JP2008014700A - ワークの検査方法及びワーク検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価な装置でワークの検査を迅速に、かつ精度良く行うことができるワークの検査方法及び検査装置を提供する。
【解決手段】欠陥検査装置１は、ワークＷの表面画像を取得するカメラ３を備えている。カメラ３は、ワークＷ表面に形成された回路等の被検査部Ｗ３と、ワークＷの位置調整用のアライメントマークＷ１，Ｗ２とが形成されている。カメラ３は、被検査部Ｗ３の画像を取得する際に、アライメントマークＷ１，Ｗ２の画像も取得する。装置本体４は、アライメントマークＷ１，Ｗ２の画像データからワークＷの位置ずれを検出し、欠陥の発見された位置のデータに対して必要な補正を加える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワーク表面の被検査部の検査を行うワークの検査方法及びワークの検査装置に関する。

液晶パネルなどのワークを製造する際には、ワーク表面の欠陥検査を行う必要がある。この際に、ワークの位置がずれていると正しい検査ができないので、ワークに予めアライメントマークを作製しておき、アライメントマークに基づいてワークの位置を調整した後に、検査を行うことが知られている。
ワークの位置を調整するにあたっては、半導体製造ラインで使用される方法であって、ステッパ用アライメントマークと、検査・加工用アライメントマークとを有し、これらアライメントマークを配線層に形成することで加工時の位置ずれを低減するものがある（例えば、特許文献１参照）。また、基板の基準辺の所定距離離間した二点のエッジをそれぞれ三組検出し、これら三組のデータから得られる傾き角の中間値を最確値として選択するものがある（例えば、特許文献２参照）。そして、検査装置の操作画面の改良を目的とし、検査後の結果をマージしたり、各ダイ等の重ね合わせの結果から検査から検査不能エリアを、画面のグラフィックを利用して指定したりして、新たな検査エリアを作成、変更するものがある（例えば、特許文献３参照）。
特開２００３−１６３２６８号公報 特開２０００−２８４８５号公報 特開２００３−２２９４６２号公報

しかしながら、従来の検査方法では、アライメントマークで補正した後に、実際の検査を開始するので、検査に要する時間を短縮することができなかった。例えば、検査に先立ってアライメントマークを撮影するためにカメラを移動させる間の時間が余計に必要になる。
また、検査時間を短縮するために、検査用とは別に、アライメントマークを撮影する専用のカメラを用意する方法もあるが、この場合には検査装置が高価になるという問題がある。
さらに、従来の検査方法では、いずれかの場合であっても、アライメントマークがそのカメラで撮像し難いものであったり、そもそもアライメントマークが正確に作製されていなかったりした場合には、アライメント補正を行うことができなかった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、安価な装置でワークの検査を迅速に、かつ精度良く行えるようにすることである。

上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、撮像手段でワークの画像を取得し、ワーク表面に形成された被検査部の検査を行うにあたり、前記被検査部の画像を取得しつつ、同じ前記撮像手段で少なくとも一点のアライメント用のマークを撮像する工程と、前記マークの設計値からのずれ量を算出し、このずれ量から前記ワークの位置のずれを補正する補正量を算出する工程と、前記被検査部の画像の取得が終了した後に、前記被検査部の検査結果を出力する工程と、を備えることを特徴とするワークの検査方法とした。
このワークの検査方法では、１つの撮像手段でワーク表面に形成された被検査部の画像を取得して検査を行いつつ、アライメント用のマークの画像を取得する。そして、アライメント用のマークの位置からワークの位置ずれ量を算出し、これを補正する補正量を求める。この補正量は、検査結果の位置補正に使用される。検査結果は、補正量で補正視した後に出力しても良いが、補正をしない状態の検査結果と、補正量とを１組の情報として出力するようにしても良い。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のワークの検査方法において、前記被検査部の画像の取得に先立って、前記マークの設計情報を取得する工程を備えることを特徴とする。
このワークの検査方法では、ワークの画像を取得する前に、ワークの設計情報を取得する。この設計情報は、本来のアライメント用のマークの位置や、被検査部の位置を示すもので、アライメント用のマークの位置ずれ量を算出する際に用いられる。また、検査結果の補正を行う際の基準としても用いることができる。

