JP4136099B2

JP4136099B2 - 基板検査装置

Info

Publication number: JP4136099B2
Application number: JP22815798A
Authority: JP
Inventors: 孝山崎
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1998-08-12
Filing date: 1998-08-12
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2018-08-12
Also published as: JP2000055635A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ガラス基板や半導体ウェハなどの基板の外観検査（以下、マクロ検査と称する。）と欠陥部分の顕微鏡観察（以下、ミクロ検査と称する。）を可能にした基板検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体エゥハや液晶基板などの製造工程では、膜付け工程やエッチング工程ごとに、傷などの欠陥部を検出するマクロ観察を行ない、このマクロ観察で発見された欠陥部について、さらに顕微鏡によるミクロ観察を行なうようにしている。
【０００３】
ところが、これらマクロ観察およびミクロ観察は、それぞれ独立したステージ上で個別に行なわれるため、マクロ観察からミクロ観察に移行する際、マクロ観察で発見した欠陥部分をミクロ観察で用いる顕微鏡の対物レンズの真下に位置付けることは困難であった。
【０００４】
そこで、従来、特願平４−１３２５７７号明細書に開示されるように、予めマクロ観察系のスポット照明とミクロ観察系の対物光軸との間の相対距離を記憶しておき、マクロ観察で発見した欠陥部分にスポット照明の位置を合わせ、このスポット照明の位置に対して記憶されている相対距離だけＸ−Ｙステージを移動させることで、ミクロ観察のための対物光軸真下に欠陥部分を位置させるようにしたものが考えられている。
【０００５】
また、マクロ観察系とミクロ観察が独立しているものについては、マクロ観察で発見した欠陥部分の基板上での位置（座標）を登録して欠陥リストを作成しておき、ミクロ観察への移行時、欠陥リストに登録された欠陥部分の各位置を再生しながら、ミクロ観察のための対物光軸真下に欠陥部分を位置させるようにしたものもある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特願平４−１３２５７７号明細書に開示されるものでは、マクロ観察系で欠陥部分を発見するたびに、欠陥部分にスポット照明を合わせするとともに、ミクロ観察系に切換える作業を必要とし、しかも、マクロ観察を継続したい場合は、再びミクロ観察系をマクロ観察系に戻さなければならないため、これら一連の作業に時間がかかり、作業者の負担になるとともに、作業能率の低下を招くという問題がある。
【０００７】
また、マクロ観察と同時に欠陥リストを作成するものは、マクロ観察をしながら、その後にミクロ観察したい欠陥部分を、抜けがないように全て登録しなければならないため、作業者に負担がかかるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、マクロ観察とミクロ観察を連係速やかに行なうことができ、操作者の負担を軽減できるとともに、作業効率の向上を図ることができる欠陥検査装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、第１のステージに載置された検査基板のマクロ画像を撮像するマクロ撮像手段を備えたマクロ撮像部と、第２のステージに載置された前記検査基板上の欠陥部を拡大して観察するミクロ観察系を備えたミクロ観察部と、前記マクロ撮像部で撮像されたマクロ画像を保存するマクロ画像保存部と、前記マクロ画像保存部より読み出された前記マクロ画像を表示する表示部と、前記表示部に表示された前記マクロ画像中の欠陥部を指定する欠陥位置指定手段と、前記欠陥位置指定手段により前記表示部に表示された前記マクロ画像中で指定した位置から前記検査基板上での該検査基板の原点位置に対する座標を演算し、この座標情報に基づいて前記マクロ画像中で指定された各欠陥部に前記ミクロ観察系の光軸が一致するように前記第２のステージを移動制御する制御部と、を備え、前記マクロ撮像部のスループットは前記ミクロ観察部のスループットと比べて速く、前記マクロ撮像部及び前記ミクロ観察部をネットワークに複数ずつ接続し、前記マクロ撮像部のトータルのスループットと前記ミクロ観察部のトータルのスループットが一致するように組み合わせるように構成している。