JPH11274254A - 外観検査装置および外観検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定に膜厚むらの検出を行なうことができる
外観検査装置を提供する。 【解決手段】 外観検査装置は、検査対象物の画像デー
タを記憶するための画像データ記憶部１６と、画像デー
タ記憶部１６に接続され、各々サイズの異なる複数の検
査ウィンドウを、画像データの複数の計測位置に順次設
定するための検査ウィンドウ設定部１８と、検査ウィン
ドウ設定部１８の出力に接続され、検査ウィンドウ内の
画像データの濃度値より濃度分散を計測するための濃度
分散計測部２０と、濃度分散計測部２０の出力に接続さ
れ、濃度分散と検査ウィンドウのサイズに応じた判定基
準値とを比較し、検査対象物の良否判定を行なうための
判定処理部２２とを含む。なお、この外観検査装置をも
ちいた外観検査方法も開示されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外観検査装置およ
び外観検査方法に関し、特に、半導体製造工程において
パターニングされたウエハの塗布不良・現像不良に起因
する膜厚むら、傷、および異物などのマクロ検査を高速
に行なう外観検査装置および外観検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】パターン付ウエハの欠陥は、欠陥の大き
さや表われ方より、大きく２つに分けられる。１つめの
欠陥は、サブμｍから数μｍ程度の微小な大きさのパタ
ーン欠陥や異物である。２つめの欠陥は、ウエハ全体ま
たはチップ全体にわたって表われる巨視的な膜厚むら、
浅い傷およびしみなどの淡い濃度値の欠陥である。この
うち、１つめの微小な大きさの欠陥検出に関しては、顕
微鏡により得られた高解像度の画像をセル比較やダイｔ
ｏダイ比較などの方法で画像処理することにより、自動
的にウエハの不良を検出し、ウエハの良品検査を行なう
装置が実用化されている。

【０００３】しかし、２つめの淡い濃度値の欠陥検出に
関しては、任意の位置、角度から照明光をウエハに照射
し、そのウエハを人間が直接目視することにより、ウエ
ハの良否検査を行なっていた。そこで、この２つめの不
良の判定に関しても、特開平８−２４７９５８号公報に
開示の外観検査装置や、特開平９−１７２０４４号公報
に開示のマクロ検査装置のように、照明を照射した際の
散乱光濃度値を計測しウエハの良否を自動判定する装置
が提案されている。

【０００４】特開平８−２４７９５８号公報に開示の外
観検査装置では、良品ウエハの画像データ上に９チップ
程度を含む検査ウィンドウを設定し、検査ウィンドウ内
の画像データの平均濃度値、濃度上限値、濃度下限値を
算出する。同様に不良品ウエハについても、濃度値が高
い欠陥については濃度下限値を、濃度値が低い欠陥につ
いては濃度上限値をそれぞれ算出する。このようなデー
タを統計上十分な数取得した上で、良品・不良品を分別
する上限しきい値および下限しきい値を決定し、この上
限しきい値、下限しきい値にもとづきウエハの良否判定
が行なわれる。同一種類のウエハについては同一のしき
い値が適用される。また、これらのしきい値は、検査ウ
ィンドウの設定位置にも依存しない。

【０００５】特開平９−１７２０４４号公報に開示のマ
クロ検査装置も、同様にウエハの種類ごとに良品濃度値
の上限しきい値および下限しきい値を設定し、ウエハの
良否判定を行なうものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の外観検
査装置およびマクロ検査装置を用いてウエハの膜厚むら
について検査する場合を考えると、同一種類のウエハで
あっても、散乱光濃度値は膜厚のみには依存せず、ウエ
ハの微妙な表面状態や成分差によっても異なってくる。
このため、同一種類のウエハであっても不良となる濃度
値はさまざまな値となり、一律の値を用いて検査するこ
とは困難である。したがって、濃度値以外の値を用いて
濃度のむらを検出する方法が要求される。

【０００７】また、傷・異物についても本来良品の濃度
値がばらついているため、同様に一律の値を用いて分別
することは困難である。たとえば、全体的に濃度値が高
いウエハに傷がついたために、ウエハの濃度値が下がっ
たとしても、良品濃度値の下限を必ずしも下回るとは限
らない。

【０００８】本発明は、上述の課題を解決するためにな
されたもので、その目的は、安定に膜厚むらの検出を行
なうことができる外観検査装置および外観検査方法を提
供することである。

【０００９】本発明の他の目的は、安定に膜厚むらの検
出を行なうことができ、かつ判定基準値の設定およびチ
ューニングを容易に行なうことができる外観検査装置お
よび外観検査方法を提供することである。

【００１０】本発明のさらに他の目的は、安定に傷や異
物の検出を行なうことができる外観検査装置および外観
検査方法を提供することである。

【００１１】本発明のさらに他の目的は、安定に傷や異
物の検出を行なうことができ、かつ判定基準値の設定お
よびチューニングを容易に行なうことができる外観検査
装置および外観検査方法を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
係る外観検査装置は、検査対象物の画像データを記憶す
るための画像データ記憶手段と、画像データ記憶手段に
接続され、各々サイズの異なる複数の検査ウィンドウ
を、画像データの複数の計測位置に順次設定するための
検査ウィンドウ設定手段と、検査ウィンドウ設定手段の
出力に接続され、検査ウィンドウ内の画像データの濃度
値より濃度分散を計測するための濃度分散計測手段と、
濃度分散計測手段の出力に接続され、濃度分散と検査ウ
ィンドウのサイズに応じた判定基準値とを比較し、検査
対象物の良否判定を行なうための判定処理手段とを含
む。

