JP2006112938A

JP2006112938A - 欠陥検査装置

Info

Publication number: JP2006112938A
Application number: JP2004301180A
Authority: JP
Inventors: Akitoshi Kawai; 章利河井
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2004-10-15
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2024-10-15
Also published as: JP4548086B2

Abstract

【課題】被検査物体像が感じる光強度が正常部とあまり変わらない欠陥を検出することが可能な欠陥検査装置を提供する。
【解決手段】制御部１７にて被検物体像３ａが撮像され画像メモリ２ａへ転送される。ここで、同一箇所のリファレンス画像３ｂが画像メモリ２ｂへ転送され、フィルタリング処理部４に渡される。フィルタリング処理部４においては、画像メモリ２ａと画像メモリ２ｂ上の画像を、画素単位で、ＲＧＢの値から、Ｈ（色相）、Ｓ（彩度），Ｉ（明度）成分を求め、被検物体像６ａ、リファレンス画像６ｂを生成する。欠陥検出処理部７においては、欠陥判別条件ファイル８に設定されている検出諧調閾値を基に、空間要素に分解した被検物体像６ａとリファレンス画像６ｂの画素値単位に相違を求め、欠陥を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェハや液晶ガラス基板などの表面欠陥検査に用いるのに好適な欠陥検査装置に関するものである。

従来、半導体ウェハや液晶基板の検査においては、被検物体面に照明光を照射して得られる被検物体像の像強度を検出して、その像強度変化の周期性の乱れやずれなどを検出して欠陥を見つけていた。

ところが、色は異なっているが、被検査物体像が感じる光強度が正常部とあまり変わらない欠陥がある場合、人間の目には見えているが、検査装置では検出することが難しいという問題点がある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、従来の方法で検出することが困難であった、被検査物体像が感じる光強度が正常部とあまり変わらない欠陥を検出することが可能な欠陥検査装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための第１の手段は、被検物体に照明光を照射する照射手段と、前記被検物体からの反射光を対物レンズを介して集光し、像面上に前記被検物体の像を結像する結像手段と、前記結像手段で結像された前記被検物体の像を電気信号に変換する光電変換手段と、前記電気信号に基づいて前記被検物体上の欠陥を検出する検出手段とを備え、前記検出手段は、前記電気信号に基づいた画像の各画素毎に、前記被検物体像の各色毎の信号強度より、前記被検物体像の色空間要素に分解して強度分布を求め、前記色空間要素の変化より欠陥を求めることを特徴とする欠陥検査装置（請求項１）である。

前記課題を解決するための第２の手段は、被検物体に照明光を照射する照射手段と、前記被検物体からの反射光を対物レンズを介して集光し、像面上に前記被検物体の像を結像する結像手段と、前記結像手段で結像された前記被検物体の像を電気信号に変換する光電変換手段と、前記電気信号に基づいて前記被検物体上の欠陥を検出する検出手段とを備え、前記検出手段は、前記電気信号に基づいた画像の各画像毎に前記被検物体像の各画素毎に、色相、彩度、明度の少なくとも１つにより、前記被検物体像の色空間要素に分解して強度分布を求めることを特徴とする欠陥検査装置（請求項２）である。

前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であって、前記検出手段により検出した欠陥を、予め定められた条件により特定する選別手段と、特定された欠陥の種別を決定する分類手段と、分類された欠陥を結果出力形式に集結し変換する変換手段とを有することを特徴とするもの（請求項３）である。

前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であって、欠陥を求めるためのリファレンス画像を取得する手段を有し、求められたリファレンス画像と前記被検物体の画像との差異によって前記被検物体上の欠陥を検出することを特徴とするもの（請求項３）である。

前記課題を解決するための第５の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であって、色空間要素に分解した画像とリファレンス画像とを順次前記検出手段に入力する手段と、その入力時に色空間要素ごとに二つの画像間の強度分布差から検出可否を判断する手段と、検出可能な範囲において、色空間要素に分解した画像の強度分布をリファレンス画像の強度分布に変換する手段とを有することを特徴とするもの（請求項５）である。

前記課題を解決するための第６の手段は、前記第３の手段であって、前記検出手段にて求めた色空間要素ごとの欠陥について物体を構成する色、形状、大きさの少なくとも１つによって定義された判別条件とそれを照合する手段を有し、さらに、照合した結果欠陥として選別された画像を順次前記分類手段に入力する手段を有することを特徴とするもの（請求項５）である。

