JPH0713993B2 - 表面検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、半導体ウエハなどの被検査体を撮像装置で撮
像して被検査体の表面検査を行う表面検査装置に関す
る。

（従来の技術） 半導体ウエハの表面検査は、この半導体ウエハを撮像装
置で撮像してその画像データから半導体ウエハ表面の欠
陥などを検出しているが、この場合撮像装置としては半
導体ウエハの大きさよりも小さい２次元の撮像領域を有
するものが使用されることがある。このような撮像装置
を使用した場合、撮像装置は半導体ウエハを数回に分け
て撮像して半導体ウエハ全体の画像データを得ている。
このように半導体ウエハ全体の画像データは数回の撮像
により得られる各画像データを合わせて得ているが、こ
れら画像データ間における濃淡レベルは外乱などにより
安定性がなく、そこで各画像データ間における濃淡レベ
ルの均一化が計られる。この濃淡レベルの均一化処理
は、撮像装置から出力される半導体ウエハ全体の映像信
号をもとにこの映像信号の輝度レベルの均一化を計った
り、又輝度レベルの基準信号を設けて均一化を計ってい
る。

ところで、半導体ウエハの製造にあっては多種の半導体
ウエハを少量づつ製造する場合がある。このようにして
製造された各種半導体ウエハの表面検査を上記各均一化
処理を行って検査すると、前者の均一化処理では各種半
導体ウエハによって映像信号のレベルが大きく異なるた
めに、画像データの半導体ウエハ以外の部分の濃淡レベ
ルの変動の影響を受けて半導体ウエハ全体の画像データ
の濃淡レベルが変化してしまう。特に半導体ウエハから
の反射光量が一様であるとして検査を行う場合にはSN比
が低下する。又、後者の均一化処理で同一レベルの基準
信号により輝度レベルを均一化しようとしても半導体ウ
エハ部分の映像信号がオーバフローとなったり、逆にノ
イズに埋もれることがある。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように各種半導体ウエハによって映像信号のレベ
ルが大きく異なるために半導体ウエハ全体の画像データ
の濃淡レベルに影響がでたり、又半導体ウエハ部分の濃
淡レベルがオーバフローとなったり、逆にノイズに埋も
れたりする。

そこで本発明は、被検査体以外における映像信号の影響
を受けずに安定して被検査体の表面検査ができる表面検
査装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、撮像装置と、この撮像装置の撮像により得ら
れる被検査体を複数の領域に分割した各分割画像データ
における被検査体部分以外をそれぞれマスキングするマ
スキング手段と、このマスキング手段でマスキングされ
た各分割画像データにおけるマスキングされない部分の
平均濃淡レベルを求めて各分割画像データを合わせて作
成される被検査体全体の画像データの平均濃淡レベルを
均一化する変換テーブルを作成する変換テーブル作成手
段と、マスキング手段でマスキングされた各分割画像デ
ータの濃淡レベルを変換テーブルを用いて変換して被検
査体全体の画像データの平均濃淡レベルを均一化するデ
ータ変換手段と、このデータ変換手段で均一化された被
検査体全体の画像データから被検査体の表面状態を検査
する検査手段とを備えて上記目的を達成しようとする表
面検査装置である。

（作用） このような手段を備えたことにより、撮像装置の撮像に
より得られる各分割画像データにおける被検査体部分以
外がマスキング手段によりそれぞれマスキングされ、こ
れらマスキングされた各分割画像データを受けて変換テ
ーブル作成手段はマスキングされない部分の平均濃淡レ
ベルを求めて各分割画像データを合わせた被検査体全体
の画像データの平均濃淡レベルを均一化する変換テーブ
ルを作成する。そして、均一化手段はマスキングされた
各分割画像データの濃淡レベルを変換テーブルを用いて
変換して被検査体全体の画像データの平均濃淡レベルを
均一化し、この均一化された被検査体全体の画像データ
から検査手段は被検査体の表面状態を検査する。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は表面検査装置の構成図である。同図において１
はXYテーブルであって、このXYテーブル１上には半導体
ウエハ２が載置されている。又、このXYテーブル１の斜
め上方には照明装置３が配置されるとともに、XYテーブ
ル１のほぼ真上にはITVカメラ４が配置されている。こ
のITVカメラ４は半導体ウエハ２の大きさよりも小さい
撮像領域を有するものである。従って、このIVTカメラ
４で半導体ウエハ２全体を撮像する場合、XYテーブル１
が制御回路５からの移動制御信号を受けてXY平面上を移
動してIVTカメラ４の撮像領域を第２図に示すようにA,
B,C,…,Iの順に走査させるようになっている。このITV
カメラ４から出力される映像信号はA/D変換器６でディ
ジタル映像信号に変換されてマスキング部７に送られて
いる。

