JP2006322731A - 外観検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板の外観検査を行う際に、種々の形態を有する欠陥を観察できる外観検査装置を提供する。
【解決手段】 外観検査装置は、任意の位置から被検査基板の画像を取得可能なデジタルカメラ１７と、デジタルカメラ１７の画像を処理して表示手段３２に出力する制御ユニット２０を有している。制御ユニット２０は、デジタルカメラ１７で取得した画像から被検査基板の輪郭線を抽出してこれを多数の四角形に分割することで形状補正を行う。表示手段３２に出力する際には、多数の四角形を矩形状に割り当てて、被検査基板の縦横比と一致するように縦横比を調整する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、基板の外観を検査する外観検査装置に関する。

液晶ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイを製造する際には、ガラス基板上にフィルタなどのパターンが形成される。このようなフラットパネルディスプレイの製造工程では、外観検査装置にガラス基板の外観を目視で検査して、膜むらや異物の付着といった欠陥の有無を調べ（マクロ検査）、その欠陥を装置に設置された実体顕微鏡で詳細に観察して検査する（ミクロ検査）工程がある。このような検査工程に用いられる従来の外観検査装置には、例えば、
マクロ照明用ユニットによる面光源をホルダ上の被検査基板の表面に照射し、被検査基板表面の反射光の変化を観察者の目視観察により欠陥部として検出し、被検査基板上の欠陥部を固定されたテレビカメラで撮像し、画像処理で欠陥の位置座標を検出し、その座標データをもとに被検査基板上の欠陥部をミクロ観察ユニットの対物レンズの観察範囲に自動的に移動させ、接眼レンズによるミクロ観察が行えるようにして、観察作業の負担軽減を図ったものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−１１１２５３号公報（第６図）

基板に照射される照明光は、パターン上での光の回折や干渉によって様々な方向に反射されるため、欠陥の見え方も場所によって異なる。したがって、従来のように予め定められた方向から基板の画像を取得するだけでは、欠陥を発見できないことがあった。特に、近年大型化された基板では、基板に近接した位置で確認できる欠陥の他に、基板から離れた位置から観察しないと発見し難い欠陥もある。しかし、従来の外観検査装置では、このような種々の欠陥を任意の位置から観察し、画像を取得して、その画像から欠陥の位置を特定することができなかった。そこで、基板から離れた任意の位置からも欠陥の画像を取得できるようにし、かつその画像からも欠陥の位置を特定できるようにすることが望まれていた。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、基板の外観検査を行う際に、任意の位置から取り込んだマクロ画像から欠陥の位置を特定できるようにすることにより、検査の効率化を図ることである。

上記の課題を解決する本発明は、被被検査基板を保持するステージと、前記被検査基板に対して任意の位置からの画像をマクロ画像として取得可能なマクロ画像取得ユニットと、前記マクロ画像取得ユニットで取得されたマクロ画像中の前記被検査基板にある矩形部の画像を矩形に形状補正する処理を行う制御ユニットと、を備えることを特徴とする外観検査装置とした。

この外観検査装置では、ステージ上に被検査基板を保持させてから、マクロ画像取得ユニットを用いて任意の位置から被検査基板の広範囲の画像（マクロ画像）を取得する。マクロ画像中の被検査基板の矩形の領域（矩形部）は、被検査基板のマクロ画像を取得する位置によっては歪んだ形状になる。そこで、制御ユニットがマクロ画像に対して画像処理を行い、矩形になるように形状補正を行う。

本発明によれば、任意の位置から取り込んだマクロ画像に対して制御ユニットで画像処理を行うことで、マクロ画像中の被検査基板の像が矩形以外の形状になっていた場合でも、実際の被検査基板のように矩形状に形状補正をすることができるので、マクロ画像から被検査基板上の位置を特定することが可能になる。したがって、欠陥位置の特定が容易になるので、作業効率が向上し、検査の効率化を図ることができる。

