置に配されたレンズ格納部と、前記対物レンズ及び前記中間レンズを通じて前記ウエハを撮像する撮像部と、を備えるウエハ検査装置を用いるウエハ検査方法であって、
前記対物レンズに対して前記ステージを相対的に移動させて、前記ウエハに予め定められている複数の基準位置に順次前記対物レンズを合わせ、前記光軸中に配する中間レンズを切り替えて、複数の中間レンズのうち最適な画像が前記撮像部で撮像可能となる中間レンズを前記基準位置毎に対応付け、前記複数の基準位置に対応付けられた中間レンズに応じて前記ウエハの全面を区分した領域を設定する工程と、
前記対物レンズ及び前記中間レンズに対して前記ステージを相対的に移動させて、前記対物レンズ及び前記中間レンズを通じて前記ウエハの全面を走査する際、そのウエハの撮像対象箇所となる前記領域に応じて、その領域に対応する中間レンズに切り替えて、前記ウエハの表面を前記撮像部で撮像する工程と、
を備えることを特徴としている。

本発明によれば、ウエハの外観検査の簡便化を図ることができる。

ウエハ検査装置を示す概略図である。ウエハ検査装置によるウエハの外観検査の処理工程を示すフローチャートである。ウエハに関する説明図であり、ウエハに予め定められている基準位置の一例を示す図（ａ）と、各基準位置に対応付けられた中間レンズに応じて区分した領域の一例を示す図（ｂ）である。ウエハの全面を撮像するための走査経路の一例を示す説明図である。ウエハの外観検査の結果を模式的に示す説明図である。

以下に、本発明を実施するための好ましい形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

ウエハ検査装置は、例えば、半導体ウエハに形成された半導体集積回路である複数のチップの良品、不良品を判別するために、半導体ウエハの表面を撮像し、撮像したウエハにおけるチップ部分の検査画像と予め登録されている良品チップの基準画像とを比較して、検査画像から欠陥を抽出するように半導体ウエハの外観検査を行う装置である。

ウエハ検査装置１００は、図１に示すように、ウエハ１が載置されるステージ１０と、ステージ１０の上方に配される対物レンズ２０と、対物レンズ２０を通じてウエハ１を撮像する撮像部３０と、画像撮像用の光を照射する光源部４０と、対物レンズ２０の光軸中に配される中間レンズ５を複数有するターレット５０と、撮像部３０により撮像された画像を表示する表示部６０と、各種データを記憶する記憶部７０と、ステージ１０を対物レンズ２０の光軸方向と直交する方向に移動させるステージ駆動部１１と、対物レンズ２０の位置を調整する対物レンズ駆動部２１と、ターレット５０を回転させるターレット駆動部５１と、装置の各部を制御する制御部８０等を備えている。

ステージ１０は、その上面に載置されたウエハ１を真空吸引して保持する。このステージ１０は、対物レンズ２０の光軸方向と直交する方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）に移動可能に備えられている。また、ステージ１０は、光軸方向を軸心とする回転が可能である。
ステージ駆動部１１は、ステージ１０を対物レンズ２０の光軸方向と直交する方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）に移動させる。また、ステージ駆動部１１は、ステージ１０を対物レンズ２０の光軸方向を軸心として回転させる。
具体的に、ステージ駆動部１１は、対物レンズ２０に対しウエハ１が載置されたステージ１０の位置を、光軸方向と直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向にそれぞれ移動させたり、そのステージ１０を光軸方向に沿うＺ軸を軸心に回転させたりして、対物レンズ２０に対するウエハ１の位置を調整し、対物レンズ２０を通じたウエハ１の撮像対象箇所を調整する撮像箇所調整部として機能する。

