JP2010019657A - Inspection device using color illumination - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シリコンウェハ等の鏡面状の検査面に存在する凹凸状の欠陥や汚れ等を、カラー照明を用いて検査する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for inspecting uneven defects, dirt, and the like present on a mirror-like inspection surface such as a silicon wafer by using color illumination.
図2に示すように、検査対象物例えば帯状シート31の欠陥検査には、カラーラインTVカメラ33と、それぞれが赤色(R)、緑色(G)、青色(B)に発光する3色の棒状のライン光源34、35、36と、ハーフミラー37とを用いた検査装置が用いられている。ライン光源35は、ハーフミラー37を介して帯状シート31の検査面32の法線方向から検査面32に対して光を照射し、ライン光源34、36は、ライン光源35の光路を挟んで斜め方向から検査面32に対して光を照射し、カラーラインTVカメラ33は、検査面32の法線方向から矢印方向に走行する帯状シート31の検査面32を撮像し、得られた画像信号を画像処理装置38に送る。
As shown in FIG. 2, for defect inspection of an inspection object, for example, a belt-
検査面32に欠陥がなく平坦な場合、カラーラインTVカメラ33に入光する光は、真上から照射するライン光源35の反射光が最も強く、ライン光源34、36の反射光はライン光源35の反射光よりも弱くなるため、撮像した画像上でライン光源35の色がもっとも濃く観察される。これに対し、検査面32に欠陥、例えば半球状の欠陥穴が存在する場合、光を反射する欠陥穴表面の微小角の違いにより各ライン光源の光の反射角に変化が生じ、カラーラインTVカメラ33に入光する各色の反射光の強弱が変化するため、撮像した画像上で欠陥穴は平坦な場合の色とは異なる色で着色されたように観察される。このように、画像上でのR、G、Bの濃度の変化から検査面32の欠陥を容易に検出することができる。このとき、斜め方向から照射するライン光源(ライン光源34、36)の入射角を大きくとれば、欠陥部における反射光の濃淡がより大きく表れ、検査装置の欠陥検出分解能を高めることができる。
When the
しかし、鏡面状の検査面を有する検査対象物を検査する場合、例えばシリコンウェハ等の表面を検査する場合、ライン光源の光は検査面32で鏡面反射し、光がほとんど拡散しないので、ライン光源34、36の入射角を大きくとると、ライン光源35の反射光以外はカラーラインTVカメラ33に入らなくなり、複数のカラー光源を利用した欠陥検査ができなってしまう。
However, when inspecting an inspection object having a mirror-like inspection surface, for example, when inspecting the surface of a silicon wafer or the like, the light from the line light source is specularly reflected by the
また、カラーラインTVカメラ33がすべてのライン光源の反射光を受光できるように
ライン光源34、36の入射角を小さくとったりすることもできるが、カラーラインTVカメラ33の視野、ハーフミラー37との干渉を避けなければならず、小さくできる角度にも限界がある。
In addition, the incident angle of the
一方、検査対象物31の法線に対し、光軸を傾けたカラーラインTVカメラ33とこれと対向する方向に同じ入射角をもつライン光源35を配置するという方法がある。このときハーフミラー37は使わず、ライン光源34とライン光源36はライン光源35をはさんで隣接かつ平行に配置され、ライン光源35の検査対象物31への入射角よりもライン光源34の入射角がわずかに小さく、ライン光源36の入射角がわずかに大きくなるように配置する。このとき、スペクトル(分光特性)の波長では離れている赤色光源と、青色光源とを互いに隣接して配置したりすると、撮像した画像上で赤色に反応する画素、青色に反応する画素の赤色成分、青色成分とが混合してしまい、どのライン光源に反応する画素かを正確に検出しにくくなるという問題が生じる。さらに、得られた画像信号には必ずノイズが含まれ、R、G、Bの濃度比率にもノイズが含まれ不安定となることから、この問題はさらに顕著となる。また、カメラの光軸が検査面に対して傾いているため、フォーカスを合わせにくいという問題もある。
本発明の課題は、複数のカラー光源を利用して、鏡面状の検査面を有する検査対象物の欠陥を確実に検出できるようにすることである。 An object of the present invention is to make it possible to reliably detect a defect of an inspection object having a specular inspection surface by using a plurality of color light sources.