本発明を実施するための最良の形態について以下に説明する。
図１に本実施の形態に係る外観検査装置の概略構成を示す。外観検査装置１は、床面に設置される装置本体２を有し、装置本体２には、回動駆動機構３によってステージ４が起き上がり自在に支持されている。このステージ４上には、ガラス基板やカラーフィルタ、半導体ウェハなどの被検査基板Ｗが載置される。ステージ４には、位置決めピン５，６と、吸着機構（不図示）とが設けられており、被検査基板Ｗを位置決めして保持できるようになっている。また、装置本体２の上部には、マクロ照明部８が設けられている。マクロ照明部８は、ステージ４上の被検査基板Ｗを上方から照明するもので光源、ミラー、レンズなどの光学系から構成されている。なお、マクロ照明部８は、収束光を被検査基板Ｗに対して照射するように光学系を構築することが望ましい。収束光で被検査基板Ｗを照明すると、装置本体２の前面側に立つ検査者Ｐが被検査基板Ｗ上の異物などの欠陥を目視で観察し易くなるからである。

さらに、装置本体２には、Ｙ軸ガイド１０（ガイド手段）が斜めに架け渡されている。Ｙ軸ガイド１０の傾斜角度は、検査位置に起き上がらせたときの被検査基板Ｗと略平行になるように設定されている。このＹ軸ガイド１０の下端部と上端部とは、一対のＸ軸ガイド１１（ガイド手段）にそれぞれ移動自在に取り付けられている。Ｘ軸ガイド１１は、Ｙ軸ガイド１０と直交するように配置されている。そして、Ｙ軸ガイド１０には、基板表面の拡大画像（ミクロ画像）を取得するためのミクロ画像取得ユニット１２がＹ軸ガイド１０の長手方向にスライド自在に取り付けられている。したがって、ミクロ画像取得ユニット１２は、被検査基板Ｗを起き上がらせたときに、被検査基板Ｗの上方を、被検査基板Ｗの表面に平行に移動させることができる。なお、このときにＸ軸ガイド１１に平行な方向をＸ方向とし、Ｙ軸ガイド１０に平行な方向をＹ方向とする。

ここで、ミクロ画像取得ユニット１２は、顕微鏡１５と、顕微鏡１５に固定ユニット１６を介して着脱自在なデジタルカメラ１７とから構成される。顕微鏡１５は、拡大光学系を有する実体顕微鏡であり、本実施の形態では、接眼レンズ部の代わりに、デジタルカメラ１７が取り付け可能なアダプタが設置されている。接眼レンズ部をそのままにして中間鏡筒に光路分割を行うハーフミラーを配し、分割した一方の光路上にデジタルカメラ取り付けアダプタを設置しても良い。このアダプタは、デジタルカメラ１７による基板表面のミクロ画像が撮像できるように射出側の焦点距離が無限遠になるような光学系を有している。デジタルカメラ１７は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）を備えるもので、固定ユニット１６から取り外した状態では、任意の位置から被検査基板の全体画像（マクロ画像）を取得可能なマクロ画像取得ユニットとなる。なお、マクロ画像は、ミクロ画像よりも広い範囲が収まった画像であれば良く、必ずしも被検査基板Ｗの全体が収まる画像でなくても良い。また、デジタルカメラ１７の背面には、液晶や有機ＥＬ（Electro Luminescence）などを利用したディスプレイを備えている。さらに、デジタルカメラ１７のマクロ画像倍率が十分確保できれば、顕微鏡１５を省略し、固定ユニット１６に固定し、直接欠陥のミクロ撮像ができるようにしても良い。

固定ユニット１６には、データ転送ケーブル１８が引き込まれており、デジタルカメラ１７を固定ユニット１６に装着した状態でデジタルカメラ１７側のデータ転送コネクタ１７ａにデータ転送ケーブル１８を接続することができる。データ転送ケーブル１８は、顕微鏡１５をＹ方向に移動させるようにＹ軸ガイド１０に沿って設けられたキャタピラ１９ａ内と、Ｙ軸ガイド１０をＸ方向に移動させるようにＸ軸ガイド１１に沿って設けられたキャタピラ１９ｂ内とを通って、図３に示す制御ユニット２０に接続されている。

制御ユニット２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリなどから構成されており、図１に示す外観検査装置１を一括して制御する装置で、後に詳細を説明するような分割処理や形状補正処理を行う画像処理手段としても機能する。なお、制御ユニット２０には、デジタルカメラ１７の他に、ステージ制御ユニット２５、マクロ照明制御ユニット２６、ガイド制御ユニット２７、Ｘ座標読取ユニット２８、Ｙ座標読取ユニット２９、画像格納手段３０、操作ユニット３１、及び表示手段３２が接続されている。

