JP5024079B2 - 欠陥検査装置 - Google Patents
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Description
図5は従来の欠陥検査装置の概略構成を示すブロック図である。
図5において、欠陥検査装置406には、光学系403から送られた観察画像を記憶する観察画像用画像メモリ407、前記観察画像を用いて欠陥を抽出すると共に少なくともその欠陥の識別番号と位置座標とを欠陥情報として記憶する検査処理部410、観察画像用画像メモリ407から観察画像と検査処理部410から欠陥情報とを取得して観察画像を欠陥表示画像に加工する表示画像処理部408、欠陥情報を取得してその位置座標をもとにXYステージ402を動作させるステージ制御部411が設けられている。
光学系403には、観察画像の倍率を切り替える倍率切替機構404が設けられ、光学系403は観察画像の倍率情報を検査処理部410、表示画像処理部408に与えている。また、XYステージ402は、検査対象401をXY方向に移動させることができ、検査対象の位置情報を表示画像処理部408に与えている。
まず、第1の検査について説明する。ICチップやウェハ等の検査対象401をXYステージ402にセットすると、光学系403から送られた観察画像を欠陥検査装置406に取り込み、観察画像用画像メモリ407に格納する。観察画像用画像メモリ407に格納された観察画像は検査処理部410において画像処理により欠陥判定を行い、欠陥と判断した場合には欠陥候補として少なくとも識別番号と位置座標とを欠陥情報として記憶する。さらに、表示画像処理部408において、欠陥情報を利用して観察画像を加工して欠陥表示画像を生成してモニタ405に表示する。
次に第2の検査について説明する。観察倍率を倍率切替機構404により高倍率に切り替える。ステージ制御部411が、第1の検査で得られた欠陥情報を受け取り、その欠陥情報の位置座標を基にXYステージ402を制御し、一の欠陥候補が視野中心となるように検査対象を移動させる。移動が完了すると、光学系403により当該欠陥候補の詳細観察画像を取得する。光学系403から送られた詳細観察画像を欠陥検査装置406に取り込み、観察画像用画像メモリ407に格納する。
自動検査が可能な場合には、観察画像用画像メモリ407に格納された詳細観察画像を検査処理部410において画像処理により欠陥検査を行う。また、自動検査ができない場合には、そのまま表示画像処理部408によりモニタ405に出力し、検査員がモニタ405の画像を確認して欠陥検査を行い、図示していないユーザI/Fより検査結果を入力することもできる。
このような欠陥検査装置に関する技術として、特開2000−200813号公報(特許文献1)において、画像自動収集装置およびその方法が提案されている。この特許文献1においては、別の検査装置にて検査された欠陥の位置情報をもとに欠陥画像を収集する画像自動収集装置およびその方法と、欠陥画像収集時のステージ移動距離が最短になるように撮像順序を指定することで移動時間を短縮し、欠陥撮像時間を短縮する技術が公開されている。
そこで、検査時間を短縮するために、特許文献1では移動距離を短くすることが提案されている。しかし、前記したように検査における移動時間の占める割合は比較的小さいため、時間短縮の効果は大きいとは言えない。また、移動距離が短い方が移動時間が短いとは限らない。
一方、検査時間を短縮するために移動速度もしくは加速度を大きくして移動時間を短縮することも考えられる。しかし、これらの変更はいずれも振動をより大きく発生させることとなり、振動減衰時間が長くなることで全体の検査時間としてはあまり短くならない。
また、画像処理時間を短くするために、より高性能な機器類を用いることも考えられるが、コストアップとなってしまう。
そこで、本発明の目的は、従来に比べて大幅に検査時間を短縮することが可能な欠陥検査装置を提供することである。
検査対象を載置するステージと、
前記ステージ上の検査対象について観察画像を取得する光学系と、
前記光学系から取得した観察画像を記憶する観察画像用画像記憶手段と、