対物レンズ２０は、ウエハ１に対する所定位置に配されて、そのウエハ１の撮像対象箇所を部分的に拡大するレンズであり、例えば、Mag×10.0の倍率を有する。なお、対物レンズ２０の倍率は上記した値であることに限らず任意の倍率でよく、また、複数の対物レンズから所望する倍率のレンズを選択可能とする構成であってもよい。
対物レンズ駆動部２１は、ステージ１０に対して一定の距離を保つ所定位置に対物レンズ２０を配するように、対物レンズ２０を光軸方向（Ｚ軸方向）に移動させて、ステージ１０上のウエハ１と対物レンズ２０との距離を調整する。

撮像部３０は、例えば、ＣＣＤカメラであり、対物レンズ２０および中間レンズ５を通じ、ハーフミラー４２を透過したウエハ１の画像を撮像する。この撮像部３０において撮像された画像に関するデータは、制御部８０に送出される。

光源部４０は、例えば、ＬＥＤライトであり、平面ミラー４１とハーフミラー４２の反射によって、ウエハ１の撮像対象箇所に向けて光を照射する。

ターレット５０は、例えば、対物レンズ２０の光軸方向と平行な回転軸５０ａを軸心に回転可能な円板であり、その円周に沿い同じ光学特性を有する複数（本実施形態では８つ）の中間レンズ５が配設されたレンズ格納部である。No.1からNo.8の８つの中間レンズ５は、同じ光学特性を有する同一のレンズであるが、各中間レンズ５は対物レンズ２０の光軸方向に互いに異なる配置となるようにターレット５０に配されており、対物レンズ２０の光軸中に配された各中間レンズ５と対物レンズ２０との光軸方向の距離はそれぞれ数μｍのレベルで異なるようになっている。そして、対物レンズ２０の光軸中に何れか１つの中間レンズ５が配されて、中間レンズ５は対物レンズ２０と組み合わされたレンズ系としてウエハ１の撮像に使用される。この対物レンズ２０と各中間レンズ５とが組み合わされてなる各レンズ系の撮像倍率は同じであり、対物レンズ２０に組み合わされた中間レンズ５に応じて、そのレンズ系の焦点距離が異なるようになっている。
ターレット駆動部５１は、ターレット５０の回転軸５０ａを所定角度ずつ（例えば、本実施形態では４５°ずつ）回転させて、ターレット５０における中間レンズ５のうち１つを対物レンズ２０の光軸中に配して、対物レンズ２０と中間レンズ５を組み合わせたレンズ系毎に焦点距離を切り替えるレンズ切替部として機能する。つまり、対物レンズ２０と中間レンズ５を組み合わせて使用することによって、対物レンズ２０を光軸方向に移動させずに、対物レンズ２０と中間レンズ５とからなるレンズ系の焦点距離を８段階に切り替えることができる。
なお、対物レンズ２０と中間レンズ５が組み合わされて焦点距離が切り替えられた各レンズ系の焦点深度は光軸方向に所定の幅を有しており、ターレット５０に配された中間レンズ５における光軸方向順に隣接する各中間レンズ５が組み込まれているレンズ系間で焦点深度がオーバーラップするようになっている。つまり、ウエハ１の表面に起伏がある場合に、レンズ系の焦点距離を切り替えるために対物レンズ２０と中間レンズ５との組み合わせを変える際に、中間レンズ５を光軸方向順に切り替える焦点距離の変更を行なえば、各レンズ系間で焦点深度がオーバーラップするため、連続的にレンズ系の焦点がウエハ１に合うようになるので、ウエハ１の画像がぼけることなく撮像可能となる。

