(57)【要約】【課題】本発明は、欠陥のグループ分けによって精度の高い良否判定が可能な外観検査装置及び外観検査方法を提供する。【解決手段】検査対象物の検査画像を取得する画像取得装置と、検査画像に含まれる欠陥を欠陥種類ごとの欠陥グループにグループ分けし、設定された判定基準を満たすか否かを欠陥グループごとに判定して検査対象物の良否判定を行う判定装置とを備える。【選択図】図１
2017090081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物の検査画像を取得する画像取得装置と、
前記検査画像に含まれる欠陥を欠陥種類ごとの欠陥グループにグループ分けし、設定された判定基準を満たすか否かを前記欠陥グループごとに判定して前記検査対象物の良否判定を行う判定装置と
を備えることを特徴とする外観検査装置。
【請求項２】
前記判定装置が、同一の前記欠陥グループに含まれるすべての前記欠陥の前記検査画像における位置によって定義されるグループサイズについて、前記判定基準を満たすか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の外観検査装置。
【請求項３】
前記判定装置が、同一の前記欠陥種類に属し且つ設定されたグルーピング条件を満たす前記欠陥を、同一の前記欠陥グループにグループ分けすることを特徴とする請求項１又は２に記載の外観検査装置。
【請求項４】
前記グルーピング条件が、前記欠陥の間隔が一定の距離以内であることを特徴とする請求項３に記載の外観検査装置。
【請求項５】
ユーザ操作に基づいて、前記グルーピング条件を設定する設定部を更に備えることを特徴とする請求項３又は４に記載の外観検査装置。
【請求項６】
ユーザ操作に基づいて、前記欠陥種類ごとに前記判定基準を設定する設定部を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の外観検査装置。
【請求項７】
検査対象物の検査画像を取得するステップと、
前記検査画像に含まれる欠陥を欠陥種類ごとの欠陥グループにグループ分けし、設定された判定基準を満たすか否かを前記欠陥グループごとに判定して前記検査対象物の良否判定を行うステップと
を含むことを特徴とする外観検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象物の画像を用いた外観検査装置及び外観検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池セルなどの半導体装置の製造においては、半導体装置の傷や異物の付着、クラック、汚れ、成膜むらなどの欠陥の有無や状態が検査される。例えば、カメラなどにより撮影された検査対象物の画像を用いて外観検査を行う外観検査装置が開発されている。
【０００３】
外観検査では、検査対象物についてグループ分けを行って良否判定することが行われている。例えば、回路パターンの被覆率やクリティカル解析に基づく欠陥サイズなどのパターン特徴量に基づいて、検査対象物の領域のグループ分けを行う方法がある（例えば、特許文献１参照。）。この方法では、グループごとに算出した欠陥サイズ分布を所定の推定分布と比較し、これらの差分が小さいグループについて検出感度が適切であるとして、このグループの欠陥データのみを用いて良否判定を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−９８１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体装置の外観検査において、隣接する複数の欠陥を１つのグループとし、このグループの全体を１つの欠陥としてそのサイズに基づいて良否判定する方法がある。しかし、欠陥種類ごとにグループ分けがされていない場合には、種々の問題が生じる。
【０００６】
例えば、欠陥種類が異なり、且つそれぞれのサイズは判定基準を満たす複数の欠陥を同一のグループにすることによって、グループのサイズが大きくなって不良品と誤って判定されることがある。また、それぞれのサイズは判定基準を満たす欠陥が多数検出された場合に、欠陥が広く離散して分布しているために同一のグループに含まれず、不良品の判定がされずに検査漏れとなることがあった。
