KR20090109294A - 반도체 기판의 광학적 검사 방법 및 그 장치 - Google Patents

반도체 기판의 광학적 검사 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 불량 후보가 되는 특이점들을 추출하고, 특이점의 발생 위치와 특이점의 형상에 따라 반도체 기판의 양품 또는 불량품을 판정할 수 있는 반도체 기판의 광학적 검사 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 본 발명은, (a) 검사 대상에 대한 영상에 해당하는 입력 영상을 입력받는 단계; (b) 상기 입력 영상에서 패턴이 형성된 영역인 패턴 영역과 패턴이 형성되지 아니한 영역인 공간 영역을 분리하는 단계; (c) 상기 패턴 영역과 상기 공간 영역에서 불량 후보에 해당하는 특이점을 추출하는 단계; 및 (d) 상기 특이점들로부터 상기 검사 대상이 불량인지 여부를 판정하는 단계를 구비하고, 상기 입력 영상이 입력 영상 정보로 표현되고, 상기 입력 영상 정보가 각각의 픽셀에 대한 밝기에 대한 정보에 해당하는 각각의 계조를 포함할 수 있다.

Description

반도체 기판의 광학적 검사 방법 및 그 장치{Method for inspecting semiconductor substrate optically and apparatus thereof}
본 발명은 반도체 기판의 광학적 검사 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 기판 등에 형성된 패턴 등을 촬영하고, 촬영된 영상 정보를 처리하여 패턴 등의 결함 유무를 검사할 수 있는 반도체 기판의 광학적 검사 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
금속 또는 플렉시블 리드 프레임 기판 등의 반도체 기판에 형성된 회로 패턴이 광학적으로 검사될 수 있다. 즉, 회로 패턴 등이 형성된 반도체 기판을 촬영하고, 촬영된 영상 정보를 처리하여 반도체 기판에 형성된 회로 패턴이 양호 또는 불량인지 여부를 검사할 수 있다.
촬영된 영상 정보로부터 검사 대상이 되는 반도체 기판에 형성된 패턴의 리드(lead)의 합선, 단락, 돌기, 및 패임 등을 광학적으로 검사할 수 있다. 이때, 일반적으로 광학적 검사 시스템을 이용하여 반도체 기판의 외관을 검사함에 있어서, 규격 상으로는 불량이지만, 양품으로 판정되는 미검출이나, 규격 상 양품인데도 불구하고 불량으로 판정되는 과검출 현상이 발생할 수 있다.
한편, 패턴의 광학적 검사를 위하여 미리 비교 기준이 되는 기준 영상이 준비될 수 있다. 검사 대상에 대한 입력 영상이 기준 영상과 비교되어, 반도체 기판에 형성된 패턴이 양호 또는 불량인지 여부를 광학적으로 검사할 수 있다.
본 발명은, 불량 후보가 되는 특이점들을 추출하고, 특이점의 발생 위치와 특이점의 형상에 따라 반도체 기판의 양품 또는 불량품을 판정할 수 있는 반도체 기판의 광학적 검사 방법 및 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, (a) 검사 대상에 대한 영상에 해당하는 입력 영상을 입력받는 단계; (b) 상기 입력 영상에서 패턴이 형성된 영역인 패턴 영역과 패턴이 형성되지 아니한 영역인 공간 영역을 분리하는 단계; (c) 상기 패턴 영역과 상기 공간 영역에서 불량 후보에 해당하는 특이점을 추출하는 단계; 및 (d) 상기 특이점들로부터 상기 검사 대상이 불량인지 여부를 판정하는 단계를 구비하고, 상기 입력 영상이 입력 영상 정보로 표현되고, 상기 입력 영상 정보가 각각의 픽셀에 대한 밝기에 대한 정보에 해당하는 각각의 계조를 포함할 수 있다.
상기 (b) 단계가, 상기 입력 영상에 포함된 모든 픽셀에 대하여, 상기 계조가 설정된 제1 기준 계조보다 큰 픽셀들에는 제1값을 할당하는 단계, 및 상기 입력 영상에 포함된 모든 픽셀에 대하여, 상기 계조가 설정된 제2 기준 계조보다 작은 픽셀들에는 제2값을 할당하는 단계를 구비할 수 있다.
상기 (d) 단계가, (d1) 각각의 상기 특이점의 계조와 기준 계조의 차에 해당하는 계조 오차를 산출하는 단계, (d2) 상기 입력 영상에 포함된 모든 특이점들 중에서 상기 계조 오차가 설정된 허용 오차보다 큰 의심 특이점을 선별하는 단계, (d3) 상기 의심 특이점의 개수를 설정된 기준 개수와 비교하는 단계, (d4) 상기 의심 특이점이 상기 기준 개수 이상인 경우에 상기 의심 특이점들을 연결하는 특이 형상을 생성하는 단계, 및 (d5) 상기 특이 형상으로부터 상기 검사 대상의 불량품 또는 양품 여부를 판단하는 단계를 구비할 수 있다.