上記課題のもとに、本発明は、カラー照明を用いた検査装置を、検査対象物(1)の検査面(2)の法線方向に光軸を一致させて配置されるカラーラインTVカメラ(3)と、検査面(2)を横切るカラーラインTVカメラ(3)のライン状視野に対して平行に設置され、かつカラーラインTVカメラ(3)の光軸から離れた位置に配置される赤緑青3色の棒状のライン光源(4,5,6)と、検査面(2)とカラーラインTVカメラ(3)との間に配置され、ライン光源(4,5,6)の光を反射して検査面(2)に導くハーフミラー(7)とを有するものとして構成し、ハーフミラー(7)で反射した緑色ライン光源(5)の光がカラーラインTVカメラ(3)の光軸と同軸になるように緑色ライン光源(5)を配置し、緑色ライン光源(5)を挟んで赤色ライン光源(4)および青色ライン光源(6)を平行に並べて配置し、ハーフミラー(7)で反射した赤色ライン光源(4)の光およびハーフミラー(7)で反射した青色ライン光源(6)の光が緑色ライン光源(5)の光路を挟んで検査面(2)に対し斜め方向から照射されるようにしている。 Based on the above problems, the present invention provides a color line TV camera in which an inspection apparatus using color illumination is arranged with the optical axis aligned with the normal direction of the inspection surface (2) of the inspection object (1). (3) and the color line TV camera (3) crossing the inspection surface (2) are installed in parallel to the line-shaped visual field, and are arranged at positions away from the optical axis of the color line TV camera (3). It is arranged between the red, green and blue three-color rod-shaped line light source (4, 5, 6) and the inspection surface (2) and the color line TV camera (3), and the light from the line light source (4, 5, 6) It is configured to have a half mirror (7) that is reflected and guided to the inspection surface (2), and the light of the green line light source (5) reflected by the half mirror (7) is the optical axis of the color line TV camera (3). Place the green line light source (5) so that it is coaxial with the green line light source 5) A red line light source (4) and a blue line light source (6) are arranged side by side in parallel with the light of the red line light source (4) reflected by the half mirror (7) and reflected by the half mirror (7). The light of the blue line light source (6) is irradiated from an oblique direction to the inspection surface (2) across the optical path of the green line light source (5).
本発明のカラー照明を用いた検査装置では、鏡面状の検査面が反射した赤緑青3色の複数のライン光源の光をカラーラインTVカメラが受光できるように、カラーラインTVカメラ、ライン光源、ハーフミラーを配置したから、鏡面状の検査面について複数のカラー光源を利用した欠陥検査ができる。これにより、鏡面状の検査面の欠陥部が撮像した画像上で着色して見えるため、微小欠陥を着実に検出できる。 In the inspection apparatus using the color illumination according to the present invention, the color line TV camera, the line light source, the light source of the plurality of line light sources of red, green, and blue reflected by the specular inspection surface can be received by the color line TV camera. Since the half mirror is arranged, the defect inspection using a plurality of color light sources can be performed on the specular inspection surface. Thereby, since the defect part of the mirror-like inspection surface appears colored on the imaged image, the minute defect can be detected steadily.
