JP2009192358A - Defect inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は欠陥検査装置に関し、特に、正解パターン画像と検査対象画像との比較結果に基づいて検査対象の欠陥を検出する方法に適用して好適なものである。 The present invention relates to a defect inspection apparatus, and is particularly suitable for application to a method for detecting a defect of an inspection object based on a comparison result between a correct pattern image and an inspection object image.
半導体ウェハ上のICチップやプリント基板の表面の欠陥を検査するために、正解パターン画像と検査対象画像とを比較し、それらの画像間の差異を検出する方法がある。ここで、検査対象の欠陥検出精度を向上させるため、画像全体のピントを計算し、ピント位置を最適化してから、正解パターン画像や検査対象画像を撮像する方法が提案されている。
また、例えば、特許文献1には、画像検査装置において、被検体の種類や製造工程などが変わってもオートフォーカスの合焦位置を適切な位置に補正できるようにするために、基板に照射された反射光の位置を検出することより、目標合焦位置を検出し、目標合焦位置をオフセットするオフセット値に応じて色補正レンズ群の位置を移動させる方法が開示されている。
Further, for example, in Patent Document 1, in the image inspection apparatus, the substrate is irradiated so that the focus position of autofocus can be corrected to an appropriate position even if the type of the subject or the manufacturing process changes. A method is disclosed in which the target focus position is detected by detecting the position of the reflected light and the position of the color correction lens group is moved in accordance with an offset value for offsetting the target focus position.
しかしながら、画像全体にピントを合わせるために、焦点深度の浅い高倍率な画像を撮像すると、一部のエリアにしかピントの合わない画像が生成される。このため、従来の欠陥検出方法では、ピントの合っているエリアは精度よくマッチングさせることができるが、ピントの合っていないエリアは精度よくマッチングさせることができなくなり、正解パターン画像と検査対象画像の全体をマッチングさせることができなくなるという問題があった。 However, when a high-magnification image with a shallow depth of focus is captured in order to focus on the entire image, an image that is in focus only in a part of the area is generated. For this reason, in the conventional defect detection method, an in-focus area can be accurately matched, but an out-of-focus area cannot be accurately matched, and the correct pattern image and the inspection target image are not matched. There was a problem that the whole could not be matched.
また、特許文献1に開示された方法では、合焦位置はマニュアル操作にて設定されるため、設定登録時のユーザの作業量が増大するという問題があった。また、合焦位置をマニュアル操作にて設定する際に、合焦位置に高低差があると、一部のエリアにしかピントの合わない画像が生成され、正解パターン画像と検査対象画像の全体をマッチングさせることができなくなるという問題があった。
そこで、本発明の目的は、正解パターン画像と検査対象画像とのマッチング精度を向上させることが可能な欠陥検査装置を提供することである。
Further, the method disclosed in Patent Document 1 has a problem that the amount of work for the user at the time of setting registration increases because the in-focus position is set by manual operation. Also, when setting the in-focus position manually, if there is a difference in height in the in-focus position, an image that is in focus only in some areas will be generated, and the correct pattern image and the entire image to be inspected will be displayed. There was a problem that it was impossible to match.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a defect inspection apparatus capable of improving the matching accuracy between a correct pattern image and an inspection target image.
上述した課題を解決するために、請求項1記載の欠陥検査装置によれば、正解パターンおよび検査対象パターンを撮像する撮像手段と、前記撮像手段にて撮像された合焦高さ位置の異なる複数枚の正解パターン画像を保存する正解パターン画像保存手段と、前記撮像手段にて撮像された検査対象画像を保存する検査画像保存手段と、前記正解パターン画像保存手段に保存された複数枚の正解パターン画像と、前記検査画像保存手段に保存された検査対象画像との比較結果に基づいて、前記検査対象の欠陥を検出する欠陥検出手段とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, according to the defect inspection apparatus according to claim 1, an imaging unit that images the correct pattern and the inspection target pattern, and a plurality of in-focus height positions captured by the imaging unit are different. Correct pattern image storage means for storing a single correct pattern image, inspection image storage means for storing an image to be inspected captured by the imaging means, and a plurality of correct patterns stored in the correct pattern image storage means Defect detection means for detecting a defect of the inspection object based on a comparison result between the image and the inspection object image stored in the inspection image storage means.