【０００７】
このため、欠陥のグループ分けを使用した外観検査の良否判定について精度の向上が望まれている。本発明は、欠陥のグループ分けによって精度の高い良否判定が可能な外観検査装置及び外観検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、（ア）検査対象物の検査画像を取得する画像取得装置と、（イ）検査画像に含まれる欠陥を欠陥種類ごとの欠陥グループにグループ分けし、設定された判定基準を満たすか否かを欠陥グループごとに判定して検査対象物の良否判定を行う判定装置とを備える外観検査装置が提供される。
【０００９】
本発明の他の態様によれば、（ア）検査対象物の検査画像を取得するステップと、（イ）検査画像に含まれる欠陥を欠陥種類ごとの欠陥グループにグループ分けし、設定された判定基準を満たすか否かを欠陥グループごとに判定して検査対象物の良否判定を行うステップとを含む外観検査方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、欠陥のグループ分けによって精度の高い良否判定が可能な外観検査装置及び外観検査方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る外観検査装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る外観検査装置の設定部に表示される入力画面を示す模式図である。
【図３】グルーピングを行う指定をした場合の入力画面を示す模式図である。
【図４】設定部に表示される設定画面を示す模式図である。
【図５】欠陥グループを説明するための模式図である。
【図６】本発明の実施形態に係る外観検査方法を説明するためのフローチャートである。
【図７】検査画像の例を示す模式図である。
【図８】図７に示した欠陥を比較例によってグルーピングした例を示す模式図である。
【図９】検査画像の例を示す模式図である。
【図１０】図９に示した欠陥を本発明の実施形態に係る外観検査装置によってグルーピングした例を示す模式図である。
【図１１】検査画像の例を示す模式図である。
【図１２】図１１に示した欠陥を本発明の実施形態に係る外観検査装置によってグルーピングした例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。また、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の構造、配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１３】
本発明の実施形態に係る外観検査装置１は、図１に示すように、画像取得装置１０と判定装置２０とを備える。画像取得装置１０は、検査対象物１００の検査画像を取得する。判定装置２０は、検査画像に含まれる欠陥を欠陥種類ごとの欠陥グループにグループ分けし、判定基準を満たすか否かを欠陥グループごとに判定して検査対象物１００の良否判定を行う。
【００１４】
検査対象物１００は、例えば太陽電池セルなどの半導体装置である。画像取得装置１０は、例えばＣＣＤ（電荷結合素子）カメラやＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）カメラなどである。
【００１５】
判定装置２０は、欠陥を欠陥種類ごとにグループ分けした上で検査対象物１００の良否判定を行う。判定装置２０は、抽出部２１、グルーピング部２２及び判定部２３を備える。
【００１６】
抽出部２１は、検査画像に含まれる欠陥を欠陥種類ごとに抽出する。グルーピング部２２は、同一の欠陥種類に属する欠陥を同一の欠陥グループにグループ分けする。以下において、抽出された欠陥をグループ分けすることを「グルーピング」という。判定部２３は、欠陥グループのそれぞれが判定基準を満たすか否かを判定する。
【００１７】
