JP5466811B2 - 基板検査装置および基板検査方法 - Google Patents

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Description

本発明は、複数の検査対象領域が形成された基板を検査する基板検査装置および基板検査方法に関する。
従来、半導体集積回路や液晶表示装置等の製造工程においては、基板検査装置を用いた検査が行われる。例えば、フォトレジストが表面に塗布された半導体基板やガラス基板等の基板に対して露光装置で露光を行った後の検査では、フォトレジストに転写された回路パターンにおける傷、汚れ、異物、露光不良等の欠陥の検出が行われる。このような検査の一種として、良品を撮像して得られた参照画像と、実際の基板上の検査対象領域であるチップとを検査者が目視で比較し、チップ上の欠陥の有無を判定するという方法をとる検査がある。特許文献1および2には、電子機器に用いられるプリント基板の検査に関して、参照画像を用いた検査方法が記載されている。
上記のような従来の検査では、複数のチップの検査を行う場合には、各チップ上の検査点毎に撮像を行って参照画像を取得し、登録(保存)していた。また、登録した参照画像を表示する場合には、検査者が、画面上の表示用ボタンを押下したり、参照したい参照画像を一覧から手動で選択したりする等の操作を行って参照画像を表示させていた。
特開平9−307299号公報 特開2005−91161号公報
従来の検査では、検査を行う各チップの検査点毎に参照画像を登録する必要があったため、参照画像によって記憶装置の記憶容量が圧迫されるという問題があった。また、参照画像を表示させるための手動操作が必要であったため、手動操作に時間がかかると検査効率が低下するという問題があった。
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、参照画像の保存量を低減することができる基板検査装置および基板検査方法を提供することを第1の目的とする。また、本発明は、検査効率を向上させることができる基板検査装置および基板検査方法を提供することを第2の目的とする。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、設計上、同一のパターンを有する複数の検査対象領域が形成された基板を検査する基板検査装置において、代表的な検査対象領域である代表領域内の基準検査点で前記基板を撮像して得られた1枚の参照画像を記憶する参照画像記憶手段と、検査対象領域内の複数の第1の検査点に対応した前記代表領域内の前記基準検査点である第2の検査点における前記参照画像と、検査対象領域の位置を識別するチップ座標と、前記代表領域内における前記第2の検査点の位置を識別するチップ内相対座標とが関連付けられた検査情報を記憶する検査情報記憶手段と、前記複数の第1の検査点のそれぞれで検査を行う場合に、前記検査情報に基づいて、前記第1の検査点に対応した前記第2の検査点における前記参照画像を選択する参照画像選択手段と、前記参照画像選択手段によって選択された前記参照画像を表示する参照画像表示手段と、前記基板を撮像する撮像手段と、前記基板を撮像して得られたライブ画像を表示するライブ画像表示手段と、を備え、前記参照画像は、前記複数の第1の検査点のそれぞれで撮像されたライブ画像と前記参照画像との目視による比較において共通に使用されることを特徴とする基板検査装置である。
また、本発明は、設計上、同一のパターンを有する複数の検査対象領域が形成された基板を検査する基板検査方法において、代表的な検査対象領域である代表領域内の基準検査点で前記基板を撮像して得られた1枚の参照画像を記憶する参照画像記憶ステップと、検査対象領域内の複数の第1の検査点に対応した前記代表領域内の前記基準検査点である第2の検査点における前記参照画像と、検査対象領域の位置を識別するチップ座標と、前記代表領域内における前記第2の検査点の位置を識別するチップ内相対座標とが関連付けられた検査情報を記憶する検査情報記憶ステップと、前記複数の第1の検査点のそれぞれで検査を行う場合に、前記検査情報に基づいて、前記第1の検査点に対応した前記第2の検査点における前記参照画像を選択する参照画像選択ステップと、前記参照画像選択ステップによって選択された前記参照画像を表示する参照画像表示ステップと、前記基板を撮像して得られたライブ画像を表示するライブ画像表示ステップと、を備え、前記参照画像は、前記複数の第1の検査点のそれぞれで撮像されたライブ画像と前記参照画像との目視による比較において共通に使用されることを特徴とする基板検査方法である。
