円盤状基板の検査装置
【課題】円盤状基板の表面に形成された膜層の状態を検査するに際して、精度を犠牲にすることなく、より効率的に処理することのできる円盤状基板の検査装置を提供するこ。
【解決手段】表示ユニットに表示された撮影画像上に検査エリアを設定し（Ｓ２１）、撮影画像データから、撮影画像上の前記検査エリア内における膜層画像部分の縁線を検出して、当該検査エリアＺ１内における該縁線の前記周方向の各位置でのエリア内縦方向位置情報を生成し（Ｓ２２〜Ｓ２７）、前記膜層画像部分のエリア内縦方向位置情報と、前記検査エリアの前記撮影画像上での設定位置を表すエリア縦方向位置情報と、基準縦方向位置情報Ｙｓとに基づいて、基準部分を基準とした前記撮影画像上における前記膜層画像部分の縁線の膜層縁位置情報を生成し（Ｓ２８）、該膜層縁位置情報に基づいて前記膜層についての評価情報を生成するように構成される。
【解決手段】表示ユニットに表示された撮影画像上に検査エリアを設定し（Ｓ２１）、撮影画像データから、撮影画像上の前記検査エリア内における膜層画像部分の縁線を検出して、当該検査エリアＺ１内における該縁線の前記周方向の各位置でのエリア内縦方向位置情報を生成し（Ｓ２２〜Ｓ２７）、前記膜層画像部分のエリア内縦方向位置情報と、前記検査エリアの前記撮影画像上での設定位置を表すエリア縦方向位置情報と、基準縦方向位置情報Ｙｓとに基づいて、基準部分を基準とした前記撮影画像上における前記膜層画像部分の縁線の膜層縁位置情報を生成し（Ｓ２８）、該膜層縁位置情報に基づいて前記膜層についての評価情報を生成するように構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に膜層の形成された半導体ウエーハ等の円盤状基板の前記膜層の形成状態を評価し得る検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエーハ（円盤状基板）は、成膜プロセスやエッチングプロセスを経て表面に例えば同心的に絶縁膜や導電膜等の各種膜層が形成される。従来、この半導体ウエーハに形成された膜層の縁部がめくれ上がり等のない正規の仕上がり状態となっているか否かを検出する検査装置が提案されている（特許文献１参照）。この検査装置では、半導体ウエーハにおける外縁部の複数箇所を撮影し、その撮影によって得られた画像から半導体ウエーハの複数箇所における外周縁と膜層の縁との間の露出幅を計測し、そして、その複数箇所での露出幅の状態から前記膜層の縁部がめくれ上がり等のない正規の仕上がり状態となっているか否かを判定するようにしている。
【特許文献１】特開２００２−１３４５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、前述した検査装置では、半導体ウエーハの周方向における複数箇所のそれぞれにて得られた撮影画像を処理するものであるが、更に、その膜層の状態を詳細に評価する場合には、半導体ウエーハの外周部分の全周にわたって撮影して得られる撮影画像を対象として処理する必要がある。また、精度のよい検査を行うためには、比較的高い解像度での撮影画像を得なければならない。
【０００４】
このような状況のもとで、表面に膜層の形成された半導体ウエーハ等の円盤状基板の検査装置にあっては、撮影画像を表す画像データが増大する傾向にあり、効率的な処理が望まれている。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、円盤状基板の表面に形成された膜層の状態を検査するに際して、精度を犠牲にすることなく、より効率的に処理することのできる円盤状基板の検査装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る円盤状基板の検査装置は、表面に膜層の形成された円盤状基板の検査装置であって、前記円盤状基板の前記膜層の形成された表面を前記円盤状基板の周方向に順次撮影して画像信号を出力する撮影部と、該撮影部から順次出力される画像信号を処理する画像処理部とを有し、前記画像処理部は、前記画像信号から前記円盤状基板の周方向に対応して延びる撮影画像を表す撮影画像データを生成する画像データ生成手段と、前記撮影画像データに基づいて前記撮影画像を表示ユニットに表示させる表示制御手段と、前記表示ユニットに表示された前記撮影画像上に前記周方向に延びる検査エリアを設定する検査エリア設定手段と、前記撮影画像データから、前記撮影画像上の前記検査エリア内における前記膜層に対応した膜層画像部分の縁線を検出して、当該検査エリア内における該縁線の前記周方向の各位置での該周方向を横切る方向の位置となる縦方向位置を表すエリア内縦方向位置情報を生成するエリア内膜層縁位置検出手段と、前記エリア内縦方向位置情報と、前記検査エリアの前記撮影画像上での設定位置を表す検査エリア縦方向位置情報と、前記撮影画像内で決められた基準部分の前記周方向での各位置での縦方向位置を表す基準縦方向位置情報とに基づいて、前記基準部分を基準とした前記撮影画像上における前記膜層画像部分の縁線の前記周方向の各位置での縦方向位置を表す膜層縁位置情報を生成する膜層縁位置情報生成手段と、前記膜層縁位置情報に基づいて前記円盤状基板の表面に形成された前記膜層についての評価情報を生成する評価情報生成手段とを有する構成となる。
【０００７】
このような構成により、撮影画像上に設定された検査エリア内において膜層画像部分の縁線の周方向の各位置での縦方向位置を表すエリア内縦方向位置情報と、当該検査エリアの前記撮影画像上での設定位置を表す検査エリア縦方向位置情報と、前記撮影画像内で決められた基準部分の前記周方向の各位置での縦方向位置を表す基準縦方向位置情報とに基づいて、前記基準部分を基準とした前記撮影画像上における前記膜層画像部分の縁線の前記周方向の各位置での縦方向位置を表す膜層縁位置情報を生成し、該膜層縁位置情報に基づいて円盤状基板の表面に形成された膜層についての評価情報を得るようにしているので、膜層画像部分の縁線を検出するために、撮影画像に対応した撮影画像データ全てを処理しなくても、検査エリア内の画像部分を表す画像データを処理するだけで、円盤状基板の表面に形成された膜層についての評価情報の基礎となる膜層縁位置情報が得られるようになる。
【０００８】
また、本発明に係る円盤状基板の検査装置において、前記基準部分は、前記撮影画像上における前記円盤状基板の表面画像部分の縁線であって、前記撮影画像上における前記円盤状基板の表面画像部分の縁線の前記周方向の各位置での縦方向位置の情報を前記基準縦方向位置情報とするように構成することができる。
【０００９】
このような構成により、円盤状基板の表面画像部分の縁線を基準として膜層画像部分の縁線に対する膜層縁位置情報が得られるので、該膜層縁位置情報に基づいて得られた評価情報によって、前記表面画像部分の縁線に対応した円盤状基板の外周縁部を基準とした当該膜層の外周縁部の位置（円盤状基板の外周縁部と膜層の外周縁部との間の距離）に基づいた当該膜層の評価を行うことができるようになる。
【００１０】
撮影画像上に設定される検査エリアは、検査対象となる円盤状基板の表面に形成される膜層の形成位置についての規格等に基づいて自動的に設定することも、また、オペレータによる手動にて設定することができる。後者の場合、本発明に係る円盤状基板の検査装置において、前記検査エリア設定手段は、操作ユニットでの所定設定操作に応じて前記検査エリアを設定するように設定することもできる。
【００１１】
このような構成により、円盤状基板の表面に形成された膜層の状態に応じて適切な検査エリアを撮影画像上に設定することができるようになる。
【００１２】
更に、本発明に係る円盤状基板の検査装置において、前記エリア内膜層縁位置検出手段は、前記検査エリア内の画像を前記周方向の各位置にて当該周方向を横切る方向に走査し、所定の条件に従って、各走査線上において前記膜層画像部分の縁線を検出するものであって、前記縁線検出のための前記条件を可変とするように構成することができる。
【００１３】
このような構成により、検査エリアを周方向の各位置に対してその周方向を横切る方向に操作して当該検査エリア内の膜層画像部分の縁線を検出するための条件が可変となるので、検査エリア内における膜層画像の状態及び膜層画像の背景部分の状態に応じて、前記膜層画像とその背景部分との境界となる当該膜層画像部分の縁線を検出するための最適な条件を設定することができるようになる。
【００１４】
前記膜層画像部分の縁線を検出するための条件は、膜層画像部分の濃度（輝度）状態やその背景部分の濃度（輝度）状態等に応じて自動的に変えることも、オペレータによる手動にて変えることもできる。後者の場合、本発明に係る円盤状基板の検査装置において、前記エリア内膜層位置検出手段は、操作ユニットでの所定設定操作に応じて前記縁線検出のための前記条件を可変設定するように構成することができる。
【００１５】
また、本発明に係る円盤状基板の検査装置は、前記膜層画像部分の縁線が前記検査エリアから逸脱しているか否かを判定するエリア逸脱判定手段を有し、前記評価情報生成手段が、前記エリア逸脱判定手段での判定結果に基づいた評価情報を生成するように構成することができる。
【００１６】
このような構成により、膜層の外周縁部の円盤状基板の周方向を横切る方向における変動幅が、検査エリアの幅（周方向を横切る方向の長さ）に対応した範囲に収まっているものであるか否か等の当該膜層に対する評価を行うことができるようになる。
【００１７】
更に、本発明に係る円盤状基板の検査装置において、前記検査エリア内に、前記周方向に延びる許容エリアを設定する許容エリア設定手段と、前記膜層画像部分の縁線が前記許容エリアから逸脱しているか否かを判定する許容エリア逸脱判定手段とを有し、前記評価情報生成手段は、前記許容エリア逸脱判定手段での判定結果に基づいた評価情報を生成するように形成するように構成することができる。
【００１８】
このような構成により、膜層の外周縁部の円盤状基板の周方向を横切る方向における変動幅が、検査エリア内に設定された許容エリアの幅（周方向を横切る方向の長さ）に対応した範囲に収まっているものであるか否か等の当該膜層に対する評価を行うことができるようになる。
【００１９】
前記許容エリアは、設定された検査エリアの広さ等に応じて自動的に設定することも、オペレータによる手動にて設定することも可能である。後者の場合、本発明に係る円盤状基板において、前記許容エリア設定手段は、操作ユニットでの所定設定操作に応じて前記許容エリアを設定するように構成することができる。
【００２０】
また、本発明に係る円盤状基板の検査装置は、前記許容エリア逸脱判定手段にて、前記膜層画像部分の縁線が当該許容エリアから逸脱しているとの判定がなされたときに、前記膜層画像部分の縁線の前記許容エリアから逸脱した部分についての膜層縁位置情報が得られているか否かを判定する手段を有し、前記評価情報生成手段が、前記膜層画像部分の縁線の前記許容エリアから逸脱した部分についての膜層縁位置情報が得られているとの判定がなされたときに、当該膜層縁位置情報を前記評価情報の生成のために用いるように構成することができる。
【００２１】
このような構成により、膜層の外周縁部の円盤状基板の周方向を横切る方向における変動幅が、検査エリア内に設定された許容エリアの幅（周方向を横切る方向の長さ）に対応した範囲に収まっていなかった場合であっても、その変動幅がどの程度であるか等を評価することができるようになる。
【００２２】
更に、本発明に係る円盤状基板の検査装置は、前記許容エリア逸脱判定手段にて、前記膜層画像部分の縁線が前記許容エリアから逸脱しているとの判定がなされたときに、前記膜層画像部分の縁線の前記許容エリアから逸脱している部分が、前記円盤状基板の表面に形成された欠陥部分にて覆われた部分であるか否かを判定する欠陥マスク判定手段を有し、前記評価情報生成手段が、欠陥マスク判定手段での判定結果に基づいた評価情報を生成するように形成することができる。
【００２３】
このような構成により、画像処理によってなされた、膜層画像部分の縁線が許容エリアから逸脱しているとの判定が、真に前記縁線が許容エリアから逸脱しているのか、円盤状基板に生じている欠陥に起因したものかを区別することができるようになる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る円盤状基板の検査装置によれば、膜層画像部分の縁線を検出するために、撮影画像に対応した撮影画像データ全てを処理しなくても、検査エリア内の画像部分を表す画像データを処理するだけで、円盤状基板の表面に形成された膜層についての評価情報の基礎となる膜層縁位置情報が得られるようになり、また、この膜層縁位置情報が、膜層画像部分の縁線の撮影画像上で決められた基準部分を基準とした周方向の各位置での縦方向位置を表すものであるので、円盤状基板の表面に形成された膜層の状態を検査するに際して、精度を犠牲にすることなく、より効率的に処理することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２６】
本発明の実施の形態に係る円盤状基板の検査装置は、例えば、半導体ウエーハの表面検査装置にて実現される。この半導体ウエーハの表面検査装置の撮影系は、例えば、図１に示すように構成される。
【００２７】
図１において、ステージ１００が、回転駆動モータ１１０の回転軸１１０ａに保持され、一定方向に連続回転するようになっている。ステージ１００には円盤状基板となる半導体ウエーハ（以下、単にウエーハという）１０が水平状態にセットされている。なお、ステージ１００にはアライメント機構（図示略）が設けられており、ウエーハ１０の中心がステージ１００の回転中心（回転軸１１０ａの軸心）に極力合致するように当該ウエーハ１０のステージ１００上での位置が調整されるようになっている。
【００２８】
ステージ１００にセットされたウエーハ１０の表面外周部分に対向するようにカメラユニット１３０（撮影部）が設置されている。図２に示すように、カメラユニット１３０は、撮像素子としてラインセンサ１３０ａを有し、そのラインセンサ１３０ａがウエーハ１０の外周縁を横切るように（周方向に直交する方向に延びるように）配置されている。これにより、ステージ１００の回転に伴ってウエーハ１０が一定方向Ｄｒに回転する際に、カメラユニット１３０がウエーハ１０の表面外周部分をその周方向Ｄｓに順次撮影するようになる。なお、ラインセンサ１３０ａは、１０２４個の素子（画素）が一列に並んだ構造となっている。
【００２９】
図２とともに図３を参照するに、ウエーハ１０の表面には第１膜層２１が形成され、その第１膜層２１上に更に第２膜層２２が形成されている。第１膜層２１及び第２膜層２２の正規の状態において、周方向Ｄｓのいずれの位置（θｉ）においても、下側の第１膜層２１の外周縁部（以下、第１膜層外周縁部という）２１ｅが上側の第２膜層２２の外周縁部（以下、第２膜層外周縁部という）２２ｅよりウエーハ１０の外周縁部（以下、ウエーハ外周縁部という）１０ｅに近づいた側に位置している。
【００３０】
カメラユニット１３０（ラインセンサ１３０ａ）の撮影視野範囲Ｆは、第１膜層外周縁部２１ｅ、第２膜層外周縁部２２ｅ及びウエーハ外周縁部１０ｅを含むウエーハ１０の外周部分から更にウエーハ外周縁部１０ｅの僅かに外側にまで達している。これにより、カメラユニット１３０により得られる撮影画像に、ウエーハ外周縁部１０ｅ、第１膜層外周縁２１ｅ及び第２膜層縁部２２ｅが写り込むようになる。
【００３１】
なお、図１及び図２には、照明系については示されていないが、実際には、カメラユニット１３０により適切な撮影画像が得られるように、撮影視野範囲Ｆに含まれるウエーハ１０の外周部分を照明する照明装置が設けられている。
【００３２】
前述した表面検査装置の処理系は、図４に示すように構成される。
図４において、カメラユニット１３０は、コンピュータにて構成される処理ユニット２００（画像処理部）に接続されている。処理ユニット２００は、ウエーハ１０がセットされたステージ１００を一定方向Ｄｒに所定の速度にて回転させるように回転駆動モータ１１０の駆動制御を行う。また、ステージ１００の回転に伴ってウエーハ１０が回転する過程でウエーハ１０の外周部分を撮影するカメラユニット１３０（ラインセンサ１３０ａ）からは画素単位の画像信号が出力されており、処理ユニット２００が所定のタイミングにて前記画像信を順次取り込んで処理する。処理ユニット２００は、操作ユニット２１０及び表示ユニット２２０が接続されており、オペレータにて操作される操作ユニット２１０からの信号に基づいた処理を実行し、また、入力した画像信号から撮影画像を表す撮影画像データを生成し、撮影画像や撮影画像データを処理して得られる種々の情報を表示ユニット２２０に表示させる。
【００３３】
撮影視野範囲Ｆが図２に示すように設定されたカメラユニット１３０から出力される画像信号を順次入力する処理ユニット２００は、図５乃至図７に示す手順に従って処理を実行する。
【００３４】
