JPH10221040A - マクロ検査装置及びプロセスモニタリング方法 - Google Patents

マクロ検査装置及びプロセスモニタリング方法

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JPH10221040A
JPH10221040A JP9018693A JP1869397A JPH10221040A JP H10221040 A JPH10221040 A JP H10221040A JP 9018693 A JP9018693 A JP 9018693A JP 1869397 A JP1869397 A JP 1869397A JP H10221040 A JPH10221040 A JP H10221040A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 一枚単位では検出できない欠陥を検出した
り、また良品基板しか流れていない場合でも、プロセス
の微妙な変調を統計的に捕まえて欠陥の発生を時前に予
測し欠陥発生を回避させる。 【解決手段】 照明手段21,41及び撮像手段29を
有し、製造プロセスからの検査対象27を撮像し、その
撮像結果を処理するマクロ検査装置において、撮像手段
に取り込まれた検査対象の画像M1を加算蓄積させて加
算蓄積画像M4を作成する画像処理手段31と、加算蓄
積画像における濃度分布を統計処理し、その処理結果を
解析することで、製造プロセスの良否を判定するプロセ
スモニタリング手段33とを備えたマクロ検査装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ウェハあるいは
液晶ガラス基板等の製造ラインまたは検査ラインにおい
て、被検体の表面の欠陥を検査するマクロ検査装置及び
プロセスモニタリング方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】液晶パネル,PDP(プラズマディスプ
レイパネル),FED(フィールドエミッションディス
プレイ)等のフラットパネルや半導体素子用ウェハ等の
フォトリソグラフィ・プロセスラインにおいて、基板表
面に塗布したレジストの膜厚ムラ、あるいは塵埃の付着
等の欠陥は、エッチング後のパターン線幅不良や、パタ
ーン内のピンホール等の不良となって現れる。
【0003】このような不良を防止するため、従来から
エッチング前の基板について欠陥の有無を検査するマク
ロ検査やミクロ検査が行われている。ミクロ検査は、5
μm程度の分解能をもった装置によるミクロな欠陥検
査、パターン検査であり、これに対し、マクロ検査は、
膜厚ムラ・露光不良・レジスト塗布不良などの比較的大
きな面積の欠陥を対象にした検査である。マクロ検査
は、ミクロ検査では見つからない薄いムラやパターンの
連続的な偏りによる欠陥などの検出を行う。また、広い
視野を一括検査できることから短時間で検査できるなど
の利点がある。
【0004】現在、マクロ検査はいまだ目視検査が主流
ではあるが、自動検査も行われるようになってきた。こ
の自動検査の方法には、被検査基板1枚毎に画像処理を
施して合否判定をおこなうものがあり、特願平07−0
27709号にこのような技術が開示されている。
【0005】また、その検査装置で検出された欠陥内容
に関し、特願平06−157424号及び特願平06−
234818号に、ある程度まで欠陥種の判別ができる
技術が開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記マ
クロ検査装置は、あくまで1枚1枚の合否判定をするも
のである。このように1枚1枚の合否判定だけでなく連
続で流れてくる基板の欠陥発生状況や良品基板のマクロ
画像の変化を確認することにより、欠陥が発生する前に
製造プロセスの異常・変調を検出したいとの要求があ
る。
【0007】また、従来のマクロ検査装置では、被検査
基板1枚毎の欠陥判定は行っていたが、ロット(約20
枚から30枚)単位またはそれ以上の枚数での欠陥解析
は行っていなかった。したがって、各ロット間の共通欠
陥や1枚の基板では薄くて検出できない欠陥等を検出す
ることが困難であり、かかる欠陥の看過の結果、最終的
