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KR101338576B1 - 화상 해석에 의해서 결함 검사를 실시하는 결함검사장치 - Google Patents

화상 해석에 의해서 결함 검사를 실시하는 결함검사장치

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KR101338576B1
KR101338576B1 KR1020087015334A KR20087015334A KR101338576B1 KR 101338576 B1 KR101338576 B1 KR 101338576B1 KR 1020087015334 A KR1020087015334 A KR 1020087015334A KR 20087015334 A KR20087015334 A KR 20087015334A KR 101338576 B1 KR101338576 B1 KR 101338576B1
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KR
South Korea
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analysis
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inspection object
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아키토시 가와이
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가부시키가이샤 니콘
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Abstract

본 발명의 결함검사장치는, 검사대상의 컬러 화상신호를 취득한다. 이 컬러 화상신호를 구성하는 복수의 신호성분에 기초하여, 복수의 분석화상을 얻는다. 이 복수의 분석화상마다 검사대상의 결함 검출을 실시한다. 이 분석화상마다 검출한 결함후보에 대해 차이를 검출함으로써, 검사대상이 연속하는 결함 개소에 복수의 결함이 존재하는지 아닌지를 판정한다.

Description

화상 해석에 의해서 결함 검사를 실시하는 결함검사장치{DEFECT INSPECTION DEVICE FOR INSPECTING DEFECT BY IMAGE ANALYSIS}
본 발명은, 화상 해석에 의해서 결함 검사를 실시하는 결함검사장치에 관한 것이다.
종래, 반도체 웨이퍼나 액정 기판의 현미경검사 등에 있어서, 검사대상의 화상신호를 데이터 해석함으로써, 결함 검출을 실시하는 장치가 알려져 있다(특허문헌 1 참조).
특허문헌 1 : 일본 특허공개공보 2003-302354호
그런데, 검사대상에 따라서는, 복수의 결함이 동일 영역에 중복하여 생기는 경우가 있다. 상술한 종래기술에서는, 결함 개소를 검출할 수 있더라도, 복수의 결함이 동일 영역에 중복하고 있는지 아닌지를 판단하는 것이 어렵다.
또한, 검사대상에 따라서는, 결함이 색의 조그마한 변화가 되어 나타나는 경우가 있다. 상술한 종래기술에서는, 이런 종류의 색의 조그마한 변화를 감도 좋게 검출하는 것이 어렵고, 결함 검출할 수 없다고 하는 점에서 개선의 여지가 있었다.
본 발명의 목적은, 검사대상의 결함 개소에, 복수의 결함이 생기고 있는지 아닌지를 판정하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 색의 조그마한 변화가 되어 나타나는 결함을 검출하는 기술을 제공하는 것이다
과제를 해결하기 위한 수단
《1》 본 발명의 제 1 결함검사장치는, 조명부, 화상 취득부, 및 결함 검출부를 구비한다.
조명부는, 검사대상을 조명한다.
화상 취득부는, 검사대상의 컬러 화상신호를 취득한다.
결함 검출부는, 화상 취득부가 취득한 컬러 화상신호에 기초하여, 검사대상의 결함을 검출한다.
한편, 이 결함 검출부는, 성분 추출부, 검출부, 및 판정부를 구비한다.
성분 추출부는, 컬러 화상신호를 구성하는 복수의 신호성분에 기초하여, 복수의 분석화상을 얻는다.
검출부는, 복수의 분석화상마다 검사대상의 결함 검출을 실시하여, 분석화상마다 결함후보를 검출한다.
판정부는, 복수의 분석화상의 사이에서 결함후보의 동일성을 판정하는 것에 의해, 검사대상의 결함 개소에 복수의 결함이 있는지 없는지를 판정한다.
《2》한편 바람직하게는, 성분 추출부는, 하기 6종류의 신호성분으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 2개의 신호성분을 화소치로 하여, 적어도 2개의 분석화상을 얻는다.
(1) 컬러 화상신호를 구성하는 3개의 신호성분
(2) 상기 신호성분으로부터 얻을 수 있는 색상/채도/명도의 3개의 신호성분
《3》 또한 바람직하게는, 검출부는, 분석화상마다, 결함후보의 중심(重心)위치와 세로방향의 길이와 가로방향의 길이를 구한다.
판정부에서는, 분석화상마다의 결함후보에 대해서, 중심 위치, 세로방향의 길이, 및 가로방향의 길이가 모두 동일하다고 평가되는 경우, 검사대상의 결함 개소에 하나의 결함이 존재한다고 판정한다. 한편, 중심 위치, 세로방향의 길이, 및 가로방향의 길이 중의 어느 한 쪽이 다르다고 평가된 경우, 검사대상의 결함 개소에 복수의 결함이 존재한다고 판정한다.
《4》 한편 바람직하게는, 검출부는, 미리 정해지는 레퍼런스 화상의 분석화상과 검사대상의 분석화상과의 차이에 기초하여, 결함후보를 검출한다.
《5》 또한 바람직하게는, 검출부는, 레퍼런스 화상의 분석화상과, 검사대상의 분석화상과의 화상 전체의 차이가 작아지도록, 검사대상의 분석화상을 전체적으로 레벨 보정한다.