図５において、処理ユニット２００は、ウエーハ１０の外周部分をその周方向Ｄｓに順次撮影するカメラユニット１３０からの画像信号から、該周方向Ｄｓに対応して延びる撮影画像を表す撮影画像データを生成し、その撮影画像データを所定のメモリに格納する（Ｓ１）。そして、処理ユニット２００は、得られた撮影画像データに基づいて前記撮影画像を表示ユニット２２０に表示させる（Ｓ１）。表示ユニット２２０には、例えば、図８に示すような、カメラユニット１３０の撮影視野範囲Ｆ（図３参照）に対応する撮影画像Ｉが表示される。この撮影画像Ｉは、ウエーハ１０の外周部分の１周分（基準位置（例えば、ノッチ）０度から３６０度の回転角度範囲）に相当するものであって、ウエーハ１０の外周部分に対応した表面画像部分Ｉ10を含み、更に、この表面画像部分Ｉ10に第１膜層２１に対応した第１膜層画像部分Ｉ21及び第２膜層２２に対応した第２膜層画像部分Ｉ22が含まれている。そして、この撮影画像Ｉには、表面画像部分Ｉ10と背景部分との境界となる表面画像部分Ｉ10の縁線Ｅ10、第１膜層画像部分Ｉ21と表面画像部分Ｉ10との境界となる第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21、及び第２膜層画像部分Ｉ22と第１膜層画像部分Ｉ21との境界となる第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22が形成されている。
【００３５】
表面画像部分Ｉ10の縁線Ｅ10はウエーハ１０の外周縁部１０ｅ（図２参照）に対応し、第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21は第１膜層２１の外周縁部２１ｅ（図２参照）に対応し、また、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22は第２膜層２２の外周縁部２２ｅ（図２参照）に対応している。なお、ウエーハ１０の外周縁部１０ｅに対応する表面画像部分Ｉ10の縁線Ｅ10は、本来直線となるべきである。しかし、ウエーハ１０の端面の加工精度や加工プロセスの成否等によってその外周縁部１０ｅがウエーハ１０の径方向に変動（直径変動）し得ることから、撮影画像Ｉ上における表面画像部分Ｉ10の縁線Ｅ10は、図８に示すように、周方向（０度〜３６０度）にわたって該周方向に対して直交する方向（以下、縦方向という）に変動し得るものとなる。
【００３６】
前述したようにして、図８に示すような撮影画像Ｉが表示ユニット２２０に表示されると、処理ユニット２００は、膜層画像部分（第１膜層画像部分Ｉ21、第２膜層画像部分Ｉ22）の縁線（Ｅ21、Ｅ22）の検出処理（Ｓ２）を実行する。この膜層画像部分の縁線検出処理は、具体的に、図６に示すようになされる。
【００３７】
図６において、処理ユニット２００は、操作ユニット２１０において検査エリアの設定操作がなされると、その設定操作に応じて、表示ユニット２２０に表示された撮影画像Ｉ上にウエーハ１０の周方向（０度〜３６０度）に延びる検査エリアを設定する（Ｓ２１）。例えば、図９に示すように、第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21を含む第１検査エリアＺ１及び第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22を含む第２検査エリアＺ２が設定される。なお、図６は、１つの検査エリアについての処理を示している。また、この例では、検査エリアＺ１、Ｚ２とともに、表面画像部分Ｉ10の縁線Ｅ10を含む基準検出エリアＺ０が設定される。この基準検出エリアＺ０についても、後述するように、各検査エリアＺ１、Ｚ２と略同様の処理がなされる。
【００３８】
この各検査エリアＺ１、Ｚ２の設定では、処理ユニット２００は、前記設定操作に応じて操作ユニット２１０から入力される信号に基づいて、撮影画像Ｉ上での各検査エリアＺ１、Ｚ２の設定位置とその幅（縦方向の長さ）を取得する。例えば、図９に示すように、第１検査エリアＺ１の設定位置として、当該第１検査エリアＺ１の縦方向における下限位置が取得される。この第１検査エリアＺ１の下限位置（設定位置）を表す情報を第１検査エリア縦方向位置情報ＹZ11という。また、第２検査エリアＺ２の設定位置として、当該第２検査エリアＺ２の縦方向における下限位置が取得される。この第２検出エリアＺ２の下限位置（設定位置）を表す情報を第２検査エリア縦方向位置情報ＹZ21という。なお、処理ユニット２００は、この設定位置（下限位置）とともに取得した各検査エリアの幅に基づいて、第１検査エリアＺ１の縦方向における上限位置ＹZ12、及び第２検査エリアＺ２の縦方向における上限位置ＹZ22を認識することができる。
【００３９】
また、基準検出エリアＺ０についても、同様に、撮影画像Ｉ上での設定位置として、当該基準検出エリアＺ０の縦方向における下限位置（基準エリア縦方向位置情報ＹZ0）が取得される。
【００４０】
処理ユニット２００は、各検査エリアＺ１、Ｚ２の設定位置及びその幅を取得すると、撮影画像データＩからその設定位置及び幅にて特定される各検査エリアＺ１、Ｚ２内の画像データを抽出し、図１０（ａ）、（ｂ）に示すような各検査エリアＺ１、Ｚ２内の画像に対して個別的に処理を行う。処理ユニット２００は、まず、周（θ）方向における平均化（積分）処理を実行する（Ｓ２２）。具体的には、注目画素を周方向（横方向）に１画素ずつ移動させつつ、各注目画素及びそれを周方向において挟む所定数の画素の各濃淡値を平均化し、その平均化濃淡値を注目画素の濃淡値とする処理がなされる。このような周方向（θ）における平均化処理により、膜層に例えばパターン模様（例えば、チップパターン等）が形成されていたとしても、膜層画像部分（検査エリア内）では、そのパターン模様に対応した濃淡模様が平滑化され、画像上でのノイズが除去される。次いで、処理ユニット２００は、各検査エリアＺ１、Ｚ２の画像上の周方向の位置（θｉ）を所定幅ずつ（例えば、１度ずつ）ずらしながら、その各位置（θｉ）にて縦方向に走査して当該画像上のエッジ検出を行う（Ｓ２３）。
【００４１】
このエッジ検出処理は、基本的に微分処理であって、例えば、注目画素を縦方向に１画素ずつ移動させつつ、各注目画素の縦方向の上方に位置する所定数の画素の濃淡値の合計とその下方に位置する所定数の画素の濃淡値の合計との差分を当該注目画素の微分値として算出している。このような処理により、縦方向において濃淡値が急激に変動する位置の注目画素では、前記差分が大きくなり、濃淡値の変動が少ない位置の注目画素では、前記差分が小さくなる。このような微分処理の結果、例えば、図１１（ａ）に示すように、第１膜層画像部分Ｉ21と第２膜層画像部分Ｉ22との境界（第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21）のように濃度（輝度）が変化する位置で、図１１（ｂ）に示すようにその１次微分波形や、図１１（ｃ）に示すように２次微分波形が変化する。このような画像の微分波形が周方向の各位置（θｉ）にて得られると、処理ユニット２００は、指定された周方向の位置（θｉ）におけるその微分波形を表示ユニット２２０に表示させる（Ｓ２４）。オペレータは、周方向の各位置（θｉ）での微分波形のピーク変動の状態を見ながら、膜層画像部分の縁線を検出するための各検査エリアＺ１、Ｚ２の走査方向（下限位置から上限位置に向かう方向、上限位置から下界位置に向かう方向のいずれか）及び縁線として検出すべき閾値レベル（これらは縁線検出のための条件である）を操作ユニット２１０の操作によって設定する（Ｓ２５、Ｓ２６）。
【００４２】
このように、各検査エリアＺ１、Ｚ２において膜層画像部分Ｉ21、Ｉ22の縁線Ｅ21、Ｅ22を検出するための条件設定がなされると、処理ユニット２００は、設定された条件に従って、微分画像（１次微分波形情報または２次微分波形情報）を周方向の位置（θｉ）を所定幅ずつ（例えば、１度ずつ）ずらしながら縦方向に走査し、前記閾値を基準にして、周方向の各位置（θｉ）にて当該縁線Ｅ21、Ｅ22を検出する（Ｓ２７）。具体的には、第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21の検出処理においては、図１０（ｂ）に示すように、周方向の各位置（θｉ）における縁線Ｅ21の位置を第１検査エリアＺ１の下限位置からの距離として表す第１エリア内縦方向位置情報yZ1（θｉ）が生成され、また、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22の検出処理においては、図１０（ａ）に示すように、周方向の各位置（θｉ）における縁線Ｅ22の位置を第２検査エリアＺ２の下限位置からの距離として表す第２エリア内縦方向位置情報ｙZ2（θｉ）が生成される。
【００４３】
なお、ウエーハ１０の外周縁部１０ｅ（図２参照）に対応する表面画像部分Ｉ10の縁線Ｅ10を含む基準検出エリアＺ０についても、前記各検査エリアＺ１、Ｚ２に対する処理（Ｓ２２〜Ｓ２７）と同様の処理がなされ、図１０（ｃ）に示すように、周方向の各位置（θｉ）における表面画像部分Ｉ10の縁線Ｅ10の位置を基準検出エリアＺ０の下限位置からの距離として表す基準エリア内縦方向位置情報ｙZ0（θｉ）が生成される。
【００４４】
次いで、処理ユニット２００は、撮影画像Ｉ上における各膜層画像部分Ｉ21、Ｉ22の縁線Ｅ21、Ｅ22の周方向の各位置（θｉ）での縦方向位置を表す膜層縁位置情報Ｙ（θｉ）を生成する（Ｓ２８）。
【００４５】
具体的には、まず、撮影画像Ｉにおける表面像部分Ｉ10の縁線Ｅ10の周方向の各位置（θｉ）での縦方向位置を表す基準縦方向位置Ｙｓ（θｉ）が、前記基準検出エリアＺ０の設置位置を表す基準エリア縦方向位置情報ＹZ0（θｉ）と、表面画像部分Ｉ10の縁線Ｅ10の前記基準エリア内縦方向位置情報ｙZ0（θｉ）とを用い、
Ｙｓ（θｉ）＝ＹZ0（θｉ）＋ｙz0（θｉ）
に従って演算される（図９及び図１０（ｃ）参照）。
【００４６】
次いで、この基準縦方向位置情報Ｙｓ（θｉ）を用いて、各膜層画像部分Ｉ21、Ｉ22の縁線Ｅ21、Ｅ22についての周方向の各位置（θｉ）での縦方向位置を表わす膜層縁位置情報Ｙ1（θｉ）、Ｙ2（θｉ）が演算される。
【００４７】
第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21については、その第１エリア内縦方向位値情報ｙZ1（θｉ）と、第１検査エリアＺ１の設定位置を表す第１検査エリア縦方向位置情報ＹZ11（θｉ）と、前記基準縦方向位置情報Ｙｓ（θｉ）とを用いて、膜層縁位置情報Ｙ1（θｉ）が、
Ｙ1（θｉ）＝ＹZ11（θｉ）＋ｙZ1（θｉ）−Ｙｓ（θｉ）
に従って演算される。
【００４８】
また、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22については、その第２エリア内縦方向位置情報ｙZ2（θｉ）と、第２検査エリアＺ２の設定位置を表す第２検査エリア縦方向位置情報ＹZ21（θｉ）と、前記基準縦方向位置情報Ｙｓ（θｉ）とを用いて、膜層縁位置情報Ｙ2（θｉ）が、
Ｙ2（θｉ）＝ＹZ21（θｉ）＋ｙZ2（θｉ）−Ｙｓ（θｉ）
に従って演算される。
【００４９】
上記各式に従って演算される各膜層画像部分Ｉ21、Ｉ22の縁線Ｅ21、Ｅ22についての膜層縁位置情報Ｙ1（θｉ）、Ｙ2（θｉ）は、撮影画像Ｉ上における表面画像Ｉ10の縁線Ｅ10を基準とした縦方向位置、すなわち、表面画像Ｉ10の縁線Ｅ10からの距離を表している。
【００５０】
前述したようにして、表面画像部分Ｉ10の縁線Ｅ10を基準とした撮影画像Ｉ上における第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21及び第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22それぞれの周方向の各位置（θｉ）での縦方向位置を表す膜層縁位置情報Ｙ1（θｉ）、Ｙ2（θｉ）が得られると、処理ユニット２００は、図５に戻って、前記膜層縁位置情報Ｙ（θｉ）に基づいて対応する膜層についての評価情報を生成する（Ｓ３）。この評価情報生成処理は、具体的に、図７に示すようになされる。
【００５１】
例えば、第１検査エリアＺ１内の第１膜層画像部分Ｉ21に対応した第１膜層２１につての評価処理を例に説明する。図７において、処理ユニット２００は、第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21に対する第１エリア内縦方向位置情報ｙZ1（θｉ）（図１０（ｂ）参照）が得られていない周方向の位置（θｉ）が存在するか否かを判定することにより、第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21が第１検査エリアＺ１を越えているか（逸脱しているか）否かを判定する（Ｓ３１）。第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21が周方向の全ての位置（θ）にわたって、第１検査エリアＺ１内にある（図９及び図１０（ｂ）参照）との判定（Ｓ３１でＹＥＳ）がなされると、処理ユニット２００は、周方向の全ての位置（θｉ）における膜層縁位置情報Ｙ1（θｉ）のうちの最大値Ｙmax及びそれらのうちの最小値Ｙminを抽出する（Ｓ３３、Ｓ３４）。また、処理ユニット２００は、周方向の全ての位置（θｉ）における膜層縁位置情報Ｙ1（θｉ）の平均値Ｙave及びその標準偏差値Ｙstdを算出する（Ｓ３６）。そして、処理ユニット２００は、前記最大値Ｙmax、最小値Ｙmin、平均値Ｙave、標準偏差値Ｙstdを第１膜層２１の評価情報として表示ユニット２２０に表示させる（Ｓ３７）。
【００５２】
オペレータは、表示ユニット２２０に表示される第１膜層２１の評価情報としての前記最大値Ｙmax、最小値Ｙmin、平均値Ｙave、標準偏差値Ｙstdから、第１膜層２１の外周縁部２１ｅとウエーハ１０の外周縁部１０ｅとの間隔の最大値、最小値、平均値、及び標準偏差値を知ることができ、それに基づいて、第１膜層２１の形成位置や形状、更にその膜形成プロセスの適否を判断することができる。
【００５３】
例えば、図１２及び図１３に示すように、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22が第２検査エリアＺ２から逸脱している場合、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22に対して、周方向の位置範囲（角度範囲）θｉ〜θｊにおいて、第２エリア内縦方向位置情報ｙZ2（θ）が得られていない（図６におけるＳ２７参照）。この場合、処理ユニット２００は、第２膜層画像部分Ｉ22に対応した第２膜層２２についての評価情報生成処理の過程で、２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22に対する第２エリア内縦方向位置情報ｙZ2（θｉ）が得られていない周方向の位置θｉ〜θｊが存在するとの判定、即ち、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22が第２検査エリアＺ２を越えている（逸脱している）との判定を行う（Ｓ３１でＹＥＳ）。すると、処理ユニット２００は、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22が周方向の位置範囲θｉ〜θｊの範囲で第２検査エリアＺ２を越えているというステータス情報ＳＴを保存するとともに、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22が逸脱していたその周方向における位置（箇所）の数ｎ（θｉ〜θｊの範囲に対応）を保存する（Ｓ３２）。そして、処理ユニット２００は、その縁線Ｅ22が第２検査エリアＺ２を逸脱していない範囲で得られている膜層縁位置情報Ｙ2（θｉ）を用いてその最大値Ｙmax及び最小値Ｙminを抽出し（Ｓ３３、Ｓ３４）、その得られている膜層縁位置情報Ｙ2（θｉ）と、周方向の全ての位置（３６０度分）の数Ｎから縁線Ｅ22が逸脱していたその周方向における位置（箇所）の数ｎを差し引いた数を用いて、膜層縁位置情報Ｙ2（θｉ）の平均値Ｙave及びその標準偏差値Ｙstdを算出する（Ｓ３５、Ｓ３６）。処理ユニット２００は、得られた最大値Ｙmax、最小値Ｙmin、平均値Ｙave、標準偏差値Ｙstdとともに、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22が周方向の位置範囲θｉ〜θｊで第２検査エリアＺ２を越えているというステータス情報ＳＴを第２膜層２２の評価情報として表示ユニット２２０に表示させる（Ｓ３７）。
【００５４】
オペレータは、表示ユニット２２０に表示されるステータス情報ＳＴに基づいて第２膜層２２が正規の範囲内に形成されていない部分（θｉ〜θｊ）があることを知ることができ、また、それを除いた範囲における第２膜層２２の外周縁部２２ｅとウエーハ１０の外周縁部１０ｅとの間隔の最大値、最小値、平均値、及び標準偏差値を知ることができる。そして、これらの評価情報に基づいて、第２膜層２２の形成位置や形状、更にその膜形成プロセスの適否を判断することができる。
【００５５】
