(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動ステージに載置された被観察対象物を拡大視する変倍機能を有する顕微鏡本体と、前記変倍機能を通して前記被観察対象物を撮影する撮像部と、この撮像部で撮影された画像を表示するモニタを備えた検査用顕微鏡装置において、
前記被観察対象物を欠陥解析部により解析して得た各欠陥の位置及び大きさの欠陥データを入力するデータ入力手段と、
このデータ入力手段により入力された前記各欠陥の位置の欠陥データに基づいて各欠陥を前記顕微鏡本体の観察視野内に入るように前記電動ステージを移動制御し、かつ前記入力手段により入力された各欠陥の大きさの欠陥データに基づいて前記モニタ上に表示される欠陥が観察するのに最適な大きさになる観察倍率に前記顕微鏡本体の変倍機能を変更する制御部と、
を備えたことを特徴とする欠陥検出用顕微鏡装置。
【請求項２】
前記入力手段は、欠陥検出装置により検出された前記被観察対象物の各欠陥の位置及び大きさの欠陥データを前記制御部に入力することを特徴とする請求項１記載の欠陥検出用顕微鏡装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記顕微鏡本体の前記電動ステージと変倍機能を制御する第１のコンピュータと、画像データの記録及び再表示を行う第２のコンピュータに分離され、前記第１のコンピュータを前記顕微鏡本体と共にクリーンルーム内に配置し、前記第１のコンピュータに通信回線を介して該第２のコンピュータを前記クリーンルーム外に配置し、前記第２のコンピュータは前記第１のコンピュータから欠陥の画像を取り込む動作と蓄積された欠陥の画像の確認を同時に行うことを特徴とする請求項１記載の欠陥検出用顕微鏡装置。
【請求項４】
前記制御部は、最初に前記変倍機能の倍率を低倍率に設定した状態で前記観察視野内の欠陥を視野中心に合わせた後、前記変倍機能の倍率を最適な高倍率に設定することを特徴とする請求項１記載の欠陥検出用顕微鏡装置。
【請求項５】
前記制御部は、蓄積された複数の欠陥画像を縮小して前記モニタに一括表示し、前記一括表示された各欠陥画像から２つの欠陥を選択してモニタに同時に表示することを特徴とする請求項１記載の欠陥検出用顕微鏡装置。
【請求項６】
前記変倍機能は、電動レボルバー又は電動ズームからなることを特徴とする請求項１記載の欠陥検出用顕微鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体ウエハや液晶基板の製造工程に用いられ、欠陥の拡大観察を行う欠陥検出用顕微鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハや液晶基板の製造工程に用いられる顕微鏡の用途の一つに、微細な傷、ゴミ、パターン不良といった欠陥の検出及び確認がある。これは製造過程で不良品の元になる傷、ゴミ、パターン不良等を顕微鏡観察で見付けたり、特殊照明下でウエハや液晶基板を置く目視観察装置や、専用の欠陥検出装置等により見付けられた欠陥に対しては、その一つ一つを顕微鏡により再度拡大観察して欠陥かどうかを人間が確認している。
【０００３】
ここで、欠陥の拡大観察の一般的な方法としては、次のようにして行われている。
まず、欠陥検出装置から与えられたウエハ又は液晶基板内の欠陥の存在する位置情報を元に、顕微鏡ステージにセットされたウエハ又は液晶基板を欠陥のある位置が観察視野内に入るように移動させる。この場合、移動手段としてはステージに取付けられたスケールカウンタの表示により手動で移動させる場合や、コンピュータ等を用いた電動ステージでの移動がある。
【０００４】
次に顕微鏡の光学系を用いて拡大観察を行うが、ウエハ又は液晶基板に存在する欠陥位置が観察視野内に入るように電動ステージを移動させても、スケールカウンタや電動ステージの精度が欠陥検出装置のステージ精度と異なるため、高倍率の観察では欠陥位置が観察視野内にないことが多い。このため、予め低倍率で観察を行い、欠陥と思われる所を観察視野の中心に手動操作で移動させる。
【０００５】
その後、高倍率の観察に切替え、欠陥の内容や原因を詳しく観察する。この場合、欠陥の画像を写真やＴＶカメラ画像から直接印刷できるビデオプリンタ等で印刷して残しておくこともできる。
【０００６】
以上は一つの欠陥を観察する場合であるが、このような手順はすべての欠陥に対して行われるものである。なぜならば、欠陥検出装置では欠陥の存在する位置とおおよその大きさと種類が分かっても、何の欠陥であるかの判断は最終的に人間が行なわなければならないからである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、欠陥検出装置で見付けられる欠陥は、ごく僅かになることは少なく、通常は数百点以上の数になる。また、すべての欠陥が不良品の元になるとは限らないが、不良品になるかどうかを判断するには、すべての欠陥を顕微鏡で観察する必要がある。
