JP2012242268A - Inspection device and inspection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、周期性パターンを有する被検査体においてパターンのムラ欠陥を検査するための検査装置及び検査方法に関するものである。 The present invention relates to an inspection apparatus and an inspection method for inspecting a pattern irregularity defect in an inspection object having a periodic pattern.
周期性パターンとは、一定の形状が一定の間隔を持って配列されたパターンの集合体を称す。例えば、ストライプ状のパターンが所定の周期で配列した一次元の周期性パターン、または島状や格子状の単位パターンが所定の周期で配列した行列状のパターン等が該当する。周期性パターンを有する被検査体の一例として、半導体装置、撮像デバイス及び表示デバイス等を製造する際にフォトリソグラフィ処理の露光工程で用いられるフォトマスクが挙げられる。さらに撮像デバイスや表示デバイスに用いられるカラーフィルタやブラックマトリクスなどが挙げられる。 A periodic pattern refers to an aggregate of patterns in which a certain shape is arranged with a certain interval. For example, a one-dimensional periodic pattern in which stripe-like patterns are arranged at a predetermined period, or a matrix-like pattern in which island-like or grid-like unit patterns are arranged at a predetermined period, and the like are applicable. As an example of an object to be inspected having a periodic pattern, a photomask used in an exposure process of a photolithography process when manufacturing a semiconductor device, an imaging device, a display device, and the like can be given. Further examples include a color filter and a black matrix used for an imaging device and a display device.
このような周期性パターンを有する被検査体において、その周期や個々の単位パターン形状に異常が発生しているとき、ムラ欠陥として観察される。 In the inspection object having such a periodic pattern, when an abnormality occurs in the period or individual unit pattern shape, it is observed as a mura defect.
周期性パターンを有する被検査体、例えばCCDやCMOSなどの撮像デバイスや各種表示装置などの表示デバイスを製造する場合に用いられるフォトマスクにおけるムラ欠陥は、周期的な画素のパターンの周期ずれや位置ずれやサイズ変化といった変動が、規則的に配列して発生していることが原因であることが多い。そのため個々のパターン検査では発見することが困難で、周期性パターンを広い領域において観察した時に初めて認識できる欠陥である。 A non-uniformity defect in a photomask used when manufacturing an inspection object having a periodic pattern, for example, a display device such as an imaging device such as a CCD or a CMOS or various display devices, is caused by a periodic shift or position of a periodic pixel pattern. In many cases, fluctuations such as deviation and size change are caused by regular arrangement. Therefore, it is difficult to find by individual pattern inspection, and is a defect that can be recognized only when a periodic pattern is observed in a wide area.
周期性パターンにおける従来のムラ検査は、同軸の透過照明や平面照明を用いて透過画像を撮像し、各々の画像での光強度を比較することによって正常部とムラ欠陥部の視認を行っている。しかし、正常部とムラ欠陥部における光の強度差は必ずしも大きいとは限らず、得られる画像のコントラストは低い。そのため、コントラストの低い画像に対しその強度差の処理方法を工夫することでコントラストの向上を図り、ムラ欠陥部を抽出して検査を行っている(特許文献1参照)。 Conventional unevenness inspection for periodic patterns takes a transmission image using coaxial transmission illumination or flat illumination, and compares the light intensity in each image to visually recognize the normal portion and the unevenness defect portion. . However, the difference in light intensity between the normal part and the mura defect part is not always large, and the contrast of the obtained image is low. For this reason, an improvement in contrast is devised by devising an intensity difference processing method for low-contrast images, and inspection is performed by extracting a mura defect portion (see Patent Document 1).
近年、半導体回路の微細化や、微細でかつ高い輝度出力を目指した表示機器の開発、また高い感度をもつ撮像機器の開発により、これらの製品で使用される周期性パターンはいっそう微細化したり開口部比率が増大したりする傾向が進んでいる。将来的には、より開口部が大きく、より微細な形状の周期性パターンのムラ検査装置及びムラ検査方法が必要となる。 In recent years, the periodic patterns used in these products have been further miniaturized and apertured due to the miniaturization of semiconductor circuits, the development of display devices aiming at fine and high luminance output, and the development of imaging devices with high sensitivity. There is a tendency for the ratio of parts to increase. In the future, a periodic pattern irregularity inspection apparatus and unevenness inspection method having a larger opening and a finer shape will be required.
この様な従来の光の振幅による光の強度(明るさ)の強弱からムラ欠陥を検出する方法では限界がある。格子状周期性パターンの遮光部のムラ、特に開口部の大きいパターンのムラを撮像した画像において、正常部とムラ欠陥部でのコントラスト向上が期待できず、強度差の処理を工夫したとしても元の画像のコントラストが低い画像の場合の検査では、目視での官能検査方法より低い検査能力しか達成できないという問題がある。 There is a limit to the conventional method for detecting a mura defect based on the intensity (brightness) of light depending on the amplitude of light. In an image that captures unevenness of the light shielding part of the lattice-like periodic pattern, especially unevenness of a pattern with a large opening, it is not possible to expect an improvement in contrast between the normal part and the uneven defect part. In the inspection in the case of an image having a low contrast, there is a problem that only an inspection ability lower than the visual sensory inspection method can be achieved.