《6》 한편 바람직하게는, 검출부는, 복수의 분석화상마다 미리 설정된 역치를 갖는다. 검출부는, 레퍼런스 화상의 분석화상과, 검사대상의 분석화상과의 차이를, 이 역치로 판정하는 것에 의해서, 결함후보를 검출한다.
《7》 본 발명의 제 2 결함검사장치는, 조명부, 화상 취득부, 및 결함 검출부를 구비한다.
조명부는, 표면에 막을 가지는 검사대상을 조명한다.
화상 취득부는, 검사대상의 컬러 화상신호를 취득한다.
결함 검출부는, 화상 취득부가 취득한 컬러 화상신호에 기초하여, 검사대상의 결함을 검출한다.
한편, 이 결함 검출부는, 성분 추출부, 및 검출부를 구비한다.
성분 추출부는, 컬러 화상신호의 채도와 색상 중 적어도 일방의 색정보에 기초하여, 색정보에 대응하는 화소치를 갖는 색정보 화상을 얻는다.
검출부는, 색정보 화상에 기초하여 검사대상의 결함 검출을 실시하여, 막 두께에 관련된 결함후보를 검출한다.
《8》한편 바람직하게는, 상기 《1》∼《7》중의 어느 한 항에 기재의 결함검사장치에 있어서, 현미경 광학계, 및 촬상부를 구비한다.
현미경 광학계는, 검사대상의 확대상을 형성한다.
촬상부는, 확대상을 촬상하여 컬러 화상신호를 생성한다.
상기의 화상 취득부는, 촬상부에서 생성되는 컬러 화상신호를 취득한다.
발명의 효과
본 발명의 제 1 결함검사장치는, 분석화상마다 결함후보를 검출한다. 이들 복수의 분석화상의 사이에서 결함후보를 비교함으로써, 검사대상의 결함 개소에 복수의 결함이 생기는지 또는 아닌지를 판정한다.
또한, 본 발명의 제 2 결함검사장치에서는, 채도 화상으로부터 결함후보를 검출한다. 따라서, 색의 조그마한 변화가 되어 나타나는 결함을, 채도 변화로서 검출하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 실시형태를 나타내는 설명도이다.
도 2는 실시형태의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 3은 검사조건 파일(16)에 격납되어 있는 결함별 색공간 선택 지침의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 촬상 화상의 비교를 나타내는 도면이다.
도 5는 RGB 화상의 비교를 나타내는 도면이다.
도 6은 RGB 화상의 신호 파형을 나타내는 도면이다.
도 7은 HSI (색상·채도·명도) 화상의 비교를 나타내는 도면이다.
도 8은 HSI (색상·채도·명도) 화상의 신호 파형을 나타내는 도면이다.
도 9는 촬상 화상의 비교를 나타내는 도면이다.
도 10은 RGB 화상의 비교를 나타내는 도면이다.
도 11은 RGB 화상의 신호 파형을 나타내는 도면이다.
도 12는 HSI (색상·채도·명도) 화상의 비교를 나타내는 도면이다.
도 13은 HSI (색상·채도·명도) 화상의 신호 파형을 나타내는 도면이다.
도 14는 현미경(100)의 외관도
도 15는 패턴의 선폭과 채도 변화와의 관계를 나타내는 도면이다.
도 1은, 본 발명의 일실시형태를 나타내는 설명도이다.
컬러카메라(1)는, 현미경(100)에 아답터 접속된다.이 현미경(100)의 광원(L) 은, 다이크로익 미러(dichroic mirror)(M)와 대물렌즈(현미경 광학계)(H)를 사이에 두고, 검사대상(T)을 조명한다. 검사대상(T)의 반사광은, 대물렌즈(H)와 다이크로익 미러(M)를 사이에 두고, 검사대상(T)의 확대상을 형성한다.
제어부(17)는, 데이터베이스 처리부(15)로부터, 검사조건 파일(16)을 취득한다. 이 검사조건 파일(16)내의 프로그램에 기초하여, 제어부(17)는, 검사대상(T)의 반송제어나, 검사대상(T)의 촬상 개소의 위치제어 등을 실시한다.
컬러카메라(1)는, 제어부(17)로부터의 지시에 따라서, 검사대상(T)의 확대상을 촬상하여, 검사화상(3a)을 생성한다.
도 14는, 이 현미경(100)의 외관을 나타내는 도면이다. 현미경(100)의 상자체(101)에는, 모터로 위치 제어되는 스테이지부(102)가 설치된다. 이 스테이지부(102) 위에는, 검사시료(T)를 설치하는 홀더부(103)가 설치된다. 검사시료(T)의 위쪽에는, 회전 구동되는 리볼버부(104)에 장착된 대물렌즈(H)가 설치된다. 광원(L)의 조명광은, 대물렌즈(H)를 통과하여, 검사시료(T)에 조사된다. 검사시료(T)로부터 돌아오는 빛은, 대물렌즈(H)에 입사된 후, 접안부(105) 및 컬러카메라(1)로 도입된다. 이 광로상에는, 초점 제어부(106)가 설치된다. 이 초점 제어부(106)는, 광학계{또는 검사대상(T)}를 광축방향에 위치 제어하는 것에 의해, 초점제어를 실시한다. 한편, 현미경 시스템으로서는, 이 현미경(100) 외에, 검사시료(T)의 반송장치나, 제어용 및 화상처리용의 컴퓨터 등이 설치된다.