【０００８】
前述した手法によりすべての欠陥を観察するには、一点一点についてステージの移動、低倍率で観察、観察視野中心への移動、高倍率での観察、判断、記録の作業を繰返さなければなれず、膨大な作業時間が必要となる。
【０００９】
通常は専任の作業者がこれら一連の作業を行っているが、これらの作業の中で作業者みずから行なわなければならない項目は、高倍率での観察、判断、記録だけである。ステージの移動はコンピュータ等により制御される電動ステージを用いれば作業者が行う必要はない。
【００１０】
また、移動後、高倍率観察でも欠陥が観察視野内に入るようにステージを移動させれば、低倍率での観察、観察視野中心への移動は行う必要がなくなる。
このように従来の観察方法では、本来作業者が必ず行なわなければならない項目以外の作業も行っており、長時間の作業が必要となっていた。
【００１１】
本発明は、上記のような問題点を改善し、欠陥検出装置により見付けられた欠陥を短時間に拡大観察、判断を行うことができる欠陥検出用顕微鏡装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、電動ステージに載置された被観察対象物を拡大視する変倍機能を有する顕微鏡本体と、前記変倍機能を通して前記被観察対象物を撮影する撮像部と、この撮像部で撮影された画像を表示するモニタを備えた検査用顕微鏡装置において、前記被観察対象物を欠陥解析部により解析して得た各欠陥の位置及び大きさの欠陥データを入力するデータ入力手段と、このデータ入力手段により入力された前記各欠陥の位置の欠陥データに基づいて各欠陥を前記顕微鏡本体の観察視野内に入るように前記電動ステージを移動制御し、かつ前記入力手段により入力された各欠陥の大きさの欠陥データに基づいて前記モニタ上に表示される欠陥が観察するのに最適な大きさになる観察倍率に前記顕微鏡本体の変倍機能を変更する制御部とを備えたものである。
【００１３】
【作用】
このような構成の欠陥検出用顕微鏡装置にあっては、電動ステージの移動、低倍率での観察、観察視野中心への移動、高倍率での画像データの記録が自動的に行なわれるので、作業者は顕微鏡の操作を行なう必要がない。
【００１４】
従って、本顕微鏡装置が動作している間、作業者は以前に記録された半導体ウエハや液晶基板等の欠陥の確認や判断を行なえる。また、被観察対象物を本顕微鏡装置に自動搬送装置の組み合わせることにより、搬送から検査までの工程を完全自動化することが可能になる。
【００１５】
【実施例】
以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
図１は、本発明による欠陥検出用顕微鏡装置のシステム構成例を示すものである。図１において、１は顕微鏡本体で、この顕微鏡本体１には倍率の異なる複数の対物レンズ３がセットされた電動レボルバ２が備えられている。
【００１６】
また、顕微鏡本体１下方に電動ステージ４が光学軸に対して直交する方向に移動可能に設けられると共に、この電動ステージ４を光学軸方向に移動するオートフォーカス駆動部５が設けられている。
【００１７】
ここで、上記電動ステージ４は電動ステージ制御部６により制御され、またオートフォーカス駆動部５はオートフォーカス制御部７により制御される。
さらに、顕微鏡本体１には光学系より得られる被観察対象物の光像を電動ズーム８を通して撮影するＴＶカメラ９が設けられ、このＴＶカメラ９で撮影された映像はＴＶモニタ１０に映し出され、観察できるようになっている。
【００１８】
ここで、電動ステージ４に載置される被観察対象物１１として半導体ウエハであるか、液晶基板であるかによって大きさや形の異なる顕微鏡本体が用いられることは言うまでもない。
【００１９】
一方、１２はＴＶカメラ９で撮影された映像を取込むＴＶ画像入力装置、１３はこのＴＶ画像入力装置１２に取込まれた映像から半導体ウエハ１１に存する欠陥の種類、大きさ等を解析する欠陥解析装置で、これらＴＶ画像入力装置１２に取込まれた映像及び欠陥解析装置１３で解析された結果は制御用コンピュータ１４にそれぞれ入力される。
【００２０】
この制御用コンピータ１４は、電動ステージ制御部６に制御指令を与えて顕微鏡本体１の電動ステージ３上に載せられた被観察対象物１１に存在する欠陥のある位置が観察視野内に入るように自動的に移動制御する電動ステージ制御機能と、オートフォーカス制御部７に制御指令を与えて電動ステージ４を光学軸方向に対物レンズ３と共に相対的に移動制御して自動的にピントを合せるオートフォーカス制御機能と、観察倍率を変更するために電動レボルバ２又は電動ズーム８を制御する制御機能と、入力されたＴＶ画像データを記録する機能と、表示及び印字する機能を有している。
