CN103837540A - 外观检查装置以及外观检查方法 - Google Patents

Abstract

检测因各种原因而发生的缺陷。本发明提供一种外观检查装置100，从照明试样S取得的图像数据探测试样S的缺陷。具有配置试样S的试样台110；观察试样S的显微镜12；具有第一光源131、从显微镜120的观察方向对试样S照射照明光的第一照明装置130；具有第二光源151、从斜方向对试样S照射照明光的第二照明装置150；摄像用上述照明装置照明的试样S的基于显微镜120的图像并输出彩色图像数据的彩色照相机140；根据彩色图像数据检查试样S外观的处理装置160。第一照明装置130、第二照明装置150具有对试样照射由应检查的缺陷原因决定的特定波长范围的照明光的第一波长选择结构132和第二波长选择结构152。

Description

外观检查装置以及外观检查方法

技术领域

本发明涉及用摄像元件对半导体晶片等进行摄影而检查外观的外观检查装置以及外观检查方法。

背景技术

以往就检查半导体晶片等试样的外观，进行探测在其表面上所形成的电路等的缺陷的外观检查。关于这样的外观检查，用白色光照明试样，用具有例如CCD摄像元件的彩色摄像装置对表面的状态进行摄像，对取得的图像数据进行图像处理，检测缺陷部分。并且，在这样的外观检查装置中，为提高检查的精度，想出各种各样的办法。

专利文献1公开了—种外观检查方法，其特征是，把具有互补颜色关系的3个点光，从互相成120度的角度的3个方向，从相对被检查面斜向并且互相不同的垂直面，以在被照明面上互相重叠的方式进行照明，使上述被检查面上的立体物的、通过上述3个点光形成的影连接地产生，调查上述影的XY坐标的连接度，判定是缺陷还是噪音。

另外专利文献2公开了—种微检查装置，包含：具有照射可干涉光的光源的微检查用照明装置、支撑形成有规定的图案的微细被加工面的基板的支撑单元、和根据来自微细被加工面的衍射光判定在基板上形成的图案是否从规定图案发生变形的判定单元。在该装置中，微检查用照明装置用照射包含有处于补色关系的2个颜色的可干涉光的光的装置构成。微检查用照明装置对于支撑单元的微细被加工面以规定的角度照射可干涉光。

现有技术

专利文献1：参照日本特许第2914967号公报

专利文献2：参照日本特开2001-141657号公报

但是，以往的外观检查装置虽然能够进行表面的凹凸或者损伤等试样的表面形状的缺陷的检测，但是具有不容易检测其他缺陷这样的问题。也就是说，关于以聚酰亚胺树脂保护膜的有无等所代表的透明材料的检测困难。例如关于以Au膜和Cu膜的判别等所代表的同色异种材料的检测、膜的厚薄等的膜厚状态的差的检测困难。

发明内容

本发明是鉴于上述课题而被做出的，其目的是提供一种能够检测各种各样的材质的差异或者缺陷的外观检查装置以及外观检查方法。

为解决上述课题，本发明的外观检查装置具有：配置试样的试样台；具有光源、对上述试样照射照明光的照明装置；对用上述照明装置照明的上述试样进行摄像并输出彩色图像数据的摄影单元；和根据上述彩色图像数据检查上述试样的外观的检查处理部，其特征在于，上述照明装置对于上述试样照射根据应检查的缺陷的原因而决定的特定的波长范围的照明光。

同样为解决上述课题，发明的外观检查方法的特征在于，对作为检查对象的试样照射根据应检查的缺陷的原因而决定的规定的波长范围的照明光，用摄影单元取得该试样的彩色图像数据，根据上述彩色图像数据检查上述试样的外观。