도 2는, 이 검사화상(3a)의 신호처리의 순서를 나타내는 도면이다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하면서, 신호처리의 전체적인 흐름에 대해서 설명 한다.
스텝 S1 : 컬러카메라(1)는, RGB로 이루어지는 컬러 화상신호를 출력한다. 화상 메모리(2a)는, 컬러카메라(1)로부터 출력되는 검사화상(3a)(예를 들면, 검사대상인 실리콘 웨이퍼의 컬러 화상신호)을 기억한다.
스텝 S2 : 화상 메모리(2b)에는, 기준이 되는 레퍼런스 화상(3b)이 입력된다.
예를 들면, 이 레퍼런스 화상(3b)으로서는, 검사대상과 같은 종류의 대상물(우량품이 바람직하다)을 미리 촬영하여 생성하면 좋다. 또한 예를 들면, 검사대상이 실리콘 웨이퍼와 같이 주기성 패턴을 갖는 경우에는, 검사화상(3a)의 인접 패턴을 촬영하여, 레퍼런스 화상(3b)으로 해도 좋다. 이러한 레퍼런스 화상의 취득 순서에 대해서는, 검사조건 화일(16)안에 프로그램 해두면 좋다.
스텝 S3 : 색보정 처리부(5)는, 검사화상(3a)과 레퍼런스 화상(3b)에 대해서, 화상 전체의 차(색좌표차, 명도차)를 검출한다. 색보정 처리부(5)는, 이 색좌표차 및 명도차의 양쪽이 허용 범위내의 경우, 색보정 처리부(5)는 스텝 S5에 동작을 이행한다. 한편, 색좌표차 및 명도차 중의 어느 한 쪽이 허용 범위로부터 벗어나는 경우, 스텝 S4에 동작을 이행한다.
스텝 S4 : 명도차가 허용 범위로부터 벗어나는 경우, 색보정 처리부(5)는, 광원(L)의 밝기를 보정하여 다시 검사대상(T)의 촬상을 실시한다.
또한, 색좌표차가 허용 범위로부터 벗어나는 경우, 색보정 처리부(5)는, 색좌표차를 없애도록, 검사화상(3a)에 색보정(색좌표 변화 등)을 실시한다.
스텝 S5 : 필터링 처리부(4)는, 검사화상(3a)의 신호성분(RGB 등)을 처리하여, 적어도 2종류의 분석화상(6a)을 생성한다.
스텝 S6 : 필터링 처리부(4)는, 레퍼런스 화상(3b)의 신호성분(RGB 등)을 스텝 S5와 같게 처리하여, 분석화상(6a)에 대응되는 적어도 2종류의 분석화상(6b)을 생성한다.
스텝 S7 : 결함 검출 처리부(7)는, 분석화상(6a,6b)의 국소적인 차이를, 결함판별 조건파일(8)에 설정되는 역치 조건으로 판정하여, 결함후보를 선별한다. 결함후보 화상(6c)은, 선별된 결함후보의 화상이다.
스텝 S8 : 결함 선별 처리부(9)는, 이들 복수의 결함후보 화상(6c)의 결함후보에 대해 형상 패턴과 중심 위치를 검출한다. 검출된 결함후보 화상(6c)끼리의 형상 패턴과 중심 위치를 비교하여, 전부가 같은 경우는 동일 결함이라 판별하고, 어느 한 쪽이 다른 경우는 다른 결함이라 판별한다. 또한, 결함 선별 처리부(9)는, 판별 결과에 기초하여 결함 검출 화상(12a)을 생성한다.
스텝 S9 : 결함 분류 처리부(11)는, 결함 검출 화상(12a)의 종류를 분류조건 파일(10)에 조회하는 것에 의해 결함 검출 화상(12a)에 비치고 있는 결함의 결함 요인을 결정하여, 결함분류 결과정보(12b)로서 출력한다. 또한, 결함 분류처리부(11)는 결함 검출 화상(12a)을 결함 변환 처리부(13)로 보낸다.
스텝 S10 : 결함 변환 처리부(13)는, 분석화상의 종류마다 생성되는 결함 검출 화상(12a)을 화상 합성하여, 1매의 화상상에 복수 종류의 결함을 나타내는 결함 검출 화상(12c)을 생성한다. 또한, 결함 변환 처리부(13)는, 결함의 형상 패턴에 따라서, 결함 검출 화상(12a)에 결함의 윤곽정보를 나타내는 라인 패턴을 부가한다. 게다가, 결함 변환 처리부(13)는, 각 결함의 위치에, 결함 요인을 나타내는 색, 표, 또는 링크정보 등의 마킹을 실시해도 좋다.
스텝 S11 : 또한, 결함 변환 처리부(13)는, 분석화상의 종류마다 생성되는 결함 분류 결과 정보(12b)를 데이터 통합하는 것에 의해, 검사결과 정보(14)를 생성한다. 이 검사결과 정보(14)에는, 예를 들면, 결함위치(예를 들면, 검사대상(T)의 좌표 또는 다이 좌표에 의한 위치), 결함의 크기(X-Y-Diameter), 검출한 색성분, 결함요인 등의 데이터 리스트가 격납된다.
