JP2013250225A - 外観検査装置及び外観検査方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 良好な検査分解能と短い検査タクトを維持しつつ、成膜のむらの影響を受けずに厳密な良否判定が行える、外観検査装置を提供する。
【解決手段】 画像取得部で取得された画像データの一部の領域を検査対象パターン画像として特定する検査パターン特定部と、検査対象パターン画像をマトリクス状に分割した分割領域毎に輝度情報を取得する輝度情報取得部と、先に取得した検査対象パターンを判定基準パターンとして登録する判定基準パターン登録部とを備え、判定基準パターンと、次に取得して良否判定の対象となる検査対象パターンとを比較して輝度情報の差分を算出する輝度差分算出部と、輝度差分算出部で算出された分割領域毎の輝度情報の差分に対する良否判定の基準値を分割領域毎に予め登録しておく良否基準登録部と、良否判定の基準値に基づいて検査対象パターンの分割領域毎に良否判定を行う良否判定部とを備えていることを特徴とする外観検査装置。
【選択図】 図1
【解決手段】 画像取得部で取得された画像データの一部の領域を検査対象パターン画像として特定する検査パターン特定部と、検査対象パターン画像をマトリクス状に分割した分割領域毎に輝度情報を取得する輝度情報取得部と、先に取得した検査対象パターンを判定基準パターンとして登録する判定基準パターン登録部とを備え、判定基準パターンと、次に取得して良否判定の対象となる検査対象パターンとを比較して輝度情報の差分を算出する輝度差分算出部と、輝度差分算出部で算出された分割領域毎の輝度情報の差分に対する良否判定の基準値を分割領域毎に予め登録しておく良否基準登録部と、良否判定の基準値に基づいて検査対象パターンの分割領域毎に良否判定を行う良否判定部とを備えていることを特徴とする外観検査装置。
【選択図】 図1
Description
本発明は、半導体ウェハ、フォトマスク、プリント基板等の検査対象となる基板上に形成された、複数の回路パターンや転写パターンの外観画像を連続して撮像し、当該パターンの良否を検査する外観検査装置及び外観検査方法に関する。
半導体ウェハ、フォトマスク、プリント基板等の基板上にマトリクス状に整列されて形成された複数の回路パターンや転写パターンについて、当該パターンがそれぞれ予め規定された状態でパターニングされているかどうか、外観検査が行われている。この外観検査では、パターン中に含まれる異物や、パターンの欠け・剥がれ、パターンの細り・太り等の有無について検査される。具体的な外観検査の手順としては、検査対象となるパターンを撮像カメラで連続して撮像し、撮像して取得された画像に含まれる輝度情報を抽出し、抽出した輝度情報に基づいて良否判定を行っている。
図8は、検査対象となる複数のパターンが配置された半導体ウエハの平面図である。
図8は、検査対象となる半導体ウェハWzが、載置テーブル20の上に載置されている様子が示されている。半導体ウエハWzには、複数のチップDz(n)(n=1〜N)がパターニングされている。また、チップDz(n)は、図中に破線矢印に示す順序、つまり、Dz(1)、Dz(2)、Dz(3)、Dz(4)、・・・、Dz(N)の順で、順次撮像が行われる。上述の順で逐次撮像して取得された、各チップDz(1)〜Dz(N)の画像は、各々がさらにマトリクス状に細分化され、細分化された分割領域毎に輝度情報が取得される。
図8は、検査対象となる半導体ウェハWzが、載置テーブル20の上に載置されている様子が示されている。半導体ウエハWzには、複数のチップDz(n)(n=1〜N)がパターニングされている。また、チップDz(n)は、図中に破線矢印に示す順序、つまり、Dz(1)、Dz(2)、Dz(3)、Dz(4)、・・・、Dz(N)の順で、順次撮像が行われる。上述の順で逐次撮像して取得された、各チップDz(1)〜Dz(N)の画像は、各々がさらにマトリクス状に細分化され、細分化された分割領域毎に輝度情報が取得される。
図9は、n番目に撮像したチップDz(n)のパターンについてマトリクス状に細分化した分割領域P(i,j)を示すイメージ図である。ここで、n=1〜N,i=1〜I,j=1〜Jである(以下同じ)。1番目のチップDz(1)〜4番目のチップDz(4)は、線の濃さが異なる「F」の様な図形を2つ重ねたようなパターンを用いて回路パターンが模式的に表されている。各チップDz(1)〜Dz(4)は、それぞれI行×J列のマトリクス状に細分化され、各分割領域P(1,1)〜P(I,J)が設定される。
図9において、(a)には良品チップDz(1)が、(b)には不良パターンB1を含む不良品チップDz(2)が、(c)には良品チップDz(3)が、(d)には不良パターンB2を含む不良品チップDz(4)が、(e)には判定基準パターンとなる良品モデルとしてのチップD0が示されている。
図9(a)に示すチップDz(1)は、各分割領域P(i,j)の輝度情報Bz(1,i,j)が取得される。当該取得された輝度情報B(1,i,j)は、判定基準パターンとなるチップD0の輝度情報B0(i,j)に紐付けされた許容範囲に基づいて、良否判定が行われる。
チップDz(1)は、各分割領域Pの輝度情報B(1,1,1)〜B(1,i,j)が、輝度情報B0に紐付けされた許容範囲の内であれば、良品として判定される。
チップDz(1)は、各分割領域Pの輝度情報B(1,1,1)〜B(1,i,j)が、輝度情報B0に紐付けされた許容範囲の内であれば、良品として判定される。
図9(b)に示すチップDz(2)は、不良パターンB1を含んでいるため、当該部分の分割領域Pの輝度情報Bが、チップD0の輝度情報B0に紐付けされた許容範囲を外れ、不良品として判定される。
図9(c)に示すチップDz(3)は、不良パターンが含まれず、当該部分の分割領域Pの輝度情報Bが、チップD0の輝度情報B0に紐付けされた許容範囲の内であるので、良品として判定される。
図9(d)に示すチップDz(4)は、不良パターンB2を含んでいるため、当該部分の分割領域Pの輝度情報Bが、チップD0の輝度情報B0に紐付けされた許容範囲を外れ、不良品として判定される。
図9(c)に示すチップDz(3)は、不良パターンが含まれず、当該部分の分割領域Pの輝度情報Bが、チップD0の輝度情報B0に紐付けされた許容範囲の内であるので、良品として判定される。
図9(d)に示すチップDz(4)は、不良パターンB2を含んでいるため、当該部分の分割領域Pの輝度情報Bが、チップD0の輝度情報B0に紐付けされた許容範囲を外れ、不良品として判定される。
従来の検査では、判定基準パターンとなるチップD0を良品モデルとして規定するために、過去に取得された画像の中から良品の基準となるものを複数選別し、当該選別された画像のそれぞれ位置が対応する分割領域Pの輝度情報Bを平均化するなどして、登録している(例えば、特許文献1)。
また他に、検査対象となるパターンと共に、その周囲のパターンも同時に取得し、検査対象パターンの周囲の8個の画像の平均データを良品モデルとして設定し、中央の検査対象パターンと比較して検査する技術が提案されている(例えば、特許文献2)。
検査対象となる前記基板上に形成されたパターンは、成膜工程とパターニング工程を経て形成される。このとき、成膜工程での膜厚の変化の影響を受け、パターン検査する際の輝度情報にばらつきが生じる。特に、フォトレジストを塗布するスピンコートでの膜厚の変化の影響は大きく、基板中心から周辺部にかけて徐々に膜厚が変化する。そのため、露光・現像後のパターン検査では、基板中心から周辺部にかけて徐々に検査対象パターンの輝度情報が変化する。
図10は、検査対象となる複数のパターンが配置された別の半導体ウエハの平面図である。半導体ウェハWは、図8を用いて示した形態とは異なり、成膜工程での膜厚の変化の影響を受けている。そのため、半導体ウェハWは、中心から外周方向に欠けて徐々に膜厚が変化し、成膜がやや薄い部分C1と、平均的な成膜厚みの部分C2と、成膜がやや厚い部分C3とが、同心円状に幾重にも生じている。
しかし、このような膜厚の変化を含む半導体ウェハWの場合、過去に取得された画像の中から良品モデルを規定して良否判定のための判定基準パターンを規定する形態では、取得画像の明るさが異なることで、良品を不良品とする誤判定をする場合がある。また、このような現象を避けるために、良品とする許容範囲を広げると、不良品を良品とする誤判定をする場合がある。
一方、検査対象画像とその周囲の隣接画像とを一度に観察し、周囲の隣接画像から平均画像を生成して検査のための基準パターンとする検査形態の場合は、以下のような問題を抱える。
1)撮像カメラの分解能が同じままだと、一度に観察する領域が広がるため、観察倍率が低くなる。そのため、検査対象パターンの分解能が下がってしまう。
2)検査対象パターンの分解能を維持しようとすると、撮像カメラの分解能を上げたり、撮像カメラの台数を増やしたりする必要があり、それに伴い取り扱う画像の情報量が多くなる。そのため、1回の処理にかかる時間が従来より長くなってしまう。
1)撮像カメラの分解能が同じままだと、一度に観察する領域が広がるため、観察倍率が低くなる。そのため、検査対象パターンの分解能が下がってしまう。
2)検査対象パターンの分解能を維持しようとすると、撮像カメラの分解能を上げたり、撮像カメラの台数を増やしたりする必要があり、それに伴い取り扱う画像の情報量が多くなる。そのため、1回の処理にかかる時間が従来より長くなってしまう。
そこで、本発明は、良好な検査分解能と短い検査タクトを維持しつつ、成膜のむらの影響を受けずに厳密な良否判定が行える、外観検査装置及び外観検査方法を提供する。
