WO2025258312A1 - ウェーハの外観検査装置及びウェーハの外観検査方法 - Google Patents

ウェーハの外観検査装置及びウェーハの外観検査方法

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WO2025258312A1
WO2025258312A1 PCT/JP2025/017596 JP2025017596W WO2025258312A1 WO 2025258312 A1 WO2025258312 A1 WO 2025258312A1 JP 2025017596 W JP2025017596 W JP 2025017596W WO 2025258312 A1 WO2025258312 A1 WO 2025258312A1
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WO
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wafer surface
scanning direction
image
control unit
wafer
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達弥 長田
知洋 大久保
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Sumco Corp
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects

Definitions

  • This disclosure relates to a wafer visual inspection device and a wafer visual inspection method.
  • Defects on the film-coated surface of bare wafers are more difficult to detect than defects on bare wafers due to the influence of the film on the wafer.
  • the purpose of this disclosure is to propose a wafer visual inspection device and a wafer visual inspection method that can improve the quality of film-coated wafers.
  • an input unit that acquires an image of a wafer surface; and a control unit that detects a gradation abnormality on the wafer surface based on the image of the wafer surface, The control unit calculating an average brightness value of pixels aligned in a main scanning direction at each position in a sub-scanning direction within an annular range of the image of the wafer surface that is a first distance or more from the center of the wafer surface, and calculating an absolute value of a slope of an approximation line of a profile of the average brightness values along the sub-scanning direction, while setting the main scanning direction to at least two directions; determining that a gradation abnormality has occurred on the wafer surface when the maximum absolute value of the gradient of the average brightness value when the main scanning direction is set to each of at least two directions is equal to or greater than a gradient threshold value; Visual inspection equipment.
  • the appearance inspection apparatus according to the above-mentioned [1], wherein the annular range is a range whose distance from the center of the wafer surface is equal to or greater than the first distance and equal to or less than a second distance that is longer than the first distance.
  • the control unit of the visual inspection device described in [1] or [2] above outputs an alert regarding the wafer processing device that captured the image of the wafer surface when the amount of drop in the profile of the average brightness value along the sub-scanning direction from the approximate straight line of the profile of the average brightness value when the absolute value of the slope of the average brightness value is at its maximum value is less than a drop threshold.
  • [4] acquiring an image of the wafer surface; calculating an average brightness value of pixels aligned in a main scanning direction at each position in a sub-scanning direction in an annular range of the image of the wafer surface that is a first distance or more from the center of the wafer surface, and calculating an absolute value of a slope of an approximation line of a profile of the average brightness values along the sub-scanning direction, while setting the main scanning direction to at least two directions; determining that a gradation abnormality has occurred on the wafer surface when the maximum absolute value of the gradient of the average brightness value is equal to or greater than a gradient threshold.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of an entire image generated based on part images.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a brightness-enhanced image.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a scanning direction in which an average brightness value is calculated.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of division of an area. 10 is a luminance profile of sample A. 10 is a luminance profile of sample B. 10 is a luminance profile of sample C. 10 is a bar graph showing the gradient of the luminance profile of each sample.
  • 10 is a flowchart illustrating an example of a procedure for generating a luminance profile in the appearance inspection method according to the present disclosure.
  • 10 is a flowchart illustrating an example of a procedure for determining gradation defects of a wafer based on a brightness profile in the visual inspection method according to the present disclosure.
  • 10 is a flowchart illustrating an example of a procedure for outputting an alert regarding a wafer manufacturing device based on a luminance profile in the visual inspection method according to the present disclosure.
  • the wafer appearance inspection system 100 includes the appearance inspection apparatus 10, an imaging apparatus 20, and a transport apparatus 30.
  • the imaging apparatus 20 or the transport apparatus 30 may be included in the appearance inspection apparatus 10.
  • the visual inspection system 100 may inspect the appearance of a wafer surface, including the front or back surface of a wafer. Wafers include silicon wafers, etc.
  • the visual inspection system 100 inspects the appearance of a wafer surface on which a thin film, such as a CVD (Chemical Vapor Deposition) film, has been formed on a polished wafer or epitaxial wafer.
  • the type of thin film may be, for example, an oxide film, such as a silicon oxide film, or a nitride film, such as a silicon nitride film.
  • the type of thin film is not limited to an oxide film or a nitride film, and may be various other materials.
  • the thickness of the thin film may be, for example, approximately 250 nm to 450 nm. The thickness of the thin film may be 250 nm or less, or 450 nm or more.
  • a gradation abnormality is an abnormality in which the appearance of the wafer surface changes along a certain direction.
  • Gradation abnormalities can occur due to abnormalities in the supply of source gas or abnormal temperature distribution in the film formation equipment that forms the thin film. Gradation abnormalities are difficult to detect by pattern recognition from images of the wafer surface.
  • an appearance inspection system 100 is described that inspects the appearance of the backside of a wafer on which a thin film has been formed for the presence or absence of gradation abnormalities.
  • a wafer is transported to an imaging device 20 using a transport device 30, and the imaging device 20 captures an image of the front or back surface of the wafer.
  • the imaging device 20 outputs the captured image of the wafer to the visual inspection device 10.
  • the visual inspection device 10 inspects the appearance of the front or back surface of the wafer based on the image of the wafer.
  • the visual inspection apparatus 10 comprises a control unit 12, an input unit 14, and an output unit 16.
  • the control unit 12 controls each component of the visual inspection apparatus 10.
  • the control unit 12 acquires information or data such as images of wafers from the input unit 14.
  • the control unit 12 outputs processing results based on the information or data via the output unit 16.
  • the control unit 12 may include at least one processor.
  • the processor may execute programs that realize the various functions of the control unit 12.
  • the processor may be realized as a single integrated circuit.
  • An integrated circuit is also called an IC (Integrated Circuit).
  • the processor may be realized as multiple integrated circuits and discrete circuits that are connected to each other in a communicative manner.
  • the processor may be realized based on various other known technologies.
  • the control unit 12 may further include a memory unit.
  • the memory unit stores, for example, images of the wafer or visual inspection results based on images of the wafer.
  • the memory unit may include an electromagnetic storage medium such as a magnetic disk, or may include memory such as semiconductor memory or magnetic memory.
  • the memory unit may include a non-transitory computer-readable medium.
  • the memory unit stores various types of information and programs executed by the control unit 12.
  • the memory unit may function as a work memory for the control unit 12. At least a portion of the memory unit may be configured as a separate entity from the control unit 12.
  • the input unit 14 acquires images of the wafer from the imaging device 20 and outputs them to the control unit 12.
  • the output unit 16 outputs information or data related to the processing results in the control unit 12.
  • the input unit 14 or the output unit 16 may be provided with a communication device that transmits and receives information or data to and from other devices such as the imaging device 20 or the transport device 30.
  • the communication device may be communicatively connected to other devices via a network.
  • the communication device may be communicatively connected to other devices via a wired or wireless connection.
  • the communication device may be provided with a communication module that connects to a network or other devices.
  • the communication module may be provided with a communication interface such as a LAN (Local Area Network).
  • the communication module may be provided with a communication interface for contactless communication such as infrared communication or NFC (Near Field communication).
  • the communication module may realize communication using various communication methods such as 4G or 5G.
  • the communication method implemented by the communication device is not limited to the above examples and may include various other methods.
