JP6697285B2 - ウェハ欠陥検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、ウェハの表面に生じるクラック、スリップ、ディンプル、マウンド、隆起又は研削痕などの欠陥や、貼り合わせウェハの対向するウェハ間の異物混入又はボイドなどの欠陥を検出するウェハ欠陥検査装置に関し、特に、ウェハの表面に生じるクラックを検出するウェハ欠陥検査装置に関する。

従来のシリコンウェハの検査装置は、光を発する光源と、発せられた光から平行光を生成してシリコンウェハの表面に照射し、同シリコンウェハの表面にて反射した所定視野内の反射光を導く光学装置と、導かれた反射光によるシリコンウェハの表面画像を撮像する撮像手段とを備える（例えば、特許文献１）。

特開２００５−１１４５８７号公報

従来のシリコンウェハの検査装置は、光学装置が、光ファイバ、接眼レンズ、ピンホール部材、ハーフミラー及びコリメートレンズからなり、光源から発せられた光から平行光を生成して、シリコンウェハの表面に垂直に照射する構成であり、装置構成が複雑であるという課題がある。
また、従来のシリコンウェハの検査装置は、クラックを検出することができるのであるが、シリコンウェハの表面上のクラックの位置を特定することができないという課題がある。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、装置構成が簡易であり、ウェハの欠陥の位置を特定することができ、安価なウェハ欠陥検査装置を提供するものである。

この発明に係るウェハ欠陥検査装置においては、ウェハを撮像領域に載置させる載置手段と、載置手段上のウェハの表面に光を照射する照明手段と、ウェハの表面で反射した光で当該ウェハの表面画像が投影されるスクリーンと、照明手段からの直接光がスクリーンに照射されることを防ぐ遮光手段と、スクリーンに投影されたウェハの表面画像を撮像する撮像手段と、を備える。

この発明に係るウェハ欠陥検査装置においては、装置構成が簡易であり、ウェハの欠陥を短時間に検出することができる。

本実施形態に係るウェハ欠陥検査装置のシステム構成を説明するための説明図である。 ウェハ欠陥検査装置の各構成要素の位置関係を説明するための説明図である。 （ａ）は本実施形態に係るウェハ欠陥検査装置の概略構成を示す正面図であり、（ｂ）は本実施形態に係るウェハ欠陥検査装置の概略構成を示す側面図である。 （ａ）は校正冶具の一例を示す平面図であり、（ｂ）は校正用画像の一例を示す説明図であり、（ｃ）はクラックを含む画像の一例を示す説明図である。 （ａ）は図４（ｃ）に示す画像を校正した画像を示す説明図であり、（ｂ）は図５（ａ）に示す画像をウェハのマップ上に反映した説明図である。 第２の実施形態に係るウェハ欠陥検査装置のシステム構成を説明するための説明図である。 （ａ）は所定の時間毎の撮像画像の一例を示す説明図であり、（ｂ）は図７（ａ）に示す各撮像画像から所定の領域を抽出して合成した合成画像の一例を示す説明図であり、（ｃ）は図７（ｂ）に示す合成画像を補正した補正画像の一例を示す説明図である。

（本発明の第１の実施形態）
本発明に係るウェハ欠陥検査装置１００は、シリコンウェハやシリコンカーバイト（SiC）、ガリウム砒素（GaAs）、ガリウム燐（GaP）又は窒化ガリウム（GaN）などの化合物ウェハの半導体ウェハ（以下、単に「ウェハ２００」と称す）の表面に生じるクラック、スリップ、ディンプル、マウンド、隆起又は研削痕などの欠陥や、貼り合わせウェハ２００の対向するウェハ２００間の異物混入又はボイドなどの欠陥を検出する装置であり、各欠陥に対する検査原理は同一である。このため、以下の説明においては、ウェハ２００の表面に生じるクラックを検出するウェハ欠陥検査装置１００を一例として説明する。
ウェハ欠陥検査装置１００は、図１及び図３に示すように、検査対象のウェハ２００を撮像領域に載置させる載置手段１０と、載置手段１０上のウェハ２００の表面に光を照射する照明手段２０と、ウェハ２００の表面で反射した光で当該ウェハ２００の表面画像が投影されるスクリーン３０と、照明手段２０からの直接光がスクリーン３０に照射されることを防ぐ遮光手段４０と、スクリーン３０に投影されたウェハ２００の表面画像を撮像する第１の撮像手段５０と、を備える。

