JP2004340837A

JP2004340837A - 表面欠陥検査方法および表面欠陥検査装置

Info

Publication number: JP2004340837A
Application number: JP2003139694A
Authority: JP
Inventors: Seiji Hamano; 誠司濱野; Koichi Wakitani; 康一脇谷; Jun Yokoyama; 潤横山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-05-19
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2004-12-02

Abstract

【課題】被検査物を撮像した画像が、ある一定の周期的な濃淡を有し、その中に欠陥があるような場合でも、欠陥を安定して検出できる表面欠陥検査方法および表面欠陥検査装置を提供する。
【解決手段】被検査物を撮像した画像が周期的な濃淡を有する場合に、被検査物を撮像し、前記被検査物の撮像画像を格子状に分割し、前記分割された格子毎の濃度で周期性を評価し、その周期的な濃淡を除去することで、被検査物表面の欠陥を検出する。この方法により、被検査物の画像が、ある一定の周期的な濃淡を有し、その中に欠陥があるような場合でも、表面欠陥を検査することができる。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウェハ上に形成されたマイクロミラー、光ディスク、半導体チップ、プリント基板、基板の端子部などの、表面に周期的な濃淡を有する被検査物に対して欠陥を検査する表面欠陥検査方法および表面欠陥検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被検査物の表面の欠陥を検査する従来の表面欠陥検査技術として、ＣＣＤカメラなどの撮像装置を用いて、目視によらずに、被検査物の表面の傷などの欠陥を識別する方法がある（例えば、特許文献１参照）。図５は、前記特許文献１に記載された従来の表面欠陥検査方法を概略的に示すものである。
【０００３】
従来の表面欠陥検査方法は、図５に示すように、被検査物５１の表面と垂直になるようにＣＣＤカメラ５２を取り付け、このＣＣＤカメラ５２において、欠陥が顕著化できるように、被検査物５１に照射する水銀−キセノンランプ５３からの光量や波長を選択したのち、得られた画像信号５４を処理することで、表面の欠陥を検出していた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−２９６９４１号（図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の表面欠陥検査方法では、ある一定の濃淡値を有する被検査物５１の画像で、その中に欠陥があるような場合には、その画像を自動的に処理することで、濃淡値の差に基づいて欠陥を検出することができた。しかしながら、被検査物５１の画像が、ある一定の周期的な濃淡を有し、その中に欠陥があるような場合には、欠陥を安定して検出することができなかった。そのため、このような被検査物５１は、被検査物５１を直接目視して検査を行うか、あるいは、被検査物５１の画像を人が目視して判断することにより検査するしかなく、非常に手間がかかるだけでなく、信頼性が低いという課題もあった。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、被検査物を撮像した画像が、ある一定の周期的な濃淡を有し、その中に欠陥があるような場合でも、欠陥を安定して検出できる表面欠陥検査方法および表面欠陥検査装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の表面欠陥検査方法は、被検査物を撮像し、前記被検査物の撮像画像を格子状に分割し、前記分割された格子毎の濃度で周期性を評価し、その周期的な濃淡を除去することで、被検査物表面の欠陥を検出することを特徴とする。
【０００８】
この方法により、被検査物の画像が、ある一定の周期的な濃淡を有し、その中に欠陥があるような場合でも、表面欠陥を検査することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る表面欠陥検査装置の構成などを簡略的に示す図である。
【００１０】
図１に示すように、この表面欠陥検査装置は、シリコンウェハ上に形成された被検査物１としてのマイクロミラー面の表面欠陥を検査するものであり、マイクロミラー面（被検査物１）を照明する照明装置２と、この照明装置２の照明による被検査物１からの反射光を撮像するＣＣＤカメラからなる撮像装置３と、撮像装置３により撮像した被検査物１の画像を処理するコンピュータなどからなる画像処理装置４とを備えている。被検査物１は、Ｘステージ５、Ｙステージ６およびＺステージ７上に載せられており、ＸＹＺ方向に移動自在とされている。また、図１における８は、ハーフミラーで、照明装置２からの光を反射して被検査物１に照射するとともに、被検査物１からの光を透過させて撮像装置３に入射させる。
【００１１】
また、図示しないが、画像処理装置４には、周期的な濃淡を有する被検査物１の撮像画像に対して、被検査物１の撮像画像を格子状に分割する格子化手段と、分割された格子毎の濃度で周期性を評価し、その周期的な濃淡を除去する周期濃淡除去手段と、周期的な濃淡が除去された画像データに基づいて被検査物表面の欠陥を検出する欠陥検出手段とを有する。
【００１２】
なお、本発明の実施の形態において、照明装置２や撮像装置３として微分干渉光学系のものを用いて、被検査物１の表面粗さなどのパターンを顕著化させておいてもよい。
【００１３】
図２は被検査物１の一部を示す平面図で、１０は検出する欠陥を示す。また、図３（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ本発明の実施の形態に係る表面欠陥検査方法の図を示し、図４はこの表面欠陥検査方法に係る各工程の流れを示すフローチャートである。
【００１４】
まず、被検査物１であるマイクロミラー面を照明装置２により照明した状態で、マイクロミラー面からの反射光をＣＣＤカメラからなる撮像装置３により撮像し、撮像装置３により撮像した被検査物１の画像をコンピュータなどからなる画像処理装置４のメモリに蓄積する（図４に示すステップＳ１）。そして、画像処理装置４により、そのメモリに蓄積された被検査物１の画像１Ａ（図３（ａ）参照）に対して、任意の処理領域１１を設定する（ステップＳ２）。
【００１５】
ここで、図３（ａ）に示す被検査物１の画像１Ａのように、同心円状の周期を有する画像１Ａの場合には、まず、同心円の中心１２を中心に、座標系を直交座標系（図３（ｂ）参照）から極座標系（図３（ｃ）参照）に変換する。極座標系に変換された画像１Ｂは図３（ｃ）に示すようなものとなる。なお、同心円の中心１２を求めるには、先に求めた直交座標系において、撮像画像を格子状に分割し、各々の格子毎に濃度の総和を重み付けし、例えば、最小２乗中心法により求めることができる。
【００１６】
そして、この実施の形態では、例えば上記のようにして、前記ステップＳ２で座標系（この実施の形態においては極座標系）を変換した処理領域１１を、任意の横長さａ、縦長さｂの格子状に分割する。そして、分割した各々の格子毎に濃淡の総和Ｇを求める（ステップＳ３）。ここで、左からＭ番目、上からＮ番目の格子に、横方向にｉ画素、縦方向にｊ画素が含まれ、かつ、各々の画素の濃淡値がｇ（ｉ，ｊ）である場合、この格子の濃淡の総和Ｇ（Ｍ，Ｎ）は次式のように定義される。
【００１７】
【数１】