以上の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、
複数のパターンが繰り返しパターニングされた基板上の前記パターンの外観を撮像して検査する外観検査装置において、
前記基板を載置する載置テーブルと、
前記載置テーブルを所定方向に移動させる移動ステージ部と、
前記基板に向けて光を照射する照明部と、
前記基板上のパターンを撮像する撮像部と、
前記撮像部で撮像された前記基板上のパターンを画像データとして取得する画像取得部とを備え、
前記画像取得部で取得された前記画像データのうち、少なくとも一部の領域を検査対象パターン画像として特定する検査パターン特定部と、
前記検査対象パターン画像について、マトリクス状に分割した分割領域毎に輝度情報を取得する輝度情報取得部と、
先に取得した検査対象パターンを判定基準パターンとして登録する判定基準パターン登録部とを備え、
前記判定基準パターンと、次に取得して良否判定の対象となる検査対象パターンとを比較して、比較パターンの位置が対応する前記分割領域毎の輝度情報の差分を算出する輝度差分算出部と、
前記輝度差分算出部で算出された前記分割領域毎の輝度情報の差分に対する良否判定の基準値を前記分割領域毎に予め登録しておく良否基準登録部と、
前記良否判定の基準値に基づいて前記検査対象パターンの前記分割領域毎に良否判定を行う良否判定部とを備えている
ことを特徴とする外観検査装置である。
複数のパターンが繰り返しパターニングされた基板上の前記パターンの外観を撮像して検査する外観検査装置において、
前記基板を載置する載置テーブルと、
前記載置テーブルを所定方向に移動させる移動ステージ部と、
前記基板に向けて光を照射する照明部と、
前記基板上のパターンを撮像する撮像部と、
前記撮像部で撮像された前記基板上のパターンを画像データとして取得する画像取得部とを備え、
前記画像取得部で取得された前記画像データのうち、少なくとも一部の領域を検査対象パターン画像として特定する検査パターン特定部と、
前記検査対象パターン画像について、マトリクス状に分割した分割領域毎に輝度情報を取得する輝度情報取得部と、
先に取得した検査対象パターンを判定基準パターンとして登録する判定基準パターン登録部とを備え、
前記判定基準パターンと、次に取得して良否判定の対象となる検査対象パターンとを比較して、比較パターンの位置が対応する前記分割領域毎の輝度情報の差分を算出する輝度差分算出部と、
前記輝度差分算出部で算出された前記分割領域毎の輝度情報の差分に対する良否判定の基準値を前記分割領域毎に予め登録しておく良否基準登録部と、
前記良否判定の基準値に基づいて前記検査対象パターンの前記分割領域毎に良否判定を行う良否判定部とを備えている
ことを特徴とする外観検査装置である。
請求項2に記載の発明は、
前記良否判定の基準値は、
前記分割領域毎に設定された標準偏差と、
前記標準偏差に乗ずる倍率計数と、
前記標準偏差に前記倍率計数を乗じた値に加算するオフセット値とで構成されており、
前記オフセット値と、前記倍率計数と、分割領域毎に設定された標準偏差とを登録する判定基準パラメータ登録部をさらに備えている
ことを特徴とする請求項1に記載の外観検査装置である。
前記良否判定の基準値は、
前記分割領域毎に設定された標準偏差と、
前記標準偏差に乗ずる倍率計数と、
前記標準偏差に前記倍率計数を乗じた値に加算するオフセット値とで構成されており、
前記オフセット値と、前記倍率計数と、分割領域毎に設定された標準偏差とを登録する判定基準パラメータ登録部をさらに備えている
ことを特徴とする請求項1に記載の外観検査装置である。
請求項3に記載の発明は、
前記判定基準パターンを1つ目の検査対象パターンとし、
前記次に取得して良否判定の対象となる検査対象パターンを2つ目の検査対象パターンとし、
前記2つの検査対象パターンとは別の、3つ目の検査対象回路パターンを取得し、
前記輝度差分算出部には、
前記1つ目と前記2つ目の検査対象パターンの輝度情報の差分を算出する第1輝度差分算出部と、
前記1つ目と前記3つ目の検査対象パターンの輝度情報の差分を算出する第2輝度差分算出部とが備えられており、
前記良否判定部には、
前記第1輝度差分算出部で算出された前記分割領域毎の輝度情報の差分に対して良否判定を行う第1良否判定部と、
前記第2輝度差分算出部で算出された前記分割領域毎の輝度情報の差分に対して良否判定を行う第2良否判定部とが備えられており、
第1良否判定部の結果と、第2良否判定部の結果のいずれかが良判定なら当該部位は良品と判定し、
第1良否判定部の結果と、第2良否判定部の結果のいずれもが不良判定なら当該部位は不良品と判定する、統括判定部が備えられている
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である。
前記判定基準パターンを1つ目の検査対象パターンとし、
前記次に取得して良否判定の対象となる検査対象パターンを2つ目の検査対象パターンとし、
前記2つの検査対象パターンとは別の、3つ目の検査対象回路パターンを取得し、
前記輝度差分算出部には、
前記1つ目と前記2つ目の検査対象パターンの輝度情報の差分を算出する第1輝度差分算出部と、
前記1つ目と前記3つ目の検査対象パターンの輝度情報の差分を算出する第2輝度差分算出部とが備えられており、
前記良否判定部には、
前記第1輝度差分算出部で算出された前記分割領域毎の輝度情報の差分に対して良否判定を行う第1良否判定部と、
前記第2輝度差分算出部で算出された前記分割領域毎の輝度情報の差分に対して良否判定を行う第2良否判定部とが備えられており、
第1良否判定部の結果と、第2良否判定部の結果のいずれかが良判定なら当該部位は良品と判定し、
第1良否判定部の結果と、第2良否判定部の結果のいずれもが不良判定なら当該部位は不良品と判定する、統括判定部が備えられている
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である。
請求項4に記載の発明は、
検査対象となる前記検査対象パターンが、前記判定基準パターンと隣接している
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の外観検査装置である。
検査対象となる前記検査対象パターンが、前記判定基準パターンと隣接している
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の外観検査装置である。
請求項5に記載の発明は、
検査対象となる前記検査対象パターンが前記良否判定部において良品と判定されれば、当該検査対象パターンと前記判定基準パターンと置換する
ことを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の外観検査装置である。
検査対象となる前記検査対象パターンが前記良否判定部において良品と判定されれば、当該検査対象パターンと前記判定基準パターンと置換する
ことを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の外観検査装置である。
請求項6に記載の発明は、
検査開始直後の第1番目から第3番目までの検査対象パターンを取得し、
前記輝度差分算出部では、
第1番目と第2番目の検査対象パターンの輝度情報の差分を第1差分とし、
第1番目と第3番目の検査対象パターンの輝度情報の差分を第2差分とし、
前記良否判定部では、
前記第1差分と、前記第2差分について、それぞれ良否判定が行われ、
前記良否判定部で判定された、
前記第1差分と前記第2差分の良否判定結果のいずれかが良判定なら、第1番目の検査対象パターンは良品として、前記判定基準パターン登録部に登録する
ことを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の外観検査装置である。
検査開始直後の第1番目から第3番目までの検査対象パターンを取得し、
前記輝度差分算出部では、
第1番目と第2番目の検査対象パターンの輝度情報の差分を第1差分とし、
第1番目と第3番目の検査対象パターンの輝度情報の差分を第2差分とし、
前記良否判定部では、
前記第1差分と、前記第2差分について、それぞれ良否判定が行われ、
前記良否判定部で判定された、
前記第1差分と前記第2差分の良否判定結果のいずれかが良判定なら、第1番目の検査対象パターンは良品として、前記判定基準パターン登録部に登録する
ことを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の外観検査装置である。
請求項7に記載の発明は、
複数のパターンが繰り返しパターニングされた基板上の前記パターンの外観を撮像して検査する外観検査方法において、
前記基板を載置テーブルに載置する基板載置ステップと、
前記載置テーブルを所定方向に移動させるテーブル移動ステップと、
前記基板に向けて光を照射する照明光照射ステップと、
前記基板上のパターンを撮像する撮像ステップと、
前記撮像ステップで撮像された前記基板上のパターンを画像データとして取得する画像取得ステップとを有し、
前記画像取得ステップで取得された前記画像データのうち、少なくとも一部の領域を検査対象パターン画像として特定する検査パターン特定ステップと、
前記検査対象パターン画像について、マトリクス状に分割した分割領域毎に輝度情報を取得する輝度情報取得ステップと、
先に取得した検査対象パターンを判定基準パターンとして登録する判定基準パターン登録ステップとを有し、