表示部６０は、例えば、液晶ディスプレイであり、撮像部３０により撮像されたウエハ１の表面の画像などを表示する。

記憶部７０は、例えば、不揮発性の半導体メモリであり、各種データ等を記憶する。
例えば、記憶部７０は、ウエハ１に予め定められている複数の基準位置を示す座標データを記憶している。なお、各基準位置に関する座標データはウエハ１の種類ごとに異なり、基準位置の数もウエハ１の種類やサイズごとに異なる。
また、記憶部７０は、後述する制御部８０によって対応付けられた、ウエハ１の基準位置と中間レンズ５との対応関係を記憶する。
また、記憶部７０は、ウエハ１における複数の基準位置に対応付けられた各中間レンズ５に応じて後述する制御部８０によって設定された、ウエハ１の全面を区分した領域に関するデータを記憶する。
また、記憶部７０は、ウエハ１の種類やサイズごとに、ウエハ１の全面を走査する際の走査経路に関するデータを記憶している。
また、記憶部７０は、ウエハ１の種類ごとに、ウエハ１の良品を示す基準画像に関するデータを記憶している。例えば、基準画像は、ウエハ１上に形成される半導体集積回路のチップ１つ当たりの良品画像である。
また、記憶部７０は、ウエハ１の種類やサイズごとに、ウエハ１上に形成される半導体集積回路のチップの配列とスクライブラインに関するマップデータを記憶している。
また、記憶部７０は、ウエハ１の外観検査結果として得られたウエハ１におけるチップの良品と不良品とを判別したチップの配列に関するマップデータを記憶する。

制御部８０は、ステージ駆動部１１と対物レンズ駆動部２１と撮像部３０を制御して、ステージ１０に載置されたウエハ１を対物レンズ５に対して位置合わせするアライメントの処理を実行する。具体的に制御部８０は、対物レンズ２０とアライメント用の中間レンズ５を組み合わせたレンズ系を用いてステージ１０上のウエハ１を撮像部３０で撮像し、撮像画像中のウエハ１のノッチを検出して、対物レンズ５に対するウエハ１の向きや位置を調整するように、ステージ１０を移動（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向への移動およびＺ軸を軸心とする回転）させる制御を行なう。
これにより、ウエハ１が対物レンズ２０に対する規定の配置にセットされる。

また、制御部８０は、対物レンズ駆動部２１と撮像部３０を制御して、ステージ１０に対して一定の距離を保つ所定位置に対物レンズ２０を配する処理を実行する。具体的に制御部８０は、対物レンズ２０とアライメント用の中間レンズ５を組み合わせたレンズ系を用いてステージ１０上のウエハ１の基準位置（例えば、ウエハ１の中央の基準位置）を撮像部３０で撮像して、ウエハ１の表面に焦点が合う所定位置に対物レンズ５を配するように、対物レンズ２０を光軸方向（Ｚ軸方向）に移動させて、ステージ１０上のウエハ１と対物レンズ２０との距離を調整する制御を行なう。
なお、ウエハ１の表面にレンズ系の焦点が合う所定位置は、撮像部３０によりウエハ１表面を撮像した画像のエッジ検出を制御部８０が行なうことで自動的に決定してもよく、また、撮像部３０による撮像画像を表示部６０に表示して、検査者が決定する操作を行なうようにしてもよい。

また、制御部８０は、ステージ駆動部１１を制御して、ウエハ１に予め定められている複数の基準位置に対して順次対物レンズ２０を位置合わせする処理を実行する。具体的に制御部８０は、記憶部７０に記憶されている基準位置に関する座標データに基づいてステージ１０を移動させ、ウエハ１の基準位置をレンズ系で撮像可能とするように対物レンズ２０に対してウエハ１を位置合わせする制御を行なう。

また、制御部８０は、ターレット駆動部５１を制御して、対物レンズ２０の光軸中に配する中間レンズ５を切り替えて、複数（８つ）の中間レンズ５のうち最適な画像が撮像部３０で撮像可能となる中間レンズ５を基準位置毎に対応付ける処理を実行する。具体的に制御部８０は、ウエハ１の基準位置をレンズ系で撮像可能とするように位置合わせされた対物レンズ２０の光軸中に複数（８つ）の中間レンズ５をそれぞれ配した状態で、ウエハ１を撮像部３０で撮像し、ウエハ１の表面に最も焦点が合うレンズ系に組み込まれている中間レンズ５をその基準位置に対応付ける制御を行なう。そして制御部８０は、対応付けしたウエハ１の基準位置と中間レンズ５との対応関係を記憶部７０に記憶させる。
なお、ウエハ１の表面に最も焦点が合う中間レンズ５の決定は、撮像部３０によりウエハ１表面を撮像した画像のエッジ検出を制御部８０が行なうことで自動的に行ってもよく、また、撮像部３０による撮像画像を表示部６０に表示して、検査者が決定する操作を行なうようにしてもよい。

