JPH08285782A - マクロ画像検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 散乱反射光観察と正反射光観察との切換を迅
速に行うことができるようにすること、並びに検査装置
の設置環境の変化による検査結果のばらつきの防止、検
査時間の短縮を図る。 【構成】 半導体ウエハ１に対して上方から照明光を照
射する照明装置２と、半導体ウエハ１に対して斜め方向
から照明光を照射する照明装置８と、半導体ウエハ１を
傾斜且つ回転させるステージ３とを備えているので、マ
クロ検査すべき半導体ウエハ１の欠陥の種類が変って、
正反射光観察から散乱反射光観察へ、又は散乱反射光観
察から正反射光観察へと観察方法を切り換えなければな
らなくなったとしても、その都度照明装置を動かして照
明方向を変える必要がなくなり、迅速に観察方法を切り
換えることができるとともに、散乱反射光観察と正反射
光観察とを同時に行うこともできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はマクロ画像検査装置に
関し、特に半導体ウエハ等のマクロ検査をするためのマ
クロ画像検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体ウエハのマクロ検査では、
半導体ウエハの欠陥の種類に応じて、半導体ウエハに照
明光を照射する照明装置の照明方向を変えたり、半導体
ウエハが載置されるステージの傾き等を調節したりして
いた。

【０００３】例えばキズやゴミ等の欠陥の有無を検査す
る場合、ステージ上の半導体ウエハを傾斜且つ回転させ
ながら、その半導体ウエハに対して斜め方向から照明光
を照射し、半導体ウエハからの散乱光を肉眼で見て検査
していた（散乱反射光観察）。

【０００４】また、例えばレジストむら（塗布不良）や
露光不良やフォーカスぼけ等の欠陥の有無を検査する場
合、ステージ上の半導体ウエハを傾斜させながら、その
半導体ウエハに対して上方から照明光を照射し、半導体
ウエハからの正反射光を肉眼で見て検査していた（正反
射光観察）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の検査
装置には、マクロ検査すべき試料の欠陥の種類が変り、
正反射光観察から散乱反射光観察へ、又は散乱反射光観
察から正反射光観察へと観察方法を切り換えなければな
らなくなったとき、その都度照明装置を動かして照明方
向を変えなければならず、検査作業が煩雑であるため、
一方の観察方法から他方の観察方法を実行するまでに時
間がかかり、全体としての検査作業時間が長くなるとい
う問題があった。

【０００６】また、一般に半導体ウエハに照明光を照射
するためにハロゲンランプ等の照明装置を使用している
が、輝度は強いが照射範囲が狭いので、観察できる領域
がかなり限定され、全体を観察するためには半導体ウエ
ハを動かさなければならず、観察に熟練を要し、検査作
業時間が長くなるという問題があった。

【０００７】更に、半導体ウエハの表面状態だけを観察
したいにもかかわらず、検査装置が設置される場所が変
わると、鏡面状態の半導体ウエハの照射面に写る背景像
も変化するので、欠陥の観察が困難になり、検査結果に
ばらつきが生じるという問題があった。

【０００８】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題は散乱反射光観察と正反射光観察と
の切換を迅速に行うことができるようにすること、並び
に検査装置の設置環境の変化による検査結果のばらつき
の防止、検査時間の短縮を図ることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め請求項１記載の発明のマクロ画像検査装置は、試料に
対して上方から照明光を照射する第１の照明手段と、前
記試料を傾斜させる傾斜手段と、前記試料を回転させる
回転手段と、前記試料を撮像し、試料画像データを出力
する撮像手段と、前記撮像手段からの前記試料画像デー
タを表示する表示手段とを備えたマクロ画像検査装置に
おいて、前記試料に対して斜め方向から照明光を照射す
る第２の照明手段を備えている。

【００１０】また、請求項２記載の発明のマクロ画像検
査装置は、前記第１の照明手段からの照明光を拡散させ
て前記試料へ均一に照射させるとともに、前記試料の照
射面に写る背景像を常に同じにするための照明光透過部
材を備えている。

【００１１】

【作用】請求項１記載の発明のマクロ画像検査装置で
は、試料に対して上方から照明光を照射する第１の照明
手段と、試料に対して斜め方向から照明光を照射する第
２の照明手段と、試料を傾斜させる傾斜手段と、試料を
回転させる回転手段とを備えているので、マクロ検査す
べき欠陥の種類が変って、正反射光観察から散乱反射光
観察へ、又は散乱反射光観察から正反射光観察へと観察
方法を切り換えなければならなくなったとしても、その
都度照明手段を動かして照明方向を変える必要がないた
め、迅速に観察方法を切り換えることができるととも
に、散乱反射光観察と正反射光観察とを同時に行うこと
もできる。

