JP2001091469A

JP2001091469A - 表面欠陥検査装置

Info

Publication number: JP2001091469A
Application number: JP26667799A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Tanaka; 利彦田中
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1999-09-21
Filing date: 1999-09-21
Publication date: 2001-04-06

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、被検査物の撮像に最適な光量によ
り欠陥検査画像を取得することができる表面欠陥検査装
置を提供する。【解決手段】ステージ１上の被検査物２の撮像画像上
に選択領域１４を指定し、この選択領域１４中で最大光
量を検出するとともに、この最大光量から選択領域での
ランプ６の明るさを、第１のカメラ８および第２のカメ
ラ９の撮像に最適な光量に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェハや液
晶ガラス基板などの被検査物表面の欠陥を検査する表面
欠陥検査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、液晶ガラス基板は、基板上に成
層膜を形成し、その上にフォトレジスト・リソグラフィ
プロセスにより所定のパターンを形成しているが、この
際に、基板表面に塗布されるレジストの膜厚にむらがあ
ったり、塵芥が付着していたりすると、エッチング後の
パターン形成時に線幅不良やパターン内にピンホールな
どの欠陥を生じることがある。

【０００３】そこで、従来では、プロセス途中で基板表
面を目視により検査することで、基板表面の欠陥を防止
するようにしていたが、最近になって、例えば、特開平
９−６１３６５号公報に開示されるように画像処理によ
り基板表面を撮像しつつ検査する表面欠陥検査装置が考
えられている。この装置では、基板表面に対して光源か
ら導いたライン状の光を所定角度を持たせて照射し、そ
の正反射像と回折・散乱像を撮像するとともに、これら
像に基づいた画像処理を行うようにしている。ここでの
正反射像は、光源から発せられた光が基板上で正反射し
て撮像面に結像するもので、基板表面の膜厚むらがある
と、干渉縞として第１の撮像素子により観察され、ま
た、回折・散乱像は、基板上に塵芥や傷などがあると、
その部分で光の散乱が生じて上述の正反射像と異なる位
置で結像するもので、このときの散乱光は、第２の撮像
素子により観察されるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
表面欠陥検査装置は、回折・散乱像を撮像する際の光量
が小さいことで、光源の照明用ランプには、強い光量の
ものを使用している。

【０００５】このため、被検査物として、半導体ウェハ
のようにパターンやレジストなどの鏡面部分と反射率が
異なる領域が混在するものの表面欠陥を検出するような
場合、被検査物表面からの反射光量は、鏡面部分と反射
光が散乱する領域とでコントラストが大きく異なる。こ
れにより鏡面部分に対して最適な光量が設定されると、
鏡面部分に比べて反射率の低いパターン部分を観測した
い場合、パターン部分が暗くなり、欠陥部を検出できな
いことがある。このため、従来では、反射率の異なる領
域ごとに何回かの試行を繰り返し、観測したい領域での
撮像に最適な光量を設定しなければならず、この光量設
定に多大な手間がかかってしまう。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、被検査物の撮像に最適な光量により欠陥検査画像を
取得することができる表面欠陥検査装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
被検査物表面の欠陥を検査する表面欠陥検査装置におい
て、前記被検査物の表面に照明光を照射する照明手段
と、前記被検査物を撮像する撮像手段と、前記撮像手段
で撮像された画像を表示する表示手段と、この表示手段
に表示された画面の任意の範囲を選択範囲として指定す
る入力手段と、前記入力手段により指定された選択範囲
の光量を検出する光量検出手段と、この光量検出手段の
検出光量に基づいて前記撮像手段での撮像時の最適光量
求め調光する調光手段とを具備したことを特徴としてい
る。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記光量検出手段は、前記撮像手段を兼用
し前記入力手段により指定された選択範囲内の光量を検
出することを特徴としている。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の発明において、前記最適光量は、前記選択範囲内
の最大光量に基づいて前記撮像手段が飽和しない光量で
あることを特徴としている。

【００１０】この結果、本発明によれば、被検査物の予
め指定された選択範囲については、最適な光量による欠
陥検査画像を取得することができる。

【００１１】また、本発明によれば、選択範囲の光量を
検出する手段に撮像手段を兼用できるので、装置の構成
を簡単にできる。

【００１２】さらに、本発明によれば、最適光量を決定
する光量として、選択範囲での最大光量を用いているの
で、前記撮像手段での撮像に最適な光量を確実に得られ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従い説明する。