上述したようなウエーハ１０の表面検査装置によれば、膜層画像部分Ｉ21、Ｉ22の縁線Ｅ21、Ｅ22を検出するために、撮影画像Ｉに対応した撮影画像データ全てを処理しなくても、検査エリアＺ１、Ｚ２内の画像部分を表す画像データを処理するだけで、ウエーハ１０の表面に形成された膜層２１、２２についての評価情報の基礎となる膜層縁位置情報Ｙ1（θｉ）、Ｙ2（θｉ）が得られるようになり、また、この膜層縁位置情報Ｙ1（θｉ）、Ｙ2（θｉ）が、膜層画像部分Ｉ21、Ｉ22の縁線Ｅ21、Ｅ22の撮影画像Ｉ上における表面画像部分Ｉ10の縁線Ｅ10を基準とした周方向の各位置での縦方向位置（各膜層２１、２２の外周縁部２１ｅ、２２ｅとウエーハ１０の外周縁部１０ｅとの間の間隔）を表すものとなるので、ウエーハ１０の表面に形成された各膜層２１、２２の状態を検査するに際して、精度を犠牲にすることなく、より効率的に処理することができるようになる。
【００５６】
また、更に、前述した例では、各検査エリアＺ１、Ｚ２毎に、対応する膜層画像部分Ｉ21、Ｉ22の縁線Ｅ21、Ｅ22を検出するための条件（走査方向、閾値レベル）を設定することができるので、膜層画像部分Ｉ21、Ｉ22の縁線Ｅ21、Ｅ22それぞれを含む画像領域の状態（膜層画像部分とその背景部分とのコントラストの状態、ノイズの状態等）が異なっていてもしても、それら膜層画像部分Ｉ21、Ｉ22の縁線Ｅ21、Ｅ22のいずれも適切な条件に従って検出することができるようになる。即ち、その検出精度を向上させることができるようになる。
【００５７】
図５に示す膜層画像部分の縁線検出処理（Ｓ２）は、図１４に示す手順に従って行うことができる。この処理は、各検査エリアＺ１、Ｚ２内に許容エリアが設定される点で、前述した処理（図６）と異なる。この場合、評価情報生成処理（Ｓ３）は、例えば、図１５に示すようになされる。
【００５８】
図１４において、処理ユニット２００は、操作ユニット２１０において検査エリアの設定操作がなされると、その設定操作に応じて、表示ユニット２２０に表示された撮影画像Ｉ上に検査エリアＺ１、Ｚ２を設定し（Ｓ２１）、更に、各検査エリアＺ１、Ｚ２に対して、それぞれ周方向に延びる２つの判定ラインＬZn1、ＬZn2を設定する（Ｓ２１１）。具体的には、図１６に示すように、第１検査エリアＺ１の縦方向における略中央部分に周方向に延びる２つの判定ラインＬZ11、ＬZ12が設定される。また、第２検査エリアＺ２の縦方向における略中央部分に周方向に延びる２つの判定ラインＬZ21、ＬZ22が設定される。各検査エリアＺ１、Ｚ２における２つの判定ラインＬZn1、ＬZn2に挟まれた領域が許容エリアとなる。
【００５９】
以後、処理ユニット２００は、撮影画像データから設定された各検査エリアＺ１、Ｚ２内の画像データを抽出し、図１７（ａ）、（ｂ）に示すような各検査エリアＺ１、Ｚ２内の画像に対して個別的に前述した例と同様の処理（図６におけるＳ２２〜Ｓ２８参照）を行う。その結果、処理ユニット２００は、第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21についての膜層縁位置情報Ｙ1（θｉ）を、第１エリア内縦方向位置情報ｙZ1（θｉ）と、第１検査エリアＺ１の設定位置を表す第１検査エリア縦方向位置情報ＹZ11（θｉ）と、前記基準縦方向位置情報Ｙｓ（θｉ）とを用いて、
Ｙ1（θｉ）＝ＹZ11（θｉ）＋ｙZ1（θｉ）−Ｙｓ（θｉ）
に従って算出し、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22についての膜層縁位置情報Ｙ2（θｉ）を、その第２エリア内縦方向位置情報ｙZ2（θｉ）と、第２検査エリアＺ２の設定位置を表す第２検査エリア縦方向位置情報ＹZ21（θｉ）と、前記基準縦方向位置情報Ｙｓ（θｉ）とを用いて、
Ｙ2（θｉ）＝ＹZ21（θｉ）＋ｙZ2（θｉ）−Ｙｓ（θｉ）
に従って算出する。
【００６０】
なお、この例では、各検査エリアＺ１、Ｚ２の縦方向における幅は、前述した例（図９及び図１０参照）におけるそれらの幅より広く設定される。そして、許容エリアの縦方向における幅（２つの判定ラインＬZn1、ＬZn2の間隔）を前述した例における検査エリアＺ１、Ｚ２の幅と同程度に設定することができる。
【００６１】
第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21及び第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22それぞれの膜層縁位置情報Ｙ1（θｉ）、Ｙ2（θｉ）が得られると、処理ユニット２００は、図１５に示す手順に従って評価情報処理を実行する。
【００６２】
図１５において、処理ユニット２００は、各エリア内縦方向位置情報ｙZ1（θｉ）、ｙZ2（θｉ）に基づいて、各検査エリアＺ１、Ｚ２において、膜層画像部分Ｉ21、Ｉ22の縁線Ｅ21、Ｅ22が判定ラインＬZn1、ＬZn2を越えているか否かを判定する（Ｓ３１１）。例えば、図１６及び図１７（ａ）に示すように、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22が周方向の位置範囲θｉ〜θｊで、判定ラインＬZ21を超えている場合、処理ユニット２００は、第２膜層画像部分Ｉ22に対応した第２膜層２２についての評価情報処理の過程で、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22が判定ラインＬZ21を超えている（許容エリアを逸脱している）との判定を行う（Ｓ３１１でＹＥＳ）。すると、処理ユニット２００は、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22が周方向の位置範囲（角度範囲）θｉ〜θｊの範囲で判定ラインＬZ21を越えているというステータス情報ＳＴを保存するとともに、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22が逸脱していたその周方向における位置（箇所）の数ｎ（ｊ−ｉ）を保存する（Ｓ３１２）。その後、処理ユニット２００は、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22が判定ラインＬZ21を超えている位置範囲θｉ〜θｊにおける縁線Ｅ22についての膜層縁位置情報Ｙ2（θｉ）〜Ｙ2（θｊ）を補うことができるか否か、即ち、当該位置範囲θｉ〜θｊにおける縁線Ｅ22についての膜層縁位置情報Ｙ2（θｉ）〜Ｙ2（θｊ）が既に取得されているか否かを判定する（Ｓ３１３）。そして、当該位置範囲θｉ〜θｊにおける縁線Ｅ22が検査エリアＺ２内にあって、その位置範囲θｉ〜θｊにおける縁線Ｅ22についての膜層縁位置情報Ｙ2（θｉ）〜Ｙ2（θｊ）が既に取得されている場合（Ｓ３１３でＹＥＳ）、処理ユニット２００は、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22が判定ラインＬZ21を超えている位置範囲θｉ〜θｊの膜層縁位置情報Ｙ2（θｉ）〜Ｙ2（θｊ）を評価情報の基礎情報として補う（Ｓ３１４）。
【００６３】
そして、処理ユニット２００は、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22が逸脱していた位置（箇所）の数ｎ（θｉ〜θｊの範囲に対応）をゼロにリセットした後（Ｓ３１５）、得られている周方向の全ての位置（θｉ）における膜層縁位置情報Ｙ2（θｉ）のうちの最大値Ｙmax及びそれらのうちの最小値Ｙminを抽出し（Ｓ３３、Ｓ３４）、その周方向の全ての位置（θｉ）における膜層縁位置情報Ｙ2（θｉ）の平均値Ｙave及びその標準偏差値Ｙstdを算出する（Ｓ３６）。そして、処理ユニット２００は、前記最大値Ｙmax、最小値Ｙmin、平均値Ｙave、標準偏差値Ｙstd及び第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22が周方向の位置範囲（角度範囲）θｉ〜θｊの範囲で判定ラインＬZ21を越えているというステータス情報ＳＴを評価情報として表示ユニット２２０に表示させる（Ｓ３７）。
【００６４】
オペレータは、表示ユニット２２０に表示される評価情報としてのステータス情報ＳＴに基づいて第２膜層２２が許容範囲内に形成されていない部分（θｉ〜θｊ）があることを知ることができる。また、オペレータは、第２膜層２２がその許容範囲を超えて形成されていることを前提に、表示ユニット２２０に表示される第２膜層２２の評価情報としての前記最大値Ｙmax、最小値Ｙmin、平均値Ｙave、標準偏差値Ｙstdから、第２膜層２２の外周縁部２２ｅとウエーハ１０の外周縁部１０ｅとの間隔の最大値、最小値、平均値、及び標準偏差値を知ることができる。従って、第２膜層２２が許容範囲を超えて形成されていたとしても、ウエーハ１０の全周にわたって第２膜層２２の形成位置や形状、更にその膜形成プロセスの適否を判断することができるようになる。
【００６５】
なお、例えば、第１膜層画像部分Ｉ21に対応した第１膜層２１についての評価情報処理の過程で、第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21が図１７（ｂ）に示すように判定ラインＬZ11、ＬZ12を越えていない（許容エリアを逸脱していない）との判定がなされると（Ｓ３１１でＮＯ）、前記ステータス情報ＳＴは生成されることなく、周方向の全ての位置（θｉ）における膜層縁位置情報Ｙ1（θｉ）のうちの最大値Ｙmax及びそれらのうちの最小値Ｙminが、また、その周方向の全ての位置（θｉ）における膜層縁位置情報Ｙ1（θｉ）の平均値Ｙave及びその標準偏差値Ｙstdがそれぞれ評価情報として得られる（Ｓ３３〜Ｓ３６）。そして、その評価情報が表示ユニット２２０に表示される（Ｓ３７）。
【００６６】
また、前述した第２膜層画像部分Ｉ22に対応した第２膜層２２についての評価情報処理の過程で、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22が判定ラインＬZ21を超えている位置範囲θｉ〜θｊにおける縁線Ｅ22についての膜層縁位置情報Ｙ2（θｉ）〜Ｙ2（θｊ）を補うことができない、即ち、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22が当該位置範囲θｉ〜θｊにおいて第２検査エリアＺ２までも逸脱してその範囲についての膜層縁位置情報Ｙ2（θｉ）〜Ｙ2（θｊ）が得られていないとの判定がなされた場合（Ｓ３１３でＮＯ）、その縁線Ｅ22が判定ラインＬZ21を超えていない範囲で得られている膜層縁位置情報Ｙ（θｉ）を用いてその最大値Ｙmax及び最小値Ｙminが抽出され（Ｓ３３、Ｓ３４）、その得られている膜層縁位置情報Ｙ（θｉ）と、周方向の全ての位置（３６０度分）の数Ｎから前記縁線Ｅ22が判定ラインＬZ21を超えていたその周方向における位置（箇所）の数ｎを差し引いた数を用いて、前記膜層縁位置情報Ｙ（θｉ）の平均値Ｙave及びその標準偏差値Ｙstdが算出される（Ｓ３５、Ｓ３６）。
【００６７】
各検査エリアＺ１、Ｚ２に判定ラインＬZn1、Zn2（許容エリア）を設定する場合（図１４に示す膜層画像部分の縁線検査処理を実行する場合）、処理ユニット２００は、評価情報生成処理（Ｓ３）を図１８及び図１９に示す手順に従って実行することができる。この処理は、例えば、図２０に示すように、検査エリアＺ１に欠陥Ｄ（Ｍ）が存在する場合であっても、膜層に対する適正な評価情報を得ることができるようになっている。
【００６８】
例えば、図２０に示すように、第１検査エリアＺ１における周方向の位置範囲θｍ〜θｎに判定ラインＬZ11、ＬZ12にかかる欠陥画像部分Ｄ（Ｍ）がある場合、処理ユニット２００は、第１膜層画像部分Ｉ21対応した第１膜層２１についての評価情報処理の過程で、前記位置範囲θｍ〜θｎの欠陥画像部分Ｄ（Ｍ）に影響されて第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21が判定ラインＬZ11及びＬZ12を超えている（許容エリアを逸脱している）との判定を行う（Ｓ３１１でＹＥＳ）。すると、処理ユニット２００は、第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21の周方向の位置範囲（角度範囲）θｍ〜θｎの範囲で判定ラインＬZ11、ＬZ12を越えているというステータス情報ＳＴを保存するとともに、第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ22が逸脱していたその周方向における位置（箇所）の数ｎ（θｍ〜θｎの範囲に対応）を保存する（Ｓ３１２）。次いで、処理ユニット２００は、第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21が判定ラインＬZ11、ＬZ12を超えている位置範囲θｍ〜θｎにおける縁線Ｅ21についての膜層縁位置情報Ｙ1（θｍ）〜Ｙ1（θｎ）を補うことができない、即ち、当該位置範囲θｍ〜θｎにおける縁線Ｅ21についての膜層縁位置情報Ｙ1（θｍ）〜Ｙ1（θｎ）が既に取得されていないとの判定をすると（Ｓ３１３でＮＯ）、図１９に示す処理に移行する。
【００６９】
図１９において、処理ユニット２００は、第１検査エリアＺ１の判定ラインＬZ11、ＬZ12上の欠陥画像を無視するというマスク指定がなされているか否かを判定する（Ｓ３１６）。このマスク指定がなされているとの判定がなされると（Ｓ３１６でＹＥＳ）、処理ユニット２００は、欠陥画像部分Ｄ（Ｍ）に対応したマスク箇所についてのステータスＳＴｍを保存する（Ｓ３１７）。その後、処理ユニット２００は、図１８に示す処理に復帰して、その縁線Ｅ21が判定ラインＬZ11、ＬZ12を越えていないとされる範囲で得られている膜層縁位置情報Ｙ1（θｉ）を用いてその最大値Ｙmax及び最小値Ｙminを抽出し（Ｓ３３、Ｓ３４）、その得られている膜層縁位置情報Ｙ1（θｉ）と、周方向の全ての位置（３６０度分）の数Ｎから前記縁線Ｅ21が判定ラインＬZ11、ＬZ12を超えていたとされるその周方向における位置（箇所）の数ｎを差し引いた数を用いて、前記膜層縁位置情報Ｙ（θｉ）の平均値Ｙave及びその標準偏差値Ｙstdを算出する（Ｓ３５、Ｓ３６）。
【００７０】
そして、処理ユニット２００は、最大値Ｙmax、最小値Ｙmin、平均値Ｙave、標準偏差値Ｙstd及び第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21が周方向の位置範囲（角度範囲）θｍ〜θｎの範囲で判定ラインＬZ11、ＬZ12を越えているというステータス情報ＳＴ及び欠陥画像部分Ｄ（Ｍ）に対応したマスク箇所についてのステータスＳＴｍを評価情報として表示ユニット２２０に表示させる（Ｓ３７）。
【００７１】
オペレータは、表示ユニット２２０に表示される評価情報としてのステータス情報ＳＴ及びＳＴｍに基づいて第１膜層２１が許容範囲内に形成されていない部分（θｍ〜θｎ）があることを知ることができるとともに、それが欠陥に起因してそのように判断されていることを知ることができる。また、オペレータは、欠陥によって第２膜層２２が影響されていることを前提に、表示ユニット２２０に表示される第１膜層２１の評価情報としての前記最大値Ｙmax、最小値Ｙmin、平均値Ｙave、標準偏差値Ｙstdから、第１膜層２１の外周縁部２１ｅとウエーハ１０の外周縁部１０ｅとの間隔の最大値、最小値、平均値、及び標準偏差値を知ることができる。それらの評価情報に基づいて第１膜層２１の形成位置や形状、更にその膜形成プロセスの適否を判断することができるようになる。
【００７２】
なお、前述した各例においては、第１検査エリアＺ１、第２検査エリアＺ２及び基準検出エリアＺ０は矩形形状であったが、それらに限定されるものではない。それらのエリアは、撮影画像上において傾いて設定されても、また、楕円形状等、任意の形状とすることができる。また、本発明は、前述した半導体ウエーハの検査装置に限られず、例えば、ＤＶＤ等の他の円盤状基板の検査装置に適用することができる。
【００７３】
前述したウエーハ１０の表面検査装置においては、各検査エリアＺ１、Ｚ２及び基準検出エリアＺ０は、オペレータによる操作ユニット２１０の操作に従って設定するものであったが（図６及び図１４におけるＳ２１での処理参照）、ウエーハ１０の形状的な規格及び膜層の形成仕様等に基づいて、処理ユニット２００が自動的に設定するようにしてもよい。
【００７４】
この場合、撮影画像Ｉ上において周方向の所定角度おきに縦方向に走査してエッジ検出がなされる。このエッジ検出の処理により、例えば、図２１に示すように、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22の縦方向位置Ｙ（θ）が所定角度間隔にて得られる。そして、その縦方向位置の最小値、例えば、角度位置θiでの縁線Ｅ22の縦方向位置ＹMINから第２膜層画像部分Ｉ22の外側に所定量だけ広げた縦方向位置が、第２検査エリアＺ２の下限位置ＹZ21として認識される。また、前記縁線Ｅ22の縦方向位置の最大値、例えば、角度位置θ＝３６０°での縁線Ｅ22の縦方向位置ＹMAXから第２膜層画像部分Ｉ22の内側に所定量だけ広げた縦方向位置が、第２検査エリアＺ２の上限位置ＹZ22として認識される。