本発明によれば、第1の検査対象領域と第2の検査対象領域が、設計上、同一のパターンを有している場合には、各検査対象領域について共通の参照画像を用意しておき、各検査対象領域の検査では共通の参照画像を参照して検査を行うことが可能となるので、参照画像の保存量を低減することができる。また、本発明によれば、ライブ画像の表示領域に相当する基板上の観察領域内に含まれる検査点を検出し、その検査点に対応した参照画像を表示することによって、検査者の手動操作を省略することが可能となるので、検査効率を向上させることができる。
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。図1は、本発明の一実施形態による基板検査装置の構成を示している。この基板検査装置は、検査対象の基板の表面を拡大観察して検査するミクロ検査用の装置である。撮像部1は、CCD(Charge Coupled Devices)等の撮像素子を有しており、基板の表面を撮像して画像を生成する。顕微鏡部2は、基板を拡大観察するための顕微鏡を有している。撮像部1は、この顕微鏡部2が有する顕微鏡の観察像を撮像する。アライメント部3は、ステージ部4が有するステージ上に載置される基板のアライメントを行う。
ステージ部4は、基板を支持するステージとその移動機構とを有する。制御部5は基板検査装置内の各部の動作を制御する。表示部6は、液晶ディスプレイ等を有しており、撮像部1が撮像した画像や各種の情報を表示する。操作部7は、操作者(検査者)が操作するマウスやキーボード等を有している。記憶部8は、一時的または長期的に情報を保持するためのメモリやハードディスクドライブ等を有しており、参照画像や各種の情報を記憶する。
次に、本実施形態における検査方法を説明する。まず、レシピ(検査時の処理手順や設定条件等を示すデータ)の作成方法を説明する。図2はレシピの作成手順を示しており、適宜、図2を参照して説明を行う。レシピの作成の途中では、適宜、操作者が操作部7を操作して必要な情報を入力し、制御部5は、操作部7から出力される信号に基づいて入力内容を認識し、レシピに反映させる。
まず、制御部5は、チップ座標(各チップの位置を識別するための座標)を設定するため、基準とする(原点となる)チップの座標を示す情報と、座標の増加方向を示す情報とをレシピに格納する(ステップS100)。図3はチップ座標の設定例を示している。図3には、基板301上に実際に存在するチップと実際には存在しないチップとの両方のチップと基板301の位置関係が示されている。図3では、左下に位置するチップ302が原点のチップであり、矢印303と304が座標の増加方向を示している。図3に示した例では、チップ302のチップ座標は(0,0)と表され、チップ305,306,307の各チップ座標はそれぞれ(0,10)、(10,10)、(10,0)と表される。
チップ座標の設定に続いて、制御部5は、チップ内相対座標を設定するため、チップ内の基準位置(原点)の座標を示す情報と、座標の増加方向を示す情報とをレシピに格納する(ステップS110)。チップ内相対座標は、チップ内における位置を識別するための座標であり、チップ内での相対的な位置が同一の点については、チップが異なっていても、チップ内相対座標は同一となる。チップ座標とチップ内相対座標により、チップ内の各点の絶対的な位置を識別することが可能となる。
図4はチップ内相対座標の設定例を示している。図4(a)では、チップ401の左下に位置する点402が原点であり、矢印403と404が座標の増加方向を示している。図4(b)では、チップ405の左上に位置する点406が原点であり、矢印407と408が座標の増加方向を示している。図4(c)では、チップ409の右上に位置する点410が原点であり、矢印411と412が座標の増加方向を示している。図4(d)では、チップ413の右下に位置する点414が原点であり、矢印415と416が座標の増加方向を示している。図4(e)では、チップ417の中心に位置する点418が原点であり、矢印419と420が座標の増加方向を示している。
チップ内相対座標の設定に続いて、制御部5はチップのサイズ(チップの横方向(X方向)および縦方向(Y方向)の長さ)を示す情報をレシピに格納する(ステップS120)。続いて、制御部5は、検査を行うチップを設定するため、検査対象とするチップのチップ座標をレシピに格納する(ステップS130)。図5は検査対象のチップと検査点の設定例を示しており、チップ501,502,503が検査対象となっている。基板504上には、周期的な回路パターンが形成されており、チップ501,502,503上の回路パターンは、設計上、同一であるものとする。
