JPH10242227A - ウエハのマクロ検査方法および自動ウエハマクロ検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハに形成されたパタンの外観検査を、自
動的に行う。 【解決手段】 自動ウエハマクロ検査装置は、画像検出
部１６と画像処理部１８とを具えている。画像検出部１
６は、解像不良検査部１０と、コート・現像不良検査部
１２と、キズ検査部１４とを具えている。解像不良検査
部１０は、パタンの解像不良を検出する装置である。コ
ート・現像不良検査部１２は、パタンのコート不良およ
び現像不良を検出する装置である。キズ検査部１４は、
パタンのキズの有無を検出する装置である。これら検査
部１０、１２および１４で検出された画像は、画像処理
部１８に送られて、画像処理が行われる。この画像処理
の結果、パタンの良否が判定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体製造工程
におけるホトリソグラフィ工程やエッチング工程の終了
後に、ウエハに形成されるパタンの検査をするためのウ
エハ検査方法およびウエハ検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程において、ホトリソグラ
フィ工程でのレジストパタンの形成後や、あるいは、エ
ッチング工程でのパタンの形成後には、形成したパタン
の状態を検査することが必要である。例えば、レジスト
パタンに関しては、均一にレジストがコーティングされ
ているかどうかといった、コート不良の検査を行う。ま
た、パタンの露光後に、均一に現像ができているかを検
査する現像状態の検査や、パタンの露光が正常になされ
ているかということを調べる解像不良の検査を行う。さ
らに、形成したパタンにキズがないかどうかを検査す
る。また、エッチングパタンに関しては、エッチングが
均一になされているかどうかを検査したり、キズの有無
を検査したりする。従来、これらの外観検査を行う方法
として、主に下記の２通りの方法がある。

【０００３】第１の方法は、金属顕微鏡等を用いてパタ
ンの一部分を拡大し、実際にパタンの形成状態を目視に
て判断する、ミクロ検査法と呼ばれる方法である。この
方法によれば、ウエハ上の一部分を観察して細部まで検
査することができる。しかし、最近では、パタンの微細
化に伴い、金属顕微鏡で拡大してもパタンの判別がしづ
らくなっている。また、拡大して観察する場所が限られ
てしまうので、不良品の検出率が低くなり、観察する場
所を広くしようとすると作業時間がかかってしまう。

【０００４】第２の方法は、ウエハの全面を照明手段で
様々な角度から照射して、ウエハ上に色むらを映し出す
方法である。ウエハに形成されたパタンに異常がある
と、そのウエハに映し出された色むらが、正常なパタン
による色むらと色や明るさが違って見えるので、不良部
分があることを検知することができる。このように、色
むらを作業者が目視で観察してパタンの良否の判定を行
う方法を、マクロ検査法と呼ぶ。色むらが発生するの
は、ウエハ上のパタンの１μｍ〜数μｍ程度の段差に起
因して生じる乱反射による。

【０００５】このマクロ検査法は、ウエハ上の全面を観
察する方法であるから、レジストむらや現像むら等、ウ
エハ上の一部分のみに発生する不良状態を検出するのに
有効な方法である。このように、ポイント毎の細部観察
によるミクロ検査法よりも、比較的大きな領域全体を観
察するマクロ検査法の方が、不良品検出率を高くするこ
とができ、また、作業時間を短縮することができる。よ
って、最近では、マクロ検査法の重要性が高まってきて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
マクロ検査は目視で行われていたため、照明に対するウ
エハの傾きの角度や、作業者の見る角度により、目視さ
れる色むらやキズの状態が変化してしまうといった問題
があった。従って、不良品の判断基準があいまいであっ
た。

【０００７】また、この検査は、パタンを形成する度に
必ず行うものであるから、一つの製品に対してウエハプ
ロセスが完了するまでに、多いもので数十回行う必要が
ある。よって、著しく作業効率が低下してしまってい
た。

【０００８】また、コート不良部や現像不良部に生じる
高低差の変化は比較的緩いので、色むらの変化として映
し出すことができる。しかし、解像不良のように、パタ
ンの形状に問題があって、高低差の変化が急激で変化の
度合いが微妙な場合には、色むらを映し出すことが困難
である。

【０００９】また、ウエハの表面像をカメラにより検出
する場合には、ウエハ上に映ったカメラ自身の像が検出
されないようにするために、ウエハに対して斜めから撮
影する必要がある。しかし、このようにウエハに対して
斜めから撮影すると、カメラに対する近い側と遠い側と
でフォーカスにずれが生じてしまう。そして、遠近差が
生じてパタンが歪んで見えてしまう。常に同様に歪んで
見えれば問題はないが、ウエハのわずかな位置ずれ等の
外乱により、歪みの程度は容易に変化してしまう。従っ
て、下地パタンの映り方が不安定となり、本来の検査対
象である下地パタン上に形成したパタンの正確な検査が
行えない。

【００１０】また、斜めからウエハを照射すると、照明
に対する距離に応じて照射される光量が異なってしま
う。従って、ウエハの表面に均一に光が照射されないた
め、色むら等の見え方がウエハ上の位置に応じて違って
見えてしまう。常に同じように照射されれば問題はない
が、ウエハの位置ずれ等によって、照射状態は容易に変
化し得る。よって、下地パタンの映り方が不安定とな
り、本来の検査対象である下地パタン上に形成したパタ
ンの正確な検査が行えない。

【００１１】また、パタン上に形成されるキズは線とし
て捉えられる。このような線を画像処理装置などで検出
しても、画素数が少ないために他のパタンと区別して認
識することが難しい。また、外乱要素等があると、かき
乱されてしまう。

【００１２】従って、従来より、パタンの良否の判断基
準が一定であり、能率的に検査を行うことができるウエ
ハのマクロ検査方法およびマクロ検査装置の出現が望ま
れていた。

【００１３】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明のウエ
ハのマクロ検査方法によれば、照明部がウエハに向けて
検査光を照射し、検出部がこの検査光の照明下でこのウ
エハの表面像を検出し、画像処理部が前記検出した表面
像を解析して、前記ウエハの表面に形成されるパタンの
外観検査を行うに当り、前記パタンの解像不良の検査を
行うとき、前記表面像の解析は、前記検出部により基準
ウエハの表面像を基準画像として検出して、この基準画
像を画像メモリ部に格納するステップと、前記検出部に
より被検査ウエハの表面像を被検査画像として検出する
ステップと、前記画像メモリ部から前記基準画像を読み
出して、この基準画像と前記被検査画像とを比較するス
テップと、この比較の結果に応じて前記被検査ウエハの
良否の判定を行うステップとを含むことを特徴とする。

【００１４】このように、ウエハの表面像を検出部によ
り検出し、検出した表面像を画像処理部により解析す
る。そして、基準画像および被検査画像を検出してこれ
らの画像を比較することにより、検査基準となる基準ウ
エハに形成されたパタンと、検査対象である被検査ウエ
ハに形成されたパタンとを比較することができる。従っ
て、ウエハの解像不良の外観検査を行うことができる。
そして、例えば、検出部と画像処理部とをコンピュータ
装置により制御すれば、自動的にこの外観検査が行え
る。

【００１５】また、この発明のウエハのマクロ検査方法
において、好ましくは、前記基準画像の検出を、前記基
準ウエハに基準エリアを設定するステップと、この設定
した基準エリアに対して前記検査光の入射角が一定とな
るように前記基準ウエハと前記照明部との相対位置を調
節するステップと、前記検出部により前記基準エリアの
表面像を基準画像として検出するステップとをもって行
うのが良い。

【００１６】このように、基準ウエハ上の表面領域を基
準エリアという部分領域毎に分割して、各基準エリアの
表面像を検出する。基準エリアの表面像の検出の際に、
検査光が各基準エリアに一定の角度で入射されるよう
に、照明に対する基準ウエハの傾きを調節する。このよ
うにすると、基準ウエハ上の各領域に同様の均一な照明
を行うことができるので、色むらの見え方が一定とな
る。

【００１７】また、この発明のウエハのマクロ検査方法
において、好ましくは、前記被検査ウエハの表面像の検
出を、前記被検査ウエハに被検査エリアを設定するステ
ップと、この設定した被検査エリアに対して前記検査光
の入射角が一定となるように前記被検査ウエハと前記照
明部との相対位置を調節するステップと、前記検出部に
より前記被検査エリアの表面像を被検査画像として検出
するステップとをもって行うのが良い。

【００１８】このように、被検査ウエハ上の表面領域を
被検査エリアという部分領域毎に分割して、各被検査エ
リアの表面像を検出する。被検査エリアの表面像の検出
の際に、検査光が各被検査エリアに一定の角度で入射さ
れるように、照明に対する被検査ウエハの傾きを調節す
る。このようにすると、被検査ウエハの各領域に同様の
均一な照明を行うことができるので、色むらの見え方が
一定となる。

【００１９】また、この発明のウエハのマクロ検査方法
において、好ましくは、前記比較を、前記格納した基準
画像にエッジ強調処理を施すステップと、このエッジ強
調処理済の基準エリアを構成する各画素の、第１明度差
以下の画素数と第２明度差以上の画素数とを基準値とし
て計数し、この基準値を第１メモリ手段に記録するステ
ップと、前記基準画像に対応する前記検出した被検査画
像にエッジ強調処理を施すステップと、このエッジ強調
処理済の被検査画像を構成する各画素の、前記第１明度
差以下の画素数と前記第２明度差以上の画素数とを被検
査値として計数し、この被検査値を第２メモリ手段に記
録するステップと、前記第１および第２メモリ手段から
前記基準値および前記被検査値をそれぞれ読み出し、こ
れら基準値および被検査値を比較するステップとをもっ
て行うのが良い。

【００２０】このように、基準画像と、これに対応する
被検査画像とに対して、それぞれエッジ強調処理を施
し、ある明度差の範囲の画素数を計数する。そして、各
画像に対して求めた画素数同士を比較することにより、
これらの画像の類似度を得ることができる。

【００２１】また、この発明のウエハのマクロ検査方法
によれば、照明部がウエハに向けて検査光を照射し、検
出部がこの検査光の照明下でこのウエハの表面像を検出
し、画像処理部が前記検出した表面像を解析して、前記
ウエハの表面に形成されるパタンの外観検査を行うに当
り、前記パタンのコート不良および現像不良の検査を行
うとき、前記表面像の解析は、前記検出部により基準ウ
エハの表面像を基準画像として検出して、この基準画像
を画像メモリ部に格納するステップと、前記検出部によ
り被検査ウエハの表面像を被検査画像として検出するス
テップと、前記画像メモリ部から前記基準画像を読み出
して、この基準画像と前記被検査画像とを比較するステ
ップと、この比較の結果に応じて前記被検査ウエハの良
否の判定を行うステップとを含むことを特徴とする。

【００２２】このように、ウエハの表面像を検出部によ
り検出し、検出した表面像を画像処理部により解析す
る。そして、基準画像および被検査画像を検出してこれ
らの画像を比較することにより、検査基準となる基準ウ
エハに形成されたパタンと、検査対象である被検査ウエ
ハに形成されたパタンとを比較することができる。従っ
て、ウエハのコート不良および現像不良の外観検査を行
うことができる。そして、例えば、検出部と画像処理部
とをコンピュータ装置により制御すれば、自動的にこの
外観検査が行える。

【００２３】また、この発明のウエハのマクロ検査方法
において、好ましくは、前記比較を、前記格納した基準
画像に基準テンプレートを設定するステップと、この設
定した基準テンプレートを構成する各画素の明度分布を
基準分布として第１メモリ手段に記録するステップと、
前記基準テンプレートに対応する前記検出した被検査画
像の領域に、被検査テンプレートを設定するステップ
と、この被検査テンプレートを構成する各画素の明度分
布を被検査分布として第２メモリ手段に記録するステッ
プと、前記第１および第２メモリ手段から前記基準分布
および前記被検査分布をそれぞれ読み出し、これら基準
分布および被検査分布を比較するステップとをもって行
うのが良い。

【００２４】このように、基準画像と、これに対応する
被検査画像とに対して、それぞれテンプレートを設定
し、これらのテンプレートのマッチングを行う。マッチ
ングは、各テンプレートの、明度分布を従来公知の手法
に基づいて計算することにより行う。そして、各テンプ
レートに対して求めた明度分布を比較して類似度（相関
率）を求めることにより、これらテンプレートの一致率
を得ることができる。