前記判定基準パターンと、次に取得して良否判定の対象となる検査対象パターンとを比較して、前記位置が対応する前記分割領域毎の輝度情報の差分を算出する輝度差分算出ステップと、
前記輝度差分算出部で算出された前記分割領域毎の輝度情報の差分に対する良否判定の基準値を前記分割領域毎に予め登録しておく良否基準登録ステップと、
前記良否判定の基準値に基づいて前記検査対象パターンの前記分割領域毎に良否判定を行う良否判定ステップとを有している
ことを特徴とする外観検査方法である。
複数のパターンが繰り返しパターニングされた基板上の前記パターンの外観を撮像して検査する外観検査方法において、
前記基板を載置テーブルに載置する基板載置ステップと、
前記載置テーブルを所定方向に移動させるテーブル移動ステップと、
前記基板に向けて光を照射する照明光照射ステップと、
前記基板上のパターンを撮像する撮像ステップと、
前記撮像ステップで撮像された前記基板上のパターンを画像データとして取得する画像取得ステップとを有し、
前記画像取得ステップで取得された前記画像データのうち、少なくとも一部の領域を検査対象パターン画像として特定する検査パターン特定ステップと、
前記検査対象パターン画像について、マトリクス状に分割した分割領域毎に輝度情報を取得する輝度情報取得ステップと、
先に取得した検査対象パターンを判定基準パターンとして登録する判定基準パターン登録ステップとを有し、
前記判定基準パターンと、次に取得して良否判定の対象となる検査対象パターンとを比較して、前記位置が対応する前記分割領域毎の輝度情報の差分を算出する輝度差分算出ステップと、
前記輝度差分算出部で算出された前記分割領域毎の輝度情報の差分に対する良否判定の基準値を前記分割領域毎に予め登録しておく良否基準登録ステップと、
前記良否判定の基準値に基づいて前記検査対象パターンの前記分割領域毎に良否判定を行う良否判定ステップとを有している
ことを特徴とする外観検査方法である。
請求項8に記載の発明は、
前記良否判定の基準値は、
前記分割領域毎に設定された標準偏差と、
前記標準偏差に乗ずる倍率計数と、
前記標準偏差に前記倍率計数を乗じた値に加算するオフセット値とで構成されており、
前記オフセット値と、前記倍率計数と、分割領域毎に設定された標準偏差とを登録する判定基準パラメータ登録ステップをさらに有している
ことを特徴とする請求項7に記載の外観検査方法である。
前記良否判定の基準値は、
前記分割領域毎に設定された標準偏差と、
前記標準偏差に乗ずる倍率計数と、
前記標準偏差に前記倍率計数を乗じた値に加算するオフセット値とで構成されており、
前記オフセット値と、前記倍率計数と、分割領域毎に設定された標準偏差とを登録する判定基準パラメータ登録ステップをさらに有している
ことを特徴とする請求項7に記載の外観検査方法である。
請求項9に記載の発明は、
前記判定基準パターンを1つ目の検査対象パターンとし、
前記次に取得して良否判定の対象となる検査対象パターンを2つ目の検査対象パターンとし、
前記2つの異なる検査対象パターンとは別の、3つ目の検査対象回路パターンを取得するステップを有し、
前記輝度差分算出ステップには、
1つ目と2つ目の検査対象パターンの輝度情報の差分を算出する第1輝度差分算出ステップと、
1つ目と3つ目の検査対象パターンの輝度情報の差分を算出する第2輝度差分算出ステップとを有し、
前記良否判定ステップには、
前記第1輝度差分算出ステップで算出された前記分割領域毎の輝度情報の差分に対して良否判定を行う第1良否判定ステップと、
前記第2輝度差分算出ステップで算出された前記分割領域毎の輝度情報の差分に対して良否判定を行う第2良否判定ステップとを有し、
前記第1良否判定ステップの結果と、前記第2良否判定ステップの結果のいずれかが良判定なら当該部位は良品と判定し、
前記第1良否判定ステップの結果と、前記第2良否判定ステップの結果のいずれもが不良判定なら当該部位は不良品と判定する、統括判定ステップをさらに有している
ことを特徴とする、請求項7又は請求項8に記載の外観検査方法である。
前記判定基準パターンを1つ目の検査対象パターンとし、
前記次に取得して良否判定の対象となる検査対象パターンを2つ目の検査対象パターンとし、
前記2つの異なる検査対象パターンとは別の、3つ目の検査対象回路パターンを取得するステップを有し、
前記輝度差分算出ステップには、
1つ目と2つ目の検査対象パターンの輝度情報の差分を算出する第1輝度差分算出ステップと、
1つ目と3つ目の検査対象パターンの輝度情報の差分を算出する第2輝度差分算出ステップとを有し、
前記良否判定ステップには、
前記第1輝度差分算出ステップで算出された前記分割領域毎の輝度情報の差分に対して良否判定を行う第1良否判定ステップと、
前記第2輝度差分算出ステップで算出された前記分割領域毎の輝度情報の差分に対して良否判定を行う第2良否判定ステップとを有し、
前記第1良否判定ステップの結果と、前記第2良否判定ステップの結果のいずれかが良判定なら当該部位は良品と判定し、
前記第1良否判定ステップの結果と、前記第2良否判定ステップの結果のいずれもが不良判定なら当該部位は不良品と判定する、統括判定ステップをさらに有している
ことを特徴とする、請求項7又は請求項8に記載の外観検査方法である。
請求項10に記載の発明は、
検査対象となる前記検査対象パターンが、前記判定基準パターンと隣接している
ことを特徴とする、請求項7〜9に記載の外観検査方法である。
検査対象となる前記検査対象パターンが、前記判定基準パターンと隣接している
ことを特徴とする、請求項7〜9に記載の外観検査方法である。
請求項11に記載の発明は、
検査対象となる前記検査対象パターンが前記良否判定ステップにおいて良品と判定されれば、当該検査対象パターンと前記判定基準パターンと置換する
ことを特徴とする、請求項7〜10のいずれかに記載の外観検査方法である。
検査対象となる前記検査対象パターンが前記良否判定ステップにおいて良品と判定されれば、当該検査対象パターンと前記判定基準パターンと置換する
ことを特徴とする、請求項7〜10のいずれかに記載の外観検査方法である。
請求項12に記載の発明は、
検査開始直後の第1番目から第3番目までの検査対象パターンを取得し、
前記輝度差分算出ステップでは、
第1番目と第2番目の検査対象パターンの輝度情報の差分を第1差分とし、
第1番目と第3番目の検査対象パターンの輝度情報の差分を第2差分とし、
前記良否判定ステップでは、
前記第1差分と、前記第2差分について、それぞれ良否判定が行われ、
前記良否判定ステップで判定された、
前記第1差分と前記第2差分の良否判定結果のいずれかが良判定なら、第1番目の検査対象パターンは良品として、前記判定基準パターン登録ステップの登録を行う
ことを特徴とする、請求項7〜11のいずれかに記載の外観検査方法である。
検査開始直後の第1番目から第3番目までの検査対象パターンを取得し、
前記輝度差分算出ステップでは、
第1番目と第2番目の検査対象パターンの輝度情報の差分を第1差分とし、
第1番目と第3番目の検査対象パターンの輝度情報の差分を第2差分とし、
前記良否判定ステップでは、
前記第1差分と、前記第2差分について、それぞれ良否判定が行われ、
前記良否判定ステップで判定された、
前記第1差分と前記第2差分の良否判定結果のいずれかが良判定なら、第1番目の検査対象パターンは良品として、前記判定基準パターン登録ステップの登録を行う
ことを特徴とする、請求項7〜11のいずれかに記載の外観検査方法である。
本発明にかかる外観検査装置及び外観検査方法を用いれば、良好な検査分解能と短い検査タクトを維持しつつ、成膜のむらの影響を受けずに厳密な良否判定が行える。
本発明を実施するための形態について、図を用いながら説明する。
図1は、本発明を具現化する形態の一例を示す概念図であり、画像を取得するために用いる機器の斜視図と、画像取得して外観検査に必要な構成のブロック図が複合的に記載されている。
図1において直交座標系の3軸をX、Y、Zとし、XY平面を水平面、Z方向を鉛直方向とする。特にZ方向は矢印の方向を上とし、その逆方向を下と表現する。
図1は、本発明を具現化する形態の一例を示す概念図であり、画像を取得するために用いる機器の斜視図と、画像取得して外観検査に必要な構成のブロック図が複合的に記載されている。
図1において直交座標系の3軸をX、Y、Zとし、XY平面を水平面、Z方向を鉛直方向とする。特にZ方向は矢印の方向を上とし、その逆方向を下と表現する。
本発明にかかる外観検査装置1は、載置テーブル20と、移動ステージ部2と、照明部3と、撮像部4と、画像取得部5と、検査パターン特定部6と、輝度情報取得部7と、判定基準パターン登録部8と、輝度差分算出部9と、良否基準登録部10と、良否判定部11とを含んで構成されている。
載置テーブル20は、検査対象となる基板Wを載置するものであり、XY方向に平坦な面をなしている。載置テーブル20は、検査対象となる基板が載置される部分に溝や細孔が形成されている。さらに当該溝や細孔は、開閉バルブを経由して、真空源や圧空源に接続されている。
移動ステージ部2は、載置テーブル20をXY平面の任意の位置に移動させるものである。移動ステージ部2は、X軸スライダー21と、Y軸スライダー22とを含んで構成されている。X軸スライダー21は、装置フレーム1F上に取り付けられており、X方向に所定の速度で移動し、任意の位置で静止することができる。Y軸スライダー22は、X軸スライダー21上に取り付けられており、Y方向に所定の速度で移動し、任意の位置で静止することができる。載置テーブル20は、Y軸スライダー22上に取り付けられている。そのため、移動ステージ部2は、載置テーブル20をX方向とY方向に単独で或いは連動して、所定の速度で移動させ、任意の位置で静止させることができる。
