(57)【要約】【課題】  従来の欠陥検査は、各ブロックについて、比較する各視野の画像同士が同一のパターンである必要がある。そのため、例えば、欠陥の位置が分かっていても、その位置へ移動し、より拡大した画像を取得して、自動的に欠陥を抽出することは困難であった。【解決手段】  低倍のレンズで周囲画像と輝度比較し、そこからレンズの倍率を段々高倍率に設定しながら、画像処理を行って欠陥の検査していく。またこのとき、同一パターンとの比較をせず、本来のパターンと欠陥とは、輝度波形の傾斜の傾きで区別する。【選択図】  図６
2007024565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の被写体像を拡大する顕微鏡と、拡大された被写体像を撮像し撮像した画面を出力する撮像装置と、該映像信号から上記基板内の欠陥を検出する画像処理装置と、上記基板を任意位置へ移動するＸＹＺステージ部と、装置全体を制御する制御ＰＣからなる外観検査装置の外観検査方法において、
上記顕微鏡の倍率をあらかじめ定めた倍率に設定し、該設定された倍率にて上記基板の被写体像を撮像し、撮像した画面全体の画像を複数のブロック画面に分割し、それぞれのブロック画面について異なるブロック面と輝度比較を行い、輝度が異なるブロック画面が無ければ、欠陥が無いと判定することを特徴とする外観検査方法。
【請求項２】
請求項１記載の外観検査方法において、上記それぞれのブロック画面について異なるブロック面と輝度比較を行い、輝度が異なるブロック画面があれば、該当するブロック画面を特異なブロック画面とし、該特異なブロック画面の中心位置が上記顕微鏡の光軸と通るようにＸＹＺステージ部を移動し、上記顕微鏡の倍率を所定の値に上げて設定し、該設定された倍率にて上記基板の被写体像を撮像し、撮像した画面全体の画像を複数のブロック画面に分割し、それぞれのブロック画面について異なるブロック面と輝度比較を行い、輝度が異なるブロック画面が無ければ、欠陥が無いと判定することを特徴とする外観検査方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれかに記載の外観検査方法において、上記輝度比較は、画素毎または複数の画素毎に行うことを特徴とする外観検査方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の外観検査方法において、上記倍率の設定を上記顕微鏡の対物レンズにて行うことを特徴とする外観検査方法。
【請求項５】
基板の被写体像を拡大する顕微鏡と、拡大された被写体像を撮像し撮像した画面を出力する撮像装置と、該映像信号から上記基板内の欠陥を検出する画像処理装置と、上記基板を任意位置へ移動するＸＹＺステージ部と、装置全体を制御する制御ＰＣからなる外観検査装置において、
上記制御ＰＣは、上記顕微鏡の倍率をあらかじめ定めた倍率に設定し、該設定された倍率にて上記基板の被写体像を撮像し、撮像した画面全体の画像を複数のブロック画面に分割し、それぞれのブロック画面について異なるブロック面と輝度比較を行い、輝度が異なるブロック画面が無ければ、欠陥が無いと判定することを特徴とする外観検査方法。
【請求項６】
請求項５記載の外観検査装置において、上記制御ＰＣは、上記それぞれのブロック画面について異なるブロック面と輝度比較を行い、輝度が異なるブロック画面があれば、該当するブロック画面を特異なブロック画面とし、該特異なブロック画面の中心位置が上記顕微鏡の光軸と通るようにＸＹＺステージ部を移動し、上記顕微鏡の倍率を所定の値に上げて設定し、該設定された倍率にて上記基板の被写体像を撮像し、撮像した画面全体の画像を複数のブロック画面に分割し、それぞれのブロック画面について異なるブロック面と輝度比較を行い、輝度が異なるブロック画面が無ければ、欠陥が無いと判定することを特徴とする外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡による拡大被写体像を撮像し、撮像した被写体像について欠陥検査等の画像処理を行う装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