  • the input unit 14 may be configured to include an input device that accepts input of information, data, etc. from a user.
  • the input device may be configured to include, for example, a touch panel or touch sensor, or a pointing device such as a mouse.
  • the input device may be configured to include physical keys.
  • the input device may be configured to include an audio input device such as a microphone.
  • the output unit 16 may include, for example, a display device that outputs visual information such as images, characters, or figures.
  • the display device may be configured to include, for example, an LCD (Liquid Crystal Display), an organic EL (Electro-Luminescence) display, an inorganic EL display, or a PDP (Plasma Display Panel).
  • the display device is not limited to these displays and may be configured to include various other types of displays.
  • the display device may be configured to include a light-emitting device such as an LED (Light Emitting Diode) or an LD (Laser Diode).
  • the output unit 16 may also include an audio output device such as a speaker.
  • the imaging device 20 is configured to include, for example, a camera or an imaging element.
  • the imaging device 20 captures an image of the wafer surface, including the front or back surface of the wafer.
  • the imaging device 20 may include a light source that emits illumination light to illuminate the wafer surface.
  • the imaging device 20 may include, for example, an LED or a halogen lamp as the light source.
  • the light source may be configured to be able to change the illuminance of the illumination light in at least two stages.
  • the light source may be configured to be able to change the input power.
  • the light source may be configured to be able to change the wavelength or spectrum of the illumination light.
  • the light source may be configured to include multiple light-emitting devices.
  • the imaging device 20 photographs the wafer surface, dividing it into multiple regions along both the radial and circumferential directions of the wafer.
  • the imaging device 20 is configured as multiple cameras or imaging elements, etc., arranged in the radial direction of the wafer.
  • the imaging device 20 may include a stage on which the wafer is placed. The imaging device 20 may rotate the placed wafer by rotating the stage. The imaging device 20 may photograph the wafer surface, dividing it into multiple regions along the circumferential direction of the wafer, by photographing the rotating wafer from a fixed camera or imaging element.
  • the imaging device 20 may photograph the wafer surface, dividing it into multiple regions along the circumferential direction of the wafer, by moving the camera or imaging element along the circumferential direction of the wafer relative to the wafer placed on the stage. The regions may partially overlap along the radial or circumferential direction. The images photographed of each region are also referred to as part images.
  • the imaging device 20 outputs the part images to the visual inspection device 10. Additionally, the imaging device 20 associates information specifying the relationship between the part image and the position within the wafer surface where the part image was captured with the part image and outputs the information to the visual inspection device 10.
  • the imaging device 20 may be configured to capture an image of the entire wafer surface in one go.
  • the transport device 30 transports the wafer to the imaging device 20.
  • the transport device 30 may transport the wafer onto the stage of the imaging device 20.
  • the transport device 30 may also transport the wafer from the imaging device 20 after the imaging device 20 has completed photographing the wafer.
  • the transport device 30 may be equipped with an arm that is moved by a driving device such as a motor.
  • the transport device 30 may be equipped with a hand or suction unit that holds the wafer.
  • the imaging device 20 captures part images of the wafer surface by appropriately setting the illuminance of the illumination light.
  • the illuminance of the illumination light can be set based on the type or thickness of the thin film formed on the wafer surface.
  • the illuminance of the illumination light may be set, for example, between 100,000 lux and 500,000 lux.
  • the illuminance of the illumination light may be set to less than 100,000 lux or to 500,000 lux or more.
  • the illuminance of the illumination light may be set as the power input to the light source.
  • the power input to the light source may be set, for example, between 100 watts (W) and 500 watts (W).
  • the power input to the light source may be set to less than 100 watts or to 500 watts or more.
  • the control unit 12 of the visual inspection device 10 acquires from the input unit 14 part images of the wafer surface illuminated by illumination light of various illuminance levels using the imaging device 20. Based on information identifying the positions on the wafer surface where the part images were acquired, the control unit 12 arranges the acquired part images at each imaging position, thereby generating an overall image 40 that appears to have been acquired of the entire wafer surface, as shown in Figure 2, for example.
  • the overall image 40 includes a first part image 41, a second part image 42, a third part image 43, a fourth part image 44, and a fifth part image 45.
  • the first part image 41 corresponds to an image obtained by dividing an area located on the outermost periphery of the wafer surface into multiple areas along the circumferential direction.
  • the second part image 42, the third part image 43, and the fourth part image 44 correspond to images obtained by dividing an area located on the second, third, and fourth periphery inside the outermost periphery of the wafer surface into multiple areas along the circumferential direction, respectively.
  • the fifth part image 45 corresponds to an image obtained by dividing an area located in the center of the wafer surface.
  • the arrangement of the part images in the overall image 40 is not limited to the example in FIG. 2, and may be changed to various other arrangements.
  • the control unit 12 may remove noise from the overall image 40 when generating the overall image 40 or after generating the overall image 40.
  • Noise is, for example, an image of particles contained in each part image. Particles are a general term for foreign matter adhering to the wafer surface.
  • control unit 12 may interpolate the images between the part images.
  • the control unit 12 may interpolate the images using an algorithm that interpolates missing parts of the image.
  • the algorithm that interpolates missing parts of the image may include various algorithms, such as an algorithm that uses a neural network.
  • the control unit 12 may enhance the brightness of the overall image 40 to generate a brightness-enhanced image 50 as illustrated in FIG. 3.
  • Brightness enhancement may be performed, for example, by multiplying the brightness of each pixel of the overall image 40 by a common magnification factor.
  • the brightness-enhanced image 50 illustrated in FIG. 3 is generated by tripling the brightness of each pixel of the overall image 40 illustrated in FIG. 2.
  • the arrangement of the first part image 41, second part image 42, third part image 43, fourth part image 44, and fifth part image 45 is maintained.
  • the control unit 12 sets the scanning direction in the overall image 40 or the brightness-enhanced image 50, and calculates the average brightness of each pixel in the overall image 40 or the brightness-enhanced image 50. Below, the calculation of the average brightness of each pixel in the overall image 40 is explained with reference to Figure 4.
  • the control unit 12 sets a main scanning direction and a sub-scanning direction for the entire image 40.
  • the main scanning direction and the sub-scanning direction intersect each other.
  • the main scanning direction and the sub-scanning direction are orthogonal.
  • the control unit 12 calculates the average brightness value of pixels aligned on a scanning line, which is a straight line along the main scanning direction.
  • the control unit 12 moves the scanning line to multiple positions along the sub-scanning direction and calculates the average brightness value of pixels aligned on the scanning line at each position.
  • the multiple arrows extending vertically from top to bottom correspond to the multiple scanning lines moved along the sub-scanning direction.
  • the control unit 12 changes the main scanning direction and sub-scanning direction to different directions, moves the scanning lines aligned along the changed main scanning direction to multiple positions along the changed sub-scanning direction, and calculates the average brightness value of the pixels aligned on the scanning lines moved to each position.
  • the control unit 12 rotates the scanning lines to generate a brightness profile.
  • the control unit 12 changes the main scanning direction in at least two directions and generates a brightness profile for each direction.
  • the control unit 12 rotates the main scanning direction up to 180 degrees in 10-degree increments and generates a brightness profile for each main scanning direction.
  • the angle increments of the main scanning direction are not limited to 10 degrees.