【００２５】また、この発明のウエハのマクロ検査方法
において、好ましくは、前記基準テンプレートまたは前
記被検査テンプレートの設定は、前記検出した基準ウエ
ハまたは前記検出した被検査ウエハの表面の全領域に亘
る表面像にパタン形成領域を設定するステップと、前記
パタン形成領域を格子状に区画することにより格子領域
を作成するステップと、非検査領域を排除した前記格子
領域を前記基準テンプレートまたは前記被検査テンプレ
ートとするステップとをもって行うのが良い。

【００２６】非検査領域は、チップが形成されている検
査領域と異なり、製品とは関係のない領域である。通
常、この非検査領域には、印字やキズ等が入っているこ
とが多い。そして、非検査領域をマッチング対象に含め
ると、形成したパタンが正常であっても、基準ウエハと
異なっていると判断され、そのウエハに形成されたパタ
ンには異常があると判定されてしまう。上述のようにテ
ンプレートを設定すると、ウエハ上の非検査領域が排除
されたテンプレートを設定することができる。

【００２７】また、この発明のウエハのマクロ検査方法
によれば、照明部がウエハに向けて検査光を照射し、検
出部がこの検査光の照明下でこのウエハの表面像を検出
し、画像処理部が前記検出した表面像を解析して、前記
ウエハの表面に形成されるパタンの外観検査を行うに当
り、前記パタンのキズの検査を行うとき、前記表面像の
解析は、前記検出部により基準ウエハの表面像を基準画
像として検出して、この基準画像を画像メモリ部に格納
するステップと、前記検出部により被検査ウエハの表面
像を被検査画像として検出するステップと、前記画像メ
モリ部から前記基準画像を読み出して、この基準画像と
前記被検査画像とを比較するステップと、この比較の結
果に応じて前記被検査ウエハの良否の判定を行うステッ
プとを含むことを特徴とする。

【００２８】このように、ウエハの表面像を検出部によ
り検出し、検出した表面像を画像処理部により解析す
る。そして、基準画像および被検査画像を検出してこれ
らの画像を比較することにより、検査基準となる基準ウ
エハに形成されたパタンと、検査対象である被検査ウエ
ハに形成されたパタンとを比較することができる。従っ
て、ウエハのキズの外観検査を行うことができる。そし
て、例えば、検出部と画像処理部とをコンピュータ装置
により制御すれば、自動的にこの外観検査が行える。

【００２９】また、この発明のウエハのマクロ検査方法
において、好ましくは、前記基準画像の検出および前記
被検査画像の検出を、前記基準ウエハまたは前記被検査
ウエハに形成されるグリッドラインの延在方向と、前記
照明部の検査光発生面に垂直な方向とを、実質的に４５
°の角度にして行うのが良い。

【００３０】キズは線として検出されるために、検出し
たキズに相当する領域の画素数は微小になる。従って、
キズの検査を行う際には、なるべく暗視野化してコント
ラストを低下させ、下地パタン上の他のパタンから際立
たせておくことが必要である。また、ウエハ上のチップ
間の境界線として形成されるグリッドラインも、検査を
混乱させる要因となり得る。グリッドラインからの反射
光が、なるべく少なく検出されるようにするには、グリ
ッドラインの延在方向に対して４５°の角度から検査光
を照射させるようにすると良い。

【００３１】また、この発明のウエハのマクロ検査方法
において、好ましくは、前記比較を、前記格納した基準
画像にエッジ強調処理を施すステップと、このエッジ強
調処理済の基準エリアを構成する各画素の、第１明度差
以下の画素数と第２明度差以上の画素数とを基準値とし
て計数し、この基準値を第１メモリ手段に記録するステ
ップと、前記基準画像に対応する前記被検査画像にエッ
ジ強調処理を施すステップと、このエッジ強調処理済の
被検査画像を構成する各画素の、前記第１明度差以下の
画素数と前記第２明度差以上の画素数とを被検査値とし
て計数し、この被検査値を第２メモリ手段に記録するス
テップと、前記第１および第２メモリ手段から前記基準
値および前記被検査値をそれぞれ読み出し、これら基準
値および被検査値を比較するステップとをもって行うの
が良い。

【００３２】このように、基準画像と、これに対応する
被検査画像とに対して、それぞれエッジ強調処理を施
し、ある明度差の範囲の画素数を計数する。そして、各
画像に対して求めた画素数同士を比較することにより、
これらの画像の類似度を得ることができる。

【００３３】次に、この発明の自動ウエハマクロ検査装
置によれば、ウエハの表面に形成されるパタンの外観検
査に用いるウエハ検査装置であって、被検査ウエハの表
面像と基準ウエハの表面像とをそれぞれ被検査画像およ
び基準画像として検出する画像検出部と、前記検出され
た基準画像および被検査画像の比較を行い、この比較の
結果に応じて前記被検査ウエハの良否の判定を行う画像
処理部とを具える自動ウエハマクロ検査装置において、
前記画像検出部は、前記パタンの解像不良の検査を行う
解像不良検査部を具えることを特徴とする。

【００３４】このように、ウエハの表面像を検出する画
像検出部と、検出した表面像を解析するための画像処理
部とを具えている。そして、この画像検出部は、解像不
良の検査を行う解像不良検査部を具えており、この検査
部で検出された画像は、上述した画像処理部で処理され
る。従って、ウエハの解像不良の外観検査が行える。ま
た、例えば、画像検出部と画像処理部とをコンピュータ
装置により制御すれば、自動的にこの外観検査が行え
る。

【００３５】また、この発明の自動ウエハマクロ検査装
置において、好ましくは、前記解像不良検査部は、前記
ウエハの表面に拡散光を照射する拡散照明と、前記ウエ
ハの前記表面像を検出する第１検出部と、前記ウエハを
支持する支持部とを具えるのが良い。

【００３６】パタンの解像不良は、ウエハ表面に映し出
された色むらによって調べることができる。そして、色
むらは、ウエハ上に対してなるべく均一に光が照射され
ていた方が見えやすい。均一に光が当らない照明例えば
スポット光を用いると、ウエハの表面が鏡面状であるた
め、照明むらが発生してしまう。従って、色むらと照明
むらとを区別することができなくなる。

【００３７】上述したように、ウエハの表面に拡散光を
照射して、第１検出部で表面像を検出することにより、
ウエハの表面に形成されたパタンの解像不良を検査する
ことができる。第１検出部としては、例えば、光電変換
を利用した撮像手段を用いれば良い。

【００３８】また、この発明の自動ウエハマクロ検査装
置において、好ましくは、前記支持部は、前記拡散照明
に対して前記ウエハの相対位置を調節する機構を有して
いるのが良い。

【００３９】ウエハに対して拡散照明を照射して色むら
を観察する場合、ウエハの品種や工程に応じて形成され
るパタンが異なり、光の反射状態は異なっている。従っ
て、パタンに合った照射角度を、品種および工程に応じ
て変化させる必要がある。この発明の構成では、支持部
がウエハの姿勢を調整する機能を有しているので、適当
な照射角度に設定することができる。

【００４０】また、この発明の自動ウエハマクロ検査装
置において、好ましくは、前記拡散照明は、前記ウエハ
の品種およびこのウエハに形成するパタンに応じて、照
射する光量を変化させる機能を有しているのが良い。

【００４１】また、この発明の自動ウエハマクロ検査装
置によれば、ウエハの表面に形成されるパタンの外観検
査に用いるウエハ検査装置であって、被検査ウエハの表
面像と基準ウエハの表面像とをそれぞれ被検査画像およ
び基準画像として検出する画像検出部と、前記検出され
た基準画像および被検査画像の比較を行い、この比較の
結果に応じて前記被検査ウエハの良否の判定を行う画像
処理部とを具える自動ウエハマクロ検査装置において、
前記画像検出部は、前記パタンのコート不良および現像
不良の検査を行うコート・現像不良検査部を具えること
を特徴とする。

【００４２】このように、ウエハの表面像を検出する画
像検出部と、検出した表面像を解析するための画像処理
部とを具えている。そして、この画像検出部は、コート
不良および現像不良の検査を行うコート・現像不良検査
部を具えており、この検査部で検出された画像は、上述
した画像処理部で処理される。従って、ウエハのコート
不良および現像不良の外観検査が行える。また、例え
ば、画像検出部と画像処理部とをコンピュータ装置によ
り制御すれば、自動的にこの外観検査が行える。また、
この発明の自動ウエハマクロ検査装置において、好まし
くは、前記コート・現像不良検査部は、前記ウエハの表
面に拡散光を照射する拡散照明と、前記ウエハの前記表
面像を検出する第２検出部と、前記ウエハを支持する支
持部とを具えるのが良い。

【００４３】パタンのコート不良および現像不良は、ウ
エハ表面に映し出された色むらによって調べることがで
きる。よって、ウエハの表面に拡散光を照射して、第２
検出部で表面像を検出することにより、ウエハの表面に
形成されたパタンのコート不良または現像不良を検査す
ることができる。第２検出部としては、例えば、光電変
換を利用した撮像手段を用いれば良い。

【００４４】また、この発明の自動ウエハマクロ検査装
置において、好ましくは、前記拡散照明は、前記ウエハ
の品種およびこのウエハに形成するパタンに応じて、照
射する光量を変化させる機能を有しているのが良い。

【００４５】また、この発明の自動ウエハマクロ検査装
置において、好ましくは、前記拡散光を前記ウエハの表
面に向けて反射させ、このウエハの表面から反射された
前記拡散光を前記第２検出部の側に向けて透過させるハ
ーフミラーを具えるのが良い。

【００４６】このようなハーフミラーを用いると、ウエ
ハに向けて均一な拡散光を照射することができるし、ま
た、ウエハに反射された照明の光を第２検出部で検出す
ることができる。また、画像検出部の撮像手段とウエハ
との間にこのハーフミラーを設ければ、撮像手段自身の
像が検出されてしまうのを防げる。

【００４７】また、この発明の自動ウエハマクロ検査装
置によれば、ウエハの表面に形成されるパタンの外観検
査に用いるウエハ検査装置であって、被検査ウエハの表
面像と基準ウエハの表面像とをそれぞれ被検査画像およ
び基準画像として検出する画像検出部と、前記検出され
た基準画像および被検査画像の比較を行い、この比較の
結果に応じて前記被検査ウエハの良否の判定を行う画像
処理部とを具える自動ウエハマクロ検査装置において、
前記画像検出部は、前記パタンのキズの検査を行うキズ
検査部を具えることを特徴とする。

【００４８】このように、ウエハの表面像を検出する画
像検出部と、検出した表面像を解析するための画像処理
部とを具えている。そして、この画像検出部は、キズの
検査を行うキズ検査部を具えており、この検査部で検出
された画像は、上述した画像処理部で処理される。従っ
て、ウエハのキズの外観検査が行える。また、例えば、
画像検出部と画像処理部とをコンピュータ装置により制
御すれば、自動的にこの外観検査が行える。

【００４９】また、この発明の自動ウエハマクロ検査装
置において、好ましくは、前記キズ検査部は、前記ウエ
ハの表面にスポット光を照射するスポット照明と、前記
ウエハの前記表面像を検出する第３検出部と、前記ウエ
ハを支持する支持部とを具えるのが良い。

【００５０】パタンに形成されるキズは、ごく細い溝状
の異物と考えられるため、ぼんやりとした拡散光よりも
指向性を有するスポット光を照明として用いた方が、溝
部分で強い乱反射を生じさせることができるために、検
出しやすい。このとき、キズは白く光って観測されるか
ら、背景色は暗い方が好ましい。

【００５１】上述のように、ウエハの表面にスポット光
を照射して、第３検出部で表面像を検出することによ
り、ウエハの表面に形成されたパタンのキズの有無を検
査することができる。第３検出部としては、例えば、光
電変換を利用した撮像手段を用いれば良い。

【００５２】また、この発明の自動ウエハマクロ検査装
置において、好ましくは、前記支持部は、前記拡散照明
に対して前記ウエハの相対位置を調節する機構を有して
いるのが良い。

【００５３】このように、支持部がウエハの姿勢を調整
する機能を有しているので、品種や工程に合った照射角
度に設定することができる。

【００５４】また、この発明の自動ウエハマクロ検査装
置において、好ましくは、前記スポット照明は、前記ウ
エハの品種およびこのウエハに形成するパタンに応じ
て、照射する光量を変化させる機能を有しているのが良
い。