外観検査装置は、例えば、透明ガラス基板（試料）上に形成された膜パターンに照明を照射して得られるパターン像を顕微鏡で拡大し、その画像を CCD（ Charge Coupled Device ）カメラ等の撮像装置で撮像して得られるパターン像を画像処理して外観検査をする検査装置である。
【０００３】
従来の検査装置の検査方法について、図７を用いて説明する。図７は従来の検査方法を説明するための図で、検査対象である基板（検査基板）を示す図である。図７において、検査基板を同じ配置のパターン毎に４ブロックに分けて、各ブロック間で一視野ごとに比較を行っている。例えば、ブロック A 701 の各視野 A1 、A2 、‥‥‥、Ap（p は自然数）の画像をテンプレートとして記録し、ブロック B 702 、ブロック C 703 、ブロック D 704 それぞれについて、該当する各視野（例えば、ブロック B 702 では、各視野の画像 B1 、B2 、‥‥‥、Bp 、ブロック C 703 では、各視野の画像 C1 、C2 、‥‥‥、Cp 、ブロック D 704 では、各視野の画像 D1 、D2 、‥‥‥、Dp ）の画像と比較することにより欠陥部を抽出していた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１７１５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術では、欠陥検査は、各ブロックについて、比較する各視野の画像同士が同一のパターンである必要がある。そのため、例えば、欠陥の位置が分かっていても、その位置へ移動し、より拡大した画像を取得して、自動的に欠陥を抽出することは困難であった。
即ち、欠陥として位置が分かっている場所と比較するためには、拡大してしまうので、基準となる正常なパターンがない。このため、顧客の要求に応えるためには、あらゆるパターンに対応出来るように、同じ大きさに拡大した画像をあらかじめ用意しておく必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では上記課題を解決するために、低倍のレンズで周囲画像と輝度比較し、そこからレンズの倍率を段々高倍率に設定しながら、画像処理を行って欠陥を検査していくものである。またこのとき、同一パターンとの比較をしないため、本来の基板のパターンも残ってしまうが、この本来のパターンと欠陥とは輝度波形の傾斜の傾きで区別するものである。
【０００７】
即ち、本発明の外観検査方法及び外観検査装置は、基板の被写体像を拡大する顕微鏡と、拡大された被写体像を撮像し撮像した画面を出力する撮像装置と、映像信号から基板内の欠陥を検出する画像処理装置と、基板を任意位置へ移動するＸＹＺステージ部と、装置全体を制御する制御ＰＣからなる外観検査装置において、制御ＰＣは、顕微鏡の倍率をあらかじめ定めた倍率に設定し、該設定された倍率にて基板の被写体像を撮像し、撮像した画面全体の画像を複数のブロック画面に分割し、それぞれのブロック画面について異なるブロック面と輝度比較を行い、輝度が異なるブロック画面が無ければ、欠陥が無いと判定するものである。
【０００８】
また、好ましくは、本発明の外観検査方法及び外観検査装置の制御ＰＣは、それぞれのブロック画面について異なるブロック面と輝度比較を行い、輝度が異なるブロック画面があれば、該当するブロック画面を特異なブロック画面とし、特異なブロック画面の中心位置が顕微鏡の光軸と通るようにＸＹＺステージ部を移動し、顕微鏡の倍率を所定の値に上げて設定し、設定された倍率にて基板の被写体像を撮像し、撮像した画面全体の画像を複数のブロック画面に分割し、それぞれのブロック画面について異なるブロック面と輝度比較を行い、輝度が異なるブロック画面が無ければ、欠陥が無いと判定するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、同一のパターン同士での比較でなくても欠陥抽出が可能であり、従来のように全ての視野を比較する必要がなくなるため、ポイント指定による被写体内の欠陥検出が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下本発明の実施例を図１〜図６により説明する。
【００１１】