また、制御部８０は、ウエハ１における複数の基準位置に対応付けられた中間レンズ５に応じて、ウエハ１の全面を区分した領域を設定する処理を実行する。具体的に制御部８０は、ウエハ１上の複数の基準位置に対応付けられたそれぞれの中間レンズ５が同じ部分同士をまとめ、ターレット５０において光軸方向に隣接する中間レンズ５に応じた基準位置間に仮想の区分線を引いて、各基準位置に対応付けられた中間レンズ５ごとにウエハ１の全面を区分けするように、ウエハ１を撮像する際に使用する中間レンズ５別の領域であってレンズ系の焦点距離別の領域を設定する制御を行なう。そして制御部８０は、ウエハ１に対して設定した領域であり、中間レンズ５に応じてウエハ１の全面を区分した領域に関するデータを記憶部７０に記憶させる。
なお、ウエハ１の全面を走査する際に使用する中間レンズ５に対応する領域にウエハ１を区分するために設定される区分線は、記憶部７０に記憶されているウエハ１のマップデータに基づき、スクライブラインと重なるように設定される。

また、制御部８０は、ステージ駆動部１１を制御して、対物レンズ２０に対しステージ１０を相対的に移動させて、対物レンズ２０と中間レンズ５が組み合わされたレンズ系を通じてウエハ１の全面を走査してウエハ１の表面を撮像部３０で撮像する際、そのウエハ１の撮像対象箇所となる領域に応じて、制御部８０がターレット駆動部５１を制御して、その領域に対応する中間レンズ５に切り替える処理を実行する。
具体的に、対物レンズ２０に対してステージ１０が相対的に移動することで、ウエハ１の全面をレンズ系が走査して、そのレンズ系を通じてウエハ１の表面を撮像部３０で連続的に撮像する過程で、そのウエハ１の撮像対象箇所となる領域が変わる際、ウエハ１の全面が区分された領域と中間レンズ５との対応関係に基づき、撮像対象箇所となる領域に応じて最適な中間レンズ５に切り替えられので、その撮像対象箇所の領域に焦点距離が合ったレンズ系でウエハ１の検査画像を撮像することが可能になる。
なお、レンズ系を通じて撮像部３０で撮像されたウエハ１の検査画像に関する画像データは、制御部８０に送出される。
そして、ウエハ１の全面を走査してウエハ１の表面を撮像部３０で撮像した帯状に連続する撮像画像の画像データに基づき、制御部８０は画像処理を施し、１枚のウエハ１としての検査画像に合成する。画像データに画像合成処理を施し、帯状の撮像画像を１枚のウエハ１としての検査画像に合成することで、ウエハ１の表面を走査する際にレンズ系の視野から外れて分断されてしまったチップ部分も復元されるようになる。この画像処理がなされたウエハ１の検査画像は、記憶部７０に記憶されているウエハ１のマップデータに関連付けられる。

また、制御部８０は、領域毎に中間レンズ５を切り替えたレンズ系でウエハ１の表面を撮像部３０で撮像した検査画像と、予め定められているウエハ１の基準画像とを比較して、ウエハ１の欠陥を抽出する処理を実行する。具体的に制御部８０は、ウエハ１におけるスクライブラインにおいて分割されるチップ１つ当たりの検査画像と、記憶部７０に記憶されているウエハ１の良品を示すチップ１つ当たりの基準画像とを比較し、基準画像と検査画像とが一致しない場合、ウエハ１におけるそのチップ部分に欠陥があると制御部８０が判断し、そのチップ部分を欠陥として抽出する制御を行なう。
なお、欠陥として抽出されたチップ部分は、記憶部７０に記憶されているウエハ１のマップデータに関連付けられて、記憶部７０に記憶される。