【００１３】請求項１に記載の発明によると、検査ウィ
ンドウ設定部と、濃度分散計測部とにより、検査ウィン
ドウのサイズを変えながら検査ウィンドウ内の濃度分散
を求める。判定処理部が濃度分散に基づき検査対象物の
良否判定を行なう。濃度分散は、ウエハ毎の濃度ばらつ
きに影響されない。このため、安定に膜厚むらのみを検
出することができる。

【００１４】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明の構成に加えて、濃度分散計測手段の出力に接続
され、良品検査対象物の画像データより求められる複数
の濃度分散の最大値を求め、最大値を検査ウィンドウの
サイズに応じた判定基準値として記憶するための判定基
準値作成記憶手段をさらに含む。

【００１５】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明の作用、効果に加えて、判定基準値を学習により
得ることができる。このため、判定基準値の設定および
チューニングを容易に行なうことができる。

【００１６】請求項３に記載の発明に係る外観検査装置
は、検査対象物の画像データを記憶するための画像デー
タ記憶手段と、画像データの所定領域を所定サイズの検
査フィルタで順次走査し、検査フィルタ内の画像データ
の濃度値より最大値を求め、最大値を濃度値とする最大
値画像データを作成するための最大値フィルタ処理手段
と、画像データの濃度値と最大値画像データとの間で所
定の演算を施すための画像間演算手段と、画像間演算手
段の演算結果と判定基準値とを比較し、検査対象物の良
否判定を行なうための判定処理手段とを含む。

【００１７】請求項３に記載の発明によると、フィルタ
内の画像データの濃度値の最大値と画像データの濃度値
との間に施された所定の演算結果を用いて検査対象物の
良否判定が行なわれる。このため、画像データの濃度値
が全体的に大きくなったり小さくなったりした場合や、
画像データ内に濃度むらがある場合においても、それら
に影響されることなく、周辺に比べ濃度値の大きい傷や
異物のみを安定して検出することができる。

【００１８】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の発明の構成に加えて、画像間演算手段の出力に接続さ
れ、良品検査対象物の画像データに対する、画像間演算
手段の演算結果を判定基準値として記憶するための判定
基準値作成記憶手段をさらに含む。

【００１９】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の発明の作用、効果に加えて、判定基準値を学習により
得ることができる。このため、判定基準値の設定および
チューニングを容易に行なうことができる。

【００２０】請求項５に記載の発明は、請求項３または
４に記載の発明の構成に加えて、上記画像間演算手段
は、最大値画像データの濃度値から画像データの濃度値
を減算した結果の最大値を求めるための手段を含む。

【００２１】請求項５に記載の発明は、請求項３または
４に記載の発明の作用、効果に加えて、フィルタ内の画
像データの濃度値の最大値と原画像の画像データとの差
値に基づき検査対象物の良否判定が行なわれる。この差
値は、ウエハ毎の濃度ばらつきに影響されない。このた
め、周辺に比べ濃度値の大きい傷や異物のみを安定に検
出することができる。

【００２２】請求項６に記載の発明は、請求項３〜５の
いずれかに記載の発明の構成に加えて、上記検査フィル
タのサイズは、検出可能な検査対象物の欠陥のサイズと
の関係で定められる請求項６に記載の発明は、請求項３
〜５に記載の発明の作用、効果に加えて、検出したいサ
イズの欠陥のみを安定に検出することができる。

【００２３】請求項７に記載の発明に係る外観検査装置
は、検査対象物の画像データを記憶するための画像デー
タ記憶手段と、画像データの所定領域を所定サイズの検
査フィルタで順次走査し、検査フィルタ内の画像データ
の濃度値より最小値を求め、最小値を濃度値とする最小
値画像データを作成するための最小値フィルタ処理手段
と、画像データの濃度値と最小値画像データとの間で所
定の演算を施すための画像間演算手段と、画像間演算手
段の演算結果と判定基準とを比較し、検査対象物の良否
判定を行なうための判定処理手段とを含む。

【００２４】請求項７に記載の発明によると、フィルタ
内の画像データの濃度値の最小値と画像データの濃度値
との間に施された所定の演算結果を用いて検査対象物の
良否判定が行なわれる。このため、画像データの濃度値
が全体的に大きくなったり小さくなったりした場合や、
画像データ内に濃度むらがある場合においても、それら
に影響されることなく、周辺に比べ濃度値の小さい傷や
異物のみを安定して検出することができる。

【００２５】請求項８に記載の発明は、請求項７に記載
の発明の構成に加えて、画像間演算手段の出力に接続さ
れ、良品検査対象物の画像データに対する、画像間演算
手段の演算結果を判定基準値として記憶するための判定
基準値作成記憶手段をさらに含む。

【００２６】請求項８に記載の発明は、請求項７に記載
の発明の作用、効果に加えて、判定基準値を学習により
得ることができる。このため、判定基準値の設定および
チューニングを容易に行なうことができる。

【００２７】請求項９に記載の発明は、請求項７または
８に記載の発明の構成に加えて、上記画像間演算手段
は、画像データの濃度値から最小値画像データの濃度値
を減算した結果の最大値を求めるための手段を含む。

【００２８】請求項９に記載の発明は、請求項７または
８に記載の発明の作用、効果に加えて、フィルタ内の画
像データの濃度値の最小値と原画像の画像データとの差
値に基づき検査対象物の良否判定が行なわれる。この差
値は、ウエハ毎の濃度ばらつきに影響されない。このた
め、周辺に比べ濃度値の小さい傷や異物のみを安定に検
出することができる。