前記記憶された観察画像から欠陥候補を抽出し、少なくとも当該欠陥候補の位置座標を欠陥情報として記憶する検査処理手段と、
前記欠陥情報に含まれる位置座標を用いて欠陥候補間の距離を計算して記憶し、欠陥候補間の距離に基づいて、前記光学系の一視野で観察可能な一または複数の欠陥候補により欠陥候補群を形成し、一の欠陥候補群が前記光学系の一視野で観察可能となる視野位置を計算して記憶する座標計算手段と、
前記視野位置を用いて前記ステージを動作させるステージ制御手段とを有し、
前記光学系により前記欠陥候補群ごとの詳細観察画像を取得し、当該詳細観察画像を前記観察画像用画像記憶手段に記憶し、当該記憶された詳細観察画像を用いて欠陥検査をすることを特徴とする。
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の欠陥検査装置において、前記光学系は倍率切替機構を有し、前記欠陥候補群ごとの詳細観察画像が、前記欠陥候補を抽出する観察画像よりも高倍率であること、を特徴とする。
請求項3に係る発明は、請求項1または2に記載の欠陥検査装置において、前記検査処理手段は、前記欠陥候補群ごとの詳細観察画像から欠陥を抽出すること、を特徴とする。
請求項5に係る発明は、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の欠陥検査装置であって、前記座標計算手段は、全ての欠陥候補を基準として欠陥候補群を予め形成した後、前記詳細観察画像に含まれない欠陥候補が有る場合に、詳細観察画像に含まれない欠陥候補の数が最も多い欠陥候補群を、新たに詳細観察画像を取得する欠陥候補群とすること、を特徴とする。
請求項6に係る発明は、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の欠陥検査装置であって、前記座標計算手段は前記欠陥候補群の中心座標を計算し、前記ステージ制御手段はその中心座標が前記光学系の視野中心と一致する位置にステージを動作させることを特徴とする。
請求項7に係る発明は、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の欠陥検査装置であって、前記座標計算手段は、前記欠陥候補群の詳細観察画像の取得順番を決定するに際し、既に取得順番が決定している欠陥候補群であって取得順番が最も遅い欠陥候補群を基準として、前記ステージの移動時間が最短である取得順番が決定していない欠陥候補群を次に詳細観察画像を取得する欠陥候補群として取得順番を決定することを特徴とする。
また、詳細観察画像の取得順番を移動時間が最短となるように決定することで、さらに検査時間の短縮が実現される。
図1は本発明の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106には、光学系103から送られた観察画像を記憶する観察画像用画像メモリ107、前記観察画像を用いて欠陥を抽出すると共に少なくともその欠陥の識別番号と位置座標とを欠陥情報として記憶する検査処理部110、観察画像用画像メモリ107から観察画像と検査処理部110から欠陥情報とを取得して観察画像を欠陥表示画像に加工する表示画像処理部108、欠陥情報を取得して一視野で観察可能な一または複数の欠陥候補により欠陥候補群を形成し、光学系103においてその欠陥候補群が一視野で観察可能となる視野位置を計算する座標計算部112、欠陥候補群の視野位置を基にXYステージ102を動作させるステージ制御部111が設けられている。
光学系103には、観察画像の倍率を切り替える倍率切替機構104が設けられ、光学系103は観察画像の倍率情報を検査処理部110、表示画像処理部108に出力している。また、XYステージ102は、表示画像処理部108に位置情報を出力している。
XYステージ102は、X方向およびY方向に別個独立に移動が可能であり、X方向およびY方向への移動を同時に開始することができる。これにより、現在位置から次の移動位置への移動時間は、X方向の移動時間とY方向の移動時間の長い方となる。