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明が適用される基板検査装置の概略構成を示すものである。図において、１はマクロ撮影部で、このマクロ撮影部１には、ネットワーク２を介してマクロ画像保存部３を接続するとともに、画像表示部４を接続し、また、この画像表示部４には、通信回線５を介してミクロ観察部６を接続している。
【００１４】
マクロ撮影部１は、マクロ撮影される基板１００を載置するスキャンステージ１０１、マクロ画像取り込み制御部１０２、光源１０３およびラインセンサカメラ１０４を有するもので、マクロ画像取り込み制御部１０２によりスキャンステージ１０１をスキャンさせながら、光源１０３により照明される基板１００の全面または検査したい箇所をラインセンサカメラ１０４で撮影し、このラインセンサカメラ１０４により撮影されたマクロ画像をマクロ画像取り込み制御部１０２に取り込むとともに、マクロ画像データとしてネットワーク２を介してマクロ画像保存部３に保存するようにしている。
【００１５】
このマクロ画像保存部３は、マクロ撮影部１で撮影したマクロ画像データを蓄積保存するとともに、任意に読み出し可能にしたもので、ここでは、マクロ撮影部１より与えられるマクロ画像データを、検査対象の基板１００に対応して基板名、ロット名、工程名で表される画像ファイルとして保存するとともに、これら基板名、ロット名、工程名から固有のディレクトリ、ファイル名を作成する手順を予め定めておき、この手順にしたがってマクロ撮影部１および画像表示部４により画像ファイルを読み書きするようにしている。
【００１６】
例えば、ロット名、工程名で指定する２階層のディレクトリ中の「基板名＋”．ｊｐｇ”」を読み書きすると定めておくと、基板名”ＡＢＣＤ”、ロット名”ＬＭＮ”、工程名”ＸＹＺ”の基板検査を行なう場合、ディレクトリ”ＬＭＮ”の下のディレクトリ”ＸＹＺ”中のファイル”ＡＢＣＤ．ｊｐｇ”、つまり、”ＬＭＮ￥ＸＹＺ￥ＡＢＣＤ．ｊｐｇ”で表される画像ファイルを読み書きすることになる。
【００１７】
画像表示部４は、制御手段として、パソコン４０１、マウス４０２およびモニタ４０３を有するもので、パソコン４０１の操作により、マクロ画像保存部３より読み出されたマクロ画像データをモニタ４０３上に表示するようにしている。この場合、モニタ４０３は、図２に示すようにマクロ画像保存部３より読み出された基板１００のマクロ画像を表示するとともに、マウス４０２により操作されるポインタ４０２ａを表示しており、マクロ画像中の任意の位置にポインタ４０２ａを合わせてマウス４０２でクリックすると、パソコン４０１により、マウス４０２でクリックした位置から基板１００上での座標が演算され、通信回線５を介してミクロ観察部６に通信されるようになっている。
【００１８】
ミクロ観察部６は、コンデンサレンズ６００およびレボルバ６０１に装着された対物レンズ６０２を有するミクロ観察系を備えた顕微鏡本体６０３、マクロ撮影されたのちミクロ観察される基板１００を載置するＸ−Ｙステージ６０４、ミクロ観察部制御部６０５、Ｘ−Ｙステージ制御部６０６、ミクロ検査制御部６０７を有するもので、画像表示部４より取り込まれる座標情報に基づいてミクロ検査制御部６０７によりＸ−Ｙステージ制御部６０６を介してミクロ観察される基板１００を載置したＸ−Ｙステージ６０４を駆動しながら、基板１００上の上述した座標情報に相当する位置を顕微鏡本体６０３の対物レンズ６０２の光軸下に一致させ、さらにミクロ観察部制御部６０５を介してレボルバ６０１や対物レンズ６０２を制御することで、顕微鏡本体６０３による基板１００のミクロ観察を可能にしている。
【００１９】
次に、このように構成した実施の形態の動作を説明する。