【００７５】
各膜層の縁線の縦方向位置の変動周期は、その製膜プロセスから一般には非常に大きいものである（小さいものとはならない）。従って、前記検査エリアを設定するためになされるエッジ検出は、比較的大きい角度間隔にて行うことができる。従って、処理量を極端に増大させることなく、自動的に検査エリアの設定が可能になる。
【００７６】
また、図６及び図１４に示す具体的な膜層画像部分の縁線検出処理では、撮影画像Ｉの全体に対して周方向における平均化（積分）処理（Ｓ２２）を行った後に、その平均化処理済の撮影画像に対して各周方向位置（θｉ）でのエッジ検出（微分）処理がなされるものであったが、撮影画像Ｉの画素（注目画素）毎に周方向における平均化処理及びエッジ検出処理を行うようにすることもできる。
【００７７】
この場合、図２２に示すように、撮影画像Ｉ上にｎ×ｍ（画素）のウィンドウＷが設定され、そのウィンドウＷを縦方向及び横方向に移動させつつ、ウィンドウＷの中央に位置する注目画素に対し、周囲の画素の濃淡値Ｄを用いて、横方向（ウエーハ１０の周方向）の平均化（積分）処理を行うとともに、縦方向にエッジ検出処理を行う。図２３乃至図２６を参照して、５×７のウィンドウＷの場合を例に、具体的な処理について説明する。
【００７８】
図２３において、注目画素（斜線部分）の濃淡値Ｄ0とその横方向における前後２画素ずつの濃淡値Ｄ-2、Ｄ-1、Ｄ+1、Ｄ+2とを平均化して注目画素の平均化濃淡値が得られる。平均化濃淡値は、例えば、
（Ｄ-2＋Ｄ-1＋Ｄ0＋Ｄ+1＋Ｄ+2）／５
のように演算される。ここで、ウィンドウＷ内の注目画素（Ｄ0）の行における各画素の濃淡値の総和Ｄ-2＋Ｄ-1＋Ｄ0＋Ｄ+1＋Ｄ+2をΣ0と記述する。
【００７９】
なお、同様の手法に従って、前記ウィンドウＷ内の注目画素（Ｄ0）の列における各画素（Ｄ-3、Ｄ-2、Ｄ-1、Ｄ+1、Ｄ+2、Ｄ+3）についての平均化濃淡値が得られているものとする。その過程で、注目画素及びそれを挟んだ横方向における５つの画素の濃淡値の総和Σ-3、Σ-2、Σ-1、Σ+1、Σ+2、Σ+3が得られている。
【００８０】
このような状況において、エッジ検出（微分）処理がなされる。具体的には、注目画素（Ｄ0）の縦方向における上方に位置する３つの画素（Ｄ+1、Ｄ+2、Ｄ+3）の平均化濃淡値の総和ΣＡ0が演算され、当該注目画素（Ｄ0）の縦方向における下方に位置する３つの画素（Ｄ-1、Ｄ-2、Ｄ-3）の平均化濃淡値の総和ΣＢ0が演算される。そして、
ΣＡ0−ΣＢ0
が注目画素（Ｄo）の微分値として算出される。なお、この微分値の絶対値が所定値以上となる場合、注目画素（Ｄ0）を境にして大きな濃淡変動があるということになる（注目画素がエッジ部分に対応する）。
【００８１】
次に、ウィンドウＷを縦方向における上方に１画素分ずらす。すると、ウィンドウＷと各画素との関係は、図２４に示すようになる。図２４において、新たにウィンドウＷ内に入った１行分の画素の濃淡値に基づいてその中央に位置する画素（Ｄ+4）の平均化濃淡値が演算される。そして、ウィンドウＷの中央に位置する画素（Ｄ+1）（斜線部分）が注目画素となり、当該画素に対して前記注目画素（Ｄ0）に対するのと同様の処理がなされる。
【００８２】
注目画素（Ｄ+1）の平均化濃淡値は既に得られているので、エッジ検出（微分）処理がなされる。具体的には、注目画素（Ｄ+1）の縦方向における上方に位置する３つの画素（Ｄ+2、Ｄ+3、Ｄ+4）の平均化濃淡値の総和ΣＡ1が演算され、当該注目画素（Ｄ+1）の縦方向における下方に位置する３つの画素（Ｄ0、Ｄ-1、Ｄ-2）の平均化濃淡値の総和ΣＢ1が演算される。そして、
ΣＡ1−ΣＢ1
が注目画素（Ｄ+1）の微分値として得られる。
【００８３】
上記３つの画素の平均化濃淡値の総和ΣＡ1は、各画素の平均化濃淡値を加算するのではなく、前回得られた総和ΣＡ0に画素（Ｄ+4）の平均化濃淡値Ｅ+4を加算して、今注目画素となった画素（Ｄ+1）の平均化濃淡値Ｅ+1を減算することにより得られる（下記式参照）。
ΣＡ1＝ΣＡ0＋Ｅ+4−Ｅ+1
上記縦方向において注目画素（Ｄ+1）の下方に並ぶ３つの画素の平均化濃淡値の総和ΣＢ1についても、同様に、前回得られた総和ΣＢ0に画素（Ｄ0）の平均化濃淡値Ｅ0を加算して、画素（Ｄ-3）の平均化濃淡値Ｅ-3を減算することにより得られる。
ΣＢ1＝ΣＢ0＋Ｅ0−Ｅ-3
【００８４】
更に、ウィンドウＷを縦方向における上方に１画素分ずらす。すると、ウィンドウＷと各画素との関係は、図２５に示すようになる。図２５において、新たにウィンドウＷ内に入った１行分の画素の濃淡値に基づいてその中央に位置する画素（Ｄ+5）の平均化濃淡値が演算される。そして、ウィンドウＷの中央に位置する画素（Ｄ+2）（斜線部分）が注目画素となり、当該注目画素に対して、前回の注目画素Ｄ+1に対するのと同様のエッジ検出処理がなされる。即ち、注目画素（Ｄ+2）の縦方向における上方に位置する３つの画素（Ｄ+3、Ｄ+4、Ｄ+5）の平均化濃淡値の総和ΣＡ2が演算され、当該注目画素（Ｄ+2）の縦方向における下方に位置する３つの画素（Ｄ+1、Ｄ0、Ｄ-1）の平均化濃淡値の総和ΣＢ2が演算される。そして、
ΣＡ2−ΣＢ2
が注目画素（Ｄ+2）の微分値として得られる。
前記総和ΣＡ2及びΣＢ2は、前述したのと同様に、前回得られた総和を用いた演算により取得される。
【００８５】
上述したように、ウィンドウＷを１画素ずつ縦方向に移動させながら、１行分の平均化（積分）処理及び注目画素についてのエッジ検出（微分）処理繰り返され、検査エリアの縦方向における縁に達すると、ウィンドウＷが横方向（ウエーハ１０の周方向に対応）に１画素分ずらされる。例えば、図２３の状態のウィンドウＷが横方向に１画素分ずらされると、ウィンドウＷと各画素との関係は、図２６に示すようになる。図２６において、新たにウィンドウＷ内に入った１列分（Ｄ+3の列）の各画素の濃淡値を加味して、ウィンドウＷ内の各行の中央に位置する画素（例えば、Ｄ+1等）の平均化濃淡値が演算される。例えば、画素（Ｄ+1）を注目画素とした場合、その平均化濃淡値は、
（Ｄ-1＋Ｄ0＋Ｄ+1＋Ｄ+2＋Ｄ+3）／５
に従って得られる。
【００８６】
ここで、ウィンドウＷ内の注目画素（Ｄ+1）の行における各画素の濃淡値の総和Ｄ-1＋Ｄ0＋Ｄ+1＋Ｄ+2＋Ｄ+3をΣ01と記述すると、前述した総和ΣＡ1、ΣＢ1の場合と同様に、前回得られた総和Σ0と、ウィンドウＷを１画素分のずらしにより、新たにウィンドウ内Ｗに入ってきた画素（Ｄ+3）の濃淡値Ｄ+3と、ウィンドウＷから出た画素（Ｄ-2）の濃淡値Ｄ-2とを用いて、
Σ01＝Σ0＋Ｄ+3−Ｄ-2
に従って演算される。
【００８７】
このようにしてウィンドウＷ内の画素（Ｄ+1）を含む列における各画素についての平均化濃淡値が得られると、図２３乃至図２５を参照して説明したのと同様にして、画素（Ｄ＋１）を含む列（縦方向）でのエッジ検出処理がなされる。以後、ウィンドウＷを横方向に１画素ずつずらす毎に、上述したのと同様の濃淡値の平均化（積分処理）及びエッジ検出（微分）処理がなされる。
【００８８】
前述したような撮影画像Ｉに対する周方向における平均化処理及び縦方向におけるエッジ検出（微分）処理を行うようにすると、二次元的に処理を進めることが可能となって、高速な処理が可能となる（縦横二次元演算フィルタ）。また、その濃淡値の平均化処理及びエッジ検出（微分）処理において、並ぶ複数の画素の濃淡値（平均化濃淡値）の総和Σを演算する際に、前回の総和Σを用いて、ウィンドウＷの移動によって入ってきた画素の濃淡値（平均化濃淡値）を前回の総和Σに加算するとともに、ウィンドウＷの移動によって出た画素の濃淡値（平均化濃淡値）を前回の総和Σから減算するようにしたので、平均化処理及びエッジ検出処理個々についても高速化を図ることができるようになる。特に、平均化する濃淡値（平均化濃淡値）の数（演算対象の画素の数）が多いほど、その効果は大きいものとなる。
【００８９】
更に、各膜層画像部分Ｉ21、Ｉ22の縁線Ｅ21、Ｅ22を検出するための条件（走査方向、閾値レベル等）も、処理ユニット２００が各検査エリアＺ１、Ｚ２及び基準検出エリアＺ０内の画像状態を走査して、その結果に基づいて自動的に設定することもできる。例えば、処理ユニット２００は、各角度位置（θｉ）で閾値レベルを設定しつつその設定された閾値レベルに基づいて縁線位置（縦方向位置）を検出することができる。
【００９０】
この場合、例えば、処理ユニット２００は、各角度位置（θｉ）において検査エリアの下限位置から上限位置まで（または上限位置から下限位置まで）微分画像（波形）を走査して、そのピーク値の位置（縦方向位置）を検出し、そのピーク値の所定割合（例えば、７０％）の閾値レベルを設定する。そして、処理ユニット１００は、前記閾値レベルにてスライスされる微分画像（波形）の幅の中心点を縁線位置（縦方向位置）として決定する。
【００９１】
このように角度位置（θｉ）毎に微分波形のピーク値に基づいて閾値レベルを設定しつつその設定された閾値レベルに基づいて縁線位置を検出するようにしているので、撮影画像Ｉの全体的な明暗状態が部分的に変化するものであっても、その明暗状態に応じた閾値レベルに基づいて縁線位置の検出ができるようになるので、精度良く縁線位置を検出することができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
以上、説明したように、本発明に係る円盤状基板の検査装置は、円盤状基板の表面に形成された膜層の状態を検査するに際して、精度を犠牲にすることなく、より効率的に処理することのできるという効果を有し、表面に膜層の形成された半導体ウエーハ等の円盤状基板の前記膜層の形成状態を評価し得る検査装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の実施の形態に係る円盤状基板の検査装置としての半導体ウエーハの表面検査装置における撮影系の主要部を模式的に示す図である。
【図２】半導体ウエーハに対するカメラユニットの配置関係を示す平面図である。
【図３】半導体ウエーハの表面に形成された膜層の例を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の一形態に係る円盤状基板の検査装置としての半導体ウエーハの表面検査装置における処理系の主要部を模式的に示すブロック図である。
【図５】図４に示す処理系における処理ユニットにて実行される処理を示すフローチャートである。
【図６】図５に示す処理における膜層画像部分の縁線検出処理の第１の具体例を示すフローチャートである。
【図７】図５に示す処理における評価情報生成処理の第１の具体例を示すフローチャートである。
【図８】撮影画像の一例を示す図である。
【図９】撮影画像上に検査エリアが設定された例を示す図である。
【図１０】図９に示す検査エリア（ａ）、（ｂ）、及び基準検出エリア（ｃ）を個別的に示す図である。
【図１１】膜層画像の縁線を検出するための処理の原理を示す図である。
【図１２】膜層画像部分の縁線が大きく蛇行した状態の撮影画像上に検査エリアが設定された例を示す図である。
【図１３】図１２に示す検査エリアを個別的に示す図である。
【図１４】図５に示す処理における膜層画像部分の縁線検出処理の第２の具体例を示すフローチャートである。
【図１５】図５に示す処理における評価情報生成処理の第２の具体例を示すフローチャートである。
【図１６】撮影画像上に許容エリアを含む検査エリアが設定された例を示す図である。
【図１７】図１６に示す許容エリアを含む検査エリア（ａ）、（ｂ）を個別的に示す図である。
【図１８】図５に示す処理における評価情報生成処理の第３の具体例を示すフローチャート（その１）である。
【図１９】図５に示す処理における評価情報生成処理の第３の例を示すフローチャート（その２）である。
【図２０】検査エリア内に欠陥に対応した画像部分がある例を示す図である。
【図２１】検査エリアの自動設定の手法原理を表す図である。
【図２２】撮影画像の周方向における平均化（積分）処理と、エッジ検出（微分）処理に用いられるウィンドウを示す図である。
【図２３】図２２に示すウィンドウの具体例を示す図である。
【図２４】ウィンドウを縦方向に１画素分ずらした状態を示す図である。
【図２５】ウィンドウを縦方向に更に１画素分ずらした状態を示す図である。
【図２６】ウィンドウを横方向に１画素分ずらした状態を示す図である。
【符号の説明】
【００９４】
１０ 半導体ウエーハ（円盤状基板）
１０ｅ ウエーハ外周縁部
２１ 第１膜層
２１ｅ 第１膜層外周縁部
２２ 第２膜層
２２ｅ 第２膜層外周縁部
１００ ステージ
１１０ 回転駆動モータ
１１０ａ 回転軸
１３０ カメラユニット
２００ 処理ユニット
２１０ 操作ユニット
２２０ 表示ユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に膜層の形成された半導体ウエーハ等の円盤状基板の前記膜層の形成状態を評価し得る検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエーハ（円盤状基板）は、成膜プロセスやエッチングプロセスを経て表面に例えば同心的に絶縁膜や導電膜等の各種膜層が形成される。従来、この半導体ウエーハに形成された膜層の縁部がめくれ上がり等のない正規の仕上がり状態となっているか否かを検出する検査装置が提案されている（特許文献１参照）。この検査装置では、半導体ウエーハにおける外縁部の複数箇所を撮影し、その撮影によって得られた画像から半導体ウエーハの複数箇所における外周縁と膜層の縁との間の露出幅を計測し、そして、その複数箇所での露出幅の状態から前記膜層の縁部がめくれ上がり等のない正規の仕上がり状態となっているか否かを判定するようにしている。
【特許文献１】特開２００２−１３４５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、前述した検査装置では、半導体ウエーハの周方向における複数箇所のそれぞれにて得られた撮影画像を処理するものであるが、更に、その膜層の状態を詳細に評価する場合には、半導体ウエーハの外周部分の全周にわたって撮影して得られる撮影画像を対象として処理する必要がある。また、精度のよい検査を行うためには、比較的高い解像度での撮影画像を得なければならない。
【０００４】
このような状況のもとで、表面に膜層の形成された半導体ウエーハ等の円盤状基板の検査装置にあっては、撮影画像を表す画像データが増大する傾向にあり、効率的な処理が望まれている。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、円盤状基板の表面に形成された膜層の状態を検査するに際して、精度を犠牲にすることなく、より効率的に処理することのできる円盤状基板の検査装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る円盤状基板の検査装置は、表面に膜層の形成された円盤状基板の検査装置であって、前記円盤状基板の前記膜層の形成された表面を前記円盤状基板の周方向に順次撮影して画像信号を出力する撮影部と、該撮影部から順次出力される画像信号を処理する画像処理部とを有し、前記画像処理部は、前記画像信号から前記円盤状基板の周方向に対応して延びる撮影画像を表す撮影画像データを生成する画像データ生成手段と、前記撮影画像データに基づいて前記撮影画像を表示ユニットに表示させる表示制御手段と、前記表示ユニットに表示された前記撮影画像上に前記周方向に延びる検査エリアを設定する検査エリア設定手段と、前記撮影画像データから、前記撮影画像上の前記検査エリア内における前記膜層に対応した膜層画像部分の縁線を検出して、当該検査エリア内における該縁線の前記周方向の各位置での該周方向を横切る方向の位置となる縦方向位置を表すエリア内縦方向位置情報を生成するエリア内膜層縁位置検出手段と、前記エリア内縦方向位置情報と、前記検査エリアの前記撮影画像上での設定位置を表す検査エリア縦方向位置情報と、前記撮影画像内で決められた基準部分の前記周方向での各位置での縦方向位置を表す基準縦方向位置情報とに基づいて、前記基準部分を基準とした前記撮影画像上における前記膜層画像部分の縁線の前記周方向の各位置での縦方向位置を表す膜層縁位置情報を生成する膜層縁位置情報生成手段と、前記膜層縁位置情報に基づいて前記円盤状基板の表面に形成された前記膜層についての評価情報を生成する評価情報生成手段とを有する構成となる。
【０００７】
このような構成により、撮影画像上に設定された検査エリア内において膜層画像部分の縁線の周方向の各位置での縦方向位置を表すエリア内縦方向位置情報と、当該検査エリアの前記撮影画像上での設定位置を表す検査エリア縦方向位置情報と、前記撮影画像内で決められた基準部分の前記周方向の各位置での縦方向位置を表す基準縦方向位置情報とに基づいて、前記基準部分を基準とした前記撮影画像上における前記膜層画像部分の縁線の前記周方向の各位置での縦方向位置を表す膜層縁位置情報を生成し、該膜層縁位置情報に基づいて円盤状基板の表面に形成された膜層についての評価情報を得るようにしているので、膜層画像部分の縁線を検出するために、撮影画像に対応した撮影画像データ全てを処理しなくても、検査エリア内の画像部分を表す画像データを処理するだけで、円盤状基板の表面に形成された膜層についての評価情報の基礎となる膜層縁位置情報が得られるようになる。