【００２９】請求項１０に記載の発明は、請求項７〜９
のいずれかに記載の発明の構成に加えて、上記検査フィ
ルタのサイズは、検出可能な検査対象物の欠陥のサイズ
との関係で定められる。

【００３０】請求項１０に記載の発明は、請求項７〜９
に記載の発明の作用、効果に加えて、検出したいサイズ
の欠陥のみを安定に検出することができる。

【００３１】請求項１１に記載の発明に係る外観検査方
法は、検査対象物の画像データの計測位置に所定サイズ
の検査ウィンドウを設定する第１のステップと、検査ウ
ィンドウ内の画像データより濃度分散を計測する第２の
ステップと、濃度分散と検査ウィンドウのサイズに応じ
た判定基準値とを比較し、検査対象物の良否判定を行な
う第３のステップと、画像データの計測位置を順次変更
し、第１のステップ、第２のステップ、および第３のス
テップを所定回数繰返し実行する第４のステップと、検
査ウィンドウのサイズを順次変更し、第１のステップ、
第２のステップ、第３のステップ、および第４のステッ
プを所定回数繰返し実行する第５のステップとを含む。

【００３２】請求項１１に記載の発明によると、検査ウ
ィンドウのサイズを変えながら検査ウィンドウ内の濃度
分散が求められ、濃度分散に基づき検査対象物の良否判
定が行なわれる。濃度分散は、ウエハ毎の濃度ばらつき
に影響されない。このため、安定に膜厚むらのみを検出
することができる。

【００３３】請求項１２に記載の発明に係る外観検査方
法は、検査対象物の画像データの計測位置に所定サイズ
の検査ウィンドウを設定する第１のステップと、検査ウ
ィンドウ内の画像データを所定サイズの検査フィルタで
順次走査し、検査フィルタ内の画像データの濃度値の最
大値を算出し、最大値を濃度値とする最大値画像データ
を作成する第２のステップと、最大値画像データと、検
査ウィンドウ内の画像データとの間で所定の演算を行な
う第３のステップと、第３のステップで求められた演算
結果と、所定の判定基準値とを比較し、検査対象物の良
否判定を行なう第４のステップと、画像データの計測位
置を順次変更し、第１のステップ、第２のステップ、第
３のステップ、および第４のステップを所定回数繰返し
実行する第５のステップとを含む。

【００３４】請求項１２に記載の発明によると、フィル
タ内の画像データの濃度値の最大値と画像データの濃度
値との間に施された所定の演算結果を用いて検査対象物
の良否判定が行なわれる。このため、画像データの濃度
値が全体的に大きくなったり小さくなったりした場合
や、画像データ内に濃度むらがある場合においても、そ
れらに影響されることなく、周辺に比べ濃度値の大きい
傷や異物のみを安定して検出することができる。

【００３５】請求項１３に記載の発明に係る外観検査方
法は、検査対象物の画像データの計測位置に所定サイズ
の検査ウィンドウを設定する第１のステップと、検査ウ
ィンドウ内の画像データを所定サイズの検査フィルタで
順次走査し、検査フィルタ内の画像データの濃度値の最
小値を算出し、最小値を濃度値とする最小値画像データ
を作成する第２のステップと、最小値画像データと、検
査ウィンドウ内の画像データとの間で所定の演算を行な
う第３のステップと、第３のステップで求められた演算
結果と、所定の判定基準値とを比較し、検査対象物の良
否判定を行なう第４のステップと、画像データの計測位
置を順次変更し、第１のステップ、第２のステップ、第
３のステップ、および第４のステップを所定回数繰返し
実行する第５のステップとを含む。

【００３６】請求項１３に記載の発明によると、フィル
タ内の画像データの濃度値の最小値と画像データの濃度
値との間に施された所定の演算結果を用いて検査対象物
の良否判定が行なわれる。このため、画像データの濃度
値が全体的に大きくなったり小さくなったりした場合
や、画像データ内に濃度むらがある場合においても、そ
れらに影響されることなく、周辺に比べ濃度値の小さい
傷や異物のみを安定して検出することができる。

【００３７】

【発明の実施の形態】［実施の形態１］図１を参照し
て、本発明の実施の形態１によるパターン付ウエハ外観
検査装置は、画像入力部１２と、画像入力インタフェー
ス部１４と、画像データ記憶部１６と、検査ウィンドウ
設定部１８と、濃度分散計測部２０と、判定処理部２２
と、良品基準作成／記憶部２４と、全体制御部２６と、
ＸＹθＺステージ２８と、照明光源３２とを含む。

【００３８】照明光源３２は、ＸＹθＺステージ２８上
に載置された被検査ウエハ３０に対して、任意の位置、
角度より照明光３４を照射する。画像入力部１２は、被
検査ウエハ３０のアナログ画像信号を画像入力インタフ
ェース部１４に与える。画像入力インタフェース部１４
は、そのアナログ画像信号ををデジタル化し、画像デー
タ記憶部１６に記憶する。同時に、画像入力インタフェ
ース部１４は、画像データに対してシェーディング補正
を行なう。検査ウィンドウ設定部１８は、画像データ記
憶部１６に記憶された画像データに対して、所定サイズ
の検査ウィンドウを所定位置に設定する。