ステージ制御ユニット２５は、ステージ４及び回動駆動機構３の制御を行うもので、ステージ４の姿勢を水平位置から垂直近くまで起き上がらせた検査位置まで回動制御すると共に、位置決めピン５の駆動及び被検査基板Ｗの真空吸着の制御を行う。なお、ステージ制御ユニット２５は、検査位置を中心にステージ４を回動方向に揺動させる揺動制御を実施させることもできる。マクロ照明制御ユニット２６は、マクロ照明部８に設けられており、被検査基板Ｗを照明する明るさや、照射角度を制御する。ガイド制御ユニット２７は、Ｙ軸ガイド１０及びＸ軸ガイド１１の移動を制御する。

さらに、Ｘ座標読取ユニット２８及びＹ座標読取ユニット２９は、ミクロ画像取得ユニット１２による観察位置のＸ座標及びＹ座標をそれぞれ検出するもので、Ｘ座標読取ユニット２８はＹ軸ガイド１０のＸ方向の移動量を検出し、Ｙ座標読取ユニット２９はミクロ画像取得ユニット１２のＹ方向の移動量を検出するように構成されている。画像格納手段３０は、デジタルカメラ１７で取得したミクロ画像やマクロ画像を保存する記憶装置である。操作ユニット３１は、検査者Ｐの操作を受け付けるもので、照明の明るさや、照射角度、ステージ４の回動角度などの操作が可能で、スイッチやボタン、ジョイスティックなどから構成されている。表示手段３２は、例えばディスプレイからなり、ミクロ画像取得ユニット１２で取得したミクロ画像や、デジタルカメラ１７で取得したマクロ画像、画像格納手段３０に格納されている画像や、欠陥座標、欠陥の検査結果などが表示可能になっている。

次に、外観検査装置１の作用について説明する。
まず、不図示のロボットで被検査基板Ｗが水平位置に保持されているステージ４上に載置する。ステージ制御ユニット２５によって位置決めピン５が駆動し、対向して配置されている位置決めピン６とで挟み込むようにして、被検査基板を所定位置に整列させる。さらに、吸着機構で被検査基板Ｗを真空吸着する。これによって、被検査基板Ｗがステージ４に保持されるので、ステージ制御ユニット２５が回動駆動機構３を駆動させてステージ４を検査位置まで起き上がらせる。さらに、マクロ照明制御ユニット２６が、操作ユニット３１で設定された明るさ及び照射角度で被検査基板Ｗを上方から照明する。この状態で、観察者Ｐは、被検査基板Ｗの表面を目視で検査し、欠陥の有無を調べる。欠陥が発見されない場合や、外観検査が終了したときには、ステージ４を水平位置に戻し、吸着を解除してから被検査基板Ｗを搬出する。

ここで、検査者Ｐが検査位置にある被検査基板Ｗを目視で観察した結果、欠陥が発見された場合には、ミクロ画像取得ユニット１２、デジタルカメラ１７を用いて欠陥の画像を取得する。
欠陥が広範囲の膜むらなど、被検査基板Ｗから少し離れた位置から、かつ特定の角度でのみ確認できる場合には、デジタルカメラ１７を固定ユニット１６から取り外す。そして、図４に示すように、欠陥が最も良く確認できる位置からデジタルカメラ１７で被検査基板Ｗの撮影をする。なお、図４には、デジタルカメラ１７での撮像時に、デジタルカメラ１７が固定ユニット１６に取り付けられた状態になっているが、これは模式的に図示したものであり、実際には１つの同じデジタルカメラ１７が使用される。また、図４では、ミクロ画像取得時の状態が図示されており、マクロ画像取得時はマクロ画像Ｄ１のように、固定ユニット１６及びガイド手段は端部に退避する。また、ステージ４は、欠陥を最も良く確認できる角度に設定される。そして、ミクロ撮影時には、ガイド手段と平行な角度に設定される。