【０００８】
また、本発明に係る円盤状基板の検査装置において、前記基準部分は、前記撮影画像上における前記円盤状基板の表面画像部分の縁線であって、前記撮影画像上における前記円盤状基板の表面画像部分の縁線の前記周方向の各位置での縦方向位置の情報を前記基準縦方向位置情報とするように構成することができる。
【０００９】
このような構成により、円盤状基板の表面画像部分の縁線を基準として膜層画像部分の縁線に対する膜層縁位置情報が得られるので、該膜層縁位置情報に基づいて得られた評価情報によって、前記表面画像部分の縁線に対応した円盤状基板の外周縁部を基準とした当該膜層の外周縁部の位置（円盤状基板の外周縁部と膜層の外周縁部との間の距離）に基づいた当該膜層の評価を行うことができるようになる。
【００１０】
撮影画像上に設定される検査エリアは、検査対象となる円盤状基板の表面に形成される膜層の形成位置についての規格等に基づいて自動的に設定することも、また、オペレータによる手動にて設定することができる。後者の場合、本発明に係る円盤状基板の検査装置において、前記検査エリア設定手段は、操作ユニットでの所定設定操作に応じて前記検査エリアを設定するように設定することもできる。
【００１１】
このような構成により、円盤状基板の表面に形成された膜層の状態に応じて適切な検査エリアを撮影画像上に設定することができるようになる。
【００１２】
更に、本発明に係る円盤状基板の検査装置において、前記エリア内膜層縁位置検出手段は、前記検査エリア内の画像を前記周方向の各位置にて当該周方向を横切る方向に走査し、所定の条件に従って、各走査線上において前記膜層画像部分の縁線を検出するものであって、前記縁線検出のための前記条件を可変とするように構成することができる。
【００１３】
このような構成により、検査エリアを周方向の各位置に対してその周方向を横切る方向に操作して当該検査エリア内の膜層画像部分の縁線を検出するための条件が可変となるので、検査エリア内における膜層画像の状態及び膜層画像の背景部分の状態に応じて、前記膜層画像とその背景部分との境界となる当該膜層画像部分の縁線を検出するための最適な条件を設定することができるようになる。
【００１４】
前記膜層画像部分の縁線を検出するための条件は、膜層画像部分の濃度（輝度）状態やその背景部分の濃度（輝度）状態等に応じて自動的に変えることも、オペレータによる手動にて変えることもできる。後者の場合、本発明に係る円盤状基板の検査装置において、前記エリア内膜層位置検出手段は、操作ユニットでの所定設定操作に応じて前記縁線検出のための前記条件を可変設定するように構成することができる。
【００１５】
また、本発明に係る円盤状基板の検査装置は、前記膜層画像部分の縁線が前記検査エリアから逸脱しているか否かを判定するエリア逸脱判定手段を有し、前記評価情報生成手段が、前記エリア逸脱判定手段での判定結果に基づいた評価情報を生成するように構成することができる。
【００１６】
このような構成により、膜層の外周縁部の円盤状基板の周方向を横切る方向における変動幅が、検査エリアの幅（周方向を横切る方向の長さ）に対応した範囲に収まっているものであるか否か等の当該膜層に対する評価を行うことができるようになる。
【００１７】
更に、本発明に係る円盤状基板の検査装置において、前記検査エリア内に、前記周方向に延びる許容エリアを設定する許容エリア設定手段と、前記膜層画像部分の縁線が前記許容エリアから逸脱しているか否かを判定する許容エリア逸脱判定手段とを有し、前記評価情報生成手段は、前記許容エリア逸脱判定手段での判定結果に基づいた評価情報を生成するように形成するように構成することができる。
【００１８】
このような構成により、膜層の外周縁部の円盤状基板の周方向を横切る方向における変動幅が、検査エリア内に設定された許容エリアの幅（周方向を横切る方向の長さ）に対応した範囲に収まっているものであるか否か等の当該膜層に対する評価を行うことができるようになる。
【００１９】
前記許容エリアは、設定された検査エリアの広さ等に応じて自動的に設定することも、オペレータによる手動にて設定することも可能である。後者の場合、本発明に係る円盤状基板において、前記許容エリア設定手段は、操作ユニットでの所定設定操作に応じて前記許容エリアを設定するように構成することができる。
【００２０】
また、本発明に係る円盤状基板の検査装置は、前記許容エリア逸脱判定手段にて、前記膜層画像部分の縁線が当該許容エリアから逸脱しているとの判定がなされたときに、前記膜層画像部分の縁線の前記許容エリアから逸脱した部分についての膜層縁位置情報が得られているか否かを判定する手段を有し、前記評価情報生成手段が、前記膜層画像部分の縁線の前記許容エリアから逸脱した部分についての膜層縁位置情報が得られているとの判定がなされたときに、当該膜層縁位置情報を前記評価情報の生成のために用いるように構成することができる。
【００２１】
このような構成により、膜層の外周縁部の円盤状基板の周方向を横切る方向における変動幅が、検査エリア内に設定された許容エリアの幅（周方向を横切る方向の長さ）に対応した範囲に収まっていなかった場合であっても、その変動幅がどの程度であるか等を評価することができるようになる。
【００２２】
更に、本発明に係る円盤状基板の検査装置は、前記許容エリア逸脱判定手段にて、前記膜層画像部分の縁線が前記許容エリアから逸脱しているとの判定がなされたときに、前記膜層画像部分の縁線の前記許容エリアから逸脱している部分が、前記円盤状基板の表面に形成された欠陥部分にて覆われた部分であるか否かを判定する欠陥マスク判定手段を有し、前記評価情報生成手段が、欠陥マスク判定手段での判定結果に基づいた評価情報を生成するように形成することができる。
【００２３】
このような構成により、画像処理によってなされた、膜層画像部分の縁線が許容エリアから逸脱しているとの判定が、真に前記縁線が許容エリアから逸脱しているのか、円盤状基板に生じている欠陥に起因したものかを区別することができるようになる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る円盤状基板の検査装置によれば、膜層画像部分の縁線を検出するために、撮影画像に対応した撮影画像データ全てを処理しなくても、検査エリア内の画像部分を表す画像データを処理するだけで、円盤状基板の表面に形成された膜層についての評価情報の基礎となる膜層縁位置情報が得られるようになり、また、この膜層縁位置情報が、膜層画像部分の縁線の撮影画像上で決められた基準部分を基準とした周方向の各位置での縦方向位置を表すものであるので、円盤状基板の表面に形成された膜層の状態を検査するに際して、精度を犠牲にすることなく、より効率的に処理することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２６】
本発明の実施の形態に係る円盤状基板の検査装置は、例えば、半導体ウエーハの表面検査装置にて実現される。この半導体ウエーハの表面検査装置の撮影系は、例えば、図１に示すように構成される。
【００２７】
図１において、ステージ１００が、回転駆動モータ１１０の回転軸１１０ａに保持され、一定方向に連続回転するようになっている。ステージ１００には円盤状基板となる半導体ウエーハ（以下、単にウエーハという）１０が水平状態にセットされている。なお、ステージ１００にはアライメント機構（図示略）が設けられており、ウエーハ１０の中心がステージ１００の回転中心（回転軸１１０ａの軸心）に極力合致するように当該ウエーハ１０のステージ１００上での位置が調整されるようになっている。
【００２８】
ステージ１００にセットされたウエーハ１０の表面外周部分に対向するようにカメラユニット１３０（撮影部）が設置されている。図２に示すように、カメラユニット１３０は、撮像素子としてラインセンサ１３０ａを有し、そのラインセンサ１３０ａがウエーハ１０の外周縁を横切るように（周方向に直交する方向に延びるように）配置されている。これにより、ステージ１００の回転に伴ってウエーハ１０が一定方向Ｄｒに回転する際に、カメラユニット１３０がウエーハ１０の表面外周部分をその周方向Ｄｓに順次撮影するようになる。なお、ラインセンサ１３０ａは、１０２４個の素子（画素）が一列に並んだ構造となっている。
【００２９】
図２とともに図３を参照するに、ウエーハ１０の表面には第１膜層２１が形成され、その第１膜層２１上に更に第２膜層２２が形成されている。第１膜層２１及び第２膜層２２の正規の状態において、周方向Ｄｓのいずれの位置（θｉ）においても、下側の第１膜層２１の外周縁部（以下、第１膜層外周縁部という）２１ｅが上側の第２膜層２２の外周縁部（以下、第２膜層外周縁部という）２２ｅよりウエーハ１０の外周縁部（以下、ウエーハ外周縁部という）１０ｅに近づいた側に位置している。
【００３０】
カメラユニット１３０（ラインセンサ１３０ａ）の撮影視野範囲Ｆは、第１膜層外周縁部２１ｅ、第２膜層外周縁部２２ｅ及びウエーハ外周縁部１０ｅを含むウエーハ１０の外周部分から更にウエーハ外周縁部１０ｅの僅かに外側にまで達している。これにより、カメラユニット１３０により得られる撮影画像に、ウエーハ外周縁部１０ｅ、第１膜層外周縁２１ｅ及び第２膜層縁部２２ｅが写り込むようになる。
【００３１】
なお、図１及び図２には、照明系については示されていないが、実際には、カメラユニット１３０により適切な撮影画像が得られるように、撮影視野範囲Ｆに含まれるウエーハ１０の外周部分を照明する照明装置が設けられている。
【００３２】
前述した表面検査装置の処理系は、図４に示すように構成される。
図４において、カメラユニット１３０は、コンピュータにて構成される処理ユニット２００（画像処理部）に接続されている。処理ユニット２００は、ウエーハ１０がセットされたステージ１００を一定方向Ｄｒに所定の速度にて回転させるように回転駆動モータ１１０の駆動制御を行う。また、ステージ１００の回転に伴ってウエーハ１０が回転する過程でウエーハ１０の外周部分を撮影するカメラユニット１３０（ラインセンサ１３０ａ）からは画素単位の画像信号が出力されており、処理ユニット２００が所定のタイミングにて前記画像信を順次取り込んで処理する。処理ユニット２００は、操作ユニット２１０及び表示ユニット２２０が接続されており、オペレータにて操作される操作ユニット２１０からの信号に基づいた処理を実行し、また、入力した画像信号から撮影画像を表す撮影画像データを生成し、撮影画像や撮影画像データを処理して得られる種々の情報を表示ユニット２２０に表示させる。
【００３３】
撮影視野範囲Ｆが図２に示すように設定されたカメラユニット１３０から出力される画像信号を順次入力する処理ユニット２００は、図５乃至図７に示す手順に従って処理を実行する。
【００３４】
図５において、処理ユニット２００は、ウエーハ１０の外周部分をその周方向Ｄｓに順次撮影するカメラユニット１３０からの画像信号から、該周方向Ｄｓに対応して延びる撮影画像を表す撮影画像データを生成し、その撮影画像データを所定のメモリに格納する（Ｓ１）。そして、処理ユニット２００は、得られた撮影画像データに基づいて前記撮影画像を表示ユニット２２０に表示させる（Ｓ１）。表示ユニット２２０には、例えば、図８に示すような、カメラユニット１３０の撮影視野範囲Ｆ（図３参照）に対応する撮影画像Ｉが表示される。この撮影画像Ｉは、ウエーハ１０の外周部分の１周分（基準位置（例えば、ノッチ）０度から３６０度の回転角度範囲）に相当するものであって、ウエーハ１０の外周部分に対応した表面画像部分Ｉ10を含み、更に、この表面画像部分Ｉ10に第１膜層２１に対応した第１膜層画像部分Ｉ21及び第２膜層２２に対応した第２膜層画像部分Ｉ22が含まれている。そして、この撮影画像Ｉには、表面画像部分Ｉ10と背景部分との境界となる表面画像部分Ｉ10の縁線Ｅ10、第１膜層画像部分Ｉ21と表面画像部分Ｉ10との境界となる第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21、及び第２膜層画像部分Ｉ22と第１膜層画像部分Ｉ21との境界となる第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22が形成されている。
【００３５】
表面画像部分Ｉ10の縁線Ｅ10はウエーハ１０の外周縁部１０ｅ（図２参照）に対応し、第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21は第１膜層２１の外周縁部２１ｅ（図２参照）に対応し、また、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22は第２膜層２２の外周縁部２２ｅ（図２参照）に対応している。なお、ウエーハ１０の外周縁部１０ｅに対応する表面画像部分Ｉ10の縁線Ｅ10は、本来直線となるべきである。しかし、ウエーハ１０の端面の加工精度や加工プロセスの成否等によってその外周縁部１０ｅがウエーハ１０の径方向に変動（直径変動）し得ることから、撮影画像Ｉ上における表面画像部分Ｉ10の縁線Ｅ10は、図８に示すように、周方向（０度〜３６０度）にわたって該周方向に対して直交する方向（以下、縦方向という）に変動し得るものとなる。
【００３６】
前述したようにして、図８に示すような撮影画像Ｉが表示ユニット２２０に表示されると、処理ユニット２００は、膜層画像部分（第１膜層画像部分Ｉ21、第２膜層画像部分Ｉ22）の縁線（Ｅ21、Ｅ22）の検出処理（Ｓ２）を実行する。この膜層画像部分の縁線検出処理は、具体的に、図６に示すようになされる。
【００３７】
図６において、処理ユニット２００は、操作ユニット２１０において検査エリアの設定操作がなされると、その設定操作に応じて、表示ユニット２２０に表示された撮影画像Ｉ上にウエーハ１０の周方向（０度〜３６０度）に延びる検査エリアを設定する（Ｓ２１）。例えば、図９に示すように、第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21を含む第１検査エリアＺ１及び第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22を含む第２検査エリアＺ２が設定される。なお、図６は、１つの検査エリアについての処理を示している。また、この例では、検査エリアＺ１、Ｚ２とともに、表面画像部分Ｉ10の縁線Ｅ10を含む基準検出エリアＺ０が設定される。この基準検出エリアＺ０についても、後述するように、各検査エリアＺ１、Ｚ２と略同様の処理がなされる。
【００３８】
この各検査エリアＺ１、Ｚ２の設定では、処理ユニット２００は、前記設定操作に応じて操作ユニット２１０から入力される信号に基づいて、撮影画像Ｉ上での各検査エリアＺ１、Ｚ２の設定位置とその幅（縦方向の長さ）を取得する。例えば、図９に示すように、第１検査エリアＺ１の設定位置として、当該第１検査エリアＺ１の縦方向における下限位置が取得される。この第１検査エリアＺ１の下限位置（設定位置）を表す情報を第１検査エリア縦方向位置情報ＹZ11という。また、第２検査エリアＺ２の設定位置として、当該第２検査エリアＺ２の縦方向における下限位置が取得される。この第２検出エリアＺ２の下限位置（設定位置）を表す情報を第２検査エリア縦方向位置情報ＹZ21という。なお、処理ユニット２００は、この設定位置（下限位置）とともに取得した各検査エリアの幅に基づいて、第１検査エリアＺ１の縦方向における上限位置ＹZ12、及び第２検査エリアＺ２の縦方向における上限位置ＹZ22を認識することができる。
【００３９】
また、基準検出エリアＺ０についても、同様に、撮影画像Ｉ上での設定位置として、当該基準検出エリアＺ０の縦方向における下限位置（基準エリア縦方向位置情報ＹZ0）が取得される。
【００４０】
処理ユニット２００は、各検査エリアＺ１、Ｚ２の設定位置及びその幅を取得すると、撮影画像データＩからその設定位置及び幅にて特定される各検査エリアＺ１、Ｚ２内の画像データを抽出し、図１０（ａ）、（ｂ）に示すような各検査エリアＺ１、Ｚ２内の画像に対して個別的に処理を行う。処理ユニット２００は、まず、周（θ）方向における平均化（積分）処理を実行する（Ｓ２２）。具体的には、注目画素を周方向（横方向）に１画素ずつ移動させつつ、各注目画素及びそれを周方向において挟む所定数の画素の各濃淡値を平均化し、その平均化濃淡値を注目画素の濃淡値とする処理がなされる。このような周方向（θ）における平均化処理により、膜層に例えばパターン模様（例えば、チップパターン等）が形成されていたとしても、膜層画像部分（検査エリア内）では、そのパターン模様に対応した濃淡模様が平滑化され、画像上でのノイズが除去される。次いで、処理ユニット２００は、各検査エリアＺ１、Ｚ２の画像上の周方向の位置（θｉ）を所定幅ずつ（例えば、１度ずつ）ずらしながら、その各位置（θｉ）にて縦方向に走査して当該画像上のエッジ検出を行う（Ｓ２３）。
