JPH08210987A - 欠陥検出用顕微鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】欠陥検出装置により見付けられた欠陥を短時間
に拡大観察、判断を行うことにある。 【構成】レボルバ２に対物レンズ３がセットされた顕微
鏡本体１の光学軸に対して直交する方向に電動ステージ
４を移動可能に設け、この電動ステージ４を光学軸方向
に対物レンズ３と共にオートフォーカス駆動部５により
移動してピントを合せ、顕微鏡本体１の光学系を介して
得られる被観察対象物11の光像をＴＶカメラ９により撮
像してＴＶモニタ９に表示するようにした欠陥検出用顕
微鏡装置において、ＴＶカメラ９から得られる画像情報
を用いて周囲と異なる欠陥を検出し、この欠陥を観察視
野内の中心に移動させ、その欠陥の大きさ情報からこの
欠陥を観察するに適切な大きさに拡大する機能及びＴＶ
カメラ９より取込んだ画像情報を蓄積する画像蓄積機能
を有する制御用コンピュータ14とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハや液晶基
板の製造工程に用いられ、欠陥の拡大観察を行う欠陥検
出用顕微鏡装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハや液晶基板の製造工程に用
いられる顕微鏡の用途の一つに、微細な傷、ゴミ、パタ
ーン不良といった欠陥の検出及び確認がある。これは製
造過程で不良品の元になる傷、ゴミ、パターン不良等を
顕微鏡観察で見付けたり、特殊照明下でウエハや液晶基
板を置く目視観察装置や、専用の欠陥検出装置等により
見付けられた欠陥に対しては、その一つ一つを顕微鏡に
より再度拡大観察して欠陥かどうかを人間が確認してい
る。

【０００３】ここで、欠陥の拡大観察の一般的な方法と
しては、次のようにして行われている。まず、欠陥検出
装置から与えられたウエハ又は液晶基板内の欠陥の存在
する位置情報を元に、顕微鏡ステージにセットされたウ
エハ又は液晶基板を欠陥のある位置が観察視野内に入る
ように移動させる。この場合、移動手段としてはステー
ジに取付けられたスケールカウンタの表示により手動で
移動させる場合や、コンピュータ等を用いた電動ステー
ジでの移動がある。

【０００４】次に顕微鏡の光学系を用いて拡大観察を行
うが、ウエハ又は液晶基板に存在する欠陥位置が観察視
野内に入るように電動ステージを移動させても、スケー
ルカウンタや電動ステージの精度が欠陥検出装置のステ
ージ精度と異なるため、高倍率の観察では欠陥位置が観
察視野内にないことが多い。このため、予め低倍率で観
察を行い、欠陥と思われる所を観察視野の中心に手動操
作で移動させる。

【０００５】その後、高倍率の観察に切替え、欠陥の内
容や原因を詳しく観察する。この場合、欠陥の画像を写
真やＴＶカメラ画像から直接印刷できるビデオプリンタ
等で印刷して残しておくこともできる。

【０００６】以上は一つの欠陥を観察する場合である
が、このような手順はすべての欠陥に対して行われるも
のである。なぜならば、欠陥検出装置では欠陥の存在す
る位置とおおよその大きさと種類が分かっても、何の欠
陥であるかの判断は最終的に人間が行なわなければなら
ないからである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、欠陥検出装
置で見付けられる欠陥は、ごく僅かになることは少な
く、通常は数百点以上の数になる。また、すべての欠陥
が不良品の元になるとは限らないが、不良品になるかど
うかを判断するには、すべての欠陥を顕微鏡で観察する
必要がある。

【０００８】前述した手法によりすべての欠陥を観察す
るには、一点一点についてステージの移動、低倍率で観
察、観察視野中心への移動、高倍率での観察、判断、記
録の作業を繰返さなければなれず、膨大な作業時間が必
要となる。

【０００９】通常は専任の作業者がこれら一連の作業を
行っているが、これらの作業の中で作業者みずから行な
わなければならない項目は、高倍率での観察、判断、記
録だけである。ステージの移動はコンピュータ等により
制御される電動ステージを用いれば作業者が行う必要は
ない。