検査対象のチップの設定に続いて、制御部5は、検査対象に設定したチップ内の検査点を設定するため、各検査点のチップ内相対座標をレシピに格納する(ステップS140)。図5に示した例では、検査対象に設定された3つのチップのそれぞれに対して4つの検査点が設定されている。すなわち、チップ501には検査点501a,501b,501c,501dが設定され、チップ5021には検査点502a,502b,502c,502dが設定され、チップ503には検査点503a,503b,503c,503dが設定されている。
検査点501a,502a,503aのチップ内の相対位置が同一であるので、各検査点のチップ内相対座標は同一である。同様に、検査点501b,502b,503bのチップ内相対座標は同一であり、検査点501c,502c,503cのチップ内相対座標は同一であり、検査点501d,502d,503dのチップ内相対座標は同一である。したがって、4つの検査点のチップ内相対座標がレシピに格納される。
検査点の設定に続いて、参照画像の撮像が行われ、参照画像が記憶部8に保存される(ステップS150)。この際に、操作者によって操作部7が操作され、ステージの移動指示が入力される。制御部5は、操作部7から出力される信号に基づいてこの移動指示を検出し、ステージを移動するための信号をステージ部4へ出力する。ステージ部4は、この信号に基づいてステージを駆動し、基板の載置されたステージを移動させる。所望の検査点が撮像部1の撮像視野に入っている状態で撮像が行われ、参照画像が生成される。制御部5は、生成された参照画像を記憶部8に格納する。
本実施形態では、複数の検査対象のチップが、設計上、同一のパターンを有している場合には、それらのチップのうちの代表的なチップ(以下、代表チップとする)の検査点のみで撮像を行えばよい。図5の例では、チップ501が代表チップに選択され、検査点501a,501b,501c,501dのそれぞれで撮像が行われ、参照画像が生成される。生成された参照画像は、3つのチップについて共通の参照画像となる。図5の例の場合、従来は12個の検査点のそれぞれについての12個の参照画像を保存する必要があったが、本実施形態では4個の参照画像のみを保存すればよい。
参照画像の撮像に続いて、制御部5は、生成された参照画像の情報(参照画像のファイル名等)と、その参照画像が撮像された検査点のチップ内相対座標とを関連付けてレシピに格納し、完成したレシピを記憶部8に格納する(ステップS160)。上述した各ステップが終了すると、レシピの作成が終了する。これによって、設定された全ての検査点に対して、対応する参照画像が設定されたことになる。
図5の例では、チップ502,503で撮像が行われていないが、例えば検査点502a,503aはチップ501内の検査点501aと関連付けられているため、検査点502a,503aに対しては、検査点501aにおける参照画像が設定されていることになる。チップ502,503内のその他の検査点についても、チップ501内の検査点のいずれかにおける参照画像が設定されていることになる。
図6は、図5に示した手順に従ってレシピを作成した後に記憶部8に格納される情報の内容を示している。図6は、図5の例に対応している。第1の参照画像601a、第2の参照画像601b、第3の参照画像601c、第4の参照画像601dはそれぞれ、図5のチップ501内の検査点501a,501b,501c,501dのそれぞれで撮像された画像である。レシピ602(検査情報)は、図2に示した手順に従って生成されたレシピである。本来、レシピには様々な情報が含まれるが、図6に示したレシピ602では、主に本実施形態に特有の情報が図示されており、その他の情報の図示は省略されている。
チップ座標設定情報603は、検査対象に設定されたチップ501,502,503のチップ座標を示す情報である。チップ座標が図3のように設定されているものとすると、チップ501,502,503の座標はそれぞれ(3,8)、(7,2)、(7,8)となる。検査点設定情報604は、設定された検査点に関する情報であり、検査点のチップ内相対座標を示している。ここでは、代表チップであるチップ501内の検査点501a,501b,501c,501dのチップ内相対座標(X1,Y1)、(X2,Y2)、(X3,Y3)、(X4,Y4)がレシピ602に設定されている。