に顕著な不良が発生し歩留り低下の原因ともなってい
た。
【0008】すなわち、上記場合、良品基板の検査画像
は検査装置に残っていないので、その検査画像がどのよ
うに変化しているか観察することは不可能である。した
がって、NG基板が流れてくるまでは、製造工程の異常
を予測することができず、しかも、その間に多数の異常
基板が流れてしまう。
【0009】このような事情から製造ラインの不具合・
異常の発生予測等を行うための(インライン)プロセス
モニターをマクロ検査の情報により実現させることが要
望されている。ここで、プロセスモニターとは、欠陥検
査装置から得られた欠陥情報をもちいて製造プロセスを
モニターする製造管理システムをいう。
【0010】本発明は、このような実情を考慮してなさ
れたもので、一枚単位では検出できない欠陥を検出した
り、また良品基板しか流れていない場合でも、プロセス
の微妙な変調を統計的に捕まえて欠陥の発生を時前に予
測し欠陥発生を回避させることが可能なマクロ検査装置
及びプロセスモニタリング方法を提供することを目的と
する。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、製造プ
ロセスから流れてくる検査対象のマクロ画像を加算蓄積
させて加算蓄積画像を作成し、この加算蓄積画像を解析
することでプロセスの微妙な変調を統計的に捕まえ、欠
陥の発生を検出し、また欠陥発生を時前に予測し回避さ
せることにある。
【0012】上記課題の解決は、より具体的には以下の
ような解決手段により実現される。まず、請求項1に対
応する発明は、照明手段及び撮像手段を有し、製造プロ
セスからの検査対象を撮像し、その撮像結果を処理する
マクロ検査装置において、撮像手段に取り込まれた検査
対象の画像を加算蓄積させて加算蓄積画像を作成する画
像処理手段と、加算蓄積画像における濃度分布を統計処
理し、その処理結果を解析することで、製造プロセスの
良否を判定するプロセスモニタリング手段とを備えたマ
クロ検査装置である。
【0013】本発明は、このような構成を設けたこと
で、例えば個々のマクロ画像を連続的に加算表示させる
ことができ、被検査基板のマクロ欠陥や薄い膜厚のばら
つきを強調したり検出したりすることができる。すなわ
ち、一枚単位では検出できない欠陥を検出したり、また
良品基板しか流れていない場合でも、プロセスの微妙な
変調を統計的に捕まえて欠陥の発生を時前に予測し欠陥
発生を回避させることが可能となる。
【0014】次に、請求項2に対応する発明は、照明手
段及び撮像手段を有し、製造プロセスからの検査対象を
撮像し、その撮像結果を処理することで前記検査対象を
順次検査するマクロ検査装置において、撮像手段から検
査対象の画像を取り込み、この検査対象の画像からその
平滑化画像を減算した結果を順次加算蓄積することによ
り、加算蓄積画像を作成する画像処理手段と、加算蓄積
画像における濃度分布を統計処理し、その処理結果を解
析することで、製造プロセスの良否を判定するプロセス
モニタリング手段とを備えたマクロ検査装置である。
【0015】本発明は、このような構成を設けたこと
で、請求項1に対応する発明と同様な作用効果を奏する
他、加算蓄積画像の作成時にそれぞれ平滑化画像を減算
するようにしているので、加算蓄積画像の平均濃度レベ
ルを所定値に保つことができる。したがって、加算蓄積
画像の濃度値がすぐに飽和することなく、より効率的に
加算蓄積画像の作成を行うことができる。
【0016】また、請求項3に対応する発明は、製造プ
ロセスからの検査対象についてマクロ画像を撮像し、マ
クロ画像を加算蓄積させて加算蓄積画像を作成し、加算
蓄積画像における濃度分布を統計処理し、その処理結果
を解析することで、製造プロセスの合否判定及び又は製
造プロセスからの欠陥の発生予測を行うプロセスモニタ
リング方法である。本発明は、このような手段を設けた
ことで、請求項1に対応する発明と同様な作用効果を奏
する。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図1は本発明の実施の形態に係るマクロ検
査装置の一例を示す概略構成図である。
【0018】同図において、照明系に、干渉光源として