상기 특이 형상의 형태와 상기 특이 형상의 위치에 따라 양품 또는 불량품이 정의된 기준 정보를 생성하는 단계를 더 구비하고, 상기 (d5) 단계에 상기 기준 정보를 참조하여 상기 검사 대상의 불량품 또는 양품 여부를 판정할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 검사 대상에 대한 영상에 해당하는 입력 영상을 입력받는 검사부; 상기 입력 영상에서 패턴이 형성된 영역인 패턴 영역과 패턴이 형성되지 아니한 영역인 공간 영역을 분리하고, 상기 패턴 영역과 상기 공간 영역에서 불량 후보에 해당하는 특이점을 추출하고, 상기 특이점들로부터 상기 검사 대상이 불량인지 여부를 판정하는 제어부; 및 상기 입력 영상의 영상 정보 및 상기 특이점에 대한 정보가 저장되는 저장부를 구비하는 반도체 기판의 광학적 검사 장치를 제공한다.
상기 계조가 설정된 제1 기준 계조보다 큰 픽셀의 영역이 제1 영역이 되고, 상기 계조가 설정된 제2 기준 계조보다 작은 픽셀의 영역이 제2 영역이 될 수 있다.
상기 특이점이, 상기 제1 영역으로 둘러싸인 상기 계조가 설정된 제2 기준 계조보다 작은 픽셀, 또는 상기 제2 영역으로 둘러싸인 상기 계조가 설정된 제1 기준 계조보다 큰 픽셀이 될 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 기판의 광학적 검사 방법 및 그 장치에 의하면, 실제 불량이 아닌 특이점을 광학적 특성에 따라 선별하여, 광학적 검사에 의한 과검출을 효과적으로 통제함으로써, 광학적 검사의 정확도를 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예인 반도체 기판의 광학적 검사장치(100)의 블록도가 도시되어 있다. 도 2에는 도 1의 반도체 기판의 광학적 검사장치(100)를 구체적으로 구현한 검사부(130)를 포함한 일부 구성요소들이 도시되어 있다.
도 3에는 도 2의 반도체 기판의 광학적 검사장치(100)에서 반도체 기판을 촬영하기 위하여 조명(131) 및 카메라(132)를 포함하는 검사부(130)가 개략적으로 도시되어 있다.
반도체 기판의 광학적 검사장치(100)는 도 4에 도시된 반도체 기판의 광학적 검사방법(S500)에 의하여 제어될 수 있다. 따라서, 도 4에 도시된 반도체 기판의 광학적 검사방법(S400)에서와 동일한 사항에 대해서는 이를 참조하고, 자세한 설명이 생략될 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 기판의 광학적 검사장치(100)는 반도체 기판 등의 검사 대상의 양품 또는 불량 여부를 검사하기 위한 것으로, 금속 또는 플렉시블 리드 프레임 기판(Flexible lead frame substrate) 등의 반도체 기판을 광학적으로 검사할 수 있다.
이때, 검사 대상에 대한 입력 영상에서 불량 후보가 되는 특이점들을 추출하고, 특이점의 발생 위치와 특이점의 형상에 따라 반도체 기판의 양품 또는 불량품을 판정할 수 있다. 따라서, 실제 불량이 아닌 특이점을 광학적 특성에 따라 선별하여, 광학적 검사에 의한 과검출을 효과적으로 통제할 수 있다.
도면을 참조하면, 반도체 기판의 광학적 검사장치(100)는 검사부(130); 제어부(170); 및 저장부(180)를 구비할 수 있다.
검사부(130)는 검사 대상이 되는 반도체 기판(10)의 입력 영상을 입력받는다. 제어부(170)는 입력 영상에서 패턴이 형성된 영역인 패턴 영역과 패턴이 형성되지 아니한 영역인 공간 영역을 분리하고, 패턴 영역과 공간 영역에서 불량 후보에 해당하는 특이점을 추출하고, 특이점들로부터 검사 대상이 불량인지 여부를 판정할 수 있다. 저장부(180)에는 입력 영상의 영상 정보 및 특이점에 대한 정보가 저장된다.
반도체 기판(10)은 그 표면에 회로 패턴이 형성되고, 그 위에 반도체 칩 등이 실장되어, 메모리 등의 각종 반도체 디바이스들의 제조에 사용되는 것으로, 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB)이 사용될 수 있다. 반도체 기판(10)으로는 다양한 재질로 이루어질 수 있는데, 액정표시장치, 플라즈마 디스플레이 패널 등 다양한 반도체 디바이스들에서 유연한 인쇄회로기판이 필요함에 따라 필름(film), 테이프(tape) 타입 등의 플렉시블 인쇄회로기판이 될 수 있다.
플렉시블 형태의 인쇄회로기판에는 TAB(Tape Automatic Bonding), COF(Chip On Film) 기판 등이 있는데, 노광, 현상, 에칭 등의 공정을 통하여 기판에 미세 회로 패턴이 형성되어 이루어진다. 이때, 기판으로는 반도체 기판(10)의 양면에 회로 패턴이 형성되는 실시예와, 반도체 기판의 일면에 회로 패턴이 형성되고 일정정도의 광투과성을 갖는 실시예가 있을 수 있다.
도 2에 도시된 실시예에서는 반도체 기판(10)은 플렉시블 형태의 인쇄회로기판이 될 수 있다. 이 경우, 반도체 기판(10)은 권심체(111)에 권취되어 권취롤로 형성되어 준비될 수 있다. 즉, 반도체 기판(10)이 공급부(110)로부터 롤(roll) 형태로 공급되고, 회수부(150)로 롤(roll) 형태로 회수되고, 롤-투-롤(roll to roll)의 형태로 연속적인 기판 공급 및 회수 형태를 가질 수 있다.