このマスキング部７はディジタル映像信号を受けて各撮
像領域A,B,…,Iの各分割画像データにおける半導体ウエ
ハ２以外の部分をそれぞれマスキングする機能を有する
もので、次のような構成となっている。各画像メモリ8,
9が設けられ、これら画像メモリ8,9のうち一方の画像メ
モリ８がA/D変換器６と接続され、他方の画像メモリ９
が画像メモリ８に論理積回路10を介して接続されてい
る。そして、論理積回路10にはマスク発生回路11が接続
されている。このマスク発生回路11には第３図に示すよ
うな各撮像領域A,B,…,Iの各マスクパターン画像データ
D_A，D_B，…D_Iが記憶されている。これらマスクパターン
画像データD_A，D_B，…D_Iは互いに合わせることにより半
導体ウエハ２の形状と相似してこの半導体ウエハ２と相
似する形状部分を論理「１」とするとともにそれ以外の
部分を論理「０」と設定したものである。

前記画像メモリ９には変換テーブル作成部12が接続され
ており、この変換テーブル作成部12はマスキング部７で
マスキングされた各分割画像データにおけるマスキング
されない部分の平均濃淡レベルを求め、これら分割画像
データを合わせて作成する半導体ウエハ２全体の画像デ
ータの平均濃淡レベルを均一化するための変換テーブル
を作成する機能を有するものである。具体的には平均レ
ベル算出回路13、変換テーブル生成回路14及び変換テー
ブルメモリ15から構成され、このうち平均レベル算出回
路13は画像メモリ９から各分割画像データを読み出して
これら分割画像データにおけるマスキングされない部分
の平均濃淡レベルを求めるものであり、又変換テーブル
生成回路14は各分割画像データの平均濃淡レベルから半
導体ウエハ２全体の画像データの平均濃淡レベルを均一
化する変換テーブルを作成するものである。そして、こ
の変換テーブルは変換テーブルメモリ15に記憶されるよ
うになっている。

又、16はデータ変換回路であって、これはマスキング部
７でマスキングされた各分割画像データの濃淡レベルを
変換テーブルを用いて変換して半導体ウエハ２全体の画
像データの平均濃淡レベルを撮像領域Ｅの平均濃淡レベ
ルに合わせて均一化する機能を有するものである。

そうして、検査回路17はデータ変換回路16で均一化され
た半導体ウエハ２全体の画像データから半導体ウエハ２
の表面状態を検査する機能を有するものである。

次に上記のごとく構成された装置の作用について説明す
る。

先ず、変換テーブルが作成される。

半導体ウエハ２が照明装置３により照明され、かつ制御
回路５の移動制御信号の送出によりITVカメラ４の撮像
領域がＡにセットされると、ITVカメラ４は撮像領域Ａ
を撮像してその映像信号を出力する。この映像信号はA/
D変換器６によりディジタル映像信号に変換されて撮像
領域Ａの分割画像データとして画像メモリ８に一時記憶
される。この分割画像データが第４図に示すようにQaで
あれば、同図に示すように分割画像データQaが論理積回
路10に送られるとともに、マスク発生回路11は同撮像領
域Ａのマスクパターン画像データD_Aを論理積回路10に送
出する。これにより、論理積回路10は分割画像データQa
とマスクパターン画像データD_Aとの論理積を実行してマ
スキングされた分割画像データQa′を得る。この分割画
像データQa′は画像メモリ９に記憶される。

次に制御回路５から移動制御信号が送出されてXYテーブ
ル１がXY平面上を移動し、これによりITVカメラ４の撮
像領域がＢにセットされる。この状態にITVカメラ４は
撮像領域Ａを撮像してその映像信号を出力し、撮像領域
Ａの分割画像データとして画像メモリ８に一時記憶され
る。そして、この分割画像データが論理積回路10に送ら
れるとともに、マスク発生回路11は同撮像領域Ｂのマス
クパターン画像データD_Bを論理積回路10に送出し、これ
により、論理積回路10はこれら分割画像データとマスク
パターン画像データD_Aとの論理積の分割画像データを得
て画像メモリ９に記憶される。

以下、上記作用と同様に各撮像領域C,D,…,Iのマスキン
グされた各分割画像データが得られて画像メモリ９に記
憶される。

次に平均レベル算出回路13は画像メモリ９から各分割画
像データを順次読み出してそれぞれマスキング以外の部
分における各平均濃淡レベルを算出してその各値を変換
テーブル生成回路14に送る。この変換テーブル生成回路
14は各分割画像データの各平均濃淡レベルを受けて各分
割画像データを合わせて作成される半導体ウエハ２全体
の画像データの平均濃淡レベルを均一化つまり正規化す
る変換テーブルを生成する。そして、この変換テーブル
は変換テーブルメモリ15に記憶される。

次に半導体ウエハ２の表面検査が行われる。この場合、
照明装置３での半導体ウエハ２への照明条件及びXYテー
ブル１の位置は変換テーブルを作成するときと全く同一
条件となっている。

