【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体ウエハなど表面上に特徴要素又は凹凸を有した被検査体の表面を検査する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体のウエハなどの表面状態を検査する必要がある場合には、画像処理を用いて検査を自動的に行うことが多い。こうした検査では、例えば、検査用照明によりウエハなどの被検査体全体を照らし、被検査体の表面で反射された反射光を撮像カメラに入射させ、撮像カメラにより得た反射光の明暗（すなわち、コントラスト）の差に基づいて二値化処理を行うことによって、被検査体上の特徴要素を認識している。このとき、特徴要素とその他の要素とにより生じる反射光の明暗差が大きいほど、周囲環境から入り込む光線などのノイズの影響を受けずに正確に特徴要素を認識することができるようになる。なお、検査用照明は、予め定められた強さの光線を被検査体に照射し、こうした周囲環境から入り込む光線の影響を抑制するためのものでもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、半導体ウエハ上の回路パターンなど微小な特徴要素を認識するためには、撮像カメラの倍率を高め、検査すべき領域を拡大した画像に基づいて画像処理を行う必要がある。
【０００４】
ところが、検査すべき領域を拡大する結果、撮像カメラにより得られる画像上の単位面積当たりに入射する光束量（すなわち、照度）が少なくなり、特徴要素とその他の要素とにより生じる反射光の明暗差が小さくなる。このため、周囲環境によって生じるノイズなどの影響を受けやすくなり、特徴要素を正確に認識することができなくなりやすい。
【０００５】
また、例えばウエハ表面とその上に形成された回路との色が近似している場合など、特徴要素とその周囲との色が類似である場合、反射光の明暗差は小さくなるので、同様にノイズの影響を受けると、特徴要素を正確に認識することができない。
【０００６】
さらに、半導体プローブのクリーニングシートや紙ヤスリなど被検査体が細かい凹凸を有している場合には、被検査体の表面の凹凸により生じる反射光の明暗差は小さくなるので、目詰まりなどを検査することが困難である。
【０００７】
よって、本発明の目的は、上記従来技術に存する問題を解消して、被検査体の表面上の微小な特徴要素及び凹凸を撮像カメラにより正確に認識することを可能とさせることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的に鑑み、被検査体の表面上において認識すべき特徴要素を含む領域にスポット光を投光するようにしたものである。
【０００９】
すなわち、本発明の第１の態様によれば、撮像カメラの光軸上に被検査体を配置し、該被検査体の表面の検査すべき領域にスポット光を投光して、前記領域内における表面の凹凸により生じる反射光の明暗差を拡大させ、前記撮像カメラにより得た反射光の明暗差に基づいて前記表面の凹凸を検出するようにした被検査体の表面を検査する方法が提供される。
【００１０】
さらに、本発明の第２の態様によれば、撮像カメラの光軸上に被検査体を配置し、該被検査体の表面の検査すべき領域にスポット光を投光して、前記領域内において検出せんとする特徴要素とその他の要素とにより生じる反射光の明暗差を拡大させ、前記撮像カメラにより得た反射光の明暗差に基づいて前記特徴要素を検出できるようにした被検査体の表面を検査する方法が提供される。
【００１１】
このとき、前記スポット光によって、特徴要素とその周囲との色差から生じる反射光の明暗差を拡大させることが可能である。
【００１２】
また、光源から発せられたスポット光を前記撮像カメラの光軸に沿って前記被検査体へ向かって進ませるようにすることが好ましい。
【００１３】
さらに、前記スポット光を発する光源は、前記被検査体全体を照らすための光源と別に設けられることが好ましい。
【００１４】
また、前記スポット光は収束点において収束する収束光であることが好ましい。
【００１５】