まず、マクロ撮影部１のスキャンステージ１０１上にマクロ撮影される基板１００を載置する。そして、マクロ画像取り込み制御部１０２によりスキャンステージ１０１をスキャンさせながら、光源１０３により照明される基板１００の全面または検査したい箇所をラインセンサカメラ１０４で撮影し、この撮影されたマクロ画像をマクロ画像取り込み制御部１０２に取り込むとともに、マクロ画像データとしてネットワーク２を介してマクロ画像保存部３に保存させる。
【００２０】
その後、マクロ撮影された基板１００をミクロ観察するには、まず、画像表示部４のパソコン４０１の操作により、マクロ画像保存部３よりマクロ画像データを読み出し、モニタ４０３上に表示する。
【００２１】
この場合、モニタ４０３上には、図２に示すようなマクロ画像が表示され、作業者は、このマクロ画像を観察しながら傷などの欠陥を検索する。ここで、観察者がマクロ画像中で欠陥部Ａを発見し、この欠陥部Ａの位置にポインタ４０２ａを合わせてマウス４０２でクリックすると、パソコン４０１により、マウス４０２でクリックした位置から実際の基板１００上での座標データが演算される。
【００２２】
この場合、図２に示すマクロ画像の左下からの座標で、基板の原点位置を（Ｘ0 ，Ｙ0 ）（単位はピクセル）、画像の１ピクセルが基板上で何ｍｍに相当するかを表すピクセル換算値をＰｘ、Ｐｙ［ｍｍ／ｐｉｘｅｉ］とすると、図３に示すように、まず、ステップ３０１で、マウス４０２によりクリックしたクリック座標（Ｘc ，Ｙc ）（単位はピクセル）を取得する。次いで、ステップ３０２で、Ｘp ＝Ｘc −Ｘo 、Ｙp ＝Ｙc −Ｙo より原点からの座標（Ｘp ，Ｙp ）に変換し、ステップ３０３で、Ｘr ＝Ｘp ×Ｐx 、Ｙr ＝Ｙp ×Ｐy からピクセル単位の画像をｍｍ単位に変換し、実際の基板１００上での座標（Ｘr ，Ｙr ）を取得する。
【００２３】
このようにして取得された実際の基板１００上の座標（Ｘr ，Ｙr ）は、ミクロ観察部６に送られる。すると、ミクロ検査制御部６０７では、画像表示部４より取り込まれる座標（Ｘr ，Ｙr ）に基づいてＸ−Ｙステージ制御部６０６によりＸ−Ｙステージ６０４を駆動し、このＸ−Ｙステージ６０４上に載置されたミクロ観察される基板１００上の座標（Ｘr ，Ｙr ）の相当位置を顕微鏡本体６０３の対物レンズ６０２の光軸下に一致させ、さらにミクロ観察部制御部６０５によりレボルバ６０１や対物レンズ６０２を制御することにより、顕微鏡本体６０３による上述した欠陥部Ａのミクロ観察を行なうことができる。
【００２４】
以下、同様にして、図２に示すマクロ画像を観察しながら傷などの欠陥を検索し、欠陥部を発見したならば、これら欠陥部の位置にポインタ４０２ａを合わせてマウス４０２でクリックすることにより、顕微鏡本体６０３による欠陥部のミクロ観察を行なうことができる。
【００２５】
従って、このようにすれば、マクロ撮影部１で撮影された基板１００のマクロ画像をマクロ画像保存部３に保存し、マクロ画像保存部３に保存されたマクロ画像を画像表示部４のパソコン４０１のモニタ４０３に表示するとともに、モニタ４０３に表示されたマクロ画像上の欠陥部Ａにポインタ４０２ａを合わせてマウス４０２をクリックすることで、実際の基板１００上の座標データが演算され、この座標情報に基づいてミクロ観察部６のＸ−Ｙステージ６０４により基板１００上の上述の座標情報に相当する位置を顕微鏡本体６０３の対物レンズ６０２の光軸下に一致させるように移動させ、欠陥部Ａのミクロ観察を行なうようにしたので、マクロ撮影からミクロ観察までの作業を連係させて素早く簡単に行なうことができ、作業効率を大幅に向上させることができる。
【００２６】
なお、上述した実施の形態では、欠陥検査される基板に対応する画像ファイルを探し出す方法として、ディレクトリ、ファイル名を利用したが、画像管理ファイルまたは画像管理データベースを利用する方法もある。この場合、基板名、ロット名、工程名で表される基板の画像ファイルと、この画像ファイルの保存されるディレクトリ、ファイル名とが関連付けられている画像管理ファイルまたは画像管理データベースを用意し、マクロ撮影部１が、撮影画像を取り込むと他のファイルと重複しないように基板名、ロット名、工程名で表される画像ファイルを作成するとともに、この画像ファイルを保存するディレクトリ、ファイル名と関連付けて画像管理ファイルまたは画像管理データベースに書き込み、一方、画像表示部４は、ミクロ観察を行なう基板の画像ファイルの基板名、ロット名、工程名を用いて画像管理ファイルまたは画像管理データベースを検索し、関連付けられたディレクトリ、ファイル名を取得して画像ファイルを読み出して表示するようになる。