請求項３に係る発明は、ワークの画像情報を取得し、ワーク表面に形成された被検査部の検査を行うにあたり、前記ワークに形成されたアライメント用のマークを撮像しつつ、前記被検査部の画像を取得する撮像手段と、前記マークの位置から前記ワークの位置ずれを補正する補正量を算出する計算手段と、前記被検査部の検査結果を出力するデータ出力手段と、を備えることを特徴とするワーク検査装置とした。
このワーク検査装置では、被検査部の画像を取得する際に、アライメント用のマークの画像も所得する。アライメント用のマークの画像からは、ワークの位置ずれ量を算出することができるので、この位置ずれ量から、ワーク上の正しい位置を得るための補正量が算出される。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載のワークの検査装置において、前記被検査部を前記撮像手段で撮像するときの撮像条件に対して、前記マークを撮像するときの撮像条件の変化させる撮像条件設定手段を備えることを特徴とする。
このワーク検査装置では、１台の撮像手段で被検査部と、アライメント用のマークとを撮像する際に、アライメント用のマークの撮影時にそのマークに適した撮像条件を設定することができる。このため、アライメント用のマークの情報を確実に取得できるようになる。

請求項５に係る発明は、請求項３又は請求項４に記載のワークの検査装置において、前記撮像手段は、撮像素子をライン状に配列したものであることを特徴とする。
このワーク検査装置では、撮像素子がライン状に配列されており、被検査部及びアライメント用のマークの画像を取得するときには、撮像手段を走査させる。走査の過程において、アライメント用のマークの情報を取得する。

本発明によれば、被検査部の画像を取得しつつ、アライメント用のマークの画像も取得するようにし、このアライメント用のマークの情報からワークの位置ずれの補正量を算出するようにしたので、迅速にワークの検査を行うことができ、作業効率を向上させることができる。また、アライメント用のマークを撮影するために別途の撮像手段を設ける必要がないので、装置コストが低減できる。こうして得られる補正量と検査結果とは、他の工程の検査装置などに利用することができるので、他の工程の検査装置におけるワークの検査の効率化が図れられる。

発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に本発明を欠陥検査装置に適用した場合のシステムの概略構成を示す。
ワーク検査装置である欠陥検査装置１は、ワークＷを載置するステージ２と、ステージ２上方に設けられた撮像手段であるカメラ（検査ヘッド）３と、ステージ２及びカメラ３に接続された装置本体４とから構成されている。
ステージ２は、ワークＷを位置決めして保持する吸着手段等を有している。このステージ２には、ワークＷを横方向（以下、Ｘ方向とする）、及び縦方向（以下、Ｙ方向とする）、並びに面内回転方向（以下、θ方向）に移動可能な移動機構を設けても良い。
カメラ３は、例えば、撮像素子を２次元配置するなどして、ワークＷの表面を一度に撮像可能なエリアカメラである。

装置本体４は、コンピュータ装置に欠陥検査用のプログラムをインストールすることによって構成されており、カメラ３の制御を行うカメラ制御部１１と、ステージ２の制御を行うステージ制御部１２と、データの記憶が可能な記憶部１３と、モニタ等の表示部１４と、データ入力を行うための入力手段１５と、外部からのデータを取り込むデータ入出力部１６と、ＣＰＵ（中央演算ユニット）を含む制御部１７と、を備えている。
制御部１７は、カメラ３に撮像トリガをかける撮像制御部２１と、ワークＷに設けられたアライメントマークＷ１，Ｗ２を識別するマーク認識部２２と、後述する補正量の計算を行う補正量計算部２３とに機能分割される。

ここで、本実施の形態におけるワークＷについて説明する。
ワークＷは、フラットパネルディスプレィ（ＦＰＤ）用のガラス基板で、その表面には、被検査部Ｗ３である電極などがパターンニングされる。さらに、基板上のパターンの検査を行う際に、基板位置を調整するマークとして、アライメントマークＷ１，Ｗ２が作製されている。アライメントマークＷ１，Ｗ２は、十字形状を有し、ワークＷの対角線上に、パターンを挟むように２つ配置されている。被検査部Ｗ３は、電極の他にも、配線、フィルタ、その他の回路など、基板上の予め決められた位置に、所定の形状で作製されるものである。なお、一枚のワークＷから複数のＦＰＤが製造されるような多面取りの基板である場合には、一つのＦＰＤに相当するセルのそれぞれの対角線上にアライメントマークを設けても良い。

次に、この欠陥検査装置１で行われる検査の概略について、図２のフローチャートに示す。
図２に示すように、最初に、欠陥検査装置１は、アライメントマークＷ１，Ｗ２の設計データを読み込む（ステップＳ２１）。設計データは、記憶部１３に予め記憶させておいたり、データ入出力部１６からネットワークを通じてサーバなどの上位からファイルとして受け取ったり、等することで読み込まれる。