スポット光は、狭い面積に光を集中させるので、検査が必要とされる部分のみを強い光で照明することが可能となる一方で、光源に要求される投射光の強さを低く抑えることができる。そして、スポット光により検査すべき領域が強い光で照明される結果、特徴要素とその他の要素（例えば、特徴要素の周囲の表面）とにより反射されて生じる反射光の明暗差は拡大又は強調されるので、撮像カメラによる特徴要素の検出が容易となる。例えば、特徴要素で反射される反射光とその他の要素で反射される反射光との明暗差が大きくなるので、理想的な照明条件下で特徴要素によって反射される反射光から測定されるべきコントラストの値（明暗の指標）と二値化処理の閾値との差を大きくするように閾値を設定することが可能となり、測定された反射光のコントラストの値にノイズが加重しても、その影響を受けにくくなる。したがって、撮像カメラを用いて特徴要素をより正確に検出することができるようになる。
【００１６】
上記本発明による検査方法は、特徴要素とその他の要素の色差が小さいこと、すなわち色が類似しているために通常照明下では特徴要素とその他の要素とにより生じる反射光の明暗差が小さくなる場合に、特に有効である。
【００１７】
スポット光は、同様に、被検査体の表面の凹凸により生じる反射光の明暗差も拡大又は強調させるので、従来は認識が困難であった被検査体の表面の微細な凹凸をより鮮明に認識できるようになる。したがって、被検査体の表面の微細な凹凸の密集度、表面粗さなどを検出することが可能となる。
【００１８】
光源から発せられたスポット光を撮像カメラの光軸に沿って被検査体へ向かって進ませるようにすれば、撮像カメラの倍率を高め被検査体の表面を拡大して観察しても、スポット光は常にカメラの視野の中心部に位置するようになる。すなわち、撮像カメラで検査すべき領域に常にスポット光を投光することができるようになる。
【００１９】
また、スポット光が収束点で収束する収束光であるならば、光源の大きさと無関係に被検査体の表面に結像するスポット光の大きさを小さくすることが可能となり、検査すべき領域が非常に小さく撮像カメラの倍率が高い場合、すなわち特徴要素が非常に小さい場合でも対処して、特徴要素を検出することが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００２１】
図１は本発明による被検査体の表面を検査する方法を用いたウエハ表面検査装置の全体構成図、図２は図１に示されているウエハ表面検査装置の撮像カメラの視野内に認識されるウエハ表面を示している説明図である。
【００２２】
最初に、図１を参照して、本発明による被検査体の表面を検査する方法を用いたウエハ表面検査装置１０の全体構成を説明する。なお、この実施形態においては、半導体ウエハ１２を被検査体としてその表面を検査するが、ウエハ１２以外の物を被検査体とすることも可能である。
【００２３】
ウエハ表面検査装置１０は、被検査体である半導体ウエハ１２が載置されるステージ１４と、ステージ１４上に載置されたウエハ１２の表面を撮像するための撮像カメラ１６とを備えている。ウエハ１２の表面上には半導体製品に応じて様々な回路パターン２０（図２参照）が形成されており、この回路パターン２０を撮像カメラ１６によって撮像する。詳細には、ウエハ１２の表面上の検査すべき領域を撮像カメラ１６の光軸１８上に配置して、撮像カメラ１６に検査すべき領域の画像を取り込み、この画像を画像処理装置２１で解析し、検査すべき領域内の回路パターン２０を特徴要素として検出する。
【００２４】
ステージ１４は、真空などを作用させて載置されたウエハ１２を固定的に保持することができるようになっている共に、撮像カメラ１６の光軸１８上に検査すべき領域を配置できるように撮像カメラ１６に対して相対移動可能になっている。
【００２５】
撮像カメラ１６としては、ＣＣＤ（電荷結合素子）カメラを用いることが好ましいが、ＣＭＯＳカメラやアナログ式カメラなど他のタイプのカメラを使用することも可能である。
【００２６】
さらに、ウエハ表面検査装置１０には、ウエハ１２全体を照らし、撮像カメラによる認識を可能とさせるために必要とされるカメラ用光源（不図示）とは別に、スポット光２４を発する光源２２が設けられている。この光源２２から発せられたスポット光２４は、図１に示されているように、撮像カメラ１６の光軸１８に沿ってウエハ表面２６上の検査すべき領域へ向かい、これを照明するようになっている。
【００２７】
このスポット光２４により、ウエハ１２全体を照らす照明とは別に検査すべき領域のみを特に強い光で照らすことができ、結果として、図２に示されているように、特徴要素である回路パターン２０で反射された反射光とその周囲のウエハ表面２６（その他の要素に該当する）で反射された反射光との明暗差を拡大又は強調させることができるようになる。したがって、回路パターン２０とその周囲のウエハ表面２６との色差が小さい、すなわち色が類似している場合でも、撮像カメラ１６で得た画像に基づいて、回路パターン２０を正確に認識できるようになる。