照明部3は、検査対象となる基板Wに向けて光を照射するものであり、光源部31を含んで構成されている。光源部31は、鏡筒40に取り付けられており、光源部31から放出された光32は、鏡筒40に組み込まれたハーフミラー41で反射され、対物レンズ44aを通過して基板Wに照射される。光源部31は、具体例としてストロボ照明を用いることを例示できる。当該ストロボ照明は、移動ステージ部2のX軸スライダー21やY軸スライダー22の移動と連携して、所定の送りピッチ毎に発光を繰り返すように構成される。なお、光源部31は、鏡筒40に直接取り付ける形態に限られず、別の場所に設置した光源からライトガイドを用いて導光する形態のものでも良い。
撮像部4は、検査対象となる基板W上のパターンを撮像するものであり、鏡筒40と、ハーフミラー41と、対物レンズ44aと、撮像カメラ45とを含んで構成されている。
撮像カメラ45は、受光素子46を含んで構成されており、基板Wに照射された光35のうち、基板W上の観察領域Vで反射された光42が、対物レンズ42a、ハーフミラー41、鏡筒43を通過して、受光素子46に照射された画像を、外部に画像データとして出力する。
具体的には、前記ストロボ照明の発光と同時に撮像を行い、画像データを出力する。このとき、ストロボ照明の発光時間は極めて短いため、移動中に撮像された画像であっても、静止画のような状態で撮像される。
撮像カメラ45は、受光素子46を含んで構成されており、基板Wに照射された光35のうち、基板W上の観察領域Vで反射された光42が、対物レンズ42a、ハーフミラー41、鏡筒43を通過して、受光素子46に照射された画像を、外部に画像データとして出力する。
具体的には、前記ストロボ照明の発光と同時に撮像を行い、画像データを出力する。このとき、ストロボ照明の発光時間は極めて短いため、移動中に撮像された画像であっても、静止画のような状態で撮像される。
画像取得部5は、撮像カメラ45の受光素子46で撮像された基板W上の観察領域Vに含まれるパターンを画像データとして取得するものである。
具体的には、画像取得部5は、いわゆる画像処理装置と呼ばれる機器を用いて構成することができる。この画像処理装置は、画像処理機能を有するユニット型の形態のものや、画像処理ボードと呼ばれる基板をパソコンやワークステーション等に組み込んで使用する形態ものもが例示できる。
具体的には、画像取得部5は、いわゆる画像処理装置と呼ばれる機器を用いて構成することができる。この画像処理装置は、画像処理機能を有するユニット型の形態のものや、画像処理ボードと呼ばれる基板をパソコンやワークステーション等に組み込んで使用する形態ものもが例示できる。
本発明にかかる外観検査装置1は、上記のような構成をしているので、検査対象となる基板Wを載置した載置テーブル20を所定の速度で移動させながら連続撮像して、検査対象パターンに対応する画像データを取得することができる。さらに取得した画像データは、後述の様にして良否判定される。
なお、基板W上のパターンを連続的に撮像する際、実際の基板W上にパターニングされているパターン(チップD)の位置にばらつきがあったり、移動ステージ部2の移動速度にばらつきが生じたりする。そのため、毎回同じ部位を撮像しているつもりでも、若干位置ずれした状態で取得されることがある。そのため、撮像部5で撮像される観察領域Vの範囲は、実際の検査に必要なパターン(チップD)が観察できる範囲よりもやや広く設定しておく。
図2は、本発明を具現化する形態の一例における撮像の様子を示す概念図である。
図2には、撮像カメラ45が矢印Vsで示す方向に相対移動しながら、基板W上にN個配列されているチップD(N)の内、1番目のチップD(1)〜4番目のチップD(4)を順次撮像していく様子が示されている。図2に示す時刻において、撮像カメラ45は、3番目のチップD(3)を撮像している。さらにこの時、レンズなどの光学部品は図示を省略するが、受光素子46には、当該チップD(3)よりもやや広く設定された観察領域Vの範囲が投影されている。
図2には、撮像カメラ45が矢印Vsで示す方向に相対移動しながら、基板W上にN個配列されているチップD(N)の内、1番目のチップD(1)〜4番目のチップD(4)を順次撮像していく様子が示されている。図2に示す時刻において、撮像カメラ45は、3番目のチップD(3)を撮像している。さらにこの時、レンズなどの光学部品は図示を省略するが、受光素子46には、当該チップD(3)よりもやや広く設定された観察領域Vの範囲が投影されている。
検査パターン特定部6は、画像取得部5で取得された画像データのうち、少なくとも一部の領域を検査対象パターン画像として特定するものである。
具体的には、この検査パターン特定部6は、画像取得部5と同じく画像処理装置と呼ばれる機器を用いて構成され、画像取得部5で取得された画像データの中から外観検査に必要な特定の検査パターンを抽出する。
図2を用いて説明すると、観察領域V全体の領域に含まれる、3番目のチップD(3)に対応する領域を検査対象パターン画像として特定する。当該特定する処理は、各チップD(n)の周辺に設けられたアライメントマークや、周辺パターン、内部パターンの相対位置に基づいて行い、後述の処理で比較対象となるパターン同士の対応する位置が揃う様にする。
具体的には、この検査パターン特定部6は、画像取得部5と同じく画像処理装置と呼ばれる機器を用いて構成され、画像取得部5で取得された画像データの中から外観検査に必要な特定の検査パターンを抽出する。
図2を用いて説明すると、観察領域V全体の領域に含まれる、3番目のチップD(3)に対応する領域を検査対象パターン画像として特定する。当該特定する処理は、各チップD(n)の周辺に設けられたアライメントマークや、周辺パターン、内部パターンの相対位置に基づいて行い、後述の処理で比較対象となるパターン同士の対応する位置が揃う様にする。
このようにすれば、観察領域V全体の領域と、各チップD(n)は、取得した画像データの不必要な周辺部をトリミング処理するなどして、必要なパターンを抽出して特定され、後述する比較処理や輝度差分処理のために用いることができる。
輝度情報取得部7は、検査対象パターン画像として特定した画像をマトリクス状に細かく分割し、分割した個々の分割領域P毎に輝度情報を取得するものである。この分割した個々の分割領域Pは、例えば、撮像カメラ45の受光素子46、一つずつに対応するような微小領域としたり、或いは、いくつかの受光素子のグループ(100×100とか、1000×1000とか)に対応するような領域としたりする。
図3は、本発明を具現化する形態の一例における取得画像の分割領域を示す概念図である。図3には、特定された検査対象パターン画像である基板W上の1番目のチップD(1)〜4番目のチップD(4)について、I行×J列のマトリクス状の分割領域Pに細分化された、個々の分割領域P(i,j)の配列の様子が示されている。なお、i=1〜I,j=1〜J(以下同じ)である。
また、n番目のチップD(n)の個々の分割領域をP(i,j)についての輝度情報は、輝度情報B(n,i,j)として表現する。この輝度情報B(n,i,j)は、撮像カメラ45からの出力信号により決定され、例えば8ビット信号による値(黒:0〜白:255までの階調データ)で表現される。
判定基準パターン登録部Aは、先に取得した検査対象パターンを判定基準パターンとして登録するものである。具体的には、検査対象となる基板の最初の検査対象パターンを設定したり、逐次検査を行うフローの中で常に1つ前に検査したパターンを設定したり、或いは、逐次検査を行うフローの中で最後に(言い換えれば直前に)良品と判定されたパターンを設定したりする。
例えば、n番目のチップD(n)の1つ前「n−1」番目のチップD(n−1)の輝度情報B(n−1,i,j)を、判定基準パターン登録部Aに登録しておく。
例えば、n番目のチップD(n)の1つ前「n−1」番目のチップD(n−1)の輝度情報B(n−1,i,j)を、判定基準パターン登録部Aに登録しておく。
輝度差分算出部8は、判定基準パターンと、次に取得して良否判定の対象となる検査対象パターンとを比較して、それぞれ位置が対応する分割領域毎の輝度情報の差分を算出するものである。
具体的には、n番目のチップD(n)の輝度情報B(n,i,j)と、判定基準パターンとして登録されている「n−1」番目のチップD(n−1)の輝度情報B(n−1,i,j)との差分def(n,i,j)を、次の数式を用いて算出する。
具体的には、n番目のチップD(n)の輝度情報B(n,i,j)と、判定基準パターンとして登録されている「n−1」番目のチップD(n−1)の輝度情報B(n−1,i,j)との差分def(n,i,j)を、次の数式を用いて算出する。
良否基準登録部Bは、輝度差分算出部で算出された分割座標毎の輝度情報の差分に対する良否判定の基準値を、分割領域毎に予め登録しておくものである。
具体的には、輝度情報Bが8ビット信号による値(黒:0〜白:255までの階調データ)で取得される場合に、ある範囲の分割領域では良否判定の基準値が±5、別の範囲の分割領域では良否判定の基準値が±10、さらに別の範囲の分割領域では良否判定の基準値が±20というように、個別に良否判定の基準値を設定しておく。
