JPH09133636A - 照明装置及びこれを適用した欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、微細化パターンであっても欠陥から
の散乱光の感度を高くして確実に欠陥を検出する。 【解決手段】４本の光ファイバー束２２ａ〜２２ｄによ
る照射角を半導体ウエハ１４の表面１４ａに対して１０
°〜２０°の角度に配置したので、半導体ウエハ１４そ
のものからの散乱光の光量を低く抑えら、欠陥部分から
の散乱光の光量を相対的に大きくして、結果として感度
を高くできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウエ
ハ上に形成されたレジストパターンの欠陥検査に係わ
り、特にこの欠陥検査を行うときに半導体ウエハに対し
て照明を行う照明装置及びこの照明装置を適用した欠陥
検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程では、図３９(a) に示す
ように半導体ウエハ基板１に形成されているパターン２
上にレジスト３を塗布し、このレジスト３に対してマス
クを通して露光を行い、この後に現像処理を行って同図
(b) に示すようにマスクパターンをレジスト３に転写し
ている。

【０００３】このマスクパターンの転写の終了後には、
レジスト３がマスクパターンに従ってパターン形成され
ているかの検査が行われる。

【０００４】このレジストパターンの検査は、検査員に
よる目視検査が中心であり、これまでの技術開発によっ
ても半導体ウエハの搬送とその位置決めが自動化された
にすぎず、半導体ウエハの多種多様な不良を全自動で検
査するのは困難である。

【０００５】すなわち、このように自動検査の困難な理
由は、半導体を製造するまでには、半導体ウエハ表面に
多種多様な形状のパターンが形成されるので、これら半
導体ウエハを検査するためには、高倍率の顕微鏡を用
い、半導体ウエハに周期的に形成されるパターンをその
繰り返し周期に合わせてパターンを比較する方法しかな
いためである。

【０００６】しかしながら、この方法では、１枚の半導
体ウエハを全面検査するのに数分から数十分を要してし
まい、全数の半導体ウエハに対する検査が困難である。

【０００７】一方、レジストパターン検査装置として
は、例えば第１６１９８００号特許に記載されている技
術がある。この技術は、図４０に示すように光源１１に
対してレンズ系１２を介してグラスファイバ等からなる
４本の光伝導体１３ａ〜１３ｄを接続し、これら光伝導
体１３ａ〜１３ｄを通して光源１１からの疑似平行光を
半導体ウエハ１４に照射している。

【０００８】ここで、４本の光伝導体１３ａ〜１３ｄ
は、図４１(a) に示すように光出力端部がそれぞれ半導
体ウエハ１４に形成されているパターンの方向Ｘ、Ｙに
対して光軸が４５°ずれるように配置され、かつ半導体
ウエハ１４に対する仰角（以下では照射角と記す）が図
４１(b) に示すように半導体ウエハ１４のパターン形成
面（表面）１４ａに対して２０°〜３０°の角度となる
ように設定されている。

【０００９】これら光伝導体１３ａ〜１３ｄにより照明
された半導体ウエハ１４の表面の反射光学像は、対物レ
ンズ系１５及び接眼レンズ系１６を通して工業用テレビ
ジョン（ＩＴＶ）カメラ１７により撮像され、その画像
信号が２値化回路１８を通して信号処理回路１９に送ら
れる。

【００１０】この信号処理回路１９は、２値化回路１８
の２値化出力を画素化したのち画素毎にレベル判定する
等して傷等の欠陥の有無を検出し、欠陥有りの場合にそ
の位置や大きさ等の情報を求める。

【００１１】しかしながら、このような検査装置では、
半導体ウエハに形成されているパターンが微細化する
と、図４１に示す４本の光伝導体１３ａ〜１３ｄの配置
条件が必ずしも最適な条件となるとは限らない。

【００１２】すなわち、微細化パターンをレジスト３に
転写した場合、図３９(c) に示すようにそのレジストパ
ターン３のエッジパターンにダレが発生することが多
い。このエッジパターンのダレが発生すると、このエッ
ジパターンからの散乱光がＩＴＶカメラ７に入射し、こ
の散乱光の光量が欠陥による光量に近くなる。

【００１３】このため、半導体ウエハ１４からの反射光
学像からレベル判定等して欠陥を検出することは困難と
なる。

【００１４】一方、検査条件として斜光照明を用いる検
査装置では、散乱光等の照明を行う方向角が４５°に固
定されたものがある。

【００１５】しかしながら、最近の半導体ウエハ１４の
凹凸パターンは複雑となっており、固定方向角の照明で
は、ウエハのマクロ検査（現像検査）の全工程について
検査判定に用いるためのコントラストのとれた画像が得
られなくなる。

【００１６】このため、照明の最適方向角は、作業者が
さまざまな方向角度や条件を変えながら検査を行い、そ
の結果によって最も感度高いと思われる方向角に設定し
ているのが現状である。

【００１７】又、半導体ウエハ１４の表面の欠陥判定の
方法としては、例えば半導体ウエハ１４上の繰り返しパ
ターンごとに反射光量としきい値とを比較し、この反射
光量の一致しない部分を欠陥として判定することが行わ
れている。

【００１８】しかしながら、この欠陥判定の方法は、半
導体ウエハ１４に対する照明光量の変動やプロセスマー
ジン上許されるばらつきは欠陥として判定しないように
しきい値を設定する必要があるため、検出感度を高くで
きない。

【００１９】他の半導体ウエハ１４の表面の欠陥判定の
方法としては、例えば特公平６−４４２８１号公報に記
載されている技術がある。この技術は、半導体ウエハ１
４を撮像して得られる画像信号において、直前のパター
ンの濃淡値の出現頻度を計数し、この計数結果を基に比
較検査のための２値化しきい値を求めるものである。

【００２０】しかしながら、この欠陥判定の方法は、濃
淡値の変化がなだらかな場合に有効であるが、濃淡値の
変化がわずかであってもその変化が急激であると欠陥と
して判定してしまう。

【００２１】通常、濃淡値の急激な変化は欠陥と判定し
て間違いないが、良品の半導体ウエハであってもこのよ
うな濃淡値の急激な変化があると、欠陥として間違った
判定を行ってしまう。

【００２２】一方、半導体ウエハ１４の欠陥検査は、半
導体ウエハ１４をＩＴＶカメラ１７により撮像してその
画像処理を行うが、この画像処理では、半導体ウエハ１
４に対する照明強度等の条件によって検査結果に大きな
影響が現れる。

【００２３】このような事から、半導体ウエハ１４に対
する照明強度等を一定にした上で検査を行い、この検査
結果が許容範囲に入っていれば良品の半導体ウエハ１４
としている。

【００２４】しかしながら、半導体ウエハ１４の場合、
同一の品種、同一の製造工程であっても、製造装置が異
なると、半導体ウエハ１４の表面状態はそれぞれ微妙に
異なる。

【００２５】このため、半導体ウエハ１４の表面状態の
ばらつきは、たとえ半導体ウエハ１４の製品としての品
質に問題がなくても、欠陥検査装置から見るとその検査
精度やＳＮ比等に影響が現れる。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように半導体ウ
エハ１４に形成されているパターンが微細化すると、エ
ッジパターンからの散乱光の光量が欠陥による光量に近
くなり、欠陥を検出することが困難となる。

【００２７】又、固定方向角の照明では、検査判定に用
いるためのコントラストのとれた画像が得られないの
で、作業者がさまざまな方向角度や条件を変えながら検
査を行い、その結果によって最も感度高いと思われる方
向角に設定している。

【００２８】又、上記欠陥判定の方法では、半導体ウエ
ハ１４に対する照明光量の変動やプロセスマージン上許
されるばらつきは欠陥として判定しないようにしきい値
を設定する必要があるため検出感度を高くできない。

【００２９】他の欠陥判定の方法では、濃淡値の変化が
なだらかな場合に有効であるが、濃淡値の変化がわずか
であってもその変化が急激であると欠陥として判定して
しまう。

【００３０】又、半導体ウエハ１４の表面状態はそれぞ
れ微妙に異なるので、このような表面状態のばらつき
は、欠陥検査装置から見るとその検査精度やＳＮ比等に
影響が現れる。

【００３１】そこで本発明は、微細化パターンであって
もパターン以外からの散乱光を相対的に大きくできる照
明装置を提供することを目的とする。

【００３２】又、本発明は、微細化パターンであっても
欠陥検査のために最適な方向角の照明に自動的に設定で
きる照明装置を提供することを目的とする。

【００３３】又、本発明は、微細化パターンであっても
欠陥からの散乱光の感度を高くして確実に欠陥を検出で
きる欠陥検査装置を提供することを目的とする。

【００３４】又、本発明は、照明光量の変動等による対
象物からの反射光量のばらつきを補正して感度の高い欠
陥検出ができる欠陥検査装置を提供することを目的とす
る。

【００３５】又、本発明は、対象物の表面状態が微妙に
異なっても、この対象物に対する照明強度などの条件を
最適にして感度の高い欠陥検出ができる欠陥検査装置を
提供することを目的とする。

【００３６】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、表面
に少なくとも一方向に微細なパターンが配列された対象
物に対して照明を行う照明装置において、対象物の表面
に対しての仰角ｘが１０°≦ｘ＜２０°で、かつパター
ンの配列方向及びパターンのエッジ方向と異なる方向か
ら拡散光を照射する照射光学系、を備えた照明装置であ
る。

【００３７】このような照明装置であれば、表面に微細
なパターンが配列された対象物の表面に対して照射光学
系から仰角ｘが１０°≦ｘ＜２０°で、かつパターンの
配列方向及びパターンのエッジ方向と異なる方向から拡
散光を照射する。このような照明により、微細化パター
ンであってもパターン以外からの散乱光を相対的に大き
くなる。

【００３８】請求項２によれば、請求項１記載の照明装
置において、光源と、この光源から出射された光を拡散
する拡散板と、を有する。

【００３９】このような照明装置であれば、光源から出
射された光を拡散板を通して拡散光とする。

【００４０】請求項３によれば、請求項１記載の照明装
置において、光源と、この光源から出射された光をそれ
ぞれ伝搬する複数の光ファイバーと、を有する。

【００４１】このような照明装置であれば、光源から出
射された光を複数の光ファイバーで伝搬して対象物に照
射する。

【００４２】請求項４によれば、請求項１記載の照明装
置において照射光学系は、照射光学系は、対象物に対し
て同一側に相対向する方向に１対、又はそれぞれ対象物
に対して同一側に方向角が９０°ごとの間隔を有して４
つ配置される。

【００４３】このような照明装置であれば、照射光学系
を相対向する方向に１対、又はそれぞれ方向角９０°ご
との間隔をおいて４つ配置して散乱光を対象物に照射す
る。

【００４４】請求項５によれば、請求項１記載の照明装
置において照射光学系は、パターンの配列方向及びパタ
ーンのエッジ方向に対しての方向角ｙが３°≦ｙ≦８°
で拡散光を対象物に照射するように配置される。

【００４５】このような照明装置であれば、照射光学系
をパターンの配列方向に対してパターンの配列方向及び
パターンのエッジ方向に対しての方向角ｙが３°≦ｙ≦
８°で拡散光を対象物に照射する。

【００４６】請求項６によれば、表面に少なくとも一方
向に微細なパターンが配列された対象物に対して照明を
行う照明装置において、対象物の表面に対しての仰角ｘ
が１０°≦ｘ＜２０°で、かつパターンの配列方向及び
パターンのエッジ方向と異なる方向から略平行光を照射
する照射光学系、を備えた照明装置である。

【００４７】このような照明装置であれば、表面に微細
なパターンが配列された対象物の表面に対して照射光学
系から略平行光を仰角ｘが１０°≦ｘ＜２０°で、かつ
パターンの配列方向及びパターンのエッジ方向と異なる
方向から照射する。

【００４８】請求項７によれば、表面に微細なパターン
が配列された対象物に対して照明を行う照明装置におい
て、対象物の表面に対しての仰角ｘが１０°≦ｘ＜２０
°で拡散光を照射し、かつ拡散光の対象物に対する照射
方向角を可変自在とする斜光光学系と、対象物を撮像す
る撮像装置と、この撮像装置の撮像により得られた画像
データから対象物からの反射光量に基づく統計量を求め
る統計処理手段と、この統計処理手段により求められた
統計量に基づいて拡散光の最適照射方向角を求め、この
最適照射方向角に斜光光学系による拡散光の照射方向を
設定する駆動手段と、を備えた照明装置である。

【００４９】このような照明装置であれば、斜光光学系
から対象物の表面に対して仰角ｘが１０°≦ｘ＜２０°
の斜め上方から拡散光を照射する場合、対象物を撮像し
て得られた画像データから対象物からの反射光量に基づ
く統計量を求め、この統計量に基づいて拡散光の最適照
射方向角を求め、この最適照射方向角に斜光光学系の拡
散光の照射方向を自動設定する。

【００５０】請求項８によれば、請求項７記載の照明装
置において、斜光光学系は、斜光光学系は、互いに対向
配置され、かつ対象物の表面に対しての仰角ｘが１０°
≦ｘ＜２０°で拡散光を照射する少なくとも２つの光源
と、これらの光源を保持する回転リングと、を備える。

【００５１】このような照明装置であれば、リング状の
回転リング上に少なくとも２つの光源が設けられ、これ
ら光源が回転リングの回転により最適照射方向角に自動
設定される。

【００５２】請求項９によれば、請求項７記載の照明装
置において、統計処理手段は、対象物に対する拡散光の
照射方向角を所定角度ごとに変化させて対象物全面を撮
像して得た複数の第１の画像データと、これら第１の画
像データでの所定領域の画像とそれ以外の領域の画像と
の差画像から成る複数の第２の画像データとを作成する
第１の処理手段と、第１の画像データと第２の画像デー
タとにおける少なくとも各輝度の平均値をそれぞれ求め
る第２の処理手段と、拡散光の各照射方向角ごとに第１
の画像データと第２の画像データとにおける各輝度の平
均値の比を求め、この比に基づいて拡散光の最適照射方
向角を求める第３の処理手段と、を備える。

【００５３】このような照明装置であれば、対象物に対
する散乱光の照射方向を変えて、対象物全体を撮像して
得た複数の第１の画像データと、これら第１の画像デー
タ中の所定領域の画像とそれ以外の領域の画像との差画
像から成る複数の第２の画像データとを作成し、これら
画像データにおける少なくとも各輝度の平均値をそれぞ
れ求めるとともにこれらの輝度の平均値の比を求め、こ
の比に基づいて拡散光の最適照射方向角を求める。

【００５４】請求項１０によれば、請求項７記載の照明
装置において、統計処理手段は、対象物に対する拡散光
の照射方向角を所定角度ごとに変化させて対象物全面を
撮像して得た複数の第１の画像データと、これら第１の
画像データ中においてそれぞれ所定領域の画像とそれ以
外の領域の画像との差画像から成る複数の第２の画像デ
ータとを作成する第１の処理手段と、第１の画像データ
と第２の画像データとにおける少なくとも各輝度の平均
値を拡散光の各照射方向角ごとに求め、かつこれら各輝
度の平均値の比を求める第２の処理手段と、第１の画像
データから対象物の複数の領域ごとの輝度分布分散値を
求め、この輝度分布分散値に基づいて対象物における良
／不良部での統計量の変化を求める第３の処理手段と、
各輝度の平均値の比と良／不良部での統計量の変化とに
基づいて拡散光の最適照射方向角を求める第４の処理手
段と、を備える。

【００５５】このような照明装置であれば、対象物に対
する拡散光の照射方向を変えて、対象物全体を撮像して
得た複数の第１の画像データと、これら第１の画像デー
タ中の所定領域の画像とそれ以外の領域の画像との差画
像から成る複数の第２の画像データとを作成し、これら
画像データにおける少なくとも各輝度の平均値からこれ
ら輝度の平均値の比を求め、かつ第１の画像データから
対象物の複数の領域ごとの輝度分布分散値を求め、この
輝度分布分散値に基づいて対象物における良／不良部の
特徴量の変化を求め、輝度の平均値の比と良／不良部の
特徴量の変化とに基づいて拡散光の最適照射方向角を求
める。