공급부(110)는 반도체 기판(10)이 권취롤(111)로부터 풀리면서 검사부(130)로 일방향으로 연장되도록 이송되어 공급되도록 한다. 이를 위하여 공급부(110)는, 반도체 기판(10)이 권취되는 제품롤, 제품롤에 권취되는 반도체 기판(10)의 사이에 개재되는 간지가 권취되는 간지롤, 및 반도체 기판(10)과 간지의 이송 또는 텐션 유지를 위한 공급측 이송 롤러(160a)를 구비할 수 있다.
회수부(150)는 검사 결과의 표시가 완료된 반도체 기판(10)을 회수하는 것으로, 반도체 기판(10)이 권취롤에 권취되도록 반도체 기판(10)을 회수한다. 이를 위하여 회수부(150)는, 반도체 기판(10)이 권취되는 제품롤과, 제품롤에 권취되는 반도체 기판(10)의 사이에 개재되는 간지가 권취되는 간지롤, 및 반도체 기판(10)과 간지의 이송 또는 텐션 유지를 위한 회수측 이송 롤러(160b)를 구비한다.
또한, 이송 롤러(160)들이 공급측 이송 롤러(160a)와 회수측 이송 롤러(160b) 사이에 배치되는 이물질 제거부(120), 검사부(130), 검사 표시부(140) 사이에 배치될 수 있다. 이송 롤러들(160)이 서보 모터에 의하여 회전하면서, 반도체 기판(10)이 수평 이송 특성을 가지면서, 일정한 텐션(tension)을 유지하도록 하면서 반도체 기판(10)을 이송시킬 수 있다.
이물질 제거부(120)는 반도체 기판(10)의 적어도 일면에 존재하는 이물질을 제거할 수 있다. 검사 표시부(140)는 반도체 기판(10)에 형성된 패턴의 결함 유무에 따라, 반도체 기판(10)에 검사 결과를 표시할 수 있다.
본 실시예에서는 검사부(130)의 검사 결과로부터 결함이 있는 것으로 판정된 디바이스에 결함 내지는 불량을 표시한다. 이때, 기판의 양면에 패턴이 형성된 본 실시예에서는 검사 표시부(140)가 기판의 상면 및 하면에 각각 배치되어, 양면에 존재하는 결함부를 각각 표시할 수 있다.
검사부(130)는 반도체 기판(10)에 형성된 패턴의 결함 유무를 판별할 수 있도록 반도체 기판(10)의 영상 정보를 획득하는 것으로, 반도체 기판(10)에 빛을 조사하는 조명(131), 및 반도체 기판(10)으로부터 반사되는 빛에 의하여 반도체기판(10)에 형성된 패턴을 촬영하는 카메라(132)를 구비할 수 있다. 이 경우, 패턴은 밝은 색으로 공간은 어두운 색으로 구분될 수 있다.
다른 실시예로서, 투과 조명에 의하여 검사 대상의 입력 영상이 촬영될 수 있다. 촬영되는 입력 영상이 그림자 영상이므로, 패턴은 어두운 색으로, 공간은 밝은 색으로 구분될 수 있다.
반도체 기판(10)은 이송 롤러(160)들에 의하여 소정의 텐션을 유지하면서 평탄화되어 도면상의 X 방향으로 이송될 수 있다. 또한, 조명(131) 및 카메라(132)는 반도체 기판(10)이 이송되는 X 방향에 대하여 수직인 방향, 즉 도면상의 Z 방향으로 이송되면서, 기판의 표면을 촬영할 수 있다.
이 경우에, 조명(131) 및 카메라(132)가 이송되면서 반도체 기판(10)을 촬영하는 동안, 반도체 기판(10)의 이송이 정지되는 것이 바람직하다. 다만, 이 경우에도 반도체 기판(10)의 이송이 정지되지 아니하고 계속 이송하면서 복수 개의 카메라에서 촬영된 정보를 종합하여 영상을 얻는 다른 실시예도 가능하다.
조명(131) 및 카메라(132)가 기판(10)의 이송 방향(X 방향)에 대하여 수직인 방향으로 이송되면서 촬상을 수행함으로써, 적은 대수의 카메라로 반도체 기판(10) 표면의 이미지 스캔(image scan)이 가능하다. 이때, 도면에 도시된 바와 같이, 복수대의 조명(131) 및 카메라(132)가 반도체 기판(10)의 상면 및 하면 소정 간격 이격되도록 배치되어, 양면에서 기판(10) 표면의 영상을 얻을 수 있다. 따라서, 반도체 기판(10)에 형성된 패턴의 불량 유무를 더욱 효율적으로 검사할 수 있다.
조명(131) 및 카메라(132)에 의하여 촬영된 영상정보는 미리 마련된 마스터 영상의 영상정보와 비교 분석하여, 반도체 기판(10)에 형성된 패턴의 결함 유무를 판정할 수 있다. 이를 위하여, 반도체 기판의 광학적 검사장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같은 블록 구성을 가질 수 있다.