前記課題を解決するための第６の手段は、前記第３の手段であって、前記選別手段により求めた色空間要素ごとの欠陥について、構成する色、形状、大きさの少なくとも１つによって定義された分類条件とそれを照合する手段と、照合した結果を順次前記変換手段に入力する手段とを有することを特徴とするもの（請求項６）である。

前記課題を解決するための第７の手段は、前記第３の手段であって、前記選別手段により求めた色空間要素ごとの欠陥について、構成する色、形状、大きさの少なくとも１つによって定義された分類条件とそれを照合する手段と、照合した結果を順次前記変換手段に入力する手段とを有することを特徴とするもの（請求項７）である。

前記課題を解決するための第８の手段は、前記第３の手段であって、前記選別手段にて求めた色空間要素ごとの欠陥と種類を、一つの画像上の位置が重複する場合はより分け、複数存在する場合は一つの画像上に集結する手段と、集結した結果を特定の出力形式に集結し変換する手段と、検査結果を出力する手段とを有することを特徴とするもの（請求項８）である。

本発明によれば、従来の方法で検出することが困難であった、被検査物体像が感じる光強度が正常部とあまり変わらない欠陥を検出することが可能な欠陥検査装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１において、撮像系はＲＧＢ各８ビット計２４ビットで撮影画像の出力を行うカラーカメラ１と画像メモリ２ａ、２ｂとからなる。

３ａは検査対象となるウェハ上の被検物体像、３ｂは被検物体像と同一箇所のリファレンス画像、４は色空間情報の分離を行うフィルタリング処理部、５は２つの画像３ａと３ｂとの色空間強度分布から検出可否判断と補正を行う色補正処理部、６ａは被検物体像を色空間情報に分離した後の画像、６ｂはリファレンス画像を同じ色空間情報に分離した後の画像、７は欠陥検出処理部、８は欠陥判別条件ファイル、９は欠陥選別処理部、１０は分類条件ファイル、１１は欠陥分類処理部、１２ａは欠陥検出画像、１２ｂは欠陥分類結果情報、１３は欠陥変換処理部、１４は集結後の検査結果情報、１５は検査条件ファイル１６とリファレンス画像３ｂが格納されているデータベース処理部、１７は操作と処理シーケンスを制御する制御部である。

被検物体像３ａの位置は、データベース処理部１５に登録されている検査条件ファイル１６にウェハ上の検査点として登録されている。

カラーカメラ１によって撮像されたリファレンス画像３ｂは、画像メモリ２ｂを経由して検査点を決定する際に、検査条件ファイル１６とともにデータベース処理部１５に登録されている。リファレンス画像３ｂは事前登録されていなくても、例えば、被検物体像３ａを撮像する際に隣接する同一箇所を同時に撮像して形成するようにしてもよい。この手順については検査条件ファイル１６の中で選択できる。

検査条件１６に従い、制御部１７にて被検物体像３ａが撮像され画像メモリ２ａへ転送される。ここで、同一箇所のリファレンス画像３ｂが画像メモリ２ｂへ転送され、フィルタリング処理部４に渡される。

フィルタリング処理部４においては、画像メモリ２ａと画像メモリ２ｂ上の画像を、画素単位で、ＲＧＢの値から、Ｈ（色相）、Ｓ（彩度），Ｉ（明度）成分を、下記の変換式によって成分ごとに求め、被検物体像６ａ、リファレンス画像６ｂを生成する。

色補正処理部５においては、Ｈ、Ｓ、Ｉからなる色空間情報に分解した被検物体像６ａとリファレンス画像６ｂの画素単位に階調分布を比較し、最小な相違値を求める。差分値が欠陥判別条件ファイル８に設定されている検出階調閾値以上であった場合は逆変換によって明度値を求め、照明の明るさをオフセットして被検物体像３ａを撮像しなおす。色座標値が異なる場合はＨとＳ成分については検出対象から外す。

欠陥検出処理部７においては、欠陥判別条件ファイル８に設定されている検出階調閾値を基に、空間要素に分解した被検物体像６ａとリファレンス画像６ｂの画素値単位に相違を求め、欠陥を検出する。以上の処理をＲＧＢとＨＳＩの各色空間情報毎に被検物体像６ａとリファレンス画像６ｂについて実施することによって、形状や明るさが異なる欠陥のみならず、色や鮮やかさが異なる欠陥を検出することが可能である。たとえば、輪郭の無い赤い下地の中にある緑の欠陥、青の中にある水色の欠陥、等を検出することができる。