【００４１】
このエッジ検出処理は、基本的に微分処理であって、例えば、注目画素を縦方向に１画素ずつ移動させつつ、各注目画素の縦方向の上方に位置する所定数の画素の濃淡値の合計とその下方に位置する所定数の画素の濃淡値の合計との差分を当該注目画素の微分値として算出している。このような処理により、縦方向において濃淡値が急激に変動する位置の注目画素では、前記差分が大きくなり、濃淡値の変動が少ない位置の注目画素では、前記差分が小さくなる。このような微分処理の結果、例えば、図１１（ａ）に示すように、第１膜層画像部分Ｉ21と第２膜層画像部分Ｉ22との境界（第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21）のように濃度（輝度）が変化する位置で、図１１（ｂ）に示すようにその１次微分波形や、図１１（ｃ）に示すように２次微分波形が変化する。このような画像の微分波形が周方向の各位置（θｉ）にて得られると、処理ユニット２００は、指定された周方向の位置（θｉ）におけるその微分波形を表示ユニット２２０に表示させる（Ｓ２４）。オペレータは、周方向の各位置（θｉ）での微分波形のピーク変動の状態を見ながら、膜層画像部分の縁線を検出するための各検査エリアＺ１、Ｚ２の走査方向（下限位置から上限位置に向かう方向、上限位置から下界位置に向かう方向のいずれか）及び縁線として検出すべき閾値レベル（これらは縁線検出のための条件である）を操作ユニット２１０の操作によって設定する（Ｓ２５、Ｓ２６）。
【００４２】
このように、各検査エリアＺ１、Ｚ２において膜層画像部分Ｉ21、Ｉ22の縁線Ｅ21、Ｅ22を検出するための条件設定がなされると、処理ユニット２００は、設定された条件に従って、微分画像（１次微分波形情報または２次微分波形情報）を周方向の位置（θｉ）を所定幅ずつ（例えば、１度ずつ）ずらしながら縦方向に走査し、前記閾値を基準にして、周方向の各位置（θｉ）にて当該縁線Ｅ21、Ｅ22を検出する（Ｓ２７）。具体的には、第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21の検出処理においては、図１０（ｂ）に示すように、周方向の各位置（θｉ）における縁線Ｅ21の位置を第１検査エリアＺ１の下限位置からの距離として表す第１エリア内縦方向位置情報yZ1（θｉ）が生成され、また、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22の検出処理においては、図１０（ａ）に示すように、周方向の各位置（θｉ）における縁線Ｅ22の位置を第２検査エリアＺ２の下限位置からの距離として表す第２エリア内縦方向位置情報ｙZ2（θｉ）が生成される。
【００４３】
なお、ウエーハ１０の外周縁部１０ｅ（図２参照）に対応する表面画像部分Ｉ10の縁線Ｅ10を含む基準検出エリアＺ０についても、前記各検査エリアＺ１、Ｚ２に対する処理（Ｓ２２〜Ｓ２７）と同様の処理がなされ、図１０（ｃ）に示すように、周方向の各位置（θｉ）における表面画像部分Ｉ10の縁線Ｅ10の位置を基準検出エリアＺ０の下限位置からの距離として表す基準エリア内縦方向位置情報ｙZ0（θｉ）が生成される。
【００４４】
次いで、処理ユニット２００は、撮影画像Ｉ上における各膜層画像部分Ｉ21、Ｉ22の縁線Ｅ21、Ｅ22の周方向の各位置（θｉ）での縦方向位置を表す膜層縁位置情報Ｙ（θｉ）を生成する（Ｓ２８）。
【００４５】
具体的には、まず、撮影画像Ｉにおける表面像部分Ｉ10の縁線Ｅ10の周方向の各位置（θｉ）での縦方向位置を表す基準縦方向位置Ｙｓ（θｉ）が、前記基準検出エリアＺ０の設置位置を表す基準エリア縦方向位置情報ＹZ0（θｉ）と、表面画像部分Ｉ10の縁線Ｅ10の前記基準エリア内縦方向位置情報ｙZ0（θｉ）とを用い、
Ｙｓ（θｉ）＝ＹZ0（θｉ）＋ｙz0（θｉ）
に従って演算される（図９及び図１０（ｃ）参照）。
【００４６】
次いで、この基準縦方向位置情報Ｙｓ（θｉ）を用いて、各膜層画像部分Ｉ21、Ｉ22の縁線Ｅ21、Ｅ22についての周方向の各位置（θｉ）での縦方向位置を表わす膜層縁位置情報Ｙ1（θｉ）、Ｙ2（θｉ）が演算される。
【００４７】
第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21については、その第１エリア内縦方向位値情報ｙZ1（θｉ）と、第１検査エリアＺ１の設定位置を表す第１検査エリア縦方向位置情報ＹZ11（θｉ）と、前記基準縦方向位置情報Ｙｓ（θｉ）とを用いて、膜層縁位置情報Ｙ1（θｉ）が、
Ｙ1（θｉ）＝ＹZ11（θｉ）＋ｙZ1（θｉ）−Ｙｓ（θｉ）
に従って演算される。
【００４８】
また、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22については、その第２エリア内縦方向位置情報ｙZ2（θｉ）と、第２検査エリアＺ２の設定位置を表す第２検査エリア縦方向位置情報ＹZ21（θｉ）と、前記基準縦方向位置情報Ｙｓ（θｉ）とを用いて、膜層縁位置情報Ｙ2（θｉ）が、
Ｙ2（θｉ）＝ＹZ21（θｉ）＋ｙZ2（θｉ）−Ｙｓ（θｉ）
に従って演算される。
【００４９】
上記各式に従って演算される各膜層画像部分Ｉ21、Ｉ22の縁線Ｅ21、Ｅ22についての膜層縁位置情報Ｙ1（θｉ）、Ｙ2（θｉ）は、撮影画像Ｉ上における表面画像Ｉ10の縁線Ｅ10を基準とした縦方向位置、すなわち、表面画像Ｉ10の縁線Ｅ10からの距離を表している。
【００５０】
前述したようにして、表面画像部分Ｉ10の縁線Ｅ10を基準とした撮影画像Ｉ上における第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21及び第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22それぞれの周方向の各位置（θｉ）での縦方向位置を表す膜層縁位置情報Ｙ1（θｉ）、Ｙ2（θｉ）が得られると、処理ユニット２００は、図５に戻って、前記膜層縁位置情報Ｙ（θｉ）に基づいて対応する膜層についての評価情報を生成する（Ｓ３）。この評価情報生成処理は、具体的に、図７に示すようになされる。
【００５１】
例えば、第１検査エリアＺ１内の第１膜層画像部分Ｉ21に対応した第１膜層２１につての評価処理を例に説明する。図７において、処理ユニット２００は、第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21に対する第１エリア内縦方向位置情報ｙZ1（θｉ）（図１０（ｂ）参照）が得られていない周方向の位置（θｉ）が存在するか否かを判定することにより、第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21が第１検査エリアＺ１を越えているか（逸脱しているか）否かを判定する（Ｓ３１）。第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21が周方向の全ての位置（θ）にわたって、第１検査エリアＺ１内にある（図９及び図１０（ｂ）参照）との判定（Ｓ３１でＹＥＳ）がなされると、処理ユニット２００は、周方向の全ての位置（θｉ）における膜層縁位置情報Ｙ1（θｉ）のうちの最大値Ｙmax及びそれらのうちの最小値Ｙminを抽出する（Ｓ３３、Ｓ３４）。また、処理ユニット２００は、周方向の全ての位置（θｉ）における膜層縁位置情報Ｙ1（θｉ）の平均値Ｙave及びその標準偏差値Ｙstdを算出する（Ｓ３６）。そして、処理ユニット２００は、前記最大値Ｙmax、最小値Ｙmin、平均値Ｙave、標準偏差値Ｙstdを第１膜層２１の評価情報として表示ユニット２２０に表示させる（Ｓ３７）。
【００５２】
オペレータは、表示ユニット２２０に表示される第１膜層２１の評価情報としての前記最大値Ｙmax、最小値Ｙmin、平均値Ｙave、標準偏差値Ｙstdから、第１膜層２１の外周縁部２１ｅとウエーハ１０の外周縁部１０ｅとの間隔の最大値、最小値、平均値、及び標準偏差値を知ることができ、それに基づいて、第１膜層２１の形成位置や形状、更にその膜形成プロセスの適否を判断することができる。
【００５３】
例えば、図１２及び図１３に示すように、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22が第２検査エリアＺ２から逸脱している場合、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22に対して、周方向の位置範囲（角度範囲）θｉ〜θｊにおいて、第２エリア内縦方向位置情報ｙZ2（θ）が得られていない（図６におけるＳ２７参照）。この場合、処理ユニット２００は、第２膜層画像部分Ｉ22に対応した第２膜層２２についての評価情報生成処理の過程で、２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22に対する第２エリア内縦方向位置情報ｙZ2（θｉ）が得られていない周方向の位置θｉ〜θｊが存在するとの判定、即ち、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22が第２検査エリアＺ２を越えている（逸脱している）との判定を行う（Ｓ３１でＹＥＳ）。すると、処理ユニット２００は、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22が周方向の位置範囲θｉ〜θｊの範囲で第２検査エリアＺ２を越えているというステータス情報ＳＴを保存するとともに、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22が逸脱していたその周方向における位置（箇所）の数ｎ（θｉ〜θｊの範囲に対応）を保存する（Ｓ３２）。そして、処理ユニット２００は、その縁線Ｅ22が第２検査エリアＺ２を逸脱していない範囲で得られている膜層縁位置情報Ｙ2（θｉ）を用いてその最大値Ｙmax及び最小値Ｙminを抽出し（Ｓ３３、Ｓ３４）、その得られている膜層縁位置情報Ｙ2（θｉ）と、周方向の全ての位置（３６０度分）の数Ｎから縁線Ｅ22が逸脱していたその周方向における位置（箇所）の数ｎを差し引いた数を用いて、膜層縁位置情報Ｙ2（θｉ）の平均値Ｙave及びその標準偏差値Ｙstdを算出する（Ｓ３５、Ｓ３６）。処理ユニット２００は、得られた最大値Ｙmax、最小値Ｙmin、平均値Ｙave、標準偏差値Ｙstdとともに、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22が周方向の位置範囲θｉ〜θｊで第２検査エリアＺ２を越えているというステータス情報ＳＴを第２膜層２２の評価情報として表示ユニット２２０に表示させる（Ｓ３７）。
【００５４】
オペレータは、表示ユニット２２０に表示されるステータス情報ＳＴに基づいて第２膜層２２が正規の範囲内に形成されていない部分（θｉ〜θｊ）があることを知ることができ、また、それを除いた範囲における第２膜層２２の外周縁部２２ｅとウエーハ１０の外周縁部１０ｅとの間隔の最大値、最小値、平均値、及び標準偏差値を知ることができる。そして、これらの評価情報に基づいて、第２膜層２２の形成位置や形状、更にその膜形成プロセスの適否を判断することができる。
【００５５】
上述したようなウエーハ１０の表面検査装置によれば、膜層画像部分Ｉ21、Ｉ22の縁線Ｅ21、Ｅ22を検出するために、撮影画像Ｉに対応した撮影画像データ全てを処理しなくても、検査エリアＺ１、Ｚ２内の画像部分を表す画像データを処理するだけで、ウエーハ１０の表面に形成された膜層２１、２２についての評価情報の基礎となる膜層縁位置情報Ｙ1（θｉ）、Ｙ2（θｉ）が得られるようになり、また、この膜層縁位置情報Ｙ1（θｉ）、Ｙ2（θｉ）が、膜層画像部分Ｉ21、Ｉ22の縁線Ｅ21、Ｅ22の撮影画像Ｉ上における表面画像部分Ｉ10の縁線Ｅ10を基準とした周方向の各位置での縦方向位置（各膜層２１、２２の外周縁部２１ｅ、２２ｅとウエーハ１０の外周縁部１０ｅとの間の間隔）を表すものとなるので、ウエーハ１０の表面に形成された各膜層２１、２２の状態を検査するに際して、精度を犠牲にすることなく、より効率的に処理することができるようになる。
【００５６】
また、更に、前述した例では、各検査エリアＺ１、Ｚ２毎に、対応する膜層画像部分Ｉ21、Ｉ22の縁線Ｅ21、Ｅ22を検出するための条件（走査方向、閾値レベル）を設定することができるので、膜層画像部分Ｉ21、Ｉ22の縁線Ｅ21、Ｅ22それぞれを含む画像領域の状態（膜層画像部分とその背景部分とのコントラストの状態、ノイズの状態等）が異なっていてもしても、それら膜層画像部分Ｉ21、Ｉ22の縁線Ｅ21、Ｅ22のいずれも適切な条件に従って検出することができるようになる。即ち、その検出精度を向上させることができるようになる。
【００５７】
図５に示す膜層画像部分の縁線検出処理（Ｓ２）は、図１４に示す手順に従って行うことができる。この処理は、各検査エリアＺ１、Ｚ２内に許容エリアが設定される点で、前述した処理（図６）と異なる。この場合、評価情報生成処理（Ｓ３）は、例えば、図１５に示すようになされる。
【００５８】
図１４において、処理ユニット２００は、操作ユニット２１０において検査エリアの設定操作がなされると、その設定操作に応じて、表示ユニット２２０に表示された撮影画像Ｉ上に検査エリアＺ１、Ｚ２を設定し（Ｓ２１）、更に、各検査エリアＺ１、Ｚ２に対して、それぞれ周方向に延びる２つの判定ラインＬZn1、ＬZn2を設定する（Ｓ２１１）。具体的には、図１６に示すように、第１検査エリアＺ１の縦方向における略中央部分に周方向に延びる２つの判定ラインＬZ11、ＬZ12が設定される。また、第２検査エリアＺ２の縦方向における略中央部分に周方向に延びる２つの判定ラインＬZ21、ＬZ22が設定される。各検査エリアＺ１、Ｚ２における２つの判定ラインＬZn1、ＬZn2に挟まれた領域が許容エリアとなる。
【００５９】
以後、処理ユニット２００は、撮影画像データから設定された各検査エリアＺ１、Ｚ２内の画像データを抽出し、図１７（ａ）、（ｂ）に示すような各検査エリアＺ１、Ｚ２内の画像に対して個別的に前述した例と同様の処理（図６におけるＳ２２〜Ｓ２８参照）を行う。その結果、処理ユニット２００は、第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21についての膜層縁位置情報Ｙ1（θｉ）を、第１エリア内縦方向位置情報ｙZ1（θｉ）と、第１検査エリアＺ１の設定位置を表す第１検査エリア縦方向位置情報ＹZ11（θｉ）と、前記基準縦方向位置情報Ｙｓ（θｉ）とを用いて、
Ｙ1（θｉ）＝ＹZ11（θｉ）＋ｙZ1（θｉ）−Ｙｓ（θｉ）
に従って算出し、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22についての膜層縁位置情報Ｙ2（θｉ）を、その第２エリア内縦方向位置情報ｙZ2（θｉ）と、第２検査エリアＺ２の設定位置を表す第２検査エリア縦方向位置情報ＹZ21（θｉ）と、前記基準縦方向位置情報Ｙｓ（θｉ）とを用いて、
Ｙ2（θｉ）＝ＹZ21（θｉ）＋ｙZ2（θｉ）−Ｙｓ（θｉ）
に従って算出する。
【００６０】
なお、この例では、各検査エリアＺ１、Ｚ２の縦方向における幅は、前述した例（図９及び図１０参照）におけるそれらの幅より広く設定される。そして、許容エリアの縦方向における幅（２つの判定ラインＬZn1、ＬZn2の間隔）を前述した例における検査エリアＺ１、Ｚ２の幅と同程度に設定することができる。
【００６１】
第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21及び第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22それぞれの膜層縁位置情報Ｙ1（θｉ）、Ｙ2（θｉ）が得られると、処理ユニット２００は、図１５に示す手順に従って評価情報処理を実行する。
【００６２】