そこで、周期性のあるパターン、例えばブラックマトリクスに発生するムラ欠陥を安定的かつ高精度に検出することを目的として、例えば特許文献2の検査装置が提案された。特許文献2の検査装置は、照明光を被検査体に照射し、周期性パターンによって生じる透過回折光の画像を撮像して検査するというものである。周期性パターンの正常部では開口部の形状・ピッチが一定となるため互いに干渉し一定の方向に回折光を生じる。それに対
し、ムラ欠陥部では開口部の形状、ピッチが不規則になるため、形状、ピッチに応じて種々の方向に、種々の強さで回折光が生じる。この検査装置では、正常部とムラ欠陥部における回折光強度コントラストの違いから、ムラ欠陥部を検出する。
Therefore, for example, an inspection apparatus disclosed in
周期性パターンを持つ被検査体の1つとして例えば撮像装置用のフォトマスクが挙げられるが、フォトマスクは、透明基板上にクロム等の遮光膜やMoSi等のハーフトーン膜が設けられ、これが選択的に除去されることで所定のパターンを形成して構成されたものが知られており、半導体回路、撮像デバイス及び表示デバイスなどの製造工程で用いられる。 An example of an inspection object having a periodic pattern is a photomask for an imaging apparatus. A photomask is provided with a light shielding film such as chromium or a halftone film such as MoSi on a transparent substrate. It is known to be formed by forming a predetermined pattern by being removed and used in the manufacturing process of a semiconductor circuit, an imaging device, a display device and the like.
フォトマスクの製作にはまず、透明基板上に遮光膜(またはハーフトーン膜)を成膜したものにフォトレジストを塗布する。次にフォトレジスト上に描画装置で所定のパターンを描画する。その後、描画したフォトレジスト膜を現像し、描画部か非描画部のどちらか一方を選択的に除去する。現像によって残されたフォトレジスト膜をマスクとして遮光膜にパターン形状をエッチングし、その後残されたフォトレジストを除去することでフォトマスクが完成する。エッチングの手法として、遮光膜に対して腐食性を有す液体を使用するウェットエッチングや、遮光膜に対し腐食性を有す気体によるドライエッチングが挙げられる。 In the production of a photomask, first, a photoresist is applied to a light-shielding film (or halftone film) formed on a transparent substrate. Next, a predetermined pattern is drawn on the photoresist by a drawing apparatus. Thereafter, the drawn photoresist film is developed, and either the drawn portion or the non-drawn portion is selectively removed. Using the photoresist film left by development as a mask, the pattern shape is etched into the light shielding film, and then the remaining photoresist is removed to complete the photomask. Etching techniques include wet etching using a liquid that is corrosive to the light shielding film, and dry etching using a gas that is corrosive to the light shielding film.
フォトマスクにおいては、パターンを描画する際、一般的に電子ビーム描画装置やレーザビーム描画装置が用いられる。これらのパターン描画装置では、フォトマスク上の所定サイズの領域(描画単位領域)内にあるパターンを描画したら、次の描画単位領域に移ってその中にあるパターンを描画する、というステップアンドリピート方式でフォトマスク全体のパターンを描画する。 In a photomask, an electron beam drawing apparatus or a laser beam drawing apparatus is generally used when drawing a pattern. In these pattern drawing apparatuses, a step-and-repeat method in which, after drawing a pattern in an area of a predetermined size (drawing unit area) on a photomask, the pattern is moved to the next drawing unit area and drawn therein. To draw the pattern of the entire photomask.
フォトマスクの描画工程では、ある描画単位領域と隣接する描画単位領域の境界部分において、数nmオーダーで、ピッチずれ、サイズ変化及び位置ずれといった描画パターンの変動が連続して生じることが知られている。つまり、この描画単位領域の大きさの周期でムラ欠陥が発生する傾向があり、周期性パターン領域におけるムラ欠陥の発生様式、面内分布は、描画単位領域形状に依存するといってもよい。例えば描画単位領域の形状が帯状であった場合には、ムラ欠陥も帯または線が描画単位領域の寸法の周期で規則的に整列した画像が見られることがある。また描画単位領域の形状が矩形であった場合、ムラ欠陥は濃淡のある市松模様に似た画像となって見られることがある。この様にムラ欠陥は人工的な模様として見られることもある。 In the photomask drawing process, it is known that fluctuations in the drawing pattern such as pitch deviation, size change, and position deviation continuously occur at the order of several nanometers at the boundary between a drawing unit area and an adjacent drawing unit area. Yes. In other words, the mura defect tends to occur in the period of the size of the drawing unit area, and the generation pattern and in-plane distribution of the mura defect in the periodic pattern area may depend on the drawing unit area shape. For example, when the shape of the drawing unit region is a band shape, an image in which the band or line is regularly aligned with the period of the size of the drawing unit region may be seen as a mura defect. If the shape of the drawing unit area is rectangular, the uneven defect may be seen as an image resembling a checkered pattern with shading. In this way, the mura defect may be seen as an artificial pattern.
この様なムラ欠陥検出の検査装置や検査方法の対象である被検査体は周期性パターンの周囲に周期性パターン以外の形状をもつパターンが設置されることがある。例えば半導体製品においては配線やフォトリソグラフィ工程で露光するための位置合わせに用いるアライメントパターンなどである。またCCDやCMOSなど撮像装置用のフォトマスク上には信号を取り出すための配線パターンなどが、画素を製造するための周期性パターンの設置された領域の周囲に配置されている事がある。前述のムラ欠陥検出の検査装置や検査方法では、これらの被検査領域外のパターンに照明が当たり、その反射光や散乱光が迷光となって周期性パターンの被検査領域に映り込むことがある。これらの映り込みは実際に生じているムラ欠陥と区別しながら検査を行う必要がある。 In the object to be inspected, which is the object of such an inspection apparatus or inspection method for detecting a mura defect, a pattern having a shape other than the periodic pattern may be provided around the periodic pattern. For example, in a semiconductor product, it is an alignment pattern used for alignment for exposure in a wiring or photolithography process. In addition, on a photomask for an imaging device such as a CCD or CMOS, a wiring pattern for taking out a signal may be arranged around a region where a periodic pattern for manufacturing a pixel is provided. In the inspection apparatus and inspection method for detecting the mura defect described above, illumination is applied to the pattern outside the inspection area, and the reflected light or scattered light may be reflected as stray light in the inspection area of the periodic pattern. . It is necessary to inspect these reflections while distinguishing them from the actual mura defects.