また、ウェハ欠陥検査装置１００は、ウェハ２００のノッチ（又はオリフラ）を撮像する第２の撮像手段６０と、第１の撮像手段５０で撮像されたウェハ２００の表面画像に対して、後述の画像処理を施して、ウェハ２００の表面に生じるクラックを検出する画像処理手段７０と、載置手段１０、照明手段２０、第１の撮像手段５０及び第２の撮像手段６０を制御すると共に、画像処理手段７０で画像処理されたウェハ２００の表面画像に基づいてクラックの位置を特定する演算手段８０と、クラックの検出結果を表示する表示手段９０と、を備える。
また、ウェハ欠陥検査装置１００は、照明手段２０、スクリーン３０及び遮光手段４０と第１の撮像手段５０の一部とを暗室１０１に内包し、載置手段１０上のウェハ２００に対応する暗室１０１の底面が開放している。

載置手段１０は、複数のウェハ２００が整列収納したカセット３００から１枚のウェハ２００を引き出し、引き出したウェハ２００を後方に移動して撮像領域に位置決めすると共に、クラック検査後に、ウェハ２００を前方に移動してカセット３００の元の位置に収納する一軸方向の駆動機構を有するステージである。

照明手段２０は、光軸Ｏ_１が、遮光手段４０及び第１の撮像手段５０間の間隙を介して、載置手段１０上のウェハ２００と交わる位置に配設される。
なお、本実施形態に係る照明手段２０は、点光源のＬＥＤ（light-emitting diode：発光ダイオード）を光源とする高輝度の照明２１（例えば、エクセリタス・テクノロジーズ社製の高輝度照明（型名：0TFI-0275））と、照明２１から照射される光の照射角θ_１を６０°とする第１のレンズ２２（例えば、株式会社ミュートロン社製のＣＣＴＶレンズ（型名：MV0813））と、を備える。

なお、照明２１は、スクリーン３０に投影されるウェハ２００の表面画像（撮像画像）のコントラスト及び解像度を得るために、点光源であることが好ましく、点光源として、ＬＥＤ以外に、キセノン水銀ランプが考えられる。しかしがら、キセノン水銀ランプは、ＬＥＤと比較して、発光寿命が短く、高額であり、傾けて設置することができないという課題がある。このため、本実施形態に係る照明２１は、ＬＥＤであることが好ましい。
特に、照明２１に使用するＬＥＤは、発光面に幅を有し、完全な点光源ではない。このため、照明２１は、ＬＥＤを点光源に近似させるために、口金２１ａ側におけるＬＥＤの直前（例えば、数ｍｍ前）に直径３ｍｍ程度のピンホールを有する遮蔽板２１ｂを配設することが好ましい。
これにより、ウェハ欠陥検査装置１００は、遮蔽板２１ｂ（ピンホール）を備えない場合と比較して、コントラスト及び解像度の高いウェハ２００の表面画像（撮像画像）を得ることができる。

ここで、ウェハ２００の表面に生じるディンプルは、欠陥としてクラックほどの深刻な問題はなく、平面視の外形が円や楕円であるが、クラックは、平面視の外形に歪があり、ディンプルとクラックとは外観上に違いがある。
しかしながら、クラックは、コントラスト及び解像度の低いウェハ２００の表面画像（撮像画像）である場合に、外形の角がぼやけて丸みを帯びたように見え、ディンプルと区別ができない場合がある。
このため、ウェハ欠陥検査装置１００は、遮蔽板２１ｂ（ピンホール）を備えることにより、コントラスト及び解像度を高めて、クラックとディンプルとの差異を明確にし、クラックの検出力を上げ、検査感度を向上することができる。

なお、遮蔽板２１ｂのピンホールは、直径を小さくするほど、ＬＥＤを点光源に近似させることになるが、照射角θ_１が狭くなり、ウェハ２００の全面を照射しきれず、照明手段２０として必要な明るさが得られない。
また、ＬＥＤ及び遮蔽板２１ｂ（ピンホール）間の距離は、遠ざけるほど照射角θ_１が狭くなり、近づけ過ぎると、遮蔽板２１ｂ（ピンホール）がＬＥＤからの熱を蓄積し、その熱によりＬＥＤを破損させる。
このため、ＬＥＤの照射強度、第１のレンズ２２の倍率、照明手段２０及びウェハ２００間の距離、ウェハ２００の大きさなどに応じて、ＬＥＤ及び遮蔽板２１ｂ（ピンホール）間の距離並びに遮蔽板２１ｂのピンホールの直径を適宜設定することが好ましい。