根据本发明，因为照明装置向上述试样照射根据应检测的缺陷的种类而预定的特定的波长范围的照明光，所以能够容易地检测试样的表面形状以外的各种缺陷。

附图说明

图1是说明本发明的外观检查装置以及外观检查方法的原理的示意图。

图2是说明本发明的外观检查装置以及外观检查方法的原理的示意图。

图3是说明本发明的外观检查装置以及外观检查方法的原理的示意图。

图4是表示本发明的第一实施方式的外观检查装置的概略结构的示意图。

图5是表示该外观检查装置的结构的框图。

图6是表示该外观检查装置的动作的流程图。

图7是表示用摄像装置取得的图像数据以及强调处理后的图像数据的示意图。

图8是表示用摄像装置取得的图像数据以及强调处理后的图像数据的示意图。

图9是表示第二实施方式的外观检查装置的示意图。

符号说明

10：基板

12：膜

13：镀膜

14：镀膜

20：摄像装置

100：外观检查装置

110：试样台

120：显微镜

121：分光镜

130：第一照明装置

131：第一光源

132：第一波长选择结构

133：圆板构件

134：旋转驱动结构

140：彩色照相机

150：第二照明装置

151：第二光源

152：第二波长选择结构

153：圆板构件

154：旋转驱动结构

155：导光单元

156：环照明单元

160：处理装置

161：处理装置主体

162：输入装置

163：图像显示装置

200：外观检查装置

230：照明装置

S：试样

具体实施方式

在说明具体实施方式之前，说明本发明的外观检查的原理。

图1到图3是说明本发明的外观检查装置以及外观检查方法的原理的示意图。图1表示由于膜厚的差而引起的反射光的变化。在是在基板10上形成有规定厚度的膜的优良品的情况下，例如当用橙色的照明光源21通过分光镜22照明(同轴反射照明)试样11时，能够用摄像装置20对绿色的反射光进行摄像(图1(a))。对此，在是在基板10上具有比规定的厚度厚的膜12的不良品的情况下，当用橙色的照明来照明试样时，能够用摄像装置20观察黄色的光(图1(b))。在该检查中使用的照明光的波长范围(颜色)可以根据更检查的材质和厚度来决定。

图2表示由于材质的不同而引起的反射光的变化。在是在基板10上形成规定材质(例如铝)的镀膜13的优良品的情况下，例如能够用蓝色的照明通过摄像装置20观察蓝色的光(图2(a))。对此，在是在基板10上形成了不同材质(例如铜)的镀膜14的不良品的情况下，例如能够用蓝色的照明光通过摄像装置20观察橙色的光(图2(b))。在该检查中使用的照明光的波长范围(颜色)可以根据要检查的材质来决定。

图3表示通过电镀表面缺陷引起的反射光的变化。在是在基板10上正常地形成了镀膜14的优良品的情况下，例如能够用绿色的照明通过摄像装置20观察橙色的光(图3(a))。对此，在是在基板10上未形成镀膜的优良品的情况下，例如能够用绿色的照明通过摄像装置20观察绿色的光(图3(b))。在该检查中使用的照明光的波长范围(颜色)可以根据要检查的电镀的材质或者基板的材质来决定。

概括说，在本发明的外观检查中，对作为检查对象的试样照射规定的颜色波长范围的照明光，利用摄像单元取得试样的放大图像作为彩色图像数据，根据上述彩色图像数据来检查试样的外观，检测缺陷的种类(材质、反射率、透过率、形状)。即使在把用白色光难以检测的外观例如透明材料的检测(例如聚酰亚胺保护膜的有无)、同色异种材料的检测(例如Au和Cu膜的判别)、膜厚状态的差的检测(例如膜厚的厚薄)作为检查对象的情况下，也能够通过使用规定的波长范围的照明光得到彩色图像数据来进行检查。因为一般可知材料具有容易吸收的波长，所以利用这个特点。也就是说，在本发明中使用特定的波长范围(颜色)的照明，进行透明材料的检测、同色异种材料的判别。另外，关于膜厚的差，照射特定的波长范围的照明，通过由于膜的吸收波长而发生变化的颜色和由于膜厚的干涉而发生变化的颜色进行判定。