반도체 기판의 광학적 검사장치(100)는 특이점에 대한 정보 및 검사부(130)로부터 촬영된 입력 영상의 영상 정보가 저장되는 저장수단(180), 및 영상 정보로 부터 반도체 기판(10)에 형성된 패턴의 결함 유무를 판정하는 제어부(170)를 구비할 수 있다.
제어부(170)는 검사부(130)의 영상정보의 획득 및 패턴의 결함 유무의 판별뿐만 아니라, 공급부(110)로부터 검사부(130)를 거쳐 회수부(150)에 이르는 반도체 기판(10)의 이송 및 각각의 구성요소에서의 이물질 제거, 검사 표시등의 작업을 제어할 수 있다. 이를 위하여, 제어부(170)에는 사용자 입력을 받는 조작부(190) 및 진행 상황 등의 다양한 작동 정보를 사용자에게 보여주는 표시부(195)가 연결되는 것이 바람직하다.
제어부(170)에서 영상정보와 마스터 영상을 비교하여 반도체 기판(10)에 형성된 패턴의 결함 유무를 판정할 수 있도록, 반도체 기판의 광학적 검사장치(100)는 도 4에 도시된 반도체 기판의 광학적 검사방법(S400)에 의하여 반도체 기판(10)의 양품 또는 불량품 여부를 판정할 수 있다.
입력 영상이 입력 영상 정보로 표현되고, 입력 영상 정보가 각각의 픽셀에 대한 밝기에 대한 정보에 해당하는 각각의 계조를 포함할 수 있다.
패턴 영역과 공간 영역으로 분리하는 경우에, 계조가 설정된 제1 기준 계조보다 큰 픽셀의 영역이 제1 영역이 되고, 계조가 설정된 제2 기준 계조보다 작은 픽셀의 영역이 제2 영역이 될 수 있다.
이때, 입력 영상이 반사 조명 또는 투과 조명의 환경에서 촬영될 수 있다. 즉, 입력 영상이 촬영되는 환경이 반사 조명인 경우에는 제1 기준 계조가 패턴 기준 계조가 되고, 제1 영역이 패턴 영역이 될 수 있다. 또한, 제2 기준 계조가 공간 기준 계조가 되고, 제2 영역이 공간 영역이 될 수 있다.
입력 영상이 투과 조명에 의하여 입력되는 경우에, 제1 기준 계조가 공간 기준 계조가 되고, 제1 영역은 공간 영역이 될 수 있다. 또한, 제2 기준 계조가 패턴 기준 계조가 되고, 제2 영역은 패턴 영역이 될 수 있다.
상기 특이점은, 제1 영역으로 둘러싸인 계조가 설정된 제2 기준 계조보다 작은 픽셀, 또는 제2 영역으로 둘러싸인 계조가 설정된 제1 기준 계조보다 큰 픽셀이 될 수 있다.
각각의 특이점의 계조와 기준 계조의 차에 해당하는 계조 오차가 설정된 허용 오차보다 큰 의심 특이점을 선별하고, 의심 특이점이 설정된 기준 개수 이상인 경우에 의심 특이점들을 연결하는 특이 형상을 생성하고, 특이 형상으로부터 검사 대상의 불량품 또는 양품 여부를 판단할 수 있다.
저장부(180)에는 특이 형상의 형태와 특이 형상의 위치에 따라 양품 또는 불량품이 정의된 것으로, 검사 대상의 불량품 또는 양품 여부를 판정의 기준이 되는 데이터 베이스가 저장될 수 있다.
따라서, 특이 형상의 위치 및 형태를 데이터 베이스에 저장된 불량품 또는 양품 정보와 비교하여, 양품 또는 불량품 여부를 판정할 수 있다.
본 발명에 따르면, 검사 대상에 대한 입력 영상에서 불량 후보가 되는 특이점들을 추출하고, 특이점의 발생 위치와 특이점의 형상에 따라 반도체 기판의 양품 또는 불량품을 판정할 수 있다.
따라서, 실제 불량이 아닌 특이점을 광학적 특성에 따라 선별하여, 광학적 검사에 의한 과검출을 효과적으로 통제할 수 있다. 그에 따라, 본 발명에 의한 광학적 검사의 정확도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 기판의 광학적 검사장치(100)는 COF(Chip On Film) 또는 TCP(Tape Carrier Package) 또는 플렉시블 기판의 제조 공정에서 패턴의 광학 자동 검사 또는 외관의 광학 자동 검사 장치로도 응용될 수 있다. 또한, 금속(metal) lead frame 제조 공정의 에칭 또는 도금 후의 패턴의 광학 자동 검사 또는 외관의 광학 자동 검사 장치로도 응용될 수 있다.
또한, 각종 렌즈 제조 공정의 광학 외관 자동 검사 장치, 휴대폰용의 금속 케이스 제조 공정의 광학 외관 자동 검사 장치, 기타 반도체 패키지 제조/조립 공정의 광학 외관 자동 검사 장치 등으로 응용될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 바람직한 실시예인 반도체 기판의 광학적 검사 방법(S400)의 흐름도가 도시되어 있다. 이때, 반도체 기판의 광학적 검사 방법(S400)은 도 1 내지 도 3의 반도체 기판의 광학적 검사장치(100)에 이하여 구현될 수 있다. 이를 위하여, 본 발명에 따른 반도체 기판의 광학적 검사 방법(S400)이 도 1의 저장부(180)에 저장되거나 펌웨어(Firmware) 등의 프로그램 또는 알고리즘이 될 수 있다.
