JPH07128243A - 検査方法及び検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＸＹステージへの被検試料の固定方法によら
ず、ＸＹＺ位置の再現性を実現する装置を提供する。 【構成】 被検試料１０１の検査領域外に位置合わせマ
ーク１０２を設け、撮像手段１１０によって撮像された
位置合わせマーク１０２の幅または濃度値が所定値とな
るように被検試料と撮像手段の間の距離を調整して撮像
手段１１０の焦点合わせを行い、その後位置合わせマー
クの重心を算出してそれを欠陥の位置測定の原点とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、平板状の被検試料を検
査する検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】粘着層を介して薄膜を貼着したガラス基
板等を被検試料として、薄膜を貼着する際に混入した気
泡等の欠陥の存在を検出したり、その欠陥位置や欠陥の
面積を計測する検査方法として、画像処理技術を利用す
る自動検査方法が知られている。この方法は、被検試料
をＸＹステージ上に載置し、ＸＹステージを移動させて
所望の検査位置で検査対象の画像を撮像カメラにより取
り込み、画像信号を演算処理して欠陥等を検出するもの
である。

【０００３】この画像処理による自動検査において、一
度検査が終了したものを再びＸＹステージに取り付けて
欠陥位置を確認する場合に、被検試料のＸＹステージに
対する固定の仕方によって欠陥位置表示が変わることが
ある。このような不都合を解消し、欠陥位置を再現性良
く表示するために、被検試料の検査領域の両側に一対の
位置合わせ用のマークを設け、そのマーク位置を基準と
して欠陥位置の補正を行うことが特開平３−１００６９
７号公報に記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、微小な検査
対象の検査・計測を行う場合、顕微鏡を利用して検査部
分の像を拡大するが、倍率をあげるにつれて焦点深度が
浅くなってしまう。さらに、被検試料交換時には高さ位
置（Ｚ位置）を下げる場合があり、検査開始時には微妙
なＺ位置調整を行う必要もでてくる。このように撮像系
の焦点深度が浅い場合、Ｚ位置も含めた再現性を考慮す
る必要があるが、従来技術にはその手段が示されていな
い。

【０００５】本発明の目的は、ＸＹステージへの被検試
料の固定方法によらず、ＸＹ位置表示の再現性を良くす
ると共にＺ位置の再現性をも良くすることができる装置
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明においては、撮像
手段によって撮像した被検試料の画像信号を処理するこ
とによって被検試料中の欠陥の存在を検出しその位置を
測定する検査方法において、被検試料の検査領域外に位
置合わせマークを設け、撮像手段によって撮像された位
置合わせマークの幅または濃度値が所定値となるように
被検試料と撮像手段の間の距離を調整して撮像手段の焦
点合わせを行い、その後位置合わせマークの基準点を算
出してそれを欠陥の位置測定の原点とすることによって
前記目的を達成する。

【０００７】また、本発明においては、被検試料を載置
するＸＹステージと、該ＸＹステージをＸ軸Ｙ軸方向に
移動する手段と、顕微鏡と、該顕微鏡に取り付けられて
検査対象の拡大像を撮像する撮像手段と、顕微鏡とＸＹ
ステージ間の相対距離を調整するＺ方向移動機構と、前
記撮像手段によって撮像された画像を解析する画像処理
部と、前記ＸＹステージ及び前記Ｚ方向移動機構を駆動
する駆動手段と、前記画像処理部及び前記駆動手段を制
御する制御部とを備える検査装置において、

【０００８】前記制御部は前記画像処理部で計測した被
検試料の検査領域外に設けられた位置合わせマークの幅
または濃度値が所定値となるように前記駆動手段によっ
て前記Ｚ方向移動機構を駆動する手段と、その位置で前
記位置合わせマークの基準点を算出して該基準点位置を
原点として設定する手段を含むことによって前記目的を
達成する。

