JP2005077272A

JP2005077272A - 欠陥検査方法

Info

Publication number: JP2005077272A
Application number: JP2003308905A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Uchiki; 裕内木
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-09-01
Filing date: 2003-09-01
Publication date: 2005-03-24

Abstract

【課題】検査対象物の画像、特に正反射像を撮像してデフォーカス部位を確実且つ容易に抽出することが出来る欠陥検査方法を提供すること。
【解決手段】検査対象物に照明を照射する照射装置と、少なくとも前記検査対象物からの光に基づいて検査対象物の画像を撮像する撮像装置とを備えた撮像系を用いて前記検査対象物の欠陥検査を行う欠陥検査方法において、欠陥のない対象物を用いて、複数の異なる撮影条件毎に前記欠陥のない対象物の画像を撮像して、複数の参照画像を取得するステップと、前記複数の参照画像と同一の条件で、検査対象となる検査対象物の画像を撮像して、複数の検査画像を取得するステップと、同一の条件で取得した前記参照画像と前記検査画像との輝度の差分を計算するステップと、前記複数の撮影条件に係る前記差分結果を加算するステップとを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば半導体ウェハ、液晶ディスプレイなどのフラットディスプレイのガラス基板などの検査対象に対して照明光を照射し、この検査対象からの光による画像、例えば正反射像に基づいて検査対象の検査を行う欠陥検査方法に関する。

例えば半導体製造工程においては、半導体ウェハ表面における傷、ダスト、むら、汚れなどを検出するためにマクロ検査が行われている。このマクロ検査では、半導体ウェハ表面に照明光を照射し、その正反射光、回折光、或いは干渉光等による画像を撮像装置により撮像し、その画像データを画像処理することによって半導体ウェハ表面における傷、ダスト、むら、汚れなどを検出している。

上記のような半導体ウェハの検査において、半導体ウェハのデフォーカスを撮像するのにウェハパターンからの回折光による画像を撮像する方法が一般的に行われている。しかし、回折光による検査では、表面層からの回折光とそれよりも下の層（下地）からの回折光との区別が出来ないために、撮像レシピの作成に時間と手間が掛かるという問題がある。

本発明は、検査対象物の画像、特に正反射像を撮像してデフォーカス部位を確実且つ容易に抽出することができる欠陥検査方法を提供することを目的とする。

本発明の一局面に係る欠陥検査方法は、上記の課題を解決するために、検査対象物に照明を照射する照射装置と、少なくとも前記検査対象物からの光に基づいて検査対象物の画像を撮像する撮像装置とを備えた撮像系を用いて前記検査対象物の欠陥検査を行う欠陥検査方法において、欠陥のない対象物を用いて、複数の異なる撮影条件毎に前記欠陥のない対象物の画像を撮像して、複数の参照画像を取得するステップと、前記複数の参照画像と同一の条件で、検査対象となる検査対象物の画像を撮像して、複数の検査画像を取得するステップと、同一の条件で取得した前記参照画像と前記検査画像との輝度の差分を計算するステップと、前記複数の撮影条件に係る前記差分結果を加算するステップとを具備することを特徴とする。

本発明に係る欠陥検査装置によれば、検査対象物の画像、特に正反射像を撮像してデフォーカス部位を確実且つ容易に抽出することができる。

図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係る欠陥検査方法に適用される欠陥検査装置の概略構成を示す図である。また、図２は、図１の２−２断面図である。

図１に示すように、欠陥検査装置は、線状の照明が可能な照明部３０と、前記照明部３０に対応して設けられ、撮像素子が線状に配置された撮像部３５とを備えている。ガラス基板や半導体ウェハ等の検査対象物３１は、例えば、矢印Ｘ方向に移動可能な図示しない搭載台（検査ステージ）に載置されている。そして、照明部３０から、出射された光（以下、本明細書において「入射光」と称する。また、入射光の光軸を「入射光軸」と称する）が検査対象物３１に照射され、検査対象物３１から正反射、回折或いは干渉された光（以下、本明細書において単に「反射光」と称する。また、反射光の光軸を「反射光軸」と称する）が撮像部３５に入射し、撮像部３５によって撮像された画像に基づいて、検査対象物３１の表面に欠陥があるか否か、欠陥の種類、検査対象物の良否を判定する欠陥検査が行われる。この場合において、検査対象物３１を、Ｘ方向に一定の速度で移動させながら、照明部３０及び撮像部３５により検査対象物３１に対して走査することで、１回の走査で検査対象物３１の表面の画像を取得することができる。