반도체 기판의 광학적 검사 방법(S400)은 입력영상 입력단계(S410); 영역 분리단계(S420); 특이점 추출단계(S430); 및 판정단계(S440 내지 S480)를 구비할 수 있다.
입력영상 입력단계(S410)에는 검사 대상에 대한 영상에 해당하는 입력 영상 을 입력받는다. 영역 분리단계(S420)에는 입력 영상에서 패턴이 형성된 영역인 패턴 영역과 패턴이 형성되지 아니한 영역인 공간 영역을 분리한다.
특이점 추출단계(S430)에는 패턴 영역과 공간 영역에서 불량 후보에 해당하는 특이점을 추출한다. 판정단계(S440 내지 S480)에는 특이점들로부터 검사 대상이 불량인지 여부를 판정한다.
이때, 입력 영상은 입력 영상 정보로 표현되고, 입력 영상 정보는 입력 영상을 구성하는 각각의 픽셀에 대한 계조에 대한 정보를 포함한다. 계조는 각각의 픽셀의 밝기에 대한 정보를 수치화 한 정보에 해당한다.
입력 영상은 모노 영상 또는 칼라 영상이 될 수 있다. 모노 영상은 각각의 픽셀이 흑색 또는 백색의 밝기 정도에 따른 계조로 표현될 수 있다. 이때, 각각의 픽셀에 대하여 계조가 8 비트로 표현되는 경우에 0~255로 표현될 수 있다.
칼라 영상은 각각의 픽셀이 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 중의 어느 하나를 표시하고, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 각각의 밝기 정도에 따른 계조에 의하여 표현될 수 있다. 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 표현하는 각각의 픽셀의 계조는 8 비트로 표현되는 경우에 0~255로 표현될 수 있다. 하나의 표시 화소는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 각각의 조합에 의하여 표현될 수 있다.
한편, 검사 대상의 입력 영상은 반사 조명 또는 투과 조명에 의하여 촬영될 수 있다. 반사 조명에 의하여 검사 대상의 입력 영상이 촬영되는 경우에, 패턴은 밝은 색으로 공간은 어두운 색으로 구분될 수 있다.
다른 실시예로서, 투과 조명에 의하여 검사 대상의 입력 영상이 촬영되는 경 우에, 촬영되는 입력 영상이 그림자 영상이므로, 패턴은 어두운 색으로, 공간은 밝은 색으로 구분될 수 있다.
영역 분리단계(S420)에는 입력 영상에 대한 평활화 작업을 수행하여, 입력 영상에서 패턴 영역과 공간 영역을 분리할 수 있다. 패턴 영역은 입력 영상에서 패턴이 형성된 영역이다. 공간 영역은 입력 영상에서 패턴이 형성되지 아니한 영역이다.
또한, 입력 영상에는 패턴 영역과 공간 영역의 경계에 해당하는 경계 영역이 포함될 수 있다. 경계 영역은 패턴 영역의 계조와 공간 영역의 계조의 중간 계조를 가질 수 있다.
영역 분리단계(S420)에 계조가 설정된 제1 기준 계조보다 큰 픽셀의 영역이 제1 영역이 되고, 계조가 설정된 제2 기준 계조보다 작은 픽셀의 영역이 제2 영역이 될 수 있다. 이때, 영역 분리단계(S420)는 입력 영상의 종류에 따라 다르게 작동될 수 있다.
입력 영상이 반사 조명에 의하여 입력되는 경우에, 제1 기준 계조가 패턴 기준 계조가 되고, 제1 영역은 패턴 영역이 될 수 있다. 이 경우, 제2 기준 계조가 공간 기준 계조가 되고, 제2 영역은 공간 영역이 될 수 있다.
즉, 계조가 설정된 패턴 기준 계조보다 큰 픽셀이 패턴 픽셀이 되고, 패턴 픽셀에 의하여 형성되는 영역이 패턴 영역이 될 수 있다. 또한, 계조가 설정된 공간 기준 계조보다 작은 픽셀이 공간 픽셀이 되고, 공간 픽셀에 의하여 형성되는 영역이 공간 영역이 될 수 있다.
예를 들어, 각각의 픽셀에 대한 계조가 0~255로 표현되는 경우에, 패턴 기준 계조가 200 계조가 되고, 공간 기준 계조가 50 계조가 될 수 있다. 이 경우, 계조가 200 계조보다 큰 계조의 픽셀은 패턴 영역이 될 수 있다. 또한, 계조가 50 계조보다 작은 계조의 픽셀은 공간 영역이 될 수 있다.
입력 영상이 투과 조명에 의하여 입력되는 경우에, 제1 기준 계조(200)가 공간 기준 계조가 되고, 제1 영역은 공간 영역이 될 수 있다. 이 경우, 제2 기준 계조(50)가 패턴 기준 계조가 되고, 제2 영역은 패턴 영역이 될 수 있다.