カラーラインTVカメラの光軸から離れた位置にライン光源を配置し、ライン光源の光をハーフミラーにより反射させて検査面に照射しているから、検査面に対し法線方向からライン光源の光を照射しつつ、カラーラインTVカメラを検査面の法線方向に光軸を一致させて配置でき、検査面を法線方向(真上)から撮像することができる。また、カラーラインTVカメラを検査面の真上に配置できるから、カラーラインTVカメラのフォーカス等を容易に調整できる。 The line light source is arranged at a position away from the optical axis of the color line TV camera, and the light from the line light source is reflected by the half mirror to irradiate the inspection surface. , The color line TV camera can be arranged with the optical axis aligned with the normal direction of the inspection surface, and the inspection surface can be imaged from the normal direction (directly above). Further, since the color line TV camera can be arranged right above the inspection surface, the focus of the color line TV camera can be easily adjusted.
赤緑青3色のライン光源のうち、緑色ライン光源をその光がハーフミラーを介してカラーラインTVカメラの光軸と同軸に検査面に照射されるように配置し、緑色ライン光源を挟んで赤色ライン光源および青色ライン光源を平行に並べて配置し、赤色ライン光源および青色ライン光源の光がハーフミラーを介して緑色ライン光源の光路を挟んで検査面に対し斜め方向から照射されるようにしたから、すなわち、スペクトル的に最も離れている赤色ライン光源と青色ライン光源とが最も離れるようにライン光源を配置したから、カラーラインTVカメラの撮像画像上で赤色に反応する画素、青色に反応する画素の赤色成分、青成分とが混合してしまうことを防止できる。これにより、光源の色と照射角度とを対応させ、欠陥表面の微小角の違いをこれに対応する光源の色の違いで識別する方法において、撮像した画像上でどの色のライン光源に反応した画素かを正確に検出することができる。特に、撮像した画像上の1画素のRGB濃度比率からどのライン光源に反応したかを判断するためにライン光源の角度を求めるやり方における角度分解能のSN比を高くすることができる。 Of the three line light sources of red, green, and blue, the green line light source is arranged so that the light is irradiated on the inspection surface coaxially with the optical axis of the color line TV camera via a half mirror, and the red light is sandwiched between the green line light sources. The line light source and the blue line light source are arranged in parallel so that the light from the red line light source and the blue line light source is irradiated from an oblique direction to the inspection surface across the optical path of the green line light source through the half mirror. That is, since the line light sources are arranged so that the spectrally farthest red line light source and blue line light source are farthest apart, pixels that react to red and pixels that react to blue on the captured image of the color line TV camera It is possible to prevent the red component and the blue component from being mixed. As a result, in the method of matching the color of the light source with the irradiation angle and identifying the difference in the minute angle of the defect surface by the difference in the color of the corresponding light source, which color light source responded to the captured image It is possible to accurately detect whether it is a pixel. In particular, it is possible to increase the SN ratio of the angular resolution in the method of obtaining the angle of the line light source in order to determine which line light source has responded from the RGB density ratio of one pixel on the captured image.
図1は、本発明装置のカラー照明を用いた検査装置の一実施例を示している。カラー照明を用いた検査装置は、検査対象物1の鏡面状の検査面2を撮像するカラーラインTVカメラ3と、検査面2を横切るカラーラインTVカメラ3のライン状視野に対して平行に設置され、かつカラーラインTVカメラ3の光軸から離れた位置に配置される赤緑青3色の棒状のライン光源4、5、6と、検査面2とカラーラインTVカメラ3との間に配置され、ライン光源4、5、6の光を反射して検査面2に導くハーフミラー7とを有している。なお、検査対象物1は、図の矢印方向へ一定速度で走行している。
FIG. 1 shows an embodiment of an inspection apparatus using color illumination of the apparatus of the present invention. The inspection apparatus using color illumination is installed in parallel to the line-shaped visual field of the color
カラーラインTVカメラ3は、検査対象物1の検査面2の法線方向に光軸を一致させて配置されており、検査対象物1の検査面2を検査面2の真上から撮像し、赤、緑、青の3色のカラー映像信号を画像処理装置8に送る。カラーラインTVカメラ3のライン状視野は、検査対象物1の走行方向に対し直交、つまり検査対象物1の検査面2を横切るように設定されている。
The color
各ライン光源4、5、6からの光は、それぞれのライン光源管の帯状照射窓により規制されている。これにより、一部の方向だけに照射光が照射されるようになっている。 Light from each line light source 4, 5, 6 is regulated by a strip-shaped irradiation window of each line light source tube. Thereby, irradiation light is irradiated only in a part of direction.