参照画像設定情報605は、参照画像に関する情報であり、4つの参照画像の識別情報(ファイル名等)を示している。どの参照画像がどの検査点についてのものであるのかを識別できるように、検査点のチップ内相対座標と参照画像の識別情報とが関連付けられている。チップサイズ設定情報606は、チップサイズに関する情報であり、X方向サイズおよびY方向サイズを示している。チップ内相対座標設定情報607は、チップ内相対座標の形態を示す情報であり、原点位置と座標増加方向を示している。チップ座標設定情報608は、チップ座標の形態を示す情報であり、原点位置と座標増加方向を示している。
チップ座標603と検査点設定情報604により、チップ501,502,503内の全ての検査点の位置を識別することが可能となる。また、検査点設定情報604が示す各検査点のチップ内相対座標に対して、参照画像設定情報605が示す参照画像が関連付けられているので、検査点の位置が特定されれば、レシピ602に基づいて、その検査点に対応した参照画像を選択することが可能となる。
次に、レシピを用いた検査方法を説明する。図7は検査手順を示しており、適宜、図7を参照して説明を行う。まず、検査対象の基板に対して、操作者によって指示されたレシピが割り付けられる(ステップS200)。続いて、基板が基板検査装置内に搬入され(ステップS210)、アライメント部3によって基板のアライメントが行われる(ステップS220)。アライメント後、基板はステージ上に載置される(ステップS230)。
続いて、ミクロ検査が開始され(ステップS240)、ステージが移動する(ステップS250)。ステージの移動に関しては、レシピに設定された検査点の座標を装置が認識し、その座標へステージを自動的に移動させてもよいし、操作者が指示した任意の位置へ装置がステージを自動的に移動させてもよい。ステージの移動に伴って、制御部5はステージ部4からステージの座標を取得する(ステップS260)。また、図示していないが、撮像部1によって撮像が行われ、画像(以下、検査時に周期的に基板を撮像して得られたこの画像をライブ画像とする)が制御部5へ出力される。制御部5はライブ画像を表示部6へ出力し、表示部6にライブ画像を表示させる。
ステップS260に続いて、制御部5は、ステージの座標をチップ内相対座標に変換する(ステップS270)。これは以下のようにして行われる。撮像部1の絶対位置は検査中に変化しないため、ステージの座標から、基板に対する撮像部1の相対位置が決まる。したがって、撮像部1の撮像視野の中心位置すなわちライブ画像の中心位置に相当する基板上の点の位置が求まる。すると、レシピに含まれるチップ座標とチップサイズの設定情報(図6のチップ座標設定情報608とチップサイズ設定情報606)から、この点の属するチップのチップ座標が求まる。さらに、レシピに含まれるチップ内相対座標の設定情報(図6のチップ内相対座標設定情報607)から、この点のチップ内相対座標が求まる。
ステップS270に続いて、制御部5は、表示部6の画面に表示されているライブ画像の表示領域に相当する基板上の観察領域の基準点のチップ内相対座標を算出する(ステップS280)。以下、図8を参照し、この処理の詳細を説明する。図8では、チップ内相対座標の増加方向が矢印801および802の方向であるものとする。顕微鏡の対物レンズの倍率(観察倍率)に応じて、基板上の観察領域の大きさが変わるが、予めこれらの関係を求めることが可能である。観察倍率を10倍とすると、図8に示すように、ライブ画像の表示領域803の横幅(ライブ画像表示X長とする)に相当する実際の基板上の観察領域の横幅は例えば1900μmであり、表示領域803の縦幅に相当する実際の基板上の観察領域の縦幅(ライブ画像表示Y長とする)は例えば1426μmである。
ライブ画像を撮像している基板上の位置を示す点804がライブ画像の表示領域803の中心に表示され、この点804のチップ内相対座標が(0,0)である場合、例えば表示領域803の左上の基準点805の座標は(−950,713)と求まり、右下の基準点806の座標は(950,−713)と求まる。これらの2点(4点等でもよい)によって、ライブ画像の表示領域803に相当する基板上の観察領域が規定される。このように、観察倍率から求まるライブ画像表示X長およびライブ画像表示Y長と、ステップS270で求まった、ライブ画像の基準位置に相当する基板上の点のチップ内相対座標とから、ライブ画像の表示領域内の任意の点に相当する基板上の点のチップ内相対座標を算出することが可能である。