【００５５】また、この発明の自動ウエハマクロ検査装
置において、好ましくは、前記基準ウエハまたは前記被
検査ウエハに形成されるグリッドラインの延在方向と、
前記照明部の検査光発生面に垂直な方向とが、実質的に
４５°の角度になるように、前記スポット照明が設けら
れているのが良い。

【００５６】キズは線として検出されるために、検出し
たキズに相当する領域の画素数は微小である。従って、
キズの検査を行う際には、なるべく暗視野化してコント
ラストを低下させることにより、下地パタン上の他のパ
タンから際立たせておくことが必要である。ウエハ上の
チップ間の境界線として形成されるグリッドラインに照
明が当って強く反射されると、キズに反射された照明と
区別ができなくなり、キズの検出が困難である。従っ
て、グリッドラインからの反射光が、なるべく少なく検
出されるようにするために、グリッドラインの延在方向
に対して４５°の角度から検査光を照射させるようにし
ている。

【００５７】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して、この発明の
実施の形態につき説明する。尚、図は、この発明が理解
できる程度に、構成、大きさおよび配置関係が概略的に
示されており、また、以下に記載する数値等の条件は単
なる一例であるに過ぎず、従って、この発明は、この実
施の形態に何ら限定されることがない。

【００５８】自動ウエハマクロ検査装置は、ウエハの表
面に形成されるパタンの外観検査に用いるウエハ検査装
置である。図１は、実施の形態の自動ウエハマクロ検査
装置の構成を示すブロック図である。図１に示されるよ
うに、この構成例は、画像検出部１６と画像処理部１８
とを具えている。画像検出部１６は、被検査ウエハ（検
査対象のウエハ）の表面像と基準ウエハ（検査基準とな
るウエハ）の表面像とをそれぞれ被検査画像および基準
画像として検出するための装置である。また、画像処理
部１８は、検出された基準画像および被検査画像の比較
を行い、この比較の結果に応じて被検査ウエハの良否の
判定を行うための装置である。

【００５９】そして、図１に示す画像検出部１６は、解
像不良検査部１０と、コート・現像不良検査部１２と、
キズ検査部１４とを具えている。解像不良検査部１０
は、パタンの解像不良を検査する装置である。コート・
現像不良検査部１２は、パタンのコート不良および現像
不良を検査する装置である。そして、キズ検査部１４
は、パタンのキズの有無を検査する装置である。これら
検査部１０、１２および１４で検出された画像は、共通
の画像処理部１８に送られて解析される。以下、最初に
画像検出部１６につき説明し、その後に画像処理部１８
につき説明する。

【００６０】［画像検出部］以下、検査部１０、１２お
よび１４につき順次に説明する。

【００６１】＜解像不良検査部の構成＞先ず、解像不良
検査部１０につき説明する。図２は、解像不良検査部１
０の構成を示す図であり、図１と併せて参照する。図２
（Ａ）に正面図を示し、図２（Ｂ）に側面図を示す。図
１に示す解像不良検査部１０は、図２（Ｂ）に相当する
位置から見た図となっている。

【００６２】上述した通り、解像不良検査部１０は、ウ
エハの表面に形成されるパタンの解像不良の検査を行う
装置である。図１および図２に示すように、解像不良検
査部１０は、ウエハの表面に拡散光を照射する拡散照明
２０と、ウエハの表面像を検出する第１検出部２２と、
ウエハを支持する支持部２４とを具えている。

【００６３】支持部２４としてはチルト式ウエハチャッ
クを用いており、ウエハ２６は、このチャックに吸着さ
れている。チルト式ウエハチャック２４によりウエハ２
６を任意の方向に傾斜させることが可能であり、チャッ
クの中心を軸として回転させる機能も具えている。この
ように、支持部２４は、拡散照明２０に対してウエハの
相対位置を調節する機構を有している。これにより、ウ
エハ２６の姿勢は自由に設定される。図２の二点破線
で、ウエハ２６を、図中の左側に傾けた様子を示してい
る。

【００６４】支持部２４に支持されたウエハ２６の表面
には、検査時において、拡散照明２０により拡散光が照
射される。拡散照明２０としては、発光面がライン形状
（幅広形状）となっているハロゲン光源が用いられる。
拡散照明２０は、ウエハ２６の斜め上方の位置に設けら
れている。具体的に、拡散照明２０は、ウエハ２６の第
１検出部２２の光軸（図２の一点破線ｂ）に沿った方向
に、ウエハ２６の直径とほぼ同じ長さに相当する距離だ
け、ウエハ２６から離間して設けられている。また、拡
散照明２０は、ウエハ２６の中心から、光軸ｂに直交し
た方向にウエハ２６の直径の約０．８倍だけ離間したと
ころに設けられている。拡散照明２０の照明幅は、ウエ
ハ２６の直径の約１．８倍以上とするのが好適である。
尚、拡散照明２０の発光面の高さや奥行きの寸法は適当
でよい。

【００６５】そして、拡散照明２０の発光面全面には、
白色のアクリル板（図１および図２のａ）が拡散板とし
て設けられている。アクリル板は、厚さが１〜２ｍｍ程
度のものを用いている。拡散板としては、すりガラスを
アクリル板の代りに用いてもよい。

【００６６】この実施の形態では、拡散照明２０を、リ
モートコントロールにて照度の微調整が可能な構成とし
てある。この照度調節機能を用いると、ウエハの品種や
工程の違い等により形成されるパタンが異なるときであ
っても、それぞれの場合に合った最適な照度で検査を行
うことができる。また、上述したように、拡散照明２０
とウエハ２６との相対位置を、支持部２４により、最適
な位置に調節することができるので、常に最適な方向か
ら最適な照度でもって照明が行える。

【００６７】上述したように、ウエハ２６の表面には、
解像不良の検査時に、拡散照明２０で拡散光が照射され
る。そして、この照明下で第１検出部２２によりウエハ
２６の表面像が検出される。この検出された表面像は、
画像処理部１８に送られるように構成されている。

【００６８】第１検出部２２としては、光電変換機能を
有したカメラが用いられる。第１検出部２２は、ウエハ
２６の中心部の上方の位置に設けられている。第１検出
部２２は、この検出部２２が捉える視野内にウエハ２６
の全体が収まる距離だけウエハ２６と離間している。こ
の距離は、ウエハの直径とカメラレンズの焦点距離とに
応じて異なるが、大体１５０〜２５０ｍｍである。第１
検出部２２の出力端子は、画像処理部１８の入力端子に
結合されている。

【００６９】以上説明した解像不良検査部１０は、第１
検出部２２を除いて、拡散照明２０以外の光をウエハ２
６上から遮蔽するために、黒色の壁材で構成された外光
遮断箱２８で覆われている。尚、外光遮断箱２８には開
口があって、そこから第１検出部２２により、ウエハ２
６を観察できるようになっている。

【００７０】＜解像不良の検出原理＞解像不良の検出原
理につき、図３を参照して説明する。図３の断面は、ウ
エハ２６と、その表面に積層されたレジスト３０とを示
している。また、レジスト３０の上面には、露光の結
果、凹凸形状のパタンが形成されている。図３におい
て、通常に期待されているパタン（通常パタン）は、Ｉ
線より図中左側のレジスト領域（通常パタン部分）に形
成されたパタンである。一方、Ｊ線より図中右側のレジ
スト領域（不良パタン部分）に形成されたパタンは不良
パタンである。図中の不良パタンの場合、Ｂ点に示され
るように、通常よりもエッジが丸まってしまっている。

【００７１】図中のＡ点は、レジスト３０の通常パタン
部分にある平面領域である。このＡ点に斜め上方から入
射された光１は、入射角と同様の角度に反射されて、図
３に示す反射光２となる。このように、通常パタン部分
のレジスト面で反射される光は、入射角と同一の反射角
で反射される。従って、第１検出部（カメラ）２２とウ
エハ２６との位置関係を、通常パタン部分で反射される
光が第１検出部２２に検出されないように、調節するこ
とができる。

【００７２】また、図中のＢ点は、レジスト３０の不良
パタン部分の表面位置にある。Ｂ点はＡ点と異なり、平
面ではなく曲面となっている。従って、光１と同様の角
度でＢ点に入射された光３は、散乱光４となって反射さ
れる。その散乱光４の一部は、ウエハ上部にあるカメラ
２２方向にも反射するため、カメラ２２によって検出さ
れる。よって、通常パタン部分と不良パタン部分とで、
検出される明度に差ができる（同時に、光の干渉の影響
によって色むらが発生する。）。この明度の差を認識す
ることで解像不良の検出が行える。

【００７３】尚、通常パタン部分においてもＣ点のよう
なエッジ部分では、入射される光５は散乱光６となって
反射される。しかし、Ｃ点のエッジは丸まっていないの
で、乱反射を起こす領域はＣ点という狭い領域だけであ
る。これに対して、Ｂ点は曲面（実際には、きれいな曲
面ではなく、不連続部分が多数存在する。）であるため
に、乱反射を起こす点が多数存在する。よって、不良パ
タン部分の方が通常パタン部分よりも、カメラに向けて
光を反射させる割合が大きくなる。つまり、Ｃ点で生じ
た散乱光６よりもＢ点で生じた散乱光４の方が、カメラ
２２に多く捉えられる。従って、不良パタンの存在が、
明度の差として検出される。

【００７４】＜コート・現像不良検査部の構成＞次に、
コート・現像不良検査部１２につき説明する。図４は、
コート・現像不良検査部１２の構成を示す図であり、図
１と併せて参照する。図４（Ａ）に正面図を示し、図４
（Ｂ）に側面図を示す。図１に示すコート・現像不良検
査部１２は、図４（Ｂ）に相当する位置から見た図とな
っている。

【００７５】上述したように、コート・現像不良検査部
１２は、ウエハの表面に積層されるレジストのコーティ
ング不良や、パタンの現像不良の検査を行う装置であ
る。図１および図４に示すように、コート・現像不良検
査部１２は、ウエハの表面に拡散光を照射する拡散照明
３２と、ウエハの表面像を検出する第２検出部３４と、
ウエハを支持する支持部３６とを具えている。

【００７６】支持部３６としては固定式ウエハチャック
を用いており、ウエハ２６は、このチャックに吸着され
ている。固定式ウエハチャック３６に支持されたウエハ
２６の表面には、検査時において、拡散照明３２により
拡散光が照射される。拡散照明３２として、ＬＥＤ（発
光ダイオード）光源による面照明を用いる。あるいは、
拡散照明３２として、陰極管光源を用いてもよい。

【００７７】拡散照明３２は、ウエハ２６の斜め上方の
位置に設けられている。拡散照明３２が設けられる位置
は、ウエハ２６の第２検出部３４の光軸（図４の一点破
線ｂ）に沿った方向に、ウエハ２６から１０〜５０ｍｍ
の距離だけ離間した位置である。また、拡散照明３２
は、ウエハ２６の中心から、光軸ｂに直交する方向にウ
エハ２６の直径の約０．９倍の長さに相当する距離だ
け、離間したところに設けられている。拡散照明３２の
照明幅および照明の高さは、共にウエハ２６の直径の約
１．８倍以上とするのが好適である。

【００７８】そして、拡散照明３２の発光面の全面に
は、白色のアクリル板（図１および図４のｄ）が拡散板
として設けられている。アクリル板は、厚さが１〜２ｍ
ｍ程度のものを用いている。拡散板としては、すりガラ
スをアクリル板の代りに用いてもよい。

【００７９】また、この実施の形態では、拡散照明２０
と同様に、拡散照明３２を、リモートコントロールにて
照度の微調整が可能な構成としてある。従って、ウエハ
の品種や工程の違い等によって形成されるパタンが異な
っているときでも、それぞれの場合に応じた最適な照度
で検査を行うことができる。

【００８０】このように、検査時に、ウエハ２６の表面
には、拡散照明３２により拡散光が照射される。そし
て、この照明下で、第２検出部３４によりウエハ２６の
表面像の検出が行われる。第２検出部３４としては、光
電変換機能を有したカメラを用いている。第２検出部３
４は、ウエハ２６の中心部の上方の位置に設けられてい
る。また、第２検出部３４は、この検出部３４が捉える
視野内にウエハ２６の全体が収まるような距離だけ、ウ
エハ２６と離間して設けられている。この距離は、ウエ
ハの直径とカメラレンズの焦点距離とに応じて異なる
が、大体５００〜６００ｍｍである。