【００２８】
また、スポット光２４を撮像カメラ１６の光軸１８に沿って進ませることにより、スポット光によりピンスポット状に照らされた領域が常に撮像カメラ１６の視野内に位置するので、撮像カメラ１６の視野内に検査すべき領域を配置するようにウエハ１２を移動すれば、検査すべき領域は必ずスポット光２４に照らされるようになる。しかしながら、光源２２から発せられたスポット光２４は、必ずしも図１に示されているように撮像カメラ１６の光軸１８に沿って進む必要はなく、ウエハ表面２６上の検査すべき領域をピンスポット状に照らすようになっていればよい。
【００２９】
ここで、本願において使用される「スポット光」とは、光線の任意の位置において限定された領域のみを照らすピンスポット状光束を有した光線を意味するものとする。
【００３０】
光源２２は、ハロゲンランプ、タングステンランプ、レーザ装置、ＬＥＤなど任意のタイプの光源とすることができる。図１に示されているウエハ表面検査装置１０では拡散光線を発する光源２２が使用されており、光源２２の出口にピンホール２８を形成して光源２２から発せられる光線を絞ってスポット光２４とさせている。しかしながら、レーザ光線などの平行光線光源を利用することも可能であり、この場合には、ピンホール２８は必ずしも必要とされない。
【００３１】
また、図１に示されているウエハ表面検査装置１０の光源は、撮像カメラ１６と共通の筐体３０内に設けられており、撮像カメラ１６と光源２２との相対位置関係の変動が発生しにくいようになっている。これにより、撮像カメラ１６の光軸１８と光源２２から発せられたスポット光２４の進路との相対位置がずれて、スポット光２４が撮像カメラ１６の視野内から外れてしまうことを防止している。
【００３２】
ところで、光源２２から発せられるスポット光２４を撮像カメラ１６の光軸１８に沿って進ませるためには、光源２２を撮像カメラ１６の光軸１８上に設ければよいが、光軸１８上に光源２２を設けると、ウエハ１２の表面によって反射された反射光が撮像カメラ１６の受光部１６ａに入射できなくなってしまう。
【００３３】
そこで、図１に示されているウエハ表面検査装置１０では、半透鏡（ハーフミラー）３２が筐体３０内に設けられ、その表面（反射面）を撮像カメラ１６の光軸１８に対して４５度に傾けて光軸１８上に配置されている。半透鏡３２は、ウエハ１２からの反射光を透過させて撮像カメラ１６に入射させると共に、撮像カメラ１６の光軸１８から離れた位置に配置された光源２２から発せられたスポット光２４を半透鏡３２の表面に入射させ、これを反射して、撮像カメラ１６の光軸１８に沿って撮像カメラ１６から離れる方向に進ませるようになっている。
【００３４】
この構成により、ウエハ１２からの反射光が撮像カメラ１６の受光部１６ａに入射することを妨げることなく、光源２２から発せられるスポット光２４を撮像カメラ１６の光軸１８に沿って進ませることができるようになる。なお、他の機構を用いて、撮像カメラ１６の光軸１８から離れた位置に配置された光源２２から発せられたスポット光２４を撮像カメラ１６の光軸１８に沿って進ませるようにしてもよい。
【００３５】
ウエハ表面検査装置１０は、筐体３０内に、撮像カメラ１６の光軸１８上に配置された集光レンズ３４をさらに備えており、撮像カメラ１６の光軸１８に沿って進むスポット光２４は、集光レンズ３４から予め定められた距離に位置する収束点で収束する収束光とされている。スポット光２４が収束光であるとき、光源２２から発せられたときのスポット光２４の光束通過面積と関係なく、スポット光２４の光束通過面積を小さくして、ウエハ表面２６上の検査すべき領域、特に検査すべき回路パターン２０付近に光束を集中させることができる。すなわち、同じ強さの光線を発する光源２２を用いた場合でも、より強い光で検査すべき領域を効率よく照明することが可能となる。また、半導体ウエハ１２上の回路パターン２０のように特徴要素や検査すべき領域が非常に小さくても、それに対応させてウエハ表面２６に結像するスポット光２４の大きさを小さくすることも容易となる。
【００３６】
半導体ウエハ１２の表面に形成されている回路パターン２０で反射される反射光とその周囲のウエハ表面２６で反射される反射光は、色差が少ないこと又は高さの差が少ないことに起因して、明暗差又はコントラスト値の差をあまり生じさせないことがある。このような場合、反射光を撮像カメラ１６で捉えることにより得た画像に画像処理（詳細には、二値化処理）を施しても、周囲環境からの光又は撮像カメラ用光源（不図示）からの光の変動などの周囲ノイズの影響を受けて、回路パターン２０を正確に認識又は検出することができなくなる。