【００１０】また、移動後、高倍率観察でも欠陥が観察
視野内に入るようにステージを移動させれば、低倍率で
の観察、観察視野中心への移動は行う必要がなくなる。
このように従来の観察方法では、本来作業者が必ず行な
わなければならない項目以外の作業も行っており、長時
間の作業が必要となっていた。

【００１１】本発明は、上記のような問題点を改善し、
欠陥検出装置により見付けられた欠陥を短時間に拡大観
察、判断を行うことができる欠陥検出用顕微鏡装置を提
供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、倍率の異なる複数の対物レンズを有するレ
ボルバを備えた顕微鏡本体と、この顕微鏡本体の光学軸
に対して直交する方向に移動可能に設けられた電動ステ
ージと、この電動ステージを光学軸方向に前記対物レン
ズと共に相対的に移動するオートフォーカス手段と、前
記レボルバ、電動ステージ及びオートフォーカス手段を
駆動する駆動手段と、前記顕微鏡本体の光学系を介して
得られる被観察対象物の光像を撮影する撮像手段とを備
えた欠陥検出用顕微鏡装置において、前記撮像手段から
得られる画像情報を用いて周囲と異なる欠陥を検出する
欠陥検出手段と、この欠陥検出手段により検出された欠
陥を観察視野内の中心に移動させ、その欠陥の大きさ情
報からこの欠陥を観察するに適切な大きさに拡大する機
能及び前記撮像手段よりその画像情報を取込んで蓄積す
る画像蓄積機能を有する制御手段とを備えたものであ
る。

【００１３】

【作用】このような構成の欠陥検出用顕微鏡装置にあっ
ては、電動ステージの移動、低倍での観察、観察視野中
心への移動、高倍率での記録が自動的に行われるので、
作業者は顕微鏡の操作を行う必要がない。また、作業者
は本顕微鏡の自動運転が終了した後、記録された写真
や、コンピュータに蓄積された画像を見るだけで、短時
間で欠陥の判断を行うことができる。

【００１４】従って、本顕微鏡装置が動作している間、
作業者は以前に記録された半導体ウエハや液晶基板等の
欠陥を判断する作業を行える。また、カセット内に収納
された半導体ウエハや液晶基板等の被観察対象物をロボ
ットを用いて電動ステージに自動搬送するローダ／アン
ローダ装置と組合わせれば、作業者は顕微鏡にかかわる
作業を行う必要がなくなる。よって、作業時間の大幅な
短縮が可能となる。

【００１５】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。図１は、本発明による欠陥検出用顕微鏡装置のシ
ステム構成例を示すものである。図１において、１は顕
微鏡本体で、この顕微鏡本体１には倍率の異なる複数の
対物レンズ３がセットされた電動レボルバ２が備えられ
ている。

【００１６】また、顕微鏡本体１下方に電動ステージ４
が光学軸に対して直交する方向に移動可能に設けられる
と共に、この電動ステージ４を光学軸方向に移動するオ
ートフォーカス駆動部５が設けられている。

【００１７】ここで、上記電動ステージ４は電動ステー
ジ制御部６により制御され、またオートフォーカス駆動
部５はオートフォーカス制御部７により制御される。さ
らに、顕微鏡本体１には光学系より得られる被観察対象
物の光像を電動ズーム８を通して撮影するＴＶカメラ９
が設けられ、このＴＶカメラ９で撮影された映像はＴＶ
モニタ１０に映し出され、観察できるようになってい
る。

【００１８】ここで、電動ステージ４に載置される被観
察対象物１１として半導体ウエハであるか、液晶基板で
あるかによって大きさや形の異なる顕微鏡本体が用いら
れることは言うまでもない。

【００１９】一方、１２はＴＶカメラ９で撮影された映
像を取込むＴＶ画像入力装置、１３はこのＴＶ画像入力
装置１２に取込まれた映像から半導体ウエハ１１に存す
る欠陥の種類、大きさ等を解析する欠陥解析装置で、こ
れらＴＶ画像入力装置１２に取込まれた映像及び欠陥解
析装置１３で解析された結果は制御用コンピータ１４に
それぞれ入力される。