上述の説明からわかるように、色空間情報に分解して相違を求めれば、僅かな色の違いによる差が画像によって明示されることになる。このことは、ＨＳＩの色空間に限定されるものではない。ＨＳＶやＨＬＳ、ＣＭＹの色空間情報に分解した場合についても同様である。

欠陥選別処理部９においては、各色空間情報ごとに検出した欠陥を欠陥判別条件ファイル８にて設定されている、物体を構成する色、形状、大きさの定義によって検査対象から選別をする。これによって画像内にある複数種類の欠陥について個別に欠陥の種別を分類することが可能である。

欠陥分類処理部１１においては、欠陥の種別毎に特徴（色、形状、大きさ、状況とその程度）を定義した分類条件ファイル１０を使用して、欠陥選別処理部７にて画素エリアが特定された欠陥検出画像１２ａ内の１欠陥づつについて分類処理をおこない、欠陥分類結果情報１２ｂを生成する。この処理には、欠陥検出画像１２ａ以外に、被検物体像３ａも使用する。

欠陥変換処理部１３においては、欠陥検出画像１２ａと欠陥分類結果情報１２ｂを総ての色空間情報について集計し、異なる色空間情報間で検出した同一箇所の欠陥を重複して記録しないようにより分け、被検物体像３ａ上にある欠陥を集結後の検査結果情報１４（たとえば、欠陥位置、寸法、種類、等）にまとめる。また、視覚的に認識しやすいようにするために、色空間情報ごとの欠陥検出画像１２ａを合成した画像（被検物体像３ａ相当）を生成し、欠陥箇所の輪郭エリアを画素位置情報として画像内に含める。

制御部１７は、検査条件ファイル１６の選択操作によって被検査対象ウェハの搬送（図示せず）と、カラーカメラ１による被検査画像３ａの撮像から検査結果情報１４の生成までのシーケンス制御を行う。このようにして、色空間情報ごとの欠陥検出画像１２ａを合成した画像と欠陥検出画像１２ａの表示と画像ファイルの格納、検査結果情報１４のファイルの生成を行って、ウェハ上の全検査点についての欠陥検出が終了した後に、これらの結果を格納して、１ウェハについての検査が終了する。

以下、以上説明した実施の形態における処理手順について図２を参照して説明する。図２において、ステップＳ１では、被検査画像３ａの撮像が行われる。ステップＳ２では、検査条件ファイル１６よりリファレンス画像３ｂが呼び出される。

ステップＳ３では、フィルタリング処理部４によって被検査画像３ａとリファレンス画像３ｂをＨＳＩの色空間情報に分解し、相互の色分布を比較する。ステップＳ４では、色分布が検出階調閾値以上であるかどうかを判別し、検出階調閾値以上であった場合には、ステップＳ５にて照明系を補正して再度被検査画像２ａの撮像を行う。

ステップＳ６では、フィルタリング処理部４によって被検査画像３ａとリファレンス画像３ｂを、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｈ、Ｓ、Ｉの色空間情報に分解し欠陥検出処理部７へ６画像分を順次出力する。ステップＳ７では、入力された２画像間の画素値単位の相違を求め、欠陥検出する。

ステップＳ８では、欠陥判別条件ファイルの情報によって分類する欠陥単位に選別する。ステップＳ９では、分類条件ファイル情報によって欠陥単位毎に特徴量を求め、欠陥分類する。

ステップＳ１０では、最大６画像分の検査結果から重複分の欠陥を選り分ける。ステップＳ１１では、全欠陥位置についてウェハ基準の欠陥位置（ウェハ座標又はダイ座標による位置）を算出する。次に、各欠陥の欠陥分類値、大きさ（X-Y-Diameter）、検出した色成分、検出欠陥画像名を結果ファイルに保存する。ステップＳ１２では、原画像および検出画像に欠陥マークを付けて画面表示するとともにファイルに保存する。

以上のサイクルを各検査点毎に繰返すことでウェハ表面の欠陥検出を行うことができる。すなわち、一つのカラー画像から得られる複数の色空間情報を検査情報として用いることができ、人間の目には見えている欠陥を検査装置で検出することができるようになるほか、人間の目では見分けにくい欠陥検出も、色空間情報の差を検査情報として使用することにより検出することができる。