照明部３０は、ライン照明部３２とシリンドリカルレンズ３３とを備え、検査対象物３１に対して入射角θ_１で検査対象物３１の表面を照明する。照明部３０には、光ファイバ束３２ａを介して照明用の光源が接続されており、この照明用の光源にはハロゲンランプと熱線吸収フィルタとコンデンサレンズとを内部に備えたランプハウスが用いられている。ライン照明部３２は、ファイバ束３２ａの端面を直線状に１列又は複数列並べて構成されており、この端面に平行に離間した位置にシリンドリカルレンズ３３が配置されている。

正反射像を得る場合には、撮像部３５の反射光軸が照明部３０の入射光軸の入射角と同じになる反射角度θ_２に設定される。撮像部３５は、ロッドレンズアレイ３６とリニアイメージセンサ３７とを備えている。ロッドレンズアレイ３６は、照明部３０によって照明された検査対象物３１の直線状の領域の像をリニアイメージセンサ３７上に結像する。

また、反射光軸上には、フィルタ部３４が配置されており、検査対象物３１からの反射光のうち特定の波長の光のみを通過させる。このフィルタ部３４は複数の波長のバンドパスフィルタを光軸上に任意に出し入れすることにより、所望の波長の光を通過させることが可能となっている。

なお、照明部３０のの入射角θ_１及び撮像部３５の反射角θ_２は可変であり、所定の角度毎に段階的或いは連続的に変化させることができる。

フローチャートを参照して、上記のように構成された欠陥検査装置の動作を説明する。図３は、参照画像の取得に係るフローチャートである。

まず、参照画像取得用の対象物（良品）３１０を搭載台に載置する（ステップＡ１）。そして、角及びフィルタ等の撮影条件を変えて設定を行い（ステップＡ２）、これら撮影条件の設定値を保存する（ステップＡ３）。この場合において、複数の撮影条件は、例えば、図４に示すように、１回目の撮影条件を条件１、２回目の撮影条件を条件２、ｎ回目の撮影条件を条件ｎとして設定する。

次に、角度とフィルタを初期値（撮影条件１）に設定して（ステップＡ４）、撮影条件１による撮影を行って画像を取得する（ステップＡ５）。そして、全ての撮影条件に係る画像取得が終了したかどうか、を判定し（ステップＡ６）、撮影条件ｎでなければ、撮影条件を変更して（ステップＡ７）、次の撮影条件に係る画像取得を行う（ステップＡ５）。

そして、図４に示すように、全ての撮影条件における参照画像（３１０−１〜３１０−ｎ）の取得が終了したと判定すると（ステップＡ６）、撮影条件１〜ｎと参照画像３１０−１〜３１０−ｎとを関連付けて検査レシピとして、例えば、図示しない大容量の外部記憶装置などに保存する（ステップＡ８）。

上記のようにして、複数の撮影条件１〜ｎに係る参照画像３１０−１〜３１０−ｎを取得することができる。

次に、上記のようにして取得した検査レシピを用いた検査対象物の検査方法を、図５のフローチャートを参照して説明する。

まず、検査対象物３１を搭載台に載置する（ステップＢ１）。そして、ステップＡ８で保存した検査レシピを呼び出して（ステップＢ２）、撮影条件の初期設定を行う（ステップＢ３）。

次に、ステップＢ３で設定された撮影条件に従って、検査対象物３１の撮影（検査画像）を行う（ステップＢ４）。そして、当該撮影条件に係る参照画像を読み出して、ステップＢ４で撮影された検査画像との画素毎の輝度の差の絶対値を画像の全面について求め（ステップＢ５）、その結果を、図示しない内蔵メモリや、外部メモリに一時保存する。

そして、撮影条件がｎとなったか、すなわち、検査に係る全ての撮影条件１〜ｎにおいて参照画像３１０−１〜３１０−ｎと検査画像３１−１〜３１−ｎとの差分が得られているかどうかを判定し（ステップＢ６）、全ての撮影条件における参照画像と検査画像との差分が得られていない場合には、撮影条件を変更して（ステップＢ７）、ステップＢ４からステップＢ５を繰り返す。