스텝 S12 : 제어부(17)는, 결함 검출 화상(12c)을 외부의 모니터 화면에 표시한다. 모니터 화면상에는, 상술한 마킹을 실시한 결함 화상이 표시된다.
이하, 본 실시형태의 특징적인 각부 동작에 대해 설명한다.
[분석화상의 생성에 대해]
다음에, 상술한 분석화상의 생성 동작에 대해 설명한다.
필터링 처리부(4)는, 검사화상(3a)의 신호성분에 기초하여, 하기 3종류의 분석화상을 우선 생성한다.
(1) R화상…검사화상(3a)의 R(빨강)의 신호성분을 화소치로 하는 분석화상
(2) G화상…검사화상(3a)의 G(초록)의 신호성분을 화소치로 하는 분석화상
(3) B화상…검사화상(3a)의 B(파랑)의 신호성분을 화소치로 하는 분석화상
다음에, 필터링 처리부(4)는, RGB의 신호성분에 기초하여, 예를 들면 하기 식의 계산을 실시하여, H(색상), S(채도), I(명도)의 신호성분을 추출한다.
[수 1]
Figure 112008045163999-pct00001
이러한 신호성분에 기초하여, 하기 3종류의 분석화상을 더 생성한다.
(4) H화상…검사화상(3a)의 H(색상)의 신호성분을 화소치로 하는 분석화상
(5) S화상…검사화상(3a)의 S(채도)의 신호성분을 화소치로 하는 분석화상
삭제
(6) I화상…검사화상(3a)의 I(명도)의 신호성분을 화소치로 하는 분석화상
필터링 처리부(4)는, 레퍼런스 화상(13b)의 신호성분에 대해서도, 상술한 6종류의 분석화상을 생성한다.
[결함요인과 분석화상과의 관계에 대해]
도 3은, 결함 요인별로, 어느 분석화상을 선택해야할 것인가를 나타내는 도면이다. 이 도 3중의 ○표시는, 선택해야 할 분석화상을 나타낸다. 도 3중의 -표시는, 선택의 필요가 특별히 없는 분석화상을 나타낸다.
예를 들면, 검사대상에 부착하는 먼지는, 검사화상(3a)에 국소적인 명암 변화를 일으키게 한다. 그 때문에, R화상, G화상, B화상, 및 I화상에 생기는 국소적 인 차이를 판정함으로써, 먼지의 결함을 검출할 수 있다.
또한 예를 들면, 검사대상의 표면에 부착한 상처도, 검사화상(3a)에 국소적인 명암 변화를 일으키게 한다. 그 때문에, R화상, G화상, B화상, 및 I화상에 생기는 국소적인 차이를 판정함으로써, 상처의 결함을 검출할 수 있다.
한편, 먼지와 상처에 대해서는, 국소적으로 생기는 명암 변화의 값과 그 개소의 윤곽 형상이 다르다. 따라서, 국소적인 명암 변화의 값이나, 그 명암 변화의 개소의 윤곽 형상에 기초하여, 먼지와 상처를 판별할 수 있다.
또한 예를 들면, 검사대상의 표면의 막두께 얼룩은, 반사광의 간섭상태를 변화시키기 위해서 파장 변화를 일으키게 한다. 그 때문에, 검사화상(3a)의 H화상(색상)과 S화상(채도)에 현저한 변화가 생기기 쉽다. 또한, 반사광의 파장 변화의 영향은, R화상(장파장역)에 현저하게 생기기 쉽다. 그 때문에, R화상, H화상, 및 S화상에 생기는 국소적인 차이를 판정함으로써, 막두께 얼룩의 결함을 판별할 수 있다.
또한 예를 들면, 검사대상의 이물(표면의 재질변화 등)은, 반사광의 분광 특성에 변화를 일으키게 한다. 이 분광 특성의 변화는, 검사화상(3a)의 H화상(색상)과 S화상(채도)에 현저하게 생긴다. 또한, 이 분광 특성의 변화는, G화상(중간 파장역)에도 현저하게 생기기 쉽다. 그 때문에, G화상, H화상, 및 S화상에 생기는 국소적인 차이를 판정함으로써, 이 재질 변화에 의한 결함을 판별할 수 있다.
또한 예를 들면, 검사대상의 패턴 붕괴는, 반사광의 확산 특성에 혼란을 일으키게 한다. 이 확산 특성의 혼란은, 검사화상(3a)의 H화상(색상)과 S화상(채도) 에 현저하게 생긴다. 또한, 이 확산 특성의 혼란은, G화상(중간파장역)과 B화상(단파장역)에도 생긴다. 그 때문에, H화상, S화상, G화상, 및 B화상에 생기는 국소적인 차이를 판정함으로써, 이 패턴 붕괴의 결함을 판별할 수 있다.
또한 예를 들면, 검사대상의 얼라이먼트 어긋남은, 반사광의 채도 변화와 명도 변화가 되어 나타난다. 그 때문에, S화상, 및 I화상에 생기는 국소적인 차이를 판정함으로써, 이 얼라이먼트 어긋남의 결함을 판별할 수 있다.