ムラ欠陥と映り込みとを区別する作業は、異なる条件での検査方法や別の検査装置による多重チェックが必要な場合もあり、時間や装置の運用効率低下に繋がる問題となっている。そのため検査装置や検査方法には映り込みの生じない装置構造や光学系が求められる。 The operation of distinguishing between the mura defect and the reflection may require multiple inspections using different inspection methods or different inspection apparatuses, which is a problem that leads to reduced time and operational efficiency of the apparatus. Therefore, an inspection apparatus and an inspection method require an apparatus structure and an optical system that do not cause reflection.
映り込みは照明の条件によって見える位置が変化する事が知られている。その為、ムラ欠陥と映り込みとを区別する作業の一例として、照明光の照射角度を変える事によって実際のムラ欠陥との判別をする手法が採られる場合がある。 It is known that the position of reflection changes depending on the lighting conditions. For this reason, as an example of an operation for distinguishing between the mura defect and the reflection, there is a case in which a method for discriminating from the actual mura defect by changing the irradiation angle of the illumination light may be employed.
フォトマスクに設置される配線やアライメントパターンは矩形や直線からなるパターンが多く用いられている。そのためこれらのパターンによって生じる迷光や映り込みも矩形や直線的なパターンとなる。このような映り込みが生じている場合、フォトマスクにムラ欠陥が実際に生じているのか、映り込みなのかを判断するのは容易ではない。カメラなどでムラ欠陥の画像を取得する場合は、実際のムラ欠陥と映り込みと疑われる欠陥が検出された場所を、他の検査装置や方法によって再度検査・確認することが必要となる。 As the wiring and alignment pattern installed on the photomask, a pattern composed of a rectangle or a straight line is often used. For this reason, stray light and reflection caused by these patterns are also rectangular or linear patterns. When such a reflection occurs, it is not easy to determine whether a mura defect is actually generated in the photomask or whether it is a reflection. When acquiring an image of a mura defect with a camera or the like, it is necessary to inspect and confirm again the location where an actual mura defect and a defect suspected of being reflected are detected by another inspection apparatus or method.
これらの工程が追加されるのを避ける為には、映り込みが生じにくい検査方法の確立が必要とされる。そのために例えば特許文献3の様な機構が提案されている。
In order to avoid the addition of these steps, it is necessary to establish an inspection method that hardly causes reflection. For this purpose, for example, a mechanism as in
しかしながら特許文献3で示された検査方法では、照明の照射角度や検査可能な領域に制限が加えられる。ムラ欠陥を撮像する場合には照明の角度によって画像のコントラストが大きく変化する。そのために照明の照射角度がフォトマスク内のパターン配置によって制限されると、最もムラ欠陥と正常部とのコントラストが得られる照明の条件を選択できなくなる可能性が危惧される。また仮に被検査体である周期性パターンが同一の単位パターン、同一の周期で設置されていても、周辺のパターン配置によって検査時に許容される照明角度が変化するため、同じ条件での評価が出来なくなるという問題が生じる。また、ムラ欠陥は周期性パターンの被検査領域内のあらゆる場所に生じる可能性を持っており、検査不可能な領域の発生は望ましくない。映り込みの発生を抑えると共に被検査体への照明条件の制約を少なくする検査装置や検査方法が必要である。
However, the inspection method disclosed in
また表示デバイスの製作に関する近年の技術動向として、製作時に使用するガラス基板の大型化が挙げられる。具体的には、ブラックマトリクスやカラーフィルタ、さらにこれらを製作するためのフォトマスクなどが該当する。個々の表示デバイスのサイズの大型化によって大型のガラス基板を使用する場合と、複数の小型の表示デバイスのパターンを1枚のガラス基板に設置することによって生産費用の削減を図る場合がある。小型の表示デバイスのパターンを1枚のガラス上に複数設置する場合には、パターン設置後にガラス基板を表示デバイス1つずつの領域に切り離す工程を取る。上記のいずれかによる、大面積のガラス基板に設置される周期パターンのムラ欠陥を検査する場合、検査時間はガラスの面積に比例して増大する。 Further, as a recent technical trend related to the production of display devices, there is an increase in the size of a glass substrate used during production. Specifically, a black matrix, a color filter, a photomask for manufacturing these, and the like are applicable. There are cases where a large glass substrate is used due to an increase in the size of each display device, and production costs are reduced by installing a plurality of small display device patterns on a single glass substrate. In the case where a plurality of small display device patterns are installed on a single glass, a step of separating the glass substrate into regions for each display device is performed after the pattern is installed. When inspecting the irregularity defect of the periodic pattern placed on a large-area glass substrate according to any of the above, the inspection time increases in proportion to the area of the glass.
この様に大面積の表面を検査する場合、ラインセンサカメラによって被検査体表面を走査しながら、被検査体の画像を取得する手法が用いられる事がある。ラインセンサカメラを用いる利点としては、ある1つの条件下において大面積の画像の取得を短時間で行える事である。エリアセンサカメラを用いる場合、同一の倍率のレンズを使用する際において、一般にカメラ視野の対辺距離がラインセンサカメラと比較して短い。その為、先述のフォトマスクの描画方法と同様に、ステップアンドリピート方式によって被検査体表面の画像を取得する必要が生じ、同面積の画像を取得する際にラインセンサカメラと比較して長い時間が掛かる。 When inspecting the surface of such a large area in this way, a technique of acquiring an image of the inspection object while scanning the inspection object surface with a line sensor camera may be used. An advantage of using a line sensor camera is that a large area image can be acquired in a short time under a certain condition. When using an area sensor camera, when using lenses with the same magnification, the opposite side distance of the camera field of view is generally shorter than that of a line sensor camera. Therefore, as with the photomask drawing method described above, it is necessary to acquire an image of the surface of the object to be inspected by the step-and-repeat method, and it takes a long time compared to the line sensor camera when acquiring an image of the same area. It takes.