【００３９】濃度分散計測部２０は、検査ウィンドウ設
定部１８に接続され、検査ウィンドウ設定部１８で設定
された検査ウィンドウ内の画像データの濃度値より濃度
分散を計測する。判定処理部は、濃度分散計測部２０で
計測された濃度分散と、後述の良品基準作成／記憶部２
４に記憶された判定基準値とを比較し、ウエハの良否判
定を行なう。良品基準作成／記憶部２４は、良品のウエ
ハより濃度分散を求め、その濃度分散に基づき、判定基
準値を作成し、自身に記憶する。ＸＹθＺステージ２８
は、画像入力時に被検査ウエハ３０の位置決めを行な
う。全体制御部２６は、上述したパターン付ウエハ外観
検査装置の各部の制御を行なう。

【００４０】濃度分散計測部２０で計測される濃度分散
は、データの分布の大きさを示しており、一般的には下
記の式（１）で表わされる。

【００４１】

【数１】

【００４２】濃度分散の値は、ウエハの平均的な濃度値
とは関係なく、ウィンドウ内での濃度差、すなわち膜厚
むらが大きいほど大きくなる。このためウエハが全体的
に明るい場合と、暗い場合とで同様の値を得ることがで
き、安定して膜厚むらの検査を行なうことができる。

【００４３】図２を参照して、良品ウエハおよび不良品
ウエハと濃度分散との関係を説明する。図２（Ａ）を参
照して、良品ウエハ４６上には複数のチップ４４が形成
されている。９個のチップ４４を囲うように検査ウィン
ドウ４２が設定されているものとする。図２（Ｂ）を参
照して、不良品ウエハ４７上には、良品ウエハ４６と同
様に複数のチップ４４が形成されており、同様の検査ウ
ィンドウ４５が設定されているものとする。不良品ウエ
ハ４７の検査ウィンドウ４５内には図中斜線で示すよう
な膜厚むらがあるものとする。

【００４４】図２（Ｃ）を参照して、良品ウエハ４６の
検査ウィンドウ４２内の濃度分布は破線のようになり、
不良品ウエハ４７の検査ウィンドウ４５内の濃度分布は
実線のようになる。このように検査ウィンドウ４２内に
膜厚むらが生じると濃度値にはばらつきが生ずるため、
検査ウィンドウ４５内の濃度分散に比べて、検査ウィン
ドウ４２の濃度分散が大きくなる。従って、良品ウェハ
４６の検査ウィンドウ４２内の濃度分散を判定基準値と
して設定しておき、検査時に計測された濃度分散と判定
基準値とを比較することにより、ウェハの良否判定が可
能である。また、膜厚むらはウエハのどの位置にどの程
度の大きさで現れるかが予測不能である。しかし、種々
の大きさの検査ウィンドウでウエハ面全体を走査し、濃
度分散を計測することにより、安定してウエハの良否検
査を行なうことが可能となる。

【００４５】図３を参照して、判定基準値を登録する処
理について説明する。画像入力部１２は、ＸＹθＺステ
ージ２８上に載置された良品ウエハのアナログ画像信号
を画像入力インタフェース部１４に与える（Ｓ１０
０）。画像入力インタフェース部１４は、良品ウエハの
アナログ画像信号をデジタル化し、シェーディング補正
を行ない、デジタル化された画像データを画像データ記
憶部１６に記憶する（Ｓ１０１）。検査ウィンドウ設定
部１８は、良品ウエハの検査領域をスキャンする検査ウ
ィンドウのサイズと、スキャン開始位置とを設定する
（Ｓ１０２）。

【００４６】濃度分散計測部２０は、検査ウィンドウ内
の画像データの濃度値より、式（１）に基づき、濃度分
散を計測する（Ｓ１０３）。良品基準作成／記憶部２４
は、濃度分散計測部２０で計測された濃度分散の最大値
を算出し、判定基準値として記憶する（Ｓ１０４）。判
定基準値はサイズの異なる検査ウィンドウごとにそれぞ
れ設けられている。検査ウィンドウ設定部１８は、現在
設定されているサイズの検査ウィンドウにより、ウエハ
内のすべての検査位置に対する濃度分散の計測が終了し
たか否かを判定する（Ｓ１０５）。濃度分散を計測して
いない検査位置が存在すれば（Ｓ１０５でＮＯ）、検査
ウィンドウ設定部１８は、検査位置の変更を行ない、新
たに検査ウィンドウの設定を行なう（Ｓ１０６）。その
後Ｓ１０３以降の処理を繰返す。

【００４７】現在設定されているサイズの検査ウィンド
ウによる濃度分散の計測が完了したと判断した場合には
（Ｓ１０５でＹＥＳ）、検査ウィンドウ設定部１８は、
すべてのサイズの検査ウィンドウによる濃度分散の計測
が終了したか否かを判断する（Ｓ１０７）。すべてのサ
イズの検査ウィンドウによる処理が完了していないと判
断した場合には（Ｓ１０７でＮＯ）、検査ウィンドウ設
定部１８は、検査ウィンドウのサイズを変更し（Ｓ１０
８）、Ｓ１０３以降の処理を繰返す。すべてのサイズの
検査ウィンドウに基づく処理が完了したと判断した場合
には（Ｓ１０７でＹＥＳ）、判定基準値登録処理を完了
する（Ｓ１０９）。この時点で、良品基準作成／記憶部
２４には、検査ウィンドウのサイズ毎の判定基準値が記
憶されていることになる。

【００４８】図４を参照して、ウエハの良否検査処理に
ついて説明する。画像入力部１２は、ＸＹθＺステージ
２８上に載置された被検査ウエハ３０のアナログ画像信
号を画像入力インタフェース部１４に与える（Ｓ２０
０）。画像入力インタフェース部１４は、アナログ画像
信号をデジタル化し、シェーディング補正を行ない、デ
ジタル化された画像データを画像データ記憶部１６に記
憶する（Ｓ２０１）。検査ウィンドウ設定部１８は、検
査ウィンドウのサイズおよび検査位置の初期化を行な
い、画像データ記憶部１６に記憶された画像データに検
査ウィンドウを設定する（Ｓ２０２）。