이상과 같이, 도 3에 나타내는 선택 지침에 따르는 것에 의해서, 필터링 처리부(4)는, 검출해야 할 결함 요인에 따른 적절한 분석화상을 생성하는 것이 가능하게 된다.
[색보정 처리부(5)의 동작의 특징]
검사화상(3a)과 레퍼런스 화상(3b)에는, 컬러카메라(1)의 촬영조건이나 조명조건 등의 차이에 의해서도, 차이가 생긴다. 그 때문에, 이런 종류의 차이를, 결함요인에 의한 차이를 구별하고, 결함후보를 결정하지 않으면 안된다.
여기에서는, 촬영조건이나 조명조건의 차이는 검사화상(3a)의 전체적인 차이가 되어 나타난다. 한편, 결함후보는, 검사화상(3a)의 부분적인 차이가 되어 나타난다. 이 점에 주목하여, 색보정 처리부(5)는, 검사화상(3a)과 레퍼런스 화상(3b)과의 신호성분의 차이의 절대치를 구하여, 이 절대치를 화상의 전체에 걸쳐서 가산한다.
색보정 처리부(5)는, 이 가산치가 나타내는 색좌표차가 최소가 되도록, 검사화상(3a)에 색보정을 실시한다.
또한, 색보정 처리부(5)는, 이 가산치가 나타내는 명도차가 최소가 되도록, 검사화상(3a)에 레벨 보정(계조 보정)을 실시한다.
한편, 가산치가 나타내는 명도차가, 결함판별 조건파일(8)에 설정되는 역치보다 큰 경우, 촬영 조건이나 조명 조건을 변경할 필요가 있다고 판단할 수 있다. 이 경우, 색보정 처리부(5)는, 검사화상(3a)과 레퍼런스 화상(3b)과의 차이에서 명도차를 구한다. 색보정 처리부(5)는, 이 명도차를 없애도록 광원(L)의 밝기, 또는 컬러카메라(1)의 노광 시간을 조정한다. 이 상태에서, 컬러카메라(1)는 검사대상(T)을 다시 촬영하여, 새로운 검사화상(3a)을 생성한다. 한편, 광원(L)의 밝기 조정을 실시하는 경우는, H성분과 S성분에 대해서는 가산치의 역치 판정으로부터 제외하는 것이 바람직하다.
또한, 촬영을 소정 회수 반복해도, 가산치가 결함판별 조건파일(8)의 역치보다 큰 경우, 그 검사대상(T)에 대해서는 검사대상으로부터 제외하는 것이 바람직하다. 한편, 제외한 검사대상(T)에 대해서는, 검사결과 정보(14)에 제외 기록으로서 보존된다.
[결함 검출 처리부(7)의 동작의 특징]
결함판별 조건파일(8)에는, 필터링 처리부(4)가 생성한 분석화상(6a,6b)의 종류마다, 그 분석화상(6a,6b)의 차이를 결함 판별하기 위한 역치가 격납된다. 이 결함판별 조건파일(8)은, 검사대상마다 실험적으로 결정하는 것이 바람직하다.
결함 검출 처리부(7)는, 분석화상(6a,6b)을 화소 단위와 비교하여, 국소적인 차이를 검출한다. 결함 선별 처리부(9)는, 이 국소적인 차이를, 결함판별 조건파 일(8)의 역치에 기초하여 판정하여, 결함후보를 선별한다.
[결함 선별 처리부(9)의 동작의 특징]
결함 선별 처리부(9)는, 결함후보 화상(6c)마다 화상 해석을 실시하여, 결함후보의 패턴형상 및 중심위치를 구한다. 예를 들면, 결함 선별 처리부(9)는, 신호성분 R, G, B, H, S, I의 결함후보 화상(6c)마다, 결함후보를 나타내는 화소치(2치 화상이라면 예를 들면 1)가 연속하는 화소영역에 대해서, 세로방향의 길이, 가로방향의 길이, 및 중심위치를 구한다.
또한, 결함 선별 처리부(9)는, 이 결함후보의 패턴 형상 및 중심 위치를, 다른 분석화상(R, G, B, H, S, I 등)의 사이에서 비교한다. 이 때, 다른 분석화상의 사이에서 패턴 형상 및, 중심 위치가 모두 일치한 경우, 결함 선별 처리부(9)는, 검사대상의 결함 개소에 하나의 결함 요인이 존재한다고 판정한다. 한편, 다른 분석화상의 사이에서 패턴 형상 및 중심 위치중의 한 쪽이 다르다고 평가된 경우, 결함 선별 처리부(9)는, 검사대상의 결함 개소에 복수의 결함 요인이 존재한다고 판정한다.
이러한 처리에 의해, 결함 선별 처리부(9)는, 단일의 결함후보가 존재하고 있는 개소와 복수의 결함후보가 중복하여 존재하고 있는 개소를 식별하는 것이 가능하게 된다.
한편, 패턴 형상의 차이나 중심 위치의 차이를 어디까지 일치하고 있는지에 대해서는, 결함판별 조건파일(8)에 미리 설정되어 있는 오차 허용치에 의해서 결정하는 것이 바람직하다.
실시예 1
본 실시형태의 실시예 1에 대해서 도 4 내지 도 13을 이용하여 설명한다.