他方、エリアセンサカメラを使用する際の利点として、同一箇所の経時変化を捉えられる点が挙げられる。ラインセンサカメラの場合、撮像時に撮像対象との相対距離が時間によって変化する為、同一箇所の経時変化を確認する為には、再度対象とする場所へカメラを戻して再度撮像動作をさせる必要が生じる。 On the other hand, as an advantage when using an area sensor camera, it is possible to capture changes over time at the same location. In the case of a line sensor camera, it is necessary to return the camera to the target location again and perform the imaging operation again in order to check the change over time of the same location because the relative distance to the imaging subject changes with time during imaging. Arise.
本発明は上記の様な問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは撮像デバイス用フォトマスクや表示デバイス用フォトマスクの様に周期性のあるパターンを持つ被検査体のムラ欠陥を検出する場合に、映り込みの判別を短時間に行うことが出来、さらに大面積の被検査体の検査時間を短縮することが可能な検査装置及び検査方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and the object thereof is a mura defect in an object to be inspected having a periodic pattern such as a photomask for an imaging device or a photomask for a display device. It is an object of the present invention to provide an inspection apparatus and an inspection method capable of discriminating reflections in a short time and further reducing the inspection time of an object to be inspected with a large area.
上記の課題を解決するため本発明の請求項1は、基板表面に周期性パターンが形成された基板を周期性パターンにより生じる回折光を用いて検査する装置であって、
基板を載置して搬送する搬送手段と、
基板を照明する第一の照明手段と第二の照明手段と、
第一の照明手段の照明角度を変化させる第一の照明角度変化手段と、
第二の照明手段の照明角度を変化させる第二の照明角度変化手段と、
第一の照明手段によって照明された基板を撮像する第一の撮像手段と、
第二の照明手段によって照明された基板を撮像する第二の撮像手段と、
第一の撮像手段及び第二の撮像手段によって得られた画像を処理する画像処理部と、
前記搬送手段と、第一と第二の照明手段と、第一と第二の照明角度変化手段と、第一の撮像手段及び第二の撮像手段と、を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする検査装置である。
In order to solve the above-mentioned problem,
Transport means for placing and transporting the substrate;
A first illumination means and a second illumination means for illuminating the substrate;
First illumination angle changing means for changing the illumination angle of the first illumination means;
Second illumination angle changing means for changing the illumination angle of the second illumination means;
First imaging means for imaging the substrate illuminated by the first illumination means;
Second imaging means for imaging the substrate illuminated by the second illumination means;
An image processing unit for processing images obtained by the first imaging unit and the second imaging unit;
A controller that controls the transport unit, the first and second illumination units, the first and second illumination angle changing units, and the first and second imaging units; This is an inspection apparatus characterized by the above.
本発明の請求項2は、前記第一の照明手段と第二の照明手段は、被検査基板に対して垂直な面内及び水平な面内で照明角度を変化させることを特徴とする請求項1に記載の検査装置である。 According to a second aspect of the present invention, the first illuminating means and the second illuminating means change the illumination angle in a plane perpendicular to the substrate to be inspected and in a horizontal plane. 1. The inspection apparatus according to 1.
本発明の請求項3は、前記第一の撮像手段はエリアカメラであり、前記第二の撮像手段はラインセンサカメラであることを特徴とする請求項1に記載の検査装置である。 A third aspect of the present invention is the inspection apparatus according to the first aspect, wherein the first imaging unit is an area camera, and the second imaging unit is a line sensor camera.
本発明の請求項4は、前記画像処理部は、前記第一の撮像手段によって撮像された画像を処理して抽出された欠陥候補を、前記第二の撮像手段によって撮像して、該撮像画像から真の欠陥を抽出することを特徴とする請求項1に記載の検査装置である。
According to a fourth aspect of the present invention, the image processing unit images a defect candidate extracted by processing an image captured by the first imaging unit by the second imaging unit, and the captured image The inspection apparatus according to
本発明の請求項5は、基板表面に周期性パターンが形成された基板を周期性パターンにより生じる回折光を用いて検査する方法であって、
基板を載置して搬送する搬送工程と、
基板を照明する第一の照明工程と第二の照明工程と、
第一の照明工程の照明角度を変化させる第一の照明角度変化工程と、
第二の照明工程の照明角度を変化させる第二の照明角度変化工程と、
第一の照明工程によって照明された基板を撮像する第一の撮像工程と、
第二の照明工程によって照明された基板を撮像する第二の撮像工程と、
第一の撮像工程及び第二の撮像工程によって得られた画像を処理する画像処理工程と、
前記搬送工程と、第一と第二の照明工程と、第一と第二の照明角度変化工程と、第一の撮像工程及び第二の撮像工程と、を制御する制御工程と、を用いて周期性パターンが形成された基板を検査する検査方法である。
A transport process for placing and transporting the substrate;
A first illumination process and a second illumination process for illuminating the substrate;
A first illumination angle changing step of changing an illumination angle of the first illumination step;
A second illumination angle changing step of changing the illumination angle of the second illumination step;
A first imaging step of imaging the substrate illuminated by the first illumination step;
A second imaging step of imaging the substrate illuminated by the second illumination step;
An image processing step for processing images obtained by the first imaging step and the second imaging step;
Using the control process for controlling the transport process, the first and second illumination processes, the first and second illumination angle changing processes, the first imaging process and the second imaging process. This is an inspection method for inspecting a substrate on which a periodic pattern is formed.
本発明の請求項6は、前記第一の照明工程と第二の照明工程は、被検査基板に対して垂直な面内及び水平な面内で照明角度を変化することを特徴とする請求項5に記載の検査方法である。 According to a sixth aspect of the present invention, in the first illumination step and the second illumination step, the illumination angle is changed in a plane perpendicular to the substrate to be inspected and in a horizontal plane. 5. The inspection method according to 5.