次に、ウエハ検査装置１００によるウエハ１の外観検査の処理工程を、図２に示すフローチャートに基づき説明する。

まず、ステージ１０上に載置されたウエハ１を対物レンズ２０に対して位置合わせするアライメントを行ない、ウエハ１を規定の配置にセットする（ステップＳ１）。
なお、ステージ１０に載置されたウエハ１には、例えば図３（ａ）に示すように、９か所の基準位置Ｐが定められている。

次いで、対物レンズ２０とアライメント用の中間レンズ５（例えば、No.1の中間レンズ５）を組み合わせたレンズ系を用いて、ウエハ１の中央に定められている基準位置Ｐを撮像しつつ、そのウエハ１の表面に焦点が合う所定位置に対物レンズ５を配するように、対物レンズ２０とステージ１０上のウエハ１との距離を調整する（ステップＳ２）。
なお、ウエハ１における中央の基準位置Ｐに対しては、No.1の中間レンズ５が対応付けられたフォーカスティーチングがなされたものとする。

次いで、未だフォーカスティーチングがなされていない基準位置Ｐを撮像対象とするようにステージ１０を移動させ（ステップＳ３）、その基準位置Ｐを撮像対象とした状態でターレット５０を回転させて、No.1からNo.8の８つの中間レンズ５をそれぞれ対物レンズ２０の光軸中に配した各レンズ系でウエハ１の表面を撮像する（ステップＳ４）。そして、No.1からNo.8の８つの中間レンズ５のうち、ウエハ１の表面に最も焦点が合うレンズ系に組み込まれている中間レンズ５をその基準位置Ｐに対応付けるフォーカスティーチングを行なう（ステップＳ５）。

次いで、全ての基準位置Ｐにおいてフォーカスティーチングがなされたか否かを判断する（ステップＳ６）。フォーカスティーチングがなされていない基準位置Ｐがあれば（ステップＳ６；Ｎｏ）ステップＳ３に戻り、全ての基準位置Ｐにおいてフォーカスティーチングがなされていれば（ステップＳ６；Ｙｅｓ）ステップＳ７へ進む。

ステップＳ７においてウエハ検査装置１００は、ウエハ１における各基準位置Ｐに対応付けられた中間レンズ５に応じて、ウエハ１の全面を区分した領域を設定する（ステップＳ７）。
具体的に、例えば図３（ｂ）に示すように、図中左下側４つの基準位置ＰにNo.1の中間レンズ５が対応付けられ、図中左上側２つの基準位置ＰにNo.2の中間レンズ５が対応付けられ、図中右下側２つの基準位置ＰにNo.3の中間レンズ５が対応付けられ、図中右上側１つの基準位置ＰにNo.4の中間レンズ５が対応付けられている場合、そのウエハ１上の各基準位置Ｐに対応付けられたそれぞれの中間レンズ５が同じ部分同士をまとめるように、各基準位置Ｐ間に仮想の区分線Ｌを等高線のように引いて、各基準位置Ｐに対応付けられた中間レンズ５ごとにウエハ１の全面を区分けして、ウエハ１を撮像する際に使用する中間レンズ５別の領域を設定する。ここでは、中間レンズ５のNo.1からNo.4に対応する領域Ｒ１から領域Ｒ４の４つの領域が設定されている。
なお、ここでウエハ１の全面が区分けされるように設定された中間レンズ５別の領域（Ｒ１〜Ｒ４）は、ウエハ１を撮像する際に使用する中間レンズ５に応じて区分された領域であって、その中間レンズ５が組み込まれたレンズ系の焦点距離に応じて区分された領域である。つまり、ウエハ１の表面には起伏があるので、基準位置Ｐでサンプリングを行なうようにして、各基準位置Ｐに対応付けた中間レンズ５（焦点距離）の分布に基づき、ウエハ１全体の起伏の分布を推定するように、ウエハ１を撮像する撮像対象箇所に応じてレンズ系に組み込む中間レンズ５に応じた、そのレンズ系の焦点距離別の領域が設定されるようになっている。