（第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態の概略構成を示すもので、図１と同一部分には、同符号を付している。
【００２７】
この場合、画像表示部４をミクロ観察部６内に設け、これらを一つにまとめた構成になっている。そして、ミクロ観察部６のミクロ検査制御部６０７を省略し、画像表示部４のパソコン４０１によりミクロ観察部制御部６０５およびＸ−Ｙステージ制御部６０６を直接制御するようにしている。勿論、パソコン４０１は、マクロ画像保存部３より読み出されたマクロ画像データをモニタ４０３上に表示するようにもしている。その他は、図１と同様である。
【００２８】
このようにすれば、作業者は、ミクロ観察部６内でのパソコン４０１の操作により、マクロ画像上の操作とミクロ観察系の操作を行なうことができるので、これらマクロ撮影からミクロ観察までの作業を速やかに行なうことができ、作業性をさらに向上させることができる。
（第３の実施の形態）
図５は、本発明の第３の実施の形態の概略構成を示すもので、図１と同一部分には、同符号を付している。
【００２９】
この場合、マクロ撮影部１、画像表示部４およびミクロ観察部６を一つにまとめマクロレビュー顕微鏡７を構成している。ここでの画像表示部４のパソコン４０１は、Ｘ−Ｙステージ制御部６０６に対してＸ−Ｙステージ６０４をスキャン動作させつつ、ラインセンサカメラ１０４により撮影されたマクロ画像をマクロ画像データとして保存する。また、ミクロ観察に際して、マクロ画像データをモニタ４０３上に表示するとともに、マクロ画像中の任意の位置にポインタ４０２ａを合わせてマウス４０２でクリックすると、基板１００上での座標を演算する。そして、この座標情報によりＸ−Ｙステージ制御部６０６を介してＸ−Ｙステージ６０４を駆動し、Ｘ−Ｙステージ６０４上のミクロ観察される基板１００上の座標情報の相当位置を顕微鏡本体６０３の対物レンズ６０２の光軸下に一致させるとともに、ミクロ観察部制御部６０５を介してレボルバ６０１や対物レンズ６０２を制御することにで、顕微鏡本体６０３による欠陥部のミクロ観察を行なうようにしている。
【００３０】
従って、このようにすれば、マクロ撮影からミクロ観察までを単独の装置で構成していて、Ｘ−Ｙステージ６０４に基板１００を載置したままマクロ撮影からミクロ観察を行なうことができるので、基板１００の載せ替え作業などを省略でき、しかも、共通のパソコン４０１での操作によりマクロ撮影からミクロ観察までの作業を連続して実行できるので、これらの作業を速やかに行なうことができ、基板検査のための作業性をさらに改善することができる。
（第４の実施の形態）
図６は、本発明の第４の実施の形態の概略構成を示すものである。
【００３１】
この場合、第２の実施の形態で述べたマクロ撮影部１とミクロ観察部６を複数ずつ設ける構成になっている。この場合、これらマクロ撮影部１およびミクロ観察部６は、複数ずつ存在するが、マクロ画像保存部３は、ネットワークによって共有されるようになっている。
【００３２】
このようにすれば、全てのマクロ撮影部１は、同一のマクロ画像保存部３にマクロ画像データの画像ファイルを保存することができ、また、全てのミクロ観察部６がマクロ画像保存部３から任意の画像ファイルを読み出し、ミクロ観察することができる。この場合、マクロ撮影部１のスループットは、ミクロ観察部６のスループットに比べて非常に速いため、マクロ撮影部１とミクロ観察部６を一対一で対応付けて使用するとマクロ撮影部１に待ち時間ができてしまい、マクロ撮影部１の稼働率が落ちてしまうが、マクロ撮影部１とミクロ観察部６を複数台ずつ設けてマクロ撮影部１のトータルのスループットとミクロ観察部６のトータルのスループットを一致させるように組み合わせれば、稼働率が落ちることなく、装置全体の作業性をスムーズにできる。
【００３３】