本発明の請求項7は、前記第一の撮像工程にエリアカメラを用い、前記第二の撮像工程にラインセンサカメラを用いることを特徴とする請求項5に記載の検査方法である。 A seventh aspect of the present invention is the inspection method according to the fifth aspect, wherein an area camera is used for the first imaging step and a line sensor camera is used for the second imaging step.
本発明の請求項8は、前記画像処理工程を用いて、前記第一の撮像工程によって撮像された画像を処理して抽出された欠陥候補を前記第二の撮像工程によって撮像して該撮像画像から真の欠陥を抽出することを特徴とする請求項5に記載の検査方法である。
According to an eighth aspect of the present invention, a defect candidate extracted by processing the image picked up by the first image pickup step using the image processing step is picked up by the second image pickup step to pick up the picked-up image. 6. The inspection method according to
本発明による周期性パターンの検査装置及び検査方法によれば、周期性のあるパターンである撮像デバイス用フォトマスクや表示デバイス用フォトマスクなどの被検査体の検査において、検出された欠陥から映り込みとムラ欠陥とを効率的に弁別することが可能となる。 According to the periodic pattern inspection apparatus and inspection method of the present invention, in the inspection of an inspection object such as a photomask for an imaging device and a photomask for a display device, which is a periodic pattern, reflection from a detected defect is reflected. It is possible to efficiently discriminate between unevenness defects.
また、大面積の被検査領域に対しても、画像取得時間が短縮することが出来、その結果、検査時間の短縮が可能となる。 Further, the image acquisition time can be shortened even for a large area to be inspected, and as a result, the inspection time can be shortened.
エリアセンサカメラを使用する場合、異なる照明条件を適用した場合の画像の変化をリアルタイムに評価できる。この特性を利用して、ムラ欠陥と映り込みとの判別を行う上で有利となる。 When using an area sensor camera, it is possible to evaluate in real time changes in images when different illumination conditions are applied. Using this characteristic, it is advantageous for discriminating between a mura defect and a reflection.
また、照明角度を変える様な検査方法を採る場合、照明角度の位置決め精度が低い場合、最もムラ欠陥のコントラストが得られる様に照明角度等の条件を調整して最適化するために、画像の取得とムラ欠陥のコントラスト算出を繰り返し、最適な照明角度を求める場合がある。この様な場合において、エリアカメラはムラ欠陥の画像において照明角度などの撮像条件の刻々とした変化に従って変わる欠陥のコントラストの変化を捉え、最適な照明角度を求める事が出来る。 In addition, when using an inspection method that changes the illumination angle, when the positioning accuracy of the illumination angle is low, in order to adjust and optimize the conditions such as the illumination angle so that the contrast of the mura defect can be obtained most, There are cases where the optimum illumination angle is obtained by repeating the acquisition and the calculation of the contrast of the mura defect. In such a case, the area camera can obtain the optimum illumination angle by capturing the change in the contrast of the defect that changes according to the change in the imaging condition such as the illumination angle in the image of the mura defect.
図1は本発明に係る実施形態の方法を適用する検査装置50を概略的に示した構成図である。図1では透過回折光を得るための装置構成例を示している。なお、本装置は外乱光や迷光を極力低減させた暗環境で使用されることが望ましい。
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing an
図1に示される本発明に係る検査装置50は、基板10を載置して搬送する搬送手段である搬送部52と、基板10を照明する第一の照明手段である第一の照明装置305と第
二の照明手段である第二の照明装置315と、第一の照明装置305の照明角度を変化させる第一の照明角度変化手段である第一の円弧レール303と、第二の照明装置315の照明角度を変化させる第二の照明角度変化手段である第二の円弧レール313と、第一の照明装置305によって照明された基板を撮像する第一の撮像手段である第一の撮像装置201と、第二の照明装置315によって照明された基板を撮像する第二の撮像手段である第二の撮像装置211と、第一の撮像装置201及び第二の撮像装置211によって得られた画像を処理する画像処理部71と、前記搬送ステージ52と、第一と第二の照明装置305、315と、第一と第二の円弧レール303、313と、を制御する制御部70と、を備えている。
An
搬送部52は被検査体10の位置決め動作及び基板搬送動作が可能なX−Y−θステージであって、照明部300は基板10を照明する第一の照明手段である第一の照明装置305と、第二の照明手段である第二の照明装置315と、第一と第二の円弧レール303、313と、を備えている。また、撮像部200は第一の撮像装置201と、第二の撮像装置211と、を備えている。被検査体10の基板面には周期性パターンが形成されている。ここで基板面とは被検査体10の厚さ方向の一方に位置する面である。
The
撮像部200は、エリアカメラ201、エリアカメラ用レンズ202、ラインセンサカメラ211、ラインセンサカメラ用レンズ212から構成される。撮像部200にて、被検査体10を撮像し、被検査体の撮像画像を取得する。
The
照明部300では、エリアカメラ201の光軸方向に円弧の中心が位置する円弧レール303が設置されている。円弧レール303には照明投光部301が設けられており、照明装置305からはライトガイド306を用いて導光している。円弧レール303上で照明投光部301を駆動することによって被検査体10の基板面に対して垂直方向の照射角度Φ1の変更を可能とする。円弧レール303上のどの位置にあっても照明投光部301は、X−Y−θステージ52上の所定位置に照明光を照射することができるように調整されており、これによって、X−Y−θステージ52上の被検査体10の基板面に対して、様々な照射角度からの照射が可能となっている。照明投光部301には平行光学系が設けられており、また、照明光の波長域を変化させる機構を具備しても良い。
In the