次いで、図４に示すように、ウエハ１が載置されるステージ１０をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させることで、対物レンズ２０がウエハ１の端から端にＸ軸方向の正方向に相対移動した後、対物レンズ２０がＹ軸方向に所定量相対移動し、次に対物レンズ２０がウエハ１の端から端にＸ軸方向の逆方向に相対移動した後、対物レンズ２０がＹ軸方向に所定量相対移動することを繰り返し、その対物レンズ２０を含むレンズ系がウエハ１の全面を葛折り状のパターンで相対的に移動しながら走査して、レンズ系を通じてウエハ１の表面を撮像部３０で撮像する。その際、ウエハ１の撮像対象箇所となる領域（Ｒ１〜Ｒ４）に応じて中間レンズ５が切り替えられ、その撮像対象箇所の領域に最適な対物レンズ２０と中間レンズ５の組み合わせのレンズ系であり、焦点距離の合ったレンズ系でウエハ１の表面を撮像する（ステップＳ８）。
つまり、所定の走査経路に沿ってウエハ１の表面をレンズ系を通じて撮像する際、ウエハ１の撮像対象箇所となる領域（Ｒ１〜Ｒ４）が変わるタイミングにターレット５０が回転されて、その撮像対象箇所となる領域に対応する中間レンズ５がレンズ系に組み込まれることで、その領域を撮像することに適した焦点距離を有するレンズ系が構成されるので、煩わしいピント合わせの微調整を行なう必要がなく、容易に焦点距離の合ったレンズ系でウエハ１の表面を撮像することができる。

次いで、領域毎に中間レンズ５を切り替えたレンズ系でウエハ１の表面を撮像部３０で撮像した検査画像と、記憶部７０に登録されているウエハ１の基準画像とを比較して、ウエハ１の欠陥を抽出する（ステップＳ９）。具体的に、ウエハ１におけるチップ１つ当たりの検査画像と、記憶部７０に記憶されているウエハ１の良品を示すチップ１つ当たりの基準画像とを比較し、基準画像と検査画像とが一致しない場合に、ウエハ１におけるそのチップ部分に欠陥があると判断し、そのチップ部分を欠陥として抽出する。
欠陥として抽出されたチップ部分は、記憶部７０に記憶されているウエハ１のマップデータに関連付けられて、例えば図５に示すように、ウエハ１上に形成される半導体集積回路のチップの配列中、欠陥部分を黒色で示した位置を特定する座標データとして記憶部７０に記憶されて（ステップＳ１０）、ウエハ１の外観検査が終了する。

そして、外観検査を行なったウエハ１をスクライブしてチップ化する際に、ウエハ１のマップデータに関連付けられた欠陥部分の座標データに基づきマーキングされた不良品のチップは排除されて、良品のチップが選別されるようになる。