【００８１】さらに、ウエハ２６と第２検出部３４との
間には、ハーフミラー３８が設置されている。このハー
フミラー３８は、拡散照明３２から照射された拡散光を
ウエハ２６の表面に向けて反射させ、このウエハの表面
から反射された拡散光を第２検出部３４の側に向けて透
過させる素子である。ハーフミラー３８は、ウエハ２６
の表面に対して、その鏡面が４５°の角度だけ傾いた状
態で設置される。

【００８２】拡散照明３２から照射された拡散光は、ハ
ーフミラー３８の下面（図４（Ｂ）のｅ面）側で、ウエ
ハ２６の表面に向けて反射される。これにより、ウエハ
２６の全領域に亘る表面に拡散光が照射される。ウエハ
２６の表面に照射された拡散光は、ウエハ２６の上方に
向けて反射される。この反射光は、ハーフミラー３８を
透過して、ウエハ２６の上方に設けられた第２検出部
（カメラ）３４により受光される。従って、ウエハ２６
の表面像が検出される。

【００８３】また、カメラ３４から発してウエハ２６に
向かう光は、ハーフミラー３８の上面（図４（Ｂ）のｆ
面）で反射されるので、ウエハ２６の表面にたどり着く
ことができない。よって、カメラ３４自身の像は、カメ
ラ３４に検出されない。従って、カメラ３４自身の像が
邪魔してウエハ２６上のパタンの像が見えなくなるとい
ったことがない。

【００８４】尚、ハーフミラー３８の寸法は、横方向の
長さ（図４（Ａ）の紙面内であり光軸ｂに直交する方向
の長さ）がウエハ２６の直径の１．８倍以上であり、縦
方向の長さ（図４（Ｂ）のｅ面またはｆ面に沿った長
さ）がウエハ２６の直径の２．５倍以上である。

【００８５】以上説明したコート・現像不良検査部１２
は、第２検出部３４を除いて、拡散照明３２以外の光を
ウエハ上２６から遮蔽するために、黒色の壁材で構成さ
れた外光遮断箱２８で覆われている。尚、外光遮断箱２
８には開口があって、そこから第２検出部３４により、
ウエハ２６を観察できるようになっている。

【００８６】＜コート不良および現像不良の検出原理＞
コート不良および現像不良の検出原理につき、図５を参
照して説明する。図５の断面は、ウエハ２６と、その表
面に積層され、すでにパタンが形成されているレジスト
４０（以下、下地パタン４０）と、下地パタン４０の上
にコーティングされたレジスト４２とを示している。
尚、レジスト４２にはハッチングを省略して示してあ
る。また、実際のレジスト４２には、露光や現像の処理
によってパタンが形成されているが、この図では省略し
てある。

【００８７】コート不良および現像不良は、主として、
レジスト膜上面の緩やかな凹凸に起因して発生する。下
地パタン４０の上面で反射された光（二次反射光）とレ
ジスト４２の上面で反射された光（一次反射光）とは干
渉し合って、色むらを発生させる。凹凸が存在すると、
これら光の光路長差が変わるので、それぞれの場所によ
って色や模様が変化し、色むらとして検出される。そし
て、基準ウエハと被検査ウエハとの色むらの違いを検出
することで、コート不良または現像不良を検出する。

【００８８】このように、膜厚により二次反射光の光路
長に差が生じ、その結果、一次反射光との干渉に相違が
生じることを利用して、不良パタンの検出が行われる。
図５に示すように、Ａ点に入射した光１は、一次反射光
３とレジスト４２中に透過される光２とに分離する。光
２は、下地パタン４０の上面で反射してレジスト４２か
ら出射し、二次反射光４となる。二次反射光４は、レジ
スト４２の外部を一次反射光３と平行の状態で伝播す
る。このときに、両者の光の間で干渉が発生するので、
光１の反射光の振幅は変化する。この振幅の変化は、光
路長Ｃ１（光２がレジスト４２中を伝播する距離の半分
に相当する距離）によって生じる二次反射光４の位相の
変化に影響される。

【００８９】一方、Ｂ点に入射した光５は、光１と同様
に、一次反射光７とレジスト４２中を伝播する光６とに
分離される。そして、光６は、二次反射光８としてレジ
スト４２から外部に向けて反射され、一次反射光７と干
渉する。光路長Ｃ２（光６がレジスト４２中を伝播する
距離の半分に相当する距離）が光路長Ｃ１と異なってい
るために、二次反射光８の位相の変化は上述した二次反
射光４と相違している。従って、Ｂ点に入射した光５の
反射光の振幅は、Ａ点に入射した光１の反射光の振幅と
異なったものとなる。よって、明度の差が生じる（波長
によって干渉の程度が変化するので、正確には、色の違
いが生じる。）。この明度の差を検出することにより、
コート不良および現像不良の検出が行える。

【００９０】尚、拡散照明３２を、できるだけ均一な拡
散照明が行えるものとするのが良い。解像不良検査部１
０の拡散照明２０が、ウエハ表面に対して斜め上方から
拡散光が照射されるように設けられていて、ある程度の
方向性を有した拡散光を発生させていたのに対し、この
コート・現像不良検査部１２の拡散照明３２は、ウエハ
全面にできるだけ拡散光が均一に照射されるように設け
られている。このように拡散光の照射を行うことによっ
て、より干渉による明度の差（色の差）が増幅され、検
出が容易になる。

【００９１】＜キズ検査部の構成＞次に、キズ検査部１
４につき説明する。図６は、キズ検査部１４の構成を示
す図であり、図１と併せて参照する。図６（Ａ）に正面
図を示し、図６（Ｂ）に左側面図を示す。図１に示すキ
ズ検査部１４は、図６（Ｂ）に相当する位置から見た図
となっている。

【００９２】上述したように、キズ検査部１４は、ウエ
ハの表面に積層されるレジストのキズの有無の検査を行
う装置である。図１および図６に示されるように、キズ
検査部１４は、ウエハの表面にスポット光を照射するス
ポット照明４４と、ウエハの表面像を検出する第３検出
部４６と、ウエハを支持する支持部４８とを具えてい
る。

【００９３】支持部４８としては上下式ウエハチャック
を用いており、ウエハ２６は、このチャックに吸着され
ている。上下式ウエハチャック４８は、ウエハ２６を図
中の上下方向に移動させることができ、チャックの中心
を軸として回転させる機能も具えている。このように、
支持部４８は、スポット照明４４に対してウエハの相対
位置を調節する機構を有している。これにより、ウエハ
２６の設置高さと回転角度は、自由に設定される。図６
の二点破線で、ウエハ２６を、図中の上側に移動させた
様子を示している。

【００９４】支持部４８に支持されたウエハ２６の表面
には、検査時において、スポット照明４４によりスポッ
ト光が照射される。スポット照明４４には、ハロゲン光
源によるライン照明が用いられる。この実施の形態で
は、スポット照明４４として２つのスポット照明４４ａ
および４４ｂを用いており、これらを互いに対向させ
て、ウエハ２６の両側にそれぞれ設けてある。従って、
ウエハ２６の表面には、２台のスポット照明４４ａおよ
び４４ｂによりスポット光が照射される。

【００９５】照明がウエハの両側に設けられているの
は、片側の照明だけでは、ウエハに対して光の当たり方
が不均一になり、通常パタン部のコントラストに差が出
て（この差は、照明に近い程強くなる。）、キズのみを
明るく浮き出させることができないからである。

【００９６】スポット照明４４ａおよび４４ｂは、ウエ
ハ２６の斜め上方の位置に設けられている。スポット照
明４４ａおよび４４ｂが設けられる位置は、ウエハ２６
の第３検出部４６の光軸（図６の一点破線ｂ）に沿った
方向に、ウエハ２６から０〜３０ｍｍの距離だけ離間し
た位置である。また、スポット照明４４は、ウエハ２６
の中心から、光軸ｂに直交する方向にウエハ２６の直径
の約０．８倍前後の長さに相当する距離だけ、離間した
ところに設けられている。各スポット照明４４ａおよび
４４ｂは、ウエハ２６の表面の全領域を照らせるサイズ
の発光面を有しているのが良い。スポット照明４４の照
明幅は、ウエハ２６の直径の約１．６倍以上とするのが
好適である。スポット照明４４の高さのサイズや奥行き
等は適当で良い。

【００９７】また、この実施の形態では、スポット照明
４４を、リモートコントロールにて照度の微調整が可能
な構成としてある。この照明を上述の上下式ウエハチャ
ックと共に用いることにより、ウエハの品種や工程の違
い等のために形成されるパタンが異なっているときで
も、それぞれの場合に合った最適な照度で検査を行うこ
とができる。すなわち、パタンの種類（品種・工程）に
合った照明角度（ウエハの高さ）と照度とを設定するこ
とで、常に通常パタン部を明度差が少ない（半暗視野
化）映像に保つことができ、キズのみが明るく浮き立
つ。

【００９８】このように、検査時に、ウエハ２６の表面
には、スポット照明４４によりスポット光が照射され
る。そして、この照明下で、第３検出部４６によりウエ
ハ２６の表面像の検出が行われる。第３検出部４６とし
ては、光電変換機能を有したカメラを用いている。第３
検出部４６は、ウエハ２６の中心部の上方の位置に設け
られている。また、第３検出部４６は、この検出部４６
が捉える視野内にウエハ２６の全体が収まるような距離
だけ、ウエハ２６と離間して設けられている。この距離
は、ウエハの直径とカメラレンズの焦点距離とに応じて
異なるが、大体１５０〜２５０ｍｍである。

【００９９】以上説明したキズ検査部１４は、第３検出
部４６を除いて、スポット照明４４以外の光をウエハ上
２６から遮蔽するために、黒色の壁材で構成された外光
遮断箱２８で覆われている。尚、外光遮断箱２８には開
口があって、そこから第３検出部４６により、ウエハ２
６を観察できるようになっている。

【０１００】＜キズの検出原理＞キズの検出原理につ
き、図７を参照して説明する。図７の断面は、ウエハ２
６と、その表面に積層され、すでにパタンが形成されて
いるレジスト４２とを示している。

【０１０１】図７において、キズｈは、レジスト４２に
形成された凹凸として表されている。そして、この凹凸
を形成するレジスト４２の斜面部ｇで光を反射させて、
キズの有無を検出する。従って、キズの検出は基本的に
解像不良の検出と同じである。但し、解像不良の不良パ
タンのエッジの丸みは１ミクロン以下と極小であり、数
ミリ四方に数千個以上並んでいるといった具合に単位面
積当りの数量が多いのに対し、キズは数十ミクロンから
数百ミクロンの大きな凹凸で一本の線のみとして存在し
ている場合がほとんどである。一本の線のみを不良とし
て検出する場合は、他の外乱要素（パタンの像など）を
できるだけ排除しなければ、画像処理の際に誤認識を招
く恐れがある（線は画素数が面に比べて極端に少ないか
らである。）。従って、キズを検出する際には、ウエハ
の表面に対して、できるだけ水平な方向から強い光を照
射して、キズのみの反射光をカメラで捉えることが必要
である。

【０１０２】図７において、光１は、キズが形成されて
いないレジスト４２の表面に入射される光である。光１
は、入射角と同じ角度で反射される。また光２は、キズ
の斜面部ｇに入射される光である。光２は、斜面部ｇで
反射されて散乱光３となる。図６に示す構成例では、ス
ポット光をウエハ２６の表面に対してほぼ水平な方向か
ら照射しているので、ウエハ２６の上方に設けられたカ
メラ４６は、キズ以外で反射された光を検出しない。従
って、キズの有無が検出される。

【０１０３】また、基準ウエハまたは被検査ウエハに形
成されるグリッドラインの延在方向と、照明部の検査光
発生面に垂直な方向とが、実質的に４５°の角度になる
ように、スポット照明４４が設けられている。図８は、
ウエハ２６とスポット照明４４とを、カメラ４６の視点
から見た様子を示した図である。ウエハ２６上には、チ
ップを分離する境界線（これをグリッドラインとい
う。）が格子状に設けられている。そして、このグリッ
ドラインの延在方向（図８のｘ方向およびｙ方向）と、
スポット照明４４ａおよび４４ｂの各発光面（図８のｓ
面およびｔ面）に対して垂直な方向とが、４５°傾いた
状態になっている。このようにウエハおよび照明を配置
させると、グリッドラインに照明が当って強く反射さ
れ、キズで反射された照明と区別ができなくなるといっ
たことが防げる。