즉, 계조가 설정된 공간 기준 계조보다 큰 픽셀이 공간 픽셀이 되고, 공간 픽셀에 의하여 형성되는 영역이 공간 영역이 될 수 있다. 또한, 계조가 설정된 패턴 기준 계조보다 작은 픽셀이 패턴 픽셀이 되고, 패턴 픽셀에 의하여 형성되는 영역이 패턴 영역이 될 수 있다.
예를 들어, 각각의 픽셀에 대한 계조가 0~255로 표현되는 경우에, 공간 기준 계조가 200 계조가 되고, 패턴 기준 계조가 50 계조가 될 수 있다. 이 경우, 계조가 200 계조보다 큰 계조의 픽셀은 공간 영역이 될 수 있다. 또한, 계조가 50 계조보다 작은 계조의 픽셀은 패턴 영역이 될 수 있다.
한편, 영역 분리단계(S420)에는 입력 영상을 제1 기준 계조와 제2 기준 계조에 의하여 각각 이진화할 수 있다. 이를 위하여, 영역 분리단계(S420)는 제1 이진화 단계 및 제2 이진화 단계를 포함할 수 있다.
제1 이진화 단계에는 입력 영상에 포함된 모든 픽셀에 대하여, 계조가 설정된 제1 기준 계조보다 큰 픽셀들에는 제1값을 할당할 수 있다. 제2 이진화 단계에 는 입력 영상에 포함된 모든 픽셀에 대하여, 계조가 설정된 제2 기준 계조보다 작은 픽셀들에는 제2값을 할당할 수 있다.
본 실시예의 경우, 영역 분리단계(S420)에는 입력 영상을 패턴 기준 계조와 공간 기준 계조에 의하여 각각 이진화할 수 있다.
이때, 반사 조명에 의한 경우, 제1 이진화 단계에는 입력 영상에 포함된 모든 픽셀에 대하여, 계조가 설정된 패턴 기준 계조보다 큰 픽셀들에는 255 값을 할당할 수 있다. 또한, 제2 이진화 단계에는 입력 영상에 포함된 모든 픽셀에 대하여, 계조가 설정된 공간 기준 계조보다 작은 픽셀들에는 0 값을 할당할 수 있다.
또한, 투과 조명에 의한 경우, 제1 이진화 단계에는 입력 영상에 포함된 모든 픽셀에 대하여, 계조가 설정된 공간 기준 계조보다 큰 픽셀들에는 255 값을 할당할 수 있다. 또한, 제2 이진화 단계에는 입력 영상에 포함된 모든 픽셀에 대하여, 계조가 설정된 패턴 기준 계조보다 작은 픽셀들에는 0 값을 할당할 수 있다.
특이점 추출단계(S430)에는 패턴 영역과 공간 영역에서 불량 후보에 해당하는 특이점을 추출한다. 이때, 불량 후보가 될 수 있는 특이점은 제1 영역으로 둘러싸인 것으로, 계조가 설정된 제2 기준 계조보다 작은 픽셀이 될 수 있다. 또한, 제2 영역으로 둘러싸인 것으로, 계조가 설정된 제1 기준 계조보다 큰 픽셀이 될 수 있다.
즉, 본 실시예에서 특이점은 패턴 영역으로 둘러싸인 공간 픽셀 및/또는 공간 영역으로 둘러싸인 패턴 픽셀이 될 수 있다.
특이점은 불량 후보가 될 수 있다. 즉, 패턴 영역이 있어야할 위치에 공간 픽셀이 존재하거나, 공간 영역이 있어야할 위치에 패턴 픽셀이 존재하는 경우에는 입력 영상에서 불량으로 판단될 가능성이 커진다.
다만, 특이점이 불량 후보가 될 수 있더라고, 특이점이 이물질이 얹혀있어서 영상에서 불량 후보로 보일 수 있다. 따라서, 입력 영상에서 차이가 있다고 하더라도, 모두 불량으로 확정할 수는 없다. 따라서, 판정단계(S440 내지 S480)에서 특이점이 불량으로 판단될 수 있는지를 검증할 수 있다.
판정단계(S440 내지 S480)에는 특이점들로부터 검사 대상이 불량인지 여부를 판정한다. 이를 위하여, 판정단계(S440 내지 S480)는 계조오차 산출단계(S440), 의심 특이점 선별단계(S450), 특이점 개수 비교단계(S460), 특이형상 생성단계(S470), 및 양불 판단단계(S480)를 구비할 수 있다.
계조오차 산출단계(S440)에는 각각의 특이점의 계조와 기준 계조의 차에 해당하는 계조 오차를 산출한다. 의심 특이점 선별단계(S450)에는 입력 영상에 포함된 모든 특이점들 중에서 계조 오차가 설정된 허용 오차보다 큰 의심 특이점을 선별한다.
특이점 개수 비교단계(S460)에는 의심 특이점의 개수를 설정된 기준 개수와 비교한다. 특이형상 생성단계(S470)에는 의심 특이점이 기준 개수 이상인 경우에 의심 특이점들을 연결하는 특이 형상을 생성한다.
양불 판단단계(S480)에는 특이 형상으로부터 검사 대상의 불량품 또는 양품 여부를 판단한다.
계조오차 산출단계(S440)에는 각각의 영역에 대하여 모든 특이점들에 대하여 계조 오차를 산출할 수 있다. 계조 오차는 각각의 특이점의 계조와 기준 계조의 차가 될 수 있다. 계조 오차는 패턴 영역과 공간 영역 각각에서 특이점의 계조가 기준 계조로부터 얼마만큼 떨어져 있는가를 보여주는 거리값이 될 수 있다.