【００３７】
そこで、本発明においては、ウエハ１２の検査すべき領域にスポット光２４を投光して、回路パターン２０で反射される反射光とその周囲のウエハ表面２６で反射される反射光との明暗差をより拡大させ、画像処理装置２１による回路パターン２０の認識又は検出を容易にさせている。同様の効果は、半導体ウエハ全体用の照明光の強さを強くすることによっても達成し得るが、広い領域を照らすため、非常に強い光を発する光源（不図示）が必要となる。これに対して、本発明は、スポット光２４を利用し、検査すべき領域、特に特徴要素付近のみという狭い領域を照明するため、単位面積あたりを照らす光の強さ（照度）が同じという条件下であれば、より弱い光を発する光源２２を用いて同じ効果を達成することができるという利点を有している。
【００３８】
さらに、スポット光２４として収束光を利用する場合には、収束点付近に半導体ウエハ１２を配置すれば、スポット光２４に照明されるウエハ１２上の領域は非常に小さくなり、光源２２から発する光線をより狭い領域に集中させることができる。したがって、光源２２から発せられる光線をより有効に利用して、同じ強さの光を発する光源であっても反射光の明暗差を一層拡大させることが可能となる。また、収束光は、半導体ウエハ１２上の回路パターン２０など特徴要素が微小である場合や検査すべき領域が非常に小さい場合に特に有効である。
【００３９】
以上、本発明の被検査体の表面を検査する方法について、図１に示されているウエハ表面検査装置１０を例にして説明したが、本発明の用途はウエハ１２の表面の検査に限定されるものではない。また、反射光の明暗差が生じる原因として、回路パターン２０などの特徴要素と他の要素との色差を挙げているが、被検査体の表面の凹凸など他の要因で生じる反射光の明暗差を拡大させるためにスポット光２４を利用することも可能である。
【００４０】
例えば、半導体ウエハ１２の電気導通試験を行うプローバ装置などで用いられるプローブの先端に付着したゴミを除去するために使用されるクリーニングシート又はクリーニング板の表面の状態を検査するために本発明の表面検査方法を使用することも可能である。クリーニングシートの表面には、多数の凹凸が形成されており、この表面にプローブの先端を擦りつけることによりゴミを除去するものである。したがって、この凹凸にゴミが詰まるとクリーニングシートは機能を果たさなくなる。そこで、スポット光２４により表面の凹凸により生じる反射光の明暗差を拡大させることにより、この凹凸が目詰まりしていないことを検査すれば、適正な交換時期を判定することが可能となる。また、凹凸の深さを判別してクリーニングシート等の種類を識別することも可能となる。
【００４１】
同様に、本発明の表面検査方法により、紙ヤスリなどの表面粗さ等を判別することも可能となる。
【００４２】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、スポット光を特に検査すべき領域に投光することにより、単位面積当たりに投光される光の強さを強くして、特徴要素とその他の要素とにより生じる反射光の明暗差又は被検査体の表面の凹凸により生じる反射光の明暗差を拡大させることができるようになる。したがって、画像処理により、特徴要素又は表面の凹凸状態を容易且つ正確に認識、検出できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による被検査体の表面を検査する方法を用いたウエハ表面検査装置の全体構成図である。
【図２】図１に示されているウエハ表面検査装置の撮像カメラの視野内に認識されるウエハ表面を示している説明図である。
【符号の説明】
１０…ウエハ表面検査装置
１２…ウエハ又は被検査体
１６…撮像カメラ
１８…光軸
２０…回路パターン又は特徴要素
２２…光源
２４…スポット光[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for inspecting a surface of an inspection object having a characteristic element or unevenness on a surface such as a semiconductor wafer.
