(57)【要約】【課題】本発明は、検査対象の画像を用いた形状の異常箇所の検出が容易な検査装置及び検査方法を提供する。【解決手段】検査光の反射光の輝度の強度が周囲の領域よりも高い検査対象パターンの外観検査を行う検査装置であって、検査光が照射された基体の表面の検査画像を取得する画像取得装置と、基体の表面に形成された検査対象パターンのそれぞれ一部を含むように、検査対象パターンの延伸方向に沿って検査画像を複数の検査エリアに分割する画像分割部と、検査エリアのそれぞれにおいて、検査エリアの強度の総和から検査対象パターンの幅方向の一列分であるラインの強度の和の平均値を基準強度として算出し、基準強度と検査エリアに含まれるラインのそれぞれの強度の和とを用いてラインにおける検査対象パターンの幅をそれぞれ算出する算出部とを備え、算出された検査対象パターンの幅を用いて検査対象パターンの外観検査が行われる。【選択図】図１
2017026565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査光の反射光の輝度の強度が周囲の領域よりも高い検査対象パターンの外観検査を行う検査装置であって、
前記検査光が照射された基体の表面の検査画像を取得する画像取得装置と、
前記基体の表面に形成された前記検査対象パターンのそれぞれ一部を含むように、前記検査対象パターンの延伸方向に沿って前記検査画像を複数の検査エリアに分割する画像分割部と、
前記検査エリアのそれぞれにおいて、前記検査エリアの前記強度の総和から前記検査対象パターンの幅方向の一列分であるラインの前記強度の和の平均値を基準強度として算出し、前記基準強度と前記検査エリアに含まれる前記ラインのそれぞれの前記強度の和とを用いて前記ラインにおける前記検査対象パターンの幅をそれぞれ算出する算出部と
を備え、算出された前記検査対象パターンの幅を用いて前記検査対象パターンの外観検査が行われることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記算出部が、
前記検査対象パターンの幅方向の位置を横軸とし、前記検査エリアの前記強度を前記幅方向の位置についてそれぞれ加算した積算値を縦軸として、積算プロファイルを作成し、
前記積算値が一定のベース強度以上である前記幅方向の位置における前記積算プロファイルの面積を、前記ベース強度以上の前記強度を有する前記ラインの数で除算することによって、前記基準強度を算出し、
前記積算プロファイルの分布形状から前記検査対象パターンの基準幅を算出し、
前記基準強度に対する前記ラインのそれぞれの前記強度の和の比を前記基準幅に乗じて、前記検査対象パターンの幅をそれぞれ算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
あらかじめ設定された判定値と算出された前記検査対象パターンの幅とを比較して良否判定を行う判定部を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記判定部が、すべての前記検査エリアにおけるすべての前記ラインにおける前記検査対象パターンの幅が算出された後に前記良否判定を行うことを特徴とする請求項３に記載の検査装置。
【請求項５】
前記検査対象パターンが、半導体基体の表面に形成された電極であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の検査装置。
【請求項６】
検査光の反射光の輝度の強度が周囲の領域よりも高い検査対象パターンの外観検査を行う検査方法であって、
前記検査光が照射された基体の表面の検査画像を取得するステップと、
前記基体の表面に形成された前記検査対象パターンのそれぞれ一部を含むように、前記検査対象パターンの延伸方向に沿って前記検査画像を複数の検査エリアに分割するステップと、
前記検査エリアのそれぞれにおいて、前記検査エリアの前記強度の総和から前記検査対象パターンの幅方向の一列分であるラインの前記強度の和の平均値を基準強度として算出し、前記基準強度と前記検査エリアに含まれる前記ラインのそれぞれの前記強度の和とを用いて前記ラインにおける前記検査対象パターンの幅をそれぞれ算出するステップと、
算出された前記検査対象パターンの幅を用いて前記検査対象パターンの外観検査を行うステップと
を含むことを特徴とする検査方法。
【請求項７】
前記ラインにおける前記検査対象パターンの幅をそれぞれ算出するステップが、
前記検査対象パターンの幅方向の位置を横軸とし、前記検査エリアの前記強度を前記幅方向の位置についてそれぞれ加算した積算値を縦軸として、積算プロファイルを作成するステップと、
前記積算値が一定のベース強度以上である前記幅方向の位置における前記積算プロファイルの面積を、前記ベース強度以上の前記強度を有する前記ラインの数で除算することによって、前記基準強度を算出するステップと、
前記積算プロファイルの分布形状から前記検査対象パターンの基準幅を算出するステップと、
前記基準強度に対する前記ラインのそれぞれの前記強度の和の比を前記基準幅に乗じて、前記検査対象パターンの幅をそれぞれ算出するステップと
を含むことを特徴とする請求項６に記載の検査方法。