このように、ウエハ検査装置１００を用いたウエハ検査方法によれば、ウエハ１に予め定められている基準位置Ｐを対物レンズ２０と中間レンズ５とを組み合わせたレンズ系を通じて撮像する際に、ターレット５０に配設されている中間レンズ５と対物レンズ２０との組み合わせのうち、最適な画像が撮像可能となるレンズ系に組み込まれている中間レンズ５をその基準位置Ｐに対応付けることによって、各基準位置Ｐに対応付けられた中間レンズ５の分布に基づき、そのウエハ１を撮像する際に使用する中間レンズ５に応じてウエハ１の全面が区分された領域であって、ウエハ１を撮像する撮像対象箇所に応じたレンズ系の焦点距離別の領域が設定される。
そして、ウエハ１の全面を走査して、対物レンズ２０と中間レンズ５を組み合わせたレンズ系を通じて撮像する際、そのウエハ１における撮像対象箇所となる領域に応じて、その領域に対応する中間レンズ５に自動的に切り替えられるので、その領域を撮像することに最適な焦点距離となるレンズ系でウエハ１の表面にピントを合わせた撮像を容易に行なうことができる。
つまり、ステージ１０に載置されたウエハ１が、ステージ１０の凹凸や真空吸引による影響などによって僅かに撓み、ウエハ面に起伏が生じていることがあっても、そのウエハ１を撮像する撮像対象箇所に応じてレンズ系に組み込む中間レンズ５に応じた領域が設定されていることで、ウエハ１の全面を走査する際、その起伏の分布に起因して区分された領域に応じてレンズ系に組み込む中間レンズ５を切り替えて、その領域を撮像することに適した焦点距離のレンズ系でウエハ１を撮像することが可能になるので、ウエハ１の全面にピントが合った検査画像を容易に取得することができる。

以上のように、ウエハ１に起伏があり、ウエハ１を撮像する撮像対象箇所に応じて焦点距離が異なる場合でも、ウエハ１を撮像する撮像対象箇所に応じたレンズ系に組み込む中間レンズ５別の領域であって焦点距離別の領域を予め設定することによって、ウエハ１の全面を走査する際、その設定された領域に応じてレンズ系に組み込む中間レンズ５を切り替えて、そのレンズ系の焦点距離を切り替えることができる。
そして、ウエハ１の全面を走査するように、ウエハ１の表面を連続的に撮像する際、各領域を撮像することに適した焦点距離のレンズ系でウエハ１を撮像することができ、ウエハ１の全面にピントが合った検査画像を容易に取得することができるので、煩わしいピント合わせの微調整を行なう必要がなく、ウエハの外観検査の簡便化を図ることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、ステージ駆動部１１がステージ１０を移動させることにより、レンズ系を通じたウエハ１の撮像対象箇所を調整するとしたが、レンズ系側をステージ１０に対して移動させて撮像対象箇所を調整するようにしてもよい。

また、対物レンズ駆動部２１が対物レンズ２０をステージ１０に対して接離させて、ステージ１０上のウエハ１と対物レンズ２０との距離を調整するとしたが、ステージ１０を対物レンズ２０に対して接離させて、ステージ１０上のウエハ１と対物レンズ２０との距離を調整するようにしてもよい。

また、ウエハ１に予め定められる基準位置Ｐの数や配置は任意であり、基準位置Ｐが多いほど、よりウエハ１の起伏を反映した領域を設定することができ、よりピントが合った良好な画質の検査画像を取得することができるが、基準位置Ｐが増えるほどフォーカスティーチングに時間を要してしまうので、基準位置Ｐの数は検査画像に必要な画質と検査時間とのバランスに応じて適宜定めるようにすればよい。

また、ウエハ１の走査を行なう際、ウエハ１の全面に対し、ウエハ１の端から端に亘る走査を行なうことに限らず、設定された領域ごとに走査するようにしてもよい。例えば、領域Ｒ１の走査を行なうために、No.1の中間レンズ５が組み込まれたレンズ系で領域Ｒ１の撮像を行ない、次いで、No.2の中間レンズ５が組み込まれたレンズ系で領域Ｒ２の走査を行ない、次いで、No.3の中間レンズ５が組み込まれたレンズ系で領域Ｒ３の走査を行ない、次いで、No.4の中間レンズ５が組み込まれたレンズ系で領域Ｒ４の走査を行なって、最終的にウエハ１の全面を走査し撮像するようにしてもよい。