のハロゲンランプ等が用いられた白色光源21が設けら
れ、この白色光源21の前面には、フィルター回転ユニ
ット22が配置されている。このフィルター回転ユニッ
ト22には、複数種類の干渉フィルター20が取り付け
られ、被検査基板の観察に適合する単色光の取り出しを
可能にしている。
【0019】フィルター回転ユニット22を通った光
は、光ファイバ23を介してフロスト24に与えられ
る。このフロスト24は、光ファイバ23からの光を拡
散光に変換するものである。
【0020】このフロスト24からの拡散光はハーフミ
ラー25で反射してコリメートレンズ26に導き、ここ
で平行光に変換される。この平行光は、被検査対象であ
る,レジスト等を塗布した基板27面に対し均一に一括
照射される。
【0021】この場合、基板27上に照射された光は、
基板表面に塗布されて薄膜の上面と下面で反射し、膜厚
に依存した干渉像を形成する。一方、別途の照明系とし
て、メタルハライドランプ41及びコリメートレンズ4
2が設けられている。メタルハライドランプ41から照
射された光は、コリメートレンズ42にて平行光とな
り、斜め上方から基板27を一括照射する。
【0022】この場合、基板27上に照射された光は、
基板表面に形成されたパターンで回折を起こし、パター
ンに依存した回折像を形成する。また基板上の、ゴミ、
キズといった欠陥も、この回折光学系で観察できる。
【0023】これらの干渉像・回折像・ゴミ・キズ等の
画像は、コリメートレンズ26、ハーフミラー25を通
し、さらにズームレンズ28を通してCCDカメラ29
に結像する。この結像カメラ29には、解像度の高いモ
ノクロカメラが用いられている。
【0024】次に、本マクロ検査装置の観察系、情報解
析系の構成について説明する。CCDカメラ29は、カ
メラコントローラ30を通して、画像処理装置31に接
続されている。
【0025】画像処理装置31は、複数枚の画像メモリ
M1〜Mnを備え、個々の被検査基板の合否判定を行う
画像処理を実行するとともに、基本的には連続する1ロ
ット20枚分の検査基板の画像を重ね合わせて重ね合わ
せ画像(加算蓄積画像ともいう)を作成する。
【0026】なお、加算蓄積画像は、検査基板のトレン
ド解析を行うための情報として供するものであり、1ロ
ット分または1ロットに至る途中の加算蓄積の画像及び
設定により1ロットを越える多数の加算蓄積の画像も加
算蓄積画像である。この加算蓄積画像は、単純加算また
はシェーディング補正した画面の加算によって作成され
る。
【0027】本実施形態では、画像の下地ムラを排除す
る為に生画像からシェーディング補正画像を作成し、加
算蓄積する方法を採用している。また、完全なNG画像
を加算してしまうとトレンドデータを壊してしまうの
で、画像処理装置31において、NG画像は加算しない
ようにプログラムされている。
【0028】なお、単純加算する場合には、マクロ検査
によって得られた生画像を加算したのち、一定濃度(加
算した画像の平均濃度)を減算して加算蓄積画像を作成
する。
【0029】表示部32は、画像処理装置31に接続さ
れたCRTモニタや液晶表示パネルからなり、被検査基
板を1枚のマクロ画像として表示する他、上記重ね合わ
せ画像を表示する。
【0030】ラインモニター35は、画像処理装置31
に接続されており、重ね合わせ画像を常時モニター観察
する場合に、当該画像を表示する専用の表示装置であ
る。なお、加算蓄積画像の濃度断面画像も表示可能であ
る。
【0031】パソコン33は、画像処理装置31にて処
理された情報を受け取るようになっている。また、マク
ロ検査装置の全体制御、検査結果の表示・統計解析、検
査基板のロットNo.管理・製造装置No.レシピ管理
などを行う。
【0032】また、パソコン33は、被検査基板の画像
や重ね合わせ画像の情報に基づく統計解析を実行し、本
マクロ検査装置がプロセスモニターとして機能するよう
にしている。なお、パソコンに代えてワークステーショ
ン等の他の計算機手段を用いてもよい。
【0033】モニター34は、パソコン33の表示用モ
ニタである。次に、以上のように構成された本発明の実
施の形態に係るマクロ検査装置の動作について説明す
る。
【0034】まず、本実施形態の装置は、従来の自動マ