照明部300は、さらにラインセンサカメラ211の光軸方向に円弧の中心が位置する円弧レール313を具備するものとする。円弧レール313上で照明投光部311を駆動することによって被検査体10の基板面に対して垂直方向の照射角度Φ2の変更を可能とする。これらはラインセンサカメラによる撮像時に使用する照明である。照明投光部311には平行光学系が設けられている。なお、311及び313は、301及び303と必ずしも別部品とする必要は無く、位置を移動させることによって代替しても良い。
The
尚、206、216は撮像装置201、211の制御装置である。55は搬送装置の52の動作制御装置である。更に72は、情報表示部、73は例えばタッチパネルを備えた情報入力部である。
図2は図1のX−Y−θステージ52を円弧レール303側から見たものである。X−Y−θステージ52は、被検査体10を図2のX軸方向及びY軸方向に平行移動する機能と、被検査体10をその基板表面と直交する基板面法線周りの回転方向に360°回転させる機能を有する(この回転中心の軸をΘ軸とする)。これによって、予め設定した動作手順に従って被検査体10をX軸及びY軸方向に駆動する。また、Θ軸を中心として被被検査体10を面内回転させることにより、被検査体10の基板面内への照明照射方向の調整が可能である。尚、12は検査対象の遮光膜部、13は非検査対象の遮光膜部を示す。
FIG. 2 is a view of the XY-
図1に示すラインセンサカメラ211のラインセンサの配列方向は、X方向と平行である。ラインセンサカメラによる被検査体10の画像取得を行う場合には、まずX方向の画像取得位置までX−Y−θステージ52を移動させた後、Y方向へ移動させながらラインセンサカメラによって画像取り込みを行う。
The line sensor array direction of the
図3はカメラの撮像方式によるステージ移動の軌跡の違いを示す模式図である。図3(a)はエリアカメラ201を使用し、被検査体全体を撮像する場合の一例を示す。被検査体を覆う様に9つの領域に分割して、8回のステージ移動によって被検査体を包含する9つの画像を取得する。一方、図3(b)はラインセンサカメラ211を使用し、被検査体全体を撮像する場合の一例を示す。被検査体を2つの領域に分割して、3回のステージ移動によって被検査体を包含する2つの画像を取得する。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the difference in the locus of stage movement depending on the imaging method of the camera. FIG. 3A shows an example in which the
制御部70は、照明部300、X−Y−θステージ52、撮像部200を構成する機器類の動作制御を行う。画像処理部71は、撮像部200からの出力を画像情報、あるいは信号情報として入力を行い、演算処理を行う。さらにその処理結果や処理画像を、表示手段72に表示する。
The control unit 70 performs operation control of devices that configure the
図1では撮像部200と照明部300が、被検査体10の基板を挟んで配置されているが、撮像部200と照明部300が被検査体10の同一面側に配置しても良い。
In FIG. 1, the
図4に、被検査領域である周期性パターン12に開口部14Aを経由した光によって映り込みが生じている場合における光の経路を示す。図4に示される入射光40が周辺パターンの開口部14Aから入射角+Φで入射した後、ガラス基板11の裏面(遮光膜面12とは反対側の面)で反射した後、周期パターンが設けられている遮光膜面12へ到達し、遮光膜面のレンズ側への鉛直方向へ回折する光がカメラ201へ映り込む。図4の位置関係においてカメラ201で画像を取得すると、図中のaとcの領域は映り込みが生じないが、bで示す領域は開口部14Aからの反射光が映り込む事によりaやcよりも明るく見える。即ち、遮光膜層からの回折光41と映り込みを含む回折光42がカメラ201へ映り込む。開口部14Aの端から、映り込みが生じる位置までの距離をdとする。尚、51は、基板の保持治具を示す。
FIG. 4 shows a light path when the
図4の状態でカメラ201や、211(図1に示すカメラ)を用いて遮光膜面12のパターンを撮像した画像の模式図を図5(a)〜(c)に示す。図5(a)〜(c)は照明投光部301の照射角度をΦ11(a)、Φ12(b)、Φ13(c)に変化させた場合の撮像した画像の模式図である。正常部61に対してムラ欠陥63の画像輝度が高い場合を示している。映り込み64も周期性パターン61の領域内に写っている。この画像に対しムラ欠陥検出処理を適用すると、ムラ欠陥63のみならず映り込み64もムラ欠陥として検出されてしまう。
4A to 5C are schematic diagrams of images obtained by capturing the pattern of the light
上記検査装置50の構成において周辺パターンから映り込みまでの範囲を示す距離dを以下に求める。
In the configuration of the
図6に検査対象である周期性パターンと異なる開口部を持つ周辺パターンに照明角度Φで投光する場合を示す。投光された光は被検査体の透明基板11の入射面の界面では透明基板11と空気との屈折率が異なるため、透明基板11の界面で角度αで屈折しつつ透明基板11へ入射する。また入射角度Φと屈折角度αの関係式は数1で示される。これを式1とする。
FIG. 6 shows a case where a peripheral pattern having an opening different from the periodic pattern to be inspected is projected at an illumination angle Φ. The projected light is incident on the
入射した光は透明基板11の裏面から基板の外へ一部は透過し、また遮光膜の無い開口部などに入射した一部の光は基板裏側で反射し、再び遮光膜のある面へ戻ってくる。周辺パターンから映り込みまでの距離dは、入射光が基板に入射した位置から、光が基板表面へ反射して戻る位置までの距離である。周辺パターンから映り込みまでの範囲を示す距離dは数2で示される。これを式2とする。
A part of the incident light is transmitted from the back surface of the
上記式1と式2より上記検査装置50の構成において周辺パターンから映り込みまでの範囲を示す距離dは数3で求められる。これを式3とする。式3によればdは照明角度Φの変数で表される事が分かる。ここでn0は被検査基板外の空間の屈折率、n1は被検査基板の透明基板11の屈折率で、tは透明基板11の厚さである。Φは照明投光部301の照射角度である。Φは検査対象の遮光膜面に垂直な方向を0°とする。Φ=90°のとき、被検査体へY軸正方向から被検査体へ投光される。
From the
エリアカメラで被検査領域を撮像しながら照明角度Φを図5(d)〜(f)に示すようにΦ11〜Φ13に変化させた場合、映り込みまで範囲dが(a)〜(c)に示されるように変化する。一方でパターン上に実際にあるムラ欠陥63の位置は変化しない為、実欠陥と映り込みを容易に判別する事ができる。
When the illumination angle Φ is changed to Φ 11 to Φ 13 as shown in FIGS. 5D to 5F while the area to be inspected is imaged by the area camera, the range d is (a) to (c) until reflection. ) As shown. On the other hand, since the position of the
(適用例1)
本発明による周期性パターンの検査装置を適用して欠陥を検出する場合のフローをフローチャート図7と、図1のムラ検査装置の概要図と、を用いて説明する。
(Application example 1)
A flow in the case of detecting defects by applying the periodic pattern inspection apparatus according to the present invention will be described with reference to a flowchart of FIG. 7 and a schematic diagram of the unevenness inspection apparatus of FIG.