図１は、本発明を実施するための外観検査装置の構成の一実施例を示すブロック図である。1 は被写体、11 は顕微鏡、2 は顕微鏡 11 の対物レンズ、3 は CCD（ Charge Coupled Device ）カメラ、4 は光源ユニット、5 はライトガイド、6 は制御 PC（ Personal Computer ）、7 はモニタ、8 はモータドライバユニット、9 は XY ステージ、10 は Z ステージである。
【００１２】
図１において、検査対象となる被写体 1 は、XY ステージ 9 に図示しない搬送ロボット等によって、XY ステージ 9 に戴置され、所定の検査が終われば、図示しない搬送ロボット等によってXY ステージ 9 から搬出される。
XY ステージ 9 に戴置された被写体 1 には、光源ユニット 4 から出力された光が、ライトガイド 5 と顕微鏡 11 、更に顕微鏡 11 の対物レンズ 2 を通過して、被写体 1 に照射される。
【００１３】
光源ユニット 4 からの光による反射光が、被写体 1 から、対物レンズ 2 から入射し、顕微鏡 11 内を通過して、拡大された被写体像が CCD カメラ 3 の 撮像面に結像する。結像した被写体像は光電変換され、映像信号が CCD カメラ 3 から制御 PC 6 に出力される。
なお、図１の実施例では、反射型照明によったが、透過型の照明装置からの透過光が顕微鏡 11 内を通過して拡大された被写体像が CCD カメラ 3 に結像しても良いし、反射型照明と透過型照明の両方を用いる照明であっても良い。
【００１４】
PC 6 は、あらかじめ定められたプログラムに従って、CCD カメラ 3 から入力された画像を処理して外観検査を行い、処理画像等をモニタ 7 に出力するほか、外観検査装置全般の制御を行う。例えば、制御 PC 6 は、モータドライバユニット 8 にアクセスし、モータドライバユニット 8 を介して XY ステージ 9 と Z ステージ 10 の動作を制御する。また例えば、図示しない搬送ロボットの搬送及び搬出の動作の制御を行うことができる。また、例えば、外部の中央操作卓と LAN（ Local Network Area ）接続してデータの送受及び外部の中央操作卓からの操作を受ける。
モニタ 7 は、制御 PC 6 から与えられた検査に必要な情報に関する表示データ（例えば、被写体像、検査データ等、検査装置の情報）を表示する。
【００１５】
次に、欠陥を検出するための外観検査の流れについて説明する。図６は本発明の一実施例の外観検査処理の動作例を示すフローチャートである。
検査が開始されると、XY ステージ 9 を移動し、被写体 1 の検査したい位置に CCD カメラ 3 が撮像できる位置へ移動させる。即ち、被写体 1 の検査したい位置の中心を CCD カメラ 3 の光軸、または顕微鏡の光軸が通るように、XY ステージ 9 を移動する。
そして、ステップ 61 では、対物レンズ 2 の倍率を最低倍率に設定する。
次にステップ 62 では、画面全体画像を合焦点（ AF：Automatic Focus ）する。
【００１６】
合焦点した後、ステップ 63 では、画像蓄積が必要か否かを判定し、必要と判定されればステップ 64 に進み、不要と判定されればステップ 65 に進む。
ステップ 64 では、画像蓄積を行い、ステップ 65 に進む。画像蓄積について図２（後出）により説明する。
ステップ 65 では、画像を登録しステップ 66 に進む。
【００１７】
ステップ 66 では、画面全体の輝度が十分大きいか否か、即ち、画面全体の輝度が所定の値以上である場合は、ステップ 67 に進む。画面全体の輝度が所定の値未満である場合は、検査ができないので検査を終了する。ここで検査を終了した場合は、例えば、モニタ 7 に“検査不能（輝度不足）”と表示したり、警報装置を作動させて音や光等の出力、あるいはネットワーク回線を介して、検査できないことを作業者や管理者に知らせる。また、検査基板の検査不能であったブロック画面がどこであるかをモニタ 7 に表示し、図示しない記憶装置に記録する。記憶装置は、制御 PC 6 に内蔵しているものでも良いし、別に用意しても良い。
【００１８】
ステップ 67 では、現在の画面を図３のように（A）〜（I）と９つのブロック画面に分割し、それぞれのブロック画面について、周囲のブロック画面と画素毎に輝度比較を行う。周囲のブロック画面とは、そのブロック画面と同じではない、即ち、隣接するブロック画面や、離れた位置にあるブロック画面のことである。なお、図３では、分割された各ブロック画面は、隣接するブロック画面と所定領域分重複するように設定しているが、重複量がゼロであっても良い。
