(57)【要約】      （修正有）【課題】基板搬送時に振動が発生しても、基板の検査精度の低下を防止できる基板検査装置を提供する。【解決手段】被検査基板を一方向に搬送する搬送部、搬送される被検査基板の１次元画像を取得する撮像部、被検査基板を一方向に搬送しながら撮像部により取得された複数の１次元画像を合成して２次元画像を生成する画像生成部と、生成された２次元画像のラインプロファイルから、被検査基板の振動の位相を抽出する位相抽出部と、欠陥のない基準基板を撮影して取得された振動の位相が異なる２次元画像を、振動の位相と関連付けて複数枚記憶する記憶部と、記憶された２次元画像の中から、位相抽出部により抽出された振動の位相に近い位相に関連付けられている画像を基準画像として選択する画像選択部と、画像選択部により選択された基準基板の基準画像と被検査基板の画像とを比較し、被検査基板の表面状態を検査する検査部とを備える基板検査装置を採用する。【選択図】図１
2009192508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査基板を一方向に搬送する搬送部と、
該搬送部により搬送される前記被検査基板の１次元画像を取得する撮像部と、
前記搬送部により前記被検査基板を一方向に搬送しながら前記撮像部により取得された複数の１次元画像を合成して２次元画像を生成する画像生成部と、
該画像生成部により生成された２次元画像のラインプロファイルから、前記被検査基板の振動の位相を抽出する位相抽出部と、
欠陥のない基準基板を撮影して取得された振動の位相が異なる２次元画像を、該振動の位相と関連付けて複数枚記憶する記憶部と、
該記憶部に記憶された２次元画像の中から、前記位相抽出部により抽出された振動の位相に近い位相に関連付けられている画像を基準画像として選択する画像選択部と、
該画像選択部により選択された前記基準基板の基準画像と前記被検査基板の画像とを比較して、前記被検査基板の表面状態を検査する検査部とを備える基板検査装置。
【請求項２】
前記位相抽出部が、前記画像生成部により生成された部分的な２次元画像から振動の位相を抽出し、
前記画像選択部が、前記部分的な２次元画像から抽出された振動の位相に基づいて基準画像を選択し、
前記検査部が、前記基準基板の基準画像と前記被検査基板の１次元画像とをライン毎に比較する請求項１に記載の基板検査装置。
【請求項３】
前記検査部が、前記基準基板の基準画像と前記被検査基板の画像とを差分演算により比較する請求項１または請求項２に記載の基板検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハや液晶基板などに付着した異物や傷などを検査する基板検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ等の基板には、周期性のあるパターンを何層も重ねて集積回路が形成される。このパターンを形成するフォトリソグラフィの工程では、基板にレジスト膜を塗布し、パターンを露光してエッチングが行われる。この工程内で、基板への異物や傷の付着、レジスト膜ムラ、露光不良などが発生した場合にはパターン不良となり、集積回路として正常に動作しなくなってしまう。また、基板の裏面に異物や傷があった場合、基板が撓み露光不良を引き起こしてしまう。そこで、基板の表面および裏面とも、このような欠陥の有無を検査する必要がある。
【０００３】
この検査について、従来、ラインセンサカメラと基板を搬送する１軸ステージとを用いて２次元画像を取得し、該２次元画像を解析することにより基板の検査を行う自動検査システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特表２００１−５２４２０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、安定的な検査を行うためには、基板とラインセンサカメラとは常に決まった位置関係にあることが望ましい。しかし、撮像時には１軸ステージが移動するため、これに伴って基板とラインセンサカメラとの間に相対的な振動が発生してしまう。この振動の大きさは、１軸ステージにおける基板の位置や搬送スピードにより異なり、また、基板の反りや保持部への押し付け状態などの違いによっても影響を受ける。
【０００５】