【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検査装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置などの製造においては、設計通りに半導体膜や電極のパターンが形成されているか否かが検査される。この検査のために、検査対象物の画像を用いて外観検査を行う検査方法が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
例えば、半導体基体の表面にパターン印刷などにより電極を形成した場合、電極の幅などに異常がないこと確認するために電極の形状が検査される。電極の形状に異常があるか否かを検査するには、電極が形成された領域に照射した検査光の反射光を使用する方法などがある。即ち、電極からの反射光の輝度の強度が、電極以外の領域からの反射光の強度よりも高いことを利用する。例えば、電極の設計パターンにより算出される強度の高い領域の面積の設計値と、検査により得られた強度の高い領域の面積の実測値とを比較する方法が考えられる。この方法では、設計値と実測値との差が大きい場合に、電極の形状に異常が有ると判定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１３０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、強度の高い領域の面積を比較する上記の検査方法では、電極全体の面積に基づいて異常の有無を判定しているため、異常箇所を特定することができない。例えば、電極の各位置における幅についての異常を検出できない。また、検査時間の増大を抑制するためには、画像から電極の全域に亘って幅を算出して検査することは困難である。このため、画像からの異常箇所の検出が困難であった。
【０００６】
上記問題点に鑑み、本発明は、検査対象の画像を用いた形状の異常箇所の検出が容易な検査装置及び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】
【０００７】
本発明の一態様によれば、検査光の反射光の輝度の強度が周囲の領域よりも高い検査対象パターンの外観検査を行う検査装置であって、（ア）検査光が照射された基体の表面の検査画像を取得する画像取得装置と、（イ）基体の表面に形成された検査対象パターンのそれぞれ一部を含むように、検査対象パターンの延伸方向に沿って検査画像を複数の検査エリアに分割する画像分割部と、（ウ）検査エリアのそれぞれにおいて、検査エリアの強度の総和から検査対象パターンの幅方向の一列分であるラインの強度の和の平均値を基準強度として算出し、基準強度と検査エリアに含まれるラインのそれぞれの強度の和とを用いてラインにおける検査対象パターンの幅をそれぞれ算出する算出部とを備え、算出された検査対象パターンの幅を用いて検査対象パターンの外観検査が行われる検査装置が提供される。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、検査光の反射光の輝度の強度が周囲の領域よりも高い検査対象パターンの外観検査を行う検査方法であって、（ア）検査光が照射された基体の表面の検査画像を取得するステップと、（イ）基体の表面に形成された検査対象パターンのそれぞれ一部を含むように、検査対象パターンの延伸方向に沿って検査画像を複数の検査エリアに分割するステップと、（ウ）検査エリアのそれぞれにおいて、検査エリアの強度の総和から検査対象パターンの幅方向の一列分であるラインの強度の和の平均値を基準強度として算出し、基準強度と検査エリアに含まれるラインのそれぞれの強度の和とを用いてラインにおける検査対象パターンの幅をそれぞれ算出するステップと、（エ）算出された検査対象パターンの幅を用いて検査対象パターンの外観検査を行うステップとを含む検査方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、検査対象の画像を用いた形状の異常箇所の検出が容易な検査装置及び検査方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る検査装置の構成を示す模式図である。
【図２】検査対象パターンの例を示す模式的な平面図である。
【図３】検査エリアを説明するための模式的な平面図である。
【図４】検査エリアに含まれるラインを説明するための模式的な平面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る検査装置によって作成される積算プロファイルの例を模式図である。
【図６】本発明の実施形態に係る検査装置による良否判定を説明するための模式図であり、図６（ａ）は検査対象パターンの例であり、図６（ｂ）は正常領域の強度プロファイルであり、図６（ｃ）は異常領域の強度プロファイルである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
図１に示す本発明の実施形態に係る検査装置１は、検査対象パターンが形成された基体１００の表面に照射された検査光Ｒの反射光を用いて、検査対象パターンの外観検査を行う。ここで、検査対象パターンは、検査光Ｒの反射光の輝度の強度が周囲の領域よりも高い領域である。以下において、反射光の輝度の強度を単に「強度」という。