【００５６】請求項１１によれば、請求項１記載の照明
装置において、光源と、この光源から出射された光を拡
散する複数の拡散板と、これら拡散板を光源に対して切
り換える切換機構と、光源及び拡散板を一体的に対象物
の仰角方向に対して移動自在とする仰角移動機構と、光
源及び拡散板を一体的に対象物の方向角方向に移動自在
とする方向角移動機構と、を備えた。

【００５７】このような照明装置であれば、仰角移動機
構により光源及び拡散板を一体的に対象物の仰角方向に
対して移動し、かつ円周移動機構により対象物の円周方
向に対して移動して所望する方向から光が対象物に照射
されるようにし、かつ複数の拡散板を切り代えて拡散光
を対象物に照射する。

【００５８】請求項１２によれば、表面に少なくとも一
方向に微細なパターンが配列された対象物に対して照明
を行い欠陥検査をする欠陥検査装置において、対象物の
表面に対しての仰角ｘが１０°≦ｘ＜２０°で、かつパ
ターンの配列方向及びパターンのエッジ方向と異なる方
向から拡散光を照射する照射光学系と、対象物を撮像す
る撮像装置と、この撮像装置から出力される画像信号を
画像処理して少なくともパターンの欠陥を検出する信号
処理手段と、を備えた欠陥検査装置である。

【００５９】このような欠陥検査装置であれば、表面に
微細なパターンが配列された対象物の表面に対して照射
光学系から拡散光を仰角ｘが１０°≦ｘ＜２０°で、か
つパターンの配列方向及びパターンエッジ方向と異なる
方向から照射し、このときに撮像装置から出力される対
象物の画像信号を信号処理手段により画像処理して少な
くともパターンの不均一性から対象物の形状欠陥を検出
する。

【００６０】請求項１３によれば、請求項１２記載の欠
陥検査装置において、光源と、この光源から出射された
光を拡散する拡散板と、を有する。

【００６１】このような欠陥検査装置であれば、欠陥検
査のときに対象物に照射する拡散光は、光源から出射さ
れた光を拡散板を通して得ている。

【００６２】請求項１４によれば、請求項１２記載の欠
陥検査装置において、光源と、この光源から出射された
光をそれぞれ伝搬する複数の光ファイバーと、を有す
る。

【００６３】このような欠陥検査装置であれば、この欠
陥検査のときに対象物に照射する拡散光は、光源から出
射された光を複数の光ファイバーで伝搬して得ている。

【００６４】請求項１５によれば、請求項１２記載の欠
陥検査装置において照射光学系は、対象物に対して同一
側に方向角が９０°ごとの間隔を有して４つ配置され
る。

【００６５】このような欠陥検査装置であれば、対象物
に照射する拡散光は、照射光学系を相対向する方向に１
対、又はそれぞれ方向角９０°ごとの間隔をおいて４つ
配置して対象物に照射する。

【００６６】請求項１６によれば、請求項１２記載の欠
陥検査装置において照射光学系は、パターンの配列方向
及びパターンのエッジ方向に対しての方向角ｙが３°≦
ｙ≦８°で拡散光を対象物に照射するように配置され
る。

【００６７】このような欠陥検査装置であれば、対象物
に照射する拡散光は、照射光学系はをパターンの配列方
向に対して方向角ｙが３°≦ｙ≦８°ずれ、かつパター
ンエッジの方向に対して方向角ｙが３°≦ｙ≦８°ずれ
た角度の方向に配置して拡散光を対象物に照射する。

【００６８】請求項１７によれば、表面に微細なパター
ンが配列された対象物に対して照明を行い欠陥検査をす
る欠陥検査装置において、対象物の表面に対しての仰角
ｘが１０°≦ｘ＜２０°で拡散光を照射し、かつ拡散光
の対象物に対する照射方向角を可変自在とする斜光光学
系と、対象物を撮像する撮像装置と、この撮像装置の撮
像により得られた画像データから対象物からの反射光量
に基づく統計量を求める統計処理手段と、この統計処理
手段により求められた統計量に基づいて拡散光の最適照
射方向角を求め、この最適照射方向角に斜光光学系によ
る拡散光の照射方向を設定する駆動手段と、撮像装置か
ら出力される画像信号を画像処理して少なくともパター
ンの欠陥を検出する信号処理手段と、を備えた欠陥検査
装置である。

【００６９】このような欠陥検査装置であれば、斜光光
学系から対象物の表面に対して仰角ｘが１０°≦ｘ＜２
０°の斜め上方から拡散光を照射する場合、対象物を撮
像して得られた画像データから対象物からの反射光量に
基づく統計量を求め、この統計量に基づいて拡散光の最
適照射方向角を求め、この最適照射方向角に斜光光学系
の拡散光の照射方向を自動設定し、この状態に撮像装置
から出力される画像信号を画像処理して少なくともパタ
ーンの不均一性から対象物の形状欠陥を検出する。

【００７０】請求項１８によれば、請求項１７記載の欠
陥検査装置において、斜光光学系は、互いに対向配置さ
れ、かつ対象物の表面に対しての仰角ｘが１０°≦ｘ＜
２０°で拡散光を照射する少なくとも２つの光源と、こ
れらの光源を保持する回転リングと、を備えた。

【００７１】このような欠陥検査装置であれば、リング
状の回転リング上に少なくとも２つの出射源が設けら
れ、これら出射源が回転リングの回転により最適照射方
向角に自動設定され、この状態に撮像装置から出力され
る画像信号を画像処理して少なくともパターンの不均一
性から対象物の形状欠陥を検出する。

【００７２】請求項１９によれば、請求項１７記載の欠
陥検査装置において、統計処理手段は、対象物に対する
拡散光の照射方向角を所定角度ごとに変化させて対象物
全面を撮像して得た複数の第１の画像データと、これら
第１の画像データ中においてそれぞれ所定領域の画像と
それ以外の領域の画像との差画像から成る複数の第２の
画像データとを作成する第１の処理手段と、第１の画像
データと第２の画像データとにおける少なくとも各輝度
の平均値をそれぞれ求める第２の処理手段と、拡散光の
各照射方向角ごとに第１の画像データと第２の画像デー
タとにおける各輝度の平均値の比を求め、この比に基づ
いて拡散光の最適照射方向角を求める第３の処理手段
と、を備えた。

【００７３】このような欠陥検査装置であれば、対象物
に対する散乱光の照射方向を変えて、対象物全面を撮像
して得た複数の第１の画像データと、これら第１の画像
データ中の所定領域の画像とそれ以外の領域の画像との
差画像から成る複数の第２の画像データとを作成し、こ
れら画像データにおける少なくとも各輝度の平均値をそ
れぞれ求めるとともにこれらの輝度の平均値の比を求
め、この比に基づいて拡散光の最適照射方向角を求め
る。そして、この状態に撮像装置から出力される画像信
号を画像処理して少なくともパターンの不均一性から対
象物の形状欠陥を検出する。

【００７４】請求項２０によれば、請求項１７記載の欠
陥検査装置において、統計処理手段は、対象物に対する
拡散光の照射方向角を所定角度ごとに変化させて対象物
全面を撮像して得た複数の第１の画像データと、これら
第１の画像データ中においてそれぞれ所定領域の画像と
それ以外の領域の画像との差画像から成る複数の第２の
画像データとを作成する第１の処理手段と、第１の画像
データと第２の画像データとにおける少なくとも各輝度
の平均値をそれぞれ求め、かつこれら各輝度の平均値の
比を求める第２の処理手段と、第１の画像データから対
象物の複数の領域ごとの輝度分布分散値を求め、この輝
度分布分散値に基づいて対象物における良／不良部での
統計量の変化を求める第３の処理手段と、輝度の平均値
の比と良／不良部での統計量の変化とに基づいて拡散光
の最適照射方向角を求める第４の処理手段と、を備え
た。

【００７５】このような欠陥検査装置であれば、対象物
に対する散乱光の照射方向を変えて、対象物全面を撮像
して得た複数の第１の画像データと、これら第１の画像
データ中の所定領域の画像とそれ以外の領域の画像との
差画像から成る複数の第２の画像データとを作成し、こ
れら画像データにおける少なくとも各輝度の平均値から
これら輝度の平均値の比を求め、かつ第１の画像データ
から対象物の複数の領域ごとの輝度分布分散値を求め、
この輝度分布分散値に基づいて対象物における良／不良
部の特徴量の変化を求め、これら輝度の平均値の比と良
／不良部の特徴量の変化とに基づいて拡散光の最適照射
方向角を求める。そして、この状態に撮像装置から出力
される画像信号を画像処理して少なくともパターンの不
均一性から対象物の形状欠陥を検出する。

【００７６】請求項２１によれば、表面に少なくとも一
方向に微細なパターンが配列された対象物に対して照明
を行い欠陥検査をする欠陥検査装置において、対象物の
表面に対しての仰角ｘが１０°≦ｘ＜２０°で、かつパ
ターンの配列方向及びパターンのエッジ方向と異なる方
向から拡散光を照射する照射光学系と、対象物を撮像す
る撮像装置と、この撮像装置の撮像により得られる対象
物全体の画像データをこの対象物表面に仮定された複数
の小領域に対応するデータに分割し、これらの小領域に
対応するデータごとに対象物からの反射光量に関する特
徴量を一定にするデータ補正値を算出する補正値算出手
段と、この補正値算出手段により求められた各小領域に
対応するデータごとの各補正値を用いて撮像装置から出
力される画像信号を補正する補正手段と、を具備した欠
陥検査装置である。

【００７７】このような欠陥検査装置であれば、表面に
微細なパターンが配列された対象物の表面に対して照射
光学系から拡散光を仰角ｘが１０°≦ｘ＜２０°で、か
つパターンの配列方向及びパターンエッジ方向と異なる
方向から照射し、このときに撮像装置の撮像により得ら
れる対象物全体の画像データを補正値算出手段において
複数の小領域に分割し、これら小領域ごとに対象物から
の反射光量に関する各特徴量を等しくする各補正値を算
出し、実際に対象物の検査を行うときに、各小領域ごと
の各補正値を用いて撮像装置から出力される画像信号を
補正手段により補正する。

【００７８】請求項２２によれば、請求項２１記載の欠
陥検査装置においては、補正値算出手段は、反射光量に
関する特徴量として反射光量の最大値や最小値、小領域
内の平均値や分散値を求める。

【００７９】このような欠陥検査装置であれば、反射光
量に関する特徴量として反射光量の最大値や最小値、小
領域内の平均値や分散値を求めて補正値とする。

【００８０】請求項２３によれば、請求項２１記載の欠
陥検査装置において補正値算出手段は、対象物が半導体
ウエハの場合、この半導体ウエハ表面上に形成される半
導体チップの寸法、又は半導体ウエハに対する露光処理
での露光処理単位面積の寸法に形成された小領域に対応
して対象物全面の画像データを分割して用いる。

【００８１】このような欠陥検査装置であれば、対象物
が半導体ウエハの場合、補正値を求める小領域は、半導
体ウエハに形成される半導体チップの寸法、又は半導体
ウエハの露光処理での露光処理単位面積の寸法に形成さ
れた小領域に対応して対象物全面の画像データを分割す
る。

【００８２】請求項２４によれば、請求項２１記載の欠
陥検査装置において、補正値算出手段は、複数に分割し
た画像データに基づいて各小領域間の各境界を一致させ
る、又は所定長さだけ重ねる。

【００８３】このような欠陥検査装置であれば、補正値
を求めるとき、これら小領域間の各境界は一致させる、
又は所定長さだけ重ねる。

【００８４】請求項２５によれば、表面に少なくとも一
方向に微細なパターンが配列された対象物に対して照明
を行い欠陥検査をする欠陥検査装置において、対象物の
表面に対しての仰角ｘが１０°≦ｘ＜２０°で、かつパ
ターンの配列方向及びパターンのエッジ方向と異なる方
向から拡散光を照射する照射光学系と、対象物を撮像す
る撮像装置と、この撮像装置の撮像により得られる対象
物全体の画像データをこの対象物表面に仮定された複数
の小領域に対応するデータに分割し、これら小領域に対
応するデータごとに対象物からの反射光量に関する特徴
量の変動の平均値及びこの変動の幅を算出する補正値算
出手段と、この補正値算出手段により求められた各小領
域に対応するデータごとの各平均値をそれぞれ補正値と
して、撮像装置から出力される反射光量の画像信号を補
正する補正手段と、この補正手段により補正された反射
光量の画像信号と変動の幅とに基づいて対象物の良否判
定を行う判定手段と、を具備した欠陥検査装置である。

【００８５】このような欠陥検査装置であれば、表面に
微細なパターンが配列された対象物の表面に対して照射
光学系から拡散光を仰角ｘが１０°≦ｘ＜２０°で、か
つパターンの配列方向及びパターンエッジ方向と異なる
方向から照射し、このときに撮像装置の撮像により得ら
れる対象物全体の画像データを補正値算出手段において
各小領域ごとに対象物からの反射光量に関する特徴量の
変動の平均値及び変動の幅を算出し、このうち各小領域
ごとの各平均値を各補正値として撮像装置から出力され
る反射光量の画像信号を補正し、この補正された反射光
量の画像信号を変動の幅に基づいて対象物の良否判定を
行う。

【００８６】請求項２６によれば、表面に少なくとも一
方向に微細なパターンが配列された複数の対象物に対し
て照明を行い所定単位枚数の対象物の欠陥検査をする欠
陥検査装置において、対象物の表面に対しての仰角ｘが
１０°≦ｘ＜２０°で、かつパターンの配列方向及びパ
ターンのエッジ方向と異なる方向から拡散光を照射する
照射光学系と、対象物を撮像する撮像装置と、この撮像
装置により得られる対象物からの反射光量に基づいて少
なくとも照射光学系による照明強度の最適条件を求める
最適条件導出手段と、この最適条件導出手段により求め
られた最適条件が許容範囲外であれば、再び対象物に対
して最適条件導出手段を動作させ、かつ最適条件が許容
範囲内であれば、この際の最適条件を保存し、この最適
条件にて複数の対象物に対する欠陥検査を最適条件にて
行う照明設定手段と、最適条件導出手段により求められ
る最適条件が所定枚数の対象物に対して連続して許容範
囲外であれば、所定単位枚数の対象物に対して不良と判
定する判定手段と、を具備した欠陥検査装置である。

【００８７】このような欠陥検査装置であれば、表面に
微細なパターンが配列された複数の対象物の表面に対し
て照射光学系から拡散光を仰角ｘが１０°≦ｘ＜２０°
で、かつパターンの配列方向及びパターンエッジ方向と
異なる方向から照射し、このときの対象物における少な
くとも照明強度の最適条件を求め、この最適条件が許容
範囲外であれば、再び最適条件手段を動作させ、最適条
件が許容範囲内であればこの最適条件にて各対象物に対
する照明強度等を設定する。ところが、最適条件が所定
数だけ連続して許容範囲外であれば、所定単位枚数の対
象物に対して不良と判定する。

【００８８】請求項２７によれば、表面に少なくとも一
方向に微細なパターンが配列された対象物に対して照明
を行い所定単位枚数の対象物の欠陥検査をする欠陥検査
装置において、対象物の表面に対しての仰角ｘが１０°
≦ｘ＜２０°で、かつパターンの配列方向及びパターン
のエッジ方向と異なる方向から拡散光を照射する照射光
学系と、対象物を撮像する撮像装置と、この撮像装置に
より得られる対象物からの反射光量に基づいて少なくと
も照明光学系による照明強度の最適条件を求める最適条
件導出手段と、この最適条件導出手段により求められた
最適条件が許容範囲外であれば、再び対象物に対して最
適条件導出手段を動作させ、かつ最適条件が許容範囲内
であれば、この際の最適条件を保存し、この最適条件に
て複数の対象物に対する欠陥検査を最適条件にて行う照
明設定手段と、撮像装置により得られる対象物全面の画
像データをこの対象物表面に仮定された複数の小領域に
対応する複数のデータに分割し、これらの小領域に対応
するデータごとに対象物からの反射光量に関する特徴量
を一定にするデータ補正値を算出する補正値算出手段
と、この補正値算出手段により求められた各小領域に対
応するデータごとの補正値を用いて撮像装置から出力さ
れる画像信号を補正する補正手段と、この補正手段によ
り補正された反射光量の画像信号に基づいて複数の対象
物個々の良否を判定する第１の判定手段と、最適条件導
出手段により求められる最適条件が所定枚数の対象物に
対して連続して許容範囲外であれば、所定単位枚数の複
数の対象物に対して不良と判定する第２の判定手段と、
を具備した欠陥検査装置である。

