CN100429477C

CN100429477C - 检查装置

Info

Publication number: CN100429477C
Application number: CNB2005100568171A
Authority: CN
Inventors: 堀内一仁; 辻治之
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2004-03-22
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2025-03-22
Also published as: US20050207639A1; TW200532163A; TWI370237B; CN1673667A; KR101204617B1; KR20060044572A

Abstract

一种检查装置，其具有：通过使用与第一图像相关的图像信息来计算亮度调整值，以将该第一图像的亮度调整为预期值的单元；存储单元，用于存储所计算的亮度调整值；用于搜索具有下述图像信息的第一图像的单元，该图像信息与不同于第一图像的第二图像相对应；用于从存储单元中读出与搜索到的第一图像相对应的亮度调整值的单元；以及根据从存储单元中读出的亮度调整值对第二图像的亮度进行调整的单元。

Description

检查装置

技术领域

本发明涉及检查装置，尤其涉及一种用于进行半导体晶片的外观检查的检查装置。

背景技术

通常采用以下方法作为检查半导体晶片外观的方法。通过光学单元采集两个初始相同的二维图像。对通过图像采集获得的两个检测图像进行比较，以将这两个检测图像之间的不同部分检测为缺陷。传统地，通过这种方式，可以计算所比较图像之间的区别图像(differential image)，以将区别图像亮度级别高的部分检测为缺陷。

在以上外观检查中，作为用于执行检测图案缺陷而不受图像亮度或失真影响的图像处理的技术，以下技术是公知的。在该技术中，对包含在要进行比较的两个检测图像(这两个检测图像初始相同)中的图案的亮度级别进行校正，并执行亮度级别校正，以减小亮度级别差异，以使得即使在无缺陷部分出现亮度级别差异时，也可以将该亮度级别差异识别为正常(参见日本专利申请特开公报No.10-253544)。

此外，还已知以下的图案检查技术(参见日本专利申请特开公报No.11-304718)。对第一检查图案进行检测，以获得该第一检查图案的第一图像。对该第一图像进行存储，并对第二检查图案进行检测，以获得该第二检查图案的第二图像。然后，对这些图像中的至少一个的色调进行转换，以使得所存储的第一图像和第二图像的亮度变得基本相等，并对亮度进行了调整的第一图像和第二图像进行比较。

如上所述，对图像的亮度进行了调整，由此防止了错误的检测。然而，在对待检查的对象进行检查的情况下，或者在用户使用检查图像组来检查操作信息或检查性能的情况下，不仅需要在亮度方面对两个图像进行调整，而且需要使两个图像的亮度适当。因此，通过这种方式将两个图像调整为具有适当的亮度，由此可以执行最优检查。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种检查装置，用于将检查图像与基准图像进行比较，以检查该检查图像中的缺陷的状态，其中将基准图像和检查图像的亮度级别都调整为适当，从而可以执行准确的检查。

根据本发明的一个方面的检查装置的特征在于，其包括：通过使用与第一图像相关的图像信息来计算亮度调整值，以将第一图像的亮度调整为预期值；存储单元，用于存储所计算的亮度调整值；用于搜索具有下述图像信息的第一图像的单元，该图像信息与不同于第一图像的第二图像相对应；用于从该存储单元中读出与搜索到的第一图像相对应的亮度调整值的单元；以及用于根据从该存储单元中读出的亮度调整值来调整该第二图像的亮度的单元。

将在以下的说明中阐述本发明的优点，部分地通过该说明而变得明了，或者可以通过本发明的实施而习得。可以通过在此具体指出的手段及其组合来实现和获得本发明的优点。

附图说明

并入附图并构成本发明一部分，附图示出了本发明的实施例，并且与以上概括描述和以下实施例的详细描述一起，用于说明本发明的原理。

图1表示应用了本发明的检查装置的示意性结构；

图2是该检查装置中的缺陷确定处理中的亮度调整处理的流程图；

图3是表示根据基准图案中的通知(notice)图像来设定亮度调整值的部分的细节的流程图；

图4A至图4C是用于生成直方图的图像区域的说明性视图；

图5A至图5C是用于生成直方图的图像区域的说明性视图；

图6A至6D表示各种直方图的示例；

图7A至7E表示在根据直方图来设定亮度调整值的情况下的其它调整方法；

图8是表示根据本发明另一实施例的检查装置的操作的流程图；以及

图9是根据本发明另一实施例的检查装置的操作的说明图。

具体实施方式

下面将参照附图来说明根据本发明的实施例。

图1表示应用了本发明的检查装置的示意性结构。将图1中所示的检查装置应用于光学设备(检查显微镜)。

图1中所示的检查装置包括检查显微镜1和算术处理单元2。

检查显微镜1通过照明光投射管11经由物镜12对用于观察的半导体晶片3(以下简称为“晶片”)进行照射。通过目镜16对来自晶片3的反射光进行观察，并通过诸如CCD的成像设备17进行采集。将成像设备17所采集的图像信号输出给算术处理单元2。算术处理单元2对成像设备17所采集的图像信号进行算术处理，并根据算术结果进行亮度设定等。