【０１０４】［画像処理部］次に、画像処理部１８につ
き説明する。画像処理部１８は、上述した検査部１０、
１２および１４で検出された各画像に対して、それぞれ
異なる処理を施す。従って、画像処理部１８は、検査部
１０、１２および１４ごとに別々の機能を有した装置で
ある。この実施の形態では、画像処理部１８の機能を検
査部ごとに説明する。尚、画像処理部１８を、これらの
機能ごとに分離された装置構成としてもよい。

【０１０５】図１に示されるように、画像処理部１８
は、画像処理装置５０と、モニタ５２と、装置制御用パ
ーソナルコンピュータ（以下、パソコンと略称する。）
５４と、制御用モニタ５６とを、主要な構成要素として
具えている。上述した通り、画像処理装置５０は、各検
査部で検出された画像に対して異なった処理を施して解
析を行う。画像処理装置５０の入力ポートには、各検査
部１０、１２および１４のカメラ２２、３４および４６
の出力端子が結合される。モニタ５２は、各検査部で検
出された画像を表示したり、画像処理装置５０の処理結
果を表示したりするのに用いられる。装置制御用パソコ
ン５４は、画像処理装置５０と通信用ケーブル８０でも
って結合されており、画像処理装置５０とデータのやり
取りが行えるようになっている。また、装置制御用パソ
コン５４は、カメラの位置やウエハの位置、あるいは、
照明の照度等を、画像処理装置５０で得られたデータを
基にして制御する。このパソコン５４に制御用プログラ
ムを組んでおけば、自動的にウエハのマクロ検査が行わ
れる。制御用モニタ５６は、制御内容等を表示するため
の表示装置である。尚、画像処理装置５０と装置制御用
パソコン５４とを、同一のいわゆるコンピュータ装置と
して構成しても良い。

【０１０６】そして、この実施の形態で説明する自動ウ
エハマクロ検査装置は、主として、次の４つのステップ
を実行する装置である。すなわち、１）基準画像を検出
するステップと、２）被検査画像を検出するステップ
と、３）基準画像と被検査画像とを比較するステップ
と、４）判定を行うステップとである。

【０１０７】上述した解像不良、コート不良、現像不良
およびキズの検査は、基準となるウエハの表面像（基準
画像）を検出することから始まる。そして、この基準画
像を画像メモリ部に格納しておく。基準となるウエハ
（基準ウエハ）上に形成されるパタンは、良好なもので
なければならない。このパタンの良否の判定だけは、例
えば、モニタ５２に表面像を表示させて、作業者が目視
により行う。

【０１０８】続いて、検査対象のウエハ（被検査ウエ
ハ）の表面像を、上述の被検査画像として検出する。そ
して、画像メモリ部に格納しておいた基準画像を呼出し
て、検出した被検査画像と比較する。比較は、テンプレ
ートマッチングや画素数の計数等により行う。この比較
の結果に応じて、被検査ウエハに形成されたパタンの良
否の判定を行う。

【０１０９】尚、上述した２）および３）のステップ
は、繰り返して行われる場合がある（例えば、解像不良
の検査時）。以下、検査部１０、１２および１４ごと
に、順次に画像処理部１８につき説明する。

【０１１０】＜解像不良検査の画像処理＞図９は、解像
不良検査部１０で検出された画像の処理を行う画像処理
部１８の構成を示すブロック図である。図９に示すよう
に、画像処理部１８は、検査エリア設定部５８と、チャ
ック制御部６０と、画像メモリ部６２と、比較部６４
と、判定部６６とを具えている。

【０１１１】検査エリア設定部５８は、検査しようとす
るウエハの表面領域に検査エリアを設定する。この解像
不良の検査では、ウエハ全面の表面像を一度に検出して
基準画像と比較するのではなく、ウエハ上の領域を複数
の領域に分割して、各分割領域ごとに基準画像との比較
を行う。すなわち、解像不良検査部１０のカメラ２２
は、これら分割領域を検査エリアとして順次に検出して
ゆく。この構成例では、カメラ２２の光軸が固定されて
いるので、チャック２４を動かすことによりカメラ２２
で捉えられるウエハ上の領域を変えている。

【０１１２】このため、検査エリア設定部５８には、検
査対象のウエハ上の領域を、いくつの領域に分割するか
といった情報を外部から入力しておく。また、領域の分
割数だけではなく、ウエハ上の非検査エリアも入力して
おく。これらの情報は、オペレータがキーボード等の入
力手段を用いてパソコン５４を介して入力される。この
情報に基づいて、検査エリア設定部５８は他の手段の制
御を行う。

【０１１３】尚、基準ウエハに設定した検査エリアを基
準エリアと呼び、被検査ウエハに設定した検査エリアを
被検査エリアと呼んで、これらを区別している。この解
像不良検査では、事前に検出しておいた基準エリアと、
その基準エリアに対応した被検査エリアとを比較して、
被検査エリアに形成されたパタンの良否の判定を行い、
エリアごとに順次に検査を行っていく。

【０１１４】チャック制御部６０は、検査エリア設定部
５８から送られる制御信号と、画像処理部１８を構成す
る他の装置から送られる信号とに基づいて、ウエハチャ
ック２４を制御する。ここでは、拡散光が照射されるウ
エハ上の領域を変化させたいので、カメラ２２の光軸に
対するウエハ２６の角度をチャック２４が変化させる。
また、チャック２４により、ウエハ２６を、そのウエハ
中心部のウエハ表面に垂直な軸を中心にして１８０°ご
とに回転させることも行われる。

【０１１５】図１０は、ウエハ２６と拡散照明２０との
２通りの位置関係を示す図である。図１０（Ａ）は、図
１０（Ｂ）に示す側面図を、図中左側から見た図であ
る。また、図１０（Ｃ）は、図１０（Ｄ）に示す側面図
を、図中左側から見た図である。図１０（Ｂ）に示すウ
エハ２６は、水平方向から角度θ１だけ傾いており、従
って、ウエハ２６上の、照明２０に近い側の領域Ｘと、
照明２０に遠い側の領域Ｚとでは、照射される光の入射
角度が異なっている。すなわち、領域Ｘの表面像を検出
するときのウエハ２６に対する照射角度ａと、領域Ｚの
表面像を検出するときのウエハ２６に対する照射角度ｂ
とが異なっている。このように、照射角度が異なってい
ると、パタンの見え方が異なってしまい、正確なパタン
の検査ができなくなる。

【０１１６】そこで、図１０（Ｄ）に示すように、領域
Ｚの表面像を検出するときには、ウエハ２６の傾き角θ
２を、角度θ１に比べて小さくしてやると良い。そし
て、領域Ｚに照射される光の入射角ｃが、上述の角度ａ
と同一になるようにしてやれば良い。このようにウエハ
の傾き角を変えることにより、常に、同様の照射状態で
各表面像が検出される。

【０１１７】尚、オリエンテーションフラット（図中の
Ｏ．Ｆ）側の検査を行うときには、ウエハ２６を、その
中心部に垂直な軸を中心にして１８０°回転させれば良
い。

【０１１８】ここで、解像不良検査時の画像検出の仕方
（検査エリアの作成方法）につき、図１１、図１２およ
び図１３を参照して、説明する。基準画像と被検査画像
とは同様の方法で検出されるので、被検査画像を例にし
て説明する。

【０１１９】先ず、ウエハ２６の全表面の像を検出して
モニタ５２に映し出す。図１１（Ａ）には、ウエハ２６
のオリエンテーションフラット（図１１（Ａ）のＯ．
Ｆ）に直交する方向が、水平方向から３０°だけ傾いた
ときのウエハの表面像の様子が示されている（すなわ
ち、θ１＝３０°）。ウエハ２６は、カメラ２２の側か
ら見ている。図に示すように、ウエハの表面には、ＬＳ
Ｉパタンが形成されている。尚、以下、ＬＳＩパタンを
省略して図示する。

【０１２０】そして、検査領域を設定するため、ウエハ
上に楕円形状の領域を設定する（図１１（Ｂ））。この
検査楕円Ｄ１の領域の設定は、検査楕円Ｄ１の横直径Ｍ
１と縦直径Ｌ１とを指定することにより行う。これらの
数値は、上述した検査エリア設定部５８に入力される。
このようにして設定した検査領域以外のウエハ上の領域
は、検査エリアとして設定されなくなる。

【０１２１】次に、上部非検出領域と下部非検出領域と
を決定する（図１１（Ｃ））。このために、検査楕円Ｄ
１の中心Ｓから、上部縦長さＮ１だけ図中上側に離間し
た位置に上部境界線ｊ１を設定する。また、検査楕円Ｄ
１の中心Ｓから、下部縦長さＯ１だけ図中下側に離間し
た位置に下部境界線ｋ１を設定する。これにより、上部
境界線ｊ１よりも照明に近い側のウエハ２６の表面領域
が、上部非検査領域となる。また、下部境界線ｋ１より
も照明から遠い側のウエハ２６の表面領域が、下部非検
査領域となる。図１１（Ｄ）に示すように、検査楕円Ｄ
１の外部領域、上部非検査領域および下部非検査領域が
非検査領域として設定され、それ以外のウエハ２６上の
表面領域（図１１（Ｄ）の斜線を付した領域ｉ１）が検
査領域（検査エリア１と称する。）として設定される。

【０１２２】次に、図１１（Ｄ）に示す状態から、ウエ
ハ２６を、検査楕円Ｄ１の中心Ｓに垂直な軸を中心とし
て１８０°回転させる（図１２（Ａ））。そして、上述
した検査領域ｉ１を今度は検査エリア２として設定す
る。

【０１２３】次に、図１２（Ａ）の状態から、さらに、
ウエハ２６を１８０°回転させることによって元の状態
（図１１（Ｄ））に戻す。そして、ウエハ２６の傾き角
を大きくする（θ１＝４５°の状態になる。）。この状
態で、検査楕円Ｄ２の設定を、横直径Ｍ２と縦直径Ｌ２
とを設定することにより行う（図１２（Ｂ））。

【０１２４】続いて、上部非検査領域および下部非検査
領域の設定を、上部縦長さＮ２および下部縦長さＯ２の
設定すなわち上部境界線ｊ２および下部境界線ｋ２の設
定により行う（図１２（Ｃ））。このようにして、非検
査領域を除外したウエハ上の領域（図１２（Ｄ）の斜線
を付した領域ｉ２）を、検査エリア３として設定する
（図１２（Ｄ））。また、この状態から中心Ｓに垂直な
軸を中心として１８０°回転させ、領域ｉ２を、今度は
検査エリア４として設定する（図１３（Ａ））。

【０１２５】さらに、ウエハ２６の傾き角を大きくして
（θ１＝６０°）、同様にして、検査エリア５（図１３
（Ｂ）の領域ｉ３）および検査エリア６（図１３（Ｃ）
の領域ｉ３）を設定する。

【０１２６】以上説明したように、ウエハの傾斜角が大
きい程、照明に近い方に検査エリアが設定される。そし
て、検査エリアの設定ごとに比較および判定を行い、各
検査エリアごとにパタンの良否の判定がなされる。すな
わち、検査手順は、ウエハの傾き角の設定、検査エリア
の設定、被検査画像の検出、基準画像と被検査画像との
比較および被検査画像のパタン良否の判定といった具合
に進められる。この手順を検査エリアを変えて複数回繰
り返すことにより、被検査ウエハの全面に亘ってパタン
の良否の判定が行われる。

【０１２７】また、上述の手順を行うに当たり、検査エ
リアごとに検出した表面像を画像メモリ部６２に格納し
ておき、比較および判定を、ウエハの表面の全領域に亘
って検査エリアが検出されてから行ってもよい。

【０１２８】次に、比較部６４の詳細な構成につき説明
する。図９において、この構成例の比較部６４は、エッ
ジ処理部６８、画素計数部７０および画素数比較部７２
を具えている。