[0002]
[Prior art]
Generally, when it is necessary to inspect the surface state of a semiconductor wafer or the like, the inspection is often automatically performed using image processing. In such inspection, for example, the entire inspection object such as a wafer is illuminated by inspection illumination, reflected light reflected on the surface of the inspection object is made incident on an imaging camera, and the brightness of the reflected light obtained by the imaging camera (ie, By performing binarization processing based on the difference in contrast, characteristic elements on the object to be inspected are recognized. At this time, as the difference in brightness between the reflected light generated by the characteristic element and the other elements is larger, the characteristic element can be more accurately recognized without being affected by noise such as light rays entering from the surrounding environment. Note that the inspection illumination is also for irradiating a light beam having a predetermined intensity to the object to be inspected and for suppressing the influence of the light beam entering from the surrounding environment.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in order to recognize a minute feature element such as a circuit pattern on a semiconductor wafer, it is necessary to increase the magnification of an imaging camera and perform image processing based on an image in which a region to be inspected is enlarged.
[0004]
However, as a result of enlarging the area to be inspected, the amount of luminous flux (ie, illuminance) per unit area on the image obtained by the imaging camera is reduced, and the difference in brightness between the reflected light generated by the characteristic element and other elements is reduced. Becomes smaller. For this reason, it is likely to be affected by noise or the like generated by the surrounding environment, and it becomes difficult to accurately recognize the characteristic element.
[0005]
In addition, for example, when the color of a feature element and its surroundings is similar, for example, when the color of a circuit formed on the surface of the wafer is similar to the color of the circuit formed thereon, the difference in brightness of the reflected light is small. Under the influence of noise, characteristic elements cannot be accurately recognized.
[0006]
Furthermore, if the object to be inspected has fine irregularities, such as a cleaning sheet for a semiconductor probe or a paper file, the difference in brightness of the reflected light caused by the irregularities on the surface of the object to be inspected is reduced, so that clogging is inspected. Is difficult to do.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to solve the above-mentioned problems in the prior art and to enable a camera to accurately recognize minute feature elements and irregularities on the surface of an object to be inspected.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-described object, the present invention is directed to projecting a spot light on a region including a characteristic element to be recognized on the surface of a test object.
[0009]
That is, according to the first aspect of the present invention, the object to be inspected is arranged on the optical axis of the imaging camera, and a spot light is projected onto an area to be inspected on the surface of the object to be inspected, and A method for inspecting the surface of an object to be inspected, wherein the difference in the brightness of the reflected light caused by the unevenness of the surface is enlarged, and the unevenness of the surface is detected based on the difference in the brightness of the reflected light obtained by the imaging camera. Is done.
[0010]
Further, according to the second aspect of the present invention, the object to be inspected is arranged on the optical axis of the imaging camera, and a spot light is projected on an area to be inspected on the surface of the object to be inspected, so that the area within the area is inspected. In the object to be inspected, the difference in the brightness of the reflected light generated by the characteristic element to be detected and the other elements is enlarged, and the characteristic element can be detected based on the difference in the brightness of the reflected light obtained by the imaging camera. A method for inspecting a surface is provided.
[0011]
At this time, it is possible to enlarge the difference in brightness of the reflected light caused by the color difference between the characteristic element and its surroundings by the spot light.
[0012]
Further, it is preferable that the spot light emitted from the light source is made to advance toward the object to be inspected along the optical axis of the imaging camera.
[0013]
Further, it is preferable that the light source for emitting the spot light is provided separately from a light source for illuminating the entire inspection object.
[0014]
Further, it is preferable that the spot light is a convergent light that converges at a convergence point.