下面将描述图1中的检查装置的示意性操作。

来自照明光投射管11的光源111的照射光经由成像透镜112和ND滤光器113在偏振分束器13(为光路分支元件)处朝向物镜12反射，然后经由物镜12到达晶片3。

入射到晶片3上的光在晶片3处反射，并再次经由物镜12穿过偏振分束器13，然后经由中继镜14和棱镜15在目镜16处由观察者进行可视观察。用于获取所观察图像的成像设备17设置在观察光路O的延长线上，并且已穿过偏振分束器13的光从观察光路O穿过棱镜15或绕过棱镜15，由成像设备17进行采集。

将来自成像设备17的图像输出输入到算术处理单元2的图像算术部分21中。图像算术部分21使用成像设备17所采集的无缺陷图像(以下称为“基准图像”)来计算亮度信息。当基准图像或检查图像需要亮度调整时，控制器22生成用于改变ND滤光器113的透射率或者光源11的电源电压的电压控制信号，以将该电压控制信号发送给ND滤光器113的驱动电机(或者光源11的电源)。例如，该驱动电机根据该电压控制信号转动预定角度，以改变ND滤光器113的透射率。

另一方面，亮度调整值设定部分23对亮度调整值(在此为用于改变ND滤光器113的透射率的电压控制信号)进行设定，以使亮度调整适当，并且亮度调整值存储部分25在适当调整后将亮度调整值存储在其中。在这种情况下，如果需要，亮度调整值存储部分25可以与图像一起存储亮度调整值。

控制器22从亮度调整值存储部分25输入电压控制信号或存储信号(存储完成信号)，并根据这些信号控制整个装置。另一方面，控制器22根据电压控制信号来改变电压，然后控制检查装置，以再次从检查显微镜1获取基准图像或检查图像。

下面将描述根据如上构造的本实施例的检查装置的具体处理。

图2是该检查装置中的缺陷确定处理中的亮度调整处理的流程图。在本实施例中，缺陷确定处理中的亮度调整处理主要执行以下处理。首先，从没有缺陷的基准图案图像中获取通知部分中的图像，并且计算与各个通知部分中的图像相关的亮度调整值，并存储与各个通知部分中的图像相对应的亮度调整值。获取检查图像，并搜索基准图案图像中与该检查图像的通知部分相对应的通知部分，以根据基准图案图像的通知部分的亮度调整值来校正检查图像的亮度。对经校正的检查图像和基准图案图像进行比较，以进行缺陷确定。具体地，该处理如下。

首先，从基准图案图像中获取各个通知部分中的图像(以下称为“基准图案通知图像”)(步骤A1)。接下来，亮度调整值设定部分23对亮度进行调整，并使其适合于基准图案通知图像，以设定待计算的亮度调整值(步骤A2)。将基准图案通知图像的计算亮度调整值存储在亮度调整值存储部分25中(步骤A3)。对多个通知图像执行步骤A1至A3。接下来，从检查图像图案中获取通知部分中的图像(以下称为“检查图案通知图像”)(步骤A4)。然后，控制器22搜索与所获取的检查图案通知图像相对应的基准图案通知图像，并从亮度调整值存储部分25中读出与各个搜索到的基准图案通知图像相对应的亮度调整值(步骤A5)。控制器22根据该亮度调整值对检查图案通知图像的亮度进行校正(步骤A6)。可以通过根据与设定基准图案通知图像的亮度调整值的方法相似的过程，调整检查图案通知图像的亮度，来对检查图案通知图像的亮度进行校正(步骤A2)，并且可以通过使用与基准图案通知图像的亮度调整值相同的值来对其进行校正。当使用该相同值时，可以省略步骤A3和步骤A5。对经校正的检查图案图像和基准图案图像进行比较，并且控制器22进行缺陷确定(步骤A7)。