クロ検査装置と同様に被検査基板1枚毎に画像処理を施
して合否判定を行う。これにより自動的なマクロ検査が
実行される。
【0035】この他、本マクロ検査装置は、検査基板に
ついて画像重ね合わせを実行し、これを表示して検査員
の判断に供するとともに、異常検出もしくは異常発生の
予測を自動的に判定し通知しプロセスモニターとして動
作する。
【0036】以下、図2に従って加算蓄積画像の作成手
順を示す。図2は加算蓄積画像の作成及び異常検出もし
くは異常予測の手順を示す図である。
【0037】まず、画像処理装置31において、マクロ
検査で得られた被検査画像(図2(a1))を取り込
み、画像メモリM1に記憶する。このときのxx´濃度
断面を示すのが図2(a2)である。なお、図2(a
2)には示さないが、ここで、濃度が所定の閾値を越え
ている場合には、当該被検査基板に異常が発生している
と自動的に判断され通知される。
【0038】次に、この被検査画像にスムージング処理
を加えシェーディング画像(図2(b1))を作成し画
像メモリM2に記憶する。xx´濃度断面を図2(b
2)に示す。なお、ここでスムージングをかけるのは、
この画像の平均の濃度レベルを取り出すためである。
【0039】次に、被検査画像M1からシェーディング
画像M2を引き、シェーディング画像(図2(c1))
として画像メモリM3に記憶する。図2(c2)に示す
ように、そのxx´濃度断面においては、画像全体の平
均レベルが0となっている。
【0040】次に、加算蓄積用画像メモリM4に画像メ
モリM3を加算する。こうして得られるのが加算蓄積画
像(図2(d1))である。xx´濃度断面を図2(d
2)に示す。なお、加算蓄積用画像メモリM4はロット
の1枚目でクリアされる。さらに複数ロットにわたる長
期間のトレンドデータを得たいときは、クリアせずに同
じ基板種類のデータをそのまま加算してゆくよう設定す
る。
【0041】次のロットの基板検査に移るまでは、新た
な基板を検査する度に上記図2(a1)〜図2(d1)
を繰り返し、加算蓄積画像についてさらに加算蓄積して
ゆくこととなる。
【0042】以上の処理は画像処理装置31において行
われているが、この加算蓄積画像はパソコン33に送出
され、パソコン33にて解析処理が実行される。個々の
検査結果における濃度のばらつきがランダムであれば、
加算蓄積画像上では特定位置のみの濃度が平均レベルか
らずれることはなく全体が平均化されるはずである。こ
れに対しプロセスに異常もしくは異常検出されるほどで
はなくても正常状態からずれ始めている状態(以下、異
常等ともいう)にあるときには、特定位置のみの濃度が
平均レベルから常にずれている場合がある。
【0043】したがって、パソコン33では、濃度レベ
ルばらつきに対し閾値を設けて、加算蓄積画像がその閾
値を越えたらその旨を通知するようにしている。このよ
うにパソコン33における解析処理において、加算蓄積
画像の濃度レベルのばらつきが濃度最大値のたとえば3
0%以上となれば注意信号を、40%以上では異常発生
の危険信号をモニタ−34上に出力する。これらの閾値
は、検査項目や被検体の種別等による解析条件に応じて
変更することが可能である。なお、この解析処理におけ
る判断では、後述するように蓄積画像の濃度ヒストグラ
ムが用いられる。
【0044】これにより、複数マクロ画像に基づくトレ
ンドデータによりプロセスモニタリングがなされること
となる。一方、検査員の監視用に、画像処理装置31で
作成された加算蓄積画像が、ラインモニター35あるい
は表示部32から表示出力されている。
【0045】この加算蓄積画像のラインモニター35あ
るいは表示部32からの表示時には、図2(d1)で作
成された加算蓄積画像に一定の濃度(例えば濃度レベル
100)を加え、見やすい画像に変換してから表示装置
上に出力する(図2(e1))。なお、検査員の設定操
作によりこの画像のxx´濃度断面を表示する場合もあ
る(図2(e2))。
【0046】このような加算蓄積画像がラインモニター
35から表示された場合、同画像では同じ場所に現れた
欠陥は加算した基板枚数倍の輝度レベルで表示される。
従って、1枚の画像では認識できないような薄いムラで
あっても同じ位置に現れているものは次第に明るいムラ