[0015]
Spot light concentrates light in a small area, so it is possible to illuminate only the parts that need to be inspected with strong light, while keeping the intensity of the projected light required for the light source low. it can. Then, as a result of the spot light illuminating the area to be inspected with the intense light, the difference in brightness of the reflected light caused by reflection by the characteristic element and another element (for example, a surface around the characteristic element) is enlarged or emphasized. Therefore, it is easy to detect the characteristic element by the imaging camera. For example, the contrast to be measured from the reflected light reflected by the feature under ideal lighting conditions because the difference between the reflected light reflected by the feature and the reflected light reflected by other elements is large. Threshold value can be set so as to increase the difference between the threshold value (brightness index) and the threshold value of the binarization processing. Even if noise is added to the measured contrast value of reflected light, the Hard to receive. Therefore, the feature element can be more accurately detected using the imaging camera.
[0016]
In the inspection method according to the present invention, the difference in color between the characteristic element and the other elements is small, that is, since the colors are similar, the difference in brightness of the reflected light generated by the characteristic element and the other elements under normal illumination is small. It is particularly effective in such cases.
[0017]
Similarly, the spot light also enlarges or emphasizes the difference in brightness of the reflected light caused by the unevenness of the surface of the object to be inspected, so that the fine irregularities on the surface of the object to be inspected, which were conventionally difficult to recognize, can be more clearly recognized. become able to. Therefore, it is possible to detect the density of fine irregularities on the surface of the inspection object, the surface roughness, and the like.
[0018]
If the spot light emitted from the light source is made to travel along the optical axis of the imaging camera toward the object to be inspected, even if the magnification of the imaging camera is increased and the surface of the object to be inspected is enlarged and observed, the spot The light will always be located in the center of the camera's field of view. That is, it is possible to always project a spot light on an area to be inspected by the imaging camera.
[0019]
Further, if the spot light is convergent light that converges at the convergence point, the size of the spot light that forms an image on the surface of the inspection object can be reduced regardless of the size of the light source, and the area to be inspected can be reduced. Even when the magnification is very small and the imaging camera has a high magnification, that is, when the characteristic element is very small, it is possible to detect the characteristic element by coping with it.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a wafer surface inspection apparatus using the method for inspecting the surface of an object to be inspected according to the present invention, and FIG. 2 is a view which is recognized in the field of view of an imaging camera of the wafer surface inspection apparatus shown in FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a wafer surface.
[0022]
First, an overall configuration of a wafer surface inspection apparatus 10 using the method for inspecting the surface of an object to be inspected according to the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the surface of the semiconductor wafer 12 is inspected by using the semiconductor wafer 12 as an object to be inspected, but an object other than the wafer 12 may be used as the object to be inspected.
[0023]
The wafer surface inspection apparatus 10 includes a stage 14 on which a semiconductor wafer 12 to be inspected is mounted, and an imaging camera 16 for imaging the surface of the wafer 12 mounted on the stage 14. Various circuit patterns 20 (see FIG. 2) are formed on the surface of the wafer 12 according to the semiconductor product, and the circuit pattern 20 is imaged by the imaging camera 16. Specifically, an area to be inspected on the surface of the wafer 12 is arranged on the optical axis 18 of the imaging camera 16, an image of the area to be inspected is captured by the imaging camera 16, and the image is analyzed by the image processing device 21. Then, the circuit pattern 20 in the area to be inspected is detected as a characteristic element.
[0024]
The stage 14 is adapted to fixedly hold the placed wafer 12 by applying a vacuum or the like, and to be able to arrange a region to be inspected on the optical axis 18 of the imaging camera 16. It can move relative to the imaging camera 16.
[0025]
As the imaging camera 16, it is preferable to use a CCD (Charge Coupled Device) camera, but it is also possible to use another type of camera such as a CMOS camera or an analog camera.
[0026]
Further, the wafer surface inspection apparatus 10 is provided with a light source 22 that emits spot light 24 separately from a camera light source (not shown) required to illuminate the entire wafer 12 and enable recognition by an imaging camera. Have been. The spot light 24 emitted from the light source 22 travels along the optical axis 18 of the imaging camera 16 to an area to be inspected on the wafer surface 26 as shown in FIG. Has become.
[0027]
By the spot light 24, only the region to be inspected can be illuminated with a particularly strong light separately from the illumination illuminating the entire wafer 12, and as a result, as shown in FIG. The difference between the reflected light reflected by the above and the reflected light reflected by the surrounding wafer surface 26 (corresponding to other elements) can be enlarged or emphasized. Therefore, even when the color difference between the circuit pattern 20 and the surrounding wafer surface 26 is small, that is, when the colors are similar, the circuit pattern 20 can be accurately recognized based on the image obtained by the imaging camera 16. .