【００４９】濃度分散計測部２０は、画像データの検査
ウィンドウ内の濃度値より、式（１）に基づき、濃度分
散を計測する（Ｓ２０３）。判定処理部２２は、濃度分
散計測部２０で計測された濃度分散が現在設定されてい
るサイズの検査ウィンドウに対する判定基準値より大き
いか否かを判断する（Ｓ２０４）。濃度分散が判定基準
値より大きいと判断された場合には（Ｓ２０４でＹＥ
Ｓ）、ウエハが不良品であるとの判定を行ない、処理を
終了する（Ｓ２１０）。濃度分散が判定基準値より小さ
い場合には（Ｓ２０４でＮＯ）、検査ウィンドウ設定部
１８が、現在設定されているサイズの検査ウィンドウに
よるすべての検査位置での検査が終了したか否かを判断
する（Ｓ２０５）。

【００５０】すべての検査位置での検査が終了していな
いと判断された場合には（Ｓ２０５でＮＯ）、検査ウィ
ンドウ設定部１８は、検査位置の変更を行ない、検査ウ
ィンドウの設定を行なう（Ｓ２０６）。その後Ｓ２０３
以降の処理を繰返す。すべての検査位置での検査が終了
したと判断された場合には（Ｓ２０５でＹＥＳ）、検査
ウィンドウ設定部１８は、すべてのサイズでの検査処理
が完了したか否かを判断する（Ｓ２０８）。

【００５１】すべてのサイズの検査ウィンドウによる検
査が終了していないと判断された場合には（Ｓ２０８で
ＮＯ）、検査ウィンドウ設定部１８は、検査ウィンドウ
のサイズを変更し、検査ウィンドウの設定を行ない（Ｓ
２０７）、Ｓ２０３以降の処理を繰返す。すべてのサイ
ズの検査ウィンドウによる処理が終了した場合には（Ｓ
２０８でＹＥＳ）、判定処理部２２は、被検査ウエハ３
０が良品であるとの判定を行ない処理を終了する（Ｓ２
０９）。

【００５２】このように、サイズの異なる検査ウィンド
ウおよび検査ウィンドウ内の画像データの濃度分散を用
いることにより、様々なサイズの膜厚むらを安定に検出
することができる。

【００５３】［実施の形態２］図５を参照して、実施の
形態２に係るパターン付ウエハ外観検査装置は、画像入
力部１２と、画像入力インタフェース部１４と、画像デ
ータ記憶部１６と、検査ウィンドウ設定部１８と、最大
値・最小値フィルタ処理部５２と、画像間演算部５４
と、判定処理部５６と、良品基準作成／記憶部５８と、
全体制御部６０と、照明光源３２とを含む。

【００５４】図１を参照して説明を行なった実施の形態
１によるパターン付ウエハ外観検査装置と同一の部品に
は同一の参照符号を付している。それらの名称および機
能も同一であるため、説明の繰返しは行なわない。

【００５５】最大値・最小値フィルタ処理部５２は、検
査ウィンドウ設定部１８の出力に接続され、検査ウィン
ドウ内の画像データを所定サイズの最大値フィルタおよ
び最小値フィルタで走査しフィルタ内の最大値および最
小値をそれぞれ順次算出する。画像間演算部５４は、上
述の最大値より原画像の画像データの濃度値を減じた値
を算出する。また、原画像の画像データの濃度値より上
述の最小値を減じた値を算出する。判定処理部５６は、
画像間演算部５４の出力に接続され、上述の２つの算出
値と良品基準作成／記憶部５８に記憶された２つの判定
基準値とをそれぞれ比較し、ウエハの良否判定を行な
う。良品基準作成／記憶部５８は、良品ウエハの画像デ
ータより判定基準値を作成し、記憶する。全体制御部６
０は、上述したパターン付ウエハ外観検査装置の各部の
制御を行なう。

【００５６】図６を参照して、原画像の画像データと最
大値・最小値フィルタ処理後の画像データとの関係につ
いて説明する。なお、図６では、簡単のため１次元のデ
ータにつき説明を行なう。実際の画像データは２次元の
デジタルデータであるが、同様の原理が適用される。図
６（Ａ）を参照して、フィルタ上に周囲の濃度値に比べ
大きな濃度値を持つ、輝度むらや輝度ばらつきのある傷
や異物がある場合を考える。原画像の画像データの濃度
値を図中実線で示す。座標Ａにおける濃度値が周囲の濃
度値に比べ大きいことが分かる。

【００５７】この原画像の画像データに最小値フィルタ
をかけた画像データの濃度値を図中破線で示す。最小値
フィルタは、フィルタ内の濃度値の最小値をそのフィル
タの中心位置の濃度値とする非線型フィルタである。こ
のフィルタで検査ウィンドウ内の全体を走査すれば、濃
度値の局所的な最小値を連結した画像データを得ること
ができる。最小値フィルタ処理により、最小値フィルタ
のサイズ以下の明るい傷または異物を除いた画像データ
を得ることができる。したがって、原画像の画像データ
の濃度値から処理画像の画像データの濃度値を減じる
と、座標Ａのようにフィルタサイズ以下の傷や異物の部
分では、差分値は大きな値を示し、傷や異物がない部分
の差分値は小さな値を示す。