具体的には、輝度情報Bが8ビット信号による値(黒:0〜白:255までの階調データ)で取得される場合に、ある範囲の分割領域では良否判定の基準値が±5、別の範囲の分割領域では良否判定の基準値が±10、さらに別の範囲の分割領域では良否判定の基準値が±20というように、個別に良否判定の基準値を設定しておく。
表1は、品種KのチップD(n)についての良否基準テーブルの例を示すものである。
分割領域P(i,j)毎に判定基準def0(i,j)が規定されている。
分割領域P(i,j)毎に判定基準def0(i,j)が規定されている。
例えば、P(i,j)に対応する判定基準def0(i,j)が、「20」「10」「5」と規定されていれば、当該分割領域P(i,j)の輝度差分が「±20以内」「±10以内」「±5以内」なら良品と判定して良いという意味である。
この判定基準def0(i,j)のデータテーブルは、チップDの品種情報と紐付けて、予め登録しておく。
この判定基準def0(i,j)のデータテーブルは、チップDの品種情報と紐付けて、予め登録しておく。
判定基準のデータテーブルは、上述で例示した形態でも良いが、次の様にすることが、より好ましい。
良否判定の基準値となる、判定基準def0(i,j)を、固定値ではなく、数式(2)で表される値とする。
良否判定の基準値となる、判定基準def0(i,j)を、固定値ではなく、数式(2)で表される値とする。
このとき、分割領域P(i,j)毎に設定された標準偏差σ(i,j)、倍率計数b、オフセット値aとする。
分割領域P(i,j)毎に設定された標準偏差σ(i,j)は、予め良品と分かっている複数のチップから取得した検査対象パターン画像の輝度情報の分布から算出する。
尚、倍率係数a,bについては下記のような手順で設定する。あらかじめ検出したい欠陥が存在するチップと、良品のチップを準備しておく。初期値として、オフセット値a=0とする。
1)検出したい欠陥を見逃さないぎりぎりの倍率計数b(=b1)を求める。
2)一方で、その良品が不良にならないぎりぎりの倍率計数b(=b2)を求める。
3)このb1とb2の中間値を感度として設定する。
このように決めた、a,bに対して検査を行い、過検出が発生しなければ、この値を採用し、過検出が発生すれば、aの値を増やして上記の1)〜3)を実施する。
尚、倍率係数a,bについては下記のような手順で設定する。あらかじめ検出したい欠陥が存在するチップと、良品のチップを準備しておく。初期値として、オフセット値a=0とする。
1)検出したい欠陥を見逃さないぎりぎりの倍率計数b(=b1)を求める。
2)一方で、その良品が不良にならないぎりぎりの倍率計数b(=b2)を求める。
3)このb1とb2の中間値を感度として設定する。
このように決めた、a,bに対して検査を行い、過検出が発生しなければ、この値を採用し、過検出が発生すれば、aの値を増やして上記の1)〜3)を実施する。
このようにして設定された各判定基準パラメータ:分割領域P(i,j)毎に設定された標準偏差σ(i,j)、倍率計数b、オフセット値aと、判定基準値を算出する数式(2)に基づいて、良否判定を行う。この良否判定は、def(i,j)が、±{a+b・σ(i,j)}の範囲内つまり、数式(3)が満たされる状態であれば、良品と判定される。
このように、判定基準def0(i,j)を、固定値ではなく、
複数の良品サンプルから導き出される分割領域毎の標準偏差σ(i,j)と、
検査担当者が定める2つのパラメータa,bとを用いて、迅速に設定することができる。
そうすることで、元々ばらつきの大きな部位に対しては、広い許容範囲内での検査とし、元々ばらつきの小さい部位に対しては、狭い許容範囲での検査とすることができる。
複数の良品サンプルから導き出される分割領域毎の標準偏差σ(i,j)と、
検査担当者が定める2つのパラメータa,bとを用いて、迅速に設定することができる。
そうすることで、元々ばらつきの大きな部位に対しては、広い許容範囲内での検査とし、元々ばらつきの小さい部位に対しては、狭い許容範囲での検査とすることができる。
さらに、検査を繰り返す中で、最初に決めた良否判定の基準値を変更する必要が生じた場合にも迅速に対応ができる。つまり、不良判定となったものでも良品とすべきものが表れれば、当該パターンの画像を含め、再度、分割領域毎に設定された標準偏差σ(i,j)、倍率計数b、オフセット値aの値を決め直すことができる。
そうすることで、想定していなかった成膜むらの影響が生じ誤検出となった場合でも、検査条件を最適なものに再設定し、成膜のむらの影響を受けずに厳密な良否判定が行えるようになる。また、良否判定の基準値を分割領域毎に手作業で設定する必要がなくなり、迅速に再設定し、運用することができる。
尚、これらの値は判定基準パラメータとして、検査品種毎に設定することが好ましい。
尚、これらの値は判定基準パラメータとして、検査品種毎に設定することが好ましい。
良否判定部9は、良否判定の基準値に基づいて検査対象パターンの分割領域毎に良否判定を行うものである。
具体的には、ある範囲の領域において、良否判定の基準値が「5」と設定されている場合、先の画像データと後の画像データとの対応する分割領域の輝度情報の差分が、「±5以内」なら良品とし、それ以外なら不良品として、良否判定を行う。或いは、上述したように、数式(3)が満たされれば良品とし、見なされなければ不良品として、良否判定を行う。
具体的には、ある範囲の領域において、良否判定の基準値が「5」と設定されている場合、先の画像データと後の画像データとの対応する分割領域の輝度情報の差分が、「±5以内」なら良品とし、それ以外なら不良品として、良否判定を行う。或いは、上述したように、数式(3)が満たされれば良品とし、見なされなければ不良品として、良否判定を行う。
本発明にかかる外観検査装置1は、上述の様な構成をしているので、先に取得した画像データと、後に取得した画像データとの差分から、良否判定を行うことができる。
良否判定した結果は、外観検査装置1に備えられた情報表示器に表示させたり、データ収集部に蓄積させたり、外観検査装置1と通信回線で接続されたホストコンピュータにデータ送信したりする。情報表示器は、液晶ディスプレイなどの、いわゆる表示モニタを用いて構成される。データ収集部は、メモリーやハードディスクなどの情報記録媒体を用いて構成される。
良否判定した結果は、外観検査装置1に備えられた情報表示器に表示させたり、データ収集部に蓄積させたり、外観検査装置1と通信回線で接続されたホストコンピュータにデータ送信したりする。情報表示器は、液晶ディスプレイなどの、いわゆる表示モニタを用いて構成される。データ収集部は、メモリーやハードディスクなどの情報記録媒体を用いて構成される。
本発明にかかる外観検査方法は、以下に述べる、画像取得フローと、画像取得後の良否判定フローとを行うことにより実施できる。
[画像取得フロー]
図4は、本発明を具現化する形態の一例における画像取得フロー図である。
図4には、基板W上に複数配置された検査対象パターンを検査するために、各検査対象パターンの画像データを取得する一連のフローが、ステップ毎に示されている。
[画像取得フロー]
図4は、本発明を具現化する形態の一例における画像取得フロー図である。
図4には、基板W上に複数配置された検査対象パターンを検査するために、各検査対象パターンの画像データを取得する一連のフローが、ステップ毎に示されている。
先ず、検査対象となる基板Wを、外観検査装置1の載置テーブル20に載置する(s1:基板載置ステップ)。
次に、予め登録しておいた検査条件などを読み出し(s2)、基板W上に形成されている基準マークの読み取り位置へ移動してアライメント動作を行う(s3)。
次に、予め登録しておいた検査条件などを読み出し(s2)、基板W上に形成されている基準マークの読み取り位置へ移動してアライメント動作を行う(s3)。
続いて、第1列目の移動開始位置へ載置テーブル20を移動させ(s4)、所定の速度で移動ステージ部2を動かし、載置テーブル20の移動を開始する(s5:テーブル移動ステップ)。
載置テーブル20を動かしながら、移動ステージ部2のX軸位置検出器及びY軸位置検出器から、載置テーブル20の現在位置情報を取得する(s6)。
載置テーブル20を動かしながら、移動ステージ部2のX軸位置検出器及びY軸位置検出器から、載置テーブル20の現在位置情報を取得する(s6)。
取得した載置テーブル20の現在位置情報に基づいて、撮像カメラ45で基板Wを撮像すべき位置かどうか判断(s7)する。載置テーブル20の現在位置が、撮像カメラ45で基板Wを撮像すべき位置であれば、基板Wに向けてストロボ照明を発光させ(s8:照明光照射ステップ)、同時に、基板Wから反射された光を撮像カメラ45で撮像を行う(s9:撮像ステップ)。
撮像カメラ45で撮像した画像データは、詳細を後述するが、画像取得して良否判定を行う(s10)。
載置テーブル20の移動を継続させつつ、現在位置情報に基づいて、一列の撮像が終了したかどうかを判断する(s21)。一列目の撮像が終了したと判断されれば、移動ステージ部2の移動を停止させる(s22)。一方、ステップs21において、一列目の撮像が終了していないと判断されれば、上記ステップs8〜s21を繰り返す。
次に、上記ステップs22の後、基板Wにおいて全列の撮像が終了かどうかを判断し(s23)、全ての撮像が終了と判断されれば、基板Wを載置テーブル20から取り出す(s24)。一方、上記ステップs23で、全列の撮像が終了していないと判断されれば、次列の計測開始位置へ載置テーブル20を移動させ(s4)、上記一連の画像取得に必要なステップ(s4〜s23)を繰り返す。
[画像取得後の良否判定フロー]
図5は、本発明を具現化する形態の一例における良否判定フロー図である。