また、本実施形態に係る照明手段２０は、照明２１が出射光口の口金２１ａの外周にネジ加工が施されており、第１のレンズ２２のレンズマウントがＣマウントであり、図２に示すように、照明２１の出射光口及び第１のレンズ２２のＣマウント側レンズ端面間の距離ｄ_１を５ｍｍとするように、図示しないアダプタを介して、第１のレンズ２２のネジ部分と第１のレンズ２２のＣマウントとが連結される。なお、第１のレンズ２２は、必ずしも必要はなく、必要に応じて取り外してもよい。

また、本実施形態に係る照明２１は、出射光口の中心を通る垂直基準と載置手段１０上のウェハ２００の中心を通る垂直基準との間の距離ｄ_２を３５０ｍｍとし、出射光口の中心を通る水平基準と載置手段１０上のウェハ２００の中心を通る水平基準との間の距離ｄ_３を４００ｍｍとし、出射光口の中心を通る水平基準に対して傾斜角θ_２を４５°とするように設置される。
なお、本実施形態においては、８インチ（直径２００ｍｍ）のウェハ２００を検査対象としているために、距離ｄ_２を３５０ｍｍとし、距離ｄ_３を４００ｍｍとしているが、ウェハ２００のサイズ（例えば、４インチ（直径１００ｍｍ）〜１２インチ（直径３００ｍｍ））に応じて、距離ｄ_２及び距離ｄ_３を適宜設定することが好ましい。

スクリーン３０は、下辺３１が載置手段１０の一端１１近傍に配設され、載置手段１０に対して内向きに傾斜する。
なお、本実施形態に係るスクリーン３０は、１辺３００ｍｍ以上（例えば、４００ｍｍ）の正方形の板状体であり、投影面には、表面に細かい凹凸があり、艶消しの白色である。
また、本実施形態に係るスクリーン３０は、図２に示すように、下辺３１の中心を通る垂直基準と載置手段１０上のウェハ２００のノッチ近傍との間の距離ｄ_４を３０ｍｍとし、下辺３１と載置手段１０上のウェハ２００の中心を通る水平基準との間の距離ｄ_５を１０ｍｍ〜２０ｍｍ（例えば、１２．０６ｍｍ）とし、下辺３１の中心を通る垂直基準に対して傾斜角θ_３を２８°とするように設置される。
なお、載置手段１０上のウェハ２００がスクリーン３０から離隔するほど、スクリーン３０に投影されるウェハ２００の表面画像自体がウェハ２００の周縁部でぼける（ピンぼけする）ために、可能な限り、載置手段１０上のウェハ２００とスクリーン３０とは近づけた方がよい。
また、スクリーン３０の下辺３１は、ウェハ２００がスクリーン３０下を通過して干渉しない高さ（距離ｄ_５）に設置される。

遮光手段４０は、照明手段２０の光がスクリーン３０に直接当たらないようにすることを目的としており、下辺４１が載置手段１０の他端１２近傍から上方に載置手段１０から離隔して配設され、スクリーン３０に略平行で載置手段１０に対して外向きに傾斜する。
なお、本実施形態に係る遮光手段４０は、１辺３５０ｍｍの正方形の板状体であり、図２に示すように、下辺４１の中心を通る垂直基準と載置手段１０上のウェハ２００の中心を通る垂直基準との間の距離ｄ_６を１５０ｍｍとし、下辺４１と載置手段１０上のウェハ２００の中心を通る水平基準との間の距離ｄ_７を２００ｍｍとし、下辺４１の中心を通る垂直基準に対して傾斜角θ_４を３０°とするように設置される。
なお、前述した距離ｄ_４、距離ｄ_５及び傾斜角θ_３並びに遮光手段４０の寸法は、裕度を持たせて設定しているが、この数値に限られるものではない。

第１の撮像手段５０は、載置手段１０の他端１２及び遮光手段４０の下辺４１間の間隙を介して、スクリーン３０の傾斜面に対向して配設される。
なお、本実施形態に係る第１の撮像手段５０は、検査用カメラ５１（例えば、Basler社製のエリアスキャンカメラ（型名：acA2500-14gm））と、第２のレンズ５２（例えば、株式会社ミュートロン社製のＣＣＴＶレンズ（型名：HF0818J））と、を備える。
また、第１の撮像手段５０は、解像度が５Ｍクラス以上の高解像カメラ及びレンズであれば、Basler社製のエリアスキャンカメラ（型名：acA2500-14gm）や株式会社ミュートロン社製のＣＣＴＶレンズ（型名：HF0818J）に限られるものではない。

また、本実施形態に係る第１の撮像手段５０は、検査用カメラ５１が出射光口の口金５１ａの内周にネジ加工が施されており、第２のレンズ５２のレンズマウントがＣマウントであり、第２のレンズ５２のネジ部分と第２のレンズ５２のＣマウントとが連結される。
また、本実施形態に係る第１の撮像手段５０（検査用カメラ５１）は、検査用カメラ５１に付いているタップを利用してカメラ取付プレート５３にネジで固定され、カメラ取付プレート５３を介して、支持体１０２（例えば、アルミフレーム）に取り付けられる。