실시예 1은, 검사대상(T)이 실리콘 웨이퍼상에 레지스터막을 설치한 경우에 있어서의 막두께 불량, 막두께 얼룩의 영역을 결함 화소로서 검출하는 예를 나타내는 것이다. 막두께 불량은, 막두께가 너무 두껍거나 너무 얇거나 하는 것을 의미한다. 막두께 얼룩은, 막두께가 균일하지 않고, 얼룩이 있는 것을 의미한다.
도 4에는, 컬러카메라(1)로 촬상된 검사화상(3a)과 레퍼런스 화상(3b)을 그대로 비교한 결과를 나타낸다. 도 4로부터 분명한 바와 같이, 비교결과(결함후보 화상)에는 결함이 발견되지 않는다. 이 케이스에서는, 검사화상의 결함 부분에, 차이가 생기지 않았기 때문이다.
도 5[a]∼[c]는, 이 검사화상(3a)의 신호성분 RGB를 분리 추출하여, R화상/G화상/B화상을 생성한 것이다. 도 5[a]∼[c]에 나타내는 결함후보 화상에 있어서, 회색∼백색의 영역은, 차이를 일으킨 영역(결함후보의 범위)이다. 한편, 결함후보 화상의 검은 영역은, 차이를 일으키지 않았던 영역을 나타낸다. 도 6[a]∼[c]에는, 이들 R화상/G화상/B화상의 신호파형을 나타낸다.
도 7[a]∼[c]은, 검사화상의 신호성분 RGB를, 상술한 식[1]∼[3]에 대입하여, H화상/I화상/S화상을 생성한 것이다. 도 7[a]∼[c]에 나타내는 결함후보 화상에 있어서, 회색∼백색의 영역은, 차이를 일으킨 영역(결함후보의 범위)이다. 한편, 결함후보 화상의 검은 영역은, 차이를 일으키지 않았던 영역을 나타낸다. 도 8[a]∼[c]에는, 이들 S화상/I화상/H화상의 신호파형을 나타낸다.
검사대상(T)의 막두께의 변화는, 반사광에 간섭 상태의 변화를 일으키게 하고, 검사화상에 색상(H)과 채도(s)의 변화를 일으키게 한다. 또한, 장파장역의 반사 특성도 변화하기 때문에, 검사화상에 적색(R)의 변화가 생긴다. 그 때문에, 도 5 내지 도 8에 나타내는 바와 같이, 막두께의 결함은, H화상/S화상/R화상에 대해 검출 가능해진다.
특히 중요한 점은, 도 8[c]에 나타내는 바와 같이, 검사화상의 H화상에, 배선 패턴(검사화상의 세로 라인)의 근방에 생기는 국소적인 막두께 얼룩이, 현저하게 나타나는 점이다. 엄밀하게는, 검사화상의 S화상에 대해서도, 도 8[a]에 나타내는 바와 같이, 배선패턴의 근방의 국소적인 막두께 얼룩은 나타난다. 그러나, S화상에 대해서는, 광역에 생기는 막두께 얼룩의 채도 변화에 숨겨지기 때문에, 이 국소적인 막두께 얼룩을 단순하게 구별할 수 없다.
본 실시예에서는, R화상/S화상/H화상의 결함후보 화상에 있어서, 결함후보의 중심 위치와 세로방향의 길이와 가로방향의 길이를 구한다. 이들 결함후보의 특징을, R화상/S화상/H화상의 사이에서 비교한다.
그 결과, R화상과 S화상에 대해서는, 결함후보의 특징이 모두 일치한다. 이 경우, 공통되는 광역의 결함후보(막두께 얼룩)에 대해서는, 하나의 결함이라 판정할 수 있다.
한편, H화상에 대해서는, R화상 및 S화상과 비교하여, 결함후보의 특징이 1개 이상 다르다. 따라서, H화상에 국소적으로 생긴 결함후보(막두께 얼룩)에 대해서는, 광역의 막두께 얼룩과는 별도 결함이라고 판정할 수 있다.
실시예 2
본 실시형태의 실시예 2에 대해서 도 9 내지 도 13을 이용하여 설명한다.
실시예 2는, 검사대상(T)이 실리콘 웨이퍼으로서, 실리콘 웨이퍼상에 배선 패턴과 배선 패턴 사이에 산화막을 설치한 경우를 예로 하고 있다. 여기에서는, 배선 패턴의 상처, 및 막두께의 불량을, 결함 검출하는 것이다.
도 9에는, 컬러카메라(1)로 촬상된 검사화상(3a)과 레퍼런스 화상(3b)을 그대로 비교한 결과를 나타낸다. 도 9로부터 분명한 바와 같이, 비교결과(결함후보 화상)에는 결함후보가 검출된다. 그러나, 이 케이스에서는, 패턴의 상처와 막두께 불량을 구별할 수 없다.
도 10[a]∼[c]은, 이 검사화상(3a)의 신호성분 RGB를 분리 추출하여, R화상/G화상/B화상을 생성한 것이다. 도 10[a]∼[c]에 나타내는 결함후보 화상에 있어서, 회색∼백색의 영역은, 차이를 일으킨 영역(결함후보의 범위)이다. 한편, 결함후보 화상의 검은 영역은, 차이를 일으키지 않았던 영역을 나타낸다. 도 11[a]∼[c]에는, 이들 R화상/G화상/B화상의 신호파형을 나타낸다.