ステップＢ６において、撮影条件がｎ、すなわち、検査に係る全ての撮影条件において参照画像と検査画像との差分が得られていたと判定すると、差分結果を加算する（ステップＢ８）。このようにすれば、複数の撮影条件１〜ｎに係る参照画像３１０−１〜３１０−ｎと検査画像３１−１〜３１−ｎとの比較を行うことになるので、例えば、撮影条件１では、ほとんど差がなく、撮影条件２では差が大きいような場合に、条件１のみの画像比較では、欠陥が検出できなくても、本実施形態のように差分の絶対値を加算することにより、参照画像と検査画像における画素毎の輝度の違いを強調することができる。なお、撮影条件１と撮影条件２の差分結果が逆の場合でも同様である。

そして、ステップＢ８で得られた結果に基づいて、欠陥の有無を判断する（ステップＢ９）。ステップＢ９において、欠陥があると判断された場合には、欠陥の種類を特定し（ステップＢ１０）、処理を終了する。なお、ステップＢ９において、欠陥がないものと判定した場合には、そのまま処理を終了する。

なお、ステップＢ９において、欠陥の有無の判定は、例えば、ステップＢ８で得られた加算結果をステップＢ４で得られた検査画像或いはステップＡ５で得られた参照画像に重畳して検査対象物上での分布を表示することが好ましい。これによって、欠陥の分類処理を補佐することができる。

また、欠陥の種類の特定は、次のように行うことが好ましい。
図６に示すように、異常部が欠陥である場合には、大きく分けて下記のような３種類の欠陥に分類される。
（１）異常部分の領域が矩形の傾向を持っている場合はデフォーカス欠陥の可能性が高いと認識する。（図６のＡ）
（２）矩形ではないがある程度面積を持つ場合は膜むらやホットスポット欠陥の可能性が高いと認識する。（図６のＢ）
（３）細く長い特徴がある場合は傷の可能性が高いと認識する。（図６のＣ）
なお、上記のように１枚の画像の輝度情報及び特徴のみで欠陥の分類を行うだけでなく差分情報の特徴も考慮することで、より安定した欠陥分類が可能となる。

なお、本発明は、上記の発明の実施の形態に限定されるものではない。上記の実施形態では、正反射像を念頭において説明したが、正反射像のみにとらわれず、正常部と異常部で十分な輝度コントラストが得られない為に欠陥抽出及び良否判定に支障をきたすような場合の検査に適用可能であることは、勿論である。その他、本発明の要旨を変更しない範囲で種々変形して実施できるのは勿論である。

本発明の一実施形態に係る欠陥検査方法に適用される欠陥検査装置の概略構成を示す図。図１の２−２断面図。参照画像の取得に係るフローチャート。参照画像の条件毎の取得にかかる説明図。参照画像と検査レシピを用いた検査対象物の検査方法に係るフローチャート。欠陥の種類を示す図。

符号の説明

３０…照明部
３１…検査対象物
３２…ライン照明部
３３…シリンドリカルレンズ
３４…フィルタ部
３５…撮像部
３６…ロッドレンズアレイ
３７…リニアイメージセンサ

Claims

検査対象物に照明を照射する照射装置と、少なくとも前記検査対象物からの光に基づいて検査対象物の画像を撮像する撮像装置とを備えた撮像系を用いて前記検査対象物の欠陥検査を行う欠陥検査方法において、
欠陥のない対象物を用いて、複数の異なる撮影条件毎に前記欠陥のない対象物の画像を撮像して、複数の参照画像を取得するステップと、
前記複数の参照画像と同一の条件で、検査対象となる検査対象物の画像を撮像して、複数の検査画像を取得するステップと、
同一の条件で取得した前記参照画像と前記検査画像との輝度の差分を計算するステップと、
前記複数の撮影条件に係る前記差分結果を加算するステップとを具備することを特徴とする欠陥検査方法。
請求項１に記載の欠陥検査方法において、前記複数の参照画像及び複数の検査画像を取得するステップは、前記照射装置と前記撮像装置との間であって、観察光軸上に配置される帯域フィルタを通過する波長を変化させて撮影条件を変更するステップを含むことを特徴とする欠陥検査方法。
請求項１又は請求項２に記載の欠陥検査方法において、前記複数の参照画像及び複数の検査画像を取得するステップは、入射光の前記検査対象物への入射角度、又は前記検査対象物からの反射光の反射角の少なくともいずれかを変化させた条件であることを特徴とする欠陥検査方法。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の欠陥検査方法において、前記撮像系は、複数の照明装置又は複数の撮像装置を備えていることを特徴とする欠陥検査方法。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の欠陥検査方法において、前記差分の加算結果を前記検査画像に重畳することを特徴とする欠陥検査方法。
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の欠陥検査方法において、前記複数の参照画像及び複数の検査画像は正反射像であることを特徴とする欠陥検査方法。