さらに、本実施形態に係る第１の撮像手段５０は、図２に示すように、スクリーン３０の投影面と第２のレンズ５２との間の距離ｄ_８を４１０ｍｍとし、載置手段１０上のウェハ２００の中心を通る水平基準に対して傾斜角θ_５を１０°とするように設置される。
なお、本実施形態に係る第２のレンズ５２は、焦点距離ｆ＝８ｍｍのレンズを使用しているために、距離ｄ_８を４１０ｍｍとしているが、レンズの焦点距離に応じて、距離ｄ_８を適宜設定することが好ましい。
また、第１の撮像手段５０（検査用カメラ５１）の傾斜角θ_５は、±５°（５°〜１５°）の範囲で可変でき、任意の位置で固定が可能である。また、第１の撮像手段５０（第２のレンズ５２）は、レンズ自体のピント及び絞り調整機構が使用可能である。
また、第１の撮像手段５０（検査用カメラ５１）の光軸Ｏ_２は、ウェハ欠陥検査装置１００の構造上、スクリーン３０とのなす角θ_６を１０８°±５°（１０３°〜１１３°）に設定しているが、スクリーン３０とのなす角θ_６を９０°にすることが好ましい。

第２の撮像手段６０は、載置手段１０の一端１１近傍から下方に配設される。
なお、本実施形態に係る第２の撮像手段６０は、検査用カメラ６１（例えば、Basler社製のエリアスキャンカメラ（型名：acA640-100gm））と、第３のレンズ６２（例えば、ショットモリテックス株式会社製の耐振メガピクセルマクロレンズ（型名：ML-MC50HR））と、を備える。また、第３のレンズ６２は、ショットモリテックス株式会社製の耐振メガピクセルマクロレンズ（型名：ML-MC50HR））に限られるものではない。

また、本実施形態に係る第２の撮像手段６０は、検査用カメラ６１が出射光口の口金６１ａの内周にネジ加工が施されており、第３のレンズ６２のレンズマウントがＣマウントであり、第３のレンズ６２のネジ部分と第３のレンズ６２のＣマウントとが連結される。
また、本実施形態に係る第２の撮像手段６０（検査用カメラ６１）は、検査用カメラ６１に付いているタップを利用してカメラ取付プレート６３にネジで固定される。

また、本実施形態に係る第２の撮像手段６０（検査用カメラ６１）は、図２に示すように、出射光口の中心を通る垂直基準と載置手段１０上のウェハ２００の中心を通る垂直基準との間の距離ｄ_９を１００ｍｍとし、出射光口の中心を通る水平基準と載置手段１０上のウェハ２００の中心を通る水平基準との間の距離ｄ_１０を２０５ｍｍとして、ウェハ２００のノッチが画像の中心に位置するように設置される。
なお、第２の撮像手段６０（検査用カメラ６１）の距離ｄ_１０は、±１０ｍｍ（１９５ｍｍ〜２１５ｍｍ）の範囲で可変でき、任意の位置で固定が可能である。

画像処理手段７０は、第１の撮像手段５０で撮像されたウェハ２００の表面画像に対して、平滑化処理及び二値化処理により検査範囲を決定し、局所閾値法によりクラックを検出し、特徴量抽出法により検査範囲内のクラックを検出する。

演算手段８０は、ウェハ２００に対応する基板４０１にドット４０２を格子状にマッピングした校正冶具４００（図４（ａ））を第１の撮像手段５０で撮像された校正用画像（図４（ｂ））と画像処理手段７０で画像処理されたウェハ２００の表面画像とに基づき、クラックの位置を特定する。
なお、本実施形態に係る校正冶具４００は、基板４０１としてウェハ２００の形状と略同一のガラス基板を用い、ドット４０２として基板４０１上にクロムを蒸着させたものである。

表示手段９０は、図３（ｂ）に示すように、ウェハ欠陥検査装置１００の正面上部に配設され、画像処理手段７０で検出されたウェハ２００のクラックの有無又は位置を表示する液晶表示装置などのディプレイである。

つぎに、本実施形態に係るウェハ欠陥検査装置１００の処理動作について説明する。
ウェハ欠陥検査装置１００は、カセット３００が上下動エレベータ１０３上に投入されると、上下動エレベータ１０３は、演算手段８０の制御信号に基づき、カセット３００内の検査対象のウェハ２００の位置が載置手段１０のステージの高さと合うように、カセット３００を上下方向に移動させる。
そして、載置手段１０は、演算手段８０の制御信号に基づき、カセット３００から１枚のウェハ２００を引き出し、ウェハ２００を後方に移動して撮像領域に搬送する。