【００８９】このような欠陥検査装置であれば、対象物
の表面に対して拡散光を仰角ｘが１０°≦ｘ＜２０°で
かつパターンの配列方向及びパターンエッジ方向と異な
る方向から照射し、このときの対象物における少なくと
も照明強度の最適条件が許容範囲外であれば、再び最適
条件手段を動作させ、最適条件が許容範囲内であればこ
の最適条件にて各対象物に対する照明強度等を設定す
る。ところが、最適条件が所定数だけ連続して許容範囲
外であれば、所定単位枚数の対象物に対して不良と判定
する。

【００９０】一方、最適条件で拡散光を対象物に照射し
ているときに、撮像装置の撮像により得られる対象物全
体の画像データを複数の小領域ごとに対象物からの反射
光量に関する各特徴量を等しくする各補正値を算出し、
実際に対象物の検査を行うときに、各小領域ごとの各補
正値を用いて撮像装置から出力される画像信号を補正し
て良否の判定を行う。

【００９１】

【発明の実施の形態】

(1) 以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参
照して説明する。

【００９２】図１は半導体ウエハのパターン検査を行う
欠陥検査装置の構成図である。

【００９３】ハロゲンランプ等の光源２０には、レンズ
系２１を介して複数本のグラスファイバからなる４本の
光ファイバー束２２ａ〜２２ｄが接続されている。

【００９４】これら光ファイバー束２２ａ〜２２ｄは、
図２(a) に示すように光出力端部がそれぞれ半導体ウエ
ハ１４に形成されている互いに直交するパターンの方向
Ｘ、Ｙに対して光軸が１０°以上４０°以下ずれるよう
に配置され、かつ照射角が同図(b) に示すように半導体
ウエハ１４のパターン形成面（表面）１４ａに対して１
０°〜２０°の角度となるように設定されている。

【００９５】すなわち、これら光ファイバー束２２ａ〜
２２ｄは、それぞれ図３に示すように複数本のグラスフ
ァイバ２３−１〜２３−ｎを束ねたものであり、これら
グラスファイバ２３−１〜２３−ｎから出力される光路
上に各レンズ系２４ａ〜２４ｄが配置されている。

【００９６】なお、これら光ファイバー束２２ａ〜２２
ｄから出力される光は、各光ファイバー束２２ａ〜２２
ｄから同時に照射することも、互いに対向する光ファイ
バー束２２ａ〜２２ｄ、例えば光ファイバー束２２ａ及
び２２ｂ、２２ｃ及び２２ｄの２組でそれぞれ照射する
こと可能である。これら光ファイバー束２２ａ〜２２ｄ
の組み合わせは、事前に良品の半導体ウエハ１４を調べ
て決定する。

【００９７】一方、半導体ウエハ１４の上方には、レン
ズ系２５を介してＣＣＤ（固体撮像素子）カメラ２６が
配置されている。

【００９８】このＣＣＤカメラ２６の画像出力端子に
は、信号処理回路２７が接続されている。この信号処理
回路２７は、コンピュータを備えたもので、ＣＣＤカメ
ラ２６から出力される画像信号を入力し、画素毎にレベ
ル判定する等して傷等の欠陥の有無を検出し、欠陥有り
の場合にその位置や大きさ等の情報を求める機能を有し
ている。

【００９９】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。

【０１００】光源２０から出力された光は、４本の光フ
ァイバー束２２ａ〜２２ｄをそれぞれ伝搬して半導体ウ
エハ１４の表面に照射される。

【０１０１】ここで、４本の光ファイバー束２２ａ〜２
２ｄは、光出力端部が半導体ウエハ１４のパターン方向
Ｘ、Ｙに対して光軸を１０°以上４０°以下にずれ、か
つ照射角を半導体ウエハ１４の表面１４ａに対して１０
°〜２０°の角度となるように配置されているので、こ
れらの配置角度に従って光を半導体ウエハ１４に照射す
る。

【０１０２】又、４本の光ファイバー束２２ａ〜２２ｄ
は、複数本のグラスファイバ２３−１〜２３−ｎを束ね
たものなので、これら光ファイバー束２２ａ〜２２ｄか
ら出力される光は、拡散光となって半導体ウエハ１４に
照射する。

【０１０３】ところで、半導体製造工程の露光処理にお
いて、半導体ウエハ基板１にレジストパターン３を転写
した場合、正常なレジストパターン３であれば、図４
(a) に示すようにパターンエッジが鋭いので、拡散光を
照射したとき、レジストパターン３からは垂直上方に散
乱光は生じない、又は生じてもわずかである。

【０１０４】ところが、露光処理において、露光装置の
焦点が部分的にずれたことによるパターンエッジのダレ
が生じると、図４(b) に示すように拡散光を照射したと
き、レジストパターン３からは垂直上方への散乱光が増
加する。

【０１０５】従って、このレジストパターン３からの散
乱光は、欠陥部分からの散乱光としてＣＣＤカメラ２６
に入射する。

【０１０６】特に、照射角は、図２(b) に示すように半
導体ウエハ１４の表面１４ａに対して角度１０°以上２
０°未満にして拡散光を照射しているので、例えば照射
角３０°以上で拡散光を照射した場合と比較して、半導
体ウエハ１４そのものからの散乱光の光量を低く抑えら
れる。

【０１０７】又、照射角を例えば照射角１０°以下とし
て半導体ウエハ１４に照射すると、半導体ウエハ１４そ
のものからの散乱光の光量を低く抑えられるが、その反
面欠陥部分からの散乱光の光量も低くなり、結果として
感度が低下する。

【０１０８】従って、半導体ウエハ１４に対する照射角
は、１０°〜２０°として拡散光を照射するのが最も感
度が高くなる。

【０１０９】一方、方向角は、図２(a) に示すようにパ
ターンの方向Ｘ、Ｙに対して光軸が１０°以上４０°以
下にずれるように拡散光を照射している。

【０１１０】ところが、図５に示すようにレジストパタ
ーン３のパターンエッジに対して９０°の方向から拡散
光を照射すると、最も強い散乱光が垂直上方に生じる。

【０１１１】又、図６に示すように半導体ウエハ１４の
表面に孤立パターン２８が規則的に配列している場合、
パターンエッジの方向に加えて、１つ１つ孤立パターン
２８からの回折光の影響を受ける。

【０１１２】すなわち、孤立パターン２８ａからの回折
光と孤立パターン２８ｂからの回折光とをＣＣＤカメラ
２６の配置された半導体ウエハ１４の上方から見ると、
干渉現象を発生し、孤立パターン２８の配列と拡散光の
照射角度によって半導体ウエハ１４の表面に明暗の縞模
様が現れる。これでは、欠陥部分だけを感度よく検出す
るのは困難となる。

【０１１３】従って、方向角は、パターンエッジ方向
（Ｘ方向）とパターンの配列方向（Ｙ方向）とのいずれ
の方向とも一致しない方向、つまり図２(a) に示すよう
にパターンの方向Ｘ、Ｙに対して光軸が１０°以上４０
°以下にずれるようにすることにより、孤立パターン２
８の配列による干渉光の縞模様が現れずに、感度良く欠
陥部分からの散乱光をＣＣＤカメラ２６に入射できる。

【０１１４】なお、予め欠陥のある半導体ウエハ１４を
用いれば、照射角１０°以上２０°未満、方向角１０°
以上４０°以下の範囲内で最も良い感度の条件を設定し
て最大の感度を得ることができる。

【０１１５】図７及び図８にこの場合における測定結果
を示す。

【０１１６】この測定における被検査物である半導体ウ
エハ１４には、表面にＡｌ膜が施してある。

【０１１７】図７には半導体ウエハ１４に対する照射角
が示してある。この測定結果から照射角１５°のときに
欠陥部分の感度が最もよいことが分かる。

【０１１８】図８には半導体ウエハ１４に対する方向角
が示してある。ここで、方向角の設定は、図９に示す通
りである。この測定結果から方向角２０°のときに欠陥
部分の感度が最もよいことが分かる（方向角が０°〜９
０°で考える）。

【０１１９】このように半導体ウエハ１４そのものから
の散乱光は低く抑えられ、欠陥部分からの散乱光は強め
られてＣＣＤカメラ２６に入射する。

【０１２０】このＣＣＤカメラ２６は、半導体ウエハ１
４の表面の反射光学像を撮像してその画像信号を出力す
る。

【０１２１】信号処理回路２７は、ＣＣＤカメラ２６か
ら出力される画像信号を入力し、画素毎にレベル判定す
る等してその欠陥部分のレベル、位置、寸法、大きさ等
から欠陥の有無を検出し、その良品又は不良品の判定を
行う。

【０１２２】このように上記第１の実施の形態によれ
ば、４本の光ファイバー束２２ａ〜２２ｄによる照射角
を半導体ウエハ１４の表面１４ａに対して１０°〜２０
°の角度に配置したので、半導体ウエハ１４そのものか
らの散乱光の光量を低く抑えられ、欠陥部分からの散乱
光の光量を相対的に大きくして、結果として感度を高く
できる。

【０１２３】又、半導体ウエハ１４のパターン方向Ｘ、
Ｙに対して光軸が１０°以上４０°以下にずれるように
配置したので、孤立パターン２８等の配列による干渉光
の縞模様が現れずに、感度良く欠陥部分からの散乱光を
ＣＣＤカメラ２６に入射できる。

【０１２４】このように拡散光の照射角度により、パタ
ーン欠陥等からの散乱光を感度良く検出でき、よって微
細化パターンであっても欠陥部分からの散乱光の感度を
高くして確実に欠陥を検出でき、又低い光学倍率で高速
に半導体ウエハ１４全体を検査できるので、半導体ウエ
ハ１４の全数自動検査ができる。

【０１２５】一方、各光ファイバー束２２ａ〜２２ｄの
各グラスファイバ２３−１〜２３−ｎは、それぞれ１つ
１つが光源と見做せるので、孤立パターン２８からの回
折光は、これらファイバー２３−１〜２３−ｎの各光源
ごとに発生し、なおかつ位相や方向角が不揃いとなり、
半導体ウエハ１４の上方から見ると各回折光が混ざり合
い、半導体ウエハ１４全体として均一な明るさに見え、
干渉による縞模様は低く抑えられる。

【０１２６】(2) 次に本発明の第２の実施の形態につい
て説明する。

【０１２７】この第２の実施の形態は、第１の実施の形
態における４本の光ファイバー束２２ａ〜２２ｄの方向
角を設定したものである。

【０１２８】図１０はこれら光ファイバー束２２ａ〜２
２ｄの方向角を示している。すなわち、各光ファイバー
束２２ａ〜２２ｄは、半導体ウエハ１４のパターンエッ
ジ方向Ｘ、Ｙに対して光軸を３°〜８°ずれた方向、よ
り最良な方向角としては６°ずれた方向で、かつパター
ンの配列している方向に対して光軸を３°〜８°ずれた
方向、より最良な方向角としては６°ずれた方向に配置
されている。

【０１２９】このように４本の光ファイバー束２２ａ〜
２２ｄを配置することにより上記第１の実施の形態の効
果に加えて次の効果を奏することができる。

【０１３０】すなわち、半導体ウエハ１４に形成される
レジストパターン３には種々のパターンがあり、かつ半
導体ウエハ１４にも多層に形成されたものもあり、これ
ら各種の半導体ウエハ１４ではその反射回折の仕方がそ
れぞれ異なる。

【０１３１】このような各種半導体ウエハ１４であって
も、半導体ウエハ１４からの散乱光を均一化して、欠陥
部分による散乱光の光量を相対的に大きくして、パター
ン欠陥等からの散乱光を感度良く検出できる。

【０１３２】(3) 次に本発明の第３の実施の形態につい
て説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付し
てその詳しい説明は省略する。

【０１３３】図１１は半導体ウエハのパターン検査を行
う欠陥検査装置の構成図である。

【０１３４】ハロゲンランプ等の光源２０には、レンズ
系２１を介して４本の光ファイバー３０ａ〜３０ｄが接
続されている。なお、同図では４本のうち２本の光ファ
イバー３０ａ、３０ｂを示している。

【０１３５】これら光ファイバー３０ａ〜３０ｄは、光
出力端部がそれぞれ半導体ウエハ１４に形成されている
パターンの方向Ｘ、Ｙに対して光軸が１０°以上４０°
以下にずれるように配置され、かつ照射角が半導体ウエ
ハ１４の１４ａに対して１０°〜２０°の角度となるよ
うに設定されている。

【０１３６】又、これら光ファイバー３０ａ〜３０ｄの
出力光路上には、それぞれレンズ系２４ａ〜２４ｄを介
して粗い各拡散板３１ａ〜３１ｄが配置されている。

【０１３７】このような構成であれば、光源２０から出
力された光は、４本の光ファイバー３０ａ〜３０ｄをそ
れぞれ伝搬し、各拡散板３１ａ〜３１ｄを透過し、拡散
光として半導体ウエハ１４の表面に照射される。

【０１３８】このとき、照射角は、半導体ウエハ１４の
表面１４ａに対して角度１０°以上２０°未満にして拡
散光を照射しているので、半導体ウエハ１４そのものか
らの散乱光の光量を低く抑えられる。

【０１３９】又、方向角は、パターンの方向Ｘ、Ｙに対
して光軸を１０°以上４０°以下にずれるように拡散光
を照射するので、孤立パターン２８の配列による干渉光
の縞模様が現れずに、感度良く欠陥部分からの散乱光を
ＣＣＤカメラ２６に入射できる。

【０１４０】このように半導体ウエハ１４そのものから
の散乱光は低く抑えられ、欠陥部分からの散乱光は強め
られてＣＣＤカメラ２６に入射する。

【０１４１】このＣＣＤカメラ２６は、半導体ウエハ１
４の表面の反射光学像を撮像してその画像信号を出力す
る。

【０１４２】信号処理回路２７は、ＣＣＤカメラ２６か
ら出力される画像信号を入力し、画素毎にレベル判定す
る等してその欠陥部分のレベル、位置、寸法、大きさ等
から欠陥の有無を検出し、その良品又は不良品の判定を
行う。

【０１４３】このように上記第３の実施の形態によれ
ば、上記第１の実施の形態と同様の効果を奏することが
でき、かつ各拡散板３１ａ〜３１ｄを用いたので、拡散
の粒子１つ１つが光源と見做せるものとなり、これによ
り、孤立パターン２８からの回折光は、これら光源ごと
に発生し、なおかつ位相や方向角が不揃いとなり、半導
体ウエハ１４の上方から見ると各回折光が混ざり合い、
半導体ウエハ１４全体として均一な明るさに見え、干渉
による縞模様は低く抑えられる。

【０１４４】(4) 次に本発明の第４の実施の形態につい
て説明する。なお、図１１と同一部分には同一符号を付
してその詳しい説明は省略する。

【０１４５】図１２は半導体ウエハのパターン検査を行
う欠陥検査装置の構成図である。

【０１４６】この装置は、各拡散板３１ａ〜３１ｄを省
いて、４本の光ファイバー３０ａ〜３０ｄから半導体ウ
エハ１４の表面に照射される光を、疑似平行光としたも
のである。

【０１４７】このような構成であれば、４本の光ファイ
バー３０ａ〜３０ｄをそれぞれ伝搬した光は、各レンズ
系２４ａ〜２４ｄを通過して疑似平行光として半導体ウ
エハ１４の表面に照射される。

【０１４８】このとき、照射角は、半導体ウエハ１４の
表面１４ａに対して角度１０°以上２０°未満にし、か
つ方向角は、パターンの方向Ｘ、Ｙに対して光軸を１０
°以上４０°以下にずれるようにしているので、孤立パ
ターン２８の配列による干渉光の縞模様が現れずに、感
度良く欠陥部分からの散乱光をＣＣＤカメラ２６に入射
できる。

【０１４９】しかして、信号処理回路２７は、ＣＣＤカ
メラ２６から出力される画像信号を入力し、画素毎にレ
ベル判定する等してその欠陥部分のレベル、位置、寸
法、大きさ等から欠陥の有無を検出し、その良品又は不
良品の判定を行う。