図１５において、処理ユニット２００は、各エリア内縦方向位置情報ｙZ1（θｉ）、ｙZ2（θｉ）に基づいて、各検査エリアＺ１、Ｚ２において、膜層画像部分Ｉ21、Ｉ22の縁線Ｅ21、Ｅ22が判定ラインＬZn1、ＬZn2を越えているか否かを判定する（Ｓ３１１）。例えば、図１６及び図１７（ａ）に示すように、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22が周方向の位置範囲θｉ〜θｊで、判定ラインＬZ21を超えている場合、処理ユニット２００は、第２膜層画像部分Ｉ22に対応した第２膜層２２についての評価情報処理の過程で、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22が判定ラインＬZ21を超えている（許容エリアを逸脱している）との判定を行う（Ｓ３１１でＹＥＳ）。すると、処理ユニット２００は、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22が周方向の位置範囲（角度範囲）θｉ〜θｊの範囲で判定ラインＬZ21を越えているというステータス情報ＳＴを保存するとともに、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22が逸脱していたその周方向における位置（箇所）の数ｎ（ｊ−ｉ）を保存する（Ｓ３１２）。その後、処理ユニット２００は、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22が判定ラインＬZ21を超えている位置範囲θｉ〜θｊにおける縁線Ｅ22についての膜層縁位置情報Ｙ2（θｉ）〜Ｙ2（θｊ）を補うことができるか否か、即ち、当該位置範囲θｉ〜θｊにおける縁線Ｅ22についての膜層縁位置情報Ｙ2（θｉ）〜Ｙ2（θｊ）が既に取得されているか否かを判定する（Ｓ３１３）。そして、当該位置範囲θｉ〜θｊにおける縁線Ｅ22が検査エリアＺ２内にあって、その位置範囲θｉ〜θｊにおける縁線Ｅ22についての膜層縁位置情報Ｙ2（θｉ）〜Ｙ2（θｊ）が既に取得されている場合（Ｓ３１３でＹＥＳ）、処理ユニット２００は、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22が判定ラインＬZ21を超えている位置範囲θｉ〜θｊの膜層縁位置情報Ｙ2（θｉ）〜Ｙ2（θｊ）を評価情報の基礎情報として補う（Ｓ３１４）。
【００６３】
そして、処理ユニット２００は、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22が逸脱していた位置（箇所）の数ｎ（θｉ〜θｊの範囲に対応）をゼロにリセットした後（Ｓ３１５）、得られている周方向の全ての位置（θｉ）における膜層縁位置情報Ｙ2（θｉ）のうちの最大値Ｙmax及びそれらのうちの最小値Ｙminを抽出し（Ｓ３３、Ｓ３４）、その周方向の全ての位置（θｉ）における膜層縁位置情報Ｙ2（θｉ）の平均値Ｙave及びその標準偏差値Ｙstdを算出する（Ｓ３６）。そして、処理ユニット２００は、前記最大値Ｙmax、最小値Ｙmin、平均値Ｙave、標準偏差値Ｙstd及び第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22が周方向の位置範囲（角度範囲）θｉ〜θｊの範囲で判定ラインＬZ21を越えているというステータス情報ＳＴを評価情報として表示ユニット２２０に表示させる（Ｓ３７）。
【００６４】
オペレータは、表示ユニット２２０に表示される評価情報としてのステータス情報ＳＴに基づいて第２膜層２２が許容範囲内に形成されていない部分（θｉ〜θｊ）があることを知ることができる。また、オペレータは、第２膜層２２がその許容範囲を超えて形成されていることを前提に、表示ユニット２２０に表示される第２膜層２２の評価情報としての前記最大値Ｙmax、最小値Ｙmin、平均値Ｙave、標準偏差値Ｙstdから、第２膜層２２の外周縁部２２ｅとウエーハ１０の外周縁部１０ｅとの間隔の最大値、最小値、平均値、及び標準偏差値を知ることができる。従って、第２膜層２２が許容範囲を超えて形成されていたとしても、ウエーハ１０の全周にわたって第２膜層２２の形成位置や形状、更にその膜形成プロセスの適否を判断することができるようになる。
【００６５】
なお、例えば、第１膜層画像部分Ｉ21に対応した第１膜層２１についての評価情報処理の過程で、第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21が図１７（ｂ）に示すように判定ラインＬZ11、ＬZ12を越えていない（許容エリアを逸脱していない）との判定がなされると（Ｓ３１１でＮＯ）、前記ステータス情報ＳＴは生成されることなく、周方向の全ての位置（θｉ）における膜層縁位置情報Ｙ1（θｉ）のうちの最大値Ｙmax及びそれらのうちの最小値Ｙminが、また、その周方向の全ての位置（θｉ）における膜層縁位置情報Ｙ1（θｉ）の平均値Ｙave及びその標準偏差値Ｙstdがそれぞれ評価情報として得られる（Ｓ３３〜Ｓ３６）。そして、その評価情報が表示ユニット２２０に表示される（Ｓ３７）。
【００６６】
また、前述した第２膜層画像部分Ｉ22に対応した第２膜層２２についての評価情報処理の過程で、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22が判定ラインＬZ21を超えている位置範囲θｉ〜θｊにおける縁線Ｅ22についての膜層縁位置情報Ｙ2（θｉ）〜Ｙ2（θｊ）を補うことができない、即ち、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22が当該位置範囲θｉ〜θｊにおいて第２検査エリアＺ２までも逸脱してその範囲についての膜層縁位置情報Ｙ2（θｉ）〜Ｙ2（θｊ）が得られていないとの判定がなされた場合（Ｓ３１３でＮＯ）、その縁線Ｅ22が判定ラインＬZ21を超えていない範囲で得られている膜層縁位置情報Ｙ（θｉ）を用いてその最大値Ｙmax及び最小値Ｙminが抽出され（Ｓ３３、Ｓ３４）、その得られている膜層縁位置情報Ｙ（θｉ）と、周方向の全ての位置（３６０度分）の数Ｎから前記縁線Ｅ22が判定ラインＬZ21を超えていたその周方向における位置（箇所）の数ｎを差し引いた数を用いて、前記膜層縁位置情報Ｙ（θｉ）の平均値Ｙave及びその標準偏差値Ｙstdが算出される（Ｓ３５、Ｓ３６）。
【００６７】
各検査エリアＺ１、Ｚ２に判定ラインＬZn1、Zn2（許容エリア）を設定する場合（図１４に示す膜層画像部分の縁線検査処理を実行する場合）、処理ユニット２００は、評価情報生成処理（Ｓ３）を図１８及び図１９に示す手順に従って実行することができる。この処理は、例えば、図２０に示すように、検査エリアＺ１に欠陥Ｄ（Ｍ）が存在する場合であっても、膜層に対する適正な評価情報を得ることができるようになっている。
【００６８】
例えば、図２０に示すように、第１検査エリアＺ１における周方向の位置範囲θｍ〜θｎに判定ラインＬZ11、ＬZ12にかかる欠陥画像部分Ｄ（Ｍ）がある場合、処理ユニット２００は、第１膜層画像部分Ｉ21対応した第１膜層２１についての評価情報処理の過程で、前記位置範囲θｍ〜θｎの欠陥画像部分Ｄ（Ｍ）に影響されて第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21が判定ラインＬZ11及びＬZ12を超えている（許容エリアを逸脱している）との判定を行う（Ｓ３１１でＹＥＳ）。すると、処理ユニット２００は、第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21の周方向の位置範囲（角度範囲）θｍ〜θｎの範囲で判定ラインＬZ11、ＬZ12を越えているというステータス情報ＳＴを保存するとともに、第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ22が逸脱していたその周方向における位置（箇所）の数ｎ（θｍ〜θｎの範囲に対応）を保存する（Ｓ３１２）。次いで、処理ユニット２００は、第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21が判定ラインＬZ11、ＬZ12を超えている位置範囲θｍ〜θｎにおける縁線Ｅ21についての膜層縁位置情報Ｙ1（θｍ）〜Ｙ1（θｎ）を補うことができない、即ち、当該位置範囲θｍ〜θｎにおける縁線Ｅ21についての膜層縁位置情報Ｙ1（θｍ）〜Ｙ1（θｎ）が既に取得されていないとの判定をすると（Ｓ３１３でＮＯ）、図１９に示す処理に移行する。
【００６９】
図１９において、処理ユニット２００は、第１検査エリアＺ１の判定ラインＬZ11、ＬZ12上の欠陥画像を無視するというマスク指定がなされているか否かを判定する（Ｓ３１６）。このマスク指定がなされているとの判定がなされると（Ｓ３１６でＹＥＳ）、処理ユニット２００は、欠陥画像部分Ｄ（Ｍ）に対応したマスク箇所についてのステータスＳＴｍを保存する（Ｓ３１７）。その後、処理ユニット２００は、図１８に示す処理に復帰して、その縁線Ｅ21が判定ラインＬZ11、ＬZ12を越えていないとされる範囲で得られている膜層縁位置情報Ｙ1（θｉ）を用いてその最大値Ｙmax及び最小値Ｙminを抽出し（Ｓ３３、Ｓ３４）、その得られている膜層縁位置情報Ｙ1（θｉ）と、周方向の全ての位置（３６０度分）の数Ｎから前記縁線Ｅ21が判定ラインＬZ11、ＬZ12を超えていたとされるその周方向における位置（箇所）の数ｎを差し引いた数を用いて、前記膜層縁位置情報Ｙ（θｉ）の平均値Ｙave及びその標準偏差値Ｙstdを算出する（Ｓ３５、Ｓ３６）。
【００７０】
そして、処理ユニット２００は、最大値Ｙmax、最小値Ｙmin、平均値Ｙave、標準偏差値Ｙstd及び第１膜層画像部分Ｉ21の縁線Ｅ21が周方向の位置範囲（角度範囲）θｍ〜θｎの範囲で判定ラインＬZ11、ＬZ12を越えているというステータス情報ＳＴ及び欠陥画像部分Ｄ（Ｍ）に対応したマスク箇所についてのステータスＳＴｍを評価情報として表示ユニット２２０に表示させる（Ｓ３７）。
【００７１】
オペレータは、表示ユニット２２０に表示される評価情報としてのステータス情報ＳＴ及びＳＴｍに基づいて第１膜層２１が許容範囲内に形成されていない部分（θｍ〜θｎ）があることを知ることができるとともに、それが欠陥に起因してそのように判断されていることを知ることができる。また、オペレータは、欠陥によって第２膜層２２が影響されていることを前提に、表示ユニット２２０に表示される第１膜層２１の評価情報としての前記最大値Ｙmax、最小値Ｙmin、平均値Ｙave、標準偏差値Ｙstdから、第１膜層２１の外周縁部２１ｅとウエーハ１０の外周縁部１０ｅとの間隔の最大値、最小値、平均値、及び標準偏差値を知ることができる。それらの評価情報に基づいて第１膜層２１の形成位置や形状、更にその膜形成プロセスの適否を判断することができるようになる。
【００７２】
なお、前述した各例においては、第１検査エリアＺ１、第２検査エリアＺ２及び基準検出エリアＺ０は矩形形状であったが、それらに限定されるものではない。それらのエリアは、撮影画像上において傾いて設定されても、また、楕円形状等、任意の形状とすることができる。また、本発明は、前述した半導体ウエーハの検査装置に限られず、例えば、ＤＶＤ等の他の円盤状基板の検査装置に適用することができる。
【００７３】
前述したウエーハ１０の表面検査装置においては、各検査エリアＺ１、Ｚ２及び基準検出エリアＺ０は、オペレータによる操作ユニット２１０の操作に従って設定するものであったが（図６及び図１４におけるＳ２１での処理参照）、ウエーハ１０の形状的な規格及び膜層の形成仕様等に基づいて、処理ユニット２００が自動的に設定するようにしてもよい。
【００７４】
この場合、撮影画像Ｉ上において周方向の所定角度おきに縦方向に走査してエッジ検出がなされる。このエッジ検出の処理により、例えば、図２１に示すように、第２膜層画像部分Ｉ22の縁線Ｅ22の縦方向位置Ｙ（θ）が所定角度間隔にて得られる。そして、その縦方向位置の最小値、例えば、角度位置θiでの縁線Ｅ22の縦方向位置ＹMINから第２膜層画像部分Ｉ22の外側に所定量だけ広げた縦方向位置が、第２検査エリアＺ２の下限位置ＹZ21として認識される。また、前記縁線Ｅ22の縦方向位置の最大値、例えば、角度位置θ＝３６０°での縁線Ｅ22の縦方向位置ＹMAXから第２膜層画像部分Ｉ22の内側に所定量だけ広げた縦方向位置が、第２検査エリアＺ２の上限位置ＹZ22として認識される。
【００７５】
各膜層の縁線の縦方向位置の変動周期は、その製膜プロセスから一般には非常に大きいものである（小さいものとはならない）。従って、前記検査エリアを設定するためになされるエッジ検出は、比較的大きい角度間隔にて行うことができる。従って、処理量を極端に増大させることなく、自動的に検査エリアの設定が可能になる。
【００７６】
また、図６及び図１４に示す具体的な膜層画像部分の縁線検出処理では、撮影画像Ｉの全体に対して周方向における平均化（積分）処理（Ｓ２２）を行った後に、その平均化処理済の撮影画像に対して各周方向位置（θｉ）でのエッジ検出（微分）処理がなされるものであったが、撮影画像Ｉの画素（注目画素）毎に周方向における平均化処理及びエッジ検出処理を行うようにすることもできる。
【００７７】
この場合、図２２に示すように、撮影画像Ｉ上にｎ×ｍ（画素）のウィンドウＷが設定され、そのウィンドウＷを縦方向及び横方向に移動させつつ、ウィンドウＷの中央に位置する注目画素に対し、周囲の画素の濃淡値Ｄを用いて、横方向（ウエーハ１０の周方向）の平均化（積分）処理を行うとともに、縦方向にエッジ検出処理を行う。図２３乃至図２６を参照して、５×７のウィンドウＷの場合を例に、具体的な処理について説明する。
【００７８】
図２３において、注目画素（斜線部分）の濃淡値Ｄ0とその横方向における前後２画素ずつの濃淡値Ｄ-2、Ｄ-1、Ｄ+1、Ｄ+2とを平均化して注目画素の平均化濃淡値が得られる。平均化濃淡値は、例えば、
（Ｄ-2＋Ｄ-1＋Ｄ0＋Ｄ+1＋Ｄ+2）／５
のように演算される。ここで、ウィンドウＷ内の注目画素（Ｄ0）の行における各画素の濃淡値の総和Ｄ-2＋Ｄ-1＋Ｄ0＋Ｄ+1＋Ｄ+2をΣ0と記述する。
【００７９】
なお、同様の手法に従って、前記ウィンドウＷ内の注目画素（Ｄ0）の列における各画素（Ｄ-3、Ｄ-2、Ｄ-1、Ｄ+1、Ｄ+2、Ｄ+3）についての平均化濃淡値が得られているものとする。その過程で、注目画素及びそれを挟んだ横方向における５つの画素の濃淡値の総和Σ-3、Σ-2、Σ-1、Σ+1、Σ+2、Σ+3が得られている。
【００８０】
このような状況において、エッジ検出（微分）処理がなされる。具体的には、注目画素（Ｄ0）の縦方向における上方に位置する３つの画素（Ｄ+1、Ｄ+2、Ｄ+3）の平均化濃淡値の総和ΣＡ0が演算され、当該注目画素（Ｄ0）の縦方向における下方に位置する３つの画素（Ｄ-1、Ｄ-2、Ｄ-3）の平均化濃淡値の総和ΣＢ0が演算される。そして、
ΣＡ0−ΣＢ0
が注目画素（Ｄo）の微分値として算出される。なお、この微分値の絶対値が所定値以上となる場合、注目画素（Ｄ0）を境にして大きな濃淡変動があるということになる（注目画素がエッジ部分に対応する）。
【００８１】
次に、ウィンドウＷを縦方向における上方に１画素分ずらす。すると、ウィンドウＷと各画素との関係は、図２４に示すようになる。図２４において、新たにウィンドウＷ内に入った１行分の画素の濃淡値に基づいてその中央に位置する画素（Ｄ+4）の平均化濃淡値が演算される。そして、ウィンドウＷの中央に位置する画素（Ｄ+1）（斜線部分）が注目画素となり、当該画素に対して前記注目画素（Ｄ0）に対するのと同様の処理がなされる。
【００８２】
注目画素（Ｄ+1）の平均化濃淡値は既に得られているので、エッジ検出（微分）処理がなされる。具体的には、注目画素（Ｄ+1）の縦方向における上方に位置する３つの画素（Ｄ+2、Ｄ+3、Ｄ+4）の平均化濃淡値の総和ΣＡ1が演算され、当該注目画素（Ｄ+1）の縦方向における下方に位置する３つの画素（Ｄ0、Ｄ-1、Ｄ-2）の平均化濃淡値の総和ΣＢ1が演算される。そして、
ΣＡ1−ΣＢ1
が注目画素（Ｄ+1）の微分値として得られる。
【００８３】
上記３つの画素の平均化濃淡値の総和ΣＡ1は、各画素の平均化濃淡値を加算するのではなく、前回得られた総和ΣＡ0に画素（Ｄ+4）の平均化濃淡値Ｅ+4を加算して、今注目画素となった画素（Ｄ+1）の平均化濃淡値Ｅ+1を減算することにより得られる（下記式参照）。
ΣＡ1＝ΣＡ0＋Ｅ+4−Ｅ+1
上記縦方向において注目画素（Ｄ+1）の下方に並ぶ３つの画素の平均化濃淡値の総和ΣＢ1についても、同様に、前回得られた総和ΣＢ0に画素（Ｄ0）の平均化濃淡値Ｅ0を加算して、画素（Ｄ-3）の平均化濃淡値Ｅ-3を減算することにより得られる。
ΣＢ1＝ΣＢ0＋Ｅ0−Ｅ-3
【００８４】
更に、ウィンドウＷを縦方向における上方に１画素分ずらす。すると、ウィンドウＷと各画素との関係は、図２５に示すようになる。図２５において、新たにウィンドウＷ内に入った１行分の画素の濃淡値に基づいてその中央に位置する画素（Ｄ+5）の平均化濃淡値が演算される。そして、ウィンドウＷの中央に位置する画素（Ｄ+2）（斜線部分）が注目画素となり、当該注目画素に対して、前回の注目画素Ｄ+1に対するのと同様のエッジ検出処理がなされる。即ち、注目画素（Ｄ+2）の縦方向における上方に位置する３つの画素（Ｄ+3、Ｄ+4、Ｄ+5）の平均化濃淡値の総和ΣＡ2が演算され、当該注目画素（Ｄ+2）の縦方向における下方に位置する３つの画素（Ｄ+1、Ｄ0、Ｄ-1）の平均化濃淡値の総和ΣＢ2が演算される。そして、
ΣＡ2−ΣＢ2
が注目画素（Ｄ+2）の微分値として得られる。
前記総和ΣＡ2及びΣＢ2は、前述したのと同様に、前回得られた総和を用いた演算により取得される。
【００８５】
上述したように、ウィンドウＷを１画素ずつ縦方向に移動させながら、１行分の平均化（積分）処理及び注目画素についてのエッジ検出（微分）処理繰り返され、検査エリアの縦方向における縁に達すると、ウィンドウＷが横方向（ウエーハ１０の周方向に対応）に１画素分ずらされる。例えば、図２３の状態のウィンドウＷが横方向に１画素分ずらされると、ウィンドウＷと各画素との関係は、図２６に示すようになる。図２６において、新たにウィンドウＷ内に入った１列分（Ｄ+3の列）の各画素の濃淡値を加味して、ウィンドウＷ内の各行の中央に位置する画素（例えば、Ｄ+1等）の平均化濃淡値が演算される。例えば、画素（Ｄ+1）を注目画素とした場合、その平均化濃淡値は、