【００１３】
以下では、検査対象パターンが基体１００の表面に形成された電極である場合について、例示的に説明する。例えば、図２に示すような、シリコン基板などの基体１００の表面に複数の電極１１０が互いに平行に形成された太陽電池セルについて、電極１１０の形状を検査する。太陽電池セルでは、半導体領域である受光領域よりも、受光領域で発生した電力を外部に取り出すための金属材などからなる電極１１０において強度が高い。つまり、周囲の半導体領域よりも電極１１０で強度の高い検査画像が得られる。
【００１４】
図１に示す検査装置１は、照明装置１０、画像取得装置２０、データ処理装置３０を備える。照明装置１０は、電極１１０が形成された基体１００の表面に検査光Ｒを照射する。画像取得装置２０は、検査光Ｒが照射された領域の検査画像を取得する。画像取得装置２０には、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）カメラなどを採用可能である。
【００１５】
データ処理装置３０は、検査画像のデータを処理して、検査対象パターンである電極１１０の形状を検査する。データ処理装置３０は、画像分割部３１、算出部３２、判定部３３を備える。
【００１６】
画像分割部３１は、画像取得装置２０から送信された検査画像を、電極１１０の延伸する方向に沿って複数の検査エリアに分割する。このとき、各検査エリアが電極１１０のそれぞれ一部を含むように検査画像が分割される。
【００１７】
データ処理装置３０には、基体１００に形成された検査対象パターンのレイアウト情報が登録されており、画像分割部３１はレイアウト情報に基づいて検査対象パターンを分割する。例えば図３に示すように、画像分割部３１は、１本の電極１１０が形成された領域を検査エリアＡ１〜Ａｍにｍ分割する（ｍ：２以上の自然数）。分割数ｍは任意であるが、例えば１００程度に分割数ｍを設定する。
【００１８】
算出部３２は、検査画像を用いて、検査エリアＡ１〜Ａｍのそれぞれについて電極１１０の幅を算出する。算出部３２の動作を以下に説明する。
【００１９】
算出部３２は、図４に示す検査エリアＡｉ（１≦ｉ≦ｍ）において、電極１１０の延伸方向に沿ったｎ個の測定地点のそれぞれについて、幅方向に沿って連続する複数の測定位置の強度を取得する。測定地点数ｎは、検査エリアＡｉの面積や画像取得装置２０の解像度に依存する。以下において、電極１１０の幅方向の測定位置の一列分を「ライン」という。図４に示すように、検査エリアＡｉにｎ個のラインＬ１〜Ｌｎが含まれている。ラインの間隔は、例えば画像取得装置２０の１画素分に対応する。また、各ラインの幅方向の測定位置の数は画像取得装置２０の解像度などに依存し、例えばラインの幅方向に配列された画素数である。
【００２０】
そして、算出部３２は、検査エリアＡｉ全体の強度を積算して、図５に示すような積算プロファイルを作成する。ここで「積算プロファイル」は、幅方向の測定位置を横軸とし、検査エリアＡｉの強度を幅方向の位置についてそれぞれ加算した積算値を縦軸とする。この積算値は、検査エリアＡｉに含まれるすべてのラインＬ１〜Ｌｎのそれぞれの強度を幅方向の位置について加算した値である。
【００２１】
このとき、算出部３２は、あらかじめ設定された一定のベース強度Ｔｓ以上の強度を有するライン（以下において「有効ライン」という。）の数ｎｔを取得する。ここで、ベース強度Ｔｓは、電極１１０の強度に基づいて設定される。つまり、有効ラインは電極１１０が存在するラインである。
【００２２】
一方、積算プロファイルにおいてベース強度Ｔｓ以上である積算値の面積Ｓ０は、検査エリアＡｉの内部に形成された電極１１０の強度の総和である。なお、電極１１０の幅にはバラつきがある。このため、図５に示すように、積算プロファイルは、電極１１０の幅方向の中心で大きく、周辺部で小さい分布を有する。
【００２３】
算出部３２は、積算値がベース強度Ｔｓ以上である幅方向の位置における積算プロファイルの面積Ｓ０を、有効ラインの数ｎｔで除算する。除算して得られる数値は、電極１１０が存在する有効ラインにおける強度の和の平均値である。この平均値を、以下において「基準強度Ｓｓｔ」という。
【００２４】
更に、算出部３２は、積算プロファイルの分布形状から、電極１１０の基準幅Ｗｓｔを算出する。基準幅Ｗｓｔは、良品として判定される電極１１０の幅に応じて設定される。例えば、積算プロファイルの変曲点の位置における幅を基準幅Ｗｓｔとする。また、ベース強度Ｔｓの位置での積算プロファイルの幅を基準幅Ｗｓｔとしてもよい。或いは、積算値の最大値に対して一定の比率（例えば数％）を設定し、この比率の積算値の位置での積算プロファイルの幅を基準幅Ｗｓｔとしてもよい。
【００２５】
上記のように、算出部３２は、検査エリアＡ１〜Ａｍのそれぞれにおいて、検査エリアの強度の総和から、電極１１０の幅方向の一列分であるラインの強度の和の平均値として基準強度Ｓｓｔを算出する。そして、積算プロファイルにおいて一定の強度を有する領域の幅として、ラインの幅の基準幅Ｗｓｔを算出する。
【００２６】