【０１２９】エッジ処理部６８は、検出したウエハの表
面像にエッジ強調処理を施す装置である。この処理部６
８により、基準画像および被検査画像に対して共にエッ
ジ強調処理が施される。エッジ強調処理（微分フィル
タ）は、画像処理において通常に用いられる処理であ
り、微分化処理とも呼ばれる。このエッジ強調処理の結
果、基準画像中あるいは被検査画像中の境界線が強調さ
れる。このようにして、画像中の明暗の変化の大きい部
分が抽出される。解像不良部分は、他の部分に比べて明
るくなるので、その境目が変化点として検出される。こ
の解像不良部分を検出するために、各エリアごとに、濃
度差のしきい値が設定されている。

【０１３０】画素計数部７０は、エッジ強調処理済の基
準エリアまたは被検査エリアを構成する各画素の、第１
明度差以下の画素数と第２明度差以上の画素数とを基準
値または被検査値としてそれぞれ計数し、これら基準値
または被検査値をメモリ手段に記録する装置である。こ
こでは、このメモリ手段は、画素計数部７０に設けられ
ているものとする。尚、基準値は、一度計数されれば、
後はメモリ手段に格納しておき、被検査値が画素数比較
部７２に入力されるタイミングで、基準値も画素数比較
部７２に入力されるように構成しておけばよい。

【０１３１】画素数比較部７２は、メモリ手段から基準
値および被検査値をそれぞれ読み出し、これら基準値お
よび被検査値を比較する装置である。このようにして、
比較部６４からは、基準値と被検査値との比較の結果が
出力される。ここでは、この比較の結果は、基準値およ
び被検査値の一致率として出力される。この一致率は判
定部６６に送られ、その一致率に応じて判定部６６は被
検査ウエハに形成されたパタンの良否の判定を行う。こ
の判定結果は、装置制御用パソコン５４に送られ、制御
用モニタ５６等で視認される。そして、装置制御用パソ
コン５４は、判定結果の入力と共に、検査エリア設定部
５８に対して、次のエリアを設定するように命令する。

【０１３２】ここで、明度差分布および一致率について
説明する。比較部６４で検出された明度差ごとの画素数
の分布は、明度差分布と称される。尚、この明度差分布
は、基準画像および被検査画像に対してそれぞれ求めら
れるものであり、それぞれ基準明度差分布および被検査
明度差分布と称されている。例えば、図１４に、明度差
分布の一例を、横軸に明度差を取り、縦軸に画素数を取
って示す。

【０１３３】図１４の１段目のグラフは、基準画像に対
して求められた基準明度差分布であり、２段目および３
段目のグラフは、被検査画像に対して求められた被検査
明度差分布である。この図１４の例では、１段目の基準
明度差分布はほぼ対象な山形の形状となっている。これ
に対して、２段目の被検査明度差分布は基準明度差分布
に比べて極大点が図中右側（高明度差側）に移行した形
状となっている。また、３段目の被検査明度差分布は、
基準明度差分布に比べて極大点が図中左側（低明度差
側）に移行した形状となっている。このように、図１４
には、基準明度差分布と異なる形状の、２種類の被検査
明度差分布が示されている。

【０１３４】先ず、１段目のグラフにおける低明度差側
の第１明度差以下の画素数（図１４の斜線領域ｍ１）を
計数して、第１基準値を求めておく。また、１段目のグ
ラフにおける高明度差側の第２明度差以上の画素数（図
１４の斜線領域ｎ１）を計数して、第２基準値を求めて
おく。そして、２段目のグラフにおける第１明度差以下
の画素数（斜線領域ｍ２）を計数して第１被検査値と
し、第２明度差以上の画素数（斜線領域ｎ２）を計数し
て第２被検査値とする。また、３段目のグラフにおける
第１明度差以下の画素数（斜線領域ｍ３）を計数して第
１被検査値とし、第２明度差以上の画素数（斜線領域ｎ
３）を計数して第２被検査値とする。画素数比較部７２
において、これら第１被検査値および第１基準値の一致
率と、第２被検査値および第２基準値の一致率とが、そ
れぞれ求められる。

【０１３５】ここで、一致率とは、２つの量がどれくら
いの割合で一致しているかを表す値である。この一致率
に基準（しきい値）を設定しておき、例えば６０％に設
定したときに、各画素数の一致率が６０％以上であれ
ば、これらの画素数は同一であると判定されるようにな
っている。

【０１３６】第１被検査値および第１基準値の一致率
は、判定部６６に送られて、そこでしきい値と比較され
る。図１４における１段目のグラフと２段目のグラフと
に対しては、これらの画素数は同一であると判定され
る。これに対して、１段目のグラフと３段目のグラフと
に対して第１明度差以下の画素数（斜線領域ｍ１および
ｍ３）を比較したとき、これらは同一でないと判定され
る。

【０１３７】また、１段目と２段目とに対して第２明度
差以上の画素数（斜線領域ｎ１およびｎ２）の比較を行
うと、これらは同一でないと判定される。これに対し
て、１段目と３段目とに対して第２明度差以上の画素数
（斜線領域ｎ１およびｎ３）の比較を行うと、これらは
同一であると判定される。

【０１３８】結果として、図１４を参照して説明した例
では、２段目および３段目の被検査明度差分布は基準明
度差分布と異なると判定される。上述した例において、
もしも、第１明度差だけしか設定されていなかった場合
には、１段目のグラフと２段目のグラフとは、一致して
いると判定されてしまう。第２明度差を設定したこと
で、これらのグラフの相違が認識されている。このよう
に、第１および第２明度差といったように、画素数を計
数する領域を決める境界線（カウント数の上限値および
下限値）を２つ設定しているので、１つだけ設定した場
合に比べて、正確な判定が行える。尚、上述の境界線は
２つ以上設定してもよい。

【０１３９】以上説明したように、エリアごとに、濃度
差のしきい値と、カウント数の上限値および下限値とを
設定して、画像処理が行われる。そして、エリアごとに
パタンの良否の判定が行われる。この実施の形態では、
ひとつでも、否と判定されたエリアがあった場合には、
そのウエハは不良品であると判定される。

【０１４０】＜コート不良検査および現像不良検査の画
像処理＞コート・現像不良検査部１２で検出された画像
の処理を行う画像処理部１８の構成は、図９を参照して
説明した画像処理部１８の構成と同様である。相違して
いる点は比較部６４の構成だけであるから、この点につ
き説明する。

【０１４１】図１５は、コート・現像不良検査に用いら
れる比較部６４の構成を示すブロック図である。この構
成例の比較部６４は、テンプレート設定部７４、明度分
布読取部７６および明度分布比較部７８を具えている。

【０１４２】解像不良の検出やキズの検出では、通常パ
タン部をできるだけ変化のない暗い映像（半暗視野化）
にして、不良部分のみを明るく浮き立たせることによ
り、その差を認識させる方式を取っている。これに対し
て、コート不良および現像不良の検出は、ウエハ上のす
べての部分を均一な光で照射し、見えるありのままを認
識させる方式を取る。このような場合の認識方法（画像
処理方法）は、テンプレートマッチングを使用する。す
なわち、先ず、良品サンプル（基準ウエハの表面像）
を、各テンプレートに分割して、それぞれのパタン形状
を装置に記憶させておく。そして、検査時に、同じ場所
同士のテンプレートを比較し、それぞれの相関値（一致
率）を計算する。前もって登録しておいた相関値をひと
つでも下回るものがあれば、そのウエハは不良と判断さ
れる。

【０１４３】テンプレートの作成は、特殊な方法で行わ
れる。ウエハ上のパタンは、主に同じ模様（チップ）の
繰り返しではあるものの、配列状態は品種によって様々
である。品種によっては、異なるチップ（テグと呼ばれ
るトランジスタ製造測定用チップ）が数か所混じる場合
がある。また、ウエハ周辺のチップには、欠けているも
のもある（図１６（Ａ）参照）。これらの理由から、チ
ップをひとつのテンプレートとして記憶させてそれを繰
り返し並べることによっては、ウエハ全体を正確に検査
することができない。そこで、ウエハ専用の特殊なテン
プレート作成方法が必要となる。以下、その手順につ
き、図１６および図１７を参照して、説明する。

【０１４４】図１６（Ａ）を見ると、ウエハ２６上には
ＬＳＩパタンがチップの集合として形成されているが、
ウエハ外周に接する部分に形成されたチップは欠けてい
ることが分かる。このように欠けているチップは製品と
ならないので、検査する必要がない。従って、これらの
チップを除外した領域をテンプレートとして作成する。

【０１４５】先ず、ウエハ表面に検査円Ｅを設定する
（図１６（Ｂ））。この検査円Ｅの設定は、検査円の直
径Ａを指定することにより行う。

【０１４６】次に、テンプレートの外枠Ｔを設定する
（図１６（Ｃ））。横寸法は検査円の直径Ａと等しく
し、縦寸法は、検査円の直径Ａからオリエンテーション
フラット側を任意の長さだけ削除した残りの寸法Ｂとす
る。

【０１４７】外枠Ｔで囲まれたテンプレートを、任意の
数の矩形領域に分割する（図１７（Ａ））。分割数Ｃを
指定することにより、同じ面積の矩形領域がテンプレー
トとしてＣ×Ｃ個作成される。図１７（Ａ）において
は、外枠Ｔが４×４個に分割されて、１６個のテンプレ
ートａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ、ｋ、
ｌ、ｍ、ｎ、ｏおよびｐが作成されている。

【０１４８】次に、非検出領域（図１７（Ｂ）の斜線領
域）を指定する。先に作成されたテンプレート中で、検
査円外の部分は検査対象から除外される。図１７（Ｂ）
に示すように、テンプレートａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｈ、
ｉ、ｌ、ｍ、ｎ、ｏおよびｐがその非検出領域を保有し
ており、これらのテンプレートの形状は長方形ではなく
なる。

【０１４９】最後に、テンプレートのサーチ領域（サー
チエリア）を指定する（図１７（Ｃ））。サーチエリア
とは、検査物体が位置ずれを起こした場合でも、目的の
テンプレートを見つけることができるように設けられる
領域のことである。つまり、位置ずれがサーチエリアの
範囲内であれば、検査を行うことが可能である。テンプ
レートの一辺の長さよりもどれだけ大きいかという値Ｄ
を入力することで、サーチエリアの大きさと位置とが同
時に決定される。図１７（Ｃ）においては、テンプレー
トａのサーチエリア（図１７（Ｃ）のｕ領域）のみが表
示されているが、テンプレートｂ〜ｐにもすべて同様に
サーチエリアが設定される。

【０１５０】このように作成したテンプレートによれ
ば、所望の領域だけをテンプレートマッチングの対象領
域とすることができる。また、ウエハの形状やサイズ等
に合わせてテンプレートを作成することができる。

【０１５１】以上説明したテンプレートの作成は、上述
のテンプレート設定部７４で行われる。このテンプレー
ト設定部７４には、予め、検査円直径Ａや分割数Ｃなど
を入力しておく。画像メモリ部６２には、カメラ３４で
検出した基準画像や被検査画像が格納されている。この
基準画像や被検査画像は、解像不良検査時と異なり、ウ
エハ表面の全領域に亘る表面像である。従って、エリア
ごとに検出されるのではない。そして、テンプレート設
定部７４は、画像メモリ部６２から基準画像または被検
査画像を読み出し、この画像に対して上述の方法でテン
プレートを設定する。

【０１５２】テンプレートマッチングは、複数の画像同
士をテンプレートごとに比較する手法である。そして、
この比較は、テンプレート内を構成する各画素の明度の
分布状態の比較である。明度分布読取部７６は、テンプ
レート設定部７４で作成されたテンプレートを呼び出
し、そのテンプレートにおける画素の明度分布を読み取
る。明度分布読取部７８は、テンプレートごとに、基準
画像における画素の明度分布と、被検査画像における画
素の明度分布とを読み取り、その読取結果を明度分布比
較部７８へと出力する。明度分布比較部７８は、基準画
像における画素の明度分布と被検査画像における画素の
明度分布とを比較し、その相関値（一致率）を計算す
る。この相関値が比較結果として判定部６６に出力され
る。

【０１５３】ここで、基準画像および被検査画像の画素
の明度分布を比較する方法としては、例えば、グレース
ケールパタンマッチングという手法、数学的にいうと、
正規化２次元相関係数を用いる手法で行う。