また、請求項2記載の欠陥検査装置によれば、前記正解パターン画像保存手段に保存された複数枚の正解パターン画像に基づいて、前記検査対象画像のピント補正処理を行うピント合わせ手段をさらに備えることを特徴とする。
また、請求項3記載の欠陥検査装置によれば、前記正解パターン画像のピント計算を行うピント計算手段と、前記正解パターン画像のピント検出エリアをその合焦高さ位置ととともに保存するピントエリア保存手段とを備え、前記ピント合わせ手段は、前記検査対象画像のピンボケの程度から判定された合焦高さ位置でのピント検出エリアの正解パターン画像に基づいて、前記検査対象画像のピント補正処理を行うことを特徴とする。
The defect inspection apparatus according to claim 2 further includes a focusing unit that performs a focus correction process on the inspection target image based on a plurality of correct pattern images stored in the correct pattern image storage unit. It is characterized by that.
According to the defect inspection apparatus of claim 3, the focus calculation means for performing the focus calculation of the correct pattern image and the focus area storage for storing the focus detection area of the correct pattern image together with the focus height position thereof. And the focusing means performs a focus correction process on the inspection target image based on a correct pattern image in a focus detection area at a focus height position determined from the degree of blur of the inspection target image. It is characterized by performing.
以上説明したように、本発明によれば、合焦高さ位置の異なる複数枚の正解パターン画像と検査対象画像とを比較することにより、正解パターンの合焦高さ位置が異なる場合においても、正解パターン画像上の全てのエリアにおいてピントが合っている状態で検査対象パターンの欠陥を検出することが可能となる。このため、正解パターン画像と検査対象画像とのマッチング精度を向上させることが可能となり、検査対象の欠陥検出精度を向上させることができる。 As described above, according to the present invention, by comparing a plurality of correct pattern images with different focus height positions and the inspection target image, even when the focus height positions of the correct patterns are different, It is possible to detect a defect in the inspection target pattern in a state where all areas on the correct pattern image are in focus. Therefore, the matching accuracy between the correct pattern image and the inspection target image can be improved, and the defect detection accuracy of the inspection target can be improved.
以下、本発明の実施形態に係る欠陥検査装置について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る欠陥検査装置の概略構成を示すブロック図である。
図1において、欠陥検査装置には、正解パターンおよび検査対象パターンを撮像する撮像部11、良品サンプルや検査対象を撮像位置に搬送する搬送部12、正解パターン画像と検査対象画像との比較結果に基づいて検査対象の欠陥を検出する画像処理部13、撮像部11、搬送部12および画像処理部13が協調して動作するように全体を制御する全体制御部14が設けられ、全体制御部14には、操作情報や検査情報をユーザに提供するユーザインターフェース141および検査結果などの情報を記憶する記憶装置142に接続されている。
Hereinafter, a defect inspection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a defect inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, the defect inspection apparatus includes an
ここで、撮像部11には、XYステージ121上のサンプルを照明する光源111、照明光の光路を設定する照明光学系112、サンプル上に照明光を合焦させる対物レンズ113、サンプルの撮像を行うイメージセンサ114、対物レンズ113の高さ位置を調節する高さ位置調節器115が設けられ、照明光学系112には、レンズ110およびハーフミラー116が設けられている。
また、搬送部12には、サンプル123を水平面内で移動させるXYステージ121およびXYステージ121の移動を制御するステージコントローラ122が設けられている。
Here, the
Further, the
また、画像処理部13には、イメージセンサ114から出力された撮像信号をデジタルデータに変換するAD変換部131、撮像部11にて撮像された正解パターン画像を保存する正解パターン画像保存部132、撮像部11にて撮像された検査対象画像を保存する検査対象画像保存部133、正解パターン画像保存部132に保存された正解パターン画像のピント計算を行うピント計算部134、正解パターン画像のピント検出エリアをその合焦高さ位置ととともに保存するピントエリア保存部135、正解パターン画像保存部132に保存された複数枚の正解パターン画像に基づいて、検査対象画像のピント補正処理を行うピント合わせ部136、正解パターン画像保存部132に保存された複数枚の正解パターン画像と、検査対象画像保存部133に保存された検査対象画像との比較結果に基づいて、検査対象の欠陥を検出する欠陥検出部137が設けられている。
Further, the
なお、画像処理部13に含まれる各要素は、専用回路によるハードウェアにて構成するようにしてもよいし、プロセッサ上で動作するソフトウェアにて構成するようにしてもよいし、ハードウェアとソフトウェアとを混在させて構成するようにしてもよい。
そして、検査対象の欠陥検出を行う場合、実際の検査に先立ち、正解パターン画像の生成が行われる。
Each element included in the
When detecting the defect to be inspected, a correct pattern image is generated prior to the actual inspection.