なお、本発明の適用は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ウエハ
１０ステージ
１１ステージ駆動部（撮像箇所調整部）
２０対物レンズ
２１対物レンズ駆動部
３０撮像部
４０光源部
５中間レンズ
５０ターレット（レンズ格納部）
５１ターレット駆動部（レンズ切替部）
６０表示部
７０記憶部
８０制御部
１００ウエハ検査装置
Ｐ基準位置
Ｌ区分線
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４領域

Claims

ウエハが載置されるステージと、
前記ウエハに対向する所定位置に配される対物レンズと、光軸方向における前記対物レンズとの距離がそれぞれ異なる複数の中間レンズのうち何れか１つと、の組み合わせ毎にそのレンズ系の焦点距離を切り替えるレンズ切替部と、
前記レンズ系を通じて前記ウエハを撮像する撮像部によって前記ウエハの撮像対象箇所を撮像可能とするように、前記レンズ系に対して前記ステージを相対的に移動させ、前記ウエハの撮像対象箇所を調整する撮像箇所調整部と、
前記レンズ切替部と前記撮像箇所調整部とを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記撮像箇所調整部を動作制御し、前記ウエハに予め定められている複数の基準位置に順次前記対物レンズを合わせるとともに、前記レンズ切替部を動作制御して、前記光軸中に配する中間レンズを切り替えて、複数の中間レンズのうち最適な画像が前記撮像部で撮像可能となる中間レンズを前記基準位置毎に対応付ける処理を実行し、さらに前記制御部が、前記複数の基準位置に対応付けられた中間レンズに応じて前記ウエハの全面を区分した領域を設定する処理を実行した後、
前記制御部が前記撮像箇所調整部を動作制御して、前記レンズ系を通じて前記ウエハの全面を走査して前記ウエハの表面を前記撮像部で撮像する際、そのウエハの撮像対象箇所となる前記領域に応じて前記制御部が前記レンズ切替部を動作制御して、その領域に対応する中間レンズに切り替える処理を実行することを特徴とするウエハ検査装置。
前記制御部は、前記領域毎に前記中間レンズを切り替えた前記レンズ系で前記ウエハの表面を前記撮像部で撮像した検査画像と、予め定められている前記ウエハの基準画像とを比較して、前記ウエハの欠陥を抽出する処理を実行することを特徴とする請求項１に記載のウエハ検査装置。
前記複数の基準位置に対応付けられた各中間レンズに応じて設定された、前記ウエハの全面を区分した領域に関するデータを記憶する記憶部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のウエハ検査装置。
前記レンズ系の焦点深度は、前記レンズ系間でオーバーラップすることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のウエハ検査装置。
ウエハが載置されるステージと、
前記ウエハに対向する所定位置に配される対物レンズと、
同じ光学特性を有する複数の中間レンズが、前記対物レンズの光軸方向に互いに異なる配置に配されたレンズ格納部と、
前記対物レンズ及び前記中間レンズを通じて前記ウエハを撮像する撮像部と、
を備えるウエハ検査装置を用いるウエハ検査方法であって、
前記対物レンズに対して前記ステージを相対的に移動させて、前記ウエハに予め定められている複数の基準位置に順次前記対物レンズを合わせ、前記光軸中に配する中間レンズを切り替えて、複数の中間レンズのうち最適な画像が前記撮像部で撮像可能となる中間レンズを前記基準位置毎に対応付け、前記複数の基準位置に対応付けられた中間レンズに応じて前記ウエハの全面を区分した領域を設定する工程と、
前記対物レンズ及び前記中間レンズに対して前記ステージを相対的に移動させて、前記対物レンズ及び前記中間レンズを通じて前記ウエハの全面を走査する際、そのウエハの撮像対象箇所となる前記領域に応じて、その領域に対応する中間レンズに切り替えて、前記ウエハの表面を前記撮像部で撮像する工程と、
を備えることを特徴とするウエハ検査方法。