也就是说，选择与检测的目的缺陷的种类对应的光源的波长范围来进行照明，并用摄像装置来摄影它。用与由此检测的外观不良的原因对应的波长范围的光来照明产品，根据其反射光来检测不良品。这样，能够提高应检查的缺陷的检测性，并且能够降低过量检测。

＜第一实施方式＞

下面说明本发明的第一实施方式的外观检查装置。图4是表示本发明的第一实施方式的外观检查装置的概略结构的示意图，图5是表示该外观检查装置的结构的框图，图6是表示该外观检查装置的动作的流程图。

首先说明外观检查装置100的结构。第一实施方式的外观检查装置100具有：配置试样的试样台110；在该试样台110的上方配置的显微镜120；沿该显微镜120的光轴向试样s照射第一照明光的第一照明装置130；作为摄像单元的彩色照相机140；在试样台110和第一照明装置130之间配置的第二照明装置150；和解析各装置的控制以及用彩色照相机140取得的图像数据的用计算机构成的作为检查处理部的处理装置160。

试样台110载放试样S，能够根据处理装置160的控制在水平的正交方向(X、Y)、铅直方向(Z)以及旋转方向(θ)使试样S移动。作为移动结构，可以采用螺丝结构、使用了压电元件的结构等。显微镜120具有光学系统，在彩色照相机140的摄像面上成像试样S的图像。另外，显微镜120具有把来自第一照明装置130的照明光向光轴方向反射的分光镜121。用显微镜120得到的图像既可以是放大图像，也可以是等倍图像。

第一照明装置130包含由氙灯、卤素灯等组成的第一光源131、和第一波长选择结构132。第一波长选择结构132包含在圆周上配置有各种透过波长范围的滤光镜(滤色镜)的圆板构件133、和通过处理装置160的控制使该圆板构件133旋转的作为滤光镜选择装置的旋转驱动结构134。在该例子中，在圆板构件133上，在圆周上配置有作为使不同波长范围的光透过的多片(例如7片)透过滤光镜的滤色镜、和使来自第一光源131的白色光直接通过的透过孔(在图的例子中一个未划阴影线的孔)。通过用旋转驱动结构134使圆板构件133旋转，使在规定的位置停止，从而能够沿光轴向试样S照射希望的频率范围的光、或者白色光。当然，透过孔或者滤色镜的数目不限于上述个数。

彩色照相机140具有CCD(Charge Coupled Device)摄像元件、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)摄像元件等摄像元件，对试样S进行摄像后输出其图像数据。

第二照明装置150和第一照明装置130同样，具有由氙灯、卤素灯等组成的第二光源151、和由圆板构件153以及旋转驱动结构154组成的第二波长选择结构152。另外具有环照明单元156和导光单元155，前者作为向试样s的摄像区域从对光轴具有规定角度的倾斜方向照射照明光的照明单元，例如能够射出环状的照明光；后者向该环照明单元156引导来自第二波长选择结构152的光。此外，作为该第二照明装置150，除了能够使用进行环状的照明的照明装置之外，还可以使用具有直线状的发光部进行照明的照明装置。

在该例中表示的环照明单元156由圆环状的透明材料组成，在中央具有内侧向试样的方向倾斜的圆锥台状的孔，是把孔的侧面的倾斜做成使来自环照明单元156的光朝向试样S的方向的构件。通过该环照明单元156，把来自第二照明装置150的光朝向试样S的观察区域以环状地且从斜上方向进行照射。

此外，作为在第一照明装置130以及第二照明装置150中使用的光源，除了采用上述结构的光源之外，还可以采用各种结构的光源。另外，作为第一照明装置130以及第二照明装置150，可以由发生不同的波长范围的光的多个光源、和选择照明试样的光源的光源选择单元构成。另外，作为照明装置，可以由所发生的波长范围可变的光源、和使从光源发生的光的波长范围变更的波长范围变更单元构成。