このときに取得されるマクロ画像Ｄ１は、被検査基板Ｗを斜め前方から引いた状態で撮像した画像になり、被検査基板Ｗの表面には膜むらの存在を示す干渉縞が確認できる。このマクロ画像Ｄ１は、デジタルカメラ１７のメモリに格納され、デジタルカメラ１７が固定ユニット１６に装着されたときに、データ転送コネクタ１７ａからデータ転送ケーブル１８を通して制御ユニット２０に自動的に転送される。制御ユニット２０は、デジタルカメラ１７からマクロ画像Ｄ１の画像データを取り込んだら、画像格納手段３０に格納する。

また、被検査基板Ｗに近接しないと確認できないような小さい欠陥Ｆは、デジタルカメラ１７を固定ユニット１６に装着して顕微鏡１５に接続させた状態で撮像する。この際には、操作ユニット３１でＸ軸ガイド１１及びＹ軸ガイド１０を移動させ、欠陥位置に顕微鏡１５の視野を合わせる。このときに取得される欠陥Ｆの画像は、ミクロ画像Ｄ２に示すようになる。ミクロ画像Ｄ２の画像データは、データ転送コネクタ１７ａ、データ転送ケーブル１８、制御ユニット２０を通じて表示手段３２に表示されるので、検査者Ｐはこの画像を確認してから操作ユニット３１を操作し、ミクロ画像Ｄ２を取り込む。ミクロ画像Ｄ２の画像データは、画像格納手段３０に格納される。このとき、Ｘ座標読取ユニット２８及びＹ座標読取ユニット２９で取得する顕微鏡１５のＸ座標及びＹ座標を、欠陥位置の座標データとしてミクロ画像Ｄ２の画像データと関連付けて画像格納手段３０に格納する。なお、任意の位置から撮像したマクロ画像Ｄ１から、存在がわかる程度の大きさの欠陥がある場合、後述する補正処理により作成されたマクロ基板フィット画像上で欠陥位置を指定することにより、自動的に欠陥位置に顕微鏡１５の視野を合わせるようにしても良い。

さらに、外観検査装置１は、デジタルカメラ１７で取り込んだ画像を表示手段３２に表示させて、各種の解析を行わせることが可能である。この際に、マクロ画像Ｄ１は、被検査基板Ｗに対して様々な角度から撮像されるので、本来であれば矩形となる被検査基板Ｗの像は歪んだ形状になっており、このままではマクロ画像Ｄ１から被検査基板Ｗ上のＸ座標及びＹ座標を特定することが困難である。このため、図５に示すように、長方形でないマクロ画像Ｄ１中の被検査基板Ｗの画像を制御ユニット２０で画像処理して、矩形に変換する形状補正処理を行う。つまり、マクロ画像Ｄ１中では歪んでいる被検査基板Ｗの外縁（矩形部）が矩形になるように形状補正を行う。

この形状補正処理では、マクロ画像Ｄ１中で被検査基板Ｗの画像を４つの四角形に分割する分割処理を最初に実行する。このときの処理を図６のフローチャートを主に参照して説明する。
制御ユニット２０は、画像処理を行ってマクロ画像Ｄ１から被検査基板Ｗの輪郭部分を抽出する（ステップＳ１０１）。例えば、図５に示す四角形のような輪郭部分が抽出された場合には、各頂点を右上から反時計回りに、Ａ_０、Ｂ_０、Ｃ_０、Ｄ_０として、直線Ａ_０Ｂ_０、直線Ｃ_０Ｄ_０、直線Ｂ_０Ｃ_０、直線Ａ_０Ｄ_０の長さをそれぞれＬａ，Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｄとする（ステップＳ１０２）。さらに、直線Ａ_０Ｂ_０を点Ｂ_０からＬｃ：Ｌｄに分割する点をｐとし、直線Ｃ_０Ｄ_０を点Ｃ_０からＬｃ：Ｌｄに分割する点をｑとする（ステップＳ１０３）。同様に、直線Ｂ_０Ｃ_０を点Ｂ_０からＬａ：Ｌｂに分割する点をｒとし、直線Ａ_０Ｄ_０を点Ａ_０からＬｃ：Ｌｄに分割する点をｓとする（ステップＳ１０４）。さらに、点ｐ及び点ｑを結ぶ線分を直線ｐｑとし、点ｒと点ｓを結ぶ線分を直線ｒｓとした場合の直線ｐｑと直線ｒｓの交点を点Ｅとする（ステップＳ１０５）。そして、４つの点Ａ_０ｐＥｓで囲まれた四角形の画像を四角形Ａとする。同様に、点ｐＢ_０ｒＥで囲まれた四角形の画像を四角形Ｂ、点ＥｒＣ_０ｑで囲まれた四角形の画像を四角形Ｃ、点ｓＥｑＤ_０で囲まれた四角形の画像を四角形Ｄとする（ステップＳ１０６）。これによって、図５に示すように、点Ｅを中心として第一象限に相当する四角形Ａ、第二象限に相当する四角形Ｂ、第三象限に相当する四角形Ｃ、第四象限に相当する四角形Ｄが作成される。