【０１５０】このように上記第４の実施の形態によれ
ば、上記第１の実施の形態と同様の効果を奏することが
できる。

【０１５１】なお、上記第１〜第４の実施の形態におけ
る４本の光ファイバー束２２ａ〜２２ｄ、又は４本の光
ファイバー３０ａ〜３０ｄの方向角は、半導体ウエハ１
４のパターンからの回折光の状況から右回りに１０°以
上４０°以下にずれるように配置してもよい。

【０１５２】(5) 次に本発明の第５の実施の形態につい
て説明する。

【０１５３】図１３は半導体ウエハのパターン検査を行
う欠陥検査装置の構成図である。

【０１５４】ＸＹテーブル１００上には、半導体ウエハ
１４を載置する検査テーブル１０１が連結されている。
このＸＹテーブル１００は、テーブル駆動部１０２の駆
動によってＸ方向及びＹ方向に移動する機構となってい
る。

【０１５５】このＸＹテーブル１００の上方には、リン
グ状の回転リング１０３が配置されている。この回転リ
ング１０３には、２つのライトガイド１０４、１０５が
設けられている。

【０１５６】これらライトガイド１０４、１０５は、ハ
ロゲンランプ１０６にそれぞれ光ファイバー１０７、１
０８を介して接続され、ハロゲンランプ１０６から出射
された光を出射するものとなっている。

【０１５７】又、これらライトガイド１０４、１０５
は、図１４に示すように光が半導体ウエハ１４の表面に
対して仰角１０°〜２０°の範囲内で照射されるように
その照射角度が設定されている。

【０１５８】又、これらライトガイド１０４、１０５
は、回転リング１０３上において互いに対向する位置に
配置され、かつこの対向配置の関係は、回転リング１０
３が回転しても変わらないように設定されている。

【０１５９】これらライトガイド１０４、１０５の各出
射口の前方には、それぞれ各拡散板１０９、１１０が配
置されている。これら拡散板１０９、１１０は、それぞ
れ各ライトガイド１０４、１０５から出射された光を拡
散して半導体ウエハ１４に照射するものである。

【０１６０】又、これら拡散板１０９、１１０は、回転
リング１０３の回転移動に伴って各ライトガイド１０
４、１０５と一体となって移動する構成となっている。

【０１６１】ライトガイド駆動部１１１は、回転リング
１０３を回転駆動し、各ライトガイド１０４、１０５及
び各拡散板１０９、１１０を予め設定された角度、例え
ば１０°づつ角度０°〜１８０°の範囲で回転移動させ
る機能を有している。

【０１６２】一方、ＩＴＶ（工業用テレビジョン）カメ
ラ１１２が検査テーブル１０１の上方に配置されてい
る。このＩＴＶカメラ１１２は、検査テーブル１０１上
に載置される半導体ウエハ１４を撮像してその映像信号
を信号処理系の画像処理部１１３に送る機能を有してい
る。

【０１６３】この画像処理部１１３は、ＩＴＶカメラ１
１２から出力された映像信号をディジタル化して画像デ
ータに変換し、この画像データを画像処理して少なくと
も半導体ウエハ１４の表面に形成されているパターンの
不均一性から形状欠陥を検出する機能、すなわち画素毎
にレベル判定する等して傷等の欠陥の有無を検出し、欠
陥有りの場合にその位置や大きさ等の情報を求める機能
を有している。

【０１６４】又、信号処理系には、ＣＰＵ等から成る主
制御部１１４が備えられ、この主制御部１１４から発せ
られる指令により画像処理部１１３、画像メモリ１１５
及び統計処理部１１６が作動するものとなっている。

【０１６５】なお、画像処理部１１３の画像処理により
得られる各画像データは、画像メモリ１１５に記憶され
るようになっている。

【０１６６】統計処理部１１６は、ＩＴＶカメラ１１２
の撮像により得られた半導体ウエハ１４の画像データか
ら半導体ウエハ１４からの反射光量に基づく統計量を求
める機能を有するもので、原画像作成部１１７、差画像
作成部１１８、比演算部１１９及び最適方向算出部１２
０の各機能を有している。

【０１６７】このうち原画像作成部１１７は、ＩＴＶカ
メラ１１２により半導体ウエハ１４の全面を図１５に示
すように例えば９つの撮像領域ｓ₁ 〜ｓ₉ に分割して９
ショットで撮像したとき、これら撮像領域ｓ₁ 〜ｓ₉ の
各画像データを合成圧縮して半導体ウエハ１４の全面の
原画像データを作成する機能を有している。

【０１６８】差画像作成部１１８は、原画像データ中の
所定の撮像領域、例えば中心の撮像領域ｓ₅ の画像デー
タとそれ以外の各撮像領域ｓ₁ 〜ｓ₄ 、ｓ₆ 〜ｓ₉ との
各差画像を求め、これら差画像を合成圧縮して１枚の差
画像データを作成する機能を有している。

【０１６９】比演算部１１９は、原画像作成部１１７に
より作成された原画像データと差画像作成部１１８によ
り作成された差画像データとの濃淡レベルについての各
ヒストグラムを求め、これらヒストグラムから原画像デ
ータの最大値（最も明るい点の値）、最小値（最も暗い
点の値）、これら最大値と最小値との差（明暗差）、及
び平均値を求めるとともに、差画像データについても同
様に最大値、最小値、明暗差、及び平均値を求める機能
を有している。

【０１７０】なお、半導体ウエハ１４の表面上の欠陥部
分は、明るいものと暗いものとがあるので、原画像は適
度な反射が必要であり、差画像は回折光や散乱光などの
影響をできるだけ受けないようにするため暗いものがよ
い。

【０１７１】又、この比演算部１１９は、原画像データ
の明暗差と差画像データの明暗差との比ε_a を求め、か
つ原画像データの平均値と差画像データの平均値との比
ε_bを求める機能を有している。

【０１７２】すなわち、 ε_a ＝原画像データの明暗差／差画像データの明暗差 ε_b ＝原画像データの平均値／差画像データの平均値 である。

【０１７３】なお、これら明暗差の比ε_a 、平均値の比
ε_b は、それぞれ大きな値程欠陥検査の結果が確実にな
る。

【０１７４】最適方向算出部１２０は、比演算部１１９
により求められた明暗差の比ε_a 、平均値の比ε_b を受
け取り、かつ各ライトガイド１０４、１０５を角度１０
°づつ０°〜１８０°の範囲で回転移動したときの明暗
差の比ε_a と平均値の比ε_bとの各変化を求め、これら
変化においてピークとなる明暗差の比ε_a 又は平均値の
比ε_b に対応する各ライトガイド１０４、１０５を角度
を最適照射方向角として求め、この最適照射方向角をラ
イトガイド駆動部１１１に送る機能を有している。

【０１７５】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。

【０１７６】半導体ウエハ１４を検査テーブル１０１上
に位置合わせして載置する。

【０１７７】２つのライトガイド１０４、１０５を回転
リング１０３を回転することにより、図１６に示すよう
に方向角０°、すなわち半導体ウエハ１４の表面上に形
成されているパターンの方向ｘ、ｙに対して光の照射方
向が４５°ずれるところに配置する。

【０１７８】ハロゲンランプ１０６から光が出射される
と、この光は各光ファイバー１０７、１０８内を通って
それぞれのライトガイド１０４、１０５の出射口から出
射される。

【０１７９】これらライトガイド１０４、１０５から照
射された光は、図１４に示すようにそれぞれ拡散板１０
９、１１０で拡散されて半導体ウエハ１４の表面に対し
て仰角１０°〜２０°の範囲内で照射される。

【０１８０】このように半導体ウエハ１４の表面に対す
る照射は、対向する２方向から行われるので、１方向の
みからの光照射と比べて光強度が高く、かつ半導体ウエ
ハ１４の表面全体に亘って均等な照明となる。

【０１８１】ＩＴＶカメラ１１２は、照明された半導体
ウエハ１４を撮像してその映像信号を出力するが、この
場合、テーブル駆動部１０２の駆動によってＸＹステー
ジ１００が移動し、図１５に示すように各撮像領域ｓ₁
〜ｓ₉ に分割して９ショットで撮像し、それらの映像信
号を出力する。

【０１８２】画像処理部１１３は、ＩＴＶカメラ１１２
から出力された各映像信号をディジタル化して画像デー
タに変換し、これら画像データを画像メモリ１１５に記
憶する。この際、画像メモリ１１５の容量は限られてい
るので、容量の節約のために画像データの圧縮と合成と
を、例えば下記のように繰り返して記憶する。以下の説
明に示すように記憶すれば各撮像領域ｓ₁ 〜ｓ₉ に対応
した９つ以上のメモリを設けることが不要となるのであ
る。

【０１８３】先ず、第１に所定の撮像領域ｓ₅ （半導体
ウエハ１４の中心部）付近で、各撮像領域ｓ₁ 〜ｓ₉ と
同じ面積を持つ撮像領域ｓの画像データを採取し、第１
メモリに記憶する。

【０１８４】第２に先ず撮像領域ｓ₁ の画像データを採
取し、第２メモリに記憶する。

【０１８５】第３に撮像領域ｓと撮像領域ｓ₁ との差画
像データｄ₁ を作成し、第３メモリに記憶する。

【０１８６】ここまでの記憶工程では、画像データの圧
縮や合成は行っていないが、以下の記憶工程では画像デ
ータの圧縮や合成が行われる。

【０１８７】さて、第４に第２メモリに記憶されている
撮像領域ｓ₁ の画像データを圧縮して第４メモリに番地
（address ）を指定して記憶する。

【０１８８】第５に第３メモリに記憶されている差画像
データｄ₁ を圧縮し第５メモリに番地を指定して記憶す
る。

【０１８９】以上で、撮像領域ｓ₁ についての画像デー
タ及び差画像データの記憶処理が終り、次に撮像領域ｓ
₂ についての画像データ及び差画像データの記憶処理を
行う。

【０１９０】撮像領域ｓ₂ の記憶処理については、第１
に撮像領域ｓ₂ の画像データを採取し、第２メモリに記
憶する。この時点で第２メモリ中の撮像領域ｓ₁ の画像
データは消去される。

【０１９１】第２に撮像領域ｓと撮像領域ｓ₂ との差画
像データｄ₂ を作成し、第３メモリに記憶する。この時
点で第３メモリ中の差画像データｄ₁ は消去される。

【０１９２】第３に第２メモリに記憶されている撮像領
域ｓ₂ の画像データを圧縮して第４メモリに撮像領域ｓ
₁ が記憶されているのとは異なる番地を指定して記憶す
る。この様にすれば、撮像領域ｓ₁ の圧縮された画像デ
ータが消去されることはなく撮像領域ｓ₁ と撮像領域ｓ
₂ との各々の圧縮された画像データが第４メモリで合成
される。

【０１９３】第４に第３メモリに記憶されている差画像
データｄ₂ を圧縮して第５メモリに差画像データｄ₁ が
記憶されているのとは異なる番地を指定して記憶する。
この様にすれば、圧縮された差画像データｄ₁ が消去さ
れることなく各々の圧縮された差画像データｄ₁ と差画
像データｄ₂ とが第５メモリで合成される。

【０１９４】これで撮像領域ｓ₂ についての画像データ
及び差画像データの記憶処理が終り、次に撮像領域ｓ₃
以降の記憶処理を繰り返してこの要領で行い、半導体ウ
エハ１４の全面を示す１枚の原画像データ及びそれに対
応した１枚の差画像データを作成する。

【０１９５】以上の説明では、番地を指定して画像デー
タの消去をせずにメモリに記憶・合成をしていったが、
画像データの消去をせずにメモリに記憶・合成できる方
法ならば、この方法に限らないのは言うまでもない。

【０１９６】なお、以上の説明の中で原画像作成部１１
７は、第２メモリ及び第４メモリにあたり、差画像作成
部１１８は第３メモリ及び第５メモリにあたる。このよ
うな記憶処理を行えば、メモリは５つしか必要なくメモ
リ容量の節約を図ることができる。又、これら原画像デ
ータ及び差画像データも、画像メモリ１１５に記憶され
る。

【０１９７】なお、これら原画像データ及び差画像デー
タは、画像メモリ１１５に記憶される。

【０１９８】次に比演算部１１９は、画像メモリ１１５
に記憶された原画像データを読み出し、この原画像デー
タの濃淡レベルについてのヒストグラムを求め、このヒ
ストグラムから原画像データの最大値、最小値、これら
最大値と最小値との差である明暗差及び平均値を求め
る。

【０１９９】これと共に比演算部１１９は、画像メモリ
１１５に記憶された差画像データを読み出し、この差画
像データの濃淡レベルについてのヒストグラムを求め、
このヒストグラムから原画像データの最大値、最小値、
明暗差及び平均値を求める。

【０２００】そして、比演算部１１９は、原画像データ
の明暗差と差画像データの明暗差との比ε_a を求めると
ともに、原画像データの平均値と差画像データの平均値
との比ε_b を求める。

【０２０１】これにより１方向角についての統計量の取
り出しが終了、すなわち図１６に示す方向角０°につい
ての明暗差の比ε_a 、平均値の比ε_b の算出が終了す
る。

【０２０２】次に、２つのライトガイド１０４、１０５
は、回転リング１０３の回転により方向角１０°のとこ
ろに配置され、ハロゲンランプ１０６から出射された光
を各拡散板１０９、１１０を通して半導体ウエハ１４の
表面に対して仰角１０°〜２０°の範囲内で照射する。

【０２０３】ＩＴＶカメラ１１２は、上記同様に、図１
５に示すように各撮像領域ｓ₁ 〜ｓ₉ に分割して９ショ
ットで撮像し、それらの映像信号を出力するので、これ
らの画像データが画像メモリ１１５に記憶される。

【０２０４】原画像作成部１１７は、上述の手法で画像
データの圧縮と合成を繰り返し、画像メモリ１１５に記
憶された各撮像領域ｓ₁ 〜ｓ₉ の画像データから半導体
ウエハ１４の全面を示す１枚の原画像データを作成す
る。

【０２０５】又、差画像作成部１１８は、上述の手法で
差画像データの圧縮と合成とを繰り返し、画像メモリ１
１５に記憶された各撮像領域ｓ₁ 〜ｓ₉ の画像データと
撮像領域ｓ₅ （半導体ウエハ１４の中心部）付近で、各
撮像領域ｓ₁ 〜ｓ₉ と同じ面積をもつ撮像領域ｓの画像
データから半導体ウエハ１４の全面に対応した１枚の差
画像データを作成する。

【０２０６】比演算部１１９は、上記原画像データの濃
淡レベルについてのヒストグラムを求め、このヒストグ
ラムから最大値、最小値、その明暗差及び平均値を求
め、かつ上記差画像データの濃淡レベルについてのヒス
トグラムを求め、このヒストグラムから原画像データの
最大値、最小値、その明暗差及び平均値を求める。

【０２０７】そして、比演算部１１９は、原画像データ
の明暗差と差画像データの明暗差との比ε_a を求め、か
つ原画像データの平均値と差画像データの平均値との比
ε_bを求める。

【０２０８】これにより方向角１０°についての明暗差
の比ε_a 、平均値の比ε_b が算出される。

【０２０９】以下、上記同様に、方向角２０°、３０
°、…、１８０°についての各原画像データと各差画像
データとを作成し、これら原画像データと差画像データ
との各明暗差、平均値とから方向角２０°、３０°、
…、１８０°についての明暗差の比ε_a 、平均値の比ε
_b が算出される。

【０２１０】これにより、各ライトガイド１０４、１０
５を角度１０°づつ方向角０°〜１８０°の範囲で回転
移動したときの明暗差の比ε_a と平均値の比ε_b との各
変化が求められる。

【０２１１】例えば、図１７は原画像データの方向角２
０°〜１８０°に対する平均値の変化を示し、図１８は
差画像データの方向角２０°〜１８０°に対する平均値
の変化を示している。

【０２１２】そして、図１９はこれら原画像データと差
画像データとの方向角０°〜１８０°に対する各平均値
の比ε_b の変化を示している。

【０２１３】さらに比演算部１１９は、図１９に示す原
画像データと差画像データとの各平均値の比ε_b の変化
からこの変化量平均ε_s を求める。

【０２１４】すなわち、図１９に示す原画像データと差
画像データとの各平均値の比ε_b は、実際は図２０に示
すように各方向角０°、１０°、２０°、…、１８０°
ごとの値となっている。