上記同様に半導体ウエハ２が照明装置３により照明さ
れ、かつ制御回路５の移動制御信号の送出によりITVカ
メラ４の撮像領域がＡにセットされ、この状態にITVカ
メラ４は撮像領域Ａを撮像してその映像信号を出力す
る。この映像信号はA/D変換器６によりディジタル映像
信号に変換されて撮像領域Ａの分割画像データとして画
像メモリ８に一時記憶される。この分割画像データが第
４図に示すようにQaであれば、同図に示すように分割画
像データQaが論理積回路10に送られるとともにマスク発
生回路11からマスクパターン画像データD_Aが論理積回路
10に送られ、これにより、論理積回路10は分割画像デー
タQaとマスクパターン画像データD_Aとの論理積を実行し
てマスキングされた分割画像データQa′を得る。そし
て、この分割画像データQa′は画像メモリ９に記憶され
る。

以下、上記作用と同様に各撮像領域B,C,D,…,Iのマスキ
ングされた各分割画像データが得られて画像メモリ９に
記憶される。

このように各分割画像データが画像メモリ９に記憶され
ると、データ変換回路16は画像メモリ９に記憶されてい
る各分割画像データを順次読み出してそれぞれ変換テー
ブルを用いて濃淡レベルを変換して半導体ウエハ２全体
の画像データの平均濃淡レベルを均一化する。そうし
て、検査回路17はデータ変換回路16で均一化された半導
体ウエハ２全体の画像データから半導体ウエハ２の表面
状態を検査し、例えば欠陥を検出する。

この後、別種の半導体ウエハの表面検査を行う場合は、
先ずその半導体ウエハに対する変換テーブルを作成する
ことになる。

このように上記一実施例においては、各分割画像データ
における半導体ウエハ２以外をマスキングし、これらマ
スキングされた各分割画像データのマスキングされない
部分の平均濃淡レベルを求めて半導体ウエハ２全体の画
像データの平均濃淡レベルを均一化する変換テーブルを
作成し、この変換テーブルに従ってマスキングされた各
分割画像データの濃淡レベルを変換して半導体ウエハ２
全体の画像データの平均濃淡レベルを均一化して半導体
ウエハ２の表面状態を検査する構成としたので、各種の
半導体ウエハ２によって映像信号のレベルが大きく異な
ってもその濃淡レベルに応じて変換テーブルを作成でき
て半導体ウエハ２以外の部分の濃淡レベルの変動の影響
を受けずに半導体ウエハ２の表面を検査できる。従っ
て、半導体ウエハ２の表面検査の精度を高くできて信頼
性を向上できる。

なお、本発明は上記一実施例に限定されるものでなくそ
の主旨を逸脱しない範囲で変形しても良い。例えば、製
造される半導体ウエハ２の種類が変動なく予め分かると
ともに外乱が無く安定していれば、各種半導体ウエハ２
に応じた変換テーブルを予め作成しておき、検査時に各
種半導体ウエハ２に応じた変換テーブルを変換テーブル
メモリに外部からロードするようにしても良い。これに
より、ITVカメラ４からの映像入力は１回で済む。又、I
TVカメラ４で各撮像領域A,B,…,Iを撮像する場合、ITV
カメラ４を移動して撮像するようにしてもよい。又、平
均濃淡レベルを均一化する変換テーブルのルールは撮像
領域Ｅの平均濃淡レベルに合わせることに限定されず、
検査に適した濃淡レベルに均一化するものであればよ
い。

［発明の効果］ 以上詳記したように本発明によれば、被検査体以外にお
ける映像信号の影響を受けずに安定して被検査体の表面
検査ができる表面検査装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる表面検査装置の一実施例を示す
構成図、第２図は同装置での各撮像領域を示す図、第３
図は同装置の各マスクパターン画像データの模式図、第
４図は同装置でのマスキング作用を示す図である。 １……XYテーブル、２……半導体ウエハ、３……照明装
置、４……ITVカメラ、５……制御回路、６……A/D変換
器、７……マスキング部、8,9……画像メモリ、10……
論理積回路、11……マスク発生回路、12……変換テーブ
ル作成部、13……平均レベル算出回路、14……変換テー
ブル生成回路、15……変換テーブルメモリ、16……デー
タ変換回路、17……検査回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】撮像装置と、この撮像装置の撮像により得
   られる被検査体を複数の領域に分割した各分割画像デー
   タにおける前記被検査体部分以外をそれぞれマスキング
   するマスキング手段と、このマスキング手段でマスキン
   グされた各分割画像データにおけるマスキングされない
   部分の平均濃淡レベルを求めて前記各分割画像データを
   合わせて作成される前記被検査体全体の画像データの平
   均濃淡レベルを均一化する変換テーブルを作成する変換
   テーブル作成手段と、前記マスキング手段でマスキング
   された各分割画像データの濃淡レベルを前記変換テーブ
   ルを用いて変換して前記被検査体全体の画像データの平
   均濃淡レベルを均一化する均一化手段と、この均一化手
   段で均一化された前記被検査体全体の画像データから前
   記被検査体の表面状態を検査する検査手段とを具備した
   ことを特徴とする表面検査装置。