まず、第1の検査について説明する。ICチップやウェハなど検査対象101をXYステージ102にセットすると、光学系103から送られた観察画像を欠陥検査装置106に取り込み、観察画像用画像メモリ107に格納する。観察画像用画像メモリ107に格納した画像は、検査処理部110において画像処理により欠陥判定を行う。欠陥と判断した場合には欠陥候補とし、少なくとも識別番号と位置座標とを欠陥情報として記憶する。さらに、表示画像処理部108においては欠陥情報と観察画像が表示用画像に加工され、検査結果がモニタ105に表示される。
次に第2の検査について説明する。座標計算部112は第1の検査で得られた欠陥情報を取得する。欠陥候補が複数存在する場合には、欠陥候補間の距離を基に詳細観察画像の倍率で一視野にて観察可能な欠陥候補により欠陥候補群を形成する。次に、一の欠陥候補群に含まれる全ての欠陥候補の詳細観察画像が一視野で取得できる視野位置を計算し、記憶する。他の欠陥候補群も同様に視野位置を計算し、記憶する。全ての欠陥候補群の視野位置が記憶されると、欠陥候補群の視野位置の移動時間が最小となるように欠陥候補群の詳細観察画像の取得順番を決定し、視野位置と取得順番をステージ制御部111に転送する。なお、詳細観察画像の倍率は、検査条件からあらかじめ設定して記憶しておくことができる。
この時、自動検査ができる場合には、新たに取得した詳細観察画像を検査処理部110にて画像処理を行い、詳細観察画像に含まれる欠陥候補について欠陥検査を行う。自動検査ができない場合には、詳細観察画像をそのまま表示画像処理部108によりモニタ105に出力し、検査員が欠陥検査を行い、その結果を図示しないユーザI/Fより入力する。
以上により、複数の欠陥候補を一回のステージ移動で検査可能となり、移動回数が削減され、特に検査時間で大きな割合を占める前記振動減衰時間が減ることで、検査全体として大幅な時間短縮が図れることとなる。また、移動時間が最小となるように取得順番を決定し、それに則り詳細観察画像を取得することにより、無駄な移動時間を削減できる。
次に、座標計算部112での詳細観察画像の視野位置を計算する第1の実施例について図2に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、座標計算部112はステップ201において検査処理部110に記憶されている欠陥情報を受け取り、検査対象に含まれる欠陥候補数N(Nは欠陥候補の個数)を把握し、記憶する。ステップ202において全ての欠陥候補の欠陥表示フラグをクリアする。ここで、欠陥表示フラグとは、後に詳細観察画像を取得することが確定したことを示すものである。
ステップ204において欠陥表示フラグが未セットである欠陥候補があるかを確認する。未セットのものがあれば、ステップ205において欠陥表示フラグがセットされていない一の欠陥候補の識別番号を記憶する。ここでは、記憶された識別番号をfとする。ステップ206において、欠陥表示フラグが未セットの欠陥であって、かつ、識別番号fである欠陥との欠陥候補間距離DfjまたはDifが予め定められた閾値ThD以内である全ての欠陥候補と、識別番号fの欠陥候補とを、一の欠陥候補群として記憶する。なお、閾値ThDは第2の検査における視野サイズや観察倍率によって決定される閾値である。なぜなら、前記光学系103において観察できる視野の大きさは制限され、一視野に入る欠陥候補間距離の最大値が決定されるからである。
ステップ207において、一の欠陥候補群として記憶した全ての欠陥候補の位置座標を基に、全ての欠陥候補が含まれる外接矩形を求め、当該外接矩形が一視野に収まるように第2の検査における視野中心座標を計算し、記憶する。なお、視野中心座標は外接矩形の中心座標にしてもよい。
次に、座標計算部での詳細観察画像の視野位置を計算する第2の実施例について図3に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、前記第1の実施例同様、座標計算部112はステップ201において検査処理部110に記憶されている欠陥情報を受け取り、検査対象に含まれる欠陥候補数N(Nは欠陥候補の個数)を把握し、記憶し、ステップ202において全ての欠陥候補の欠陥表示フラグをクリアし、ステップ203において全ての欠陥候補間距離Dijを計算して記憶する。