図5には、上記ステップs10で取得した画像データに基づいて、連続的に良否判定を行う一連のフローが、ステップ毎に詳細に示されている。
図5は、本発明を具現化する形態の一例における良否判定フロー図である。
図5には、上記ステップs10で取得した画像データに基づいて、連続的に良否判定を行う一連のフローが、ステップ毎に詳細に示されている。
先ず、撮像ステップ(s9)で撮像された基板W上のパターンを画像データとして取得する(s105:画像取得ステップ)。
次に、取得した画像データのうち、少なくとも一部の領域を検査対象パターン画像として特定する(s106:検査パターン特定ステップ)。このステップでの処理は、検査に必要な領域より外側の不必要な部分を取り除く、いわゆるトリミング処理(クロップ処理とも呼ばれる)が行われる。或いは、検査対象パターンの内部や周辺に配置された位置決め基準マークに基づいて、画像データに含まれる検査対象パターンを抽出して特定する処理が行われる。
次に、取得した画像データのうち、少なくとも一部の領域を検査対象パターン画像として特定する(s106:検査パターン特定ステップ)。このステップでの処理は、検査に必要な領域より外側の不必要な部分を取り除く、いわゆるトリミング処理(クロップ処理とも呼ばれる)が行われる。或いは、検査対象パターンの内部や周辺に配置された位置決め基準マークに基づいて、画像データに含まれる検査対象パターンを抽出して特定する処理が行われる。
上記ステップs106で特定された検査対象パターン画像は、マトリクス状に分割され、分割領域毎に輝度情報が取得される(s107:輝度情報取得ステップ)。
このステップs107では、例えば、基板W上のn番目のチップD(n)は、I行×J列のマトリクス状の分割領域に細分化されて個々の分割領域P(i,j)が規定され、個々の分割領域P(i,j)毎に輝度情報B(n,i,j)が取得される。
取得された各輝度情報B(n,i,j)は、画像処理ユニット内の一時記憶用メモリーに保持したり、画像処理ユニットに接続されたデータ記録媒体に保存したりする。
このステップs107では、例えば、基板W上のn番目のチップD(n)は、I行×J列のマトリクス状の分割領域に細分化されて個々の分割領域P(i,j)が規定され、個々の分割領域P(i,j)毎に輝度情報B(n,i,j)が取得される。
取得された各輝度情報B(n,i,j)は、画像処理ユニット内の一時記憶用メモリーに保持したり、画像処理ユニットに接続されたデータ記録媒体に保存したりする。
なお、n番目のチップD(n)について検査をする場合、当該検査対象パターンの1つ前に取得した検査対象パターン(つまり、n−1番目のチップD(n−1)を、判定基準パターンとして登録しておく(s10A:判定基準パターン登録ステップ)。
そして、n番目のチップD(n)の輝度情報B(n,i,j)と、判定基準パターンとしての「n−1」番目のチップD(n−1)の輝度情報B(n−1,i,j)との輝度差分def(n,i,j)を算出する(s108:輝度差分算出ステップ)。
なお、良否判定の基準となる良否判定基準def0(n,i,j)は、予め登録しておく(s10B:良否基準登録ステップ)。
そして、ステップs108で算出した輝度差分def(n,i,j)が、良否判定基準def0(n,i,j)と比較され、n番目のチップD(n)の各分割領域P(i,j)について良否の判定が行う(s109:良否判定ステップ)。
そして、n番目のチップD(n)の輝度情報B(n,i,j)は、次(n+1番目)の検査に用いる判定基準パターンとして更新し、登録する(s110)。
尚、上述の外観検査方法に係る実施形態においては、上述した外観検査装置に係る形態と同様に、前記オフセット値と、前記倍率計数と、分割領域毎に設定された標準偏差とを登録する判定基準パラメータ登録ステップをさらに有することが好ましい。そうすれば、成膜のむらの影響を受けずに厳密な良否判定が行えるようになる。また、良否判定の基準値を分割領域毎に手作業で設定する必要がなくなり、迅速に再設定し、運用することができる。
[第2形態]
先の検査対象パターンが良品で、後の検査対象パターンが不良品の場合、後の検査対象パターンは不良品として判定される。しかし、その後の検査対象パターンが良品であっても、差分による判定を行うと、良否判定が正しく行えない。そのため、判定基準パターンを1つ目の検査対象パターンとし、次に取得して良否判定の対象となる検査対象パターンを2つ目の検査対象パターンとし、これら2つの検査対象パターンとは別の、3つ目の検査対象回路パターンを取得する。そして、以下に示すような2段階の判定を行って良否判定が正しく行えるようにする。
先の検査対象パターンが良品で、後の検査対象パターンが不良品の場合、後の検査対象パターンは不良品として判定される。しかし、その後の検査対象パターンが良品であっても、差分による判定を行うと、良否判定が正しく行えない。そのため、判定基準パターンを1つ目の検査対象パターンとし、次に取得して良否判定の対象となる検査対象パターンを2つ目の検査対象パターンとし、これら2つの検査対象パターンとは別の、3つ目の検査対象回路パターンを取得する。そして、以下に示すような2段階の判定を行って良否判定が正しく行えるようにする。
本発明にかかる外観検査装置1Bは、上述した外観検査装置1と同じ装置構成をしつつ、第1輝度差分算出部7Aと、第2輝度差分算出部7Bとを備え、良否判定部9に代えて良否判定部9Bを含んで構成されている。
第1輝度差分算出部7Aは、外観検査装置1の輝度差分算出部7と同じ構成のものであるが、n番目のチップD(n)を検査する際、上述の様にしてn−1番目のチップD(n−1)と比較して輝度情報の差分def(n,i,j)を算出するものである。
第2輝度差分算出部7Bは、外観検査装置1の輝度差分算出部7と同じ構成のものであるが、n番目のチップD(n)を検査する際、n番目のチップD(n)と、n+1番目のチップD(n+1)とを比較して輝度情報の差分def(n+1,i,j)を算出するものである。
第2輝度差分算出部7Bは、外観検査装置1の輝度差分算出部7と同じ構成のものであるが、n番目のチップD(n)を検査する際、n番目のチップD(n)と、n+1番目のチップD(n+1)とを比較して輝度情報の差分def(n+1,i,j)を算出するものである。
良否判定部9Bは、さらに第1良否判定部9Aと、第2良否判定部9Bと、統括判定部5Cとを含んで構成されている。
第1良否判定部9Aは、輝度情報の差分def(n,i,j)と良否判定基準def0(n,i,j)とを比較して良否判定を行い、良否判定した結果を第1良否判定結果として出力する。
第2良否判定部9Bは、輝度情報の差分def(n+1,i,j)と良否判定基準def0(n,i,j)とを比較して良否判定を行い、良否判定した結果を第2良否判定結果として出力する。
統括判定部9Cは、第1良否判定部の結果と、第2良否判定部の結果のいずれかが「良」判定なら当該部位は「良品」と判定し、
第1良否判定部の結果と、第2良否判定部の結果のいずれもが「不良」判定なら当該部位は「不良品」と判定するものである。
第1良否判定部9Aは、輝度情報の差分def(n,i,j)と良否判定基準def0(n,i,j)とを比較して良否判定を行い、良否判定した結果を第1良否判定結果として出力する。
第2良否判定部9Bは、輝度情報の差分def(n+1,i,j)と良否判定基準def0(n,i,j)とを比較して良否判定を行い、良否判定した結果を第2良否判定結果として出力する。
統括判定部9Cは、第1良否判定部の結果と、第2良否判定部の結果のいずれかが「良」判定なら当該部位は「良品」と判定し、
第1良否判定部の結果と、第2良否判定部の結果のいずれもが「不良」判定なら当該部位は「不良品」と判定するものである。
本発明にかかる外観検査装置1Bは、n番目のチップD(n)を検査する際、上述の様にしてn−1番目のチップD(n−1)の画像との比較だけでなく、n+1番目のチップD(n+1)の画像との比較結果も考慮して、判定を行うように構成されている。
図6は、本発明を具現化する形態の別の一例における良否判定フロー図である。
図6には、本発明にかかる外観検査装置1Bに対応する外観検査方法についての良否判定フローが示されている。ステップs105〜s108までは、図5を用いて示した外観検査装置1に対応する外観検査方法と同じである。
図6には、本発明にかかる外観検査装置1Bに対応する外観検査方法についての良否判定フローが示されている。ステップs105〜s108までは、図5を用いて示した外観検査装置1に対応する外観検査方法と同じである。
ステップs108の後、良否判定が行われ(s109B:第1良否判定ステップ)、不良品とされれば、判定基準パターンを更新する(s110)のと並行して、次(n+1番目)の画像を取得し(s125)、検査パターンを特定し(s126)、輝度情報B(n+1,i,j)を取得し(s127)、輝度差分def(n+1,i,j)を算出する(s128)。
その後、輝度差分def(n+1,i,j)について良否判定が行われ(s129:第2良否判定ステップ)、def(n+1,i,j)が判定基準以内であれば、n番目のチップD(n)を良品として判定する(s131)。一方、def(n+1,i,j)が判定基準以内でなければ、n番目のチップD(n)を不良品として判定する(s132)。
本発明にかかる外観検査装置1B並びに外観検査方法は、上述の様な構成をしているので、チップD(n−1)として良品、D(n)として不良品、D(n+1)として良品の検査対象パターンが取得されたとしても、それぞれの良否について正しく判定することができる。
