JP2006322731A - 外観検査装置 - Google Patents
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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
【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)
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)。
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。
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。
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。
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。
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、A0、B0、C0、D0として、直線A0B0、直線C0D0、直線B0C0、直線A0D0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A0B0を点B0からLc:Ldに分割する点をpとし、直線C0D0を点C0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B0C0を点B0からLa:Lbに分割する点をrとし、直線A0D0を点A0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A0pEsで囲まれた四角形の画像を四角形Aとする。同様に、点pB0rEで囲まれた四角形の画像を四角形B、点ErC0qで囲まれた四角形の画像を四角形C、点sEqD0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。
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、A0、B0、C0、D0として、直線A0B0、直線C0D0、直線B0C0、直線A0D0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A0B0を点B0からLc:Ldに分割する点をpとし、直線C0D0を点C0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B0C0を点B0からLa:Lbに分割する点をrとし、直線A0D0を点A0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A0pEsで囲まれた四角形の画像を四角形Aとする。同様に、点pB0rEで囲まれた四角形の画像を四角形B、点ErC0qで囲まれた四角形の画像を四角形C、点sEqD0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2N×2N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。
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2N×2N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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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)
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005143938A JP2006322731A (ja) | 2005-05-17 | 2005-05-17 | 外観検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005143938A JP2006322731A (ja) | 2005-05-17 | 2005-05-17 | 外観検査装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2006322731A true JP2006322731A (ja) | 2006-11-30 |
Family
ID=37542537
Family Applications (1)
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JP2005143938A Withdrawn JP2006322731A (ja) | 2005-05-17 | 2005-05-17 | 外観検査装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2006322731A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020194541A1 (ja) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | 日本電気株式会社 | 検査装置 |
-
2005
- 2005-05-17 JP JP2005143938A patent/JP2006322731A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
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WO2020194541A1 (ja) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | 日本電気株式会社 | 検査装置 |
JPWO2020194541A1 (ja) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | ||
JP7151873B2 (ja) | 2019-03-26 | 2022-10-12 | 日本電気株式会社 | 検査装置 |
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