図2は、本発明の一実施形態に係る正解パターン画像の生成方法を示すフローチャートである。
図2において、正解パターン画像の生成を行う場合、正解パターンとして良品(欠陥がないことが確認されている対象物)のサンプル123をXYステージ121上に載置する。そして、良品のサンプル123がXYステージ121上に載置されると、ステージコントローラ122はXYステージ121を移動させることにより、良品のサンプル123を対物レンズ113の焦点位置に搬送する。そして、良品のサンプル123が対物レンズ113の焦点位置に搬送されると、光源111から出射された照明光がレンズ110、ハーフミラー116を介して対物レンズ113に導かれ、良品のサンプル123が照明される。そして、良品のサンプル123にて反射された照明光は、対物レンズ113およびハーフミラー116を介してイメージセンサ114に導かれる。
FIG. 2 is a flowchart illustrating a method for generating a correct pattern image according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 2, when generating a correct pattern image, a
そして、イメージセンサ114にて良品のサンプル123の撮像が行われる場合、高さ位置調節器115は、対物レンズ113の高さ位置を調節することで、良品のサンプル123上の合焦高さ位置(良品のサンプル123上で焦点の合致する高さ位置)を調整する)。
そして、高さ位置調節器115にて良品のサンプル123上の合焦高さ位置が設定されると、その合焦高さ位置における正解パターン画像がイメージセンサ114にて撮像され、画像処理部13に送られる(ステップS12)。そして、イメージセンサ114にて撮像された正解パターン画像が画像処理部13に送られると、AD変換部131にてデジタルデータに変換され、正解パターン画像保存部132に保存される。
When the
When the in-focus height position on the
さらに、高さ位置調節器115にて対物レンズ113の高さ位置を調節させることで、良品のサンプル123上の合焦高さ位置の異なる複数の正解パターン画像をイメージセンサ114にて撮像させ、それら複数の正解パターン画像を正解パターン画像保存部132に保存させる(ステップS11、S13)。
なお、画像処理部13は、正解パターン画像を正解パターン画像保存部132に保存する場合、ノイズの除去や特徴画像への変換など検査に必要な前処理を行うようにしてもよい。
Furthermore, by adjusting the height position of the
Note that when the correct pattern image is stored in the correct pattern
また、照明光学系112は、対物レンズ113の光軸と同軸の明視野照明を構成する方法について説明したが、検査対象の表面状態や検出結果に応じて暗視野照明や透過照明を構成するようにしてもよい。また、光源111は、白色光源、単色可視光源または赤外光源であってもよい。また、イメージセンサ114は、エリアセンサやラインセンサなどの撮像素子を用いるようにしてもよい。
In addition, the illumination
そして、複数枚の正解パターン画像が正解パターン画像保存部132に保存されると、ピント計算部134は、これらの正解パターン画像全体のピント計算を行い、正解パターン画像の中からピントの合っているピント検出エリアを抽出する(ステップS14)。そして、ピント計算部134は、正解パターン画像のピント検出エリアをその合焦高さ位置ととともにピントエリア保存部135に保存する(ステップS15)。
なお、ピント計算部134で行われるピント検出エリアの抽出処理は、正解パターン画像全体が走査されるため、計算量が多くなるが、ピント検出エリアをピントエリア保存部135に一旦保存すれば、検査時にその都度更新する必要はなく、検査全体の処理時間に及ぼす影響をわずかに抑えることができる。
When a plurality of correct pattern images are stored in the correct pattern
Note that the focus detection area extraction processing performed by the
次に、正解パターン画像の生成が行われると、検査対象パターンとして検査対象のサンプル123をXYステージ121上に載置する。そして、検査対象のサンプル123がXYステージ121上に載置されると、ステージコントローラ122はXYステージ121を移動させることにより、検査対象のサンプル123を対物レンズ113の焦点位置に搬送する。そして、検査対象のサンプル123が対物レンズ113の焦点位置に搬送されると、光源111から出射された照明光がレンズ110、ハーフミラー116を介して対物レンズ113に導かれ、検査対象のサンプル123が照明される。そして、検査対象のサンプル123にて反射された照明光は、対物レンズ113およびハーフミラー116を介してイメージセンサ114に導かれる。そして、その検査対象のサンプル123の検査対象画像がイメージセンサ114にて撮像され、画像処理部13に送られる。そして、イメージセンサ114にて撮像された検査対象画像が画像処理部13に送られると、AD変換部131にてデジタルデータに変換され、検査画像保存部133に保存される。
Next, when the correct pattern image is generated, the
そして、検査画像保存部133に検査対象画像が保存されると、その検査対象画像の各エリアについてピンボケの程度が判定され、そのピンボケの程度に対応した合焦高さ位置のズレがピント合わせ部136にて判別される。そして、ピント合わせ部136は、検査対象画像が撮像された時の高さ位置と、検査対象画像の各エリアについて合焦高さ位置のズレから、検査対象画像の各エリアについての合焦高さ位置を求め、その合焦高さ位置に対応するからピント検出エリアをピントエリア保存部135から読み出す。
Then, when the inspection target image is stored in the inspection
そして、ピント合わせ部136は、ピントエリア保存部135から読み出したピント検出エリアに基づいて、各エリアについての合焦高さ位置ごとに検査対象画像のピンボケを補正し、検査対象画像を鮮明化する。
そして、ピント合わせ部136にて検査対象画像のピンボケが補正されると、欠陥検出部137は、正解パターン画像保存部132に保存された複数枚の正解パターン画像と、ピント合わせ部1363にてピンボケが補正された検査対象画像とを順次比較する。そして、複数枚の正解パターン画像と検査対象画像との比較結果に基づいて、検査対象の欠陥を検出する。