先ず、ステージ52をエリアカメラ201の直下に移動する(S1)。次にエリアカメラ201用の照明投光部301を点灯し(S2)、エリアカメラ201用の照明投光部301の照明角度Φ1を0度へ移動する(S3)。n=−1とし(S4)、更にnをインクリメントしてn=n+1とし(S5)、上記照明角度Φ1をΦ1=Φ1+n×Aとし(ここでAはΦ1の画像取得間隔)(S6)、先ず照明投光部301の照明角度をΦ1に移動した(S7)後、撮像に適当な画像輝度になるまで光源装置の出力を調整する(S8)。ここでいう適当な画像輝度になるまで光源装置の出力を調整するとは、検査に適当な条件に、光源装置の出力を調整することを示す。
First, the
その後、エリアカメラ201による画像を取得する(S9)。取得した画像から欠陥検出処理を行う(S10)。この時点でΦ1=Φ1+n×AがΦ1の可動限界角度内か否かの判断を行い(S11)、可動限界角度を超えている場合(S11のYES)はステップ(S12)に移行する。即ち、ステップ(S12)では、検出された欠陥から、上記Φ1によって位置が変わらないものをムラ欠陥として抽出する(S12)。
Thereafter, an image by the
抽出されたムラ欠陥の画像コントラストが最も高い照明角度Φ1´を抽出し(S13)、
Φ2=Φ1´となるようにラインセンサカメラ211用照明311を移動し(S14)、ラインセンサカメラ211による被検査体の全体を撮像する(S16)。
The illumination angle Φ 1 ′ having the highest image contrast of the extracted mura defect is extracted (S13),
The
ラインセンサカメラ211によって得られた被検査体の全体画像を画像処理部71によって画像処理され、ムラ欠陥を検査する(S16)。
The entire image of the object to be inspected obtained by the
ステップ(S11)でΦ1=Φ1+n×AがΦ1の可動限界角度を超えていない場合(
S11のNO)はステップ(S5)に移行し、上記Φ1を変化させてステップ(S6)以降を実行する。
If step (S11) in Φ 1 = Φ 1 + n × A has not exceeded the movable limit angle [Phi 1 (
S11 in NO), the process proceeds to step (S5), executes the step (S6) since by changing the [Phi 1.
以上のように、エリアカメラ201によって連続撮像しながら照明角度Φ1を変化させ、図5に示す被検査領域12の全体、もしくは一部の領域を撮像する。次に領域内における画像輝度の局所的な変動部を検出する。その中から照明角度によって変化しないものを抽出する。ここで抽出された欠陥は、欠陥候補であるがムラ欠陥である可能性が高い。こうして位置を同定した欠陥候補について、正常部との画像輝度差が最大となる照明角度Φ1´を求める。この照明角度をラインセンサカメラによる撮像系へ反映する。図1に示す円弧レール313によって、ラインセンサカメラ用照明311の照明角度Φ2をΦ1(この場合は求めた照明角度Φ1´を指す)と同じ角度に設定し、ムラ欠陥を撮像する為の最適な照明角度条件がラインセンサカメラによる撮像系に対して設定される。その後、ラインセンサカメラ211を使用し、被検査対象領域の画像を取得する。この画像データを処理部70によって処理する事により、ムラ欠陥の検査を行うものとする。このように、エリアカメラによって抽出された欠陥部分を、更に、照明角度Φ2をΦ1(この場合は求めた照明角度Φ1´を指す)と同じ角度に設定してラインセンサカメラで検査することによって、ラインセンサカメラを用いて照明角度を変化させながら被検査領域を検査する場合に比べて、短時間でしかも精度の高い検査を行うことが出来る。
As described above, the illumination angle Φ1 is changed while continuously capturing images with the
(適用例2)
適用例2を説明する。検査終了後、ムラ欠陥として検出された箇所について、エリアカメラによって実際のムラ欠陥か、映り込みかを短時間で確認する事が可能となる。検査に使用した照明角度条件Φを中心に照明角度を変化させ、局所的に画像輝度変動がある部分が移動するかどうかを確認すれば良い。この時ラインセンサカメラでは、照明条件を変化させる事とステージ移動による撮像動作を繰り返す必要がある。一方でエリアセンサカメラの画像を使用する場合では、ステージを移動させる必要が無い為、短時間で確認作業が完了する。
(Application example 2)
Application example 2 will be described. After the inspection is completed, it is possible to confirm in a short time whether the spot detected as a mura defect is an actual mura defect or a reflection by an area camera. It is only necessary to change the illumination angle around the illumination angle condition Φ used for the inspection and confirm whether or not the portion having the image luminance fluctuation locally moves. At this time, the line sensor camera needs to repeat the imaging operation by changing the illumination condition and moving the stage. On the other hand, when using the image of the area sensor camera, it is not necessary to move the stage, so that the confirmation work is completed in a short time.