なお、上述した実施の形態では、マクロ撮影部１には、ラインセンサカメラ１０４とスキャンステージ１０１を用いる場合を述べたが、例えば、図７に示すような２次元カメラを用いてもよい。この場合、光源１１からの照明光をハーフミラー１２で反射させ基板１３表面に照射し、この基板１３からの反射光をハーフミラー１２を透過させて２次元カメラ１４で撮影するようにしている。この２次元カメラ１４での基板１３面の撮影は、一括または複数回に分けて行なうようにしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、マクロ撮影からミクロ観察までの作業を連係させて素早く簡単に行なうことができ、操作者の負担を軽減できるとともに、作業効率の向上を図ることができる。
【００３５】
また、ミクロ観察系内の制御手段により、マクロ画像上の操作とミクロ観察系の操作を行なうことができるので、これらマクロ撮影からミクロ観察までの作業を速やかに行なうことができ、作業性をさらに向上させることができる。
【００３６】
さらに、マクロ撮影手段のスループットとミクロ観察手段のスループットが異なっていても、マクロ撮影手段のトータルのスループットとミクロ観察手段のトータルのスループットを一致させるように組み合わせることで、稼働率を落とすことなく、装置全体の作業性をスムーズにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の概略構成を示す図。
【図２】第１の実施の形態に用いられる画像表示部の表示例を示す図。
【図３】第１の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図４】本発明の第２の実施の形態の概略構成を示す図。
【図５】本発明の第３の実施の形態の概略構成を示す図。
【図６】本発明の第４の実施の形態の概略構成を示す図。
【図７】本発明のさらに異なる実施の形態に用いられるマクロ撮影部の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１…マクロ撮影部
１００…基板
１０１…スキャンステージ
１０２…マクロ画像取り込み制御部
１０３…光源
１０４…ラインセンサカメラ
２…ネットワーク
３…マクロ画像保存部
４…画像表示部
４０１…パソコン
４０２…マウス
４０２ａ…ポインタ
４０３…モニタ
Ａ…欠陥部
５…通信回線
６…ミクロ観察部
６００…コンデンサレンズ
６０１…レボルバ
６０２…対物レンズ
６０３…顕微鏡本体
６０４…Ｘ−Ｙステージ
６０５…ミクロ観察部制御部
６０６…Ｘ−Ｙステージ制御部
６０７…ミクロ検査制御部
７…マクロレビュー顕微鏡
１１…光源
１２…ハーフミラー
１３…基板
１４…２次元カメラ

Claims

第１のステージに載置された検査基板のマクロ画像を撮像するマクロ撮像手段を備えたマクロ撮像部と、
第２のステージに載置された前記検査基板上の欠陥部を拡大して観察するミクロ観察系を備えたミクロ観察部と、
前記マクロ撮像部で撮像されたマクロ画像を保存するマクロ画像保存部と、
前記マクロ画像保存部より読み出された前記マクロ画像を表示する表示部と、
前記表示部に表示された前記マクロ画像中の欠陥部を指定する欠陥位置指定手段と、
前記欠陥位置指定手段により前記表示部に表示された前記マクロ画像中で指定した位置から前記検査基板上での該検査基板の原点位置に対する座標を演算し、この座標情報に基づいて前記マクロ画像中で指定された各欠陥部に前記ミクロ観察系の光軸が一致するように前記第２のステージを移動制御する制御部と、を備え、
前記マクロ撮像部のスループットは前記ミクロ観察部のスループットと比べて速く、前記マクロ撮像部及び前記ミクロ観察部をネットワークに複数ずつ接続し、前記マクロ撮像部のトータルのスループットと前記ミクロ観察部のトータルのスループットが一致するように組み合わせることを特徴とする基板検査装置。
前記制御部は、前記表示部に表示された前記マクロ画像上の欠陥部をポインタで指定することにより、前記マクロ画像中で指定した位置から前記検査基板上での該検査基板の原点位置に対する座標を演算することを特徴とする請求項１記載の基板検査装置。
前記制御部は、前記表示部に表示された前記マクロ画像中で前記欠陥位置指定手段により指定した位置を画像のピクセル単位に演算した座標（Ｘｃ，Ｙｃ）として取得し、このピクセル単位に換算された座標（Ｘｃ，Ｙｃ）を前記原点（Ｘ０，Ｙ０）からの座標（Ｘｐ，Ｙｐ）に換算し、この原点からの座標（Ｘｐ，Ｙｐ）をピクセル換算値（Ｐｘ，Ｐｙ）に換算し、前記マクロ画像中で指定した位置で前記基板上での座標（Ｘｒ＝Ｘｐ×Ｐｘ，Ｙｒ＝Ｙｐ×Ｐｙ）として演算することを特徴とする請求項１又は２記載の基板検査装置。