【００２０】この制御用コンピータ１４は、電動ステー
ジ制御部６に制御指令を与えて顕微鏡本体１の電動ステ
ージ３上に載せられた被観察対象物１１に存在する欠陥
のある位置が観察視野内に入るように自動的に移動制御
する電動ステージ制御機能と、オートフォーカス制御部
７に制御指令を与えて電動ステージ４を光学軸方向に対
物レンズ３と共に相対的に移動制御して自動的にピント
を合せるオートフォーカス制御機能と、観察倍率を変更
するために電動レボルバ２又は電動ズーム８を制御する
制御機能と、入力されたＴＶ画像データを記録する機能
と、表示及び印字する機能を有している。

【００２１】また、１５は制御用コンピュータ１４で処
理されて適切な大きさに拡大された画像データの表示や
顕微鏡の状態を表示するコンピュータ用モニタ，１６は
その画像データを記録するデータ記録装置、１７は同じ
く画像データを印字する印刷装置である。

【００２２】次に上記のように構成された欠陥検出用顕
微鏡装置の作用を述べる。図２は図示しない欠陥検出装
置により検出された被観察対象物１１として液晶基板の
欠陥データ例を示すもので、（ａ）は基板内の欠陥の位
置を示し、（ｂ）はその座標データを示している。

【００２３】このようなデータは本顕微鏡装置の制御用
コンピュータ１４に取込まれる。この場合、データの入
力手段としては、データを記録紙の形で出力して観察者
が入力装置よりデータを入力したり、データをフロッピ
ーディスクに納めて入力装置にセットするか、又はデー
タをネットワーク等の通信回線により入力するかのいず
れにより行ってもよい。

【００２４】かくして、制御用コンピュータ１４に図２
に示すような液晶基板の欠陥データが取込まれると、こ
の欠陥データは次のような手順により処理される。 （ａ）電動ステージ４にセットされた液晶基板１１のｘ
−ｙ座標の基準位置（原点）を合せる。これは欠陥検出
装置の座標データと本顕微鏡装置の原点を合せるもの
で、手動で行う場合や、特定のマークと画像認識装置
（本例では欠陥解析装置）を用いて自動的に行う場合等
がある。 （ｂ）欠陥のある最初の位置へ電動ステージ４を移動さ
せ、オートフォーカス駆動部５によりピントを合せる。 （ｃ）初めはレボルバ２を切替制御して低倍率で観察さ
れ、ＴＶ画像入力装置１２を介して入力されるＴＶカメ
ラ９からの画像データを用いて欠陥解析装置１３によ
り、観察視野内にある欠陥を探し出す。ここで、欠陥の
検出方法の一例を図３に示す。

【００２５】図３（ａ）はＴＶカメラ９から得られる原
画像である。これを繰返しパターンのの特徴から、パタ
ーン周期分だけ横又は縦に移動させたものが同図（ｂ）
である。図中２２、２３が欠陥である。２４は横にずら
したための無効領域である。

【００２６】これら図３（ａ），（ｂ）の画像に対して
排他的論理和の処理を施すと、同図（ｃ）のように欠陥
２２，２３だけを抽出できる。さらに、この画像と原画
像とを比較すると、図３（ｄ）に示すように実際に存在
する欠陥２２だけを探し出せる。欠陥を特定できれば、
一般的に知られている画像解析の諸手法を用いて、観察
視野内にある欠陥の視野中心からのずれ量ｘ，ｙと大き
さが求められる。 （ｄ）ここで得られた欠陥位置のずれ量ｘ，ｙを元に予
め分かっている変換式に従って実際の移動量に変換し、
電動ステージ４を移動させて欠陥を観察視野中心に移動
させる。図３（ｅ）はこの状態を示す。 （ｅ）次に大きさ情報を元に、この欠陥を観察するのに
適した倍率に変更する。これには、電動レボルバ２によ
り対物レンズを交換したり、電動ズームレンズ８を調節
して行う。図３（ｆ）が求めるべき欠陥の拡大画像であ
る。 （ｆ）適切な大きさに拡大された画像はＴＶ画像入力装
置から制御用コンピュータ１４に入力され、コンピュー
タ用モニタ１５の画面に表示し、データ記録装置１６に
保存される。また、設定により印刷装置１７により印刷
も行う。 （ｇ）上記の操作は一つの欠陥を観察する場合である
が、各欠陥に対して上記（ｂ）から（ｆ）までの操作を
順次繰返す。