Then, based on the focus detection area read from the focus
When the
なお、複数枚の正解パターン画像と検査対象画像との比較結果に基づいて、検査対象の欠陥を検出する方法としては、2値化処理を行った後に排他的論理和をとる方法や、濃淡画像のまま差分をとる方法などの公知の方法を用いることができる。
これにより、正解パターンの合焦高さ位置が異なる場合においても、正解パターン画像上の全てのエリアにおいてピントが合っている状態で検査対象パターンの欠陥を検出することが可能となる。このため、正解パターン画像と検査対象画像とのマッチング精度を向上させることが可能となり、検査対象の欠陥検出精度を向上させることができる。
As a method for detecting a defect to be inspected based on a comparison result between a plurality of correct pattern images and an inspection target image, a method of taking an exclusive OR after performing binarization processing, a grayscale image, or the like A known method such as a method of taking the difference can be used.
As a result, even when the correct pattern has a different in-focus height position, it is possible to detect defects in the inspection target pattern in a state where all areas on the correct pattern image are in focus. Therefore, the matching accuracy between the correct pattern image and the inspection target image can be improved, and the defect detection accuracy of the inspection target can be improved.
11 撮像部
110 レンズ
111 光源
112 照明光学系
113 対物レンズ
114 イメージセンサ
115 高さ位置調節器
116 ハーフミラー
12 搬送部
121 XYステージ
122 ステージコントローラ
123 サンプル
13 画像処理部
131 AD変換部
132 正解パターン画像保存部
133 検査対象画像保存部
134 ピント計算部
135 ピントエリア保存部
136 ピント合わせ部
137 欠陥検出部
14 全体制御部
141 ユーザインターフェース
142 記憶装置
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記撮像手段にて撮像された合焦高さ位置の異なる複数枚の正解パターン画像を保存する正解パターン画像保存手段と、
前記撮像手段にて撮像された検査対象画像を保存する検査画像保存手段と、
前記正解パターン画像保存手段に保存された複数枚の正解パターン画像と、前記検査画像保存手段に保存された検査対象画像との比較結果に基づいて、前記検査対象の欠陥を検出する欠陥検出手段とを備えることを特徴とする欠陥検査装置。 Imaging means for imaging the correct pattern and the inspection target pattern;
Correct pattern image storage means for storing a plurality of correct pattern images having different in-focus height positions imaged by the imaging means;
Inspection image storage means for storing an inspection object image imaged by the imaging means;
A defect detection means for detecting a defect of the inspection object based on a comparison result between a plurality of correct pattern images stored in the correct pattern image storage means and an inspection object image stored in the inspection image storage means; A defect inspection apparatus comprising:
前記正解パターン画像のピント検出エリアをその合焦高さ位置ととともに保存するピントエリア保存手段とを備え、
前記ピント合わせ手段は、前記検査対象画像のピンボケの程度から判定された合焦高さ位置でのピント検出エリアの正解パターン画像に基づいて、前記検査対象画像のピント補正処理を行うことを特徴とする請求項2記載の欠陥検査装置。 A focus calculation means for performing focus calculation of the correct pattern image;
A focus area storing means for storing the focus detection area of the correct pattern image together with the focus height position thereof,
The focus adjusting unit performs a focus correction process on the inspection target image based on a correct pattern image of a focus detection area at a focus height position determined from a degree of blur of the inspection target image. The defect inspection apparatus according to claim 2.
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