この後、露光工程や、成膜工程などを終了したワークＷが不図示の搬送径路を通ってステージ２上に搬送されると、ステージ制御部１２が、ワークＷを吸着保持等させ、ワークＷのセッティングを行わせる（ステップＳ２２）。次に、カメラ制御部１１がカメラ３を稼動させ、撮像制御部２１で設定された撮像条件でワーク表面を撮像し、その画像データを実画像データとして装置本体４に取り込み、パターンマッチング法などを利用して被検査部Ｗ３の欠陥の有無を調べる（ステップＳ２３）。この取得される実画像データには、被検査部Ｗ３の画像の他に、アライメントマークＷ１，Ｗ２の画像が含まれる。なお、カメラ３において、アライメントマークＷ１，Ｗ２と、被検査部Ｗ３との見え方に違いある場合には、撮像制御部２１（図１参照）が被検査部Ｗ３の画像を取得するときと、アライメントマークＷ１，Ｗ２の画像を主に取得するときとで、撮像条件を変化させる。例えば、撮像する明るさを変える場合には、照明（不図示）の印加電圧を変えたり、カメラ３のゲインを制御したりする。
実画像データし、欠陥の有無を検査したら、アライメントマークＷ１，Ｗ２の位置に基づいて検査結果を補正し（ステップＳ２４）、補正後の検査結果を出力する（ステップＳ２５）。

さらに、ステップＳ２４における検査結果の補正処理の詳細について、図３のフローチャートを主に参照しながら説明する。
まず、マーク認識部２２は、アライメントマークＷ１の実画像データの認識（ステップＳ３１）と、アライメントマークＷ２の実画像データの認識（ステップＳ３２）とをそれぞれ行う。実画像データを認識する方法としては、アライメントマークＷ１，Ｗ２の実画像と、登録されているアライメントマークＷ１，Ｗ２の設計データの画像とのパターンマッチングをし、アライメントマークＷ１，Ｗ２の中心位置に相当する座標を取得することがあげられる。また、パターンマッチング以外の方法としては、単純にエッジ抽出処理を使用できる。

ここで、実画像データに基づく認識を行っても、その認識に失敗することがあるが、このような場合には、実画像データの認識をリトライしても良い（ステップＳ３３でＹｅｓ、又はステップＳ３４でＹｅｓ）。リトライの回数は、欠陥検査装置１の入力手段１５等によって予め設定することができる。リトライを行っても実画像データを認識できなかったときには、次の処理（ステップＳ３５）に進む。
なお、実画像データの認識（ステップＳ３１，３２）と、リトライの判断（ステップＳ３３，Ｓ３４）は、アライメントマークＷ１，Ｗ２ごとに並列して処理を行うことが可能である。また、これに加えて、設計データの読み込み（図２のステップＳ２１）をアライメントマークＷ１，Ｗ２ごとに並列して行っても良い。

ステップＳ３５では、欠陥検査装置１の制御部１７が、ワークＷのアライメント調整の可否を判断する。具体的には、実画像データの認識に成功したデータ数をＮとすると、「Ｎ＝０」つまりアライメントマークＷ１，Ｗ２を一つも認識できなかった場合には、ワークＷのアライメント調整は行わずに、ここでの処理を終了する。
また、「Ｎ＝１」のときは、一方のアライメントマークＷ１，Ｗ２のみが認識できたときであるので、この場合には、アライメント調整の可否を選択する（ステップＳ３６）。アライメント調整を行わない場合（ステップＳ３６でＮｏ）には、ここでの処理を終了する。アライメント調整を行う場合には、ステップＳ３７に進み、補正量計算部２３（図１参照）が後述する２点のアライメントマークＷ１，Ｗ２に基づくアライメント調整用のアルゴリズムを用いて補正量を計算する。この際に、認識に失敗したアライメントマークＷ１，Ｗ２の位置のずれ量は、ゼロとみなして計算を行う。なお、ステップＳ３６のアライメント調整の可否は、その都度、作業者が選択するようにしても良いし、予めどちらかに設定しておいても良い。