【０００９】

【作 用】被検試料に設けられた位置合わせマークを、
合焦点検出及びＸＹ原点決定のために利用することによ
り、画像処理による自動検査の再現性を高めることがで
きる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。図１は、本発明に基づく自動検査装置の実施例の概
略図である。１０１は検査対象の試料であり、斜線で示
された検査領域の外側に位置合わせマーク１０２が施さ
れている。位置合わせマーク１０２は、検査・計測対象
面と同じ面に施されている。被検試料１０１は、Ｘ軸モ
ータ１０４、Ｙ軸モータ１０５により駆動されるＸＹス
テージ１０３上に載置され、ＸＹ移動が行われる。架台
１０６は、Ｚ軸モータ１０７により駆動される上下方向
の移動機構１０８を備えている。移動機構１０８には拡
大観察用の顕微鏡１０９が固定され、顕微鏡による被検
試料の画像はＣＣＤカメラ１１０によって撮像される。
顕微鏡を使用するほどの高倍率が必要ない場合には、Ｃ
ＣＤカメラ１１０だけを移動機構１０８に取り付ければ
よい。ＣＣＤカメラ１１０によって取り込まれた画像信
号は画像処理部１１１で解析・計測され、その様子はビ
デオモニタ１１２により目視で確認できる。ＸＹＺの各
モータは駆動回路１１３によって駆動され、画像処理部
１１１及び駆動回路１１３は制御部１１４によって制御
される。なお、図１では、被検試料と顕微鏡間の距離調
整のために顕微鏡をＺ軸モータによって上下動させる構
成を採用したが、顕微鏡を固定してＸＹステージを上下
動させる構成を採ってもよいのは勿論である。

【００１１】本実施例による自動検査装置の初期動作を
説明する。予めわかっている被検試料１０１の位置合わ
せマーク１０２がＣＣＤカメラ１１０の視野に入るよう
に、Ｘ軸モータ１０４及びＹ軸モータ１０５によりＸＹ
ステージ１０３をＸＹ移動する。次に、ＣＣＤカメラ１
１０で撮像された位置合わせマーク１０２の画像を画像
処理部１１１で解析しながら、Ｚ軸モータ１０７により
移動機構１０８を順次Ｚ方向へ移動し、合焦位置を見い
だし、顕微鏡１０９のＺ位置を決定する。その後、その
合焦位置において、位置合わせマーク１０２の基準点を
画像処理部１１１で計算し、その基準点位置をＸＹ原点
に決定する。以後は通常の自動検査を行い、前記ＸＹ原
点に対する欠陥位置のＸＹ座標が求められる。こうして
求めれれた欠陥のＸＹ位置及びその大きさのデータは、
被検試料の番号に対応させてメモリに記憶したりプリン
タに出力したりして利用される。

【００１２】図２は、画像処理部１１１の機能ブロック
図である。ＣＣＤカメラ１１０より入力されたアナログ
画像信号は、画像処理部１１１の入力回路２０１でデジ
タル信号に変換され、画像メモリ２０２に記憶される。
画像メモリ２０２に記憶されたデジタル画像は二値化回
路２０３によって所定の閾値で二値化される。計測回路
２０４は、二値化された画像データまたは画像メモリ２
０２の二値化前の画像データをもとに画像の位置や面積
を計算し、制御部１１４とデータのやり取りを行う。

【００１３】図３により、位置合わせマーク１０２を用
いて合焦点位置及び計測原点を決定する方法を説明す
る。位置合わせマーク１０２は、図３（ａ）に示すよう
に、幅ｃ１、長さｃ２の２つの矩形を十字形に重ね合わ
せたものであり、背景が白系の場合は矩形内部を黒色、
背景が黒系の場合は矩形内部を白色にする。まず、合焦
点位置すなわち顕微鏡１０９のＺ位置を求める方法を説
明する。図３（ｂ），（ｃ）は図３（ａ）の直線ｍ上の
濃度プロフィールを表示したものであり、縦軸は濃度
値、横軸は直線ｍ上の位置を示す。合焦時には図３
（ｂ），（ｃ）に実線で示すようにエッジで濃度が急峻
に変化し背景との差がはっきり区別できるが、未合焦時
は点線のようにピークが低い山のような曲線になる。本
発明では、この違いを次のようにして焦点調節に利用す
る。

【００１４】第１の方法は、図３（ｂ）のように濃度信
号を濃度値ｈで二値化する。矩形の幅として合焦時では
基準のｃ１と同じｄ１が求まるが、未合焦時ではｃ１よ
り大きいｄ２が求まる。これを移動機構１０８をＺ方向
に順次移動しながら、幅ｄの値を求め、規定値に収まっ
た位置を合焦位置と決定する。正確さを増すには何点か
の位置で計測し、平均するとよい。