如果该亮度调整值已被存储在亮度调整值存储部分25中(步骤A3)，则在检查装置后续的缺陷确定流程中，确定该亮度调整值是否存储在亮度调整值存储部分25中，并且如果存储了该亮度调整值，则过程可以从步骤A4开始。

图3是表示下述部分的细节的流程图，在该部分中根据图2的流程中的步骤A2中的基准图案通知图像来设定亮度调整值。下面将利用一个示例来说明用于调整亮度的值，在该示例中，使用了用于改变检查显微镜1的ND滤光器113的透射率的电压控制值(可以调整光源本身的光量)。虽然在图3中采用了改变图像采集条件的方法，但是也可以改变显示条件而不是改变图像采集条件，来调整亮度。

首先，设置遮蔽区域，以使得位于通知图像的视场中心处的缺陷部分中的图像不被采集。例如，将通知图像分为多个块，并且将显示缺陷部分的中心处的多个块设置为遮蔽区域(步骤B1)。没有对这种情况下的块的数量进行具体限定，例如，将该区域划分为4×4个块，并且将中心处的4个块设置为遮蔽区域。图4B和5B表示划分示例。图4A至4C以及5A至5C是在稍后详细描述的直方图生成中使用的图像区域的说明图。图4A表示基准图案中的通知图像，而图5A表示在缺陷大致位于中心处时的检查图像的通知图像。

接下来，获取(或读出)通知图像(步骤B2)。随后，如图4C和5C中所示，将在步骤B1中设置的多个划分块分配给该通知图像。从除了中心处的遮蔽区域以外的周边区域中的12个块获取亮度信息，然后计算该亮度信息的直方图(即，亮度的频度)(步骤B3)。这里，当由于以下原因获取到亮度信息时，去除中心处的遮蔽区域。当通过检查显微镜1采集到晶片上的缺陷时，将该缺陷定位在检查显微镜1的视场中心(物镜12的光轴)处。因此，当将检查图像的中心设为遮蔽区域时，可以根据除了中心以外的不包含缺陷的图像信息来计算亮度信息的直方图。由此，可以准确地设定检查图像的亮度调整值，而不会受到缺陷的影响。可以获得如图6A至6D所示的直方图。图6A至6D表示各种直方图的示例。由于几乎所有的缺陷都显示在检查图像的中心(视场的中心)处，所以可以在该检查图像的中心处设置大于该缺陷的圆形或矩形遮蔽区域。由此，可以将遮蔽区域设置在显示有检查图像的缺陷的区域，并且可以设置在除了中心以外的位置。

随后，根据所生成的直方图获得亮度最大值和总频度(累计频度)，该总频度为阈值T_MAX或更大(允许作为亮度最大值的亮度的最大限制)(步骤B4)。

接下来，检查亮度最大值是否出现在阈值T_MAX和阈值T_MIN(允许作为亮度最大值的亮度的最小限制)之间(步骤B5)。

在步骤B5中，当该亮度最大值没有出现在阈值T_MAX和阈值T_MIN之间(步骤B5中为否)时，确定该亮度最大值是否大于T_MAX，以及阈值T_MAX处的累计频度是否小于H_MAX(累计频度的阈值)(步骤B6)。在图6A至6D中，将阈值H_MAX设定为预定值，以使得可以忽略由于噪声而产生的影响。

在步骤B5中，当如图6C所示，该亮度最大值出现在阈值T_MAX和阈值T_MIN之间(步骤B5中为是)时，将当前设定的ND滤光器113的电压控制值设定为该亮度调整值(即，能够将通知图像的亮度调整为适当的值)(步骤B7)。此外，在步骤B6中，当如图6D所示，该亮度最大值大于T_MAX，并且阈值T_MAX处的累计频度小于阈值H_MAX(累计频度的阈值)(步骤B6中为是)时，与步骤B5中为是的情况一样，将当前设定的ND滤光器113的电压控制值设定为该亮度调整值(步骤B7)。

在步骤B6中为否的情况下，对ND滤光器113进行控制，以根据当前亮度最大值来改变ND滤光器113的电压控制值(步骤B8)。具体地，该处理如下。

由于当最大值为T_MIN或更小时，将该图像识别为太暗，如图6A所示，所以对ND滤光器113的电压控制值进行控制(调整)以使其更亮。

由于当最大值为T_MAX或更大，并且T_MAX或更大的亮度的累计频度为H_MAX或更大时，将该图像识别为太亮，如图6B所示，所以对ND滤光器113的电压控制值进行控制(调整)以使其更暗。