ステップ211において、全ての欠陥候補を基準とした欠陥候補間距離Dijが閾値ThD以内の欠陥候補群を予め形成し、記憶する。具体的な処理を下記に示す。
欠陥候補識別番号kである欠陥候補を基準とする欠陥候補群をGk、当該欠陥候補群に含まれる未表示欠陥候補数をENkとする。かかる場合に、欠陥候補の識別番号が1からNまで付されているとする。1番目の欠陥について欠陥候補間距離D1jまたはDi1が閾値ThD以内の全ての欠陥候補を欠陥候補群G1とする。次に、2番目の欠陥について欠陥候補間距離D2jまたはDi2が閾値ThD以内の全ての欠陥候補を欠陥候補群G2とする。さらに、3番目以降の欠陥についても同様に処理を行い、N個の欠陥候補群Gk(kは1からN)を作成して記憶する。なお、一の欠陥候補群に含まれる欠陥候補が、他の欠陥候補群に重複して含まれても良い。
ステップ214において、欠陥表示フラグが未セットの欠陥候補があるかを確認する。未セットの欠陥候補が有る場合には、ステップ215に進む。
ステップ215において、未表示欠陥候補数ENkが最大である欠陥候補群Gkを、前記第2の検査における詳細観察画像を取得する欠陥候補群として選択し、ステップ216において、当該選択した欠陥候補群Gkに含まれる全ての欠陥候補の欠陥位置座標を基に、全ての欠陥候補が含まれる外接矩形を求め、当該外接矩形が一視野に収まるように第2の検査における視野中心座標を計算し、記憶する。なお、視野中心座標は外接矩形の中心座標にしてもよい。
ステップ217において、当該選択した欠陥候補群Gkに含まれる全ての欠陥候補の欠陥表示フラグをセットし、ステップ218において、全ての欠陥候補群Gkの未表示欠陥欠陥候補数ENkに、欠陥候補群Gkに含まれる全欠陥候補数から欠陥表示フラグがセットされている欠陥候補数を減算した数を記憶し、ステップ214に戻る。
かかる処理により、詳細観察画像を取得する視野として選択する欠陥候補群は、選択時において詳細観察画像に含まれない欠陥候補が最も多いこととなり、第一の実施例より少ない欠陥候補群の組合せで全ての欠陥候補の詳細観察画像を取得できることとなる。
また、欠陥候補群の組合せを最少化する方法として、統計処理手法によりクラスタリング(グループ分け)して、欠陥候補群を決定してもよい。例えば、K−means法では,あらかじめ固定された数(例えば,K個)のクラスターのおのおのにその代表であるプロトタイプを与え、それぞれの個体を最も近いプロトタイプに割り当てることでクラスタリングを行う。個体が割り当てられたら、次は、割り当てられた個体から新たなプロトタイプを算出する。このようにプロトタイプの算出と個体の割り当てを収束するまで繰り返すことで、適切なプロトタイプの推定とデータの分割が行われる。通常、多変量の数値データの場合、クラスターのプロトタイプとして平均値(mean)を用いることから、K個のmeanということで、K−means法と呼ばれる。
次に、座標計算部112での詳細観察画像の取得順番決定処理の実施例について図4に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、座標計算部112はステップ301において既に作成された欠陥候補群の視野中心リストを基に、欠陥候補群数M(Mは欠陥候補群の個数)を把握し、記憶する。ステップ302において、全ての欠陥候補群の順番決定フラグをクリアした後に、一の欠陥候補群の順番決定フラグをセットし、取得順番を1番目として記憶する。ここで、取得順番が1番目とする欠陥候補群は、例えば、ステージの現在位置に最も近い欠陥候補群にしても良く、ステージの原点に最も近い欠陥候補群としても良く、欠陥候補群の視野中心リストの1番目に記憶された欠陥候補群としても良い。