なお、上述の実施例では、画素毎の輝度について輝度値の最大の画像を求めたが、複数の画素で構成した画素ブロックについて最大輝度の画素を記憶しても良い。
【００１９】
次に、ステップ 68 では、輝度が異なる画素が存在する特異なブロック画面が無ければ、欠陥が無いとして検査終了する。
この場合も、ステップ 66 の処理の結果によって検査を終了したときと同様に、例えば、モニタ 7 に“検査終了（欠陥無し）”と表示したり、警報装置を作動させて音や光等の出力、あるいはネットワーク回線を介して、検査の終了を作業者や管理者に知らせる。また、図示しない記憶装置に記録する。記憶装置は、制御 PC 6 に内蔵しているものでも良いし、別に用意しても良い。
特異なブロック画面があった（即ち、輝度が異なる画素が存在するブロック画面があった）場合にはステップ 69 に進む。
【００２０】
また、現在の対物レンズ 2 の倍率が一番高い倍率でないと判定した場合は、ステップ 70 に進む。
ステップ 70 では、特異なブロック画面を特異画像座標として、この特異なブロック画面が画面中央になるように XY ステージ 9 を移動する。そして、対物レンズ 2 を現在の倍率より高い倍率のレンズに切り換え、ステップ 62 に進む。
【００２１】
以下、ステップ 62 〜ステップ 70 の処理動作を繰り返し、欠陥画像を抽出していく。
【００２２】
ステップ 69 において、現在の対物レンズ 2 の倍率が、一番高いか否かを判定し、一番高い倍率の対物レンズであれば、検査を終了する。
この場合には、ステップ 68 の処理の結果によって検査を終了したときと同様に、例えば、モニタ 7 に“検査終了（欠陥有）”と表示したり、警報装置を作動させて音や光等の出力、あるいはネットワーク回線を介して、検査の終了を作業者や管理者に知らせる。また、図示しない記憶装置に記録する。記憶装置は、制御 PC 6 に内蔵しているものでも良いし、別に用意しても良い。
【００２３】
なお、上記実施例では、モニタ 7 に“検査終了”と表示する場合のかっこ内の表示の文字数を検査の状態に応じて変えている（例えば、ステップ 66 では“検査不能”と４文字、ステップ 68 では“欠陥無し”と３文字、ステップ 66 では“欠陥有”と２文字）が、これ以外の数でも良く、色を変えたり、大きさを変えたり、字体や文字装飾を変えたり、英字、ひらかな、カタカナで区別しても良い。また同じ文字数でも良い。
【００２４】
更に、上記実施例では、現在画面を９つのブロック画面に分割して行ったが、９つである必要は無く、複数であるならばいくつでも良い。
また、必ず同じ数のブロック画面に分割する必要は無く、例えば、対物レンズの倍率の切り換わる程度に応じ、２つのブロック画面に分割するようにしたり、あるいは１６のブロック画面に分割する等、自由に設定できる。
また、上記実施例では、対物レンズの倍率の切り換えも、検査装置に備えられているすべての倍率の対物レンズを用いる必要も無く、検査対象の被写体に応じて、あるいは被写体の欠陥の程度に応じて設定しても良い。また、必ず最大の倍率の対物レンズまで検査を続ける必要も無い。
【００２５】
次に、ステップ 64 での画像蓄積について図２を用いて説明する。
図２は、本発明の画像蓄積の一実施例について説明するための図で、検査基板 を撮像した画面を示す図である。図２は、画面全体の各画素を示しており、図のように各画素を V00 〜 Vmnと称する（ここで、m と n は自然数、m は x 方向、n は y 方向のそれぞれ画素の番地を示し、図２左上が原点（ m ＝ 0 、n ＝ 0 ）である）。
フォーカス位置を NEAR 端 Z0 から FAR 端 Zk まで動かし、そのときの各画素の最も輝度が明るくなる点を Vmax として記憶する。ここで、ｋは自然数で、NEAR 端 Z0 とは、機構的に、顕微鏡 11 のフォーカス位置が一番検査基板 1 に近い位置で、FAR 端 Zk は、フォーカス位置が一番検査基板（被写体 1 ）から遠い位置である。フォーカス位置は、Z0 から Zkの間で、段階的に変えることができ、検査基板に近いフォーカス位置から、Z0 、Z1 、Z2 、‥‥‥、Zk-1 、Zk と変えることができる。
【００２６】