【００２７】図４は以上の処理の流れをフローチャート
にて示すものである。即ち、図４において、ステップＳ
１にて登録原点へ移動し、ステップＳ２にて予め登録さ
れている原点マークを探して中心位置のズレ量を求め、
ステップＳ３にてこのズレ量を補正した座標系（原点）
を定義する。

【００２８】このように欠陥座標原点の設定がなされる
と、ステップＳ４にて１ポイント目の欠陥座標へ移動さ
せ、ステップＳ５にて中心からのズレ量ｘ，ｙ、大きさ
を求める。

【００２９】次にステップＳ６にてズレ量ｘ，ｙ分だけ
ステージを移動させ、視野中心に欠陥を移動させ、ステ
ップＳ７にて大きさの情報から適当な大きさに拡大す
る。そして、ステップＳ８にて画像を取込み、その後ス
テップＳ９にて低倍率へ変更し、次のポイントの欠陥座
標へ移動させるためステップＳ４に戻り、同様の処理が
行われる。

【００３０】このように本実施例による欠陥検出用顕微
鏡装置においては、いずれも自動で行なわれるので、作
業者は本顕微鏡装置の操作を行う必要がない。特に半導
体ウエハや液晶基板を自動的に電動ステージ４にセット
できるローダ／アンローダ装置を付加し、欠陥検出装置
からのデータを通信回線で入力するようにしておけば、
作業者は一切の操作をする必要がなくなる。従って、作
業時間の大幅な短縮が可能となる。

【００３１】また、コンピュータ内に画像を蓄積する場
合、観察像をディスプレイに表示した後、必要なものだ
けを印刷することもできるので、印刷時間の短縮を図る
ことができる。写真の場合、現像に時間がかかってしま
う。例えばポラロイド写真でも数分程度必要であり、ビ
デオプリンタの場合も印刷に数分かかってしまう。これ
に対して、コンピュータに記録する場合には数秒で終わ
るので、時間短縮を図ることができる。さらに、必要な
画像だけを印刷するようにすれば、印刷経費の削減を図
ることができる。

【００３２】このように作業者は本顕微鏡装置の動作終
了後、制御用コンピュータ１４のデータ記録装置１６内
に蓄積された欠陥の画像をコンピュータ用モニタ１５に
表示して確認したり、印刷装置１７による印刷結果を見
るだけでよい。

【００３３】図５は本発明の他の実施例におけるコンピ
ュータ側の構成を示すものである。本実施例において
は、顕微鏡本体１側の電動ステージ４、オートフォーカ
ス駆動部５、観察倍率を変更するために電動レボルバ２
又は電動ズーム８を制御するコンピュータ１４Ａと画像
データの記録及び再表示を行うコンピュータ１４Ｂとに
分け、これら両コンピュータ１４Ａ，１４Ｂ間を通信回
線１８により接続した例を示すものである。

【００３４】このような構成の欠陥検出用顕微鏡装置に
おいて、欠陥の画像を取込む動作は制御コンピュータ１
４Ａにより自動的に行われ、通信回線１８を通じてコン
ピュータ１４Ｂに転送され記録される。このコンピュー
タ１４Ｂは転送されてくる画像の記録とすでに記録され
ている画像の再表示を同時に行うことができる。

【００３５】このような構成とすれば、欠陥の画像を取
込む動作とすでに蓄積された欠陥画像の確認を同時に行
うことが可能となる。従って、作業者はすでに記録され
た一つ前の半導体ウエハ又は液晶基板の欠陥画像をコン
ピュータ１４Ｂで行うことができ、作業時間の短縮を図
ることができる。