ステップS280に続いて、制御部5は、レシピに登録された検査点が基板上の観察領域内に含まれるか否かを判定する(ステップS290)。以下、再び図8を参照してこの処理の詳細を説明する。ステップS270において、ライブ画像を撮像している基板上の位置を示す点804の属するチップのチップ座標が求まっているので、そのチップ内の検査点が基板上の観察領域内に含まれるか否かを判定することが可能である。
制御部5は、検査点の位置を示す情報と、基板上の観察領域の位置を示す情報とに基づいて、検査点が基板上の観察領域に含まれるか否かを判定する。より具体的には、制御部5は、レシピに設定されている検査点のチップ内相対座標と、ステップS280で求めた基板上の観察領域の基準点のチップ内相対座標とを比較し、比較結果に基づいて判定を行う。
例えば、検査点のチップ内相対座標と図8の基準点805,806のチップ内相対座標とが比較され、検査点のX方向のチップ内相対座標が基準点805のX方向座標(−950)と基準点806のX方向座標(950)との間にあり、かつ検査点のY方向のチップ内相対座標が基準点805のY方向座標(713)と基準点806のY方向座標(−713)との間にある場合には、検査点が基板上の観察領域に含まれると判定され、その他の場合には、検査点が基板上の観察領域に含まれないと判定される。検査点のチップ内相対座標が例えば(425,356)である場合、この検査点は基板上の観察領域に含まれることになる。図8において、点807がこの検査点の位置を示している。
ステップS290において、検査点が基板上の観察領域内に含まれると判定された場合には、制御部5は、レシピに基づいて、その検査点に対応した参照画像を選択する。例えば、制御部5は、図6の検査点設定情報604および参照画像設定情報605を参照し、検査点のチップ内相対座標と関連付けられている参照画像の識別情報を取得する。続いて、制御部5は、その識別情報が示す参照画像を記憶部8から読み出し、表示部6へ出力して参照画像を表示させる(ステップS300)。参照画像を表示する際には、観察倍率に合わせて参照画像を拡大または縮小して表示する等の処理を行ってもよい。
ステップS290において、検査点が基板上の観察領域内に含まれないと判定された場合には、上記のステップS300がスキップされる。続いて、ミクロ検査を終了するか否かが制御部5によって判定され(ステップS310)、レシピに設定された全ての検査点の検査が終了した場合には、ミクロ検査が終了する。また、レシピに設定された検査点のうち未検査の検査点がある場合には、ステップS250に戻り、検査が継続される。
上述したように、本実施形態によれば、複数のチップが、設計上、同一のパターンを有している場合には、各チップについて共通の参照画像を用意しておき、各チップの検査では共通の参照画像を参照して検査を行うことが可能となるので、参照画像の保存量を低減することができる。また、ライブ画像の表示領域に相当する基板上の観察領域内に含まれる検査点を検出し、その検査点に対応した参照画像を表示することによって、画面上の表示用ボタンを押下したり、参照したい参照画像を一覧から手動で選択したりする等の手動操作を省略することが可能となるので、検査効率を向上させることができる。
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、上記の実施形態では、検査点の属するチップ座標と検査点のチップ内相対座標とによって検査点を区別しているが、検査点の絶対座標によって検査点を区別してもよい。したがって、参照画像に関連付けて各検査点の絶対座標をレシピに登録してもよい。
本発明の一実施形態による基板検査装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態におけるレシピの作成手順を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態におけるチップ座標の設定例を示す参考図である。 本発明の一実施形態におけるチップ内相対座標の設定例を示す参考図である。 本発明の一実施形態における検査対象チップと検査点の設定例を示す参考図である。 本発明の一実施形態において記憶部に格納される情報の内容例を示す参考図である。 本発明の一実施形態における検査手順を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態において、ライブ画像の表示領域とチップ内相対座標の関係を示す参考図である。
符号の説明