そして、ステップＳ３５において、「Ｎ＝２」の場合には、全てのアライメントマークＷ１，Ｗ２の認識に成功しているので、ステップＳ３７において補正量計算部２３が補正量の計算を行う。補正量の計算方法の一例について図４を参照しながら説明する。図４に示すように、アライメントマークＷ１の設計データにおける中心座標をＣ１（ａ１，ｂ１）とし、アライメントマークＷ２の設計データにおける中心座標をＣ２（ａ２，ｂ２）とする。
アライメントマークＷ１の実画像から認識した中心座標の実測値がＤ１（Ｘ１，Ｙ１）であり、アライメントマークＷ２の中心座標の実測値がＤ２（Ｘ２，Ｙ２）である場合には、ワークＷのＸ方向伸び率αは、α＝（Ｘ２−Ｘ１）／（ａ２−ａ１）となる。同様に、Ｙ方向伸び率βは、β＝（Ｙ２−Ｙ１）／（ｂ２−ｂ１）となる。また、アライメントマークＷ１，Ｗ２のＸ方向のずれ量ΔＸは、ΔＸ＝Ｘ１−ａ１となり、Ｙ方向のずれ量ΔＹは、ΔＹ＝Ｙ１−ｂ１となる。これら、伸び率α，β及び、ずれ量ΔＸ，ΔＹは、それぞれワークＷの伸び率及び、ずれ量とみなすことができる。
さらに、ワークＷの傾き角度として、アライメントマークＷ１，Ｗ２の傾き角度θを算出する。角度θの算出にあたっては、アライメントマークＷ１，Ｗ２間の設計値の傾き角度θ１と、アライメントマークＷ１，Ｗ２間の実際の傾き角度θ２とを算出する必要がある。ここで、角度θ１は、ｔａｎθ１＝（ａ２−ａ１）／（ｂ２−ｂ１）から求めることができる。角度θ２は、ｔａｎθ２＝（Ｘ２−Ｘ１）／（Ｙ２−Ｙ１）から求められる。そして、角度θは、θ＝θ１−θ２から得られる。

次に、アライメントマークＷ１，Ｗ２の位置情報から算出した補正量に基づいて、実際の被検査部Ｗ３の位置の座標を算出する（ステップＳ３８）。例えば、設計上で任意の点Ｄ（ａ３，ｂ３）の実際の座標を算出する場合の一例を説明する。
まず、アライメントマークＷ１，Ｗ２を中心に、Ｄ（ａ３，ｂ３）を−θだけ回転した点（ａ３´、ｂ３´）を求める。
この際に、アライメントマークＷ１，Ｗ２に対するＤ（ａ３，ｂ３）の傾き角度θ３は、ｔａｎθ３＝（ａ３−ａ１）／（ｂ３−ｂ１）から求められるので、（ａ３´、ｂ３´）の傾き角度θ３´は、θ３´＝θ３−θとして算出される。したがって、ａ３´は、ａ３´＝（（ａ３−ａ１）^２＋（ｂ３−ｂ１）^２）^１／２×ｃｏｓθ３´から算出される。同様に、ｂ３´は、ｂ３´＝（（ａ３−ｂ１）^２＋（ｂ３−ｂ１）^２）^１／２×ｓｉｎθ３´から算出される。
さらに、これらにワークＷのずれ量ΔＸ，ΔＹを加えると、ａ３´´＝ａ３´＋ΔＸと、ｂ３´´＝ｂ３´＋ΔＹとが得られるので、ワークＷの伸び率α，βを加味すると、求める座標Ｆ（Ｘ３，Ｙ３）が得られる。すなわち、Ｘ３＝α×ａ３´´＝α（ａ３´＋ΔＸ）、Ｙ＝β×ｂ３´´＝β（ｂ３´＋ΔＹ）となる。

なお、このようにして算出した被検査部Ｗ３の座標は、欠陥検査装置１のデータ入出力部１６から出力され（図２のステップＳ２５）、後の工程で使用される。例えば、欠陥検査装置１で欠陥のある被検査部Ｗ３がみつかった場合には、その部分の座標が後の工程の他の検査装置に受け渡される。そして、ワークＷに対してさらに加工等をした後に表面検査を行う場合に、欠陥検査装置１で判明した欠陥位置が予め判明しているので、他の検査装置でも欠陥位置を速やかに特定し、評価に役立てることができる。なお、欠陥検査装置１から出力されるデータは、記録媒体に記録されても良いし、ネットワークを通じて直接に他の検査装置に送信されても良い。