そして、第２の撮像手段６０は、演算手段８０の制御信号に基づき、ウェハ２００の周縁部（図１では、左端にあるノッチ）を撮像し、演算手段８０に画像データを出力する。

そして、照明手段２０は、演算手段８０の制御信号に基づき、載置手段１０上のウェハ２００に光を照射する。
載置手段１０上のウェハ２００に照射された光は、ウェハ２００の表面で反射し、スクリーン３０に到達して、ウェハ２００の表面画像をスクリーン３０に投影させる。
この場合に、照明手段２０の直接光は、遮光手段４０により遮られ、スクリーン３０に到達することはなく、間接光としてスクリーン３０に到達することになる。

そして、第１の撮像手段５０は、演算手段８０の制御信号に基づき、スクリーン３０に投影されたウェハ２００の表面画像を撮像し、画像処理手段７０に画像データを出力する。

画像処理手段７０は、撮像した画像データ（以下、原画像データと称す）を取得すると、原画像データに対して、移動平均フィルタ（平均化フィルタ）やガウシアンフィルタなどの平滑化処理を行い、原画像を平滑化する。
また、画像処理手段７０は、平滑化後の原画像データ（以下、平滑化画像データと称す）に対して、ウェハ２００とスクリーン３０とを区別する輝度の閾値に基づく二値化処理を行い、平滑化画像から検査範囲（ウェハ２００の表面）を決定する。
また、画像処理手段７０は、原画像データに対して、クラックとそれ以外の領域とを区別する輝度の閾値に基づく局所閾値法を用い、原画像からクラックを検出する。
さらに、画像処理手段７０は、二値化処理により決定した検査範囲及び局所閾値法により検出したクラックに基づいて、原画像に対して、ＳＩＦＴ（Scale Invaliant Feature Transform）やＳＵＲＦ（Speeded Up Robust Features）などの特徴量抽出法を用い、原画像から検査範囲内のクラックを検出し、画像処理後の画像データを演算手段８０に出力する。

そして、載置手段１０は、演算手段８０の制御信号に基づき、クラック検査を終えたウェハ２００を前方に移動してカセット３００の元の位置に収納する。
また、上下動エレベータ１０３は、演算手段８０の制御信号に基づき、カセット３００内の次の検査対象のウェハ２００の位置が載置手段１０のステージの高さと合うように、カセット３００を上下方向に移動させる。
以下、前述の処理動作と同様に、ウェハ欠陥検査装置１００は、カセット３００内の全てのウェハに対して同様のクラック検査を行う。

そして、ウェハ欠陥検査装置１００は、カセット３００内の全てのウェハに対してクラック検査を終えると、演算手段８０が検査結果を表示手段９０に出力し、表示手段９０がクラックを検出したウェハ２００の番号（必要に応じて、画像処理後のウェハ２００の画像）を表示し、検査処理を終了する。

なお、ウェハ欠陥検査装置１００は、クラックの有無のみを検出するだけでなく、クラックの位置を検出する場合であれば、以下の処理を行うことになる。

演算手段８０は、校正冶具４００を用いた校正用画像（図４（ｂ））を予め取得し、校正用画像に基づいて画像の歪み量を計算しておき、特徴量抽出法を用いて検出したクラックを含む画像（図４（ｃ））を歪み量で校正する。
また、演算手段８０は、歪み量で校正した画像（図５（ａ））を、歪みを除去したウェハ２００のマップ（予め取得したウェハ２００のマップデータ）上に反映することにより（図５（ｂ））、ウェハ２００上のノッチ（原点０）に対するクラックの座標位置（ｘ、ｙ）を検出する。
この場合に、演算手段８０は、第２の撮像手段６０で撮像したウェハ２００の周縁部（ノッチ）の画像に基づいてウェハ２００の回転量を検出し、マップ上のクラックの座標位置としてウェハ２００の回転分を反映させる。

表示手段９０は、演算手段８０から入力される検査結果に基づき、クラックを検出したウェハ２００の番号（必要に応じて、画像処理後のウェハ２００の画像）と共に、クラックの位置座標をウェハ２００のマップ及び座標位置（ｘ、ｙ）で表示する。