在对ND滤光器113的电压控制值进行了调整后，再次获取位于同一通知部分中的图像。

在这种情况下，可以将亮度调整值例如表示为对图像的亮度进行转换(线性或非线性)时的特性。例如，可以改变亮度特性，以使得表示较亮部分的亮度频度和表示较暗部分的亮度频度分别为预定值或更小(或者直方图的中值或众数值(mode value)位于预定范围内)。在这种情况下，例如可以通过改变增益或γ系数来进行调整。通过这种方式，可以改变图像的亮度，而不需改变图像采集条件，从而通过软件来进行处理。

图7A至7E表示在根据直方图来设定亮度调整值时的其它调整方法。在图7A至7E的方法中，仅将T_MAX用作为阈值。该方法具有LUT(查找表)，其中电压调整级别与图像的亮度相对应。

首先，假定在获取通知图像的直方图时获得了如图7A所示的直方图。在这种情况下，亮度最大值超过了阈值T_MAX，并且过多的光入射到采集设备中。当图7A中的最小亮度值为亮度值“a”时，使用图7B所示的LUT来对电压调整级别Va进行调整，以使最小亮度值“a”为亮度值0。

作为以上电压调整的结果，计算出如图7C所示的通知图像的直方图。在图7C所示的直方图中，最大亮度值“b”小于阈值T_MAX。因此，此时，使用图7D所示的LUT对电压调整级别Vb进行调整，以使最大亮度值与阈值T_MAX一致。从而，最大亮度值“b”与阈值T_MAX-致。由此，可以获得用于缺陷检查的最优图像，该图像比生成如图7C所示直方图的图像更亮。

最终计算出如图7E所示的直方图，并且可以将此时的电压调整值设定作为合适的亮度调整值。当在计算第一直方图时获得了如图7C所示的直方图时，使用图7D所示的LUT来执行后续处理，以使最大亮度值变得合适。当在第一阶段如图7E所示设定了合适的值时，可以采用当时的电压调整值作为合适的亮度调整值。

此外，在图7A中的直方图的情况下，可以通过图7B中的LUT来调整电压调整级别，而在图7E中的直方图的情况下，可以将当时的电压调整级别设定作为合适的亮度调整值。

接下来，将参照图8和图9来说明根据本发明另一实施例的检查装置。

将晶片设置在显微镜的用于采集图像的区域上，并开始进行检查。首先，进行晶片的位置匹配。当将晶片设置在采集图像的区域上时，通常不能进行精确的位置匹配。因此，使用设置在晶片上的对准标记(参见图9)来进行精确的位置匹配。通过使用两个或更多个对准标记对位置和旋转的偏移进行校正，以将晶片设置在显微镜的中心位置处(步骤C1)。

接下来，确定设置文件中是否存在光量设定数据(亮度调整值)(步骤C2)。如果不存在光量设定数据，则移动到与对准标记相邻的无缺陷单元，以获取第一图像(基准图案通知图像)。可以根据来自其它缺陷检查装置的信息来确定是否存在缺陷，并且可以在采集相邻单元时，确定亮度是否在设定值的范围之内(步骤C3)。如果在步骤C2中存在光量设定数据，则从该设置文件中读取该数据(步骤C4)。然后，采集第一图像(步骤C5)。确定所采集的第一图像是否是通过最优光量采集的(步骤C6)。在步骤C6中，根据预先确定的范围(例如，总光量在特定范围内的范围，或者图像的一部分的亮度在特定范围内的范围)来执行该确定。如果光量不在该范围内，则对该光量进行调整，并再次采集第一图像(步骤C9)。在步骤C6中，当总光量在该范围内时，将当时所使用的第一图像的光量设定数据写入该设置文件(亮度调整值存储部分25)中(步骤C7)。通过使用第一图像的光量设定数据来采集第二图像(检查图案通知图像)(步骤C8)。由于在位置匹配时对第一图像的光量设定数据(亮度调整值)进行了调整，所以可以减少工作台(stage)的移动时间。由于使用了第一图像的实际光量设定数据，所以在采集第二图像(检查图案通知图像)时无需再次设定光量设定数据(亮度调整值)。从而，可以减少检查时间。

以下发明是从以上实施例中的每一个中提取的。本发明并不限于以上实施例，而是可以在实施本发明时在不脱离本发明的主旨的情况下，通过修改这些组成部分来实施本发明。以上实施例中所公开的多个组成部分的适当组合可以构成多种发明。例如，可以从以上实施例示出的所有组成部分中删除某些组成部分。此外，可以对不同实施例中的组成部分进行适当的组合。