[0028]
Further, since the spot light 24 is advanced along the optical axis 18 of the imaging camera 16, the area illuminated by the spot light in the form of a pin spot is always located within the field of view of the imaging camera 16. If the wafer 12 is moved so that the area to be inspected is located within the area, the area to be inspected is always illuminated by the spotlight 24. However, the spot light 24 emitted from the light source 22 does not necessarily have to travel along the optical axis 18 of the imaging camera 16 as shown in FIG. It just needs to be illuminated.
[0029]
Here, the “spot light” used in the present application means a light beam having a pin spot light beam that illuminates only a limited area at an arbitrary position of the light beam.
[0030]
Light source 22 can be any type of light source, such as a halogen lamp, a tungsten lamp, a laser device, an LED, and the like. In the wafer surface inspection apparatus 10 shown in FIG. 1, a light source 22 that emits a diffused light beam is used. A pinhole 28 is formed at the exit of the light source 22, and the light beam emitted from the light source 22 is narrowed to form a spot light 24. Let me. However, it is also possible to use a parallel light source such as a laser beam, in which case the pinhole 28 is not necessarily required.
[0031]
In addition, the light source of the wafer surface inspection apparatus 10 shown in FIG. 1 is provided in a common housing 30 with the imaging camera 16, and the relative positional relationship between the imaging camera 16 and the light source 22 fluctuates. It is becoming difficult. This prevents the relative position between the optical axis 18 of the imaging camera 16 and the path of the spot light 24 emitted from the light source 22 from being shifted, thereby preventing the spot light 24 from deviating from the field of view of the imaging camera 16. .
[0032]
By the way, in order for the spot light 24 emitted from the light source 22 to travel along the optical axis 18 of the imaging camera 16, the light source 22 may be provided on the optical axis 18 of the imaging camera 16. When the light source 22 is provided, the light reflected by the surface of the wafer 12 cannot enter the light receiving unit 16 a of the imaging camera 16.
[0033]
Therefore, in the wafer surface inspection apparatus 10 shown in FIG. 1, a semi-transmissive mirror (half mirror) 32 is provided in the housing 30, and the surface (reflection surface) thereof is 45 ° with respect to the optical axis 18 of the imaging camera 16. It is arranged on the optical axis 18 at an angle. The semi-transmissive mirror 32 transmits the reflected light from the wafer 12 to be incident on the imaging camera 16, and transmits the spot light 24 emitted from the light source 22 disposed at a position away from the optical axis 18 of the imaging camera 16 to the semi-transparent mirror 32. The light is incident on the surface of the imaging camera 32, is reflected, and advances in a direction away from the imaging camera 16 along the optical axis 18 of the imaging camera 16.
[0034]
With this configuration, the spot light 24 emitted from the light source 22 can be advanced along the optical axis 18 of the imaging camera 16 without preventing the reflected light from the wafer 12 from being incident on the light receiving portion 16a of the imaging camera 16. become able to. The spot light 24 emitted from the light source 22 disposed at a position distant from the optical axis 18 of the imaging camera 16 may be advanced along the optical axis 18 of the imaging camera 16 by using another mechanism. Good.
[0035]
The wafer surface inspection apparatus 10 further includes a condensing lens 34 disposed on the optical axis 18 of the imaging camera 16 in the housing 30, and the spot light 24 traveling along the optical axis 18 of the imaging camera 16 The light is converged at a convergence point located at a predetermined distance from the condenser lens 34. When the spot light 24 is convergent light, the area to be inspected on the wafer surface 26 is reduced by reducing the light beam passing area of the spot light 24 regardless of the light passing area of the spot light 24 emitted from the light source 22. In particular, the luminous flux can be concentrated near the circuit pattern 20 to be inspected. That is, even when the light source 22 that emits light beams of the same intensity is used, it is possible to efficiently illuminate the region to be inspected with stronger light. Further, even if the characteristic element and the region to be inspected are very small like the circuit pattern 20 on the semiconductor wafer 12, it is also easy to reduce the size of the spot light 24 formed on the wafer surface 26 correspondingly. It becomes.