  • the angle increments of the main scanning direction may be set to match the angle corresponding to the circumferential position when the part image is arranged.
  • the control unit 12 divides the wafer surface into a first region 51, a second region 52, and a third region 53.
  • the first region 51 is a region located on the outermost periphery of the wafer surface, and is a region whose distance from the center of the wafer surface, i.e., whose radius, is greater than R2.
  • the third region 53 is a region located in the center of the wafer surface, and is a region whose distance from the center of the wafer surface, i.e., whose radius, is less than R1.
  • the second region 52 is a region located between the first region 51 and the third region 53, and is a region whose distance from the center of the wafer surface, i.e., whose radius, is greater than or equal to R1 and less than R2.
  • the first area 51 is the area of the first part image 41 in Figure 2 or Figure 3.
  • the second area 52 is the area of the second part image 42 and the third part image 43.
  • the third area 53 is the area of the fourth part image 44 and the fifth part image 45.
  • the control unit 12 calculates the average brightness value using only pixels located in the second region 52 of the wafer surface, i.e., excluding pixels located in the first region 51 and the third region 53.
  • the control unit 12 may also calculate the average brightness value using pixels located in the first region 51 and the second region 52 of the wafer surface, i.e., excluding pixels located in the third region 53.
  • the control unit 12 may also calculate the average brightness value using pixels located in the second region 52 and the third region 53 of the wafer surface, i.e., excluding pixels located in the first region 51.
  • the control unit 12 may also calculate the average brightness value using all pixels on the wafer surface.
  • the control unit 12 sets the main scanning direction to multiple directions and generates a brightness profile for each direction.
  • the control unit 12 approximates the brightness profile in each direction with a straight line and calculates the absolute value of the slope of the approximated line.
  • a large absolute value of the slope of the approximated line of the brightness profile corresponds to a large change in the brightness of the image of the wafer surface in the sub-scanning direction.
  • wafer gradation abnormalities are determined by the degree to which the appearance of the wafer surface changes in a certain direction. Therefore, the control unit 12 determines the brightness profile when the absolute value of the slope of the approximated line is maximum.
  • the control unit 12 may also determine the main scanning direction when the absolute value of the slope of the approximated line is maximum.
  • Figures 6A, 6B, and 6C show the brightness profiles generated from images of the wafer surface of each of samples A, B, and C, when the absolute value of the slope of the approximated line is maximum.
  • the horizontal axis of the brightness profile graph represents each position in the sub-scanning direction, and the vertical axis represents the average brightness value of pixels in the main scanning direction.
  • the brightness profile is represented by a solid line.
  • the approximate line of the brightness profile is represented by a dashed line.
  • Samples A, B, and C are different wafers included in the same lot of film formation equipment. F1 and F2 shown in the brightness profile of each sample will be described later.
  • the control unit 12 determines whether or not there is a gradation abnormality based on the maximum absolute value of the slope of the approximated line.
  • the control unit 12 determines that there is a gradation abnormality if the maximum absolute value of the slope of the approximated line is equal to or greater than the slope threshold, and determines that there is no gradation abnormality if the maximum absolute value of the slope of the approximated line is less than the slope threshold.
  • the slope threshold is set by correlating the result of an inspector visually inspecting a wafer to determine whether or not there is a gradation abnormality with the maximum absolute value of the slope of the approximated line calculated when the wafer is inspected by the visual inspection device 10.
  • the maximum absolute value of the slope of the average brightness values calculated for each of samples A, B, and C is shown as a bar graph.
  • the vertical axis of the bar graph represents the maximum absolute value of the slope of the average brightness values.
  • sample A is a good wafer that was visually inspected by an inspector and determined to have no gradation abnormalities.
  • samples B and C are defective wafers that were visually inspected by an inspector and determined to have gradation abnormalities.
  • the control unit 12 sets the slope threshold to a value that is greater than the maximum absolute value of the slope of the average brightness values of sample A, which is a good product, and less than the maximum absolute value of the slope of the average brightness values of samples B and C, which are defective products. By setting the slope threshold in this way, the visual inspection device 10 can detect gradation abnormalities on the wafer surface.
  • the visual inspection device 10 generates brightness profiles in multiple directions on the wafer, calculates the maximum absolute value of the slope of the brightness profile, and can efficiently determine gradation abnormalities based on the calculated value.
  • the visual inspection device 10 according to the present disclosure makes it possible to replace inspection for gradation abnormalities, which was previously performed visually by an inspector, with inspection by a device by using a new indicator, the maximum absolute value of the slope of the brightness profile. As a result, the quality of film-coated wafers can be improved.
  • the visual inspection apparatus 10 generates a brightness profile by calculating the average brightness value in a range excluding pixels near the center of the wafer surface. Pixels near the center of the wafer surface are prone to picking up variations in the film growth process. By detecting gradation anomalies using a brightness profile generated from the average brightness value in a range excluding pixels near the center of the wafer surface, the effects of variations in the film growth process are eliminated. As a result, the accuracy of detecting gradation anomalies can be improved.
  • the visual inspection apparatus 10 may generate a brightness profile by calculating the average brightness value in a range excluding pixels near the periphery of the wafer surface. Pixels near the periphery of the wafer surface are prone to pick up variations in the film growth process.
  • detecting gradation anomalies using a brightness profile generated from the average brightness value in a range excluding pixels near the periphery of the wafer surface the effects of variations in the film growth process are eliminated. As a result, the accuracy of detecting gradation anomalies can be improved.
  • the brightness profiles shown in Figures 6A, 6B, and 6C each have two significant dips relative to the approximate straight line.
  • the dips in the brightness profile may reflect equipment conditions such as uneven transport speeds in processing equipment for wafer deposition, etc.
  • the control unit 12 may calculate the maximum value of the drop in the luminance profile relative to the approximate line at both ends of the luminance profile.
  • the drop in the luminance profile at each position in the sub-scanning direction is calculated by subtracting the luminance profile from the approximate line. The lower the luminance value of the luminance profile, the greater the drop calculated.
  • the maximum value of the drop closer to the left end of the luminance profile is represented by F1
  • the maximum value of the drop closer to the right end of the luminance profile is represented by F2.
  • control unit 12 may determine that some abnormality or a sign of an abnormality has occurred in the wafer processing equipment, and output an alert regarding the processing equipment. If both F1 and F2 are equal to or greater than the drop threshold, the control unit 12 may determine that some abnormality or a sign of an abnormality has occurred in the wafer processing equipment, and output an alert regarding the processing equipment.
  • the visual inspection device 10 outputs an alert regarding the processing device based on the amount of dip in the brightness profile, making it possible to detect abnormalities or signs of abnormalities that are difficult to detect by visual inspection of the wafer. As a result, the quality of film-coated wafers can be improved.
  • the control unit 12 of the appearance inspection apparatus 10 may execute an appearance inspection method including the steps of the flowcharts exemplified in Fig. 8, Fig. 9, or Fig. 10.
  • the appearance inspection method may be realized as an appearance inspection program executed by a processor constituting the control unit 12.
  • the appearance inspection program may be stored in a non-transitory computer-readable medium.
  • the control unit 12 generates the overall image 40 (step S1).
  • the control unit 12 may generate the overall image 40 based on part images, or may generate the overall image 40 by capturing the wafer surface once.