外観検査装置１においては、例えば図２に示すような入力画面が表示される設定部３０を用いて、欠陥をグルーピングする条件（以下において、「グルーピング条件」という。）や判定基準が設定される。
【００１８】
図２に示した入力画面は、外観検査において欠陥種類ごとのグルーピングを行うか否かをユーザ操作に基づいて設定する画面である。入力画面の「欠陥種類」の欄に表示される欠陥種類Ａ、欠陥種類Ｂ、欠陥種類Ｃ、・・・は任意に設定可能である。欠陥種類には、例えば検査対象物１００についた傷、検査対象物１００に付着した異物、検査対象物１００に発生したクラック、検査対象物１００の汚れ、検査対象物１００に形成された膜のむら、などが含まれる。例えば、成膜工程後の外観検査などにおいて、形成された膜の膜質や膜厚の分布ばらつきに起因して膜のむらが観察される。なお、傷、異物、クラック、汚れ、膜のむらなどについて、その形状や色などに応じて更に欠陥種類を分類してもよい。
【００１９】
グルーピングを行う指定をする場合には、図２に示した入力画面の「グルーピング」ボタンをチェックする。これにより、図３に示した入力画面のように「グルーピング設定」ボタンがアクティブになり、「グルーピング設定」ボタンを押すことが可能になる。
【００２０】
入力画面の「グルーピング設定」ボタンを押すことにより、図４に示すような設定画面が設定部３０に表示される。図４に示した設定画面において、欠陥種類ごとにグルーピング条件や判定基準がユーザ操作に基づいて設定される。
【００２１】
例えば、図４に例示する「最短距離」の欄は、同一の欠陥グループに含ませる欠陥の位置関係をグルーピング条件として設定するものである。最短距離を指定する「Ｘ」、「Ｙ」は、それぞれ検査画像における横方向と縦方向の距離である。欠陥種類が同じである欠陥同士の間隔が「最短距離」の欄に設定された距離以内である場合には、これらの欠陥は同一の欠陥グループにグルーピングされる。つまり、一定の距離以内に位置する同じ欠陥種類の欠陥が、同一の欠陥グループに含まれる。
【００２２】
一方、図４に例示する「判定サイズ」の欄に、欠陥グループのサイズ（以下において「グループサイズ」という。）についての判定基準を設定する。グループサイズは、同一の欠陥グループに含まれるすべての欠陥の検査画像における位置によって定義される欠陥グループのサイズである。判定サイズを指定する「Ｘ」、「Ｙ」は、それぞれ検査画像における横方向と縦方向の欠陥グループのサイズである。
【００２３】
例えば、図５に示すように複数の欠陥ｘが検査画像Ｐで検出された場合、グルーピング条件を満足するすべての欠陥ｘを含む最小の領域Ｇのサイズがグループサイズである。「判定サイズ」の欄に設定された判定基準よりもグループサイズのＸ方向のサイズまたはＹ方向のサイズが大きい場合に、欠陥グループは判定基準を満たさないと判定される。なお、「判定サイズ」を「Ｘ」と「Ｙ］で規定したために、図５に示した領域Ｇは矩形状である。しかし、欠陥グループの形状は矩形状に限られず、任意の形状に設定可能である。
【００２４】
図４に示した設定画面の「名称」の欄には、この設定画面で設定した設定条件を示す名称を入力する。名称は任意であるが、その設定画面でグルーピング条件や判定基準を設定した欠陥種類や欠陥グループを示す名称などを入力すれば、設定条件の管理がしやすい。例えば欠陥種類Ａについて設定した場合、「グループＧＡ」などの名称を入力する。
【００２５】
図４に示した設定画面の「設定」ボタンを押すことにより、グルーピング条件と判定基準の設定が終了する。欠陥種類ごとに上記の設定を繰り返す。
【００２６】
なお、検査対象物１００の良否判定において、複数の欠陥グループのすべてが判定基準を満足しない場合に不良品と判定するようにしてもよいし、欠陥グループのいずれか１つが判定基準を満足しない場合に不良品と判定するようにしてもよい。例えば、設定画面の「判定方法」の欄を「ＯＲ」に設定することによって、欠陥グループのいずれか１つでも判定基準を満たさない場合に検査対象物１００を不良品と判定する。一方、図示を省略するが「判定方法」の欄を「ＡＮＤ」に設定することによって、欠陥グループのすべてが判定基準を満たさない場合に検査対象物１００を不良品と判定する。