【００１４】（第１の実施の形態）図１は、本発明が適
用される表面欠陥検査装置の概略構成を示している。図
において、１はステージで、このステージ１上には、液
晶ガラス基板または半導体ウェハ等の被検査物２を載置
している。また、ステージ１には、ステージ駆動部３を
接続している。このステージ駆動部３は、制御部１０の
指示によりステージ１を、図示矢印方向に移動可能にす
るものである。

【００１５】ステージ１上の被検査物２に対して一定の
角度で光が入射するようにライン照明を形成する、照明
手段として例えばハロゲンランプからなるランプ６を配
置している。このランプ６には、調光手段として照明駆
動電源７が接されており、制御部１０の指示によりラン
プ６に印加するランプ電圧を制御して調光するものであ
る。また、図示しないＮＤフィルタで調光する場合は、
制御部１０の指示により透過率の異なる複数のＮＤフィ
ルタから所望のＮＤフィルタを選択し、光量を制御する
ことも可能である。

【００１６】一方、被検査物２面にランプ６より入射し
た光が正反射して結像する位置に第１のカメラ８を配置
するとともに、同じ光の散乱・回折光が入射する位置に
第２のカメラ９を配置している。

【００１７】第１のカメラ８は、ラインセンサカメラか
らなるもので、被検査物２の正反射像を撮像する。ま
た、第２のカメラ９もラインセンサカメラからなってい
て、回折・散乱像を撮像する。これら第１のカメラ８お
よび第２のカメラ９には、画像処理部４を接続してい
る。この画像処理部４は、制御部１０の指示により第１
のカメラ８および第２のカメラ９から出力される撮像信
号から、それぞれの撮像画像を生成するものである。

【００１８】制御部１０には、上述したステージ駆動部
３、照明駆動電源７、画像処理部４の他に、表示装置１
１、記憶装置１２および入力部１３を接続している。

【００１９】表示装置１１は、画像処理部４により生成
された撮像画像を表示する。記憶装置１２は、画像処理
部４により生成された撮像画像を記憶するものである。
また、入力部１３は、表示装置１１に表示された撮像画
像中に任意の選択領域を指定するものである。

【００２０】制御部１０は、装置全体の制御を司るもの
で、照明駆動電源７に対しては撮像画像中で指定された
任意の選択領域内の最大光量を検出し、この検出光量デ
ータから第１のカメラ８および第２のカメラ９での撮像
時の最適光量を演算し、照明駆動電源７によるランプ６
に対するランプ電圧を設定するようにしている。この場
合、ランプ電圧は、例えば、図３または図４に示す光量
（照度）との関係から求められる。

【００２１】次に、このように構成した実施の形態の動
作を説明する。

【００２２】まず、ステージ１上に被検査物２を載置
し、照明駆動電源７によりランプ６を点灯する。

【００２３】次に、ステージ駆動部３によりステージ１
を移動させながら、被検査物２の正反射像を第１のカメ
ラ８により撮像し、この撮像画像２ａを表示装置１１に
表示させる。この最初の撮像時には、被検査物２の最大
反射率に対して第１のカメラ８が飽和しない光量にラン
プ６を調光する。

【００２４】この場合、表示装置１１に、図２に示すよ
うな撮像画像２ａが表示されたとする。この状態から入
力部１３により撮像画像２ａ中の検査対象となる任意の
選択領域１４を指定する。このときの選択領域１４の指
定は、同図１４ａで示す線分、同図１４ｂで示す矩形領
域、同図１４ｃで示す円領域、あるいは同図１４ｄで示
す表示画面上の一ラインであってもよい。

【００２５】また、入力部１３により、例えば、被検査
物２のエッジ部１４ｅ、工程管理ナンバ部１４ｆ、ノッ
チ１４ｇなど最適光量の決定に関係ない部分を、事前に
除外する指定禁止領域１４ｈとして指定することも可能
である。

【００２６】次に、指定された選択領域に対して最適光
量の設定が行なわれる。この場合、制御部１０により図
５に示すフローチャートが実行される。

【００２７】まず、ステップ５０１で、初期設定を行な
う。この初期設定としては、被検査物２面の反射率η、
最適な光学系の種類などの条件である。例えば、被検査
物２の反射率ηを求める方法としては、（１）工場内の
ＬＡＮを介して被検査物２の品質、工程などの情報とと
もに入手方式と、（２）レシピの設定時、表面処理情報
を作業者が入力する方式と、（３）被検査物２の図示し
ない搬送部などに装着されるセンサにより検出する方式
などが考えられる。