【０１５４】また、上述の明度分布とは、明度と画素数
との関係を表す分布のことではなく、テンプレート上の
位置ごとの明度の分布を表すものである。

【０１５５】判定部６６は、解像不良検査で説明したの
と同様の動作をする。そして、ひとつでも不良と判定さ
れたテンプレートがある場合には、その被検査画像すな
わち被検査ウエハに形成されたパタンが不良であると判
定されることになる。

【０１５６】＜キズ検査の画像処理＞キズ検査部１４で
検出された画像の処理を行う画像処理部１８の構成は、
図９を参照して説明した画像処理部１８の構成と同様で
ある。相違している点は、検査エリアを１つだけ設定す
る点である。すなわち、キズ不良検査では、ウエハの表
面の全領域に亘る表面像から非検出エリアを除いた領域
を検査エリアとして設定する。また、キズ検査時にはウ
エハを傾けることはしないので、検査エリアは１つでよ
い。

【０１５７】図１８は、キズ検査時のエリア作成方法の
説明に供する図である。図１８（Ａ）には、ウエハをカ
メラ４６の視点から見た様子が示されている。図１８
（Ｂ）において、先ず、検査円Ｑが設定される。検査円
Ｑは直径Ａを指定することにより設定される。このよう
にして、検査円外周部の非検出領域が設定される。ま
た、検査円直径Ａからオリエンテーションフラット側を
任意の長さだけ削除した残りの寸法Ｂを設定する（図１
８（Ｃ））。このようにして、オリエンテーションフラ
ット側の非検出領域が設定される。これら非検出領域を
除外したウエハ上の領域が検査エリア（図１８（Ｄ）の
斜線領域）として設定される。

【０１５８】後は、基準画像と被検査画像とに対して、
それぞれに設定された検査エリア同士を比較すればよ
い。この比較は、解像不良検査で説明した検査エリアご
との画素数カウント方式により行われる。すなわち、第
１明度差以下の画素数と第２明度差以上の画素数とを、
基準画像および被検査画像に対し、それぞれ基準値およ
び被検査値として計数する方式である。そして、比較部
６４において、基準値および被検査値の一致率が計算さ
れ、判定部６６において、パタンの良否の判定が行われ
る。

【０１５９】

【発明の効果】この発明のウエハのマクロ検査方法によ
れば、ウエハの表面像を検出部により検出し、検出した
表面像を画像処理部により解析する。そして、基準画像
および被検査画像を検出してこれらの画像を比較するこ
とにより、検査基準となる基準ウエハに形成されたパタ
ンと、検査対象である被検査ウエハに形成されたパタン
とを比較することができる。従って、ウエハの解像不良
の外観検査を行うことができる。そして、例えば、検出
部と画像処理部とをコンピュータ装置により制御すれ
ば、自動的にこの外観検査が行える。従って、作業工数
の著しい削減を図ることができる。また、作業者の熟練
度に頼らない、確実な検査を行うことができる。

【０１６０】また、この発明のウエハのマクロ検査方法
によれば、基準ウエハ上の表面領域を基準エリアという
部分領域毎に分割して、各基準エリアの表面像を検出す
る。基準エリアの表面像の検出の際に、検査光が各基準
エリアに一定の角度で入射されるように、照明に対する
基準ウエハの傾きを調節する。このようにすると、基準
ウエハ上の各領域に同様の均一な照明を行うことができ
るので、色むらの見え方が一定となる。従って、検出誤
差を考慮した検査が可能である。

【０１６１】また、この発明のウエハのマクロ検査方法
によれば、被検査ウエハ上の表面領域を被検査エリアと
いう部分領域毎に分割して、各被検査エリアの表面像を
検出する。被検査エリアの表面像の検出の際に、検査光
が各被検査エリアに一定の角度で入射されるように、照
明に対する被検査ウエハの傾きを調節する。このように
すると、被検査ウエハの各領域に同様の均一な照明を行
うことができるので、色むらの見え方が一定となる。従
って、検出誤差を考慮した検査が可能である。

【０１６２】また、この発明のウエハのマクロ検査方法
によれば、基準画像と、これに対応する被検査画像とに
対して、それぞれエッジ強調処理を施し、ある明度差の
範囲の画素数を計数する。そして、各画像に対して求め
た画素数同士を比較することにより、これらの画像の類
似度を得ることができる。

【０１６３】また、この発明のウエハのマクロ検査方法
によれば、ウエハの表面像を検出部により検出し、検出
した表面像を画像処理部により解析する。そして、基準
画像および被検査画像を検出してこれらの画像を比較す
ることにより、検査基準となる基準ウエハに形成された
パタンと、検査対象である被検査ウエハに形成されたパ
タンとを比較することができる。従って、ウエハのコー
ト不良および現像不良の外観検査を行うことができる。
そして、例えば、検出部と画像処理部とをコンピュータ
装置により制御すれば、自動的にこの外観検査が行え
る。従って、作業工数の著しい削減を図ることができ
る。また、作業者の熟練度に頼らない、確実な検査を行
うことができる。

【０１６４】また、この発明のウエハのマクロ検査方法
によれば、基準画像と、これに対応する被検査画像とに
対して、それぞれテンプレートを設定し、これらのテン
プレートのマッチングを行う。マッチングは、各テンプ
レートの、明度分布を従来公知の手法に基づいて計算す
ることにより行う。そして、各テンプレートに対して求
めた明度分布を比較して類似度（相関率）を求めること
により、これらテンプレートの一致率を得ることができ
る。

【０１６５】また、この発明のウエハのマクロ検査方法
によれば、パタン形成領域の設定と、パタン形成領域の
分割と、非検査領域の設定とを行うことにより、ウエハ
上の非検査領域が排除されたテンプレートを設定するこ
とができる。従って、ウエハ上の製品に関係の無い領域
を非検査領域として排除することができるので、正確な
検査が行える。

【０１６６】また、この発明のウエハのマクロ検査方法
によれば、ウエハの表面像を検出部により検出し、検出
した表面像を画像処理部により解析する。そして、基準
画像および被検査画像を検出してこれらの画像を比較す
ることにより、検査基準となる基準ウエハに形成された
パタンと、検査対象である被検査ウエハに形成されたパ
タンとを比較することができる。従って、ウエハのキズ
の外観検査を行うことができる。そして、例えば、検出
部と画像処理部とをコンピュータ装置により制御すれ
ば、自動的にこの外観検査が行える。従って、作業工数
の著しい削減を図ることができる。また、作業者の熟練
度に頼らない、確実な検査を行うことができる。

【０１６７】また、この発明のウエハのマクロ検査方法
によれば、グリッドラインの延在方向に対して４５°の
角度から検査光を照射させるようにしているので、グリ
ッドラインからの反射光が、なるべく少なく検出される
ようにできる。従って、キズが検出しやすくなる。

【０１６８】また、この発明のウエハのマクロ検査方法
によれば、基準画像と、これに対応する被検査画像とに
対して、それぞれエッジ強調処理を施し、ある明度差の
範囲の画素数を計数する。そして、各画像に対して求め
た画素数同士を比較することにより、これらの画像の類
似度を得ることができる。

【０１６９】また、この発明の自動ウエハマクロ検査装
置によれば、ウエハの表面像を検出する画像検出部と、
検出した表面像を解析するための画像処理部とを具えて
いる。そして、この画像検出部は、解像不良の検査を行
う解像不良検査部を具えており、この検査部で検出され
た画像は、上述した画像処理部で処理される。従って、
ウエハの解像不良の外観検査が行える。また、例えば、
画像検出部と画像処理部とをコンピュータ装置により制
御すれば、自動的にこの外観検査が行える。従って、作
業工数の著しい削減と、作業者の熟練度に頼らない確実
な検査とを実現できる。

【０１７０】また、この発明の自動ウエハマクロ検査装
置によれば、ウエハの表面に拡散光を照射して、第１検
出部で表面像を検出するので、ウエハの表面に形成され
たパタンの解像不良を検査することができる。

【０１７１】また、この発明の自動ウエハマクロ検査装
置によれば、支持部がウエハの姿勢を調整する機能を有
しているので、適当な照射角度に設定することができ
る。従って、ウエハの品種・工程によって生じる検出誤
差を考慮することができるので、さらに確実な検査を行
える。

【０１７２】また、この発明の自動ウエハマクロ検査装
置によれば、ウエハの表面像を検出する画像検出部と、
検出した表面像を解析するための画像処理部とを具えて
いる。そして、この画像検出部は、コート不良および現
像不良の検査を行うコート・現像不良検査部を具えてお
り、この検査部で検出された画像は、上述した画像処理
部で処理される。従って、ウエハのコート不良および現
像不良の外観検査が行える。また、例えば、画像検出部
と画像処理部とをコンピュータ装置により制御すれば、
自動的にこの外観検査が行える。従って、作業工数の著
しい削減と、作業者の熟練度に頼らない確実な検査とを
実現できる。

【０１７３】また、この発明の自動ウエハマクロ検査装
置によれば、ウエハの表面に拡散光を照射して、第２検
出部で表面像を検出するので、ウエハの表面に形成され
たパタンのコート不良または現像不良を検査することが
できる。

【０１７４】また、この発明の自動ウエハマクロ検査装
置によれば、ハーフミラーを用いることにより、ウエハ
に向けて均一な拡散光を照射することができる。ウエハ
に反射された照明の光は、第２検出部で検出される。ま
た、画像検出部の撮像手段とウエハとの間にこのハーフ
ミラーを設ければ、撮像手段自身の像が検出されてしま
うのを防げる。

【０１７５】また、この発明の自動ウエハマクロ検査装
置によれば、ウエハの表面像を検出する画像検出部と、
検出した表面像を解析するための画像処理部とを具えて
いる。そして、この画像検出部は、キズの検査を行うキ
ズ検査部を具えており、この検査部で検出された画像
は、上述した画像処理部で処理される。従って、ウエハ
のキズの外観検査が行える。また、例えば、画像検出部
と画像処理部とをコンピュータ装置により制御すれば、
自動的にこの外観検査が行える。従って、作業工数の著
しい削減と、作業者の熟練度に頼らない確実な検査とを
実現できる。

【０１７６】また、この発明の自動ウエハマクロ検査装
置によれば、ウエハの表面にスポット光を照射して、第
３検出部で表面像を検出するので、ウエハの表面に形成
されたパタンのキズの有無を検査することができる。

【０１７７】また、この発明の自動ウエハマクロ検査装
置によれば、支持部がウエハの姿勢を調整する機能を有
しているので、品種や工程に合った照射角度に設定する
ことができる。

【０１７８】また、この発明の自動ウエハマクロ検査装
置によれば、グリッドラインの延在方向に対して４５°
の角度から検査光を照射させるようにしているので、グ
リッドラインからの反射光が、なるべく少なく検出され
るようにできる。従って、キズが検出しやすくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態の自動ウエハマクロ検査装置の構成
を示す図である。

【図２】解像不良検査部の構成を示す図である。

【図３】解像不良の検出原理を示す図である。

【図４】コート・現像不良検査部の構成を示す図であ
る。

【図５】コート不良および現像不良の検出原理を示す図
である。

【図６】キズ検査部の構成を示す図である。

【図７】キズの検出原理を示す図である。

【図８】照明とウエハの配置を示す図である。

【図９】解像不良検査に用いられる画像処理部の構成を
示す図である。

【図１０】ウエハと照明の配置を示す図である。

【図１１】検査エリアの作成方法を示す図である。

【図１２】図１１に続く、検査エリアの作成方法を示す
図である。

【図１３】図１２に続く、検査エリアの作成方法を示す
図である。

【図１４】明度差分布グラフを示す図である。

【図１５】コート・現像不良検査に用いられる比較部の
構成を示す図である。

【図１６】テンプレート作成方法を示す図である。

【図１７】図１６に続く、テンプレート作成方法を示す
図である。

【図１８】検査エリアの作成方法を示す図である。

【符号の説明】

１０：解像不良検査部 １２：コート・現像不良検査部 １４：キズ検査部 １６：画像検出部 １８：画像処理部 ２０、３２：拡散照明 ２２：第１検出部 ２４：チルト式ウエハチャック ２６：ウエハ ２８：外光遮断箱 ３０：レジスト ３４：第２検出部 ３６：固定式ウエハチャック ３８：ハーフミラー ４０：下地パタン ４２：レジスト ４４、４４ａ、４４ｂ：スポット照明 ４６：第３検出部 ４８：上下式ウエハチャック ５０：画像処理装置 ５２：モニタ ５４：装置制御用パソコン ５６：制御用モニタ ５８：検査エリア設定部 ６０：チャック制御部 ６２：画像メモリ部 ６４：比較部 ６６：判定部 ６８：エッジ処理部 ７０：画素数計数部 ７２：画素数比較部 ７４：テンプレート設定部 ７６：明度分布読取部 ７８：明度分布比較部 ８０：通信用ケーブル