上記説明では、照明角度を変化させた場合を説明したが、エリアカメラによる照明条件設定においては、照明光の波長を一定量ずつ変化させながら一定時間間隔で画像取得し、ムラ欠陥検査に最適な照明波長条件の探索をする事も可能である。また、被検査体の設置角度Θを一定量ずつ変化させながら一定時間間隔で画像取得し、ムラ欠陥検査に最適な照明波長条件の探索をする事も可能である。 In the above description, the illumination angle is changed. However, in the illumination condition setting by the area camera, images are acquired at regular time intervals while changing the wavelength of illumination light by a certain amount, which is optimal for mura defect inspection. It is also possible to search for illumination wavelength conditions. It is also possible to search for an optimal illumination wavelength condition for mura defect inspection by acquiring images at regular time intervals while changing the installation angle Θ of the object to be inspected by a certain amount.
このように本発明による周期性パターンの検査装置及び検査方法によれば、検出された欠陥から、映り込みとムラ欠陥とを効率的に弁別することが可能になり、その結果、被検査体の映り込みによる欠陥の誤判定を防ぐことが出来、更に、大面積の被検査体の検査においても検査時間を短縮することが可能になる。 Thus, according to the periodic pattern inspection apparatus and inspection method of the present invention, it is possible to efficiently discriminate between reflections and unevenness defects from the detected defects. It is possible to prevent erroneous determination of defects due to reflection, and it is possible to shorten the inspection time even when inspecting a large area inspection object.
10…被検査体
11…透明基板
12…検査対象の遮光膜部
13…検査対象外の遮光膜部
14…開口部
40…入射光
41…遮光膜層からの回折光
42…映り込みを含む回折光
50…検査装置
51…透明基板の保持治具
52…搬送装置
55…搬送装置動作制御装置
61…任意の照明条件で撮像した遮光膜層
63…ムラ欠陥
64…映り込みの一例
66…映り込みを生じさせる光線の軌跡の一例
70…制御部
71…画像処理部
72…情報表示手段
73…情報入力手段
200…撮像部
201…エリアカメラ
202…エリアカメラ用撮像レンズ
206…エリアカメラ制御装置
211…ラインセンサカメラ
202…ラインセンサカメラ用撮像レンズ
206…ラインセンサカメラ制御装置
300…照明部
301…エリアカメラ用投光部
303…エリアカメラ用円弧レール
305…エリアカメラ用照明装置(第一の照明装置)
306…エリアカメラ用ライトガイド
311…ラインセンサカメラ用投光部
313…ラインセンサカメラ用円弧レール
315…ラインセンサカメラ用照明装置(第二の照明装置)
316…ラインセンサカメラ用ライトガイド
DESCRIPTION OF
306 ... Area camera
316 ... Light guide for line sensor camera
Claims (8)
基板を載置して搬送する搬送手段と、
基板を照明する第一の照明手段と第二の照明手段と、
第一の照明手段の照明角度を変化させる第一の照明角度変化手段と、
第二の照明手段の照明角度を変化させる第二の照明角度変化手段と、
第一の照明手段によって照明された基板を撮像する第一の撮像手段と、
第二の照明手段によって照明された基板を撮像する第二の撮像手段と、
第一の撮像手段及び第二の撮像手段によって得られた画像を処理する画像処理部と、
前記搬送手段と、第一と第二の照明手段と、第一と第二の照明角度変化手段と、第一の撮像手段及び第二の撮像手段と、を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする検査装置。 An apparatus for inspecting a substrate having a periodic pattern formed on a substrate surface using diffracted light generated by the periodic pattern,
Transport means for placing and transporting the substrate;
A first illumination means and a second illumination means for illuminating the substrate;
First illumination angle changing means for changing the illumination angle of the first illumination means;
Second illumination angle changing means for changing the illumination angle of the second illumination means;
First imaging means for imaging the substrate illuminated by the first illumination means;
Second imaging means for imaging the substrate illuminated by the second illumination means;
An image processing unit for processing images obtained by the first imaging unit and the second imaging unit;
A controller that controls the transport unit, the first and second illumination units, the first and second illumination angle changing units, and the first and second imaging units; Inspection apparatus characterized by that.
基板を載置して搬送する搬送工程と、
基板を照明する第一の照明工程と第二の照明工程と、
第一の照明工程の照明角度を変化させる第一の照明角度変化工程と、
第二の照明工程の照明角度を変化させる第二の照明角度変化工程と、
第一の照明工程によって照明された基板を撮像する第一の撮像工程と、
第二の照明工程によって照明された基板を撮像する第二の撮像工程と、
第一の撮像工程及び第二の撮像工程によって得られた画像を処理する画像処理工程と、
前記搬送工程と、第一と第二の照明工程と、第一と第二の照明角度変化工程と、第一の撮像工程及び第二の撮像工程と、を制御する制御工程と、を用いて周期性パターンが形成された基板を検査する検査方法。 A method for inspecting a substrate having a periodic pattern formed on a substrate surface using diffracted light generated by the periodic pattern,
A transport process for placing and transporting the substrate;
A first illumination process and a second illumination process for illuminating the substrate;
A first illumination angle changing step of changing an illumination angle of the first illumination step;
A second illumination angle changing step of changing the illumination angle of the second illumination step;
A first imaging step of imaging the substrate illuminated by the first illumination step;
A second imaging step of imaging the substrate illuminated by the second illumination step;
An image processing step for processing images obtained by the first imaging step and the second imaging step;
Using the control step for controlling the transport step, the first and second illumination steps, the first and second illumination angle changing steps, the first imaging step and the second imaging step. An inspection method for inspecting a substrate on which a periodic pattern is formed.
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