[0036]
The reflected light reflected by the circuit pattern 20 formed on the surface of the semiconductor wafer 12 and the reflected light reflected by the surrounding wafer surface 26 have a small color difference or a small height difference. In some cases, a difference in brightness or contrast or a difference in contrast value is not so much caused. In such a case, even if image processing (specifically, binarization processing) is performed on an image obtained by capturing the reflected light with the imaging camera 16, light from the surrounding environment or a light source for the imaging camera (not shown) As a result, the circuit pattern 20 cannot be accurately recognized or detected due to the influence of ambient noise such as fluctuation of light from the circuit.
[0037]
Therefore, in the present invention, a spot light 24 is projected onto a region of the wafer 12 to be inspected, and the light-dark difference between the reflected light reflected by the circuit pattern 20 and the reflected light reflected by the surrounding wafer surface 26 is detected. Is further enlarged, and the recognition or detection of the circuit pattern 20 by the image processing device 21 is facilitated. A similar effect can be achieved by increasing the intensity of illumination light for the entire semiconductor wafer, but a light source (not shown) that emits extremely intense light is required to illuminate a wide area. On the other hand, according to the present invention, the spot light 24 is used to illuminate the area to be inspected, in particular, a narrow area only near the characteristic element. Therefore, the condition that the light intensity (illuminance) illuminating per unit area is the same. Below, there is the advantage that the same effect can be achieved using a light source 22 that emits weaker light.
[0038]
Further, when converging light is used as the spot light 24, if the semiconductor wafer 12 is arranged near the converging point, the area on the wafer 12 illuminated by the spot light 24 becomes very small, and the light emitted from the light source 22 Can be concentrated in a smaller area. Therefore, it is possible to more effectively use the light beam emitted from the light source 22 and to further increase the difference in brightness of the reflected light even if the light source emits light of the same intensity. The convergent light is particularly effective when the characteristic element such as the circuit pattern 20 on the semiconductor wafer 12 is minute or when the area to be inspected is very small.
[0039]
As described above, the method for inspecting the surface of an object to be inspected according to the present invention has been described using the wafer surface inspection apparatus 10 shown in FIG. 1 as an example, but the application of the present invention is limited to the inspection of the surface of the wafer 12. Not something. In addition, the cause of the difference in the brightness of the reflected light is the color difference between the characteristic element such as the circuit pattern 20 and other elements. However, the difference in the brightness of the reflected light caused by other factors such as unevenness on the surface of the inspection object is described. It is also possible to use the spot light 24 in order to magnify.
[0040]
For example, the surface of the present invention is used to inspect the state of the surface of a cleaning sheet or a cleaning plate used to remove dust attached to the tip of a probe used in a prober device or the like that performs an electrical continuity test of the semiconductor wafer 12. It is also possible to use inspection methods. Many irregularities are formed on the surface of the cleaning sheet, and dust is removed by rubbing the tip of the probe against this surface. Therefore, if dust is clogged in these irregularities, the cleaning sheet stops functioning. Therefore, by expanding the difference in brightness of the reflected light caused by the unevenness of the surface due to the spot light 24, it is possible to determine an appropriate replacement time by inspecting that the unevenness is not clogged. Further, it is also possible to identify the type of the cleaning sheet or the like by determining the depth of the unevenness.
[0041]
Similarly, the surface inspection method of the present invention makes it possible to determine the surface roughness of a paper file or the like.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the spot light is projected onto a region to be inspected in particular, thereby increasing the intensity of light projected per unit area, and allowing the feature element and other This makes it possible to enlarge the difference in brightness of the reflected light caused by the element or the difference in brightness of the reflected light caused by the unevenness of the surface of the inspection object. Therefore, the image processing makes it possible to easily and accurately recognize and detect the feature element or the unevenness of the surface.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a wafer surface inspection apparatus using a method for inspecting the surface of an object to be inspected according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a wafer surface recognized in a field of view of an imaging camera of the wafer surface inspection device shown in FIG. 1;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Wafer surface inspection apparatus 12 ... Wafer or to-be-inspected object 16 ... Imaging camera 18 ... Optical axis 20 ... Circuit pattern or characteristic element 22 ... Light source 24 ... Spot light