도 12[a]∼[c]는, 검사화상의 신호성분 RGB를, 상술한 식[1]∼[3]에 대입하여, H화상/I화상/S화상을 생성한 것이다. 도 12[a]∼[c]에 나타내는 결함후보 화상에 있어서, 회색∼백색의 영역은, 차이를 일으킨 영역(결함후보의 범위)이다. 한편, 결함후보 화상의 검은 영역은, 차이를 일으키지 않았던 영역을 나타낸다. 도 13[a]∼[c]에는, 이들 H화상/S화상/I화상의 신호 파형을 나타낸다.
통상, 상처의 결함은, 반사광의 확산 상태를 변화시켜, 검사화상에 명암 변 화를 일으키게 한다. 한편, 검사대상(T)의 정규의 패턴도, 검사화상에 명암 변화를 일으키게 하지만, 레퍼런스 화상과의 비교에 의해, 상처를 선별할 수 있다. 따라서, 상처의 결함은, 도 9 내지 도 13에 나타내는 바와 같이, R화상/G화상/B화상/I화상으로부터 검출 가능해진다. 다만, R화상에 대해서는, 막두께의 결함이 중복되기 때문에, 상처의 결함을 검출할 수 없다. 또한, I화상에 대해서도, R화상의 변화가 반영되기 때문에, 막두께의 결함이, 상처의 결함과 일부 중복하고 있다. 따라서, 막두께 불량과 중복하는 상처의 결함에 대해서는, G화상 및 B화상으로부터 검출할 수 있다.
본 실시예에서는, 결함후보가 검출된 분석화상(R화상/G화상/B화상/H화상/S화상/I화상)에 있어서, 결함후보의 중심 위치와 세로방향의 길이와 가로방향의 길이를 구한다. 이들 결함후보의 특징을, 분석화상의 사이에서 비교한다.
그 결과, G화상과 B화상에 대해서는, 결함후보의 특징이 모두 일치한다. 이 경우, 공통되는 결함후보에 대해서는, 상처에 의한 결함이라고 판정할 수 있다.
또한, R화상과 H화상과 S화상에 대해서는, 결함후보의 특징이 전부 일치한다. 이 경우, 공통되는 결함후보에 대해서는, 막두께에 의한 결함이라고 판정할 수 있다.
도 15는, 패턴 선폭의 변화와, 분석화상(R화상/G화상/B화상/S화상)의 콘트라스트 변화와의 관계를 나타낸 도면이다. 검사시료(T)의 노광량을 0.5mJ씩 변화시킴으로써, 검사시료(T)의 패턴 선폭을 서서히 변화시킨다. 이들 검사시료(T)중, 도 15의 가로축 중앙에 나타내는 No.11이 최적인 노광량으로 형성된 것이다. 이 도 15에 나타내는 바와 같이, 노광량(패턴 선폭)이 변화하면, 상술한 분석화상 중에서, S화상의 콘트라스트가 가장 민감하게 변화한다. 따라서, S화상의 변화를 검출함으로써, 노광량의 결함이나, 패턴 선폭의 결함을 고감도로 검출하는 것이 가능하게 된다. 또한, 콘트라스트의 허용범위(상한역치, 하한역치 등)를 미리 정해 두면, 노광량이나 패턴 선폭의 불량 여부의 판별이 가능하게 된다.
상술의 설명으로부터 분명한 바와 같이, 색공간 정보로 분해하여 상위를 구하면, 조그마한 색의 차이에 의한 차가 화상에 의해서 명확하게 나타나게 된다. 이것은, HSI의 색공간에 한정되는 것은 아니다. HSV나 HLS, CMY의 색공간 정보로 분해한 경우에 대해서도 마찬가지이다. 또한, 색공간 정보마다 검출된 결함후보에 대해서는, 연속하는 각 결함후보 화소의 화소군의 세로방향의 화소수와, 가로방향의 화소수와 이 영역의 중심 위치를 구하여, 논리 곱을 취하면 동일 개소과 겹쳐지는 결함도 분할 혹은 통합하는 것이 가능하다.
(부기 사항)
이상의 사이클을 각 검사점마다 반복함으로써, 검사대상(T)(예를 들면, 웨이퍼 표면)에 중복하는 복수의 결함을 확실히 검출할 수 있다. 즉, 하나의 컬러화상으로부터 얻을 수 있는 복수의 색공간 정보를 검사정보로서 이용할 수 있고, 인간의 눈에는 보이고 있는 결함을 검사장치로 검출할 수 있게 되는 것 외, 인간의 눈으로는 분별하기 어려운 결함도, 색공간 정보의 차를 검사정보로서 사용하는 것에 의해 검출할 수 있다
이상의 예에 있어서는, 색공간 정보로서 RGB, HSI의 색공간으로 분해한 예를 나타냈지만, 상기한 바와 같이 다른 색공간 변환을 이용하거나, 2종류 이상의 색성분을 화소치 단위로 연산하여, 보다 강조하는 필터 처리를 이용해도 좋다.