【００２７】
設定されたグルーピング条件や判定基準などの設定条件は、図１に示した記録装置４０に記録しておくことができる。即ち、判定装置２０は、記録装置４０から設定条件を読み出し、設定されたグルーピング条件と判定基準を用いて、欠陥種類ごとにグルーピングされた欠陥グループの判定を行うことができる。
【００２８】
また、同一の欠陥種類についてグルーピング条件や判定基準が異なる複数の設定条件を記録装置４０に記録しておくこともできる。これにより、検査対象物１００の種類や用途に応じて、種々のグルーピング条件や判定基準を外観検査装置１で容易に設定することができる。
【００２９】
以下に、図６に示したフローチャートを参照して、外観検査装置１による外観検査方法を説明する。
【００３０】
図６のステップＳ１において、グルーピング条件及び判定基準を外観検査装置１に設定する。例えば、設定部３０からグルーピング条件や判定基準を外観検査装置１に入力する。或いは、記録装置４０に記録されたグルーピング条件や判定基準を判定装置２０が読み出してもよい。
【００３１】
ステップＳ２において、画像取得装置１０が検査対象物１００の検査画像を取得する。検査画像のデータは、判定装置２０に送信される。
【００３２】
次いで、ステップＳ３において、検査画像に含まれる欠陥を欠陥種類ごとの欠陥グループにグループ分けし、判定基準を満たすか否かを欠陥グループごとに判定して検査対象物１００の良否判定を行う。以下に、ステップＳ３の詳細について説明する。
【００３３】
まず、ステップＳ３１において、判定装置２０の抽出部２１が、検査画像に含まれる欠陥を欠陥種類ごとに抽出する。このとき、例えば欠陥についての形状やサイズなどの抽出基準を用いて、抽出部２１は検査画像から検査対象とする欠陥を抽出する。抽出基準は、欠陥種類ごとに設定することができる。即ち、抽出部２１は、検査画像から欠陥を抽出しながら、抽出されたそれぞれの欠陥が欠陥種類のいずれに属するか判別する。
【００３４】
なお、欠陥の欠陥種類を判別するためには、欠陥種類ごとに欠陥が表示される検査画像を取得したり、検査画像の画像処理を行って欠陥種類を明確にしたりする。観察する波長の違いによって検査画像に現れる欠陥を欠陥種類によって変えるなど、欠陥種類を判別するために種々の方法が可能である。例えば、欠陥種類によって相関関係にある反射と吸収が異なるため、赤色光で反射しやすい（吸収しにくい）欠陥や青色光で反射しやすい（吸収しにくい）欠陥をそれぞれに応じて検出する。
【００３５】
このとき、図１に示す照明装置５０によって検査対象物１００に照射する検査光Ｌに種々の波長の光を使用することによって、欠陥種類の違いが現れる検査画像を取得することができる。例えば、太陽電池セルでの異物の検出には、赤色の検査光Ｌが好適に使用される。太陽電池セルなどに使用されるシリコン基板は赤色を吸収しやすいため、赤色光で反射する欠陥は輝度の強度差が出やすく、検出しやすい。一方、汚れの検出には、青色の検査光Ｌが好適に使用される。なお、複数の波長での検査画像を同時に取得することにより、検査時間を短縮できる。このとき、受光可能な波長が異なる複数の画像取得装置１０を使用して検査画像を取得したり、検査画像の画像処理によって波長の異なる検査光Ｌによってそれぞれ現れる欠陥を抽出したりする。
【００３６】
次に、ステップＳ３２において、グルーピング部２２が、グルーピング条件に従って、同一の欠陥種類に属する欠陥を同一の欠陥グループにグループ分けする。例えばグルーピング条件が図４を参照して説明した最短距離である場合には、同一の欠陥種類に属し且つ一定の距離以内に位置する複数の欠陥を同一の欠陥グループにグルーピングする。このようにして、判定装置２０が、同一の欠陥種類に属し且つ設定されたグルーピング条件を満たす欠陥を、同一の欠陥グループにグループ分けする。
【００３７】
その後、ステップＳ３３において、判定部２３が、欠陥グループのそれぞれが判定基準を満たすか否かを判定する。即ち、同一の欠陥グループに含まれるすべての欠陥の検査画像における位置によって定義されるグループサイズについて、判定基準を満たすか否かを判定する。例えば判定基準がグループサイズである場合には、欠陥グループごとにグループサイズが判定基準を満たすか否かが判定される。