さらに、これら四角形Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれについて、図６のステップＳ１０２からステップＳ１０６を繰り返して実施し、四角形をさらに微小な四角形に分割する。このときに、四角形Ａを４つに分割したときの四角形はＡＡ、ＡＢ、ＡＣ、ＡＤとする。同様に四角形Ｂを４つに分割したときの四角形はＢＡ、ＢＢ、ＢＣ、ＢＤとする。このように、分割を１回実施するごとに四角形を特定する符号を一つずつ増加させる。これによって、例えば、四角形ＡＡＡＡＡＡＡＡであれば、８回分割処理が繰り返されたことと、この四角形が一番右上に相当する四角形であることがわかる。そして、このように４つに分割する分割処理を繰り返し、いずれか１つの四角形の画像が最小画像（ピクセル）単位、つまり１画素（１ピクセル）に到達したら分割処理を終了する。

このようにして分割処理を実施した上で行われる形状補正処理の全体のフローチャートを図７に示す。前記の分割処理を実施して四角形の画像のいずれか１つが最小画素単位になるまで繰り返したら（ステップＳ２０１）、残りの四角形の画像の中には最小画素まで分割されていないものがあるので、それぞれの四角形の画素を最小画素に揃える（ステップＳ２０２）。具体的には、複数画素から構成される四角形のそれぞれの画素の輝度情報の平均値を演算し、その平均値をその四角形の輝度情報とする。例えば、１つの四角形が、図８に示すような４つ画素ｇ１〜ｇ４で表される場合に、４つの画素ｇ１〜ｇ４の輝度情報（Ｒ，Ｇ、Ｂ）＝（８０、１５０、１００）、（８２、１５１、９８）、（８３、１５１、１０１）、（７９、１５２、９７）の平均値（８１、１５２、９７）を有する１つの画素ｐ５に置き換える。なお、輝度情報の平均値の代わりに、輝度情報の最大値や最小値をその四角形の輝度情報にしても良い。

すべての四角形を最小画素に揃えたら、全ての四角形が矩形になるので、これら四角形（最小画素）の並べ替え処理を実行する（ステップＳ２０３）。この並べ替え処理の具体例について、図９を参照して説明する。なお、図９は理解を容易にするために分割処理が３回実行された例が示されている。
図９に示すように、最小画素化によって矩形となった画像である四角形ＡＡＢにおいて、四角形を特定する文字列「ＡＡＢ」の一番目の文字（最も左側の桁）に最初に着目する。この場合は、「Ａ」であるので、所定の領域を四等分した内の第１象限に割り当てる。次に、２番目の文字（左から２番目の桁）に着目すると、この文字も「Ａ」であるので、第１象限をさらに四等分した内の第１象限に割り当てる。そして、３番目の文字（最も右側の文字）は、「Ｂ」であるので、第１象限をさらに四等分した内の第２象限に割り当てる。このようにして全ての四角形に対して並べ替え処理を実行する。Ｎ回（Ｎ：正の整数）分割処理がなされた場合には、復元によって２^Ｎ×２^Ｎの矩形の四角形に復元される。図１０には、８回分割処理を行った後の四角形の配置が示されている。各四角形の画像は１画素からなり、全体では１辺が２５８画素の矩形になる。このように画像の形状を矩形に補正することで、補正後の被検査基板Ｗの画像中でのＸ座標、Ｙ座標の特定が可能になる。