【００２８】次に、ステップ５０２で、初期光量を設定
する。ここでは、ランプ電圧の調整または図示しないＮ
Ｄフィルタ（通常は、ランプ６の前面に設けられるが、
カメラ９の前面に設けることも可能である。）の切換え
などにより被検査物２の選択領域１４に所定の光量を得
られるようにする。つまり、上記のような手段により基
板の反射率ηおよび光学系の設定により該当する基板を
撮像した場合に撮像センサが飽和しない光量になるよう
にランプ電圧を調整する。ただし、上述した反射率ηお
よび光学系の設定の情報に撮像対象領域の情報が含まれ
ていれば、上述の指定領域に限定して撮像センサが飽和
しない光量に調整できる。また、これらの情報が信頼で
きる光量の情報であれば、下記のステップ５０３〜５０
５は、省略してよい。

【００２９】次に、ステップ５０３で、ステージ駆動部
３によりステージ１を移動させ、入力部１３で指定した
選択範囲１４を第１のカメラ８により撮像する。

【００３０】そして、ステップ５０４で、第１のカメラ
８の撮像出力から最大光量を検出し、ステップ５０５
で、最適光量への増分を演算する。この場合、初期設定
された反射率ηに相当する図３に示す光量（照度）とラ
ンプ電圧の関係を用いて、撮像出力の最大光量が光量
（照度）とランプ電圧の関係の比例領域に入るようなラ
ンプ電圧を決定し、これを最適光量の増分として照明駆
動電源７によるランプ６のランプ電圧を調整する。そし
て、ステップ５０６で、調整されたランプ電圧によるラ
ンプ６の光量を第１のカメラ８および第２のカメラ９で
の撮像時の最適光量として記憶装置１２に記憶する。第
２のカメラ９での撮像時の最適光量についても同様にし
て記憶装置１２は記憶する。

【００３１】なお、ステップ５０５での最適光量への増
分の決定は、初期光量を設定する図示しない透過率の異
なる複数のＮＤフィルタを切換えることでも行なうこと
ができる。この場合、ＮＤフィルタＤＮ１、ＤＮ２、…
に対応する図４に示す光量（照度）とランプ電圧の関係
を用いて、撮像出力の最大光量が光量（照度）とランプ
電圧の関係の比例領域に入るような透過率の異なるＮＤ
フィルタＤＮ１、ＤＮ２、…を決定するとともに、これ
らＮＤフィルタの下でのランプ電圧を決定するようにす
ればよい。

【００３２】こうしてランプ６の光量が最適に設定され
た状態で、再びステージ駆動部３によりステージ１の移
動を開始すると、ステージ１の移動とともに、第１のカ
メラ８による被検査物２の正反射像と、第２のカメラ９
による回折・散乱像のそれぞれの撮像が開始され、これ
ら第１のカメラ８および第２のカメラ９からの撮像信号
が画像処理部１０に送られ、正反射像および回折・散乱
像として表示装置１１に表示され、同時に、記憶装置１
２にも記憶される。

【００３３】この場合、第１のカメラ８で撮像された被
検査物２の正反射像より、被検査物２の表面に膜厚むら
が干渉縞として観察され、また、第２のカメラ９で撮像
された回折・散乱像により、被検査物２表面の塵芥や傷
などの部分が光の散乱光として観察される。

【００３４】その後、被検査物２の撮像を終了すると、
ランプ６は消灯され、また、ステージ駆動部３によりス
テージ１は、検査開始前の位置まで移動され、ステージ
１上の被検査物２は、未検査のものと交換される。

【００３５】従って、このようにすれば、被検査物２の
最も検出したい領域でのランプ６の明るさを第１のカメ
ラ８および第２のカメラ９の撮像に最適な光量に設定で
きるので、精度の高い被検査物２の正反射像および回折
・散乱像を取得することができ、安定した欠陥検査画像
を取得することができる。

【００３６】また、選択範囲１４の光量を検出するのに
第１のカメラ８および第２のカメラ９を用いるようにし
たので、装置の構成を簡単にでき、価格的にも安価にで
きる。

【００３７】さらに、選択範囲１４での最適光量を決定
する光量として、選択範囲１４中の最大光量を採用して
いるので、第１のカメラ８および第２のカメラ９での撮
像に最適な光量を確実に得られる。

【００３８】さらにまた、被検査物２の欠陥検査のため
の画像を取得するのに最適な調光データを記憶装置１２
に記憶し、これらのデータを、その後の検査の際に利用
することにより、被検査物２の最適な検査画像を速やか
に取得することもできる。

【００３９】なお、上述では、表示装置１１に表示され
た撮像画像２ａ上の選択領域１４の最大光量を検出する
のに、第１のカメラ８および第２のカメラ９を用いた
が、ステージ１上方或いは図示しない光量取込み手段と
してセンサを配置し、このセンサにより被検査物２全体
または入力部１３により指定された選択領域１４の光量
を検出するようにしてもよい。この場合、ダイナミック
レンジの大きなセンサを用いれば、検出された光量から
最適なＮＤフィルタやランプ電圧を求めることができ
る。