处理装置160由处理装置主体161、输入装置162、和图像显示装置163等构成。处理装置主体161是具有CPU、RAM、ROM、HDD等的计算机。在处理装置主体161中，用CPU执行在ROM、HDD等中存储的应用软件的程序，进行外观检查装置100的各部分的控制以及彩色照相机140取得的图像数据的处理，执行外观检查。输入装置162具有键盘、鼠标等，操作员输入对处理装置160的指示。图像显示装置163由液晶显示器、CRT等构成，显示来自彩色照相机140的图像数据、施行了图像处理的图像、检查结果等。此外，可以在图像显示装置163内配置作为输入装置162的触摸板。

这样的外观检查装置100如下那样检查试样的外观。图6是表示该外观检查装置的动作的流程图。为执行试样的外观检查，首先选择第一照明装置130以及第二照明装置150发生的照明光的波长范围(步骤S1、步骤S2)。该选择根据想要检测的缺陷的种类由处理装置160的输入装置162进行。根据来自处理装置160的指定，第一波长选择结构132的旋转驱动结构134使圆板构件133旋转，使来自第一光源131的光通过规定的滤色镜或者透过孔。在第二照明装置150中也同样，旋转驱动结构154使圆板构件153旋转，使来自第二光源151的光通过规定的滤色镜或者透过孔。

接着，用处理装置160控制试样台110，使试样S向观察位置移动(步骤S3)。该移动除了可以根据处理装置160中预先设定的信息进行之外，还可以由操作员从输入装置162指定。

接着用彩色照相机140摄像观察区域，取得彩色图像数据(步骤S4)。

然后，对用处理装置160取得的图像数据进行图像处理，从图像中检测缺陷(步骤S6)。该缺陷的检测可以通过比较从作为优良品的试样中预先取得的成为基准的基准图像数据、和取得的图像数据来进行。另外，在检查重复图案或者非图案面的情况下，可以通过自相关检查进行。自相关检查在重复图案的情况下，通过使试样的摄像数据中的重复图案彼此之间错开1间距(或者n间距)来比较而进行。进而，在进行用于缺陷检测的图像数据的比较之前，可以进行包含强调所摄像得到的彩色图像数据的特定波长范围的强调处理、抽出上述特定波长范围的抽出处理的图像处理。

下面说明检查结果的实例。图7、图8是表示用摄像装置取得的图像数据以及强调处理后的图像数据的示意图。此外，图7(d)是与图7(a)、(b)、(c)中的A-B线的剖面相当的示意图，图8(d)是与图8(a)、(b)、(c)中的A-B线的剖面相当的示意图。第一例是检查由于透明材料的溢出引起的缺陷的例子。在该例子中，在试样S上，如图7(d)所示，产生透明保护膜的溢出部。当仅用白色光照明该试样时，看不见透明的保护膜(图7(a))。在第一实施方式的外观检查装置100中，当对其从第一照明装置130照射白色照明、从第二照明装置150照射蓝色照明，用彩色照相机140进行摄像时，能够得到由于保护膜的蓝色分量的反射而能够判别保护膜的图像数据(图7(b))。仅能稍微看得见透明保护膜的溢出缺陷的样子(图7(b))。进而当从数据中抽出蓝色施行强调的图像处理时，该保护膜更鲜明地浮现，能够容易地检测(图7(c))。能够鲜明地看见透明保护膜的溢出缺陷的样子(图7(c))。