【００５８】図６（Ｂ）を参照して、フィルタ上に周囲
の濃度値に比べ小さな濃度値を持つ、輝度むらや輝度ば
らつきのある傷や異物について考える。原画像の画像デ
ータの濃度値を図中実線で示す。座標Ｂにおける濃度値
が周囲の濃度値に比べ小さいことが分かる。

【００５９】この原画像の画像データに最大値フィルタ
をかけた画像データの濃度値を図中破線で示す。最大値
フィルタは、フィルタ内の濃度値の最大値をそのフィル
タの中心位置の濃度値とする非線型フィルタである。こ
のフィルタで検査ウィンドウ内の全体を走査すれば、濃
度値の局所的な最大値を連結した画像データを得ること
ができる。最大値フィルタ処理により、最大値フィルタ
のサイズ以下の暗い傷または異物を除いた画像データを
得ることができる。したがって、処理画像の画像データ
の濃度値から原画像の画像データの濃度値を減じると、
座標Ｂのようにフィルタサイズ以下の傷や異物の部分で
は、差分値は大きな値を示し、傷や異物がない部分の差
分値は小さな値を示す。

【００６０】図６（Ｃ）を参照して、良品ウエハの画像
データの濃度値を実線で示し、その画像データに最大値
フィルタおよび最小値フィルタをかけた処理画像をそれ
ぞれ破線で示す。原画像の画像データの濃度値から最小
値フィルタ処理後の処理画像の濃度値を減じた値、およ
び最大値フィルタ処理後の処理画像の濃度値から原画像
の画像データの濃度値を減じた値は、それぞれいずれの
位置においても小さな値を示す。このため、原画像の画
像データの濃度値から最小値フィルタ処理後の処理画像
を減じた値の最大値、および最大値フィルタ処理後の処
理画像の濃度値から原画像の画像データの濃度値を減じ
た値の最大値を判定基準値として用いることができる。
前述の図６（Ａ）の座標Ａでの差分値および図６（Ｂ）
の座標Ｂでの差分値は、それぞれ判定基準値よりも大き
な値となる。このため、周囲よりも濃度値が明るい傷や
異物、および周囲よりも濃度値が小さい傷や異物を安定
に検出することができる。また、判定基準値の登録作業
も容易に行なうことができる。

【００６１】図７〜図８を参照して、パターン付ウエハ
外観検査装置が実行する処理について説明する。図７を
参照して、判定基準値の登録処理について説明する。画
像入力部１２が、ＸＹθＺステージ２８上に載置された
良品のウエハのアナログ画像信号を画像入力インタフェ
ース部１４に与える（Ｓ３００）。画像入力インタフェ
ース部１４は、良品ウエハのアナログ画像信号をデジタ
ル化し、シェーディング補正を行なった後、画像データ
を画像データ記憶部１６に記憶する（Ｓ３０１）。検査
ウィンドウ設定部１８は、検査ウィンドウのサイズをチ
ップのサイズに設定し、検査ウィンドウを１番目のチッ
プの位置に設定する。また、最大値フィルタおよび最小
値フィルタのそれぞれのサイズを所定のサイズに設定
し、それぞれ検査ウィンドウ内の所定の位置に設定する
（Ｓ３０２）。フィルタサイズは、検出したい傷や異物
との関係で定められる。すなわち、検出したい傷や異物
の大きさにフィルタサイズを合わせておけば、フィルタ
サイズより小さな傷や異物のみを検出し、フィルタサイ
ズより大きな傷や異物を検出しないようにすることがで
きる。

【００６２】最大値・最小値フィルタ処理部５２は、最
大値フィルタおよび最小値フィルタで検査ウィンドウ内
を順次走査し、最大値フィルタ内の画像データの濃度値
の最大値より構成される最大値画像データ、および最小
値フィルタ内の画像データの濃度値の最大値より構成さ
れる最小値画像データを作成する（Ｓ３０３）。

【００６３】画像間演算部５４は、Ｓ３０３で算出され
た最大値画像データの濃度値より検査ウィンドウ内の原
画像データの濃度値を減じたそれぞれの値の最大値を算
出し、格納する（Ｓ３０４）。また、画像間演算部５４
は、検査ウィンドウ内の原画像データの濃度値よりＳ３
０３で算出された最小値画像データの濃度値を減じたそ
れぞれの値の最大値を算出し、良品基準作成／記憶部５
８に格納する（Ｓ３０５）。

【００６４】検査ウィンドウ設定部１８は、ウエハ内の
すべてのチップについて、上述のＳ３０３〜Ｓ３０５の
処理が実行されたか否かを判断する（Ｓ３０６）。すべ
てのチップに対して上述の処理が実行されていなければ
（Ｓ３０６でＮＯ）、検査ウィンドウ設定部１８が検査
ウィンドウを次のチップに設定し（Ｓ３０７）、Ｓ３０
３以降の処理が繰返される。すべてのチップに対して上
述の処理が実行されていれば（Ｓ３０６でＹＥＳ）、良
品基準作成／記憶部に記憶されているＳ３０４の処理で
の最大値およびＳ３０５の処理での最大値が判定基準値
とされ、処理を終了する（Ｓ３０８）。