以上の例においては、色空間情報としてＲＧＢ，ＨＳＩの色空間に分解した例を示したが、他の色空間変換（ＨＳＶ，ＨＬＳ，ＣＭＹ，等）を用いたり、２種類以上の色成分を画素値単位に演算して、より強調するフィルタ処理を用いてもよい。

本発明の実施の形態である欠陥検査装置の構成を示すブロック図である。図１に示した欠陥検査装置の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１：カラーカメラ、２ａ：画像メモリ、２ｂ：画像メモリ、３ａ：被検物体像、３ｂ：リファレンス画像、４：フィルタリング処理部、５：色補正処理部、６ａ：被検物体像を色空間情報に分離した後の画像、６ｂ：リファレンス画像を色空間情報に分離した後の画像、７：欠陥検出処理部、８：欠陥判別条件ファイル、９：欠陥選別処理部、１０：分類条件ファイル、１１：欠陥分類処理部、１２ａ：欠陥検出画像、１２ｂ：欠陥分類結果情報、１３：欠陥変換処理部、１４：検査結果情報、１５：データベース処理部、１６：検査条件ファイル、１７：制御部

Claims

被検物体に照明光を照射する照射手段と、前記被検物体からの反射光を対物レンズを介して集光し、像面上に前記被検物体の像を結像する結像手段と、前記結像手段で結像された前記被検物体の像を、少なくとも３種の検出色毎に電気信号に変換する光電変換手段と、前記電気信号に基づいて前記被検物体上の欠陥を検出する検出手段とを備え、
前記検出手段は、前記被検物体像の各画素毎に、前記検出色毎の電気信号に基づいて、前記被検物体像を所定の色空間要素に分解して、各色空間要素の強度を求め、前記色空間要素の強度の変化に基づいて欠陥を検出するものであることを特徴とする欠陥検査装置。
被検物体に照明光を照射する照射手段と、前記被検物体からの反射光を対物レンズを介して集光し、像面上に前記被検物体の像を結像する結像手段と、前記結像手段で結像された前記被検物体の像を、少なくとも３種の検出色毎に電気信号に変換する光電変換手段と、前記電気信号に基づいて前記被検物体上の欠陥を検出する検出手段とを備え、
前記検出手段は、前記被検物体像の各画素毎に、前記検出色毎の電気信号に基づいて、色相、彩度、明度の少なくとも一つを求め、求められた色相、彩度、明度の少なくとも一つの強度の変化に基づいて欠陥を検出するものであることを特徴とする欠陥検査装置。
請求項１又は請求項２に記載の欠陥検査装置であって、前記検出手段により検出した欠陥を、予め定められた条件により特定する選別手段と、特定された欠陥の種別を決定する分類手段と、分類された欠陥を結果出力形式に集結し変換する変換手段とを有することを特徴とする欠陥検査装置。
請求項１又は請求項２に記載の欠陥検査装置であって、欠陥を求めるためのリファレンス画像を取得する手段を有し、求められたリファレンス画像と前記被検物体の画像との差異に基づいて前記被検物体上の欠陥を検出することを特徴とする欠陥検査装置。
請求項１又は請求項２に記載の欠陥検査装置であって、色空間要素に分解した画像とリファレンス画像とを順次前記検出手段に入力する手段と、その入力時に色空間要素ごとに二つの画像間の強度分布差から検出可否を判断する手段と、検出可能な範囲において、色空間要素に分解した画像の強度分布をリファレンス画像の強度分布に変換する手段とを有することを特徴とする欠陥検査装置。
請求項３に記載の欠陥検査装置であって、前記検出手段にて求めた色空間要素ごとの欠陥について物体を構成する色、形状、大きさの少なくとも１つによって定義された判別条件とそれを照合する手段を有し、さらに、照合した結果欠陥として選別された画像を順次前記分類手段に入力する手段を有することを特徴とする欠陥検査装置。
請求項３に記載の欠陥検査装置であって、前記選別手段により求めた色空間要素ごとの欠陥について、構成する色、形状、大きさの少なくとも１つによって定義された分類条件とそれを照合する手段と、照合した結果を順次前記変換手段に入力する手段とを有することを特徴とする欠陥検査装置。
請求項３に記載の欠陥検査装置であって、前記選別手段にて求めた色空間要素ごとの欠陥と種類を、一つの画像上の位置が重複する場合はより分け、複数存在する場合は一つの画像上に集結する手段と、集結した結果を特定の出力形式に集結し変換する手段と、検査結果を出力する手段とを有することを特徴とする欠陥検査装置。