【０２１５】変化量平均ε_s は、図２１に示すように例
えば方向角１０°であれば、方向角０°、１０°、２０
°の各値ａ、ｂ、ｃの平均（ａ＋ｂ＋ｃ）／３から求め
られ、方向角２０°であれば、方向角１０°、２０°、
３０°の各値ｂ、ｃ、ｄの平均（ｂ＋ｃ＋ｄ）／３から
求められる。

【０２１６】なお、比演算部１１９は、原画像データと
差画像データとの各明暗差の平均値の比ε_a の変化から
その変化量平均も求める。

【０２１７】最適方向算出部１２０は、比演算部１１９
により求められた例えば変化量平均ε_s を受け取り、こ
の変化量平均ε_s においてピークとなる角度、例えば図
２１に示すようにピークとなる角度θ_p （例えば方向角
３０°）を検出し、この角度θ_p を各ライトガイド１０
４、１０５の最適照射方向角として求め、この最適照射
方向角をライトガイド駆動部１１１に送る。

【０２１８】このライトガイド駆動部１１１は、最適照
射方向角を受けて回転リング１０３を回転移動し、各ラ
イトガイド１０４、１０５を最適照射方向角（角度
θ_p ）に自動設定する。

【０２１９】この後、半導体ウエハ１４に対する欠陥検
査に移る。

【０２２０】すなわち、ＩＴＶカメラ１１２は、最適照
射方向角で照明された半導体ウエハ１４を撮像してその
映像信号を出力する。

【０２２１】画像処理部１１３は、ＩＴＶカメラ１１２
から出力された映像信号をディジタル化して画像データ
に変換し、この画像データを画像処理して少なくとも半
導体ウエハ１４の表面に形成されているパターンの不均
一性から形状欠陥を検出する、すなわち画素毎にレベル
判定する等して傷等の欠陥の有無を検出し、欠陥有りの
場合にその位置や大きさ等の情報を求める。

【０２２２】このように上記第５の実施の形態において
は、半導体ウエハ４の表面に対して角度１０°以上２０
°未満の斜め上方から拡散光を照射し、半導体ウエハ４
を撮像して得られた画像データから半導体ウエハ４から
の反射光量に基づく統計量を求め、この統計量に基づい
て拡散光の最適照射方向角を求め、この最適照射方向角
に各ライトガイド１０４、１０５の照射方向を自動設定
するようにしたので、半導体ウエハ４の表面のような微
細化パターンであっても、この半導体ウエハ４の表面の
欠陥検査のために各ライトガイド１０４、１０５の照射
方向を最適な方向角の照明に自動的に設定できる。

【０２２３】そして、このような最適な方向角の照明が
できるので、半導体ウエハ４の表面のような微細化パタ
ーンであっても、この半導体ウエハ４の表面上の欠陥か
らの散乱光の感度を高くして確実に欠陥を検出できる。

【０２２４】(6) 次に本発明の第６の実施の形態につい
て説明する。なお、図１３と同一部分には同一符号を付
してその詳しい説明は省略する。

【０２２５】図２２は半導体ウエハのパターン検査を行
う欠陥検査装置の構成図である。

【０２２６】統計処理部１３０は、ＩＴＶカメラ１１２
の撮像により得られた半導体ウエハ１４の画像データか
ら半導体ウエハ１４からの反射光量に基づく統計量を求
める機能を有するもので、原画像作成部１１７、差画像
作成部１１８、比演算部１１９、分散値演算部１３１及
び最適方向算出部１３２の各機能を有している。

【０２２７】このうち分散値演算部１３１は、画像メモ
リ１１５に記憶されている方向角０°〜１８０°の各原
画像データにおいて半導体ウエハ１４の表面を複数の領
域に分割し、これら領域ごとの濃淡レベルから輝度分布
分散値を求め、この輝度分布分散値の大きさに基づいて
半導体ウエハ１４における良／不良部の特徴量の変化を
求める機能を有している。

【０２２８】最適方向算出部１３２は、比演算部１１９
で求められた方向角０°〜１８０°に対する平均値に対
する変化量平均ε_s 又は明暗差に対する変化量平均と、
分散値演算部１３１により求められた方向角０°〜１８
０°に対する半導体ウエハ１４における良／不良部の特
徴量の変化とに基づいて拡散光の最適照射方向角を求め
る機能を有している。

【０２２９】すなわち、最適方向算出部１３２は、例え
ば、方向角０°〜１８０°に対する変化量平均ε_s にお
いて複数のピークが現れた場合、これらピークのうち良
／不良部の特徴量の変化との差が最も大きなところのピ
ークの角度θ_p を検出し、この角度θ_p を各ライトガイ
ド１０４、１０５の最適照射方向角として求め、この最
適照射方向角をライトガイド駆動部１１１に送る機能を
有している。

【０２３０】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。

【０２３１】半導体ウエハ１４を検査テーブル１０１上
に位置合わせして載置し、２つのライトガイド１０４、
１０５を回転リング１０３を回転して図１６に示すよう
に方向角０°、すなわち半導体ウエハ１４の表面上に形
成されているパターンの方向ｘ、ｙに対して光の照射方
向が４５°ずれるところに配置する。

【０２３２】ハロゲンランプ１０６から光が出射される
と、この光は、各光ファイバー１０７、１０８内を通っ
てそれぞれのライトガイド１０４、１０５の出射口から
出射され、図１４に示すようにそれぞれ拡散板１０９、
１１０で拡散されて半導体ウエハ１４の表面に対して仰
角１０°〜２０°の範囲内で照射される。

【０２３３】ＩＴＶカメラ１１２は、照明された半導体
ウエハ１４を撮像してその映像信号を出力するが、この
場合、テーブル駆動部１０２の駆動によってＸＹステー
ジ１００が移動し、図１５に示すように各撮像領域ｓ₁
〜ｓ₉ に分割して９ショットで撮像し、それらの映像信
号を出力する。

【０２３４】画像処理部１１３は、ＩＴＶカメラ１１２
から出力された各映像信号をディジタル化して画像デー
タに変換し、これら画像データを画像メモリ１１５に記
憶する。

【０２３５】原画像作成部１１７は、画像メモリ１１５
に記憶された各撮像領域ｓ₁ 〜ｓ₉の各画像データを読
み出し、これら画像データを合成圧縮して半導体ウエハ
１４の全面を示す１枚の原画像データを作成する。

【０２３６】又、差画像作成部１１８は、原画像作成部
１１７により作成された原画像データを読み出し、この
原画像データ中の所定の撮像領域、例えば中心の撮像領
域ｓ₅ の画像データとそれ以外の各撮像領域ｓ₁ 〜
ｓ₄ 、ｓ₆ 〜ｓ₉ との各差画像を求め、これら差画像を
合成圧縮して１枚の差画像データを作成する。

【０２３７】次に比演算部１１９は、画像メモリ１１５
に記憶された原画像データを読み出し、この原画像デー
タの濃淡レベルについてのヒストグラムを求め、このヒ
ストグラムから原画像データの最大値、最小値、これら
最大値と最小値との差である明暗差及び平均値を求め
る。

【０２３８】これと共に比演算部１１９は、画像メモリ
１１５に記憶された差画像データを読み出し、この差画
像データの濃淡レベルについてのヒストグラムを求め、
このヒストグラムから原画像データの最大値、最小値、
明暗差及び平均値を求める。

【０２３９】そして、比演算部１１９は、原画像データ
の明暗差と差画像データの明暗差との比ε_a を求めると
ともに、原画像データの平均値と差画像データの平均値
との比ε_b を求める。

【０２４０】これにより１方向角についての統計量の取
り出しが終了、すなわち図１６に示す方向角０°につい
ての明暗差の比ε_a 、平均値の比ε_b の算出が終了す
る。

【０２４１】以下、同様に、方向角１０°、２０°、
…、１８０°についての各原画像データと各差画像デー
タとを作成し、これら原画像データと差画像データとの
各明暗差、平均値とから方向角２０°、３０°、…、１
８０°についての明暗差の比ε_a 、平均値の比ε_b が算
出される。

【０２４２】これにより、各ライトガイド１０４、１０
５を角度１０°づつ方向角０°〜１８０°の範囲で回転
移動したときの明暗差の比ε_a と平均値の比ε_b との各
変化が求められる。

【０２４３】上記の通り図１７は原画像データの方向角
０°〜１８０°に対する平均値の変化を示し、図１８は
差画像データの方向角２０°〜１８０°に対する平均値
の変化を示す。そして、図１９はこれら原画像データと
差画像データとの方向角０°〜１８０°に対する各平均
値の比ε_b の変化を示している。

【０２４４】さらに比演算部１１９は、図１９に示す原
画像データと差画像データとの各平均値の比ε_b の変化
からこの変化量平均ε_s を求める。この変化量平均ε_s
は、図２０及び図２１に示すように例えば方向角１０°
であれば、方向角０°、１０°、２０°の各値ａ、ｂ、
ｃの平均（ａ＋ｂ＋ｃ）／３から求められ、方向角２０
°であれば、方向角１０°、２０°、３０°の各値ｂ、
ｃ、ｄの平均（ｂ＋ｃ＋ｄ）／３から求められる。

【０２４５】なお、比演算部１１９は、原画像データと
差画像データとの各明暗差の平均値の比ε_a の変化から
その変化量平均も求める。

【０２４６】分散値演算部１３１は、画像メモリ１１５
に記憶されている方向角０°〜１８０°の各原画像デー
タに対してそれぞれ半導体ウエハ１４の表面を複数の領
域に分割し、これら領域ごとの輝度分布分散値を求め、
この輝度分布分散値に基づいて半導体ウエハ１４におけ
る良／不良部の特徴量の変化を求める。

【０２４７】図２３はかかる半導体ウエハ１４表面にお
ける良／不良部の特徴量の変化の一例を示している。こ
の例では方向角θ_k のところで良／不良部の分散値が大
きくなっている。

【０２４８】最適方向算出部１３２は、比演算部１１９
で求められた方向角０°〜１８０°に対する平均値に対
する変化量平均ε_s 又は明暗差に対する変化量平均と、
分散値演算部１３１により求められた方向角０°〜１８
０°に対する半導体ウエハ１４における良／不良部の特
徴量の変化とに基づいて各ライトガイド１０４、１０５
から出射される拡散光の最適照射方向角を求める。

【０２４９】例えば、変化量平均ε_s は、図２４に示す
ように方向角０°〜１８０°において複数のピークが現
れる場合がある。

【０２５０】このような場合、これらピークのうち１つ
のピークに最適照射方向角があるが、これを選択するの
に、最適方向算出部１３２は、変化量平均ε_s と良／不
良部の特徴量の変化との差が最も大きなところのピーク
の角度θ_p を検出し、この角度θ_p を各ライトガイド１
０４、１０５の最適照射方向角として求め、この最適照
射方向角をライトガイド駆動部１１１に送る。

【０２５１】このライトガイド駆動部１１１は、最適照
射方向角を受けて回転リング１０３を回転移動し、各ラ
イトガイド１０４、１０５を最適照射方向角（角度
θ_p ）に自動設定する。

【０２５２】この後、半導体ウエハ１４に対する検査に
移り、ＩＴＶカメラ１１２は、最適照射方向で照明され
た半導体ウエハ１４を撮像してその映像信号を出力す
る。

【０２５３】画像処理部１１３は、ＩＴＶカメラ１１２
から出力された映像信号をディジタル化して画像データ
に変換し、この画像データを画像処理して少なくとも半
導体ウエハ１４の表面に形成されているパターンの不均
一性から形状欠陥を検出する、すなわち画素毎にレベル
判定する等して傷等の欠陥の有無を検出し、欠陥有りの
場合にその位置や大きさ等の情報を求める。

【０２５４】このように上記第６の実施の形態において
は、半導体ウエハ１４の表面を複数の領域ごとに分割し
てその領域ごとの輝度分布分散値を求め、この輝度分布
分散値に基づいて半導体ウエハ１４における良／不良部
の特徴量の変化を求め、かつ輝度の平均値の比と良／不
良部の特徴量の変化とに基づいて拡散光の最適照射方向
角を求めるようにしたので、上記第５の実施の形態と同
様に、半導体ウエハ４の表面のような微細化パターンで
あっても、この半導体ウエハ４の表面の欠陥検査のため
に各ライトガイド１０４、１０５の照射方向を最適な方
向角の照明に自動的に設定できる。

【０２５５】特に変化量平均ε_s において複数のピーク
が現れても、これらピークの中から最適な方向角を選択
して自動設定できる。

【０２５６】そして、このような最適な方向角の照明が
できるので、半導体ウエハ４の表面のような微細化パタ
ーンであっても、この半導体ウエハ４の表面上の欠陥か
らの散乱光の感度を高くして精度が向上した欠陥検出が
できる。

【０２５７】(7) 次に本発明の第７の実施の形態につい
て説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付し
てその詳しい説明は省略する。

【０２５８】図２５は半導体ウエハのパターン検査を行
う欠陥検査装置の構成図である。

【０２５９】回転テーブル４０上には、半導体ウエハ１
４が載置されている。この回転テーブル４０の周囲に
は、この回転テーブル４０の円周に沿って略０°〜１８
０°の範囲で回動する円周移動機構としての回動テーブ
ル４１が設けられている。

【０２６０】なお、この回動テーブル４１には、半導体
ウエハ１４に照射する光の方向角を設定するための角度
目盛りが付されている。

【０２６１】この回動テーブル４１には、仰角移動機構
としての４分の１円周の湾曲アーム４２が設けら、この
湾曲アーム４２にレール４３が形成されている。このレ
ール４３上には、可動支持アーム４４が矢印方向に略０
°〜９０°の範囲で移動自在に設けられている。

【０２６２】なお、湾曲アーム４２には、半導体ウエハ
１４に照射する光の照射角を設定するための仰角目盛り
が付されている。

【０２６３】又、可動支持アーム４４には、ハロゲンラ
ンプ等の光源４５が設けられ、かつその可動支持アーム
先端に切換拡散板４６が回転自在に設けられている。

【０２６４】この切換拡散板４６は、図２６に示すよう
に複数、例えば粗さの異なる４枚の拡散板４６ａ〜４６
ｄが設けられ、その中心に可動支持アーム４４が挿入さ
れて支持されている。

【０２６５】従って、この切換拡散板４６は、可動支持
アーム４４を中心として回転し、４枚の拡散板４６ａ〜
４６ｄのうちいずれか１枚が光源４５の前方に位置決め
される。

【０２６６】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。

【０２６７】光源４５から出射された光は、４枚の拡散
板４６ａ〜４６ｄのうち半導体ウエハ１４のレジストパ
ターン３に応じて選択された例えば拡散板４６ａを透過
し、拡散光として半導体ウエハ１４の表面に照射され
る。

【０２６８】一方、これら光源４５及び切換拡散板４６
は、可動支持アーム４４の湾曲アーム４２上に沿った移
動、及び湾曲アーム４２の回動テーブル４１による回動
によって、その拡散光の半導体ウエハ１４に対する拡散
光の照射角及び方向角が調整される。

【０２６９】すなわち、拡散板４６ａからの拡散光は、
例えば照射角が半導体ウエハ１４の表面１４ａに対して
１０°〜２０°の角度に調整され、かつ方向角が半導体
ウエハ１４のパターン方向Ｘ、Ｙに対して光軸が１０°
以上４０°以下にずれるように調整される。

【０２７０】この状態にＣＣＤカメラ２６は、半導体ウ
エハ１４の表面の反射光学像を撮像してその画像信号を
出力する。

【０２７１】信号処理回路２７は、ＣＣＤカメラ２６か
ら出力される画像信号を入力し、画素毎にレベル判定す
る等してその欠陥部分のレベル、位置、寸法、大きさ等
から欠陥の有無を検出し、その良品又は不良品の判定を
行う。

【０２７２】このように上記第５の実施の形態によれ
ば、光源４５及び切換拡散板４６を一体的に回動テーブ
ル４１により半導体ウエハ１４の円周方向に回動し、か
つ湾曲アーム４２上に沿って移動して拡散光の照射角及
び方向角を調整するようにしたので、例えば照射角を半
導体ウエハ１４の表面１４ａに対して１０°〜２０°の
角度に調整し、方向角を半導体ウエハ１４のパターン方
向Ｘ、Ｙに対して１０°以上４０°以下にずれるように
調整でき、半導体ウエハ１４そのものからの散乱光の光
量を低く抑えら、欠陥部分からの散乱光の光量を相対的
に大きくして、結果として感度を高くできる。