  • the control unit 12 removes noise from the overall image 40 (step S2).
  • the control unit 12 may remove particle images as noise.
  • the control unit 12 performs brightness enhancement on the overall image 40 to generate a brightness-enhanced image 50 (step S3).
  • the control unit 12 sets the scanning direction (step S4).
  • the control unit 12 sets the main scanning direction and sub-scanning direction for the entire image 40.
  • the control unit 12 sets the main scanning direction and sub-scanning direction for the luminance-enhanced image 50.
  • the control unit 12 calculates the average luminance value in the scanning direction set in step S4 to generate a luminance profile (step S5).
  • the control unit 12 determines whether the generation of luminance profiles has been completed in all planned directions (step S6). For example, if the control unit 12 plans to generate luminance profiles in each direction by rotating the scanning direction in 10-degree increments, the control unit 12 determines that the generation of luminance profiles has been completed in all directions when the control unit 12 has generated luminance profiles by changing the scanning direction to all 18 rotation angles from 0 to 170 degrees. If the control unit 12 has not completed the generation of luminance profiles in all planned directions (step S6: NO), it returns to the scanning direction setting procedure of step S4 and changes the scanning direction. If the control unit 12 has completed the generation of luminance profiles in all planned directions (step S6: YES), it terminates the execution of the procedure in the flowchart of FIG. 8.
  • the control unit 12 does not have to execute steps S2 or S3 of the example procedure in the flowchart of Figure 8.
  • the control unit 12 may independently determine whether a gradation abnormality exists according to the procedure in the flowchart of FIG. 9 and whether an alert is issued regarding the device according to the procedure in the flowchart of FIG. 10.
  • Embodiments of the present disclosure can improve the quality of film-coated wafers.

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Abstract

ウェーハの外観検査装置１０は、ウェーハ面の画像を取得する入力部１４と、ウェーハ面の画像に基づいてウェーハ面におけるグラデーション異常を検出する制御部１２とを備える。制御部１２は、ウェーハ面の画像のうちウェーハ面の中心からの距離が第１距離以上である円環状の範囲において、主走査方向に並ぶ画素の輝度平均値を副走査方向の各位置で算出し、副走査方向に沿った輝度平均値のプロファイルの近似直線の傾きの絶対値を算出する動作を、主走査方向を少なくとも２つの方向に設定して実行し、主走査方向を少なくとも２つの方向のそれぞれに設定したときの輝度平均値の傾きの絶対値の最大値が傾き閾値以上である場合に、ウェーハ面にグラデーション異常が発生していると判定する。

Description

ウェーハの外観検査装置及びウェーハの外観検査方法
　本開示は、ウェーハの外観検査装置及びウェーハの外観検査方法に関する。
　従来、研磨ムラ、くもり、スクラッチ及びパーティクルを検出し、評価するウェーハ裏面の評価方法が知られている（例えば特許文献１等参照）。
特許第５４３３２０１号公報
　ベアウェーハに対して成膜したウェーハ（膜付きウェーハ）の成膜面における不良は、ウェーハに付いた膜の影響によってベアウェーハにおける不良よりも検出されにくい。ウェーハの成膜面における不良の検出によって膜付きウェーハの品質を向上することが求められる。
　そこで、本開示の目的は、膜付きウェーハの品質を向上できるウェーハの外観検査装置及びウェーハの外観検査方法を提案することにある。
　上記課題を解決する本開示の一実施形態は、以下のとおりである。
［１］
　ウェーハ面の画像を取得する入力部と、前記ウェーハ面の画像に基づいて、前記ウェーハ面におけるグラデーション異常を検出する制御部とを備え、
　前記制御部は、
　前記ウェーハ面の画像のうち前記ウェーハ面の中心からの距離が第１距離以上である円環状の範囲において、主走査方向に並ぶ画素の輝度平均値を副走査方向の各位置で算出し、前記副走査方向に沿った前記輝度平均値のプロファイルの近似直線の傾きの絶対値を算出する動作を、前記主走査方向を少なくとも２つの方向に設定して実行し、
　前記主走査方向を少なくとも２つの方向のそれぞれに設定したときの前記輝度平均値の傾きの絶対値の最大値が傾き閾値以上である場合に、前記ウェーハ面にグラデーション異常が発生していると判定する、
外観検査装置。
［２］
　前記円環状の範囲は、前記ウェーハ面の中心からの距離が前記第１距離以上、かつ、前記第１距離よりも長い第２距離以下の範囲である、上記［１］に記載の外観検査装置。
［３］
　前記制御部は、前記輝度平均値の傾きの絶対値が最大値になるときの、前記副走査方向に沿った前記輝度平均値のプロファイルにおける、前記輝度平均値のプロファイルの近似直線からの落ち込み量が落ち込み閾値以下である場合に、前記ウェーハ面の画像を撮影したウェーハの加工装置に関するアラートを出力する、上記［１］又は［２］に記載の外観検査装置。
［４］
　ウェーハ面の画像を取得することと、