[第3形態]
本発明にかかる外観検査装置1,1B並びに外観検査方法において、取得する検査対象パターンは、隣接する位置に配置されたパターンであることが好ましい。そうすれば、載置テーブルを所定の速度で移動させながら、所定の間隔で照明をストロボ発光させることで、一定のインターバルで画像データが取得できる。このインターバルを、外観検査装置1,1Bの処理タクトに合わせることで、最短の処理タクトで検査を行うことができる。
本発明にかかる外観検査装置1,1B並びに外観検査方法において、取得する検査対象パターンは、隣接する位置に配置されたパターンであることが好ましい。そうすれば、載置テーブルを所定の速度で移動させながら、所定の間隔で照明をストロボ発光させることで、一定のインターバルで画像データが取得できる。このインターバルを、外観検査装置1,1Bの処理タクトに合わせることで、最短の処理タクトで検査を行うことができる。
[第4形態]
本発明にかかる外観検査装置1,1B並びに外観検査方法により検査を行っている中で、不良品が連続して存在する場合もあり得る。
その様な場合、上述の形態では、「良品」の次の「不良品は」不良品と判定されるが、
「不良品」の後の「不良品」を「良品」と判定してしまうおそれがある。
本発明にかかる外観検査装置1,1B並びに外観検査方法により検査を行っている中で、不良品が連続して存在する場合もあり得る。
その様な場合、上述の形態では、「良品」の次の「不良品は」不良品と判定されるが、
「不良品」の後の「不良品」を「良品」と判定してしまうおそれがある。
そのため、最後に(言い換えれば直前に)良品として判定された検査対象パターンを判定基準パターンとして登録しておくことが好ましい。
具体的には、「不良」と判定された場合は、当該パターンを判定基準パターンとして更新せず、その直前に「良品」として判定された検査対象パターンを判定基準パターンとして維持しておく。
そうすることで、不良品が連続して存在したとしても、予め良品として登録されている判定基準パターンと比較して、不良品を「不良」と正しく判定することができる。
具体的には、「不良」と判定された場合は、当該パターンを判定基準パターンとして更新せず、その直前に「良品」として判定された検査対象パターンを判定基準パターンとして維持しておく。
そうすることで、不良品が連続して存在したとしても、予め良品として登録されている判定基準パターンと比較して、不良品を「不良」と正しく判定することができる。
[第5形態]
上述の第1〜第4形態における検査を行うに際し、検査対象となる基板の最初のチップが、良品かどうかを最初に判定する必要がある。
図7は、本発明を具現化する形態のさらに別の一例における良否判定フロー図であり、検査対象となる基板の最初のチップが、良品かどうかを最初に判定する具体的な手順が示されている。
上述の第1〜第4形態における検査を行うに際し、検査対象となる基板の最初のチップが、良品かどうかを最初に判定する必要がある。
図7は、本発明を具現化する形態のさらに別の一例における良否判定フロー図であり、検査対象となる基板の最初のチップが、良品かどうかを最初に判定する具体的な手順が示されている。
先ず、検査開始直後の第1番目〜第3番目の検査対象パターンを取得する。
そして、輝度差分算出部において、
第1番目と第2番目の検査対象パターンの輝度情報の差分を第1差分とし、
第1番目と第3番目の検査対象パターンの輝度情報の差分を第2差分として算出する。
そして、輝度差分算出部において、
第1番目と第2番目の検査対象パターンの輝度情報の差分を第1差分とし、
第1番目と第3番目の検査対象パターンの輝度情報の差分を第2差分として算出する。
具体的には、
検査開始直後の第1番目のチップD(1)の画像を取得し(s305)、続いて、第2番目のチップD(2)の画像を取得し(s315)、第3番目のチップD(3)の画像を取得する(s325)。
第1番目のチップD(1)の画像を取得した後、検査パターンを特定し(s306)、輝度情報B(1)を取得する(s307)。
第2番目のチップD(2)の画像を取得した後、検査パターンを特定し(s316)、輝度情報B(2)を取得する(s317)。
第3番目のチップD(3)の画像を取得した後、検査パターンを特定し(s326)、輝度情報B(3)を取得する(s327)。
そして、第1番目のチップD(1)と第2番目のチップD(2)の検査対象パターンの輝度差分を第1差分def(1−2)として算出する(s318)。
また、第1番目のチップD(1)と第3番目のチップD(3)の検査対象パターンの輝度差分を第2差分def(1−3)として算出する(s328)。
検査開始直後の第1番目のチップD(1)の画像を取得し(s305)、続いて、第2番目のチップD(2)の画像を取得し(s315)、第3番目のチップD(3)の画像を取得する(s325)。
第1番目のチップD(1)の画像を取得した後、検査パターンを特定し(s306)、輝度情報B(1)を取得する(s307)。
第2番目のチップD(2)の画像を取得した後、検査パターンを特定し(s316)、輝度情報B(2)を取得する(s317)。
第3番目のチップD(3)の画像を取得した後、検査パターンを特定し(s326)、輝度情報B(3)を取得する(s327)。
そして、第1番目のチップD(1)と第2番目のチップD(2)の検査対象パターンの輝度差分を第1差分def(1−2)として算出する(s318)。
また、第1番目のチップD(1)と第3番目のチップD(3)の検査対象パターンの輝度差分を第2差分def(1−3)として算出する(s328)。
続いて、第1差分def(f1−2)と第2差分def(1−3)について、良否判定をおこない、第1差分と第2差分との良否判定の結果のいずれかが良判定なら、第1番目の検査対象パターンは良品として、前記判定基準パターン登録部に登録する。
具体的には、
第1差分def(1−2)について良否判定を行い(s319)、「不良品」と判定されれば、第2差分def(1−3)について良否判定を行う(s329)。
ステップs319と、ステップ329のいずれかが「良品」として判定されれば、第1番目の検査対象パターンとなるチップD(1)は、良品として判定(s331)し、判定基準パターン登録部に登録する。
第1差分def(1−2)について良否判定を行い(s319)、「不良品」と判定されれば、第2差分def(1−3)について良否判定を行う(s329)。
ステップs319と、ステップ329のいずれかが「良品」として判定されれば、第1番目の検査対象パターンとなるチップD(1)は、良品として判定(s331)し、判定基準パターン登録部に登録する。
もし、ステップs319と、ステップ329のいずれも「不良品」として判定されれば、第1番目のパターンであるチップD(1)は不良品として判定(s332)される。
この場合、引き続いて検査する際に、次の第2番目のパターンが、良品か、不良品かが不明である。そのため、続いて第4番目のチップD(4)の画像を取得し、上述と同様の処理を行い、第2番目と第3番目の検査パターン、第2番目と第4番目の検査パターン同士を比較し、それぞれの差分を算出し、良否判定を行う。そうすることで、従来技術のように予め良品モデルを準備することなく、外観検査を開始できる。
この場合、引き続いて検査する際に、次の第2番目のパターンが、良品か、不良品かが不明である。そのため、続いて第4番目のチップD(4)の画像を取得し、上述と同様の処理を行い、第2番目と第3番目の検査パターン、第2番目と第4番目の検査パターン同士を比較し、それぞれの差分を算出し、良否判定を行う。そうすることで、従来技術のように予め良品モデルを準備することなく、外観検査を開始できる。
或いは、上記第5形態とは別の形態で、第1番目〜第3番目の検査パターンを取得するのに加え、さらに第4番目のパターンを取得して、第1番目の検査パターンと、第2番目〜第4番目の検査パターンの輝度情報の差分に基づいて良否判定をする形態の外観検査装置及び方法としても良い。そうすれば、検査対象となる基板周辺部分に規定外の成膜むらがあり、第1番目〜第3番目の検査パターンを比較するだけでは、第1番目のパターンが良品か判別できずに「不良品」と判定していたケースでも、第4番目のパターンを加えることで良品を正しく「良品」と判定することができるので、より好ましい。
[実施例]
撮像カメラ45として、縦・横の有効画素が2352×1728画素の、1インチサイズの受光素子46が組み込まれたものを用いる。
ストロボ照明として、定格出力40W、半値幅約1usecの、キセノンフラッシュランプを用いる。
対物レンズは、複数取り付ける事が出来るので、検出したい欠陥に応じて、適切な対物レンズを選択する事になる。
例えば、
対物レンズ44は、倍率が1倍で、
観察視野は、縦:16.46mm × 横:12.1mm
画素サイズは、7μm
対物レンズ44は、倍率が10倍で、
観察視野は、縦:1.65mm × 横:1.21mm
画素サイズは、0.7μm
となる。
撮像カメラ45として、縦・横の有効画素が2352×1728画素の、1インチサイズの受光素子46が組み込まれたものを用いる。
ストロボ照明として、定格出力40W、半値幅約1usecの、キセノンフラッシュランプを用いる。
対物レンズは、複数取り付ける事が出来るので、検出したい欠陥に応じて、適切な対物レンズを選択する事になる。
例えば、
対物レンズ44は、倍率が1倍で、
観察視野は、縦:16.46mm × 横:12.1mm
画素サイズは、7μm
対物レンズ44は、倍率が10倍で、
観察視野は、縦:1.65mm × 横:1.21mm