【０２７３】又、これら照射角及び方向角に限らず、照
射角を０°〜９０°の範囲、方向角を０°〜１８０°の
範囲で調整でき、各検査条件で半導体ウエハ１４の検査
ができる。

【０２７４】さらに、各拡散板４６ａ〜４６ｄを備えて
いるので、半導体ウエハ１４のレジストパターンに応じ
て欠陥検査に最適な粗さの拡散板４６ａ〜４６ｄを選択
できる。

【０２７５】なお、上記第７の実施の形態は、光源４５
に代えて図１１に示す４本の光ファイバー３０ａ〜３０
ｄを設けることが可能である。従って、光ファイバー３
０ａ〜３０ｄから出力される光をそれぞれ選択された拡
散板４６ａ〜４６ｄを透過し、その拡散光の照射角を０
°〜９０°の範囲、方向角を０°〜１８０°の範囲で調
整できる。

【０２７６】(8) 次に本発明の第８の実施の形態につい
て説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付し
てある。

【０２７７】図２７は半導体ウエハのパターン検査を行
う欠陥検査装置の構成図である。

【０２７８】４本の光ファイバー束２２ａ〜２２ｄは、
図２(a) に示すように光出力端部がそれぞれ半導体ウエ
ハ１４に形成されているパターンの方向Ｘ、Ｙに対して
光軸が１０°以上４０°以下にずれるように配置され、
かつ照射角が同図(b) に示すように半導体ウエハ１４の
表面１４ａに対して１０°〜２０°の角度となるように
設定されている。

【０２７９】ところで、半導体ウエハ１４は、ＸＹテー
ブル５０ａ、５０ｂ上に載置されている。

【０２８０】このＸＹテーブル５０ａ、５０ｂは、ＣＣ
Ｄカメラ２６の上方から見ると、図２８に示すようにＸ
軸モータ５１ａ、Ｙ軸モータ５１ｂが設けられ、これら
モータ５１ａ、５１ｂの回転軸にそれぞれ捩子切りされ
た各移動用軸５２ａ、５２ｂが連結されている。

【０２８１】従って、これらＸ軸、Ｙ軸モータ５１ａ、
５１ｂの駆動により各移動用軸５２ａ、５２ｂが回転
し、ＸＹテーブル５０ａ、５０ｂがＸＹ方向に移動する
ものとなっている。

【０２８２】又、ＸＹテーブル５０ａ、５０ｂの近傍に
は、ウエハカセット５３及び検査済みカセット５４が設
置され、このうちウエハカセット５３内に検査対象の半
導体ウエハ１４が複数枚収納され、又検査後の半導体ウ
エハ１４が検査済カセット５４に良品／不良品に別けて
収納されるものとなっている。

【０２８３】なお、ウエハカセット５３から取り出され
た半導体ウエハ１４は、ウエハ整列装置５５によりその
向きが整列されてＸＹテーブル５０ａ、５０ｂ上に載置
される。

【０２８４】一方、ＣＣＤカメラ２６の画像出力端子に
は、信号処理回路６０が接続されている。

【０２８５】この信号処理回路５０は、コンピュータか
らなるもので、ＣＣＤカメラ２６から出力される画像信
号を入力して画像処理し、半導体ウエハ１４全体の反射
光量を等しくなるように補正し、この後に半導体ウエハ
１４に対する良品、不良品の判定を行う機能を有してい
る。

【０２８６】具体的に信号処理回路６０は、補正値算出
部６１、補正部６２及び判定部６３の各機能を有してい
る。

【０２８７】このうち補正値算出部６１は、ＣＣＤカメ
ラ２６から出力される半導体ウエハ１４全体の画像デー
タを複数の小領域、例えば２０×２０の小領域に分割
し、これら小領域ごとに半導体ウエハ１４からの反射光
量に関する各特徴量、例えば反射光量の最大値や最小
値、小領域内の平均値や分散値を等しくする各補正値を
算出する機能を有している。

【０２８８】この場合、補正値算出部６１は、小領域の
寸法を、半導体ウエハ１４を露光処理するときの露光装
置による１回分の露光部分の寸法（ショットサイズ）と
同一に形成し、かつこれら小領域を検査ウィンドウを用
い、各小領域間の各境界を一致させて分割している。

【０２８９】なお、小領域は、半導体ウエハ１４に形成
される半導体チップの寸法に形成してもよく、又、これ
ら小領域間は所定寸法だけ重ね合わせて分割するように
してもよい。

【０２９０】補正部６２は、補正値算出部６１により求
められた各小領域ごとの各補正値を用いてＣＣＤカメラ
２６から出力される画像データを補正し、各小領域の反
射光量に関する各特徴量、つまり反射光量の最大値や最
小値、小領域内の平均値や分散値を等しく補正する機能
を有している。

【０２９１】判定部６３は、補正部６２により補正され
た画像データに対し、画素毎にレベル判定する等して傷
等の欠陥の有無を検出し、欠陥有りの場合にその位置や
大きさ等の情報を求める機能を有している。

【０２９２】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。

【０２９３】ウエハカセット５３には、目視検査により
欠陥なしと判定された複数の半導体ウエハ１４が収納さ
れており、これら半導体ウエハ１４は、ウエハ整列装置
５５によりその向きが整列されてＸＹテーブル５０ａ、
５０ｂ上に載置される。

【０２９４】この状態に、光源２０から出力された光
は、４本の光ファイバー束２２ａ〜２２ｄをそれぞれ伝
搬して半導体ウエハ１４の表面に照射される。

【０２９５】ここで、４本の光ファイバー束２２ａ〜２
２ｄは、光出力端部が半導体ウエハ１４のパターン方向
Ｘ、Ｙに対して光軸を１０°以上４０°以下にずれ、か
つ照射角を半導体ウエハ１４の表面１４ａに対して１０
°〜２０°の角度となるように配置されているので、こ
れらの配置角度に従って光を半導体ウエハ１４に照射す
る。

【０２９６】又、４本の光ファイバー束２２ａ〜２２ｄ
は、複数本のグラスファイバ２３−１〜２３−ｎを束ね
たものなので、これら光ファイバー束２２ａ〜２２ｄか
ら出力される光は、拡散光となって半導体ウエハ１４に
照射する。

【０２９７】一方、ＣＣＤカメラ２６は、半導体ウエハ
１４からの反射光学像を撮像してその画像信号を出力す
る。この場合、ＣＣＤカメラ２６は、視野領域Ｓに半導
体ウエハ１４の全体像が入らないので、ＸＹテーブル５
０ａ、５０ｂを移動して図２９に示すように９つ又は１
６の視野領域Ｓの各箇所に移動してそれぞれ撮像する。

【０２９８】これら視野の画像データは、信号処理装置
６０内の画像メモリに１画素当たり８ビットに量子化さ
れ、半導体ウエハ１４の全体像の画像データとして格納
される。

【０２９９】この信号処理装置６０の補正値算出部６１
は、画像メモリに格納された半導体ウエハ１４全体の画
像データを複数の小領域、例えば２０×２０の小領域に
分割する。

【０３００】これら小領域への分割は、例えば半導体ウ
エハ１４を露光処理するときの露光機の１ショットサイ
ズと同一寸法に形成された検査ウィンドウＷを用いて分
割する。すなわち、図３０に示すように４つの半導体チ
ップ１４ｐが入る検査ウィンドウＷを設定して、この検
査ウィンドウＷの境界が一致するように２０×２０の各
小領域を設定する。

【０３０１】次に補正値算出部６１は、これら小領域ご
とに量子化された画像データ、すなわち半導体ウエハ１
４からの反射光量に関する各特徴量、例えば平均値を求
める。

【０３０２】これら小領域ごとの各平均値は、良品の半
導体ウエハ１４であれば本来全て同一平均値となる。

【０３０３】ところが、実際にラインを流れている半導
体ウエハ１４は、下地の影響やプロセス変動に基づくば
らつきを生じている。典型的な例では、半導体ウエハ１
４に感光材（レジスト）を塗布する際にスピンコータを
用いると、半導体ウエハ１４の中央部分と周辺部分とで
僅かにレジスト膜厚が異なり、このレジスト膜厚が原因
で図３１に示すような反射光量のばらつきが生じること
がある。

【０３０４】この図では表面にパターンの形成されてな
い半導体ウエハ１４のａ−ａ´ライン上の反射光量を示
している。このような反射光量であれば、半導体ウエハ
１４の中央部分と周辺部分とで反射光量に差があって
も、欠陥部分Ｇを判定することは比較的容易である。な
お、パターンの形成されてない半導体ウエハ１４では、
もともと反射光量のばらつきは少ない。

【０３０５】一方、図３２は表面にパターンの形成され
た半導体ウエハ１４のｂ−ｂ´ライン上の反射光量を示
す。この場合、反射光量の変化は、同図(b) に示すよう
にパターンの影響を受けて大きく変化し、そのうえレジ
スト膜厚のばらつきや下地のばらつきの影響をも受け
る。

【０３０６】しかるに、補正値算出部６１は、上記の如
く各小領域ごとに半導体ウエハ１４からの反射光量に関
する各特徴量、例えば平均値を求め、これら平均値が各
小領域ごとに等しくなるように各小領域ごとの各補正値
を求める。

【０３０７】例えば、図３３に示すように半導体ウエハ
１４の中央部分の小領域ｗ１における反射光量の平均値
が「１００」であれば、この小領域ｗ１の平均値「１０
０」に他の小領域の平均値を合わせる。すなわち、小領
域ｗ２の平均値が「１２０」であればこの小領域ｗ２の
補正値は「−２０」となり、小領域ｗ３の平均値が「１
３０」であればこの小領域ｗ３の補正値は「−３０」と
なる。

【０３０８】次に補正部６２は、補正値算出部６１によ
り求められた各小領域ごとの各補正値を用いて画像メモ
リに格納されている画像データを補正する。すなわち、
図３３に示す小領域ｗ１における反射光量の平均値は
「１００」のままであり、例えば小領域ｗ２における平
均値は「１２０−２０」により「１００」となり、同様
に小領域ｗ３における平均値は「１３０−３０」により
「１００」となる。

【０３０９】このようにして各小領域ｗ１、ｗ２、…の
各平均値は、「１００」に補正される。図３２(c) は補
正後の半導体ウエハ１４における反射光量を示す。

【０３１０】なお、半導体ウエハ１４の外周エッジ部分
の反射光量ｆは、パターンの形成されていない部分であ
り、予め既知であるのでマスクをかけて除外する。

【０３１１】次に判定部６３は、補正部６２により補正
された画像データに対し、画素毎にレベル判定する等し
て傷等の欠陥の有無を検出し、欠陥有りの場合にその位
置や大きさ等の情報を求める。

【０３１２】このように上記第８の実施の形態によれ
ば、半導体ウエハ１４全体の画像データを複数の小領域
に分割し、これら小領域ごとに半導体ウエハ１４からの
反射光量に関する各特徴量、例えば平均値を等しくする
各補正値を算出し、実際に半導体ウエハ１４の検査を行
うときに、各小領域ごとの各補正値を用いて半導体ウエ
ハ１４全体の画像データを補正するので、半導体ウエハ
１４の中央部分と周辺部分とで反射光量に差があって
も、又反射光量がパターンの影響を受けて大きく変化し
たり、そのうえレジスト膜厚のばらつきや下地のばらつ
きの影響を受けても、これらの影響を補正して感度高く
欠陥部分による散乱光を検出し、低い光学倍率で高速に
半導体ウエハ１４全体を検査でき、全数自動検査で正確
に半導体ウエハ１４の良品、不良品の判定ができる。

【０３１３】この場合、４本の光ファイバー束２２ａ〜
２２ｄによる照射角を半導体ウエハ１４の表面１４ａに
対して１０°〜２０°の角度に配置したので、半導体ウ
エハ１４そのものからの散乱光の光量を低く抑えられ、
欠陥部分からの散乱光の光量を相対的に大きくして、結
果として感度を高くできる。

【０３１４】さらに、反射光量に関する特徴量は、反射
光量の最大値や最小値、小領域内の分散値として求める
ので、半導体製造工程等に対して予め設定された特徴量
を選択したり、半導体ウエハ１４のパターンに応じた特
徴量を選択できる。

【０３１５】(9) 次に本発明の第９の実施の形態につい
て説明する。なお、図２７と同一部分には同一符号を付
してその詳しい説明は省略する。

【０３１６】図３４は半導体ウエハのパターン検査を行
う欠陥検査装置の構成図である。

【０３１７】信号処理回路７０の補正値算出部７１は、
ＣＣＤカメラ２６の撮像により得られる半導体ウエハ１
４全体の画像データを複数の小領域に分割し、これら小
領域ごとに半導体ウエハ１４からの反射光量の変動の平
均値及び変動の幅を算出する機能を有している。

【０３１８】補正部７２は、補正値算出部７１により求
められた各小領域ごとの各平均値を各補正値としてＣＣ
Ｄカメラ２６から出力される反射光量の画像信号を補正
する機能を有している。

【０３１９】判定部７３は、補正部７２により補正され
た反射光量の画像信号を、反射光量の変動の幅に基づい
て半導体ウエハ１４の良品、不良品の判定を行う機能を
有している。

【０３２０】このような構成であれば、ＣＣＤカメラ２
６は、図２９に示すように９つ又は１６の視野領域Ｓの
各箇所に移動して半導体ウエハ１４からの反射光学像を
撮像してその画像信号を出力する。これら画像信号は、
信号処理装置６０内の画像メモリに１画素当たり８ビッ
トに量子化され、半導体ウエハ１４の全体像の画像デー
タとして格納される。

【０３２１】この信号処理装置６０の補正値算出部６１
は、半導体ウエハ１４全体の画像データを例えば２０×
２０の小領域に分割し、これら小領域ごとに半導体ウエ
ハ１４からの反射光量の変動の平均値、及び変動の幅を
算出する。

【０３２２】次に補正部７２は、補正値算出部７１によ
り求められた各小領域ごとの各平均値を各補正値として
反射光量の画像信号を補正する。この補正により半導体
ウエハ１４全体における各小領域の反射光量平均値は均
一化される。

【０３２３】次に判定部７３は、補正部７２により補正
された反射光量と補正値算出部７１により求められた反
射光量の変動の幅とを比較し、この変動の幅内に補正さ
れた反射光量があれば半導体ウエハ１４を良品として判
定し、変動の幅外にあれば半導体ウエハ１４を不良品と
して判定する。

【０３２４】このように上記第９の実施の形態によれ
ば、上記第８の実施の形態の効果と同様の効果を奏する
ことができ、そのうえ拡散光の僅かな強度の変動により
不良品とならない反射光量の変動を欠陥として判定せず
に半導体ウエハ１４の検査ができる。

【０３２５】なお、上記第８及び第９の実施の形態は、
半導体製造工程に適用するに次の通り変形してもよい。
例えば、反射光量の補正は、反射光量に関する特徴量、
例えば反射光量の平均値が所定値よりも大きい場合に行
い、所定値よりも小さい場合には行うないように選択機
能を備えてもよい。

【０３２６】(10)次に本発明の第１０の実施の形態につ
いて説明する。

【０３２７】図３５は半導体ウエハのパターン検査を行
う欠陥検査装置の構成図である。

【０３２８】半導体ウエハ１４の斜め上方には、照射光
学系８０が配置されている。この照射光学系８０は、図
２(a)(b)に示すようにハロゲンランプ等の光源に対して
複数本のグラスファイバからなる４本の光ファイバー束
２２ａ〜２２ｄを接続したものである。

【０３２９】これら光ファイバー束２２ａ〜２２ｄは、
光出力端部をそれぞれ半導体ウエハ１４に形成されてい
るパターンの方向Ｘ、Ｙに対して光軸が１０°以上４０
°以下にずれるように配置し、かつ照射角を半導体ウエ
ハ１４の表面１４ａに対して１０°〜２０°の角度とな
るように設定されている。

【０３３０】この照射光学系８０は、照明位置駆動装置
８１の駆動により半導体ウエハ１４に対する照明位置、
例えば方向及び角度が変更され、かつ照明制御装置８２
の制御により半導体ウエハ１４に対する照明強度が制御
されるものとなっている。