【００１５】第２の方法は、図３（ｃ）のように二値化
前の画像データを利用する。すなわち、濃度値のピーク
は合焦時には大きな値ｆ１となり未合焦時には小さな値
ｆ２となって、合焦時と未合焦時では濃度値のピークが
異なるので、濃度値のピークｆが規定値以上になった位
置を合焦位置と決定する。 第１の方法の場合は直接幅
を計測しているので、正確な合焦位置を求めることがで
きるが、Ｚ移動毎に画像データを二値化するので、時間
がかかる。一方、第２の方法の場合は二値化しないの
で、時間はかからないが、幅を直接計測しないので、正
確さに欠ける。この２種類の合焦方法のいずれを用いる
かは用途により決定し、使いわければよい。

【００１６】次に、ＸＹ原点の位置はこの十字形のいず
れかの部分の位置を計算し、ＸＹ原点とすればよいが、
エッジはなまる可能性があり不安定であるので、重心Ｇ
を計算すれば安定した座標が求まる。位置合わせマーク
１０２の形状は図示した十字形に限らず、円形あるいは
正方形でもよく、重心位置を特定できる形状であればど
のような形状でもかまわない。さらに、マーク内部の色
も背景とのコントラストがとれるような色であれば、何
色でもかまわない。

【００１７】被検試料中の欠陥のＸＹ座標は、この計測
原点に対して計算される。なお、被検試料のＸ軸及びＹ
軸は、被検試料をＸＹステージ１０３に設けられている
機械的位置決め部に合わせて載置することにより設定さ
れるが、２個の位置合わせマークを用いてＸ軸及びＹ軸
を設定するようにしてもよい。図４に、本発明に基づく
初期設定のアルゴリズムを示す。焦点が合いそうなＺ位
置は予めわかっているので、前記第１の方法においても
第２の方法においても、その位置を初期位置として合焦
点か否かを判定し、合焦点でなければＺ軸モータ１０７
によって一定距離だけ顕微鏡１０９を下方に移動し、そ
こから合焦点を検出するまで微小ステップで上方にＺ移
動を繰り返す。合焦位置を決定後、計算によりＸＹ原点
を決定する。

【００１８】

【発明の効果】本発明によると、被検試料の検査対象面
に位置合わせマークを施すことにより、撮像系の焦点合
わせと共に位置合わせを自動的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による自動検査装置の概略図。

【図２】画像処理部の機能ブロック図。

【図３】合焦点及び計測原点を決定する方法を説明する
図。

【図４】本発明による合焦及び位置合わせアルゴリズム
の説明図。

【符号の説明】

１０１…被検試料、１０２…位置合わせマーク、１０３
…ＸＹステージ、１０４…Ｘ軸モータ、１０５…Ｙ軸モ
ータ、１０６…架台、１０７…Ｚ軸モータ、１０８…移
動機構、１０９…顕微鏡、１１０…ＣＣＤカメラ、１１
１…画像処理部、１１２…ビデオモニタ、１１３…駆動
回路、１１４…制御部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像手段によって撮像した被検試料の画
   像信号を処理することによって被検試料中の欠陥の存在
   を検出しその位置を測定する検査方法において、 被検試料の検査領域外に位置合わせマークを設け、撮像
   手段によって撮像された位置合わせマークの幅または濃
   度値が所定値となるように被検試料と撮像手段の間の距
   離を調整して撮像手段の焦点合わせを行い、その後位置
   合わせマークの基準点を算出してそれを欠陥の位置測定
   の原点とすることを特徴とする検査方法。
2. 【請求項２】 被検試料を載置するＸＹステージと、該
   ＸＹステージをＸ軸Ｙ軸方向に移動する手段と、顕微鏡
   と、該顕微鏡に取り付けられて検査対象の拡大像を撮像
   する撮像手段と、顕微鏡とＸＹステージ間の相対距離を
   調整するＺ方向移動機構と、前記撮像手段によって撮像
   された画像を解析する画像処理部と、前記ＸＹステージ
   及び前記Ｚ方向移動機構を駆動する駆動手段と、前記画
   像処理部及び前記駆動手段を制御する制御部とを備える
   検査装置において、 前記制御部は前記画像処理部で計測した被検試料の検査
   領域外に設けられた位置合わせマークの幅または濃度値
   が所定値となるように前記駆動手段によって前記Ｚ方向
   移動機構を駆動する手段と、その位置で前記位置合わせ
   マークの基準点を算出して該基準点位置を原点として設
   定する手段を含むことを特徴とする検査装置。