한편, 본 발명은, 그 정신 또는 주요한 특징으로부터 일탈하는 일 없이, 다른 여러 가지 형태로 실시할 수 있다. 그 때문에, 상술의 실시예는 모든 점에서 다른 예시에 불과하여, 한정적으로 해석해서는 안된다. 본 발명의 범위는, 특허청구의 범위에 의해서 나타내는 것으로서, 명세서 본문에는, 아무런 구속이 되지 않는다. 게다가 특허청구의 범위의 균등 범위에 속하는 변형이나 변경은, 모두 본 발명의 범위내의 것이다.
[산업상의 이용 가능성]
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 결함검사장치 등에 이용 가능한 기술이다.

Claims (11)

  1. 검사대상을 조명하는 조명부와,
    상기 조명부에서 조명된 상기 검사대상으로부터의 반사광을 수광하고, 상기 검사대상을 촬상하는 촬상부와,
    상기 검사대상의 임의의 영역에 대해서의 화상의 복수의 컬러 신호성분에 기초하여, 화소치로 하는 신호성분이 서로 다르고, 또한 상기 영역의 적어도 일부를 서로 공유하는 복수의 분석화상을 얻는 성분 추출부와,
    복수의 상기 분석화상 중, 적어도 2개의 분석화상으로부터 각각 결함을 검출하는 검출부와,
    상기 검출부에 의하여 결함이 검출된 제1 분석화상과, 상기 검출부에 의하여 결함이 검출된 제2 분석화상을 비교하는 화상 처리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 결함검사장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 성분 추출부는,
    3개의 상기 컬러 신호성분과, 상기 3개의 컬러 신호성분으로부터 얻을 수 있는 색상/채도/명도의 3개의 신호성분의 6개의 신호성분으로부터, 검출해야 할 결함요인에 따라 선택한 적어도 2개의 신호성분을 화소치로 하여, 적어도 2개의 분석화상을 얻는 것을 특징으로 하는 결함검사장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 화상 처리부는,
    상기 제1 분석화상과 상기 제2 분석화상 각각의 화상에서, 상기 결함의 중심 위치와 세로방향의 길이와 가로방향의 길이를 구하고,
    상기 제1 분석화상과 상기 제2 분성화상의 상기 결함에 대하여, 상기 중심위치, 상기 세로방향의 길이, 및 상기 가로방향의 길이 중 어느 하나가 다를 경우, 상기 검사대상의 상기 영역에 복수의 결함요인이 존재한다고 판정 처리하는 것을 특징으로 하는 결함검사장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출부는,
    레퍼런스 화상의 분석화상과, 상기 검사대상의 분석화상과의 차이에 기초하여, 상기 결함을 검출하는 것을 특징으로 하는 결함검사장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 검출부는, 상기 레퍼런스 화상의 분석화상과 상기 검사대상의 분석화상과의 화상 전체의 차이가 작아지도록, 상기 검사대상의 분석화상을 전체적으로 레벨 보정하는 것을 특징으로 하는 결함검사장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 검출부는,
    복수의 상기 분석화상마다 미리 설정된 역치를 갖고,
    레퍼런스 화상의 분석화상과, 상기 검사대상의 분석화상과의 차이를, 상기 역치로 판정하는 것에 의해서, 상기 결함을 검출하는 것을 특징으로 하는 결함검사장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 검사대상은 표면에 막을 가지고,
    상기 성분 추출부는, 적어도 복수의 상기 컬러 신호성분으로부터 얻어진 채도에 기초한 색정보에 대응하는 화소치를 가지는 색정보 화상을 취득하고,
    상기 검출부는, 상기 색정보 화상에 기초하여 상기 검사대상의 결함 검출을 수행하고, 상기 막의 두께에 관한 결함을 검출하는 것을 특징으로 하는 결함검사장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 촬상부는, 상기 검사대상을 촬상하여 컬러 화상신호를 생성하고,
    상기 성분 추출부는, 상기 촬상부로부터 출력된 상기 컬러 화상신호를 구성하는 복수의 상기 컬러 신호성분에 기초하여 복수의 상기 분석 화상을 얻는 것을 특징으로 하는 결함검사장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    복수의 상기 분석 화상은, 상기 영역을 서로 공유하는 화상인 것을 특징으로 하는 결함검사장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출부는, 상기 제1 분석화상으로부터 제1 결함을 검출하고, 상기 제2 분석화상으로부터 제2 결함을 검출하고,
    상기 화상 처리부는, 상기 제1 결함과 상기 제2 결함을 비교하는 것에 의하여, 상기 제1 결함과 상기 제2 결함이 다른 결함요인에 기인하는지, 혹은 같은 결함요인에 기인하는지를 판정 처리하는 것을 특징으로 하는 결함검사장치.
  11. 제 3 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 결함요인은, 상기 검사대상에 부착한 먼지, 상기 검사대상에 부착한 상처, 표면에 막이 형성되는 상기 검사대상의 막두께 얼룩, 상기 검사대상의 표면에 있어서의 재질의 변화, 표면에 패턴이 형성되는 상기 검사대상의 패턴 붕괴, 및 상기 검사대상의 얼라이먼트 어긋남 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 결함검사장치.
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