さらに、制御ユニット２０は、検査対象となる被検査基板Ｗの縦横のサイズは基板ＩＤから予め分かっているので、実際の被検査基板Ｗの縦横比に合わせて、画像全体を伸縮する（ステップＳ２０４）。この処理によって作成されるマクロ画像は、実際の被検査基板Ｗの縦横比と等しくなり、実際の被検査基板Ｗ上の位置と、形状補正した被検査基板Ｗの画像中の位置とを一対一に対応させ易くなる。以下、被検査基板Ｗの縦横比に等しくなるように復元された被検査基板Ｗの画像をマクロ基板フィット画像Ｄ３とする。なお、デジタルカメラ１７は、歪曲収差が良好に補正された光学系を備えることが望ましい。デジタルカメラ１７を広角領域で撮影すると、タル型の歪曲収差をもつ光学系となる場合がある。その場合は、デジタルカメラ１７の光学系の収差データから歪曲収差を除去する画像処理を行ってから形状補正処理を行う。

次に、デジタルカメラ１７で取得したマクロ画像Ｄ１やミクロ画像Ｄ２、制御ユニット２０で作成されたマクロ基板フィット画像Ｄ３の表示例について、図１１を参照しながら説明する。
図１１は表示手段３２に表示される欠陥画像表示部４０を示している。この欠陥画像表示部４０は、被検査基板Ｗを特定する情報として基板ＩＤの表示欄４１を有すると共に、画像が拡大表示される拡大表示部４２を有している。拡大表示部４２には、マクロ基板フィット画像Ｄ３に、欠陥の位置を示す欠陥位置マーク４３を重ねて表示させた基板マップ表示がなされている。欠陥位置マーク４３は、ミクロ画像Ｄ２が取得された観察位置のＸ座標、Ｙ座標と一致するように、マクロ基板フィット画像Ｄ３上に重ねて表示される。なお、他の外観検査装置で検出された欠陥の座標データを制御ユニット２０が取得し、この座標データに従ってマクロ基板フィット画像Ｄ３上に欠陥位置マーク４３を重ねて表示しても良い。また、欠陥位置マーク４３の形態は、黒い丸印に限定されない。

拡大表示部４２の側方には、欠陥座標表示部４５が設けられており、１つの欠陥位置マーク４３を指定したときにその座標が数値で表示されるようになっている。Ｘ座標及びＹ座標は被検査基板Ｗの所定位置（例えば、右隅など）を基準とした値として表示される。
拡大表示部４２の下方には、画像格納手段３０に格納されているミクロ画像Ｄ２や、マクロ画像Ｄ１、マクロ基板フィット画像Ｄ３が小サイズの画像で一覧表示される欠陥画像サムネイル表示部４８が設けられている。欠陥画像サムネイル表示部４８には、スクロールバー４９が付与されており、多数の画像が表示可能になっている。この欠陥画像サムネイル表示部４８では、選択された画像を確認し易いように、画像の枠が太く囲われるなどの強調表示５０がなされるようになっている。そして、欠陥画像サムネイル表示部４８で選択されたミクロ画像Ｄ２やマクロ画像Ｄ１、マクロ基板フィット画像Ｄ３は、拡大表示部４２に重ねて拡大表示される。

なお、欠陥座標表示部４５の上方には、拡大ボタン４６及び縮小ボタン４７が設けられており、拡大表示部４２に表示される画像を拡大・縮小することができるようになっている。欠陥が一箇所に集中しているときには、画面上での欠陥の判別が難しくなるので、このような場合には、操作ユニット３１を通じて拡大ボタン４６を押して欠陥を拡大表示させることで、１つ１つの欠陥を分離し、判別できるようになる。欠陥の判別が終了した後は、縮小ボタン４７を押せば、拡大した画像を速やかに元に戻すことができる。