【００３８】
そして、ステップＳ３４において、判定部２３が、欠陥グループごとの判定に基づいて、検査対象物１００の良否判定を行う。例えば、すべての欠陥グループが判定基準を満たす場合に、検査対象物１００は良品であると判定される。一方、欠陥グループのいずれか１つでも判定基準を満たさない場合に、検査対象物１００は不良品と判定される。
【００３９】
判定装置２０による判定結果は、例えば図１に示す出力装置６０に出力される。出力装置６０には、例えばディスプレイなどの表示装置が使用される。また、判定結果を記録装置４０に電子データとして記録してもよい。
【００４０】
なお、判定装置２０は、検査対象物１００の良否判定の結果以外にも、抽出された欠陥についての欠陥情報を出力することができる。欠陥情報は、欠陥の種類、サイズ、形状、検出された位置（座標）、面積などである。これらの欠陥情報は、抽出部２１が検査画像に含まれる欠陥を抽出する際に取得することができる。欠陥情報を出力することによって、様々な情報を得ることができる。これらの情報を製造工程にフィードバックすることにより、工程の改善、歩留まり向上などが図れる。
【００４１】
以下に、欠陥種類ごとに欠陥をグループ分けせずに良否判定する比較例と外観検査装置１による良否判定との比較を示す。以下では、グルーピング条件が最短距離であり、判定基準がグループサイズであるとする。
【００４２】
例えば図７に示すように、欠陥種類Ａの欠陥ａと欠陥種類Ｂの欠陥ｂが検査画像Ｐに含まれているとする。ここで、欠陥ａと欠陥ｂのサイズが判定基準よりも小さく、且つ、欠陥ａと欠陥ｂとがグルーピング条件として設定された最短距離よりも近くに位置しているとする。なお、欠陥ａと欠陥ｂとは図７のように近接して存在していても問題ない欠陥である。即ち、図７に示した検査画像Ｐは、良品と判定されるべきケースである。
【００４３】
この場合、外観検査装置１を用いた良否判定では、欠陥種類ごとにグルーピングされる。このため、欠陥種類の異なる欠陥ａと欠陥ｂとは異なるグループにグループ分けされる。したがって、欠陥ａが含まれる欠陥グループのグループサイズは欠陥ａのサイズであり、欠陥ｂが含まれる欠陥グループのグループサイズは欠陥ｂのサイズである。したがって、不良品とは判定されない。
【００４４】
これに対し、グルーピングが欠陥種類ごとにされない比較例では、欠陥ａと欠陥ｂが同一の欠陥グループになる。このとき、図８において領域Ｇで表した欠陥ａと欠陥ｂを含む欠陥グループのグループサイズが、判定基準として設定された判定サイズよりも大きい場合に、不良品と判定されてしまう。
【００４５】
上記のように、欠陥種類ごとにグルーピングせずに良否判定した場合には、それぞれが判定基準を満たす異種の欠陥が同一の欠陥グループに含まれるようにグルーピングされることによって、誤って不良品と判定される場合がある。
【００４６】
また、図９に示すように欠陥種類Ａの欠陥ａ１〜欠陥ａ３が離間して存在する場合に、欠陥種類に応じたグループ分けがされていない場合には、不良品と判定することができない場合があった。これは、欠陥ａ１〜欠陥ａ３の相互の距離が最短距離よりも長いためである。このため、欠陥種類Ａの欠陥が検査画像Ｐに広く分布する場合には不良品と判定すべき場合であっても、欠陥ａ１〜欠陥ａ３のそれぞれのサイズが判定基準を満足する場合には不良品の判定がされない。
【００４７】
しかし、外観検査装置１による外観検査においては、グルーピング条件の最短距離を長く設定したグルーピングによって、離間して存在する欠陥ａ１〜欠陥ａ３が同一の欠陥グループにグルーピングされる。図１０に、欠陥ａ１〜欠陥ａ３がグルーピングされた欠陥グループを領域Ｇで示した。領域Ｇで表されるグループサイズが判定基準を満たさない場合に、不良品と判定できる。
【００４８】