ステップ306において、ステップ305で欠陥候補群ごとに記憶された移動必要時間が最短である欠陥候補群を選択し、その欠陥候補群を次に詳細観察画像を取得する欠陥候補群と決定する。ステップ307にて、ステップ306で決定した欠陥候補群の順番決定フラグをセットする。さらに、ステップ308にて欠陥候補群の取得順番を記憶し、ステップ303に戻る。以降、ステップ303にて順番決定フラグが未セットである欠陥候補がなくなるまで、ステップ303から308の処理を繰り返し実行する。ステップ303にて欠陥表示フラグが未セットのものがなければ、309において欠陥候補群の視野中心と取得順番からなる中心座標リストを、ステージ制御部111に出力して終了する。
102,402 XYステージ
103,403 光学系
104,404 倍率切替機構
105,405 モニタ
106,406 欠陥検査装置
107,407 観察画像用画像メモリ
108,408 表示画像処理部
110,410 検査処理部
111,411 ステージ制御部
112 座標計算部
Claims (8)
- 検査対象を載置するステージと、
前記ステージ上の検査対象について観察画像を取得する光学系と、
前記光学系から取得した観察画像を記憶する観察画像用画像記憶手段と、
前記記憶された観察画像から欠陥候補を抽出し、少なくとも当該欠陥候補の位置座標を欠陥情報として記憶する検査処理手段と、
前記欠陥情報に含まれる位置座標を用いて欠陥候補間の距離を計算して記憶し、欠陥候補間の距離に基づいて、前記光学系の一視野で観察可能な一または複数の欠陥候補により欠陥候補群を形成し、一の欠陥候補群が前記光学系の一視野で観察可能となる視野位置を計算して記憶する座標計算手段と、
前記視野位置を用いて前記ステージを動作させるステージ制御手段とを有し、
前記光学系により前記欠陥候補群ごとの詳細観察画像を取得し、当該詳細観察画像を前記観察画像用画像記憶手段に記憶し、当該記憶された詳細観察画像を用いて欠陥検査をすることを特徴とする欠陥検査装置。 - 前記光学系は倍率切替機構を有し、
前記欠陥候補群ごとの詳細観察画像が、前記欠陥候補を抽出する観察画像よりも高倍率であること、を特徴とする請求項1に記載の欠陥検査装置。 - 前記検査処理手段は、前記欠陥候補群ごとの詳細観察画像から欠陥を抽出すること、を特徴とする請求項1または2に記載の欠陥検査装置。
- 前記座標計算手段は、欠陥候補群に含まれていない欠陥候補が有る場合に、当該欠陥候補と欠陥候補群に含まれていない他の欠陥候補とにより新たな欠陥候補群を形成すること、
を特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載した欠陥検査装置。 - 前記座標計算手段は、全ての欠陥候補を基準として欠陥候補群を予め形成した後、
前記詳細観察画像に含まれない欠陥候補が有る場合に、詳細観察画像に含まれない欠陥候補の数が最も多い欠陥候補群を、新たに詳細観察画像を取得する欠陥候補群とすること、
を特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の欠陥検査装置。 - 前記座標計算手段は前記欠陥候補群の中心座標を計算し、前記ステージ制御手段はその中心座標が前記光学系の視野中心と一致する位置にステージを動作させることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の欠陥検査装置。
- 前記座標計算手段は、前記欠陥候補群の詳細観察画像の取得順番を決定するに際し、
既に取得順番が決定している欠陥候補群であって取得順番が最も遅い欠陥候補群を基準として、前記ステージの移動時間が最短である取得順番が決定していない欠陥候補群を次に詳細観察画像を取得する欠陥候補群として取得順番を決定することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の欠陥検査装置。 - 前記ステージは、検査対象をX方向およびY方向に別個独立に移動可能であり、現在位置から次の移動位置までの移動必要時間がX方向およびY方向の移動時間のうち長い方となるXYステージであることを特徴とする請求項7に記載の欠陥検査装置。
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