となって表示され、目視でも十分認識できる欠陥となっ
て表示される。
【0047】また、完全な良品基板のマクロ画像を蓄積
してゆくとその生産ロットの膜厚のばらつきが見えてく
る。膜厚のばらつきが一様であれば問題ないが、ある場
所に偏って発生している場合には製造装置に問題がある
のではないかと推測できる。このような問題点は、簡易
には上記パソコン33の閾値レベル通知機能により検出
することができ、さらに、図2(d1),図2(d
2),図2(e1)あるいは図2(e2)の加算蓄積画
像、濃度断面画像から具体的な異常,異常兆候を詳細検
討することもできる。
【0048】図3に本実施の形態のマクロ検査装置から
得られる加算蓄積画像の一例を示す。また、図4に比較
例としてミクロ検査装置から得られる欠陥マップの一例
を示す。
【0049】図3より、マクロ画像を蓄積することによ
り濃度ムラが生じていることがわかるが、一方、図4と
の比較により濃度ムラの発生状況はミクロ欠陥とは必ず
しも対応していないことがわかる。このように本マクロ
検査装置を用いれば、ミクロ検査装置では検出できない
プロセス上の問題点をも検出できることがわかる。
【0050】次に、本実施形態のマクロ検査装置を用い
た工程の異常等の検出、異常解析のフィードバックにつ
いて説明する。図5は、液晶パネル基板の製造プロセス
を示す図である。
【0051】パネル基板は、成膜工程51、レジスト塗
布工程52、露光工程53、現像工程54、検査工程5
5(マクロ検査55)及びエッチング工程56を7〜8
回繰り返すことによって完成する。
【0052】この検査工程55では、レジスト塗布・露
光・現像の各工程52,53,54における欠陥や異常
を検査する。ここでNGと判断された基板は、レジスト
が剥離された後、レジスト塗布工程52からやり直され
る(リワークと呼ぶ)か又は廃棄される。
【0053】マクロ検査装置は、レジスト塗布不良・露
光不良・現像不良・ゴミ・搬送欠陥などのフォトリソ工
程で生じた欠陥を捕まえる。そして、検出された欠陥内
容は解析され分類されて、最終的には検査員が欠陥の発
生原因をつきとめ、レジスト塗布・露光・現像の各工程
52,53,54の製造装置にフィードバックすること
になる。
【0054】この過程において、本検査装置では、マク
ロ検査で得られた被検査基板の加算蓄積画像もが、ライ
ンモニター35に表示される。したがって、検査員はこ
の加算蓄積画像による判定情報を目視確認し、プロセス
モニタリングすることができる。
【0055】さらに、上記したように、パソコン33に
よる自動的な注意警報通知もなされる。図6は加算蓄積
画像の濃度ヒストグラムを示す図である。
【0056】つまり、パソコン33の加算蓄積画像に対
する自動解析機能が、図6に示す重ね合わせ画像の濃度
ヒストグラムを取り、最大濃度と最小濃度の差が設定値
(例えば40%)以上であった場合には、膜厚のばらつ
きが大きすぎと判断し、欠陥発生の前ぶれとして検査担
当者や製造装置に注意信号を出力する。検査員はこの注
意警報の通知情報も参考にしてプロセスモニタリングを
行う。
【0057】上述したように、本発明の実施の形態に係
るマクロ検査装置及びプロセスモニタリング方法は、被
検査基板の検査画像を重ね合わせて加算蓄積画像を作成
し、これを統計処理、また解析してプロセスモニタリン
グするので、ロット基板に現れる共通欠陥を検出するこ
とができる。
【0058】また共通欠陥の発生場所が特定できるた
め、欠陥の発生原因の追跡を容易に行うことができる。
さらに、1枚の基板では認識できない薄いムラなどの欠
陥も検出することができる。
【0059】そして、個々の基板の良否にかかわらずそ
のマクロ画像を加算蓄積してモニター出力するので、膜
厚ムラ等のばらつき具合から欠陥発生の前兆を把握する
ことができ、欠陥の発生予測を行うことができる。
【0060】このように、ウェハあるいは液晶ガラス基
板等のフォトリソ工程において、欠陥発生を予測しその
発生を事前にくい止めるように、生産装置を管理できる
ので、製造費用の削減及び生産効率の向上も図ることが
できる。
【0061】なお、本発明は、上記各実施の形態に限定
されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に