以上のように、本実施形態に係るウェハ欠陥検査装置１００においては、ウェハ２００を撮像領域に載置させる載置手段１０と、載置手段１０上のウェハ２００の表面に光を照射する照明手段５０と、ウェハ２００の表面で反射した光で当該ウェハ２００の表面画像が投影されるスクリーン３０と、照明手段５０からの直接光がスクリーン３０に照射されることを防ぐ遮光手段４０と、スクリーン３０に投影されたウェハ２００の表面画像を撮像する撮像手段５０と、を備えることにより、装置構成が簡易であり、ウェハ２００の表面上のクラックを短時間に検出することができるという作用効果を奏する。

（本発明の第２の実施形態）
図６は第２の実施形態に係るウェハ欠陥検査装置のシステム構成を説明するための説明図である。図７（ａ）は所定の時間毎の撮像画像の一例を示す説明図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）に示す各撮像画像から所定の領域を抽出して合成した合成画像の一例を示す説明図であり、図７（ｃ）は図７（ｂ）に示す合成画像を補正した補正画像の一例を示す説明図である。図６及び図７において、図１〜図５と同じ符号は、同一又は相当部分を示し、その説明を省略する。

第１の実施形態で前述したように、載置手段１０上のウェハ２００がスクリーン３０から離隔するほど、スクリーン３０に投影されるウェハ２００の表面画像自体がウェハ２００の周縁部でぼける（ピンぼけする）。
すなわち、スクリーン３０に投影されるウェハ２００の表面画像のうち、スクリーン３０の上辺３２側に投影されるウェハ２００の周縁部は、スクリーン３０の下辺３１側に投影されるウェハ２００の周縁部（ノッチやオリフラ部分）に対して、ピンぼけとなる。

このため、本実施形態に係るウェハ欠陥検査装置１００は、クラック及びディンプルの検査装置として、スクリーン３０に投影されるウェハ２００の表面画像のうち、スクリーン３０の下辺３１側に投影される一部を、使用するものである。

本実施形態に係る載置手段１０は、スクリーン３０の下辺３１に対して垂直方向にウェハ２００を水平移動させる機構を有する。特に、本実施形態に係る載置手段１０は、ウェハ２００が暗室１０１内にセットされた初期位置に対して第１の撮像手段５０から離隔する方向（スクリーン３０の下辺３１側）に移動させる機構を有する。

また、本実施形態に係るウェハ欠陥検査装置１００は、載置手段１０のアーム駆動軸に取り付けられ、直線軸の位置を検出し、位置情報としてパルス信号を出力するリニアエンコーダー（リニアスケール）（不図示）と、リニアエンコーダーからの出力パルスをカウントし、演算手段８０にカウント情報を出力するカウンタユニット１３と、を備える。

また、本実施形態に演算手段８０は、カウンタユニット１３のカウント情報に基づき、所定の時間間隔で、照明手段２０及び第１の撮像手段５０に制御信号を出力する。

さらに、本実施形態に係る照明手段２０は、演算手段８０の制御信号に基づき、所定の時間間隔で光を照射する機構を有する。

また、本実施形態に係る第１の撮像手段５０は、演算手段８０の制御信号に基づき、スクリーン３０上の撮像領域を所定の時間間隔で撮像する機構を有する。

また、本実施形態に係る画像処理手段７０は、所定の時間間隔で撮像された複数のウェハ２００の撮像画像から撮像領域の所定の領域におけるウェハ２００の撮像画像を短冊状にそれぞれ抽出して、各短冊状の撮像画像を合成し、合成したウェハ２００の楕円状の画像を円状に補正する。

つぎに、本実施形態に係るウェハ欠陥検査装置１００の処理動作について説明する。
なお、カセット３００から１枚のウェハ２００を取り出し、暗室１０１内の初期位置にウェハ２００をセットし、第１の撮像手段５０で撮像する前までは、前述した第１の実施形態と同様の処理動作となるので、説明を省略する。

第１の撮像手段５０は、演算手段８０の制御信号に基づき、スクリーン３０に投影されたウェハ２００の表面画像を撮像し、画像処理手段７０に画像データを出力する。

そして、載置手段１０は、初期位置に対して第１の撮像手段５０から離隔する方向（スクリーン３０の下辺３１側）にウェハ２００を水平面内で等速に移動させる。

リニアエンコーダーは、直線軸の位置を検出し、位置情報としてパルス信号を出力する。また、カウンタユニット１３は、リニアエンコーダーからの出力パルスをカウントし、演算手段８０にカウント情報を出力する。

そして、演算手段８０は、カウンタユニット１３のカウント情報に基づき、所定の時間間隔（例えば、１００パルス毎）で、照明手段２０及び第１の撮像手段５０に制御信号を出力する。