この実施の形態によれば、カメラ３でワークＷの被検査部Ｗ３の画像データを取得すると同時に、アライメントマークＷ１，Ｗ２の画像データを取得し、予め用意しておいた設計データとのマッチングによりアライメントマークＷ１，Ｗ２を認識し、かつその座標を取得し、この座標を用いて被検査部Ｗ３の座標を補正するようにしたので、従来のように、被検査部Ｗ３の検査を行う前にアライメントマークＷ１，Ｗ２の画像を単独で取得して補正量を算出してから検査を行う場合に比べて、検査時間を短縮することができる。また、アライメントマーク専用のカメラ３を別途設ける必要がないので、装置コストも低減させることができる。
さらに、一部のアライメントマークＷ１，Ｗ２の中心座標を正確に取得できなかった場合には、残りのアライメントマークＷ１，Ｗ２の実測値に基づいて補正量を算出するようにしたので、このような場合であっても、被検査部Ｗ３の位置補正を行うことができるようになる。ここにおいて、アライメントマークＷ１，Ｗ２が十字形状を有する場合に、その直交する各片の設計データに対する傾き角度θを算出し、この角度をワークＷの傾斜角度としても良い。
そして、被検査部Ｗ３とアライメントマークＷ１，Ｗ２の見え方に違いがある場合に、撮像条件を変化させるようにしたので、一台のカメラ３でアライメントマークＷ１，Ｗ２を確実に撮像することができる。ここにおいて、最初の撮像は、同じ条件で行い、アライメントマークＷ１，Ｗ２の認識に失敗してリトライするときに撮像条件をアライメントマークＷ１，Ｗ２に合わせて設定し直すようにしても良い。

なお、前記の実施の形態では、カメラ３は、エリアカメラとしたが、ラインセンサカメラを用いても良い。この場合には、カメラ３は、ワークＷ上を走査するような機構に保持され、カメラ３の走査は、装置本体４の制御部１７によって制御される。アライメントマークＷ１，Ｗ２は、カメラ３を走査して被検査部Ｗ３の画像を取り込む際に、一緒に取り込む。その後に行われる認識処理や補正量の算出処理は、前記実施の形態と同じである。

また、装置本体４は、アライメントマークＷ１，Ｗ２の補正計算から算出したワークＷの伸び率α，βと、傾き角度θと算出するが、欠陥位置の座標の実測値を補正せずに、伸び率α等の補正量と、欠陥位置の実測値とを出力するようにしても良い。欠陥検査装置１で欠陥の実際の位置を確認する必要がない場合には、処理速度を向上させることができる。また、他の検査装置等は、欠陥検査装置１から入手したデータに基づいて欠陥位置の補正を行い、欠陥位置を特定するようになる。

なお、アライメント用のマークは、アライメントマークＷ１，Ｗ２に限定されずに、十字形以外の形状であっても良いし、十字形状と他の形状や文字などを組み合わせたものでも良い。また、複数のアライメントマークＷ１，Ｗ２は、被検査部Ｗ３を挟むように配置されていれば良く、必ずしもワークＷの対角線上に設けられていなくても良い。そして、アライメントマークＷ１，Ｗ２の数は、３個以上でも良い。アライメントマークＷ１，Ｗ２の数が増えると、補正量の精度が高くなる。

本発明の実施の形態における欠陥検査装置のシステム構成図である。 欠陥検査装置の処理の概略を示すフローチャートである。 検査結果の補正処理の詳細を示すフローチャートである。 検査結果の補正処理を説明する図である。

符号の説明

１ 欠陥検査装置（ワーク検査装置）
３ カメラ（撮像手段）
１６ データ入出力部（データ出力手段）
２１ 撮像制御部（撮像条件設定手段）
２３ 補正量計算部（計算手段）
Ｗ ワーク
Ｗ１，Ｗ２ アライメントマーク（アライメント用のマーク）
Ｗ３ 被検査部

Claims (5)

1. 撮像手段でワークの画像を取得し、ワーク表面に形成された被検査部の検査を行うにあたり、
   前記被検査部の画像を取得しつつ、同じ前記撮像手段で少なくとも一点のアライメント用のマークを撮像する工程と、
   前記マークの設計値からのずれ量を算出し、このずれ量から前記ワークの位置のずれを補正する補正量を算出する工程と、
   前記被検査部の画像の取得が終了した後に、前記被検査部の検査結果を出力する工程と、
   を備えることを特徴とするワークの検査方法。
2. 前記被検査部の画像の取得に先立って、前記マークの設計情報を取得する工程を備えることを特徴とする請求項１に記載のワークの検査方法。
3. ワークの画像を取得し、ワーク表面に形成された被検査部の検査を行うにあたり、
   前記ワークに形成されたアライメント用のマークを撮像しつつ、前記被検査部の画像を取得する撮像手段と、
   前記マークの位置から前記ワークの位置ずれを補正する補正量を算出する計算手段と、
   前記被検査部の検査結果を出力するデータ出力手段と、
   を備えることを特徴とするワーク検査装置。
4. 前記被検査部を前記撮像手段で撮像するときの撮像条件に対して、前記マークを撮像するときの撮像条件の変化させる撮像条件設定手段を備えることを特徴とする請求項３に記載のワークの検査装置。
5. 前記撮像手段は、撮像素子をライン状に配列したものであることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のワークの検査装置。
   
   

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