【００１２】請求項２記載の発明のマクロ画像検査装置
では、照明光透過部材を用いて試料の照射面に写る背景
像を同じにするようにしたので、表示手段を除く検査装
置本体の設置場所が変わったとしても、それにより画像
は影響を受けず、常に良好な画像が得られる。

【００１３】また、照明光透過部材によって第１の照明
手段からの照明光が拡散されるので、照明光が試料の照
射面に均一に照射され、照射範囲が広がって正反射光観
察できる領域が拡大する結果、試料の広い範囲を検査す
ることができる。

【００１４】

【実施例】以下この発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１５】図１はこの発明の一実施例に係るマクロ画
像検査装置を示す全体構成図である。

【００１６】このマクロ画像検査装置は、半導体ウエハ
（試料）１の表面に対して上方から照明光を照射する照
明装置（第１の照明手段）２と、半導体ウエハ１を図１
の矢印ａ，ｂ，ｃで示すように傾斜且つ回転させるステ
ージ（傾斜手段、回転手段）３と、ステージ３上の半導
体ウエハ１を撮像し、画像データ（試料画像データ）を
出力するＴＶカメラ（撮像手段）４と、ＴＶカメラ４か
らの画像データを表示するモニタ（表示手段）５と、後
述する背景板（照明光透過部材）６と、半導体ウエハ１
の表面に対して斜め方向から照明光を照射する照明装置
（第２の照明手段）８とを備えている。

【００１７】前記照明装置２及びＴＶカメラ４はそれぞ
れステージ３の上方に配置されている。ＴＶカメラ４の
出力端はケーブル７を介してモニタ５の入力端に接続さ
れ、モニタ５はＴＶカメラ４やステージ３等から離れた
場所（例えばクリーンルーム外）に配置されている。

【００１８】前記背景板６は、半透明又は乳白色の光拡
散性の強いプレートであって、照明装置２とステージ３
との間に配置され、照明装置２からの照明光を拡散させ
てステージ３上の半導体ウエハ１へ均一に照射させると
ともに、半導体ウエハ１の照射面に写る背景像を常に同
じにする働きをもつ。

【００１９】前記照明装置８には光ケーブル９が接続さ
れ、その光ケーブル９を通じて照明装置８からの照明光
が半導体ウエハ１に照射される。照明装置８は光ケーブ
ル９の長さの距離だけステージ３から遠ざけて配置され
ている。

【００２０】例えばレジストむらや露光不良やフォーカ
スぼけ等の欠陥の有無を検出（正反射光観察）する場
合、照明装置２が点灯し、照明装置２からの照明光は背
景板６を透過し、半導体ウエハ１の照射面に対して上方
から照射される。照明装置２からの照明光は背景板６を
透過することによって拡散されるので、その照明光は半
導体ウエハ１の照射面に均一に照射されることになる。

【００２１】背景板６を透過した照明光は半導体ウエハ
１の照射面でほぼ正反射し、その正反射光（画像）がＴ
Ｖカメラ４に入射し、画像データ化される。

【００２２】これに対し、例えばキズやゴミ等の欠陥の
有無を検出（散乱反射光観察）する場合、照明装置８が
点灯し、照明装置８からの照明光は、光ケーブル９を通
じて、半導体ウエハ１の照射面のほぼ中心に対して斜め
方向から照射される。光ケーブル９からの照明光は半導
体ウエハ１の照射面で散乱反射し、その散乱反射光（画
像）がＴＶカメラ４に入射し、画像データ化される。

【００２３】ＴＶカメラ４からの画像データはクリーン
ルーム外に設置されたモニタ５に表示される。

【００２４】作業者はモニタ５の画面を見ながら検査作
業を行う。正反射光観察のときモニタ５に表示される画
像（正反射光）には、背景板６を使用しないものに較
べ、図２に示すように、照明装置２からの照明光が拡散
され、照射範囲が拡大されており、また照明装置２が背
景像として現れていない。

【００２５】また、散乱反射光観察のときモニタ５に表
示される画像（散乱反射光）には、図３に示すように、
キズ１０やゴミ１１の存在を示す線や点だけが明瞭に現
れる。

【００２６】この実施例のマクロ画像検査装置は正反射
光観察及び散乱反射光観察のためにそれぞれ専用の照明
装置２，８を備え、ステージ３は傾斜機能の他に回転機
能を有しているので、マクロ検査すべき欠陥の種類が変
って、正反射光観察から散乱反射光観察へ、又は散乱反
射光観察から正反射光観察へと観察方法が変化したとし
ても、その都度照明装置２，８の照明方向を変える必要
がないから、迅速に他の観察方法を実行することがで
き、作業が簡素化され、全体として検査作業時間が短く
なる。