第二例是检查同色异种材料缺陷的例子。在该例子中，在试样S上，如图8(d)所示，在试样S中发生异种材料的侵蚀。当仅用白色光照明该试样时，看不见异种材料(图8(a))。在第一实施方式的外观检查装置100中，当对其从第一照明装置130照射白色照明、从第二照明装置150照射蓝色照明，用彩色照相机140进行摄像时，能够得到能够判别保护膜的图像数据(图8(b))。仅能稍微看得见侵蚀缺陷的样子(图8(b))。进而当从数据中抽出蓝色施行强调的图像处理时，该保扩膜更鲜明地浮现，能够容易地检测(图8(c))。能够鲜明地看见侵蚀缺陷的样子(图8(c))。

如上所述，根据第一实施方式的外观检查装置，能够容易地检测表面的材质的差异、缺陷。

＜第二实施方式＞

下面说明本发明的第二实施方式的外观检查装置。图9是表示第二实施方式的外观检查装置的示意图。该外观检查装置200，仅具有一台照明装置230作为照明装置。其他的结构和第一实施方式的外观检查装置100相同。该照明装置230从显微镜的光轴方向向试样S照射照明光。

在第二实施方式的外观检查装置200中，与要检测的缺陷的原因相匹配地选定来自照明装置230的照明光的波长范围。因此，通过第二实施方式的外观检查装置200能够和第一实施方式的外观检查装置100同样地，容易地检测材质的不同、膜厚、有无电镀等各种缺陷。

Claims (11)

1.—种外观检查装置，具有：

试样台，配置试样；

照明装置，具有光源，该照明装置对上述试样照射照明光；

摄像单元，对用上述照明装置照明的上述试样进行摄像，并输出彩色图像数据；以及

检查处理部，根据上述彩色图像数据，检查上述试样的外观，

该一种外观检查装置的特征在于，

上述照明装置对于上述试样照射根据应检查的缺陷的原因而决定的特定的波长范围的照明光。

2.根据权利要求1所述的外观检查装置，其特征在于，

上述照明装置具有波长选择结构，该波长选择结构具备透过不同的波长范围的光的多片透过滤光镜、以及把从上述多片透过滤光镜中选择出的透过滤光镜配置在从上述光源到试样的光路中的滤光镜选择装置。

3.根据权利要求1所述的外观检查装置，其特征在于，

上述照明装置具有发生不同的波长范围的光的多个光源、和选择照明上述试样的光源的光源选择单元。

4.根据权利要求1所述的外观检查装置，其特征在于，

上述照明装置具有使光的波长范围变更的波长范围变更单元，进而用上述照明装置照明的光的波长是可变的。

5.根据权利要求1到4中的任何一项所述的外观检查装置，其特征在于，

上述外观检查装置具有多个上述照明装置，照射上述试样的照射角分别不同。

6.根据权利要求5所述的外观检查装置，其特征在于，

从与上述摄像单元的摄像方向不同的方向向上述试样照射照明光的上述照明装置具有在上述试样的观察区域的上方配置的环状的照明光射出部。

7.根据权利要求1到6中的任何一项所述的外观检查装置，其特征在于，

上述检查处理部比较摄像得到的上述试样的上述彩色图像数据与成为上述试样的基准的基准彩色图像数据，进行外观检查。

8.根据权利要求1到6中的任何一项所述的外观检查装置，其特征在于，

上述检查处理部通过比较上述试样的重复图案彼此之间的自相关检查对于摄像得到的上述试样的上述彩色图像数据进行外观检查。

9.根据权利要求7所述的外观检查装置，其特征在于，

上述检查处理部具有图像处理单元，该图像处理单元进行包含强调摄像得到的上述试样的上述彩色图像数据的特定波长范围的强调处理和抽出上述特定波长范围的抽出处理的图像处理。

10.一种外观检查方法，其特征在于，

对作为检查对象的试样，照射根据应检查的缺陷的原因而决定的规定的波长范围的照明光，

用摄像单元取得该试样的彩色图像数据，

根据上述彩色图像数据检查上述试样的外观。

11.根据权利要求10所述的外观检查方法，其特征在于，

施行强调摄像得到的上述试样的上述彩色图像数据的特定波长范围的强调处理。

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