特に、基板の裏面検査を行う場合、基板は周辺部のみを保持された状態のまま１軸ステージによって移動されるので、周辺部と中心部との保持状態の相違に基づいて、振動の態様が基板の場所により大きく異なることとなる。その結果、検査画像に１軸ステージの移動方向とは垂直な方向に、周期的なボケや明るさの変化が発生し、基板の検査精度が低下してしまうという不都合がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、基板を撮像のため搬送する際に振動が発生する場合においても、基板の検査精度の低下を防止できる基板検査装置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】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、被検査基板を一方向に搬送する搬送部と、該搬送部により搬送される前記被検査基板の１次元画像を取得する撮像部と、前記搬送部により前記被検査基板を一方向に搬送しながら前記撮像部により取得された複数の１次元画像を合成して２次元画像を生成する画像生成部と、該画像生成部により生成された２次元画像のラインプロファイルから、前記被検査基板の振動の位相を抽出する位相抽出部と、欠陥のない基準基板を撮影して取得された振動の位相が異なる２次元画像を、該振動の位相と関連付けて複数枚記憶する記憶部と、該記憶部に記憶された２次元画像の中から、前記位相抽出部により抽出された振動の位相に近い位相に関連付けられている画像を基準画像として選択する画像選択部と、該画像選択部により選択された前記基準基板の基準画像と前記被検査基板の画像とを比較して、前記被検査基板の表面状態を検査する検査部とを備える基板検査装置を採用する。
【０００８】
本発明によれば、搬送部により搬送される被検査基板について、撮像部により取得した複数の１次元画像を画像生成部により合成して２次元画像が生成され、位相抽出部により該２次元画像のラインプロファイルから振動の位相が抽出される。そして、画像選択部により記憶部に予め記憶された欠陥のない基準基板についての複数の２次元画像の中から、被検査基板の振動の位相に近い位相に関連付けられている画像が基準画像として選択され、検査部により基準基板の基準画像と被検査基板の画像とを比較して被検査基板の表面状態が検査される。これにより、被検査基板の画像と、欠陥がなく同等の振動位相を有する基準画像とを比較して、振動の影響を除外して被検査基板の欠陥のみを鮮明に抽出することができ、被検査基板を精度よく検査することが可能となる。
【０００９】
上記発明において、前記位相抽出部が、前記画像生成部により生成された部分的な２次元画像から振動の位相を抽出し、前記画像選択部が、前記部分的な２次元画像から抽出された振動の位相に基づいて基準画像を選択し、前記検査部が、前記基準基板の基準画像と前記被検査基板の１次元画像とをライン毎に比較することとしてもよい。
このようにすることで、全ての１次元画像を取り終える前に、搬送部により搬送される被検査基板の表面状態をリアルタイムで検査することができ、検査時間の短縮を図ることが可能となる。また、振動の位相を抽出するために、例えば、振動１周期分の部分的な２次元画像を生成すればよいため、画像生成部の処理量を低減することができる。
【００１０】
上記発明において、前記検査部が、前記基準基板の基準画像と前記被検査基板の画像とを差分演算により比較することとしてもよい。
基準基板の基準画像と被検査基板の画像との差分演算を行うことにより、振動の影響を取り除くことができ、被検査基板の表面状態の検査精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、基板を撮像のため搬送する際に振動が発生する場合においても、基板の検査精度の低下を防止できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明の一実施形態に係る基板検査装置について、図面を参照して説明する。
図１は、基板検査装置１が備える機能を展開して示した機能ブロック図である。
図１に示すように、基板検査装置１は、被検査基板１０１を上部に載置するサンプル台１０２と、サンプル台１０２を一方向に搬送する１軸ステージ（搬送部）１０６と、１軸ステージ１０６を駆動する駆動部１１１と、サンプル台１０２とは独立して設置され、被検査基板１０１の画像を取得するための照明部１０３、結像光学系１０４、およびラインセンサ（撮像部）１０５と、機能ブロックとして示した画像生成部１０７、位相抽出部１２０、画像記憶部（記憶部）１０、画像選択部１１、および検査部１０８と、被検査基板１０１の検査結果を表示する表示部１０９と、これらを制御する制御部１１０とを備えている。
【００１３】
被検査基板１０１は、サンプル台１０２の上部に載置されている。駆動部１１１は、制御部１１０の移動開始命令に従って１軸ステージ１０６を駆動し、サンプル台１０２を矢印Ｙの方向に搬送するようになっている。これにより、被検査基板１０１が矢印Ｙの方向に搬送される。
【００１４】
照明部１０３は、１軸ステージ１０６により搬送される被検査基板１０１にライン状の照明光を照射するようになっている。
照明部１０３から照射された照明光は被検査基板１０１により反射され、結像光学系１０４は、被検査基板１０１からの反射光をラインセンサ１０５に結像するようになっている。
ラインセンサ１０５は、制御部１１０の撮像開始命令に従って、結像光学系１０４により結像された被検査基板１０１の１次元画像を順次取得するようになっている。