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照明部がウエハに向けて検査光を照射
   し、検出部が該検査光の照明下で該ウエハの表面像を検
   出し、画像処理部が前記検出した表面像を解析して、前
   記ウエハの表面に形成されるパタンの外観検査を行うに
   当り、 前記パタンの解像不良の検査を行うとき、前記表面像の
   解析は、 前記検出部により基準ウエハの表面像を基準画像として
   検出して、該基準画像を画像メモリ部に格納するステッ
   プと、 前記検出部により被検査ウエハの表面像を被検査画像と
   して検出するステップと、 前記画像メモリ部から前記基準画像を読み出して、該基
   準画像と前記被検査画像とを比較するステップと、 該比較の結果に応じて前記被検査ウエハの良否の判定を
   行うステップとを含むことを特徴とするウエハのマクロ
   検査方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のウエハのマクロ検査方
   法において、 前記基準画像の検出を、 前記基準ウエハに基準エリアを設定するステップと、 該設定した基準エリアに対して前記検査光の入射角が一
   定となるように前記基準ウエハと前記照明部との相対位
   置を調節するステップと、 前記検出部により前記基準エリアの表面像を基準画像と
   して検出するステップとをもって行うことを特徴とする
   ウエハのマクロ検査方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のウエハのマクロ検査方
   法において、 前記被検査ウエハの表面像の検出を、 前記被検査ウエハに被検査エリアを設定するステップ
   と、 該設定した被検査エリアに対して前記検査光の入射角が
   一定となるように前記被検査ウエハと前記照明部との相
   対位置を調節するステップと、 前記検出部により前記被検査エリアの表面像を被検査画
   像として検出するステップとをもって行うことを特徴と
   するウエハのマクロ検査方法。
4. 【請求項４】 請求項１に記載のウエハのマクロ検査方
   法において、 前記比較を、 前記格納した基準画像にエッジ強調処理を施すステップ
   と、 該エッジ強調処理済の基準エリアを構成する各画素の、
   第１明度差以下の画素数と第２明度差以上の画素数とを
   基準値として計数し、該基準値を第１メモリ手段に記録
   するステップと、 前記基準画像に対応する前記検出した被検査画像にエッ
   ジ強調処理を施すステップと、 該エッジ強調処理済の被検査画像を構成する各画素の、
   前記第１明度差以下の画素数と前記第２明度差以上の画
   素数とを被検査値として計数し、該被検査値を第２メモ
   リ手段に記録するステップと、 前記第１および第２メモリ手段から前記基準値および前
   記被検査値をそれぞれ読み出し、これら基準値および被
   検査値を比較するステップとをもって行うことを特徴と
   するウエハのマクロ検査方法。
5. 【請求項５】 照明部がウエハに向けて検査光を照射
   し、検出部が該検査光の照明下で該ウエハの表面像を検
   出し、画像処理部が前記検出した表面像を解析して、前
   記ウエハの表面に形成されるパタンの外観検査を行うに
   当り、 前記パタンのコート不良および現像不良の検査を行うと
   き、前記表面像の解析は、 前記検出部により基準ウエハの表面像を基準画像として
   検出して、該基準画像を画像メモリ部に格納するステッ
   プと、 前記検出部により被検査ウエハの表面像を被検査画像と
   して検出するステップと、 前記画像メモリ部から前記基準画像を読み出して、該基
   準画像と前記被検査画像とを比較するステップと、 該比較の結果に応じて前記被検査ウエハの良否の判定を
   行うステップとを含むことを特徴とするウエハのマクロ
   検査方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載のウエハのマクロ検査方
   法において、 前記比較を、 前記格納した基準画像に基準テンプレートを設定するス
   テップと、 該設定した基準テンプレートを構成する各画素の明度分
   布を基準分布として第１メモリ手段に記録するステップ
   と、 前記基準テンプレートに対応する前記検出した被検査画
   像の領域に、被検査テンプレートを設定するステップ
   と、 該被検査テンプレートを構成する各画素の明度分布を被
   検査分布として第２メモリ手段に記録するステップと、 前記第１および第２メモリ手段から前記基準分布および
   前記被検査分布をそれぞれ読み出し、これら基準分布お
   よび被検査分布を比較するステップとをもって行うこと
   を特徴とするウエハのマクロ検査方法。
7. 【請求項７】 請求項６に記載のウエハのマクロ検査方
   法において、 前記基準テンプレートまたは前記被検査テンプレートの
   設定は、 前記検出した基準ウエハまたは前記検出した被検査ウエ
   ハの表面の全領域に亘る表面像にパタン形成領域を設定
   するステップと、 前記パタン形成領域を格子状に区画することにより格子
   領域を作成するステップと、 非検査領域を排除した前記格子領域を前記基準テンプレ
   ートまたは前記被検査テンプレートとするステップとを
   もって行うことを特徴とするウエハのマクロ検査方法。
8. 【請求項８】 照明部がウエハに向けて検査光を照射
   し、検出部が該検査光の照明下で該ウエハの表面像を検
   出し、画像処理部が前記検出した表面像を解析して、前
   記ウエハの表面に形成されるパタンの外観検査を行うに
   当り、 前記パタンのキズの検査を行うとき、前記表面像の解析
   は、 前記検出部により基準ウエハの表面像を基準画像として
   検出して、該基準画像を画像メモリ部に格納するステッ
   プと、 前記検出部により被検査ウエハの表面像を被検査画像と
   して検出するステップと、 前記画像メモリ部から前記基準画像を読み出して、該基
   準画像と前記被検査画像とを比較するステップと、 該比較の結果に応じて前記被検査ウエハの良否の判定を
   行うステップとを含むことを特徴とするウエハのマクロ
   検査方法。
9. 【請求項９】 請求項８に記載のウエハのマクロ検査方
   法において、 前記基準画像の検出および前記被検査画像の検出を、 前記基準ウエハまたは前記被検査ウエハに形成されるグ
   リッドラインの延在方向と、前記照明部の検査光発生面
   に垂直な方向とを、実質的に４５°の角度にして行うこ
   とを特徴とするウエハのマクロ検査方法。
10. 【請求項１０】 請求項８に記載のウエハのマクロ検査
    方法において、 前記比較を、 前記格納した基準画像にエッジ強調処理を施すステップ
    と、 該エッジ強調処理済の基準エリアを構成する各画素の、
    第１明度差以下の画素数と第２明度差以上の画素数とを
    基準値として計数し、該基準値を第１メモリ手段に記録
    するステップと、 前記基準画像に対応する前記被検査画像にエッジ強調処
    理を施すステップと、 該エッジ強調処理済の被検査画像を構成する各画素の、
    前記第１明度差以下の画素数と前記第２明度差以上の画
    素数とを被検査値として計数し、該被検査値を第２メモ
    リ手段に記録するステップと、 前記第１および第２メモリ手段から前記基準値および前
    記被検査値をそれぞれ読み出し、これら基準値および被
    検査値を比較するステップとをもって行うことを特徴と
    するウエハのマクロ検査方法。
11. 【請求項１１】 ウエハの表面に形成されるパタンの外
    観検査に用いるウエハ検査装置であって、被検査ウエハ
    の表面像と基準ウエハの表面像とをそれぞれ被検査画像
    および基準画像として検出する画像検出部と、前記検出
    された基準画像および被検査画像の比較を行い、該比較
    の結果に応じて前記被検査ウエハの良否の判定を行う画
    像処理部とを具える自動ウエハマクロ検査装置におい
    て、 前記画像検出部は、前記パタンの解像不良の検査を行う
    解像不良検査部を具えることを特徴とする自動ウエハマ
    クロ検査装置。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の自動ウエハマクロ
    検査装置において、 前記解像不良検査部は、 前記ウエハの表面に拡散光を照射する拡散照明と、 前記ウエハの前記表面像を検出する第１検出部と、 前記ウエハを支持する支持部とを具えることを特徴とす
    る自動ウエハマクロ検査装置。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の自動ウエハマクロ
    検査装置において、 前記支持部は、前記拡散照明に対して前記ウエハの相対
    位置を調節する機構を有していることを特徴とする自動
    ウエハマクロ検査装置。
14. 【請求項１４】 請求項１２に記載の自動ウエハマクロ
    検査装置において、 前記拡散照明は、前記ウエハの品種および該ウエハに形
    成するパタンに応じて、照射する光量を変化させる機能
    を有していることを特徴とする自動ウエハマクロ検査装
    置。
15. 【請求項１５】 ウエハの表面に形成されるパタンの外
    観検査に用いるウエハ検査装置であって、被検査ウエハ
    の表面像と基準ウエハの表面像とをそれぞれ被検査画像
    および基準画像として検出する画像検出部と、前記検出
    された基準画像および被検査画像の比較を行い、該比較
    の結果に応じて前記被検査ウエハの良否の判定を行う画
    像処理部とを具える自動ウエハマクロ検査装置におい
    て、 前記画像検出部は、前記パタンのコート不良および現像
    不良の検査を行うコート・現像不良検査部を具えること
    を特徴とする自動ウエハマクロ検査装置。
16. 【請求項１６】 請求項１５に記載の自動ウエハマクロ
    検査装置において、 前記コート・現像不良検査部は、 前記ウエハの表面に拡散光を照射する拡散照明と、 前記ウエハの前記表面像を検出する第２検出部と、 前記ウエハを支持する支持部とを具えることを特徴とす
    る自動ウエハマクロ検査装置。
17. 【請求項１７】 請求項１６に記載の自動ウエハマクロ
    検査装置において、 前記拡散照明は、前記ウエハの品種および該ウエハに形
    成するパタンに応じて、照射する光量を変化させる機能
    を有していることを特徴とする自動ウエハマクロ検査装
    置。
18. 【請求項１８】 請求項１６に記載の自動ウエハマクロ
    検査装置において、 前記拡散光を前記ウエハの表面に向けて反射させ、該ウ
    エハの表面から反射された前記拡散光を前記第２検出部
    の側に向けて透過させるハーフミラーを具えることを特
    徴とする自動ウエハマクロ検査装置。
19. 【請求項１９】 ウエハの表面に形成されるパタンの外
    観検査に用いるウエハ検査装置であって、被検査ウエハ
    の表面像と基準ウエハの表面像とをそれぞれ被検査画像
    および基準画像として検出する画像検出部と、前記検出
    された基準画像および被検査画像の比較を行い、該比較
    の結果に応じて前記被検査ウエハの良否の判定を行う画
    像処理部とを具える自動ウエハマクロ検査装置におい
    て、 前記画像検出部は、前記パタンのキズの検査を行うキズ
    検査部を具えることを特徴とする自動ウエハマクロ検査
    装置。
20. 【請求項２０】 請求項１９に記載の自動ウエハマクロ
    検査装置において、 前記キズ検査部は、 前記ウエハの表面にスポット光を照射するスポット照明
    と、 前記ウエハの前記表面像を検出する第３検出部と、 前記ウエハを支持する支持部とを具えることを特徴とす
    る自動ウエハマクロ検査装置。
21. 【請求項２１】 請求項２０に記載の自動ウエハマクロ
    検査装置において、 前記支持部は、前記拡散照明に対して前記ウエハの相対
    位置を調節する機構を有していることを特徴とする自動
    ウエハマクロ検査装置。
22. 【請求項２２】 請求項２０に記載の自動ウエハマクロ
    検査装置において、 前記スポット照明は、前記ウエハの品種および該ウエハ
    に形成するパタンに応じて、照射する光量を変化させる
    機能を有していることを特徴とする自動ウエハマクロ検
    査装置。
23. 【請求項２３】 請求項２０に記載の自動ウエハマクロ
    検査装置において、 前記基準ウエハまたは前記被検査ウエハに形成されるグ
    リッドラインの延在方向と、前記照明部の検査光発生面
    に垂直な方向とが、実質的に４５°の角度になるよう
    に、前記スポット照明が設けられていることを特徴とす
    る自動ウエハマクロ検査装置。