【００２７】また、半導体ウエハ１を画像データ化して
モニタ５に表示するようにしたので、ステージ３から遠
く離れた場所で半導体ウエハ１の観察が可能になる。し
たがって、半導体ウエハ１の周囲から発塵源を遠ざける
ことができることになり、半導体ウエハ１の周囲の環境
を発塵抑制の面でより良好に保つことができる。更に、
光ケーブル９を通じて照明装置８からの照明光を半導体
ウエハ１に照射させることにしたので、照明装置８を光
ケーブル９の長さの距離だけステージ３から遠ざけて配
置することができる。その結果半導体ウエハ１の周囲か
ら発塵源（照明装置８）を遠ざけることができることに
なり、半導体ウエハ１の周囲の環境をより良好に保つこ
とができる。

【００２８】更に、正反射光観察時、照明装置２からの
照明光を背景板６を介して半導体ウエハ１の照射面に照
射させるようにしたので、半導体ウエハ１の照射面に写
る背景像が常に同じになる。その結果、モニタ５を除く
ステージ３等の設置場所が変わったとしても、それによ
り画像は影響を受けないので、常に良好な画像が得ら
れ、検査結果のばらつきを防ぐことができる。また、背
景板６によって照明装置２からの照明光が拡散されるの
で、照明光が半導体ウエハ１の照射面に均一に照射さ
れ、照射範囲が広がって観察できる領域が拡大する。そ
の結果、従来のように半導体ウエハ１を頻繁に動かさな
くとも全体の観察が可能になり、作業の無駄が減って、
検査作業時間が短くなる。

【００２９】なお、前述の実施例では正反射光観察と散
乱反射光観察とをそれぞれ個別に実施した場合について
述べたが、照明装置２，８を同時に点灯させて、ＴＶカ
メラ４に正反射光と散乱反射光とをミックスされた画像
として取り込み、画像データ化して、モニタ５に表示す
るようにしてもよい。

【００３０】このようにすれば、作業者はモニタ画面を
通じて正反射光観察と散乱反射光観察とを同時に行うこ
とができる。すなわち、レジストむらや露光不良等の欠
陥とキズやゴミ等の欠陥を同時に観察することができ、
作業が簡素化される。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
のマクロ画像検査装置によれば、マクロ検査すべき欠陥
の種類が変って、正反射光観察から散乱反射光観察へ、
又は散乱反射光観察から正反射光観察へと観察方法を切
り換えなければならなくなったとしても、その都度照明
手段を動かして照明方向を変える必要がないため、迅速
に観察方法を切り換えることができるとともに、散乱反
射光観察と正反射光観察とを同時に行うこともできるの
で、作業が簡素化され、検査作業時間を短縮することが
できる。

【００３２】請求項２記載の発明のマクロ画像検査装置
によれば、照明光透過部材を用いて試料の照射面に写る
背景像を同じにするようにしたので、表示手段を除く検
査装置本体の設置場所が変わったとしても、それにより
画像は影響を受けず、常に良好な画像が得られ、検査結
果のばらつきを防ぐことができる。

【００３３】また、照明光透過部材によって第１の照明
手段からの照明光が拡散されるので、照明光が試料の照
射面に均一に照射され、照射範囲が広がって正反射光観
察できる領域が拡大する。その結果、従来のように試料
を頻繁に動かさなくとも試料の広い範囲を観察すること
が可能になり、作業の無駄が減って、検査作業時間を短
縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の一実施例に係るマクロ画像検
査装置を示す全体構成図である。

【図２】図２は正反射光観察時のモニタ画像を示す図で
ある。

【図３】図３は散乱反射光観察時のモニタ画像を示す図
である。

【符号の説明】

１ 半導体ウエハ ２，８ 照明装置 ３ ステージ ４ ＴＶカメラ ５ モニタ ６ 背景板 ７ ケーブル ９ 光ケーブル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料に対して上方から照明光を照射する
   第１の照明手段と、 前記試料を傾斜させる傾斜手段と、 前記試料を回転させる回転手段と、 前記試料を撮像し、試料画像データを出力する撮像手段
   と、 前記撮像手段からの前記試料画像データを表示する表示
   手段とを備えたマクロ画像検査装置において、 前記試料に対して斜め方向から照明光を照射する第２の
   照明手段を備えていることを特徴とするマクロ画像検査
   装置。
2. 【請求項２】 前記第１の照明手段からの照明光を拡散
   させて前記試料へ均一に照射させるとともに、前記試料
   の照射面に写る背景像を常に同じにするための照明光透
   過部材を備えていることを特徴とする請求項１記載のマ
   クロ画像検査装置。