【００１５】
画像生成部１０７は、ラインセンサ１０５により取得された複数の１次元画像を合成して２次元画像を生成するようになっている。
位相抽出部１２０は、画像生成部１０７により生成された２次元画像のラインプロファイルから、被検査基板１０１の振動の位相を抽出するようになっている。具体的には、図３に示すように、被搬送基板１０１の位置とラインセンサ１０５により取得した１次元画像を２次元画像とし、この２次元画像の搬送方向でラインプロファイルを作成したときの輝度情報より、被検査基板１０１の振動の周期および位相を抽出する。ここで、図３の２次元画像のラインプロファイルには、周辺中心で小さく、中間位置で大きいといった位置による振幅の変化が見られる。また、位置Ｐが基板エッジの位置となっている。
【００１６】
振動の周期と位相の算出方法には様々な方法が考えられるが、例えば、ラインプロファイルをフーリエ変換してもよい。その場合の手順を図４に示す。まず、２次元画像の垂直方向（Ｙ方向）のラインプロファイルＬをフーリエ変換し（Ｓ１１）、振動周波数ｆｓを求める（Ｓ１２）。次に、振動周波数ｆｓを除去したラインプロファイルＬ１と（Ｓ１３）、振動周波数ｆｓのみを含むラインプロファイルＬ２を求める（Ｓ１４）。ここで、ラインプロファイルＬ１には、振動成分以外の基板エッジやパターンによる輝度変化が残っているので、仮に基板エッジのプロファイルＬ１での位置Ｐを検出しておく（Ｓ１５）。ｆｓ成分のみのプロファイルＬ２には、振動による輝度変化が抽出されているので、Ｌ２での位置Ｐでの輝度変化から、基板エッジにおける振動成分ｆｓの位相θが求められる（Ｓ１６）。
なお、上述したフローにおいて、Ｓ１４は、Ｓ１３とＳ１５の後に処理を行うこととしてもよい。
【００１７】
画像記憶部１０は、欠陥のない基準基板を撮影して取得された振動の位相が異なる２次元画像を、該振動の位相と関連付けて複数枚記憶するようになっている。
画像選択部１１は、画像記憶部１０に記憶された２次元画像の中から、位相抽出部１２０により抽出された振動の位相に近い位相に関連付けられている画像を基準画像として選択するようになっている。ここで、基準画像も、前述した図３と同様の位置による振幅の変化が見られる画像となっている。
【００１８】
検査部１０８は、画像選択部１１により選択された前記基準基板の基準画像と画像生成部１０７により生成された被検査基板１０１の２次元画像とを比較して、被検査基板１０１の表面状態を検査するようになっている。具体的には、基準基板の基準画像と被検査基板１０１の２次元画像とを差分演算により比較するようになっている。
表示部１０９は、検査部１０８による検査結果、すなわち、被検査基板１０１の傷等の欠陥の有無や種類・個数などを表示するようになっている。
【００１９】
上記構成を有する基板検査装置１の作用について以下に説明する。
まず、被検査基板１０１の検査を行う前の初期動作として、予め欠陥の無い基準基板をサンプル台１０２に載置して１軸ステージ１０６上を搬送し、その１次元画像をラインセンサ１０５により取得する。そして、画像生成部１０７により、取得された複数の１次元画像を合成して２次元画像を生成し、該２次元画像を画像記憶部１０に記憶させておく。また、位相抽出部１２０により、生成された２次元画像の搬送方向のラインプロファイルから、基準基板の振動の位相を抽出するとともに、該２次元画像との対応付けが行われる。
【００２０】
このような基準基板についての２次元画像の取得を、振動の位相が異なる条件で複数回行う。具体的には、１軸ステージ１０６の動作とラインセンサ１０５の撮像開始のタイミングをずらしたり、基準基板を変える等を行い、振動の位相が少しずつ異なる２次元画像を画像記憶部１０に記憶させる。例えば、求めた振動周期の１／４ずつ位相の異なる画像４枚を画像記憶部１０に記憶させる。
【００２１】
上記の初期動作の終了後、被検査基板１０１をサンプル台１０２に載置して、被検査基板１０１の検査を行う。
被検査基板１０１を載せたサンプル台１０２が、１軸ステージ１０６により搬送されると、基準基板と同様に、ラインセンサ１０５により取得された１次元画像が画像生成部１０７に逐次入力され、画像生成部１０７によりこれら１次元画像を合成して２次元画像が生成されるとともに、位相抽出部１２０により被検査基板１０１の振動の位相が抽出される。
【００２２】
そして、画像選択部１１により、画像記憶部１０に記憶された２次元画像の中から、位相抽出部１２０により抽出された振動の位相に近い位相に関連付けられている２次元画像が基準画像として選択される。
【００２３】
次に、検査部１０８により、画像選択部１１により選択された基準基板の基準画像と画像生成部１０７により生成された被検査基板１０１の２次元画像との差分演算が行われる。この差分演算により得られる画像は、基板上に存在するチップや配線パターンに加えて、振動の影響も取り除いた画像となり、被検査基板１０１に欠陥が存在する場合にはその欠陥のみが抽出された画像となる。このように得られた画像を用いて、被検査基板１０１の表面状態が検査され、その検査結果が表示部１０９によりユーザが目視可能に表示される。