例えば、画素 V00 について説明する。まず NEAR 端 Z0 で画像を取り込み、取り込んだ画像を V00Z0 とする。次に FAR 端 Z1 で画像を取り込み、取り込んだ画像を V00Z1 とする。画像 V00Z0 と画像 V00Z1 の輝度を比較し、明るいほうを画素 V00 の画像 V00max として記憶する。
これを Zk まで繰り返すことにより、画素 V00 の最大輝度の画像 V00max を得る。この動作を画素 V00 から Vmn までの全ての画素について最大輝度の画素を記憶する。
また、単純加算もできるものとする。
なお、上述の実施例では、画素毎の輝度について輝度値の最大の画像を求めたが、複数の画素で構成した画素ブロックについて最大輝度の画素を記憶しても良い。
【００２７】
上述のように、画面を図３のように、現在の画面を（A）〜（I）と複数のブロック画面に分割し、分割したそれぞれのブロック画面の中で特異なブロック画面がないかどうか、周りのブロック画面と輝度比較を行う。そして、特異なブロック画面が無ければ欠陥なしとして検査終了する。特異なブロック画面があった場合、その特異なブロック画面の中心を特異画像座標としてこのブロック画面が画面中央になるように XY ステージ 9 を移動する。対物レンズ 2 を高倍率のレンズに切り換え、これらの動作を繰り返し、欠陥画像を抽出していく。
【００２８】
このとき、同一のパターン同士を比較している訳ではないので、たとえば図４に示すように、ブロック画面（A）とブロック画面（B）を比較して差画像をとった場合、本来のパターンも残ってしまう。
しかし、輝度波形のレベル、幅、傾斜等がパターンと欠陥では異なるため、欠陥のみ検出することができる。
【００２９】
また、図５に示すように、欠陥がパターンと同じような形状の場合においても、欠陥のほうは輝度波形の傾斜が少し緩やかになるため、傾斜によりパターンと欠陥を区別することができる。
【００３０】
本発明によれば、同一のパターン同士での比較でなくても欠陥抽出が可能であり、従来のように全ての視野を比較する必要がなくなるため、ポイント指定（位置座標等によって特定の部分だけ検査するための指定）で基板内の欠陥検出が可能となる。
【００３１】
即ち、本発明の外観検査方法及び外観検査装置は、上記のように、単独で検査をしても効果があるが、一度、他の検査装置、例えば、光学的倍率をあまり変更できない検査装置において被写体を検査し、不良箇所あるいは不良と推定された欠陥部の位置座標や欠陥の内容を記録として残しておいた場合に、特に効果がある。このように、特定された欠陥部を中心にして、倍率を上げて検査することが可能なため、本発明を適用した外観検査装置を用いて、指定された欠陥部を更に詳細に検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明を実施するための外観検査装置の構成の一実施例を示すブロック図。
【図２】本発明の画像蓄積の一実施例について説明するための図。
【図３】本発明の画面視野を９分割する一実施例を示す図。
【図４】欠陥の検出の一例を示す図。
【図５】欠陥の検出の一例を示す図。
【図６】本発明の一実施例の欠陥検査の流れを示すフローチャート。
【図７】従来の外観検査の方法を説明するための図。
【符号の説明】
【００３３】
1：被写体、  2：対物レンズ、  3：CCD カメラ、  4：光源ユニット、  5：ライトガイド、  6：制御 PC、  7：モニタ、  8：モータドライバユニット、  9：XY ステージ、  10：Z ステージ、  11：顕微鏡、  701，702，703，704：ブロック、  A1，A2，A3，A4，A5，A6，‥‥‥，Ap：視野、  B1，B2，B3，B4，B5，B6，‥‥‥，Bp：視野、  C1，C2，C3，C4，C5，C6，‥‥‥，Cp：視野、  D1，D2，D3，D4，D5，D6，‥‥‥，Dp：視野。
【図１】
2007024565.tif 000003
【図２】
2007024565.tif 000004
【図３】
2007024565.tif 000005
【図４】
2007024565.tif 000006
【図５】
2007024565.tif 000007
【図６】
2007024565.tif 000008
【図７】
2007024565.tif 000009