さらに、外観検査装置１では、表示手段３２に表示させた画像Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３に対応した位置に実際の観察位置にミクロ画像取得ユニット１２を移動させ、ミクロ画像Ｄ２を取得することが可能になっている。
まず、操作ユニット３１（図３参照）を操作し、拡大表示部４２に表示されたマクロ基板フィット画像Ｄ３上で、特定の欠陥位置マーク４３を選択した場合には、制御ユニット２０がその欠陥位置マーク４３の座標を取得する。制御ユニット２０は、ガイド制御ユニット２７に指令を出力し、ミクロ画像取得ユニット１２の顕微鏡１５の視野の中心が欠陥位置マーク４３の座標に対応する位置にくるようにＹ軸ガイド１０及びミクロ画像取得ユニット１２を移動させる。この位置でミクロ画像取得ユニット１２から取り込まれるミクロ画像Ｄ２は、欠陥座標表示部４５の下側に設けられた欠陥ライブ画像表示部５１にライブ画像Ｄ４として表示される。
また、欠陥画像サムネイル表示部４８中で特定のミクロ画像Ｄ２が選択された場合には、そのミクロ画像Ｄ２の座標データが、ガイド制御ユニット２７の目標値として入力される。この位置でミクロ画像取得ユニット１２から取り込まれるミクロ画像は、欠陥ライブ画像表示部５１にライブ画像Ｄ４として表示される。

さらに、拡大表示部４２に、Ｘ座標及びＹ座標を特定し易いように、Ｘ座標指標線５５及びＹ座標指標線５６を設け、欠陥位置マーク５３を含む任意の位置を指示できるようにしても良い。操作ユニット３１でＸ座標指標線５５及びＹ座標指標線５６の交点のライブ画像Ｄ４を取得するように操作すると、交点の座標が抽出されて、この座標に対応する被検査基板Ｗ上の座標がガイド制御ユニット２７の目標値として入力される。マクロ基板フィット画像Ｄ３は、実際の被検査基板ＷのＸＹ方向と一致するように表示されているので、これら指標線５５，５６を操作することで欠陥位置の把握や、観察位置の特定が容易になる。

この実施の形態によれば、デジタルカメラ１７を顕微鏡１５に着脱自在に設けたので、顕微鏡１５を通したミクロ画像Ｄ２の取得が可能であると共に、離れた位置からのマクロ画像Ｄ１の取得が可能になる。しかも、デジタルカメラ１７は任意の位置から画像取得が可能なので、特定の位置で発見し易い欠陥の情報を記録することが可能になる。したがって、欠陥を確実に捉えることが可能になるので、欠陥の分析が容易になる。
また、マクロ画像Ｄ１を四つの四角形の画像に分割し、その各々に対して四角形の画像サイズが所定の大きさになるまで分割処理を繰り返すことで、四角形が矩形になるようにしたので、マクロ画像Ｄ１の形状を矩形に補正することが可能になる。したがって、被検査基板Ｗの斜め前方から取り込んだ際に、本来であれば矩形部となる部分が歪んだ形状になる場合にその像の形を矩形に補正することが可能になり、マクロ画像Ｄ１中の位置を特定することが可能になり、欠陥の確認をさらに速やかに行うことが可能になる。この補正を行う際に、少なくとも１つの四角形が最小画素になるまで分割処理を繰り返すことで、画像を矩形に補正した場合の歪みを最小限に止めることができる。

なお、本発明は、前記の各実施の形態に限定されずに広く応用することが可能である。
例えば、ミクロ画像取得ユニット及びマクロ画像取得ユニットは、二次元の撮像素子を備えていれば良く、ＣＣＤを備えるものに限定されない。
ガイド手段は、Ｘ軸ガイド１１、Ｙ軸ガイド１０に限定されずに多関節ロボットでも良い。この場合にミクロ画像Ｄ２の倍率を特定するために、多関節ロボットはミクロ画像取得ユニット１２を被検査基板Ｗと平行に移動させるように制御ユニット２０によって制御される。
座標データを取得する手段として、多関節ロボットの各関節にエンコーダを設置してデジタルカメラ１７の位置、撮影角度を検出しても良い。また、デジタルカメラ１７に発光素子を設けて、装置本体２の上部に設けたＣＣＤカメラや受光素子で、発光素子の位置を撮像、追跡してデジタルカメラ１７の二次元的な位置を演算して、撮像時の被検査基板Ｗに対するデジタルカメラ１７の角度、位置情報を取得しても良い。なお、装置本体２の上部に複数のＣＣＤカメラなどを設置して発光素子を撮像、追跡するときには、マクロ撮像時のデジタルカメラ１７の三次元的な位置を検出することができ、マクロ撮影時の位置、撮影方向の情報を取得することができる。