画素サイズは、0.7μm
となる。
1 外観検査装置
1B 外観検査装置
2 移動ステージ部
3 照明部
4 撮像部
5 画像取得部
6 検査パターン特定部
7 輝度情報取得部
8 輝度差分算出部
9 良否判定部
9B 良否判定部
A 判定基準パターン登録部
B 良否基準登録部
W 検査対象となる基板
V 撮像領域
20 載置テーブル
21 X軸スライダー
22 Y軸スライダー
23 θ軸テーブル
31 光源部
32 放出された光
41 ハーフミラー
42 反射された光
43 鏡筒
44 対物レンズ
45 撮像カメラ
46 受光素子
1B 外観検査装置
2 移動ステージ部
3 照明部
4 撮像部
5 画像取得部
6 検査パターン特定部
7 輝度情報取得部
8 輝度差分算出部
9 良否判定部
9B 良否判定部
A 判定基準パターン登録部
B 良否基準登録部
W 検査対象となる基板
V 撮像領域
20 載置テーブル
21 X軸スライダー
22 Y軸スライダー
23 θ軸テーブル
31 光源部
32 放出された光
41 ハーフミラー
42 反射された光
43 鏡筒
44 対物レンズ
45 撮像カメラ
46 受光素子
Claims (12)
- 複数のパターンが繰り返しパターニングされた基板上の前記パターンの外観を撮像して検査する外観検査装置において、
前記基板を載置する載置テーブルと、
前記載置テーブルを所定方向に移動させる移動ステージ部と、
前記基板に向けて光を照射する照明部と、
前記基板上のパターンを撮像する撮像部と、
前記撮像部で撮像された前記基板上のパターンを画像データとして取得する画像取得部とを備え、
前記画像取得部で取得された前記画像データのうち、少なくとも一部の領域を検査対象パターン画像として特定する検査パターン特定部と、
前記検査対象パターン画像について、マトリクス状に分割した分割領域毎に輝度情報を取得する輝度情報取得部と、
先に取得した検査対象パターンを判定基準パターンとして登録する判定基準パターン登録部とを備え、
前記判定基準パターンと、次に取得して良否判定の対象となる検査対象パターンとを比較して、比較パターンの位置が対応する前記分割領域毎の輝度情報の差分を算出する輝度差分算出部と、
前記輝度差分算出部で算出された前記分割領域毎の輝度情報の差分に対する良否判定の基準値を前記分割領域毎に予め登録しておく良否基準登録部と、
前記良否判定の基準値に基づいて前記検査対象パターンの前記分割領域毎に良否判定を行う良否判定部とを備えている
ことを特徴とする外観検査装置。 - 前記良否判定の基準値は、
前記分割領域毎に設定された標準偏差と、
前記標準偏差に乗ずる倍率計数と、
前記標準偏差に前記倍率計数を乗じた値に加算するオフセット値とで構成されており、
前記オフセット値と、前記倍率計数と、分割領域毎に設定された標準偏差とを登録する判定基準パラメータ登録部をさらに備えている
ことを特徴とする請求項1に記載の外観検査装置。 - )
前記判定基準パターンを1つ目の検査対象パターンとし、
前記次に取得して良否判定の対象となる検査対象パターンを2つ目の検査対象パターンとし、
前記2つの検査対象パターンとは別の、3つ目の検査対象回路パターンを取得し、
前記輝度差分算出部には、
前記1つ目と前記2つ目の検査対象パターンの輝度情報の差分を算出する第1輝度差分算出部と、
前記1つ目と前記3つ目の検査対象パターンの輝度情報の差分を算出する第2輝度差分算出部とが備えられており、
前記良否判定部には、
前記第1輝度差分算出部で算出された前記分割領域毎の輝度情報の差分に対して良否判定を行う第1良否判定部と、
前記第2輝度差分算出部で算出された前記分割領域毎の輝度情報の差分に対して良否判定を行う第2良否判定部とが備えられており、
第1良否判定部の結果と、第2良否判定部の結果のいずれかが良判定なら当該部位は良品と判定し、
第1良否判定部の結果と、第2良否判定部の結果のいずれもが不良判定なら当該部位は不良品と判定する、統括判定部が備えられている
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。 - 検査対象となる前記検査対象パターンが、前記判定基準パターンと隣接している
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の外観検査装置。 - 検査対象となる前記検査対象パターンが前記良否判定部において良品と判定されれば、当該検査対象パターンと前記判定基準パターンと置換する
ことを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の外観検査装置。 - 検査開始直後の第1番目から第3番目までの検査対象パターンを取得し、
前記輝度差分算出部では、
第1番目と第2番目の検査対象パターンの輝度情報の差分を第1差分とし、
第1番目と第3番目の検査対象パターンの輝度情報の差分を第2差分とし、
前記良否判定部では、
前記第1差分と、前記第2差分について、それぞれ良否判定が行われ、
前記良否判定部で判定された、
前記第1差分と前記第2差分の良否判定結果のいずれかが良判定なら、第1番目の検査対象パターンは良品として、前記判定基準パターン登録部に登録する
ことを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の外観検査装置。
- 複数のパターンが繰り返しパターニングされた基板上の前記パターンの外観を撮像して検査する外観検査方法において、
前記基板を載置テーブルに載置する基板載置ステップと、
前記載置テーブルを所定方向に移動させるテーブル移動ステップと、
前記基板に向けて光を照射する照明光照射ステップと、
前記基板上のパターンを撮像する撮像ステップと、
前記撮像ステップで撮像された前記基板上のパターンを画像データとして取得する画像取得ステップとを有し、
前記画像取得ステップで取得された前記画像データのうち、少なくとも一部の領域を検査対象パターン画像として特定する検査パターン特定ステップと、
前記検査対象パターン画像について、マトリクス状に分割した分割領域毎に輝度情報を取得する輝度情報取得ステップと、
先に取得した検査対象パターンを判定基準パターンとして登録する判定基準パターン登録ステップとを有し、
前記判定基準パターンと、次に取得して良否判定の対象となる検査対象パターンとを比較して、前記位置が対応する前記分割領域毎の輝度情報の差分を算出する輝度差分算出ステップと、
前記輝度差分算出部で算出された前記分割領域毎の輝度情報の差分に対する良否判定の基準値を前記分割領域毎に予め登録しておく良否基準登録ステップと、
前記良否判定の基準値に基づいて前記検査対象パターンの前記分割領域毎に良否判定を行う良否判定ステップとを有している
ことを特徴とする外観検査方法。 - 前記良否判定の基準値は、
前記分割領域毎に設定された標準偏差と、
前記標準偏差に乗ずる倍率計数と、
前記標準偏差に前記倍率計数を乗じた値に加算するオフセット値とで構成されており、
前記オフセット値と、前記倍率計数と、分割領域毎に設定された標準偏差とを登録する判定基準パラメータ登録ステップをさらに有している
ことを特徴とする請求項7に記載の外観検査方法。 - 前記判定基準パターンを1つ目の検査対象パターンとし、
前記次に取得して良否判定の対象となる検査対象パターンを2つ目の検査対象パターンとし、
前記2つの異なる検査対象パターンとは別の、3つ目の検査対象回路パターンを取得するステップを有し、
前記輝度差分算出ステップには、
1つ目と2つ目の検査対象パターンの輝度情報の差分を算出する第1輝度差分算出ステップと、
1つ目と3つ目の検査対象パターンの輝度情報の差分を算出する第2輝度差分算出ステップとを有し、
前記良否判定ステップには、
前記第1輝度差分算出ステップで算出された前記分割領域毎の輝度情報の差分に対して良否判定を行う第1良否判定ステップと、
前記第2輝度差分算出ステップで算出された前記分割領域毎の輝度情報の差分に対して良否判定を行う第2良否判定ステップとを有し、
前記第1良否判定ステップの結果と、前記第2良否判定ステップの結果のいずれかが良判定なら当該部位は良品と判定し、
前記第1良否判定ステップの結果と、前記第2良否判定ステップの結果のいずれもが不良判定なら当該部位は不良品と判定する、統括判定ステップをさらに有している
ことを特徴とする、請求項7又は請求項8に記載の外観検査方法。 - 検査対象となる前記検査対象パターンが、前記判定基準パターンと隣接している
ことを特徴とする、請求項7〜9に記載の外観検査方法。 - 検査対象となる前記検査対象パターンが前記良否判定ステップにおいて良品と判定されれば、当該検査対象パターンと前記判定基準パターンと置換する
ことを特徴とする、請求項7〜10のいずれかに記載の外観検査方法。 - 検査開始直後の第1番目から第3番目までの検査対象パターンを取得し、
前記輝度差分算出ステップでは、
第1番目と第2番目の検査対象パターンの輝度情報の差分を第1差分とし、
第1番目と第3番目の検査対象パターンの輝度情報の差分を第2差分とし、
前記良否判定ステップでは、
前記第1差分と、前記第2差分について、それぞれ良否判定が行われ、
前記良否判定ステップで判定された、
前記第1差分と前記第2差分の良否判定結果のいずれかが良判定なら、第1番目の検査対象パターンは良品として、前記判定基準パターン登録ステップの登録を行う
ことを特徴とする、請求項7〜11のいずれかに記載の外観検査方法。
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