　前記ウェーハ面の画像のうち前記ウェーハ面の中心からの距離が第１距離以上である円環状の範囲において、主走査方向に並ぶ画素の輝度平均値を副走査方向の各位置で算出し、前記副走査方向に沿った前記輝度平均値のプロファイルの近似直線の傾きの絶対値を算出する動作を、前記主走査方向を少なくとも２つの方向に設定して実行することと、
　前記輝度平均値の傾きの絶対値の最大値が傾き閾値以上である場合に、前記ウェーハ面にグラデーション異常が発生していると判定することと
を含む外観検査方法。
　本開示に係るウェーハの外観検査装置及びウェーハの外観検査方法によれば、膜付きウェーハの品質が向上され得る。
本開示に係る外観検査システムの構成例を示すブロック図である。 パーツ画像に基づいて生成した全体画像の一例を示す図である。 輝度強調画像の一例を示す図である。 輝度平均値を算出する走査方向の一例を示す図である。 領域の区分の一例を示す図である。 サンプルＡの輝度プロファイルである。 サンプルＢの輝度プロファイルである。 サンプルＣの輝度プロファイルである。 各サンプルの輝度プロファイルの傾きを表す棒グラフである。 本開示に係る外観検査方法において輝度プロファイルを生成する手順例を示すフローチャートである。 本開示に係る外観検査方法において輝度プロファイルに基づいてウェーハのグラデーション不良を判定する手順例を示すフローチャートである。 本開示に係る外観検査方法において輝度プロファイルに基づいてウェーハの製造装置に関するアラートを出力する手順例を示すフローチャートである。
（ウェーハの外観検査装置１０の構成例）
　以下、本開示の一実施形態に係るウェーハの外観検査システム１００及び外観検査装置１０が図面を参照して説明される。図１に示されるように、ウェーハの外観検査システム１００は、外観検査装置１０と、撮像装置２０と、搬送装置３０とを備える。撮像装置２０又は搬送装置３０は、外観検査装置１０に含まれてもよい。
　外観検査システム１００は、ウェーハの表面又は裏面を含むウェーハ面の外観を検査してよい。ウェーハは、シリコンウェーハ等を含む。外観検査システム１００は、研磨ウェーハ又はエピタキシャルウェーハにＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）膜等の薄膜を形成したウェーハ面の外観を検査する。薄膜の種類は、例えばシリコン酸化膜等の酸化膜であってもよいしシリコン窒化膜等の窒化膜であってもよい。薄膜の種類は、酸化膜又は窒化膜に限られず、他の種々の材料であってよい。薄膜の厚みは、例えば２５０ｎｍ～４５０ｎｍ程度であってよい。薄膜の厚みは、２５０ｎｍ以下であってもよいし、４５０ｎｍ以上であってもよい。
　ここで、薄膜の厚みがウェーハ面のある一定の方向に沿って微妙に変化することによって、ウェーハ面を目視したときにある一定の方向に沿った微妙な色の変化、すなわちグラデーションが認識されることがある。ウェーハ面のある一定の方向に沿った色の変化が大きい場合、そのウェーハは、グラデーション異常を有すると判定される。つまり、グラデーション異常は、ウェーハ面において、ある一定の方向に沿って見え方が変化する異常である。グラデーション異常は、薄膜を形成する成膜装置におけるソースガスの供給異常、又は、温度分布異常に起因して発生することがある。グラデーション異常は、ウェーハ面を撮影した画像からパターン認識によって検出されにくい。以下、薄膜を形成したウェーハ裏面の外観としてグラデーション異常の有無を検査する外観検査システム１００が説明される。
　外観検査システム１００は、搬送装置３０によってウェーハを撮像装置２０に搬送し、撮像装置２０によってウェーハの表面又は裏面を撮影する。撮像装置２０は、撮影したウェーハの画像を外観検査装置１０に出力する。外観検査装置１０は、ウェーハの画像に基づいて、ウェーハの表面又は裏面の外観を検査する。
　外観検査装置１０は、制御部１２と、入力部１４と、出力部１６とを備える。制御部１２は、外観検査装置１０の各構成部を制御する。制御部１２は、入力部１４からウェーハの画像等の情報又はデータを取得する。制御部１２は、情報又はデータに基づく処理結果を出力部１６によって出力する。制御部１２は、少なくとも１つのプロセッサを含んでよい。プロセッサは、制御部１２の種々の機能を実現するプログラムを実行しうる。プロセッサは、単一の集積回路として実現されてよい。集積回路は、ＩＣ（Integrated Circuit）とも称される。プロセッサは、複数の通信可能に接続された集積回路及びディスクリート回路として実現されてよい。プロセッサは、他の種々の既知の技術に基づいて実現されてよい。
　制御部１２は、記憶部を更に備えてよい。記憶部は、例えば、ウェーハの画像、又は、ウェーハの画像に基づく外観検査結果を格納する。記憶部は、磁気ディスク等の電磁記憶媒体を含んでよいし、半導体メモリ又は磁気メモリ等のメモリを含んでもよい。記憶部は、非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体を含んでよい。記憶部は、各種情報及び制御部１２で実行されるプログラム等を格納する。記憶部は、制御部１２のワークメモリとして機能してよい。記憶部の少なくとも一部は、制御部１２とは別体として構成されてもよい。
　入力部１４は、撮像装置２０からウェーハの画像を取得し、制御部１２に出力する。出力部１６は、制御部１２における処理結果に関する情報又はデータを出力する。
　入力部１４又は出力部１６は、撮像装置２０又は搬送装置３０等の他装置との間で情報又はデータを送受信する通信デバイスを備えてもよい。通信デバイスは、他装置とネットワークを介して通信可能に接続されてよい。通信デバイスは、他装置と有線又は無線で通信可能に接続されてよい。通信デバイスは、ネットワーク又は他装置に接続する通信モジュールを備えてよい。通信モジュールは、ＬＡＮ（Local Area Network）等の通信インタフェースを備えてよい。通信モジュールは、赤外線通信又はＮＦＣ（Near Field communication）通信等の非接触通信の通信インタフェースを備えてもよい。通信モジュールは、４Ｇ又は５Ｇ等の種々の通信方式による通信を実現してもよい。通信デバイスが実行する通信方式は、上述の例に限られず、他の種々の方式を含んでもよい。
　入力部１４は、ユーザから情報又はデータ等の入力を受け付ける入力デバイスを含んで構成されてよい。入力デバイスは、例えば、タッチパネル若しくはタッチセンサ、又はマウス等のポインティングデバイスを含んで構成されてよい。入力デバイスは、物理キーを含んで構成されてもよい。入力デバイスは、マイク等の音声入力デバイスを含んで構成されてもよい。
　出力部１６は、例えば、画像又は文字若しくは図形等の視覚情報を出力する表示デバイスを含んでよい。表示デバイスは、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ若しくは無機ＥＬディスプレイ、又は、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）等を含んで構成されてよい。表示デバイスは、これらのディスプレイに限られず、他の種々の方式のディスプレイを含んで構成されてよい。表示デバイスは、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）又はＬＤ（Laser Diode）等の発光デバイスを含んで構成されてよい。表示デバイスは、他の種々のデバイスを含んで構成されてよい。出力部１６は、スピーカ等の音声出力デバイスを含んでもよい。
　撮像装置２０は、例えばカメラ又は撮像素子等を含んで構成される。撮像装置２０は、ウェーハの表面又は裏面を含むウェーハ面を撮影する。撮像装置２０は、ウェーハ面を照らす照明光を射出する光源を備えてよい。撮像装置２０は、光源として例えばＬＥＤ又はハロゲンランプ等を備えてよい。光源は、照明光の照度を少なくとも２段階に変更可能に構成されてよい。光源は、入力するパワーを変更可能に構成されてもよい。光源は、照明光の波長又はスペクトルを変更可能に構成されてもよい。光源は、複数の発光デバイスを含んで構成されてよい。