一方、欠陥種類ごとにグルーピングしない場合には、最短距離を長くすると、グループサイズが大きくなりすぎて適正な外観検査ができないなどの問題が生じる。このため、最短距離を長くすることが難しい場合がある。しかし、外観検査装置１によれば、欠陥種類ごとにグループ分けを行うことによって、最短距離を長くすることが可能である。その結果、図９に示すような欠陥について正確に良否判定をすることができる。
【００４９】
なお、図９に示す欠陥ａ１〜欠陥ａ３は、例えば太陽電池セルの製造時に作業者が太陽電池セルの表面に触れたことによる指紋の跡などである。この場合、直線的に配列した汚れが欠陥として観察される。
【００５０】
また、検査対象物１００が太陽電池セルの場合、例えば図１１に示すように、太陽電池セルの表面に形成されたストライプ状の電極部１１０の下方に、電極部１１０をまたいで欠陥種類Ｃの欠陥ｃが発生する場合がある。この場合に、電極部１１０の幅よりも最短距離が長いようにグルーピング条件を設定することによって、図１２に示した領域Ｇのように、電極部１１０で分断された欠陥ｃのサイズが正しく認識される。このため、欠陥ｃについての判定基準を適用した正確な良否判定が可能である。
【００５１】
以上に説明したように、本発明の実施形態に係る外観検査装置１では、欠陥種類ごとに欠陥をグルーピングし、欠陥種類ごとに設定された判定基準を満たすか否かを欠陥グループごとに判定して検査対象物１００の良否判定を行う。外観検査装置１によれば、欠陥種類ごとに良否判定することができ、欠陥のグルーピングによる精度の高い良否判定が可能である。
【００５２】
即ち、上記のように、異種の欠陥を同一の欠陥グループにグループ分けすることによる誤判定を防止できる。また、判定基準を満たすサイズの欠陥が広範囲に離間して検出された場合に、不良品と判定することができる。更に、欠陥のサイズを正しく評価できる。
【００５３】
なお、外観検査において上記のように精度の高い良否判定を行うことによって、誤判定によって不良品が外観検査後の工程に進むことを防止できる。このため、外観検査後の歩留まりを向上することができる。
【００５４】
（その他の実施形態）
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００５５】
例えば、上記では欠陥グループのグループサイズについて判定基準を設定する例を示したが、欠陥グループの位置や形状などを判定基準に設定してもよい。また、欠陥の分布によっては同一の欠陥種類の欠陥グループが検査画像に複数存在する場合もある。このため、欠陥グループの個々のグループサイズだけでなく、欠陥グループの個数や総面積について判定基準を設定してもよい。
【００５６】
また、グルーピング条件として欠陥同士の最短距離を設定したが、他のパラメータをグルーピング条件に設定してもよい。或いは、欠陥種類以外にグルーピング条件を設定せずに、抽出された同一種類のすべての欠陥を同一の欠陥グループにグルーピングしてもよい。
【００５７】
上記のように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことはもちろんである。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００５８】
１…外観検査装置
１０…画像取得装置
２０…判定装置
２１…抽出部
２２…グルーピング部
２３…判定部
３０…設定部
４０…記録装置
５０…照明装置
６０…出力装置
１００…検査対象物
【図１】
2017090081.tif 000003
【図２】
2017090081.tif 000004
【図３】
2017090081.tif 000005
【図４】
2017090081.tif 000006
【図５】
2017090081.tif 000007
【図６】
2017090081.tif 000008
【図７】
2017090081.tif 000009
【図８】
2017090081.tif 000010
【図９】
2017090081.tif 000011
【図１０】
2017090081.tif 000012
【図１１】
2017090081.tif 000013
【図１２】
2017090081.tif 000014