1・・・撮像部(撮像手段)、2・・・顕微鏡部、3・・・アライメント部、4・・・ステージ部(移動手段)、5・・・制御部(参照画像選択手段)、6・・・表示部、7・・・操作部、8・・・記憶部(参照画像記憶手段、検査情報記憶手段)

Claims (6)

  1. 設計上、同一のパターンを有する複数の検査対象領域が形成された基板を検査する基板検査装置において、
    代表的な検査対象領域である代表領域内の基準検査点で前記基板を撮像して得られた1枚の参照画像を記憶する参照画像記憶手段と、
    検査対象領域内の複数の第1の検査点に対応した前記代表領域内の前記基準検査点である第2の検査点における前記参照画像と、検査対象領域の位置を識別するチップ座標と、前記代表領域内における前記第2の検査点の位置を識別するチップ内相対座標とが関連付けられた検査情報を記憶する検査情報記憶手段と、
    前記複数の第1の検査点のそれぞれで検査を行う場合に、前記検査情報に基づいて、前記第1の検査点に対応した前記第2の検査点における前記参照画像を選択する参照画像選択手段と、
    前記参照画像選択手段によって選択された前記参照画像を表示する参照画像表示手段と、
    前記基板を撮像する撮像手段と、
    前記基板を撮像して得られたライブ画像を表示するライブ画像表示手段と、
    を備え、
    前記参照画像は、前記複数の第1の検査点のそれぞれで撮像されたライブ画像と前記参照画像との目視による比較において共通に使用される
    ことを特徴とする基板検査装置。
  2. 前記基板を移動する移動手段と、
    前記移動手段によって移動される前記基板の位置に基づいて、前記ライブ画像の表示領域に相当する前記基板上の観察領域の位置を検出する位置検出手段と、
    前記基板内における前記第1の検査点の位置を示す情報と、前記前記基板上の観察領域の位置を示す情報とに基づいて、前記第1の検査点が前記観察領域内に含まれるか否かを判定する判定手段とをさらに備え、
    前記参照画像選択手段は、前記第1の検査点が前記観察領域内に含まれていると判定された場合に、前記検査情報に基づいて、前記第1の検査点に対応した前記第2の検査点における前記参照画像を選択する
    ことを特徴とする請求項に記載の基板検査装置。
  3. 前記参照画像を表示する際に観察倍率に合わせて前記参照画像を拡大または縮小して表示することを特徴とする請求項1又は2に記載の基板検査装置。
  4. 設計上、同一のパターンを有する複数の検査対象領域が形成された基板を検査する基板検査方法において、
    代表的な検査対象領域である代表領域内の基準検査点で前記基板を撮像して得られた1枚の参照画像を記憶する参照画像記憶ステップと、
    検査対象領域内の複数の第1の検査点に対応した前記代表領域内の前記基準検査点である第2の検査点における前記参照画像と、検査対象領域の位置を識別するチップ座標と、前記代表領域内における前記第2の検査点の位置を識別するチップ内相対座標とが関連付けられた検査情報を記憶する検査情報記憶ステップと、
    前記複数の第1の検査点のそれぞれで検査を行う場合に、前記検査情報に基づいて、前記第1の検査点に対応した前記第2の検査点における前記参照画像を選択する参照画像選択ステップと、
    前記参照画像選択ステップによって選択された前記参照画像を表示する参照画像表示ステップと、
    前記基板を撮像して得られたライブ画像を表示するライブ画像表示ステップと、
    を備え、
    前記参照画像は、前記複数の第1の検査点のそれぞれで撮像されたライブ画像と前記参照画像との目視による比較において共通に使用される
    ことを特徴とする基板検査方法。
  5. 移動する前記基板の位置に基づいて、前記ライブ画像の表示領域に相当する前記基板上の観察領域の位置を検出する位置検出ステップと、
    前記基板内における前記第1の検査点の位置を示す情報と、前記観察領域の位置を示す情報とに基づいて、前記第1の検査点が前記観察領域内に含まれるか否かを判定する判定ステップとをさらに備え、
    前記参照画像選択ステップでは、前記第1の検査点が前記観察領域内に含まれていると判定された場合に、前記検査情報に基づいて、前記第1の検査点に対応した前記第2の検査点における前記参照画像を選択することを特徴とする請求項に記載の基板検査方法。
  6. 前記参照画像表示ステップでは、観察倍率に合わせて前記参照画像を拡大または縮小して表示することを特徴とする請求項に記載の基板検査方法。
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