의심 특이점 선별단계(S450)에는 입력 영상에 포함된 모든 특이점들 중에서 의심 특이점을 선별한다. 이때, 의심 특이점은 계조 오차가 설정된 허용 오차보다 큰 픽셀이 될 수 있다.
본 실시예에서, 반사 조명에 의하여 입력 영상이 입력되는 경우, 패턴 기준 계조가 200이라면 패턴 영역에 둘러싸인 199의 계조 값을 갖는 픽셀도 특이점이 될 수 있다. 즉, 패턴 영역에 둘러싸인 189의 계조 값을 갖는 픽셀도 패턴 영역에 둘러싸인 100의 계조 값을 갖는 픽셀과 동일하게 불량 후보로 취급될 수 있다.
이 경우, 허용 오차(예를 들어 10)를 둔다면, 199 계조 값의 픽셀은 패턴 기준 계조로부터 거리값에 해당하는 계조 오차가 1이 되고, 허용 오차 범위 안에 있으므로, 불량 후보에서 제외될 수 있다.
즉, 의심 특이점 선별단계(S450)에는 기준 계조 대비 허용 오차 내에서 발생하는 특이점인지 허용 오차를 벗어난 특이점인지를 다시 한번 가려낼 수 있다.
특이점 개수 비교단계(S460)에는 의심 특이점의 개수를 설정된 기준 개수와 비교한다. 이때, 의심 특이점의 개수가 기준 개수보다 많아지면 불량으로 판단할 수 있으므로, 의심 특이점의 개수가 기준 개수보다 큰 경우를 검사 대상의 불량의 위험도가 높은 경우로 판단할 수 있다.
즉, 허용 오차를 벗어난 의심 특이점의 개수가 기준 개수(예를 들어, 25개) 이상이 되면 불량의 위험도가 높을 것으로 판단하고, 다음 단계에서 진정한 불량인지 여부를 다시 한번 판단할 수 있다.
이때, 특이형상 생성단계(S470)에서 특이 형상을 생성하고, 특이 형상의 위치 및 형태로부터 진정한 불량인지 여부를 판단할 수 있다. 의심 특이점이 기준 개수 이상인 경우에, 특이형상 생성단계(S470)에는 의심 특이점들을 연결하는 특이 형상을 생성한다. 예를 들어, 의심 특이점이 25개 이상인 경우에 각각의 의심 특이점의 외곽 경계점들을 연결하여, 외곽선에 의하여 형성되는 특이 형상을 생성할 수 있다.
특이 형상으로부터 검사 대상의 불량품 또는 양품 여부를 판단하는 양불 판단단계(S480)에는 특이 형상의 위치 및 형태에 따라 검사 대상이 불량품인지 양품인지를 판정할 수 있다.
특이 형상은 원형, 사다리꼴, 마름모 형상, 사각형, 삼각형, 타원형, 곡선형 등등의 특정 형태가 될 수 있으며, 그 위치 및 형태에 따라 이물질에 의한 과검출인지 또는 에칭이나 기타 사유의 진성 불량인지 여부를 추정해 낼 수 있게 된다.
한편, 반도체 기판의 광학적 검사 방법(S400)은 특이 형상의 형태와 특이 형상의 위치에 따라 양품 또는 불량품이 정의된 데이터 베이스를 생성하는 별도의 단계를 구비할 수 있다. 이 경우, 양불 판단단계(S480)에 특이 형상의 위치 및 형태를 그 데이터 베이스를 참조하여, 검사 대상이 불량품인지 양품인지 여부를 판정할 수 있다.
본 발명에 따르면, 검사 대상에 대한 입력 영상에서 불량 후보가 되는 특이 점들을 추출하고, 특이점의 발생 위치와 특이점의 형상에 따라 반도체 기판의 양품 또는 불량품을 판정할 수 있다.
따라서, 실제 불량이 아닌 특이점을 광학적 특성에 따라 선별하여, 광학적 검사에 의한 과검출을 효과적으로 통제할 수 있다. 그에 따라, 본 발명에 의한 광학적 검사의 정확도를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예로서, 반도체 기판의 광학적 검사장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 반도체 기판의 광학적 검사장치를 구체적으로 구현한 검사부를 포함한 일부 구성요소들을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 반도체 기판의 광학적 검사장치에서 반도체 기판을 촬영하기 위하여 조명 및 카메라를 포함하는 검사부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 바람직한 실시예로서, 반도체 기판의 광학적 검사 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.