また、図７に示すような分割処理の停止条件は、最小画素に限定されずに、数個の画素に相当する大きさとしても良い。分割した四角形内の最も少ない画素数が指定された数の画素数になったところで分割を停止し、それぞれの分割された四角形内の輝度の平均値を矩形の四角形の輝度値に変換しても良い。この場合には、分割を停止する画素数として指定する画素の数を選択可能に構成することが望ましい。
さらに、装置本体２に多関節アームをガイド１０，１１とは別に設け、固定ユニット１６から取り外したデジタルカメラを多関節アームで支持させた状態でマクロ画像を取得するようにしても良い。また、ミクロ画像取得ユニット１２を実体顕微鏡から構成し、デジタルカメラ１７はマクロ画像の取得のみを行うようにしても良い。

また、本発明は、基板全体に対してのみ適用されるものではなく、例えば、１つのガラス基板に対して複数のディスプレイを作成するため、多面取りを行った場合の１つの矩形の単位であるセルに対しても適用することができる。つまり、半導体ウェハのように、被検査基板が円板状であっても、その中に矩形部があれば、それに対して適用することが可能である。

本発明の実施の形態に係る外観検査装置の構成を示す図である。 ミクロ画像取得ユニットの構成と、マクロ画像取得ユニットの着脱を説明する図である。 外観検査装置の制御ブロック図である。 ミクロ画像取得ユニット及びマクロ画像取得ユニットの使用方法を説明する図である。 分割処理を説明する図である。 分割処理のフローチャートである。 分割処理を含む形状補正処理のフローチャートである。 四角形を最初画素に揃える処理を説明する図である。 四角形を矩形に割り当てる処理を説明する図である。 ８回分割処理を行った四角形を矩形に割り当てた状態を示す図である。 表示手段の一例を示す図である。

符号の説明

１ 外観検査装置
４ ステージ
１０ Ｙ軸ガイド（ガイド手段）
１１ Ｘ軸ガイド（ガイド手段）
１２ ミクロ画像取得ユニット
１７ デジタルカメラ（マクロ画像取得ユニット）
２０ 制御ユニット
２７ ガイド制御ユニット
３１ 操作ユニット
３２ 表示手段
４３ 欠陥位置マーク
Ｄ１ マクロ画像
Ｄ２ ミクロ画像
Ｄ３ マクロ基板フィット画像
Ｗ 被検査基板

Claims (8)

1. 被検査基板を保持するステージと、前記被検査基板に対して任意の位置からの画像をマクロ画像として取得可能なマクロ画像取得ユニットと、前記マクロ画像取得ユニットで取得されたマクロ画像中の前記被検査基板にある矩形部の画像を矩形に形状補正する処理を行う制御ユニットと、を備えることを特徴とする外観検査装置。
2. 前記制御ユニットは、前記マクロ画像中の前記被検査基板にある矩形部の輪郭線を抽出し、この輪郭線で囲まれる領域を複数の四角形に分割する分割処理を行い、分割によって作成された微小な四角形の画像を配列することでマクロ画像中の前記被検査基板にある矩形部が矩形となるように形状補正したフィット画像を作成することを特徴とする請求項１に記載の外観検査装置。
3. 前記制御ユニットで形状補正された前記被検査基板の画像を表示する表示部を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の外観検査装置。
4. 前記制御ユニットは、分割により形成される四角形の大きさが最小画素になるまで分割処理を行い、分割処理後の四角形を再配列することでフィット画像を作成するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の外観検査装置。
5. 前記制御ユニットは、前記被検査基板の縦横比とフィット画像の縦横比を一致させて前記表示部に表示させるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の外観検査装置。
6. 前記制御ユニットは、フィット画面に欠陥の位置を示す欠陥位置マークを重ねて前記表示部に表示させるように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の外観検査装置。
7. 前記被検査基板上の欠陥の拡大画像であるミクロ画像を取得するミクロ画像取得ユニットと、前記ミクロ画像取得ユニットを前記被検査基板に対して平行に移動自在に支持するガイド手段とを備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の外観検査装置。
8. 前記表示部に表示されたフィット画像中の位置を指定する操作ユニットと、前記操作ユニットで指定されたフィット画像中の位置に対応する実際の前記被検査基板上の位置に前記ミクロ画像取得手段を移動させるガイド制御ユニットとを備えることを特徴とする請求項７に記載の外観検査装置。
   
   

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