【０３３１】なお、照明位置駆動装置８１は、図２５に
示す円周移動機構の回転テーブル、、仰角移動機構の湾
曲アーム等を適用できる。

【０３３２】一方、半導体ウエハ１４の上方にはＣＣＤ
カメラ８３が配置され、このＣＣＤカメラ８３の画像出
力端子に画像処理装置８４を通してホストコンピュータ
８５が接続されている。

【０３３３】画像処理装置８４は、半導体ウエハ１４か
らの反射光を検出したＣＣＤカメラ８３から出力される
画像信号を入力してその濃淡レベルから半導体ウエハ１
４の表面の照明強度を算出する機能を有している。

【０３３４】ホストコンピュータ８５は、図３６に示す
検査フローチャートに従って照明位置駆動装置８１、照
明制御装置８２にそれぞれ指令を発するもので、図３７
に示す最適条件導出部８５ａ、照明設定部８５ｂ及び判
定部８５ｃの各機能を有している。

【０３３５】最適条件導出部８５ａは、照射光学系８０
により照明を行う半導体ウエハ１４に対する少なくとも
照明強度の最適条件を求める機能を有している。

【０３３６】照明設定部８５ｂは、最適条件導出部８５
ａにより求められた最適条件が許容範囲外であれば、再
び最適条件導出部８５ａを動作させ、かつ最適条件が許
容範囲内であれば、この最適条件を保存し、複数の半導
体ウエハ１４、例えば１ロットの半導体ウエハ１４に対
する欠陥検査を最適条件にて実行する機能を有してい
る。

【０３３７】判定部８５ｃは、最適条件導出部８５ａに
より求められる最適条件が所定数だけ連続して許容範囲
外であれば、１ロットの半導体ウエハ１４に対して不良
と判定する機能を有している。

【０３３８】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて図３６に示す検査フローチャートに従って説明す
る。

【０３３９】ホストコンピュータ８５は、ステップ＃１
において内部の最適値演算カウンタのカウント値ｎを
「０」にクリアし、ステップ＃２において１ロットの半
導体ウエハ１４のうち最初の半導体ウエハ１４を検査位
置、すなわちＣＣＤカメラ８３の視野領域にローディン
グする。

【０３４０】次にホストコンピュータ８５の最適条件導
出部８５ａは、照明光学系８０に対して照明指令を発
し、続くステップ＃３において照明強度の最適値を求め
る。

【０３４１】ここで、照明光学系８０として図２(a)(b)
に示す４本の光ファイバー束２２ａ〜２２ｄを使用した
場合、光源から出力された光は、４本の光ファイバー束
２２ａ〜２２ｄをそれぞれ伝搬し、拡散光として半導体
ウエハ１４の表面に照射される。

【０３４２】しかるに、ホストコンピュータ８５の最適
条件導出部８５ａは、初期値として与えられた照明強度
を照明制御装置８２に指令として与える。

【０３４３】このときにＣＣＤカメラ８３により撮像さ
れた半導体ウエハ１４からの反射光学像は、画像データ
として画像処理装置８４に送られる。この画像処理装置
８４は、かかる画像データの濃淡レベルから半導体ウエ
ハ１４からの反射光量を求める。

【０３４４】この後、最適条件導出部８５ａは、画像処
理装置８４により求められる半導体ウエハ１４からの反
射光量が、所定の値になるように照明強度の指令を照明
制御装置８２に対して与える。

【０３４５】このようにして最適条件導出部８５ａは、
半導体ウエハ１４からの反射光量が所定の値になるよう
に制御する。

【０３４６】この照明強度の制御の結果、半導体ウエハ
１４からの反射光量が所定の値になると、ホストコンピ
ュータ８５の照明設定部８５ｂは、ステップ＃４におい
て最適条件導出部８５ａにより求められた最適値の反射
光量と予め設定された許容範囲とを比較する。

【０３４７】この比較の結果、最適値の反射光量が許容
範囲内であれば、照明設定部８５ｂは、ステップ＃５に
移って上記最適値の反射光量を内部メモリに記憶する。

【０３４８】続いてホストコンピュータ８５は、ステッ
プ＃６において照明位置の最適位置を求める。すなわ
ち、ホストコンピュータ８５は、初期値として与えられ
た照明位置を照明位置駆動装置８１に指令として与え
る。

【０３４９】このときにＣＣＤカメラ８３により撮像さ
れた半導体ウエハ１４からの反射光学像は、画像データ
として画像処理装置８４に送られる。この画像処理装置
８４は、かかる画像データの濃淡レベルから半導体ウエ
ハ１４からの反射光量を求める。

【０３５０】この後、ホストコンピュータ８５は、ステ
ップ＃７において画像処理装置８４により求められる半
導体ウエハ１４からの反射光量が、所定の値になるよう
に照明位置の指令を照明位置駆動装置８１に対して与え
る。

【０３５１】このようにしてホストコンピュータ８５
は、半導体ウエハ１４からの反射光量が所定の値になる
ように位置制御し、その最適位置をステップ＃８におい
て記憶する。

【０３５２】これ以降、ホストコンピュータ８５は、ス
テップ＃９において上記照明強度の最適値、照明の最適
位置で半導体ウエハ１４に対する照明を行い、半導体ウ
エハ１４に対する欠陥検査を行う。

【０３５３】すなわち、照明強度の最適値、照明の最適
位置で照明された半導体ウエハ１４の反射光学像がＣＣ
Ｄカメラ８３に入射する。このＣＣＤカメラ８３は、半
導体ウエハ１４からの反射光学像を撮像してその画像信
号を出力する。画像処理装置８４は、ＣＣＤカメラ８３
からの画像データを入力して記憶する。

【０３５４】そうして、ホストコンピュータ８５は、画
像データに対し、画素毎にレベル判定する等して傷等の
欠陥の有無を検出し、欠陥有りの場合にその位置や大き
さ等の情報を求める。

【０３５５】この後、ホストコンピュータ８５は、ステ
ップ＃１０において１ロットの半導体ウエハ１４の全数
に対して検査を行ったかを判断し、残りの半導体ウエハ
１４があれば、ステップ＃１１に移って次の半導体ウエ
ハ１４をローディングし、再び照明強度の最適値、照明
の最適位置で照明して半導体ウエハ１４の欠陥検査を行
う。

【０３５６】ところで、上記ステップ＃４における反射
光量の最適値が許容範囲内に入っているかの判断におい
て、反射光量の最適値が許容範囲外であれば、ホストコ
ンピュータ８５の判定部８５ｃは、ステップ＃１２に移
り最適値演算カウンタのカウント値ｎをカウントアップ
する。

【０３５７】そして、この判定部８５ｃは、反射光量の
最適値が許容範囲外となる判断、すなわち最適値演算カ
ウンタのカウント値ｎが予め設定された設定値を越える
と、そのロットの半導体ウエハ１４の全数を不良品とし
て判定する。

【０３５８】一方、上記ステップ＃７における照明位置
の最適値が許容範囲内に入っているかの判断において、
照明位置の最適値が許容範囲外であれば、ホストコンピ
ュータ８５の判定部８５ｃは、ステップ＃１２に移り最
適値演算カウンタのカウント値ｎをカウントアップす
る。

【０３５９】そして、この判定部８５ｃは、照明位置の
最適値が許容範囲外となる判断、すなわち最適値演算カ
ウンタのカウント値ｎが予め設定された設定値を越える
と、上記同様にそのロットの半導体ウエハ１４の全数を
不良品として判定する。

【０３６０】このように上記第８の実施の形態によれ
ば、半導体ウエハ１４に対して照射光学系８０から拡散
光を角度１０°以上２０°未満でかつパターンの配列方
向又はこのパターンエッジ方向と異なる方向から照射
し、このときの半導体ウエハ１４における照明強度の最
適値を求め、照明強度の最適値が許容範囲内であればそ
の照明強度及び照明位置で欠陥検査を行い、かつ照明強
度の最適値が設定値だけ連続して許容範囲外であれば、
１ロットの半導体ウエハ１４に対して不良品と判定する
ようにしたので、半導体ウエハ１４の表面状態が多少変
化しても、その表面状態に応じた最適な照明強度及び照
明位置に設定でき、このような最適条件から精度高くか
つＳＮ比よく欠陥検査ができる。

【０３６１】又、最適な照明強度及び照明位置に対して
それぞれ許容範囲を設けているので、欠陥検査する際の
見逃しを防止できる。

【０３６２】(11)次に本発明の第１１の実施の形態につ
いて説明する。なお、図３４と同一部分には同一符号を
付してその詳しい説明は省略する。

【０３６３】図３８は半導体ウエハのパターン検査を行
う欠陥検査装置の構成図である。この欠陥検査装置は、
信号処理回路９０に、図２７に示す信号処理回路６０の
各機能、及び図３７に示す各機能の両機能を備えたもの
である。すなわち、補正値算出部６１は、ＣＣＤカメラ
２６から出力される半導体ウエハ１４全体の画像データ
を例えば２０×２０の小領域に分割し、これら小領域ご
とに半導体ウエハ１４からの反射光量に関する各特徴
量、例えば反射光量の最大値や最小値、小領域内の平均
値や分散値を等しくする各補正値を算出する機能を有し
ている。

【０３６４】補正部６２は、補正値算出部６１により求
められた各小領域ごとの各補正値を用いてＣＣＤカメラ
２６から出力される画像データを補正し、各小領域の反
射光量に関する各特徴量、つまり反射光量の最大値や最
小値、小領域内の平均値や分散値を等しく補正する機能
を有している。

【０３６５】判定部６３は、補正部６２により補正され
た画像データに対し、画素毎にレベル判定する等して傷
等の欠陥の有無を検出し、欠陥有りの場合にその位置や
大きさ等の情報を求める機能を有している。

【０３６６】最適条件導出部８５ａは、照射光学系８０
により照明を行う半導体ウエハ１４に対する少なくとも
照明強度の最適条件を求める機能を有している。

【０３６７】照明設定部８５ｂは、最適条件導出部８５
ａにより求められた最適条件が許容範囲外であれば、再
び最適条件導出部８５ａを動作させ、かつ最適条件が許
容範囲内であれば、この最適条件を保存し、複数の半導
体ウエハ１４、例えば１ロットの半導体ウエハ１４に対
する欠陥検査を最適条件にて実行する機能を有してい
る。

【０３６８】判定部８５ｃは、最適条件導出部８５ａに
より求められる最適条件が所定数だけ連続して許容範囲
外であれば、１ロットの半導体ウエハ１４に対して不良
と判定する機能を有している。

【０３６９】このような構成であれば、半導体ウエハ１
４全体の画像データを複数の小領域に分割し、これら小
領域ごとに半導体ウエハ１４からの反射光量に関する各
特徴量、例えば平均値を等しくする各補正値を算出し、
実際に半導体ウエハ１４の検査を行うときに、各小領域
ごとの各補正値を用いて半導体ウエハ１４全体の画像デ
ータを補正するので、半導体ウエハ１４の中央部分と周
辺部分とで反射光量に差があっても、又反射光量がパタ
ーンの影響を受けて大きく変化したり、そのうえレジス
ト膜厚のばらつきや下地のばらつきの影響を受けても、
これらの影響を補正して感度高く欠陥部分による散乱光
を検出し、低い光学倍率で高速に半導体ウエハ１４全体
を検査でき、全数自動検査で正確に半導体ウエハ１４の
良品、不良品の判定ができる。

【０３７０】又、半導体ウエハ１４に対して拡散光を照
射し、このときの半導体ウエハ１４における照明強度の
最適値を求め、照明強度の最適値が許容範囲内であれば
その照明強度及び照明位置で欠陥検査を行い、かつ照明
強度の最適値が設定値だけ連続して許容範囲外であれ
ば、１ロットの半導体ウエハ１４に対して不良品と判定
するようにしたので、半導体ウエハ１４の表面状態が多
少変化しても、その表面状態に応じた最適な照明強度及
び照明位置に設定でき、このような最適条件から精度高
くかつＳＮ比よく欠陥検査ができる。

【０３７１】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、微
細化パターンであってもパターン以外からの散乱光を相
対的に大きくできる照明装置を提供できる。

【０３７２】又、本発明によれば、微細化パターンであ
っても欠陥検査のために最適な方向角の照明に自動的に
設定できる照明装置を提供できる。

【０３７３】又、本発明によれば、微細化パターンであ
っても欠陥からの散乱光の感度を高くして確実に欠陥を
検出できる欠陥検査装置を提供できる。

【０３７４】又、本発明によれば、照明光量の変動等に
よる対象物からの反射光量のばらつきを補正して感度の
高い欠陥検出ができる欠陥検査装置を提供できる。

【０３７５】又、本発明によれば、対象物の表面状態が
微妙に異なっても、この対象物に対する照明強度などの
条件を最適にして感度の高い欠陥検出ができる欠陥検査
装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる欠陥検査装置の第１の実施の形
態を示す構成図。

【図２】４本の光ファイバー束の配置図。

【図３】光ファイバー束の構成図。

【図４】レジストパターンから生じる散乱光を示す図。

【図５】拡散光を角度９０°で照射したときの散乱光の
方向を示す図。

【図６】孤立パターンに生じる回折光を示す図。

【図７】照射角に対する反射像の濃度の測定結果を示す
図。

【図８】方向角に対する反射光量の測定結果を示す図。

【図９】方向角の設定を示す図。

【図１０】４本の光ファイバー束の他の配置例を示す
図。

【図１１】本発明に係わる欠陥検査装置の第３の実施の
形態を示す構成図。

【図１２】本発明に係わる欠陥検査装置の第４の実施の
形態を示す構成図。

【図１３】本発明に係わる欠陥検査装置の第５の実施の
形態を示す構成図。

【図１４】ライトガイドによる半導体ウエハに対する照
射角度を示す図。

【図１５】ＩＴＶカメラによる半導体ウエハの各撮像領
域を示す図。

【図１６】各ライトガイドの初期の照射方向を示す図。

【図１７】原画像データの濃淡レベルの方向角について
の平均値変化を示す図。

【図１８】差画像データの濃淡レベルの方向角について
の平均値変化を示す図。

【図１９】原画像データ平均値と差画像データ平均値と
の比の変化を示す図。

【図２０】実際の原画像データ平均値と差画像データ平
均値との比の変化を示す図。

【図２１】原画像データ平均値と差画像データ平均値と
の比の変化量平均を示す図。

【図２２】本発明に係わる欠陥検査装置の第６の実施の
形態を示す構成図。

【図２３】半導体ウエハにおける良／不良部分散値の変
化を示す図。

【図２４】複数ピークの現れたときの最適照射方向の選
択作用を示す図。

【図２５】本発明に係わる欠陥検査装置の第７の実施の
形態を示す構成図。

【図２６】切換拡散板の構成図。

【図２７】本発明に係わる欠陥検査装置の第８の実施の
形態を示す構成図。

【図２８】半導体ウエハのローダ・アンローダの概略構
成図。

【図２９】ＣＣＤカメラの視野領域を示す図。

【図３０】小領域の分割を示す図。

【図３１】パターンの形成されてない半導体ウエハの反
射光量を示す図。

【図３２】パターンの形成された半導体ウエハの反射光
量を示す図。

【図３３】反射光量に関する補正値の算出作用の一例を
示す図。

【図３４】本発明に係わる欠陥検査装置の第９の実施の
形態を示す構成図。

【図３５】本発明に係わる欠陥検査装置の第１０の実施
の形態を示す構成図。

【図３６】１ロットの半導体ウエハに対する検査フロー
チャートを示す図。

【図３７】ホストコンピュータの機能ブロック図。

【図３８】本発明に係わる欠陥検査装置の第１１の実施
の形態を示す構成図。

【図３９】半導体ウエハの露光処理を示す図。

【図４０】従来装置の構成図。

【図４１】従来装置の光ファイバーの配置図。

【符号の説明】

１４…半導体ウエハ、 ２０…光源、 ２２ａ〜２２ｄ…光ファイバー束、 ２６…ＣＣＤ（固体撮像素子）カメラ、 ２７…信号処理回路、 ３０ａ〜３０ｄ…光ファイバー、 ３１ａ〜３１ｄ…拡散板、 ４０…回転テーブル、 ４１…回動テーブル、 ４２…湾曲アーム、 ４５…光源、 ４６…切換拡散板、 ４６ａ〜４６ｄ…拡散板、 ６０，７０…信号処理回路、 ６１，７１…補正値算出部、 ６２，７２…補正部、 ６３，７３…判定部、 ８０…照射光学系、 ８１…照明位置駆動装置、 ８２…照明制御装置、 ８３…ＣＣＤカメラ、 ８４…画像処理装置、 ８５…ホストコンピュータ、 ８５ａ…最適条件導出部、 ８５ｂ…照明設定部、 ８５ｃ…判定部、 １００…ＸＹテーブル、 １０３…回転リング、 １０４，１０５…ライトガイド、 １０９，１１０…拡散板、 １１２…ＩＴＶ（工業用テレビジョン）カメラ、 １１３…画像処理部、 １１６，１３０…統計処理部、 １１７…原画像作成部、 １１８…差画像作成部、 １１９…比演算部、 １２０，１３２…最適方向算出部、 １３１…分散値演算部。