ハーフミラー7および緑色ライン光源5は、ハーフミラー7で反射した緑色ライン光源5の光がカラーラインTVカメラ3の光軸と同軸に検査面2に照射されるように配置されている。すなわち、緑色ライン光源5の光は、検査面2に対し真上から照射される。本実施例では、ハーフミラー7は、その反射面とカラーラインTVカメラ3の光軸のなす角度が45°となるように配置され、緑色ライン光源5は、その光軸がカラーラインTVカメラ3の光軸に対して直角となるように配置されている。
The
赤色ライン光源4および青色ライン光源6は、緑色ライン光源5を挟んで平行に並べて配置されている。本実施例では、赤色ライン光源4は緑色ライン光源5の上側に配置され、青色ライン光源6は緑色ライン光源5の下側に配置され、ハーフミラー7で反射した赤色ライン光源4の光およびハーフミラー7で反射した青色ライン光源6の光は、緑色ライン光源5の光路を挟んで検査面2に対し斜め方向から照射されるようになっている。ハーフミラー7で反射した赤色ライン光源4の光の光路と、カラーラインTVカメラ3の光軸のなす角度(入射角)は、検査面2で反射した赤色ライン光源4の光(の拡散成分)がカラーラインTVカメラ3に入光するように設定される。青色ライン光源6の入射角についても同様である。なお本実施例では、赤色ライン光源4を緑色ライン光源5の上側に設置し、青色ライン光源6を緑色ライン光源5の下側に設置しているが、赤色ライン光源4と青色ライン光源6の位置関係を逆にしてもよい。つまり、緑色ライン光源5を挟んで赤色ライン光源4と青色ライン光源6とが配置されてさえいれば、それらの相対的な位置関係は問わない。
The red line light source 4 and the blue line light source 6 are arranged in parallel with the green line light source 5 interposed therebetween. In the present embodiment, the red line light source 4 is disposed above the green line light source 5, the blue line light source 6 is disposed below the green line light source 5, and the light of the red line light source 4 reflected by the
検査対象物1の検査面2が鏡面の場合、反射光の指向性が強くほとんど拡散しないため、反射光は入射角の正反射方向付近の限られた角度範囲でのみ集中して観測される。したがって、各ライン光源の反射光をカラーラインTVカメラ3が受光できるようにするためには、赤色ライン光源4および青色ライン光源6の光の入射角は比較的小さく取る必要がある。なお、赤色ライン光源4および青色ライン光源6の検査面2に対する入射角を微調整できるように、各ライン光源の前記帯状照射窓の位置、および各ライン光源の上下方向位置を調整できるようにしてもよい。また、ハーフミラー7の傾斜角度を調整できるようにしてもよい。
When the inspection surface 2 of the
鏡面状の検査面2に欠陥がなく平坦な場合、カラーラインTVカメラ3に入光する光は、真上から照射する緑色ライン光源5の反射光が最も強く、赤色ライン光源4、青色ライン光源6の反射光は緑色ライン光源5の反射光よりも弱くなるため、画像上では緑色ライン光源5の色がもっとも濃く観察される。検査面2に欠陥、例えば半球状の欠陥穴が存在する場合、光を反射する欠陥穴表面の微小角の違いにより各ライン光源の光の反射角に違いが生じ、カラーラインTVカメラ3に入光する各色の反射光の強弱が変化するため、画像上で欠陥穴は正常な平坦の場合の色とは異なる色で着色されたように観察される。これにより、検査面2の凹凸状の欠陥を検出することができる。
When the mirror-like inspection surface 2 is flat and has no defect, the light incident on the color
また、鏡面状の検査面2上に汚れや異物がある場合、その部位では、各ライン光源の光は鏡面反射しないで拡散反射する。したがって、検査面2に汚れ等がない正常な面の場合と比べて各ライン光源の反射光の強さは全体的に弱くなる。これにより、検査面2上の汚れや異物を検出することができる。 Further, when there is dirt or foreign matter on the mirror-like inspection surface 2, the light of each line light source is diffusely reflected at that portion without being specularly reflected. Therefore, the intensity of the reflected light of each line light source is generally weaker than that of a normal surface where the inspection surface 2 is free from dirt and the like. Thereby, dirt and foreign matter on the inspection surface 2 can be detected.