【００３６】また、コンピュータを機能別に２つに分け
ることは、データ記録・表示コンピュータを顕微鏡から
離れた所に配置することが可能となる。通常、このよう
な顕微鏡はクリーンルームと呼ばれる所に設置される
が、データ記録・画像表示コンピュータをクリーンルー
ムの外（例えば事務所）に設置すれば、クリーンスーツ
といった服を着なくてすむようになり、作業環境を改善
することができる。

【００３７】ここで、コンピュータ内に蓄積された欠陥
の画像としては、図６（ａ）に示すように複数の欠陥画
像を小さくして一括表示しておき、必要な例えば図示２
０の欠陥だけを選択して同図（ｂ）に示すように正規の
大きさにして表示することも考えられる。さらに、この
応用として欠陥を分類して表示したり、図６（ｃ）のよ
うに２つの欠陥、例えば図示２０と２１とを比較してみ
ることも可能になる。

【００３８】このように欠陥のＴＶ画像をコンピュータ
内に蓄積できるようにしておけば、欠陥の確認や判断を
短時間で正確に行うことができ、さらに画像すべてを写
真や印刷して残しておく必要がなくなり、時間短縮と経
費削減が可能となる。

【００３９】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、欠陥
検出装置から得られる欠陥の拡大観察、判断を自動的に
行うようにしたので、作業時間の大幅な短縮、欠陥確認
作業の効率向上、コスト削減及び作業環境の改善を図る
ことができる欠陥検出用顕微鏡装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による欠陥検出用顕微鏡装置の一実施例
を示すシステム構成図。

【図２】欠陥検出装置により検出された欠陥データの一
例を示す図。

【図３】同実施例において、欠陥の検出方法の一例を説
明するための図。

【図４】同実施例の作用を説明するためのフローチャー
ト。

【図５】本発明の他の実施例におけるコンピュータ側の
ブロック構成図。

【図６】同実施例において、コンピュータ内に蓄積され
た欠陥画像の表示例の説明図。

【符号の説明】

１……顕微鏡本体、２……電動レボルバ、３……対物レ
ンズ、４……電動ステージ、５……オートフォーカス駆
動部、６……電動ステージ制御部、７……オートフォー
カス駆動部、８……電動ズーム、９……ＴＶテレビ、１
０……ＴＶニタ、１１……被観察対象物、１２……ＴＶ
画像入力装置、１３……欠陥解析装置、１４，１４Ａ，
１４Ｂ……制御用コンピュータ、１５……コンピュータ
のモニタ、１６……データ記録装置、１７……印刷装
置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 倍率の異なる複数の対物レンズを有する
   レボルバを備えた顕微鏡本体と、この顕微鏡本体の光学
   軸に対して直交する方向に移動可能に設けられた電動ス
   テージと、この電動ステージを光学軸方向に前記対物レ
   ンズと共に相対的に移動するオートフォーカス手段と、
   前記レボルバ、電動ステージ及びオートフォーカス手段
   を駆動する駆動手段と、前記顕微鏡本体の光学系を介し
   て得られる被観察対象物の光像を撮像する撮像手段とを
   備えた欠陥検出用顕微鏡装置において、 前記撮像手段から得られる画像情報を用いて周囲と異な
   る欠陥を検出する欠陥検出手段と、この欠陥検出手段に
   より検出された欠陥を観察視野内の中心に移動させ、そ
   の欠陥の大きさ情報からこの欠陥を観察するに適切な大
   きさに拡大する機能を有する制御手段とを備えたことを
   特徴とする欠陥検出用顕微鏡装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は前記撮像手段より取込ん
   だ画像情報を蓄積する画像蓄積機能に有し、この画像蓄
   積機能により画像を分類表示及び選択表示する表示手段
   を備えたことを特徴とする請求項１記載の欠陥検出用顕
   微鏡装置。
3. 【請求項３】 表示手段に表示された画像を印字する印
   刷手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の欠陥検
   出用顕微鏡装置。