Claims (13)

  1. (a) 검사 대상에 대한 영상에 해당하는 입력 영상을 입력받는 단계;
    (b) 상기 입력 영상에서 패턴이 형성된 영역인 패턴 영역과 패턴이 형성되지 아니한 영역인 공간 영역을 분리하는 단계;
    (c) 상기 패턴 영역과 상기 공간 영역에서 불량 후보에 해당하는 특이점을 추출하는 단계; 및
    (d) 상기 특이점들로부터 상기 검사 대상이 불량인지 여부를 판정하는 단계를 구비하고,
    상기 입력 영상이 입력 영상 정보로 표현되고, 상기 입력 영상 정보가 각각의 픽셀에 대한 밝기에 대한 정보에 해당하는 각각의 계조를 포함하는 반도체 기판의 광학적 검사 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 계조가 설정된 패턴 기준 계조보다 큰 픽셀이 패턴 픽셀이 되고, 상기 패턴 픽셀에 의하여 형성되는 영역이 상기 패턴 영역이 되고,
    상기 계조가 설정된 공간 기준 계조보다 작은 픽셀이 공간 픽셀이 되고, 상기 공간 픽셀에 의하여 형성되는 영역이 상기 공간 영역이 되는 반도체 기판의 광학적 검사 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 계조가 설정된 패턴 기준 계조보다 작은 픽셀이 패턴 픽셀이 되고, 상기 패턴 픽셀에 의하여 형성되는 영역이 상기 패턴 영역이 되고,
    상기 계조가 설정된 공간 기준 계조보다 큰 픽셀이 공간 픽셀이 되고, 상기 공간 픽셀에 의하여 형성되는 영역이 상기 공간 영역이 되는 반도체 기판의 광학적 검사 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 특이점이, 상기 패턴 영역으로 둘러싸인 상기 공간 픽셀, 및 상기 공간 영역으로 둘러싸인 상기 패턴 픽셀을 포함하는 반도체 기판의 광학적 검사 방법.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 (b) 단계가,
    상기 입력 영상에 포함된 모든 픽셀에 대하여, 상기 계조가 설정된 제1 기준 계조보다 큰 픽셀들에는 제1값을 할당하는 단계, 및
    상기 입력 영상에 포함된 모든 픽셀에 대하여, 상기 계조가 설정된 제2 기준 계조보다 작은 픽셀들에는 제2값을 할당하는 단계를 구비하는 반도체 기판의 광학적 검사 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 특이점이 픽셀 단위로 정의되고,
    상기 (d) 단계가,
    (d1) 각각의 상기 특이점의 계조와 기준 계조의 차에 해당하는 계조 오차를 산출하는 단계,
    (d2) 상기 입력 영상에 포함된 모든 특이점들 중에서 상기 계조 오차가 설정된 허용 오차보다 큰 의심 특이점을 선별하는 단계,
    (d3) 상기 의심 특이점의 개수를 설정된 기준 개수와 비교하는 단계,
    (d4) 상기 의심 특이점이 상기 기준 개수 이상인 경우에 상기 의심 특이점들을 연결하는 특이 형상을 생성하는 단계, 및
    (d5) 상기 특이 형상으로부터 상기 검사 대상의 불량품 또는 양품 여부를 판단하는 단계를 구비하고,
    상기 특이 형상의 형태와 상기 특이 형상의 위치에 따라 양품 또는 불량품이 정의된 기준 정보를 생성하는 단계를 더 구비하는 반도체 기판의 광학적 검사 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 (d5) 단계에 상기 기준 정보를 참조하여 상기 검사 대상의 불량품 또는 양품 여부를 판정하는 반도체 기판의 광학적 검사 방법.
  8. 검사 대상에 대한 영상에 해당하는 입력 영상을 입력받는 검사부;
    상기 입력 영상에서 패턴이 형성된 영역인 패턴 영역과 패턴이 형성되지 아니한 영역인 공간 영역을 분리하고, 상기 패턴 영역과 상기 공간 영역에서 불량 후보에 해당하는 특이점을 추출하고, 상기 특이점들로부터 상기 검사 대상이 불량인지 여부를 판정하는 제어부; 및
    상기 입력 영상의 영상 정보 및 상기 특이점에 대한 정보가 저장되는 저장부를 구비하는 반도체 기판의 광학적 검사 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 입력 영상이 입력 영상 정보로 표현되고, 상기 입력 영상 정보가 각각의 픽셀에 대한 밝기에 대한 정보에 해당하는 각각의 계조를 포함하는 반도체 기판의 광학적 검사 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 계조가 설정된 제1 기준 계조보다 큰 픽셀의 영역이 제1 영역이 되고, 상기 계조가 설정된 제2 기준 계조보다 작은 픽셀의 영역이 제2 영역이 되는 반도체 기판의 광학적 검사 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 특이점이, 상기 제1 영역으로 둘러싸인 상기 계조가 설정된 제2 기준 계조보다 작은 픽셀, 또는 상기 제2 영역으로 둘러싸인 상기 계조가 설정된 제1 기 준 계조보다 큰 픽셀인 반도체 기판의 광학적 검사 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    각각의 상기 특이점의 계조와 기준 계조의 차에 해당하는 계조 오차가 설정된 허용 오차보다 큰 의심 특이점을 선별하고, 상기 의심 특이점이 설정된 기준 개수 이상인 경우에 상기 의심 특이점들을 연결하는 특이 형상을 생성하고, 상기 특이 형상으로부터 상기 검사 대상의 불량품 또는 양품 여부를 판단하는 반도체 기판의 광학적 검사 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 저장부에 상기 특이 형상의 형태와 상기 특이 형상의 위치에 따라 양품 또는 불량품이 정의된 것으로, 상기 검사 대상의 불량품 또는 양품 여부를 판정의 기준이 되는 기준 정보가 저장되는 반도체 기판의 광학적 검사 장치.
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