上述した実施例では、検査対象物は直線上に走行するものを示したが、円盤状の搬送装置上に載置された検査対象物の欠陥を検出する用途にも本発明を適用できる。この場合、検査対象物の回転方向と交わるようにライン状視野を置く。 In the above-described embodiments, the inspection object is shown as traveling on a straight line, but the present invention can also be applied to applications for detecting defects in the inspection object placed on a disk-shaped transfer device. In this case, the line-shaped visual field is set so as to intersect with the rotation direction of the inspection object.
1 検査対象物
2 検査面
3 カラーラインTVカメラ
4 赤色ライン光源
5 緑色ライン光源
6 青色ライン光源
7 ハーフミラー
8 画像処理装置
31 帯状シート
32 検査面
33 カラーラインTVカメラ
34 ライン光源
35 ライン光源
36 ライン光源
37 ハーフミラー
38 画像処理装置
DESCRIPTION OF
Claims (1)
検査面(2)を横切るカラーラインTVカメラ(3)のライン状視野に対して平行に設置され、かつカラーラインTVカメラ(3)の光軸から離れた位置に配置される赤緑青3色の棒状のライン光源(4,5,6)と、
検査面(2)とカラーラインTVカメラ(3)との間に配置され、ライン光源(4,5,6)の光を反射して検査面(2)に導くハーフミラー(7)とを有し、
緑色ライン光源(5)は、ハーフミラー(7)で反射した緑色ライン光源(5)の光がカラーラインTVカメラ(3)の光軸と同軸になるように配置され、
赤色ライン光源(4)および青色ライン光源(6)は、緑色ライン光源(5)を挟んで平行に並べて配置され、ハーフミラー(7)で反射した赤色ライン光源(4)の光およびハーフミラー(7)で反射した青色ライン光源(6)の光が緑色ライン光源(5)の光路を挟んで検査面(2)に対し斜め方向から照射されるようにしたことを特徴とするカラー照明を用いた検査装置。 A color line TV camera (3) arranged with its optical axis aligned with the normal direction of the inspection surface (2) of the inspection object (1);
Three colors of red, green, and blue that are installed parallel to the line-shaped field of view of the color line TV camera (3) that crosses the inspection surface (2) and that are located away from the optical axis of the color line TV camera (3) A rod-shaped line light source (4, 5, 6);
A half mirror (7) disposed between the inspection surface (2) and the color line TV camera (3) and reflecting the light from the line light sources (4, 5, 6) to the inspection surface (2) is provided. And
The green line light source (5) is arranged so that the light of the green line light source (5) reflected by the half mirror (7) is coaxial with the optical axis of the color line TV camera (3),
The red line light source (4) and the blue line light source (6) are arranged in parallel with the green line light source (5) in between, and the light of the red line light source (4) reflected by the half mirror (7) and the half mirror ( 7) Use of color illumination characterized in that the light of the blue line light source (6) reflected in 7) is irradiated from an oblique direction to the inspection surface (2) across the optical path of the green line light source (5). Inspection equipment.
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