照明手段２０は、演算手段８０の制御信号に基づき、所定の時間間隔（例えば、１００パルス毎）で光を照射する。
また、第１の撮像手段５０は、演算手段８０の制御信号に基づき、照明手段２０と同期して、スクリーン３０上の撮像領域を所定の時間間隔（例えば、１００パルス毎）で撮像し、画像処理手段７０に画像データをそれぞれ出力する。

そして、画像処理手段７０は、複数の原画像データを取得すると、所定の時間間隔（例えば、１００パルス毎）で撮像された複数のウェハ２００の撮像画像（図７（ａ））から撮像領域の所定の領域（スクリーン３０の下辺３１側に投影された矩形領域１）におけるウェハ２００の撮像画像を短冊状にそれぞれ抽出する。
また、画像処理手段７０は、各短冊状の撮像画像を撮像順に隣接させて合成し、楕円状のウェハ２００の合成画像（図７（ｂ））を得る。

そして、画像処理手段７０は、合成画像データに対して、移動平均フィルタ（平均化フィルタ）やガウシアンフィルタなどの平滑化処理を行い、合成画像を平滑化するのであるが、前述した第１の実施形態と同様の処理動作となるので、説明を省略する。

なお、ウェハ欠陥検査装置１００は、欠陥（クラック、ディンプル）の有無のみを検出するだけでなく、欠陥の位置を検出する場合であれば、以下の処理を行うことになる。

画像処理手段７０は、第１の実施形態で前述した特徴量抽出法を用いて検出した欠陥を含む楕円状の画像に対して、楕円の長軸の長さを縮小する方向に補正し、円状のウェハ２００の補正画像（図７（ｃ））を得る。
そして、演算手段８０は、補正画像（図７（ｃ））を、歪みを除去したウェハ２００のマップ（予め取得したウェハ２００のマップデータ）上に反映することにより、ウェハ２００上のノッチ（原点０）に対する欠陥の座標位置（ｘ、ｙ）を検出する。
この場合に、演算手段８０は、第２の撮像手段６０で撮像したウェハ２００の周縁部（ノッチ）の画像に基づいてウェハ２００の回転量を検出し、マップ上の欠陥の座標位置としてウェハ２００の回転分を反映させる。

表示手段９０は、演算手段８０から入力される検査結果に基づき、欠陥を検出したウェハ２００の番号（必要に応じて、画像処理後のウェハ２００の画像）と共に、欠陥の位置座標をウェハ２００のマップ及び座標位置（ｘ、ｙ）で表示する。

なお、本実施形態に係るウェハ欠陥検査装置１００は、ウェハ２００の撮像領域の所定の領域を使用することにより、合成する各短冊状の撮像画像の倍率が同一となり、歪みが少なく、第１の実施形態で前述した校正冶具４００を用いて校正する場合と比較して、円状のウェハ２００の補正画像を簡易な画像処理（楕円の長軸の長さを縮小する方向に補正）で得ることができる。ただし、本実施形態に係るウェハ欠陥検査装置１００は、第１の実施形態で前述した校正冶具４００を用いて校正してもよい。

以上のように、本実施形態に係るウェハ欠陥検査装置１００は、ウェハ２００の撮像画像から撮像領域の所定の領域（スクリーン３０の下辺３１側に投影された矩形領域１）を使用することにより、スクリーン３０に対するウェハ２００の位置により生じる、ウェハ２００の欠陥（特に、クラック及びディンプル）の検出力及びコントラストを向上することができるという作用効果を奏する。

なお、本実施形態に係るウェハ欠陥検査装置１００は、リニアエンコーダー及びカウンタユニット１３を用いて、ウェハ２００を移動させながら撮像する場合について説明したが、移動、停止及び撮像を繰り返し、ウェハ２００を撮像してもよい。しかしながら、この場合は、１枚のウェハ２００の撮像時間が長時間になる。このため、撮像時間の短縮を図るために、リニアエンコーダー及びカウンタユニット１３を用いて、ウェハ２００を停止せずに移動させながら、第１の撮像手段５０の検査用カメラ５１のシャッター動作を高速にして撮像を繰り返すことが好ましい。