変形することが可能である。本実施形態では、連続する
1ロット20枚分の検査基板の画像を重ね合わせて重ね
合わせ画像を作成するとしたが、重ね合わせるべき枚数
はこの枚数に限られるものでなく、適宜重ね合わせ数を
変更調整することができる。
【0062】さらに、本発明は、液晶パネル,PDP,
FED等のフラットパネル用の基板や、半導体素子用ウ
ェハ等の基板等、種々の基板の検査について適用するこ
とができる。
【0063】また、実施形態に記載した手法は、計算機
に実行させることができるプログラムとして、例えば磁
気ディスク(フロッピーディスク、ハードディスク
等)、光ディスク(CD−ROM、DVD等)、半導体
メモリ等の記憶媒体に格納し、また通信媒体により伝送
して頒布することもできる。本装置を実現する計算機
は、記憶媒体に記録されたプログラムを読み込み、この
プログラムによって動作が制御されることにより上述し
た処理を実行する。
【0064】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、マ
クロ画像の加算蓄積画像を作成し解析するようにしたの
で、一枚単位では検出できない欠陥を検出したり、また
良品基板しか流れていない場合でも、プロセスの微妙な
変調を統計的に捕まえて欠陥の発生を時前に予測し欠陥
発生を回避させることが可能なマクロ検査装置及びプロ
セスモニタリング方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るマクロ検査装置の一
例を示す概略構成図。
【図2】加算蓄積画像の作成及び異常検出もしくは異常
予測の手順を示す図。
【図3】同実施の形態のマクロ検査装置から得られる加
算蓄積画像の一例を示す図。
【図4】ミクロ検査装置から得られる欠陥マップの一例
を示す比較図。
【図5】液晶パネル基板の製造プロセスを示す図。
【図6】加算蓄積画像の濃度ヒストグラムを示す図。
【符号の説明】
21…白色光源 22…フィルター回転ユニット 23…光ファイバ 24…フロスト 25…ハーフミラー 26…コリメートレンズ 27…基板 28…ズームレンズ 29…CCDカメラ 30…カメラコントローラ 31…画像処理装置 32…表示部 33…パソコン 34…モニター 35…ラインモニター 41…メタルハライドランプ 42…コリメートレンズ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 照明手段及び撮像手段を有し、製造プロ
    セスからの検査対象を撮像し、その撮像結果を処理する
    マクロ検査装置において、 前記撮像手段に取り込まれた前記検査対象の画像を加算
    蓄積させて加算蓄積画像を作成する画像処理手段と、 前記加算蓄積画像における濃度分布を統計処理し、その
    処理結果を解析することで、製造プロセスの良否を判定
    するプロセスモニタリング手段とを備えたことを特徴と
    するマクロ検査装置。
  2. 【請求項2】 照明手段及び撮像手段を有し、製造プロ
    セスからの検査対象を撮像し、その撮像結果を処理する
    ことで前記検査対象を順次検査するマクロ検査装置にお
    いて、 前記撮像手段から前記検査対象の画像を取り込み、この
    検査対象の画像からその平滑化画像を減算した結果を順
    次加算蓄積することにより、加算蓄積画像を作成する画
    像処理手段と、 前記加算蓄積画像における濃度分布を統計処理し、その
    処理結果を解析することで、製造プロセスの良否を判定
    するプロセスモニタリング手段とを備えたことを特徴と
    するマクロ検査装置。
  3. 【請求項3】 製造プロセスからの検査対象についてマ
    クロ画像を撮像し、 前記マクロ画像を加算蓄積させて加算蓄積画像を作成
    し、 前記加算蓄積画像における濃度分布を統計処理し、その
    処理結果を解析することで、前記製造プロセスの合否判
    定及び又は前記製造プロセスからの欠陥の発生予測を行
    うことを特徴とするプロセスモニタリング方法。
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