【００６５】図８を参照して、パターン付ウエハ外観検
査装置による外観検査処理について説明する。画像入力
部１２が、ＸＹθＺステージ２８上に載置された被検査
ウエハ３０のアナログ画像信号を画像入力インタフェー
ス部１４に与える（Ｓ４００）。画像入力インタフェー
ス部１４は、被検査ウエハ３０のアナログ画像信号をデ
ジタル化し、シェーディング補正を行なった後、画像デ
ータを画像データ記憶部１６に記憶する（Ｓ４０１）。
検査ウィンドウ設定部１８は、検査ウィンドウのサイズ
をチップのサイズに設定し、検査ウィンドウを１番目の
チップの位置に設定する。また、最大値フィルタおよび
最小値フィルタのそれぞれのサイズを所定のサイズに設
定し、それぞれ検査ウィンドウ内の所定の位置に設定す
る（Ｓ４０２）。フィルタサイズは、図７を参照して説
明したＳ３０２の処理で用いられたフィルタサイズと同
一のサイズとする。

【００６６】最大値・最小値フィルタ処理部５２は、最
大値フィルタおよび最小値フィルタで検査ウィンドウ内
を順次走査し、最大値フィルタ内の画像データの濃度値
の最大値より構成される最大値画像データ、および最小
値フィルタ内の画像データの濃度値の最大値より構成さ
れる最小値画像データを作成する（Ｓ４０３）。

【００６７】画像間演算部５４は、Ｓ４０３で算出され
た最大値画像データの濃度値より検査ウィンドウ内の原
画像データの濃度値を減じたそれぞれの値の最大値Ｍｉ
を算出する（Ｓ４０４）。また、画像間演算部５４は、
検査ウィンドウ内の原画像データの濃度値よりＳ４０３
で算出された最小値画像データの濃度値を減じたそれぞ
れの値の最大値ｍｉを算出する（Ｓ４０５）。

【００６８】判定処理部５６は、Ｓ４０４およびＳ４０
５のそれぞれの処理で算出された最大値Ｍｉおよびｍｉ
と、良品基準作成／記憶部５８に記憶された２つの判定
基準値とをそれぞれ比較し、最大値Ｍｉおよびｍｉが、
判定基準値よりそれぞれ大きいか否かを判断する（Ｓ４
０６）。最大値Ｍｉが最大値フィルタ処理用の判定基準
値よりも大きいか、または最大値ｍｉが最小値フィルタ
処理用の判定基準値よりも大きい場合には（Ｓ４０６で
ＹＥＳ）、判定処理部５６は、被検査ウエハ３０が不良
品であると判定して、処理を終了する（Ｓ４０９）。最
大値Ｍｉおよびｍｉのいずれもが判定基準値よりも小さ
い場合には（Ｓ４０６でＮＯ）、検査ウィンドウ内のす
べてのチップに対して、検査ウィンドウの設定が行なわ
れ、かつ上述の処理が行なわれたか否かを判断する（Ｓ
４０７）。すべてのチップに対して上述の処理が実行さ
れていなければ（Ｓ４０７でＮＯ）、検査ウィンドウ設
定部１８は、検査ウィンドウを次のチップに設定し（Ｓ
４０８）、Ｓ４０３以降の処理が繰返される。すべての
チップに対して上述の処理が実行されていれば（Ｓ４０
７でＹＥＳ）、判定処理部５６は、被検査ウエハ３０が
良品であると判定して、処理を終了する（Ｓ４１０）。

【００６９】以上のようなパターン付ウエハ外観検査装
置により、従来目視により行なわれていた、パターン付
ウエハの巨視的な傷および異物を安定して検出し、ウエ
ハの良否検査を行なうことができる。また、フィルタサ
イズに応じて、検出したいサイズの傷および異物のみを
選択的に検出し、ウエハの良否検査を行なうことができ
る。

【００７０】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１によるパターン付ウエハ外観検査
装置の構成を示すブロック図である。

【図２】濃度分散による外観検査処理を模式的に説明す
る図である。

【図３】実施の形態１に係るパターン付ウエハ外観検査
装置による判定基準値を算出する処理のフローチャート
である。

【図４】実施の形態１に係るパターン付ウエハ外観検査
装置による外観検査処理のフローチャートである。

【図５】実施の形態２によるパターン付ウエハ外観検査
装置の構成を示すブロック図である。

【図６】最大値フィルタおよび最小値フィルタ処理後の
画像による外観検査処理を模式的に説明する図である。

【図７】実施の形態２に係るパターン付ウエハ外観検査
装置による判定基準値を算出する処理のフローチャート
である。

【図８】実施の形態２にかかるパターン付ウエハ外観検
査装置による外観検査処理のフローチャートである。

【符号の説明】

１２ 画像入力部 １４ 画像入力インタフェース部 １６ 画像データ記憶部 １８ 検査ウィンドウ設定部 ２０ 濃度分散計測部 ２２，５６ 判定処理部 ２４，５８ 良品基準作成記憶部 ２６，６０ 全体制御部 ２８ ＸＹθＺステージ ３０ 被検査ウエハ ３２ 照明光源 ５２ 最大値・最小値フィルタ処理部 ５４ 画像間演算部