　本開示に係る外観検査システム１００において、撮像装置２０は、ウェーハ面を、ウェーハの半径方向及び円周方向それぞれに沿って複数の領域に分けて撮影する。撮像装置２０は、ウェーハの半径方向に並ぶ複数のカメラ又は撮像素子等として構成される。撮像装置２０は、ウェーハを載置するステージを備えてよい。撮像装置２０は、ステージを回転させることによって載置したウェーハを回転させてよい。撮像装置２０は、固定したカメラ又は撮像素子から回転するウェーハを撮影することによって、ウェーハの円周方向に沿ってウェーハ面を複数の領域に分けて撮影してよい。撮像装置２０は、ステージに載置したウェーハに対して、ウェーハの円周方向に沿ってカメラ又は撮像素子が移動することによって、ウェーハの円周方向に沿ってウェーハ面を複数の領域に分けて撮影してもよい。各領域は、半径方向又は円周方向に沿って一部で重なってもよい。各領域を撮影した画像は、パーツ画像とも称される。撮像装置２０は、パーツ画像を外観検査装置１０に出力する。また、撮像装置２０は、パーツ画像を撮影したウェーハ面内の位置との関係を特定する情報をパーツ画像に対応づけて外観検査装置１０に出力する。
　撮像装置２０は、ウェーハ面の全体を１回で撮影するように構成されてもよい。
　搬送装置３０は、ウェーハを撮像装置２０に搬送する。搬送装置３０は、ウェーハを撮像装置２０のステージ上に搬送してもよい。搬送装置３０は、撮像装置２０が撮影を完了したウェーハを撮像装置２０から搬出してもよい。搬送装置３０は、モータ等の駆動デバイスによって動くアームを備えてよい。搬送装置３０は、ウェーハを保持するハンド又は吸着部等を備えてよい。
（外観検査システム１００の動作例）
　外観検査システム１００において、撮像装置２０は、照明光の照度を適宜設定してウェーハ面のパーツ画像を撮影する。照明光の照度は、ウェーハ面に成膜されている薄膜の種類又は厚みに基づいて設定され得る。照明光の照度は、例えば、１０万ルクスから５０万ルクスまでの間で設定されてよい。照明光の照度は、１０万ルクス未満に設定されてもよいし、５０万ルクス以上に設定されてもよい。照明光の照度は、光源に入力されるパワーとして設定されてもよい。光源に入力されるパワーは、例えば、１００ワット（Ｗ）から５００ワット（Ｗ）までの間で設定されてよい。光源に入力されるパワーは、１００ワット未満に設定されてもよいし、５００ワット以上に設定されてもよい。
　外観検査装置１０の制御部１２は、撮像装置２０によって各照度の照明光で照らされたウェーハ面を撮影したパーツ画像を入力部１４から取得する。制御部１２は、パーツ画像を撮影したウェーハ面内の位置を特定する情報に基づいて、取得したパーツ画像を各撮影位置に並べることによって、例えば図２に示されるように、ウェーハ面の全体を撮影したように見える全体画像４０を生成する。
　図２において、全体画像４０は、第１パーツ画像４１と、第２パーツ画像４２と、第３パーツ画像４３と、第４パーツ画像４４と、第５パーツ画像４５とを含む。第１パーツ画像４１は、ウェーハ面の最外周に位置する領域を円周方向に沿って複数の領域に分けて撮影した画像に対応する。第２パーツ画像４２、第３パーツ画像４３及び第４パーツ画像４４はそれぞれ、ウェーハ面の最外周の内側の２周目、３周目及び４周目に位置する領域を円周方向に沿って複数の領域に分けて撮影した画像に対応する。第５パーツ画像４５は、ウェーハ面の中央に位置する領域を撮影した画像に対応する。全体画像４０におけるパーツ画像の配置は、図２の例に限られず、他の種々の配置に変更されてよい。
　制御部１２は、全体画像４０を生成する際、又は、全体画像４０の生成後に、全体画像４０からノイズを除去してよい。ノイズは、例えば各パーツ画像に含まれるパーティクルの画像である。パーティクルは、ウェーハ面に付着した異物の総称である。
　制御部１２は、全体画像４０を構成する各パーツ画像の間に、ウェーハ面を撮影していない領域が存在する場合、各パーツ画像の間の画像を補間してよい。制御部１２は、画像の欠損部分を補間するアルゴリズムを用いて画像を補間してよい。画像の欠損部分を補間するアルゴリズムは、例えばニューラルネットワークを用いたアルゴリズム等の種々のアルゴリズムを含んでよい。
　制御部１２は、全体画像４０の輝度を強調して、図３に例示される輝度強調画像５０を生成してよい。輝度強調は、例えば、全体画像４０の各画素の輝度に共通の倍率を乗じることによって実行されてよい。図３に例示される輝度強調画像５０は、図２に例示される全体画像４０の各画素の輝度を３倍することによって生成されている。輝度強調画像５０において、第１パーツ画像４１、第２パーツ画像４２、第３パーツ画像４３、第４パーツ画像４４、及び第５パーツ画像４５の配置は維持される。
　制御部１２は、全体画像４０又は輝度強調画像５０において走査方向を設定し、全体画像４０又は輝度強調画像５０の各画素の輝度の平均値を算出する。以下、全体画像４０の各画素の輝度の平均値の算出が図４を参照して説明される。
　制御部１２は、全体画像４０に主走査方向と副走査方向とを設定する。主走査方向と副走査方向とは互いに交差する。本開示において、主走査方向と副走査方向とは直交する。制御部１２は、主走査方向に沿った直線である走査線上に並ぶ画素の輝度平均値を算出する。制御部１２は、走査線を副走査方向に沿って複数の位置に移動させ、各位置に移動した走査線上に並ぶ画素の輝度平均値を算出する。図４において、縦方向に上から下に向かって延びる複数の矢印は、副走査方向に沿って移動した複数の走査線に対応する。制御部１２は、輝度平均値を算出するために用いた走査線の副走査方向の位置と輝度平均値の算出結果とを対応づけることによって、副走査方向に沿った輝度平均値の変化を表す輝度プロファイルを生成する。輝度プロファイルは、走査線上の画素の輝度平均値を副走査方向の各位置に対応づけたグラフ（図６Ａ等参照）として表される。
　制御部１２は、主走査方向及び副走査方向を異なる方向に変更し、変更後の主走査方向に沿った走査線を変更後の副走査方向に沿って複数の位置に移動させ、各位置に移動した走査線上に並ぶ画素の輝度平均値を算出する。つまり、制御部１２は、走査線を回転させて輝度プロファイルを生成する。制御部１２は、主走査方向を少なくとも２つの方向に変更し、各方向について輝度プロファイルを生成する。本開示において、制御部１２は、主走査方向を１０度刻みで１８０度まで回転させ、それぞれの主走査方向について輝度プロファイルを生成する。主走査方向の角度の刻みは１０度に限られない。主走査方向の角度の刻みは、パーツ画像が配置されるときの円周方向の位置に対応する角度に合わせて設定されてもよい。
　制御部１２は、主走査方向及び副走査方向を固定した上で輝度平均値を算出する対象とする画像を複数の角度で回転させ、それぞれの角度の画像について輝度プロファイルを生成してもよい。
　制御部１２は、図５に例示されるように、ウェーハ面を第１領域５１と、第２領域５２と、第３領域５３とに区別する。第１領域５１は、ウェーハ面の最外周に位置する領域であり、ウェーハ面の中心からの距離、すなわち半径がＲ２より大きい領域であるとする。第３領域５３は、ウェーハ面の中央に位置する領域であり、ウェーハ面の中心からの距離、すなわち半径がＲ１より小さい領域であるとする。第２領域５２は、第１領域５１と第３領域５３との間に位置する領域であり、ウェーハ面の中心からの距離、すなわち半径がＲ１以上かつＲ２以下の領域であるとする。
　本開示において、第１領域５１は、図２又は図３の第１パーツ画像４１の領域である。第２領域５２は、第２パーツ画像４２及び第３パーツ画像４３の領域である。第３領域５３は、第４パーツ画像４４及び第５パーツ画像４５の領域である。