【００４０】また、表示装置１１に表示された撮像画像
２ａ中の所望する位置での最大光量を求めるには、例え
ば、図６（ａ）に示すように撮像画像２ａ上に表示され
るライン１６に沿った光量を同図（ｂ）に示すようなグ
ラフ１７により最大光量点１７ａがダイナミックレンジ
に対しどの程度かを表示させ、この最大光量点１７ａま
たは任意の点を指示することで、上述したと同様にして
ランプ６の最適光量を設定することができる。この場
合、撮像画像２ａ上に表示されるライン１６を移動ボタ
ン１６ａの操作により図示矢印方向に移動させること
で、撮像画像２ａ全面について最大光量点を探し出すこ
ともできる。

【００４１】さらに、表示装置１１に表示された撮像画
像２ａの選択領域の位置や大きさを任意に変更するよう
にもできる。この場合、図７に示すように、表示装置１
１に位置設定ボタン１８、ズーム設定ボタン１９を設
け、位置設定ボタン１８を操作することにより選択領域
２０ａを２０ｂまで移動できるとともに、ズーム設定ボ
タン１９を操作することにより、選択領域２１ａの大き
さを２１ｂの大きさまで拡大するようなこともできる。
この場合、これら選択領域２０ａ（２０ｂ）、２１ａ
（２１ｂ）を撮像画像２ａ上に重ね合わせて表示するこ
とで、これら選択領域２０ａ（２０ｂ）、２１ａ（２１
ｂ）の位置を容易に特定できる。これら選択領域は、第
１のカメラ８または第２のカメラ９の画像の領域を指定
してもよいし、上述の光量取得センサの位置および検出
範囲を表示装置１１に表示された撮像画像２ａ上に表示
させ、任意に設定できるようにしてもよい。

【００４２】上述では、ライン照明に対してラインセン
サカメラによる画像取得について述べたが、被検査物を
一括して照明する照明装置としてエリアセンサカメラを
使用すれば、ステージを移動することなく、同様な動作
を実現できる。また、照明装置、カメラなどは、複数ま
たは単一であってもよい。

【００４３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、被
検査物の撮像に最適な光量により欠陥検査画像を取得す
ることができる表面欠陥検査装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の概略構成を示す図。

【図２】一実施の形態での選択領域を説明するための
図。

【図３】一実施の形態を説明するための光量（照度）と
ランプ電圧の関係を示す図。

【図４】一実施の形態を説明するための光量（照度）と
ランプ電圧の関係を示す図。

【図５】一実施の形態の動作を説明するための図。

【図６】本発明の他の実施の形態を説明するための図。

【図７】本発明の異なる他の実施の形態を説明するため
の図。

【符号の説明】１…ステージ２…被検査物２ａ…撮像画像３…ステージ駆動部４…画像処理部６…ランプ７…照明駆動電源８…第１のカメラ９…第２のカメラ４…画像処理部１０…制御部１１…表示装置１２…記憶装置１３…入力部１４…選択領域１６…ライン１７…グラフ１８…位置設定ボタン１９…ズーム設定ボタン２０ａ、２ｏｂ、２１ａ、２１ｂ…選択領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｂ 11/24 ＫＦターム(参考） 2F065 AA49 BB02 CC19 CC25 CC31 FF42 GG02 GG16 HH12 JJ02 JJ05 JJ08 JJ25 LL24 MM03 NN02 NN18 NN20 PP12 QQ23 QQ24 SS02 SS13 2G051 AA51 AB01 AB07 BB07 BC01 CA03 CA04 CA07 DA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査物表面の欠陥を検査する表面欠陥
検査装置において、前記被検査物の表面に照明光を照射する照明手段と、前記被検査物を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像された画像を表示する表示手段と、この表示手段に表示された画面の任意の範囲を選択範囲
として指定する入力手段と前記入力手段により指定され
た選択範囲の光量を検出する光量検出手段と、この光量検出手段の検出光量に基づいて前記撮像手段で
の撮像時の最適光量を求め調光する調光手段と、を具備したことを特徴とする表面欠陥検査装置。
【請求項２】前記光量検出手段は、前記撮像手段を兼
用し前記入力手段により指定された選択範囲内の光量を
検出することを特徴とする請求項１記載の表面欠陥検査
装置。
【請求項３】前記最適光量は、前記選択範囲内の最大
光量に基づいて前記撮像手段が飽和しない光量であるこ
とを特徴とする請求項１または２記載の表面欠陥検査装
置。