【００２１】
また、１５は制御用コンピュータ１４で処理されて適切な大きさに拡大された画像データの表示や顕微鏡の状態を表示するコンピュータ用モニタ，１６はその画像データを記録するデータ記録装置、１７は同じく画像データを印字する印刷装置である。
【００２２】
次に上記のように構成された欠陥検出用顕微鏡装置の作用を述べる。
図２は図示しない欠陥検出装置により検出された被観察対象物１１として液晶基板の欠陥データ例を示すもので、（ａ）は基板内の欠陥の位置を示し、（ｂ）はその座標データを示している。
【００２３】
このようなデータは本顕微鏡装置の制御用コンピュータ１４に取込まれる。この場合、データの入力手段としては、データを記録紙の形で出力して観察者が入力装置よりデータを入力したり、データをフロッピーディスクに納めて入力装置にセットするか、又はデータをネットワーク等の通信回線により入力するかのいずれにより行ってもよい。
【００２４】
かくして、制御用コンピュータ１４に図２に示すような液晶基板の欠陥データが取込まれると、この欠陥データは次のような手順により処理される。
（ａ）電動ステージ４にセットされた液晶基板１１のｘ−ｙ座標の基準位置（原点）を合せる。これは欠陥検出装置の座標データと本顕微鏡装置の原点を合せるもので、手動で行う場合や、特定のマークと画像認識装置（本例では欠陥解析装置）を用いて自動的に行う場合等がある。
（ｂ）欠陥のある最初の位置へ電動ステージ４を移動させ、オートフォーカス駆動部５によりピントを合せる。
（ｃ）初めはレボルバ２を切替制御して低倍率で観察され、ＴＶ画像入力装置１２を介して入力されるＴＶカメラ９からの画像データを用いて欠陥解析装置１３により、観察視野内にある欠陥を探し出す。ここで、欠陥の検出方法の一例を図３に示す。
【００２５】
図３（ａ）はＴＶカメラ９から得られる原画像である。これを繰返しパターンのの特徴から、パターン周期分だけ横又は縦に移動させたものが同図（ｂ）である。図中２２、２３が欠陥である。２４は横にずらしたための無効領域である。
【００２６】
これら図３（ａ），（ｂ）の画像に対して排他的論理和の処理を施すと、同図（ｃ）のように欠陥２２，２３だけを抽出できる。さらに、この画像と原画像とを比較すると、図３（ｄ）に示すように実際に存在する欠陥２２だけを探し出せる。欠陥を特定できれば、一般的に知られている画像解析の諸手法を用いて、観察視野内にある欠陥の視野中心からのずれ量ｘ，ｙと大きさが求められる。
（ｄ）ここで得られた欠陥位置のずれ量ｘ，ｙを元に予め分かっている変換式に従って実際の移動量に変換し、電動ステージ４を移動させて欠陥を観察視野中心に移動させる。図３（ｅ）はこの状態を示す。
（ｅ）次に大きさ情報を元に、この欠陥を観察するのに適した倍率に変更する。これには、電動レボルバ２により対物レンズを交換したり、電動ズームレンズ８を調節して行う。図３（ｆ）が求めるべき欠陥の拡大画像である。
（ｆ）適切な大きさに拡大された画像はＴＶ画像入力装置から制御用コンピュータ１４に入力され、コンピュータ用モニタ１５の画面に表示し、データ記録装置１６に保存される。また、設定により印刷装置１７により印刷も行う。
（ｇ）上記の操作は一つの欠陥を観察する場合であるが、各欠陥に対して上記（ｂ）から（ｆ）までの操作を順次繰返す。
【００２７】
図４は以上の処理の流れをフローチャートにて示すものである。
即ち、図４において、ステップＳ１にて登録原点へ移動し、ステップＳ２にて予め登録されている原点マークを探して中心位置のズレ量を求め、ステップＳ３にてこのズレ量を補正した座標系（原点）を定義する。
【００２８】
このように欠陥座標原点の設定がなされると、ステップＳ４にて１ポイント目の欠陥座標へ移動させ、ステップＳ５にて中心からのズレ量ｘ，ｙ、大きさを求める。
【００２９】
次にステップＳ６にてズレ量ｘ，ｙ分だけステージを移動させ、視野中心に欠陥を移動させ、ステップＳ７にて大きさの情報から適当な大きさに拡大する。そして、ステップＳ８にて画像を取込み、その後ステップＳ９にて低倍率へ変更し、次のポイントの欠陥座標へ移動させるためステップＳ４に戻り、同様の処理が行われる。
【００３０】
このように本実施例による欠陥検出用顕微鏡装置においては、いずれも自動で行なわれるので、作業者は本顕微鏡装置の操作を行う必要がない。特に半導体ウエハや液晶基板を自動的に電動ステージ４にセットできるローダ／アンローダ装置を付加し、欠陥検出装置からのデータを通信回線で入力するようにしておけば、作業者は一切の操作をする必要がなくなる。従って、作業時間の大幅な短縮が可能となる。