根据本发明实施例的检查装置包括：使用与第一图像(例如，诸如基准图像的无缺陷图像)相关的图像信息来计算亮度调整值的单元，该亮度调整值用于将该第一图像的亮度调整为期望值；存储单元，用于存储所计算的亮度调整值；用于搜索具有下述图像信息的第一图像的单元，该图像信息与不同于第一图像的第二图像(例如，检查图像)相对应；用于从存储单元中读出与搜索到的第一图像相对应的亮度调整值的单元；以及根据从存储单元中读出的亮度调整值对第二图像的亮度进行调整的单元。

优选地，该检查装置还包括使用亮度经过调整的第一图像和第二图像来执行检查的单元。通过这种方式，在通过图像比较而进行的检查中，由于获得了用于将一个图像的亮度调整为合适的亮度调整值，并且通过已进行了调整的亮度调整值来调整另一图像的亮度，所以可以根据该合适的亮度来观察并容易地检查这两个图像。因此，可以通过自动检查来执行准确的检查(缺陷的准确检测)。

以下实施例对于以上检查装置是优选的。可以独立地或以适当的组合来应用以下实施例。

(1)用于计算亮度调整值的图像信息是与第一图像的周边区域相关的图像信息。通常，缺陷位于图像的中心。因此，使用与周边区域相关的图像信息来计算亮度调整值，由此采用缺陷图像作为用于第一亮度调整的图像。即使在计算用于该缺陷图像的亮度调整值时，也可以执行适当的亮度调整，而不会受到缺陷的影响。

(2)用于计算亮度调整值的单元获得与第一图像相关的图像信息的亮度，并使用基于直方图(其使用该亮度)的统计信息来确定亮度调整值。这里，该统计信息表示最大值、最小值、众数值、中值等，并且使用了实际图像信息，从而优化了亮度调整值。

(3)亮度调整值是以下两个值中的至少一个：表示特性的值，用于转换图像的色调；以及表示控制特性的值，用于对确定该图像的亮度的单元进行调整。由于可以通过改变采集条件(即，在硬件中调整亮度机制)，或者通过采集之后对图像进行转换(即，通过图像处理在软件中进行转换)来执行图像的亮度调整，所以改变图像采集系统，以获得更多合适的图像采集条件。此外，当执行图像转换时，使得能够与装置构造无关地对该亮度进行调整。可以通过向ND滤光器施加电压、光源电压，或其它光量调节装置，来执行硬件中的亮度调整。

将基准图像和检查图像的亮度级别都调整为合适，由此提供能够执行准确检查的检查装置。

对于本领域的技术人员，很容易想到另外的优点和修改。因此，本发明更宽泛的方面并不限于在此示出和描述的具体细节、代表性装置以及说明示例。因此，在不脱离所附权利要求及其等价物所限定总体发明概念的主旨和范围的情况下，可以进行各种修改。

Claims

1、一种检查装置，其特征在于，包括：

通过使用与第一图像相关的图像信息来计算亮度调整值，以将该第一图像的亮度调整为预期值的单元；

存储单元，用于存储所计算的亮度调整值；

用于搜索具有下述图像信息的所述第一图像的单元，该图像信息与不同于所述第一图像的第二图像相对应；

用于从所述存储单元中读出与搜索到的第一图像相对应的亮度调整值的单元；

根据从所述存储单元中读出的亮度调整值对所述第二图像的亮度进行调整的单元；以及

通过使用亮度经过调整的所述第一图像和所述第二图像来执行检查的单元。

2、根据权利要求1所述的检查装置，其特征在于，用于计算所述亮度调整值的所述图像信息是与所述第一图像的周边区域相关的图像信息。

3、根据权利要求1所述的检查装置，其特征在于，用于计算所述亮度调整值的所述单元获得与所述第一图像相关的图像信息的亮度，并利用基于使用该亮度的直方图的统计信息来确定所述亮度调整值。

4、根据权利要求1所述的检查装置，其特征在于，所述亮度调整值为以下两个值中的至少一个：表示特性的值，用于转换图像的色调；以及表示控制特性的值，用于对确定图像的亮度的单元进行调整。

5、根据权利要求1到4中的任意一个所述的检查装置，其特征在于，所述第二图像的亮度调整值与所述第一图像的亮度调整值相同。

6、根据权利要求1到4中的任意一个所述的检查装置，其特征在于，所述第一图像是与对晶片进行位置匹配的位置匹配标记相邻的图像。