また、本願発明者は、クラック及びディンプルの欠陥検出については、スクリーン３０及びウェハ２００間の距離が近い方がコントラストが得られ易く、スクリーン３０の下辺３１側に投影された領域を使用することが有効であり、スリップ及びマウンドの欠陥検出については、スクリーン３０及びウェハ２００間の距離が遠い方がコントラストが得られ易く、スクリーン３０の上辺３２側に投影された領域を使用することが有効であることを見出した。
すなわち、本実施形態に係るウェハ欠陥検査装置１００は、スリップ及びマウンドの検査装置として使用する場合には、スクリーン３０に投影されるウェハ２００の表面画像のうち、スクリーン３０の上辺３２側に投影される一部を、使用することになる。
この場合に、載置手段１０は、ウェハ２００が暗室１０１内にセットされた初期位置に対して第１の撮像手段５０に近づく方向に移動させることになる。
特に、本実施形態に係るウェハ欠陥検査装置１００は、スクリーン３０に投影されるウェハ２００の表面画像のうち、スクリーン３０の下辺３１側に投影される一部を抽出してクラック及びディンプルの欠陥検出に使用し、スクリーン３０の上辺３２側に投影される一部を抽出してスリップ及びマウンドの欠陥検出に使用して、クラック及びディンプル並びにスリップ及びマウンドの欠陥を検出する構成であってもよい。

１ 矩形領域
１０ 載置手段
１１ 一端
１２ 他端
１３ カウンタユニット
２０ 照明手段
２１ 照明
２１ａ 口金
２１ｂ 遮蔽板
２２ 第１のレンズ
３０ スクリーン
３１ 下辺
３２ 上辺
４０ 遮光手段
４１ 下辺
５０ 第１の撮像手段
５１ 検査用カメラ
５１ａ 口金
５２ 第２のレンズ
５３ カメラ取付プレート
６０ 第２の撮像手段
６１ 検査用カメラ
６１ａ 口金
６２ 第３のレンズ
６３ カメラ取付プレート
７０ 画像処理手段
８０ 演算手段
９０ 表示手段
１００ ウェハ欠陥検査装置
１０１ 暗室
１０２ 支持体
１０３ 上下動エレベータ
２００ ウェハ
３００ カセット
４００ 校正冶具
４０１ 基板
４０２ ドット

Claims (5)

1. ウェハの欠陥を検出するウェハ欠陥検査装置において、
   前記ウェハを撮像領域に載置させる載置手段と、
   前記載置手段上のウェハの表面に光を照射する照明と、当該照明から照射される光を点光源に近似させるピンホールが形成された遮蔽板とを有する照明手段と、
   投影面が前記照明手段からの直接光の照射範囲内であって、前記載置手段の一端近傍に配設され、前記ウェハの表面で反射した光で当該ウェハの表面画像が投影されるスクリーンと、
   前記照明手段からの直接光が前記スクリーンに照射されることを防ぐ遮光手段と、
   前記スクリーンに投影された前記ウェハの表面画像を撮像する撮像手段と、
   を備えることを特徴とするウェハ欠陥検査装置。
2. 請求項１に記載のウェハ欠陥検査装置において、
   前記スクリーンは、下辺が前記載置手段の一端近傍に配設され、前記載置手段に対して内向きに傾斜し、
   前記遮光手段は、下辺が前記載置手段の他端近傍から上方に前記載置手段から離隔して配設され、前記スクリーンに略平行で前記載置手段に対して外向きに傾斜し、
   前記撮像手段が、前記載置手段の他端及び前記遮光手段の下辺間の間隙を介して、前記スクリーンの傾斜面に対向して配設され、
   前記照明手段は、光軸が、前記遮光手段及び撮像手段間の間隙を介して、前記載置手段上のウェハと交わる位置に配設されることを特徴とするウェハ欠陥検査装置。
3. 請求項１又は２に記載のウェハ欠陥検査装置において、
   前記撮像手段で撮像された前記ウェハの表面画像に対して、平滑化処理及び二値化処理により検査範囲を決定し、局所閾値法により前記ウェハの欠陥を検出し、特徴量抽出法により検査範囲内の前記ウェハの欠陥を検出する画像処理手段を備えることを特徴とするウェハ欠陥検査装置。
4. 請求項３に記載のウェハ欠陥検査装置において、
   前記載置手段が、前記スクリーンの下辺に対して垂直方向に前記ウェハを水平移動させる機構を有し、
   前記撮像手段が、前記スクリーン上の撮像領域を所定の時間間隔で撮像する機構を有し、
   前記画像処理手段が、前記所定の時間間隔で撮像された複数の前記ウェハの撮像画像から前記撮像領域の所定の領域における前記ウェハの撮像画像を短冊状にそれぞれ抽出して、各短冊状の撮像画像を合成することを特徴とするウェハ欠陥検査装置。
5. 請求項３又は４に記載のウェハ欠陥検査装置において、
   前記ウェハに対応する基板にドットを格子状にマッピングした校正冶具を前記撮像手段で撮像された校正用画像と前記画像処理手段で画像処理された前記ウェハの表面画像とに基づき、前記ウェハの欠陥の位置を特定する演算手段を備えることを特徴とするウェハ欠陥検査装置。

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