次いで、算出部３２は、検査画像に基づき、ラインＬ１〜Ｌｎのそれぞれについて強度の和を算出する。例えば、ラインＬｊの強度の和Ｓｊ（ｊ＝１〜ｎ）は、幅方向の測定位置を横軸とし、幅方向に連続する測定位置の強度を縦軸とする強度プロファイルの面積として得られる。例えば、図６（ａ）に示すように一部が断線している電極１１０において、電極１１０が形成されている正常領域のラインＬｊでは図６（ｂ）に示すように電極１１０の存在する位置の強度がしきい値Ｈを超えている。一方、電極１１０が断線している異常領域のラインＬｋの強度プロファイルでは、図６（ｃ）に示すように、いずれの測定位置でも強度がしきい値Ｈに達しない。しきい値Ｈは、電極１１０の強度がしきい値Ｈを超えるように、電極１１０の強度に応じて設定される。
【００２７】
算出部３２は、基準強度Ｓｓｔ、基準幅Ｗｓｔ、及びラインそれぞれの強度の和Ｓｊを用いて、以下の式（１）によってラインＬｊにおける電極１１０の幅Ｗｊを算出する：
Ｗｊ＝Ｗｓｔ×（Ｓｊ／Ｓｓｔ）  ・・・（１）
検査装置１によれば、算出された電極１１０の幅を用いて電極１１０の外観検査が可能である。図１に示した検査装置１では、ラインＬ１〜Ｌｎにおける電極１１０の幅Ｗｊのデータは、算出部３２から判定部３３に送信される。判定部３３は、あらかじめ設定された判定値と算出された幅Ｗｊのデータとを比較して、外観検査の良否判定を行う。例えば、幅Ｗｊの判定値をゼロとすることにより、電極１１０に断線が生じている場合を不良と判定する。
【００２８】
或いは、幅Ｗｊが一定の幅以下である場合を不良として判定したい場合には、幅Ｗｊの判定値を適宜設定すればよい。判定値を大きくするほど電極１１０に許容される幅の減少が小さくなり、良品として判定した製品の信頼性が向上する。
【００２９】
算出部３２は、複数の検査エリアのそれぞれについて各ラインにおける電極１１０の幅を順次算出する。判定部３３は、例えばすべての検査エリアのすべてのラインにおける電極１１０の幅が算出された後に、外観検査の良否判定を行う。これにより、電極１１０の全域に亘って幅を算出することができる。例えば、電極１１０の幅が判定値を満たさないラインの数があらかじめ設定した許容数を超えた場合に不良と判定してもよいし、一箇所でも判定値を満たさない場合に不良と判定してもよい。
【００３０】
或いは、検査エリアごとに良否判定を行ってもよい。これにより、早期の良否判定を行うことができる。また、ラインについて電極１１０の幅を算出するごとに良否判定を行ってもよい。これにより、検査時間をより短縮することができる。
【００３１】
上記では、検査対象パターンが半導体基体などの基体１００に形成された電極１１０である場合を例示的に示した。しかし、検査装置１によれば、検査対象パターンが電極１１０以外の場合においても、周囲よりも反射光の輝度の強度が高い領域について形状などの外観検査が可能である。したがって、太陽電池以外の、例えば集積回路用半導体基板や液晶基板の外観検査などにも検査装置１は適用可能である。
【００３２】
以上に説明したように、本発明の実施形態に係る検査装置１では、検査エリアごとにラインの強度の和の平均値を用いて各ラインの検査対象パターンの幅が算出される。そして、算出された検査対象パターンの幅を用いた検査対象パターンの外観検査が可能である。このため、検査装置１によれば、検査対象の画像を用いた異常箇所の検出が容易である。即ち、検査画像を用いて検査対象パターンの幅を測定する方法に比べて、検査時間を短くできる。また、検査装置１では、検査対象パターンを複数の検査エリアに分割し、検査エリア毎に検査対象パターンの幅を算出する。このため、検査対象パターン全体を検査する場合に比べて、高精度の検査が可能である。更に、直線であるべき検査対象パターンがうねっている場合にも、全領域での外観検査が可能である。
【００３３】
（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。
【００３４】
上記の検査装置１では、判定部３３によって良否判定が行われる。しかし、検査装置１によれば検査対象パターンの幅の算出のみを行う検査も可能である。また、検査作業者が算出された検査対象パターンの幅を用いて良否判定を行ってもよい。例えば、算出部３２から出力される検査対象パターンの幅を、図示を省略する表示装置に出力する。これにより、検査作業者による良否判定が可能である。或いは、算出された検査対象パターンの幅を他の場所に設置された判定装置に送信し、この判定装置によって良否判定を行ってもよい。
【００３５】
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。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】
【００３６】
１…検査装置
１０…照明装置
２０…画像取得装置
３０…データ処理装置
３１…画像分割部
３２…算出部
３３…判定部
１００…基体
１１０…電極
【図１】
2017026565.tif 000003
【図２】
2017026565.tif 000004
【図３】
2017026565.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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