　本開示において、制御部１２は、ウェーハ面の第２領域５２に位置する画素だけを対象として、すなわち第１領域５１及び第３領域５３に位置する画素を対象から除外して、輝度の平均値を算出する。制御部１２は、ウェーハ面の第１領域５１及び第２領域５２に位置する画素を対象として、すなわち第３領域５３に位置する画素を対象から除外して、輝度の平均値を算出してもよい。制御部１２は、ウェーハ面の第２領域５２及び第３領域５３に位置する画素を対象として、すなわち第１領域５１に位置する画素を対象から除外して、輝度の平均値を算出してもよい。制御部１２は、制御部１２は、ウェーハ面の全体の画素を対象として輝度の平均値を算出してもよい。
　制御部１２は、以上述べてきたように、主走査方向を複数の方向に設定し、各方向について輝度プロファイルを生成する。制御部１２は、各方向の輝度プロファイルを直線で近似し、近似直線の傾きの絶対値を算出する。輝度プロファイルの近似直線の傾きの絶対値が大きいことは、ウェーハ面の画像の輝度が副走査方向に大きく変化することに対応する。上述したように、ウェーハのグラデーション異常は、ウェーハ面の見え方がある一方向に変化する度合いによって判定される。そこで、制御部１２は、制御部１２は、近似直線の傾きの絶対値が最大になるときの輝度プロファイルを決定する。制御部１２は、近似直線の傾きの絶対値が最大になるときの主走査方向を決定してもよい。
　図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃに、サンプルＡ、Ｂ及びＣのそれぞれのウェーハ面を撮影した画像から生成した輝度プロファイルのうち、近似直線の傾きの絶対値が最大になるときの輝度プロファイルが示される。輝度プロファイルのグラフの横軸は副走査方向の各位置を表し、縦軸は主走査方向の画素の輝度平均値を表す。輝度プロファイルは実線で表される。輝度プロファイルの近似直線は破線で表される。サンプルＡ、Ｂ及びＣは、成膜装置の同一ロットに含まれる別のウェーハである。各サンプルの輝度プロファイルに表示されているＦ１及びＦ２については後述される。
　制御部１２は、近似直線の傾きの絶対値の最大値に基づいてグラデーション異常の有無を判定する。制御部１２は、近似直線の傾きの絶対値の最大値が傾き閾値以上である場合にグラデーション異常が有ると判定し、近似直線の傾きの絶対値の最大値が傾き閾値未満である場合にグラデーション異常が無いと判定する。傾き閾値は、ウェーハを検査員が目視で検査してグラデーション異常の有無を判定した結果と、そのウェーハを外観検査装置１０で検査して算出された近似直線の傾きの絶対値の最大値とを対応づけることによって設定される。
　図７に、サンプルＡ、Ｂ及びＣのそれぞれについて算出された輝度平均値の傾きの絶対値の最大値が棒グラフとして示される。棒グラフの縦軸は輝度平均値の傾きの絶対値の最大値を表す。ここで、サンプルＡは、検査員が目視で検査した結果、グラデーション異常が無いと判定された良品のウェーハである。一方で、サンプルＢ及びＣは、検査員が目視で検査した結果、グラデーション異常が有ると判定された不良品のウェーハである。制御部１２は、傾き閾値を、良品であるサンプルＡの輝度平均値の傾きの絶対値の最大値より大きく、かつ、不良品であるサンプルＢ及びＣの輝度平均値の傾きの絶対値の最大値より小さい値に設定する。外観検査装置１０は、傾き閾値をこのように設定することによって、ウェーハ面のグラデーション異常を検出できる。
　比較例に係るグラデーション異常の検出方法として、グラデーション異常のテンプレートを作成してウェーハ面の画像に対してマッチングすることによってグラデーション異常を検出することが考えられる。しかし、グラデーション異常の見え方が多様であることから、グラデーション異常の有るウェーハを正しく検出できる確率を高めることができ、かつ、グラデーション異常の無いウェーハを誤ってグラデーション異常として判定する確率を低くすることができるように、テンプレートを作成することが難しい。
　一方で、本開示に係る外観検査装置１０は、ウェーハの複数の方向の輝度プロファイルを生成し、輝度プロファイルの傾きの絶対値の最大値を算出し、算出した値に基づいてグラデーション異常を効率的に判定できる。つまり、本開示に係る外観検査装置１０は、検査員の目視によって行われていたグラデーション異常の検査を、輝度プロファイルの傾きの絶対値の最大値という新たな指標を用いることによって、装置による検査に置き換えることを可能にする。その結果、膜付きウェーハの品質が向上され得る。
　また、本開示に係る外観検査装置１０は、ウェーハ面の中央付近の画素を除外した範囲の輝度平均値を算出して輝度プロファイルを生成する。ウェーハ面の中央付近の画素は、膜成長過程のばらつきを拾いやすい。ウェーハ面の中央付近の画素を除外した範囲の輝度平均値から生成した輝度プロファイルを用いてグラデーション異常を検出することによって、膜成長過程のばらつきの影響が除外される。その結果、グラデーション異常の検出精度が向上し得る。
　また、本開示に係る外観検査装置１０は、ウェーハ面の外周付近の画素を除外した範囲の輝度平均値を算出して輝度プロファイルを生成してよい。ウェーハ面の外周付近の画素は、膜成長過程のばらつきを拾いやすい。ウェーハ面の外周付近の画素を除外した範囲の輝度平均値から生成した輝度プロファイルを用いてグラデーション異常を検出することによって、膜成長過程のばらつきの影響が除外される。その結果、グラデーション異常の検出精度が向上し得る。
　図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃのそれぞれに例示される輝度プロファイルは、近似直線に対して２か所で大きく落ち込んでいる。輝度プロファイルの落ち込みは、ウェーハの成膜等の加工装置における搬送速度の不均一等の装置状態を反映している可能性が有る。
　制御部１２は、近似直線に対する輝度プロファイルの落ち込み量の極大値を、輝度プロファイルの両端で算出してよい。副走査方向の各位置における輝度プロファイルの落ち込み量は、近似直線から輝度プロファイルを差し引くことによって算出される。輝度プロファイルの輝度値が低くなるほど、落ち込み量が大きい値で算出される。図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃのそれぞれの輝度プロファイルにおいて、輝度プロファイルの左端に近い方の落ち込み量の極大値はＦ１で表され、輝度プロファイルの右端に近い方の落ち込み量の極大値はＦ２で表される。
　制御部１２は、Ｆ１又はＦ２の少なくとも一方が落ち込み閾値以上である場合、ウェーハの加工装置に何らかの異常又は異常の予兆が発生していると判定し、加工装置に関するアラートを出力してよい。制御部１２は、Ｆ１及びＦ２の両方が落ち込み閾値以上である場合に、ウェーハの加工装置に何らかの異常又は異常の予兆が発生していると判定し、加工装置に関するアラートを出力してもよい。
　輝度プロファイルの落ち込み量として表現される膜厚の変動は、ウェーハの目視検査によって検出されにくい。本開示に係る外観検査装置１０は、輝度プロファイルの落ち込み量に基づいて加工装置に関するアラートを出力することによって、ウェーハの目視検査で検出されにくい異常又は異常の予兆を検出できる。その結果、膜付きウェーハの品質が向上され得る。
（外観検査方法の手順例）
　外観検査装置１０の制御部１２は、図８、図９又は図１０に例示されるフローチャートの手順を含む外観検査方法を実行してもよい。外観検査方法は、制御部１２を構成するプロセッサに実行させる外観検査プログラムとして実現されてもよい。外観検査プログラムは、非一時的なコンピュータ読み取り可能な媒体に格納されてよい。
　図８を参照して、制御部１２は、全体画像４０を生成する（ステップＳ１）。制御部１２は、パーツ画像に基づいて全体画像４０を生成してもよいし、ウェーハ面の１回の撮影で全体画像４０を生成してもよい。制御部１２は、全体画像４０からノイズを除去する（ステップＳ２）。制御部１２は、ノイズとしてパーティクルの画像を除去してよい。制御部１２は、全体画像４０の輝度強調を実行して輝度強調画像５０を生成する（ステップＳ３）。