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検査対象物の画像データを記憶するため
   の画像データ記憶手段と、 前記画像データ記憶手段に接続され、各々サイズの異な
   る複数の検査ウィンドウを、前記画像データの複数の計
   測位置に順次設定するための検査ウィンドウ設定手段
   と、 前記検査ウィンドウ設定手段の出力に接続され、前記検
   査ウィンドウ内の前記画像データの濃度値より濃度分散
   を計測するための濃度分散計測手段と、 前記濃度分散計測手段の出力に接続され、前記濃度分散
   と前記検査ウィンドウのサイズに応じた判定基準値とを
   比較し、前記検査対象物の良否判定を行なうための判定
   処理手段とを含む、外観検査装置。
2. 【請求項２】 前記濃度分散計測手段の出力に接続さ
   れ、良品検査対象物の画像データより求められる複数の
   濃度分散の最大値を求め、前記最大値を前記検査ウィン
   ドウのサイズに応じた前記判定基準値として記憶するた
   めの判定基準値作成記憶手段をさらに含む、請求項１に
   記載の外観検査装置。
3. 【請求項３】 検査対象物の画像データを記憶するため
   の画像データ記憶手段と、 前記画像データの所定領域を所定サイズの検査フィルタ
   で順次走査し、前記検査フィルタ内の画像データの濃度
   値より最大値を求め、前記最大値を濃度値とする最大値
   画像データを作成するための最大値フィルタ処理手段
   と、 前記画像データの濃度値と前記最大値画像データとの間
   で所定の演算を施すための画像間演算手段と、 前記画像間演算手段の演算結果と判定基準値とを比較
   し、前記検査対象物の良否判定を行なうための判定処理
   手段とを含む、外観検査装置。
4. 【請求項４】 前記画像間演算手段の出力に接続され、
   良品検査対象物の画像データに対する、前記画像間演算
   手段の演算結果を前記判定基準値として記憶するための
   判定基準値作成記憶手段をさらに含む、請求項３に記載
   の外観検査装置。
5. 【請求項５】 前記画像間演算手段は、前記最大値画像
   データの濃度値から前記画像データの濃度値を減算した
   結果の最大値を求めるための手段を含む、請求項３また
   は４に記載の外観検査装置。
6. 【請求項６】 前記検査フィルタのサイズは、検出可能
   な検査対象物の欠陥のサイズとの関係で定められる、請
   求項３〜５のいずれかに記載の外観検査装置。
7. 【請求項７】 検査対象物の画像データを記憶するため
   の画像データ記憶手段と、 前記画像データの所定領域を所定サイズの検査フィルタ
   で順次走査し、前記検査フィルタ内の画像データの濃度
   値より最小値を求め、前記最小値を濃度値とする最小値
   画像データを作成するための最小値フィルタ処理手段
   と、 前記画像データの濃度値と前記最小値画像データとの間
   で所定の演算を施すための画像間演算手段と、 前記画像間演算手段の演算結果と判定基準とを比較し、
   前記検査対象物の良否判定を行なうための判定処理手段
   とを含む、外観検査装置。
8. 【請求項８】 前記画像間演算手段の出力に接続され、
   良品検査対象物の画像データに対する、前記画像間演算
   手段の演算結果を前記判定基準値として記憶するための
   判定基準値作成記憶手段をさらに含む、請求項７に記載
   の外観検査装置。
9. 【請求項９】 前記画像間演算手段は、前記画像データ
   の濃度値から前記最小値画像データの濃度値を減算した
   結果の最大値を求めるための手段を含む、請求項７また
   は８に記載の外観検査装置。
10. 【請求項１０】 前記検査フィルタのサイズは、検出可
    能な検査対象物の欠陥のサイズとの関係で定められる、
    請求項７〜９のいずれかに記載の外観検査装置。
11. 【請求項１１】 検査対象物の画像データの計測位置に
    所定サイズの検査ウィンドウを設定する第１のステップ
    と、 検査ウィンドウ内の画像データより濃度分散を計測する
    第２のステップと、 前記濃度分散と前記検査ウィンドウのサイズに応じた判
    定基準値とを比較し、前記検査対象物の良否判定を行な
    う第３のステップと、 前記画像データの前記計測位置を順次変更し、前記第１
    のステップ、前記第２のステップ、および前記第３のス
    テップを所定回数繰返し実行する第４のステップと、 前記検査ウィンドウのサイズを順次変更し、前記第１の
    ステップ、前記第２のステップ、前記第３のステップ、
    および前記第４のステップを所定回数繰返し実行する第
    ５のステップとを含む、外観検査方法。
12. 【請求項１２】 検査対象物の画像データの計測位置に
    所定サイズの検査ウィンドウを設定する第１のステップ
    と、 検査ウィンドウ内の前記画像データを所定サイズの検査
    フィルタで順次走査し、前記検査フィルタ内の画像デー
    タの濃度値の最大値を算出し、前記最大値を濃度値とす
    る最大値画像データを作成する第２のステップと、 前記最大値画像データと、前記検査ウィンドウ内の前記
    画像データとの間で所定の演算を行なう第３のステップ
    と、 前記第３のステップで求められた演算結果と、所定の判
    定基準値とを比較し、前記検査対象物の良否判定を行な
    う第４のステップと、 前記画像データの前記計測位置を順次変更し、前記第１
    のステップ、前記第２のステップ、前記第３のステッ
    プ、および前記第４のステップを所定回数繰返し実行す
    る第５のステップとを含む、外観検査方法。
13. 【請求項１３】 検査対象物の画像データの計測位置に
    所定サイズの検査ウィンドウを設定する第１のステップ
    と、 検査ウィンドウ内の前記画像データを所定サイズの検査
    フィルタで順次走査し、前記検査フィルタ内の画像デー
    タの濃度値の最小値を算出し、前記最小値を濃度値とす
    る最小値画像データを作成する第２のステップと、 前記最小値画像データと、前記検査ウィンドウ内の前記
    画像データとの間で所定の演算を行なう第３のステップ
    と、 前記第３のステップで求められた演算結果と、所定の判
    定基準値とを比較し、前記検査対象物の良否判定を行な
    う第４のステップと、 前記画像データの前記計測位置を順次変更し、前記第１
    のステップ、前記第２のステップ、前記第３のステッ
    プ、および前記第４のステップを所定回数繰返し実行す
    る第５のステップとを含む、外観検査方法。