【００２４】
以上説明したように、本実施形態に係る基板検査装置１によれば、被検査基板１０１の２次元画像のラインプロファイルから振動の位相が抽出され、該振動の位相に基づいて予め記憶された欠陥のない基準基板の画像が基準画像として選択され、該基準画像と被検査基板１０１の２次元画像とを比較して被検査基板１０１が検査される。このように、被検査基板１０１の画像と、欠陥がなく同等の振動位相を有する基準画像とを比較することにより、振動の影響を除外して被検査基板１０１の欠陥のみを鮮明に抽出することができ、被検査基板１０１を精度よく検査することが可能となる。
【００２５】
また、検査部１０８により、基準基板の基準画像と被検査基板１０１の２次元画像との差分演算を行うことにより、振動の影響を取り除くことができ、被検査基板１０１の表面状態の検査精度を向上させることができる。
【００２６】
また、本実施形態においては被検査基板１０１の２次元画像全体を生成した後に検査を行うこととして説明したが、これに代えて、位相抽出部１２０が、部分的な２次元画像から振動の位相を抽出することとしてもよい。これにより、２次元画像全体を構成するための１次元画像の取得を待たずに、画像選択部１１が、部分的な２次元画像から抽出された振動の位相に基づいて基準画像を選択し、検査部１０８が、基準基板の基準画像と被検査基板１０１の１次元画像とをライン毎に比較することができる。この場合、被検査基板１０１の振動の位相を抽出するために、例えば、振動１周期分の部分的な２次元画像を生成すればよい。
【００２７】
この場合の処理について図２のフローチャートを用いて以下に説明する。
図２に示すように、制御部１１０の命令に従って、１軸ステージ１０６により被検査基板１０１の移動が開始され（Ｓ１）、ラインセンサ１０５により１次元画像の撮影が開始される（Ｓ２）。画像生成部１０７にはラインセンサ１０５から逐次１次元画像が入力され、被検査基板１０１全体の画像が取得される前に、一部の長方形範囲の画像の取得が済んだ段階において、位相抽出部１２０により、この一部の長方形範囲の搬送方向のラインプロファイルを用いて、検査画像（被検査基板１０１の２次元画像）に含まれる振動の位相が算出される（Ｓ３）。
【００２８】
次に、画像選択部１１により、検査画像の位相に最も近い位相と有する画像が基準画像として画像記憶部１０から読み出され（Ｓ４）、検査部１０８により、検査画像と基準画像との差分演算が行われる（Ｓ５）。さらに検査画像の次の１ラインに対しても、同様に基準画像の対応する１ラインとの差分演算が行われる。この動作が基板全体の画像取得完了まで行われ（Ｓ６）、その結果として求まる変換後画像が表示部１０９に転送される（Ｓ７）。
【００２９】
このようにすることで、全ての１次元画像を取り終える前に、軸ステージ１０６により搬送される被検査基板１０１の表面状態をリアルタイムで検査することができ、検査時間の短縮を図ることが可能となる。また、振動の位相を抽出するために、例えば、振動１周期分の部分的な２次元画像を生成すればよいため、画像生成部１０７の処理量を低減することができる。
【００３０】
以上、本発明の一実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、本実施形態において、被検査基板１０１の振動の位相を２次元画像のラインプロファイルから抽出するとして説明したが、例えば、振動箇所である被検査基板１０１またはサンプル台１０２または結像光学系１０４に距離センサや加速度センサなどを搭載し、これらセンサの測定結果から被検査基板１０１の振動の位相を求めることとしてもよい。
また、検査部１０８により基準基板の基準画像と被検査基板１０１の２次元画像との差分演算を行うこととして説明したが、これら画像の除算を行うことにより振動の影響を抽出することとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板検査装置の機能ブロック図である。
【図２】図１の基板検査装置の変形例における処理を示すフローチャートである。
【図３】図１の位相抽出部の動作を説明する図である。
【図４】振動の位相を抽出する際の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３２】
１  基板検査装置
１０  画像記憶部
１１  画像選択部
１０１  被検査基板
１０５  ラインセンサ
１０６  １軸ステージ
１０７  画像生成部
１０８  検査部
１０９  表示部
１１０  制御部
１１１  駆動部
１２０  位相抽出部
【図１】
2009192508.tif 000003
【図２】
2009192508.tif 000004
【図３】
2009192508.tif 000005
【図４】
2009192508.tif 000006