　制御部１２は、走査方向を設定する（ステップＳ４）。制御部１２は、次のステップＳ５で全体画像４０の輝度プロファイルを生成する場合、全体画像４０に主走査方向及び副走査方向を設定する。制御部１２は、次のステップＳ５で輝度強調画像５０の輝度プロファイルを生成する場合、輝度強調画像５０の主走査方向及び副走査方向を設定する。
　制御部１２は、ステップＳ４で設定した走査方向において輝度平均値を算出して輝度プロファイルを生成する（ステップＳ５）。制御部１２は、予定されている全ての方向において輝度プロファイルの生成を完了したかを判定する（ステップＳ６）。例えば、制御部１２は、走査方向を１０度刻みで回転させて各方向で輝度プロファイルを生成することを予定している場合、走査方向を０度から１７０度までの１８段階の回転角度の全てに変更して輝度プロファイルを生成した場合に、全ての方向において輝度プロファイルの生成を完了したと判定する。制御部１２は、予定されている全ての方向において輝度プロファイルの生成を完了していない場合（ステップＳ６：ＮＯ）、ステップＳ４の走査方向の設定手順に戻って走査方向を変更する。制御部１２は、予定されている全ての方向において輝度プロファイルの生成を完了した場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、図８のフローチャートの手順の実行を終了する。
　制御部１２は、図８のフローチャートの手順例のうち、ステップＳ２又はＳ３の手順を実行しなくてもよい。
　図９を参照して、制御部１２は、図８のフローチャートの手順を実行することによって生成した各方向の輝度プロファイルを用いて、各方向の輝度プロファイルの傾きを算出する（ステップＳ１１）。制御部１２は、輝度プロファイルの近似直線を決定し、近似直線の傾きを、輝度プロファイルの傾きとして算出する。制御部１２は、各方向の輝度プロファイルの傾きの絶対値から最大値を算出する（ステップＳ１２）。
　制御部１２は、輝度プロファイルの傾きの絶対値の最大値が傾き閾値未満であるかを判定する（ステップＳ１３）。制御部１２は、輝度プロファイルの傾きの絶対値の最大値が傾き閾値未満である場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、検査対象のウェーハについてグラデーションＯＫ、すなわちグラデーション異常が無いと判定する（ステップＳ１４）。制御部１２は、輝度プロファイルの傾きの絶対値の最大値が傾き閾値未満でない場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、すなわち輝度プロファイルの傾きの絶対値の最大値が傾き閾値以上である場合、検査対象のウェーハについてグラデーション不良と判定する（ステップＳ１５）。制御部１２は、ステップＳ１４又はＳ１５の判定結果を出力する（ステップＳ１６）。制御部１２は、ステップＳ１６の実行後、図９のフローチャートの手順の実行を終了する。
　図１０を参照して、制御部１２は、輝度プロファイルの傾きの絶対値が最大値となるときの輝度プロファイルを用いて、輝度プロファイルの落ち込み量を算出する（ステップＳ２１）。制御部１２は、輝度プロファイルの落ち込み量が落ち込み閾値以上であるかを判定する（ステップＳ２２）。制御部１２は、輝度プロファイルの落ち込み量が落ち込み閾値以上である場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、装置に関するアラートを出力する（ステップＳ２３）。制御部１２は、ステップＳ２３の手順の実行後、図１０のフローチャートの手順の実行を終了する。制御部１２は、輝度プロファイルの落ち込み量が落ち込み閾値以上でない場合（ステップＳ２２：ＮＯ）、すなわち輝度プロファイルの落ち込み量が落ち込み閾値未満である場合、装置に関するアラートを出力せずに図１０のフローチャートの手順の実行を終了する。
　制御部１２は、図９のフローチャートの手順によるグラデーション異常の判定と、図１０のフローチャートの手順による装置に関するアラートの判定とを独立に実行してよい。
　以上述べてきたように、本実施形態に係る外観検査システム１００、外観検査装置１０及び外観検査方法によれば、膜付きウェーハのウェーハ面におけるグラデーション異常が検出され得る。また、ウェーハの加工装置の異常又は異常の予兆が検出され得る。その結果、膜付きウェーハの品質が向上され得る。
　本開示に係る実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は改変を行うことが可能であることに注意されたい。従って、これらの変形又は改変は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部又は各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部又はステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。本開示に係る実施形態について装置を中心に説明してきたが、本開示に係る実施形態は装置の各構成部が実行するステップを含む方法としても実現し得るものである。本開示に係る実施形態は装置が備えるプロセッサにより実行される方法、プログラム、又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものである。本開示の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
　本開示に含まれるグラフは、模式的なものである。スケールなどは、現実のものと必ずしも一致しない。
　本開示に係る実施形態によれば、膜付きウェーハの品質が向上され得る。
　１００　外観検査システム
　１０　外観検査装置（１２：制御部、１４：入力部、１６：出力部）
　２０　撮像装置
　３０　搬送装置
　４０　全体画像（４１～４５：第１～第５パーツ画像）
　５０　輝度強調画像
　５１、５２、５３　第１領域、第２領域、第３領域

Claims (4)

  1. 　ウェーハ面の画像を取得する入力部と、前記ウェーハ面の画像に基づいて、前記ウェーハ面におけるグラデーション異常を検出する制御部とを備え、
    　前記制御部は、
    　前記ウェーハ面の画像のうち前記ウェーハ面の中心からの距離が第１距離以上である円環状の範囲において、主走査方向に並ぶ画素の輝度平均値を副走査方向の各位置で算出し、前記副走査方向に沿った前記輝度平均値のプロファイルの近似直線の傾きの絶対値を算出する動作を、前記主走査方向を少なくとも２つの方向に設定して実行し、
    　前記主走査方向を少なくとも２つの方向のそれぞれに設定したときの前記輝度平均値の傾きの絶対値の最大値が傾き閾値以上である場合に、前記ウェーハ面にグラデーション異常が発生していると判定する、
    外観検査装置。
  2. 　前記円環状の範囲は、前記ウェーハ面の中心からの距離が前記第１距離以上、かつ、前記第１距離よりも長い第２距離以下の範囲である、請求項１に記載の外観検査装置。
  3. 　前記制御部は、前記輝度平均値の傾きの絶対値が最大値になるときの、前記副走査方向に沿った前記輝度平均値のプロファイルにおける、前記輝度平均値のプロファイルの近似直線からの落ち込み量が落ち込み閾値以下である場合に、前記ウェーハ面の画像を撮影したウェーハの加工装置に関するアラートを出力する、請求項１又は２に記載の外観検査装置。
  4. 　ウェーハ面の画像を取得することと、
    　前記ウェーハ面の画像のうち前記ウェーハ面の中心からの距離が第１距離以上である円環状の範囲において、主走査方向に並ぶ画素の輝度平均値を副走査方向の各位置で算出し、前記副走査方向に沿った前記輝度平均値のプロファイルの近似直線の傾きの絶対値を算出する動作を、前記主走査方向を少なくとも２つの方向に設定して実行することと、
    　前記輝度平均値の傾きの絶対値の最大値が傾き閾値以上である場合に、前記ウェーハ面にグラデーション異常が発生していると判定することと
    を含む外観検査方法。
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