【００３１】
また、コンピュータ内に画像を蓄積する場合、観察像をディスプレイに表示した後、必要なものだけを印刷することもできるので、印刷時間の短縮を図ることができる。写真の場合、現像に時間がかかってしまう。例えばポラロイド写真でも数分程度必要であり、ビデオプリンタの場合も印刷に数分かかってしまう。これに対して、コンピュータに記録する場合には数秒で終わるので、時間短縮を図ることができる。さらに、必要な画像だけを印刷するようにすれば、印刷経費の削減を図ることができる。
【００３２】
このように作業者は本顕微鏡装置の動作終了後、制御用コンピュータ１４のデータ記録装置１６内に蓄積された欠陥の画像をコンピュータ用モニタ１５に表示して確認したり、印刷装置１７による印刷結果を見るだけでよい。
【００３３】
図５は本発明の他の実施例におけるコンピュータ側の構成を示すものである。本実施例においては、顕微鏡本体１側の電動ステージ４、オートフォーカス駆動部５、観察倍率を変更するために電動レボルバ２又は電動ズーム８を制御するコンピュータ１４Ａと画像データの記録及び再表示を行うコンピュータ１４Ｂとに分け、これら両コンピュータ１４Ａ，１４Ｂ間を通信回線１８により接続した例を示すものである。
【００３４】
このような構成の欠陥検出用顕微鏡装置において、欠陥の画像を取込む動作は制御コンピュータ１４Ａにより自動的に行われ、通信回線１８を通じてコンピュータ１４Ｂに転送され記録される。このコンピュータ１４Ｂは転送されてくる画像の記録とすでに記録されている画像の再表示を同時に行うことができる。
【００３５】
このような構成とすれば、欠陥の画像を取込む動作とすでに蓄積された欠陥画像の確認を同時に行うことが可能となる。従って、作業者はすでに記録された一つ前の半導体ウエハ又は液晶基板の欠陥画像をコンピュータ１４Ｂで行うことができ、作業時間の短縮を図ることができる。
【００３６】
また、コンピュータを機能別に２つに分けることは、データ記録・表示コンピュータを顕微鏡から離れた所に配置することが可能となる。通常、このような顕微鏡はクリーンルームと呼ばれる所に設置されるが、データ記録・画像表示コンピュータをクリーンルームの外（例えば事務所）に設置すれば、クリーンスーツといった服を着なくてすむようになり、作業環境を改善することができる。
【００３７】
ここで、コンピュータ内に蓄積された欠陥の画像としては、図６（ａ）に示すように複数の欠陥画像を小さくして一括表示しておき、必要な例えば図示２０の欠陥だけを選択して同図（ｂ）に示すように正規の大きさにして表示することも考えられる。さらに、この応用として欠陥を分類して表示したり、図６（ｃ）のように２つの欠陥、例えば図示２０と２１とを比較してみることも可能になる。
【００３８】
このように欠陥のＴＶ画像をコンピュータ内に蓄積できるようにしておけば、欠陥の確認や判断を短時間で正確に行うことができ、さらに画像すべてを写真や印刷して残しておく必要がなくなり、時間短縮と経費削減が可能となる。
【００３９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、欠陥検出装置から得られる欠陥の拡大観察、判断を自動的に行うようにしたので、作業時間の大幅な短縮、欠陥確認作業の効率向上、コスト削減及び作業環境の改善を図ることができる欠陥検出用顕微鏡装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による欠陥検出用顕微鏡装置の一実施例を示すシステム構成図。
【図２】欠陥検出装置により検出された欠陥データの一例を示す図。
【図３】同実施例において、欠陥の検出方法の一例を説明するための図。
【図４】同実施例の作用を説明するためのフローチャート。
【図５】本発明の他の実施例におけるコンピュータ側のブロック構成図。
【図６】同実施例において、コンピュータ内に蓄積された欠陥画像の表示例の説明図。
【符号の説明】
１……顕微鏡本体、２……電動レボルバ、３……対物レンズ、４……電動ステージ、５……オートフォーカス駆動部、６……電動ステージ制御部、７……オートフォーカス駆動部、８……電動ズーム、９……ＴＶテレビ、１０……ＴＶニタ、１１……被観察対象物、１２……ＴＶ画像入力装置、１３……欠陥解析装置、１４，１４Ａ，１４Ｂ……制御用コンピュータ、１５……コンピュータのモニタ、１６……データ記録装置、１７……印刷装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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