（Ｄ-1＋Ｄ0＋Ｄ+1＋Ｄ+2＋Ｄ+3）／５
に従って得られる。
【００８６】
ここで、ウィンドウＷ内の注目画素（Ｄ+1）の行における各画素の濃淡値の総和Ｄ-1＋Ｄ0＋Ｄ+1＋Ｄ+2＋Ｄ+3をΣ01と記述すると、前述した総和ΣＡ1、ΣＢ1の場合と同様に、前回得られた総和Σ0と、ウィンドウＷを１画素分のずらしにより、新たにウィンドウ内Ｗに入ってきた画素（Ｄ+3）の濃淡値Ｄ+3と、ウィンドウＷから出た画素（Ｄ-2）の濃淡値Ｄ-2とを用いて、
Σ01＝Σ0＋Ｄ+3−Ｄ-2
に従って演算される。
【００８７】
このようにしてウィンドウＷ内の画素（Ｄ+1）を含む列における各画素についての平均化濃淡値が得られると、図２３乃至図２５を参照して説明したのと同様にして、画素（Ｄ＋１）を含む列（縦方向）でのエッジ検出処理がなされる。以後、ウィンドウＷを横方向に１画素ずつずらす毎に、上述したのと同様の濃淡値の平均化（積分処理）及びエッジ検出（微分）処理がなされる。
【００８８】
前述したような撮影画像Ｉに対する周方向における平均化処理及び縦方向におけるエッジ検出（微分）処理を行うようにすると、二次元的に処理を進めることが可能となって、高速な処理が可能となる（縦横二次元演算フィルタ）。また、その濃淡値の平均化処理及びエッジ検出（微分）処理において、並ぶ複数の画素の濃淡値（平均化濃淡値）の総和Σを演算する際に、前回の総和Σを用いて、ウィンドウＷの移動によって入ってきた画素の濃淡値（平均化濃淡値）を前回の総和Σに加算するとともに、ウィンドウＷの移動によって出た画素の濃淡値（平均化濃淡値）を前回の総和Σから減算するようにしたので、平均化処理及びエッジ検出処理個々についても高速化を図ることができるようになる。特に、平均化する濃淡値（平均化濃淡値）の数（演算対象の画素の数）が多いほど、その効果は大きいものとなる。
【００８９】
更に、各膜層画像部分Ｉ21、Ｉ22の縁線Ｅ21、Ｅ22を検出するための条件（走査方向、閾値レベル等）も、処理ユニット２００が各検査エリアＺ１、Ｚ２及び基準検出エリアＺ０内の画像状態を走査して、その結果に基づいて自動的に設定することもできる。例えば、処理ユニット２００は、各角度位置（θｉ）で閾値レベルを設定しつつその設定された閾値レベルに基づいて縁線位置（縦方向位置）を検出することができる。
【００９０】
この場合、例えば、処理ユニット２００は、各角度位置（θｉ）において検査エリアの下限位置から上限位置まで（または上限位置から下限位置まで）微分画像（波形）を走査して、そのピーク値の位置（縦方向位置）を検出し、そのピーク値の所定割合（例えば、７０％）の閾値レベルを設定する。そして、処理ユニット１００は、前記閾値レベルにてスライスされる微分画像（波形）の幅の中心点を縁線位置（縦方向位置）として決定する。
【００９１】
このように角度位置（θｉ）毎に微分波形のピーク値に基づいて閾値レベルを設定しつつその設定された閾値レベルに基づいて縁線位置を検出するようにしているので、撮影画像Ｉの全体的な明暗状態が部分的に変化するものであっても、その明暗状態に応じた閾値レベルに基づいて縁線位置の検出ができるようになるので、精度良く縁線位置を検出することができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
以上、説明したように、本発明に係る円盤状基板の検査装置は、円盤状基板の表面に形成された膜層の状態を検査するに際して、精度を犠牲にすることなく、より効率的に処理することのできるという効果を有し、表面に膜層の形成された半導体ウエーハ等の円盤状基板の前記膜層の形成状態を評価し得る検査装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の実施の形態に係る円盤状基板の検査装置としての半導体ウエーハの表面検査装置における撮影系の主要部を模式的に示す図である。
【図２】半導体ウエーハに対するカメラユニットの配置関係を示す平面図である。
【図３】半導体ウエーハの表面に形成された膜層の例を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の一形態に係る円盤状基板の検査装置としての半導体ウエーハの表面検査装置における処理系の主要部を模式的に示すブロック図である。
【図５】図４に示す処理系における処理ユニットにて実行される処理を示すフローチャートである。
【図６】図５に示す処理における膜層画像部分の縁線検出処理の第１の具体例を示すフローチャートである。
【図７】図５に示す処理における評価情報生成処理の第１の具体例を示すフローチャートである。
【図８】撮影画像の一例を示す図である。
【図９】撮影画像上に検査エリアが設定された例を示す図である。
【図１０】図９に示す検査エリア（ａ）、（ｂ）、及び基準検出エリア（ｃ）を個別的に示す図である。
【図１１】膜層画像の縁線を検出するための処理の原理を示す図である。
【図１２】膜層画像部分の縁線が大きく蛇行した状態の撮影画像上に検査エリアが設定された例を示す図である。
【図１３】図１２に示す検査エリアを個別的に示す図である。
【図１４】図５に示す処理における膜層画像部分の縁線検出処理の第２の具体例を示すフローチャートである。
【図１５】図５に示す処理における評価情報生成処理の第２の具体例を示すフローチャートである。
【図１６】撮影画像上に許容エリアを含む検査エリアが設定された例を示す図である。
【図１７】図１６に示す許容エリアを含む検査エリア（ａ）、（ｂ）を個別的に示す図である。
【図１８】図５に示す処理における評価情報生成処理の第３の具体例を示すフローチャート（その１）である。
【図１９】図５に示す処理における評価情報生成処理の第３の例を示すフローチャート（その２）である。
【図２０】検査エリア内に欠陥に対応した画像部分がある例を示す図である。
【図２１】検査エリアの自動設定の手法原理を表す図である。
【図２２】撮影画像の周方向における平均化（積分）処理と、エッジ検出（微分）処理に用いられるウィンドウを示す図である。
【図２３】図２２に示すウィンドウの具体例を示す図である。
【図２４】ウィンドウを縦方向に１画素分ずらした状態を示す図である。
【図２５】ウィンドウを縦方向に更に１画素分ずらした状態を示す図である。
【図２６】ウィンドウを横方向に１画素分ずらした状態を示す図である。
【符号の説明】
【００９４】
１０ 半導体ウエーハ（円盤状基板）
１０ｅ ウエーハ外周縁部
２１ 第１膜層
２１ｅ 第１膜層外周縁部
２２ 第２膜層
２２ｅ 第２膜層外周縁部
１００ ステージ
１１０ 回転駆動モータ
１１０ａ 回転軸
１３０ カメラユニット
２００ 処理ユニット
２１０ 操作ユニット
２２０ 表示ユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に膜層の形成された円盤状基板の検査装置であって、
前記円盤状基板の前記膜層の形成された表面を前記円盤状基板の周方向に順次撮影して画像信号を出力する撮影部と、
該撮影部から順次出力される画像信号を処理する画像処理部とを有し、
前記画像処理部は、
前記画像信号から前記円盤状基板の周方向に対応して延びる撮影画像を表す撮影画像データを生成する画像データ生成手段と、
前記撮影画像データに基づいて前記撮影画像を表示ユニットに表示させる表示制御手段と、
前記表示ユニットに表示された前記撮影画像上に前記周方向に延びる検査エリアを設定する検査エリア設定手段と、
前記撮影画像データから、前記撮影画像上の前記検査エリア内における前記膜層に対応した膜層画像部分の縁線を検出して、当該検査エリア内における該縁線の前記周方向の各位置での該周方向を横切る方向の位置となる縦方向位置を表すエリア内縦方向位置情報を生成するエリア内膜層縁位置検出手段と、
前記エリア内縦方向位置情報と、前記検査エリアの前記撮影画像上での設定位置を表す検査エリア縦方向位置情報と、前記撮影画像内で決められた基準部分の前記周方向での各位置での縦方向位置を表す基準縦方向位置情報とに基づいて、前記基準部分を基準とした前記撮影画像上における前記膜層画像部分の縁線の前記周方向の各位置での縦方向位置を表す膜層縁位置情報を生成する膜層縁位置情報生成手段と、
前記膜層縁位置情報に基づいて前記円盤状基板の表面に形成された前記膜層についての評価情報を生成する評価情報生成手段とを有する円盤状基板の検査装置。
【請求項２】
前記基準部分は、前記撮影画像上における前記円盤状基板の表面画像部分の縁線であって、
前記撮影画像上における前記円盤状基板の表面画像部分の縁線の前記周方向の各位置での縦方向位置の情報を前記基準縦方向位置情報とする請求項１記載の円盤状基板の検査装置。
【請求項３】
前記検査エリア設定手段は、操作ユニットでの所定設定操作に応じて前記検査エリアを設定する請求項１または２記載の円盤状基板の検査装置。
【請求項４】
前記エリア内膜層縁位置検出手段は、前記検査エリア内の画像を前記周方向の各位置にて当該周方向を横切る方向に走査し、所定の条件に従って、各走査線上において前記膜層画像部分の縁線を検出するものであって、
前記縁線検出のための前記条件を可変とする請求項１乃至３のいずれかに記載の円盤状基板の検査装置。
【請求項５】
前記エリア内膜層位置検出手段は、前記操作ユニットでの所定設定操作に応じて前記縁線検出のための前記条件を可変設定する請求項４記載の円盤状基板の検査装置。
【請求項６】
前記膜層画像部分の縁線が前記検査エリアから逸脱しているか否かを判定するエリア逸脱判定手段を有し、
前記評価情報生成手段は、前記エリア逸脱判定手段での判定結果に基づいた評価情報を生成する請求項１乃至５のいずれかに記載の円盤状基板の検査装置。
【請求項７】
前記検査エリア内に、前記周方向に延びる許容エリアを設定する許容エリア設定手段と、
前記膜層画像部分の縁線が前記許容エリアから逸脱しているか否かを判定する許容エリア逸脱判定手段とを有し、
前記評価情報生成手段は、前記許容エリア逸脱判定手段での判定結果に基づいた評価情報を生成する請求項１乃至５のいずれかに記載の円盤状基板の検査装置。
【請求項８】
前記許容エリア設定手段は、前記操作ユニットでの所定設定操作に応じて前記許容エリアを設定する請求項７記載の円盤状基板の検査装置。
【請求項９】
前記許容エリア逸脱判定手段にて、前記膜層画像部分の縁線が当該許容エリアから逸脱しているとの判定がなされたときに、前記膜層画像部分の縁線の前記許容エリアから逸脱した部分についての膜層縁位置情報が得られているか否かを判定する手段を有し、
前記評価情報生成手段は、前記膜層画像部分の縁線の前記許容エリアから逸脱した部分についての膜層縁位置情報が得られているとの判定がなされたときに、当該膜層縁位置情報を前記評価情報の生成のために用いる請求項７または８記載の円盤状基板の検査装置。
【請求項１０】
前記許容エリア逸脱判定手段にて、前記膜層画像部分の縁線が前記許容エリアから逸脱しているとの判定がなされたときに、前記膜層画像部分の縁線の前記許容エリアから逸脱している部分が、前記円盤状基板の表面に形成された欠陥部分にて覆われた部分であるか否かを判定する欠陥マスク判定手段を有し、
前記評価情報生成手段は、欠陥マスク判定手段での判定結果に基づいた評価情報を生成する請求項７乃至９のいずれかに記載の円盤状基板の検査装置。
【請求項１】
表面に膜層の形成された円盤状基板の検査装置であって、
前記円盤状基板の前記膜層の形成された表面を前記円盤状基板の周方向に順次撮影して画像信号を出力する撮影部と、
該撮影部から順次出力される画像信号を処理する画像処理部とを有し、
前記画像処理部は、
前記画像信号から前記円盤状基板の周方向に対応して延びる撮影画像を表す撮影画像データを生成する画像データ生成手段と、
前記撮影画像データに基づいて前記撮影画像を表示ユニットに表示させる表示制御手段と、
前記表示ユニットに表示された前記撮影画像上に前記周方向に延びる検査エリアを設定する検査エリア設定手段と、
前記撮影画像データから、前記撮影画像上の前記検査エリア内における前記膜層に対応した膜層画像部分の縁線を検出して、当該検査エリア内における該縁線の前記周方向の各位置での該周方向を横切る方向の位置となる縦方向位置を表すエリア内縦方向位置情報を生成するエリア内膜層縁位置検出手段と、
前記エリア内縦方向位置情報と、前記検査エリアの前記撮影画像上での設定位置を表す検査エリア縦方向位置情報と、前記撮影画像内で決められた基準部分の前記周方向での各位置での縦方向位置を表す基準縦方向位置情報とに基づいて、前記基準部分を基準とした前記撮影画像上における前記膜層画像部分の縁線の前記周方向の各位置での縦方向位置を表す膜層縁位置情報を生成する膜層縁位置情報生成手段と、
前記膜層縁位置情報に基づいて前記円盤状基板の表面に形成された前記膜層についての評価情報を生成する評価情報生成手段とを有する円盤状基板の検査装置。
【請求項２】
前記基準部分は、前記撮影画像上における前記円盤状基板の表面画像部分の縁線であって、
前記撮影画像上における前記円盤状基板の表面画像部分の縁線の前記周方向の各位置での縦方向位置の情報を前記基準縦方向位置情報とする請求項１記載の円盤状基板の検査装置。
【請求項３】
前記検査エリア設定手段は、操作ユニットでの所定設定操作に応じて前記検査エリアを設定する請求項１または２記載の円盤状基板の検査装置。
【請求項４】
前記エリア内膜層縁位置検出手段は、前記検査エリア内の画像を前記周方向の各位置にて当該周方向を横切る方向に走査し、所定の条件に従って、各走査線上において前記膜層画像部分の縁線を検出するものであって、
前記縁線検出のための前記条件を可変とする請求項１乃至３のいずれかに記載の円盤状基板の検査装置。
【請求項５】
前記エリア内膜層位置検出手段は、前記操作ユニットでの所定設定操作に応じて前記縁線検出のための前記条件を可変設定する請求項４記載の円盤状基板の検査装置。
【請求項６】
前記膜層画像部分の縁線が前記検査エリアから逸脱しているか否かを判定するエリア逸脱判定手段を有し、
前記評価情報生成手段は、前記エリア逸脱判定手段での判定結果に基づいた評価情報を生成する請求項１乃至５のいずれかに記載の円盤状基板の検査装置。
【請求項７】
前記検査エリア内に、前記周方向に延びる許容エリアを設定する許容エリア設定手段と、
前記膜層画像部分の縁線が前記許容エリアから逸脱しているか否かを判定する許容エリア逸脱判定手段とを有し、
前記評価情報生成手段は、前記許容エリア逸脱判定手段での判定結果に基づいた評価情報を生成する請求項１乃至５のいずれかに記載の円盤状基板の検査装置。
【請求項８】
前記許容エリア設定手段は、前記操作ユニットでの所定設定操作に応じて前記許容エリアを設定する請求項７記載の円盤状基板の検査装置。
【請求項９】
前記許容エリア逸脱判定手段にて、前記膜層画像部分の縁線が当該許容エリアから逸脱しているとの判定がなされたときに、前記膜層画像部分の縁線の前記許容エリアから逸脱した部分についての膜層縁位置情報が得られているか否かを判定する手段を有し、
前記評価情報生成手段は、前記膜層画像部分の縁線の前記許容エリアから逸脱した部分についての膜層縁位置情報が得られているとの判定がなされたときに、当該膜層縁位置情報を前記評価情報の生成のために用いる請求項７または８記載の円盤状基板の検査装置。
【請求項１０】
前記許容エリア逸脱判定手段にて、前記膜層画像部分の縁線が前記許容エリアから逸脱しているとの判定がなされたときに、前記膜層画像部分の縁線の前記許容エリアから逸脱している部分が、前記円盤状基板の表面に形成された欠陥部分にて覆われた部分であるか否かを判定する欠陥マスク判定手段を有し、
前記評価情報生成手段は、欠陥マスク判定手段での判定結果に基づいた評価情報を生成する請求項７乃至９のいずれかに記載の円盤状基板の検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
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【図４】
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【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２００９−１２４１３２（Ｐ２００９−１２４１３２Ａ）
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７３４７３（Ｐ２００８−２７３４７３）
【出願日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【出願人】（０００００２４２８）芝浦メカトロニクス株式会社 (907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【出願人】（０００００２４２８）芝浦メカトロニクス株式会社 (907)
【Ｆターム（参考）】
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