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に少なくとも一方向に微細なパター
   ンが配列された対象物に対して照明を行う照明装置にお
   いて、 前記対象物の表面に対しての仰角ｘが１０°≦ｘ＜２０
   °で、かつ前記パターンの配列方向及び前記パターンの
   エッジ方向と異なる方向から拡散光を照射する照射光学
   系、を備えたことを特徴とする照明装置。
2. 【請求項２】 光源と、 この光源から出射された光を拡散する拡散板と、を有す
   ることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 【請求項３】 光源と、 この光源から出射された光をそれぞれ伝搬する複数の光
   ファイバーと、を有することを特徴とする請求項１記載
   の照明装置。
4. 【請求項４】 照射光学系は、対象物に対して同一側に
   相対向する方向に１対、又はそれぞれ対象物に対して同
   一側に方向角が９０°ごとの間隔を有して４つ配置され
   ることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
5. 【請求項５】 照射光学系は、パターンの配列方向及び
   前記パターンのエッジ方向に対しての方向角ｙが３°≦
   ｙ≦８°で拡散光を対象物に照射するように配置される
   ことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
6. 【請求項６】 表面に少なくとも一方向に微細なパター
   ンが配列された対象物に対して照明を行う照明装置にお
   いて、 前記対象物の表面に対しての仰角ｘが１０°≦ｘ＜２０
   °で、かつ前記パターンの配列方向及び前記パターンの
   エッジ方向と異なる方向から略平行光を照射する照射光
   学系、を備えたことを特徴とする照明装置。
7. 【請求項７】 表面に微細なパターンが配列された対象
   物に対して照明を行う照明装置において、 前記対象物の表面に対しての仰角ｘが１０°≦ｘ＜２０
   °で拡散光を照射し、かつ前記拡散光の前記対象物に対
   する照射方向角を可変自在とする斜光光学系と、 前記対象物を撮像する撮像装置と、 この撮像装置の撮像により得られた画像データから前記
   対象物からの反射光量に基づく統計量を求める統計処理
   手段と、 この統計処理手段により求められた統計量に基づいて前
   記拡散光の最適照射方向角を求め、この最適照射方向角
   に前記斜光光学系による前記拡散光の照射方向を設定す
   る駆動手段と、を具備したことを特徴とする照明装置。
8. 【請求項８】 斜光光学系は、互いに対向配置され、か
   つ対象物の表面に対しての仰角ｘが１０°≦ｘ＜２０°
   で拡散光を照射する少なくとも２つの光源と、 これらの光源を保持する回転リングと、を備えたことを
   特徴とする請求項７記載の照明装置。
9. 【請求項９】 統計処理手段は、前記対象物に対する拡
   散光の照射方向角を所定角度ごとに変化させて前記対象
   物全面を撮像して得た複数の第１の画像データと、これ
   ら第１の画像データでの所定領域の画像とそれ以外の領
   域の画像との差画像から成る複数の第２の画像データと
   を作成する第１の処理手段と、 前記第１の画像データと前記第２の画像データとにおけ
   る少なくとも各輝度の平均値をそれぞれ求める第２の処
   理手段と、 前記拡散光の各照射方向角ごとに前記第１の画像データ
   と前記第２の画像データとにおける各輝度の平均値の比
   を求め、この比に基づいて前記拡散光の最適照射方向角
   を求める第３の処理手段と、を備えたことを特徴とする
   請求項７記載の照明装置。
10. 【請求項１０】 統計処理手段は、前記対象物に対する
    拡散光の照射方向角を所定角度ごとに変化させて前記対
    象物全面を撮像して得た複数の第１の画像データと、こ
    れら第１の画像データ中においてそれぞれ所定領域の画
    像とそれ以外の領域の画像との差画像から成る複数の第
    ２の画像データとを作成する第１の処理手段と、 前記第１の画像データと前記第２の画像データとにおけ
    る少なくとも各輝度の平均値を前記拡散光の各照射方向
    角ごとに求め、かつこれら各輝度の平均値の比を求める
    第２の処理手段と、 前記第１の画像データから前記対象物の複数の領域ごと
    の輝度分布分散値を求め、この輝度分布分散値に基づい
    て前記対象物における良／不良部での統計量の変化を求
    める第３の処理手段と、 前記各輝度の平均値の比と前記良／不良部での統計量の
    変化とに基づいて前記拡散光の最適照射方向角を求める
    第４の処理手段と、を備えたことを特徴とする請求項７
    記載の照明装置。
11. 【請求項１１】 光源と、 この光源から出射された光を拡散する複数の拡散板と、 これら拡散板を前記光源に対して切り換える切換機構
    と、 前記光源及び前記拡散板を一体的に対象物の仰角方向に
    対して移動自在とする仰角移動機構と、 前記光源及び前記拡散板を一体的に対象物の方向角方向
    に移動自在とする方向角移動機構と、を備えたことを特
    徴とする請求項１記載の照明装置。
12. 【請求項１２】 表面に少なくとも一方向に微細なパタ
    ーンが配列された対象物に対して照明を行い欠陥検査を
    する欠陥検査装置において、 前記対象物の表面に対しての仰角ｘが１０°≦ｘ＜２０
    °で、かつ前記パターンの配列方向及び前記パターンの
    エッジ方向と異なる方向から拡散光を照射する照射光学
    系と、 前記対象物を撮像する撮像装置と、 この撮像装置から出力される画像信号を画像処理して少
    なくとも前記パターンの欠陥を検出する信号処理手段
    と、を備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
13. 【請求項１３】 光源と、 この光源から出射された光を拡散する拡散板と、を有す
    ることを特徴とする請求項１２記載の欠陥検査装置。
14. 【請求項１４】 光源と、 この光源から出射された光をそれぞれ伝搬する複数の光
    ファイバーと、を有することを特徴とする請求項１２記
    載の欠陥検査装置。
15. 【請求項１５】 照射光学系は、対象物に対して同一側
    に相対向する方向に１対、又は対象物に対して同一側に
    方向角が９０°ごとの間隔を有して４つ配置されること
    を特徴とする請求項１２記載の欠陥検査装置。
16. 【請求項１６】 照射光学系は、パターンの配列方向及
    びパターンのエッジ方向に対しての方向角ｙが３°≦ｙ
    ≦８°で拡散光を対象物に照射するように配置されるこ
    とを特徴とする請求項１２記載の欠陥検査装置。
17. 【請求項１７】 表面に微細なパターンが配列された対
    象物に対して照明を行い欠陥検査をする欠陥検査装置に
    おいて、 前記対象物の表面に対しての仰角ｘが１０°≦ｘ＜２０
    °で拡散光を照射し、かつ前記拡散光の前記対象物に対
    する照射方向角を可変自在とする斜光光学系と、 前記対象物を撮像する撮像装置と、 この撮像装置の撮像により得られた画像データから前記
    対象物からの反射光量に基づく統計量を求める統計処理
    手段と、 この統計処理手段により求められた統計量に基づいて前
    記拡散光の最適照射方向角を求め、この最適照射方向角
    に前記斜光光学系による前記拡散光の照射方向を設定す
    る駆動手段と、 前記撮像装置から出力される画像信号を画像処理して少
    なくとも前記パターンの欠陥を検出する信号処理手段
    と、を具備したことを特徴とする欠陥検査装置。
18. 【請求項１８】 斜光光学系は、互いに対向配置され、
    かつ対象物の表面に対しての仰角ｘが１０°≦ｘ＜２０
    °で拡散光を照射する少なくとも２つの光源と、 これらの光源を保持する回転リングと、を備えたことを
    特徴とする請求項１７記載の欠陥検査装置。
19. 【請求項１９】 統計処理手段は、対象物に対する拡散
    光の照射方向角を所定角度ごとに変化させて前記対象物
    全面を撮像して得た複数の第１の画像データと、これら
    第１の画像データ中においてそれぞれ所定領域の画像と
    それ以外の領域の画像との差画像から成る複数の第２の
    画像データとを作成する第１の処理手段と、 前記第１の画像データと前記第２の画像データとにおけ
    る少なくとも各輝度の平均値をそれぞれ求める第２の処
    理手段と、 前記拡散光の各照射方向角ごとに前記第１の画像データ
    と第２の画像データとにおける各輝度の平均値の比を求
    め、この比に基づいて前記拡散光の最適照射方向角を求
    める第３の処理手段と、を備えたことを特徴とする請求
    項１７記載の欠陥検査装置。
20. 【請求項２０】 統計処理手段は、対象物に対する拡散
    光の照射方向角を所定角度ごとに変化させて前記対象物
    全面を撮像して得た複数の第１の画像データと、これら
    第１の画像データ中においてそれぞれ所定領域の画像と
    それ以外の領域の画像との差画像から成る複数の第２の
    画像データとを作成する第１の処理手段と、 前記第１の画像データと前記第２の画像データとにおけ
    る少なくとも各輝度の平均値をそれぞれ求め、かつこれ
    ら各輝度の平均値の比を求める第２の処理手段と、 前記第１の画像データから前記対象物の複数の領域ごと
    の輝度分布分散値を求め、この輝度分布分散値に基づい
    て前記対象物における良／不良部での統計量の変化を求
    める第３の処理手段と、 前記輝度の平均値の比と前記良／不良部での統計量の変
    化とに基づいて前記拡散光の最適照射方向角を求める第
    ４の処理手段と、を備えたことを特徴とする請求項１７
    記載の欠陥検査装置。
21. 【請求項２１】 表面に少なくとも一方向に微細なパタ
    ーンが配列された対象物に対して照明を行い欠陥検査を
    する欠陥検査装置において、 前記対象物の表面に対しての仰角ｘが１０°≦ｘ＜２０
    °で、かつ前記パターンの配列方向及び前記パターンの
    エッジ方向と異なる方向から拡散光を照射する照射光学
    系と、 前記対象物を撮像する撮像装置と、 この撮像装置の撮像により得られる前記対象物全体の画
    像データをこの対象物表面に仮定された複数の小領域に
    対応するデータに分割し、これらの小領域に対応するデ
    ータごとに前記対象物からの反射光量に関する特徴量を
    一定にするデータ補正値を算出する補正値算出手段と、 この補正値算出手段により求められた各前記小領域に対
    応するデータごとの各補正値を用いて前記撮像装置から
    出力される画像信号を補正する補正手段と、を具備した
    ことを特徴とする欠陥検査装置。
22. 【請求項２２】 補正値算出手段は、反射光量に関する
    特徴量として反射光量の最大値や最小値、小領域内の平
    均値や分散値を求めることを特徴とする請求項２１記載
    の欠陥検査装置。
23. 【請求項２３】 補正値算出手段は、対象物が半導体ウ
    エハの場合、この半導体ウエハ表面上に形成される半導
    体チップの寸法、又は前記半導体ウエハに対する露光処
    理での露光処理単位面積の寸法に形成された小領域に対
    応して前記対象物全面の画像データを分割して用いるこ
    とを特徴とする請求項２１記載の欠陥検査装置。
24. 【請求項２４】 補正値算出手段は、複数に分割した画
    像データに基づいて各小領域間の各境界を一致させる、
    又は所定長さだけ重ねることを特徴とする請求項２１記
    載の欠陥検査装置。
25. 【請求項２５】 表面に少なくとも一方向に微細なパタ
    ーンが配列された対象物に対して照明を行い欠陥検査を
    する欠陥検査装置において、 前記対象物の表面に対しての仰角ｘが１０°≦ｘ＜２０
    °で、かつ前記パターンの配列方向及び前記パターンの
    エッジ方向と異なる方向から拡散光を照射する照射光学
    系と、 前記対象物を撮像する撮像装置と、 この撮像装置の撮像により得られる前記対象物全体の画
    像データをこの対象物表面に仮定された複数の小領域に
    対応するデータに分割し、これら小領域に対応するデー
    タごとに前記対象物からの反射光量に関する特徴量の変
    動の平均値及びこの変動の幅を算出する補正値算出手段
    と、 この補正値算出手段により求められた各前記小領域に対
    応するデータごとの各平均値をそれぞれ補正値として、
    前記撮像装置から出力される反射光量の画像信号を補正
    する補正手段と、 この補正手段により補正された反射光量の画像信号と前
    記変動の幅とに基づいて前記対象物の良否判定を行う判
    定手段と、を具備したことを特徴とする欠陥検査装置。
26. 【請求項２６】 表面に少なくとも一方向に微細なパタ
    ーンが配列された複数の対象物に対して照明を行い所定
    単位枚数の前記対象物の欠陥検査をする欠陥検査装置に
    おいて、 前記対象物の表面に対しての仰角ｘが１０°≦ｘ＜２０
    °で、かつ前記パターンの配列方向及び前記パターンの
    エッジ方向と異なる方向から拡散光を照射する照射光学
    系と、 前記対象物を撮像する撮像装置と、 この撮像装置により得られる前記対象物からの反射光量
    に基づいて少なくとも前記照射光学系による照明強度の
    最適条件を求める最適条件導出手段と、 この最適条件導出手段により求められた最適条件が許容
    範囲外であれば、再び前記対象物に対して前記最適条件
    導出手段を動作させ、かつ前記最適条件が許容範囲内で
    あれば、この際の前記最適条件を保存し、この最適条件
    にて複数の前記対象物に対する欠陥検査を前記最適条件
    にて行う照明設定手段と、 前記最適条件導出手段により求められる最適条件が所定
    枚数の前記対象物に対して連続して許容範囲外であれ
    ば、前記所定単位枚数の前記対象物に対して不良と判定
    する判定手段と、を具備したことを特徴とする欠陥検査
    装置。
27. 【請求項２７】 表面に少なくとも一方向に微細なパタ
    ーンが配列された対象物に対して照明を行い所定単位枚
    数の前記対象物の欠陥検査をする欠陥検査装置におい
    て、 前記対象物の表面に対しての仰角ｘが１０°≦ｘ＜２０
    °で、かつ前記パターンの配列方向及び前記パターンの
    エッジ方向と異なる方向から拡散光を照射する照射光学
    系と、 前記対象物を撮像する撮像装置と、 この撮像装置により得られる前記対象物からの反射光量
    に基づいて少なくとも前記照明光学系による照明強度の
    最適条件を求める最適条件導出手段と、 この最適条件導出手段により求められた最適条件が許容
    範囲外であれば、再び前記対象物に対して前記最適条件
    導出手段を動作させ、かつ前記最適条件が許容範囲内で
    あれば、この際の前記最適条件を保存し、この最適条件
    にて複数の対象物に対する欠陥検査を前記最適条件にて
    行う照明設定手段と、 前記撮像装置により得られる前記対象物全面の画像デー
    タをこの対象物表面に仮定された複数の小領域に対応す
    る複数のデータに分割し、これらの小領域に対応するデ
    ータごとに前記対象物からの反射光量に関する特徴量を
    一定にするデータ補正値を算出する補正値算出手段と、 この補正値算出手段により求められた各前記小領域に対
    応するデータごとの補正値を用いて前記撮像装置から出
    力される画像信号を補正する補正手段と、 この補正手段により補正された反射光量の画像信号に基
    づいて複数の前記対象物個々の良否を判定する第１の判
    定手段と、 前記最適条件導出手段により求められる最適条件が所定
    枚数の前記対象物に対して連続して前記許容範囲外であ
    れば、前記所定単位枚数の前記複数の対象物に対して不
    良と判定する第２の判定手段と、を具備したことを特徴
    とする欠陥検査装置。