このようにして、処理領域１１内の各々の格子毎に濃度の総和Ｇ（Ｍ，Ｎ）を求め、周期性を求める。ここでは、周期性を求める処理として、まず、極座標系に変換された画像１Ｂを、縦軸Ｈについてのフーリエ級数として定義する。
【００１８】
【数２】

次に、被検査物１の画像１Ｂを上記のようにフーリエ変換により求めた周期について逆変換し、図３（ｄ）に示すように、その周期性を除去する（ステップＳ４）。このようにして周期性を除去した画像１Ｃに、一般的な画像処理を実施することで欠陥１０を検出できる。例えば、２値化処理を行い（ステップＳ５）、ラベリングを実施した（ステップＳ６）後、面積で大きさを判定することで欠陥１０を検出できる（ステップＳ７〜Ｓ９）。あるいは、面積で大きさを判定するかわりに、濃淡画像処理を施して判定してもよい。
【００１９】
なお、格子状に分割し、分割された格子毎の濃度で周期性を評価し、その周期的な濃淡を除去することを、初回は、比較的大きな格子にて行い、二回目以降には段階的に格子を小さくしていくことを、繰り返し行うことで、複雑な周期的な濃淡を精度よく除去して、欠陥１０を検出してもよい。
【００２０】
このように複雑かつ周期的な濃淡を有する、いわゆるムラの存在する被検査物１の画像から欠陥１０を的確に検出することができ、これまで自動検査が困難であった被検査物の検査を自動化できて、信頼性も向上する。
【００２１】
なお、上記の実施の形態では、被検査物１がシリコンウェハ上に形成されたマイクロミラー面である場合を述べたが、これに限るものではなく、光ディスク、半導体チップ、プリント基板、基板の端子部など、表面に周期的な濃淡を有する各種の被検査物であっても、同様の方法で表面欠陥を検出して検査することが可能である。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、被検査物を撮像した画像が周期的な濃淡を有する場合に、被検査物の撮像画像を格子状に分割し、分割された格子毎の濃度で周期性を評価し、その周期的な濃淡を除去することで、複雑かつ周期的な濃淡を有する、いわゆるムラの存在する被検査物の画像からも欠陥を的確に検出することができ、これまで自動検査が困難であった被検査物の検査を自動化できて、信頼性も向上する。
【００２３】
また、本発明によれば、被検査物自体には周期的な濃淡がないにもかかわらず、被検査物の画像において、照明装置や撮像装置などの被検査物以外の装置要素などに起因するノイズ成分を含む場合でも、安定して欠陥を検出することができ、さらには、被検査物自体に周期的な濃淡を有するとともに、照明装置や撮像装置などの被検査物以外の装置要素などに起因するノイズ成分も含む場合でも、安定して欠陥を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る表面欠陥検査装置の構成などを簡略的に示す図
【図２】被検査物の一部を示す平面図
【図３】本発明の実施の形態に係る表面欠陥検査方法における撮像画像の図
【図４】本発明の実施の形態に係る表面欠陥検査方法の各工程の流れを示すフローチャート
【図５】従来の表面欠陥検査装置を簡略的に示す図
【符号の説明】
１被検査物
２照明装置
３撮像装置
４画像処理装置
１０欠陥

Claims

被検査物を撮像し、前記被検査物の撮像画像を格子状に分割し、前記分割された格子毎の濃度で周期性を評価し、その周期的な濃淡を除去することで、被検査物表面の欠陥を検出することを特徴とする表面欠陥検査方法。
分割された格子毎の濃度で周期性を評価し、その濃淡の周期を除去することを、段階的に繰り返し行うことで、被検査物表面の欠陥を検出することを特徴とする請求項１記載の表面欠陥検査方法。
被検査物を照明する照明装置と、前記被検査物を撮像する撮像装置と、前記被検査物の画像を処理する画像処理装置とを備え、
前記画像処理装置が、前記被検査物の撮像画像を格子状に分割する手段と、前記分割された格子毎の濃度で周期性を評価し、その周期的な濃淡を除去する手段と、周期的な濃淡が除去された画像データに基づいて被検査物表面の欠陥を検出する手段とを有することを特徴とする表面欠陥検査装置。