JPH06194135A - 欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板上に形成されている被検査パターンと基
板周辺部に形成されている被検査パターンの両者同時に
欠陥検査を行うことができる欠陥検査装置を提供する。 【構成】 検査対象である被検査パターンが形成されて
いる基板を照射する光源として、基板に対する分光透過
率の高い波長で且つ被検査パターンに対する分光透過率
の低い波長成分を含む光源を用い、光源からの光を検査
対象に照射するための照射光学系と、基板を固定する基
板固定手段と、検査対象を透過した光を受光するための
受光手段と、受光された光を処理し、欠陥のない基板と
比較し結果を表示する画像処理手段とからなる構成とし
た。 【効果】 本発明により、両被検査パターンを同時に検
査することができるようになり、検査に必要なコストの
低減と時間の短縮が期待される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基板上及び基板周辺部
に形成された被検査パターンの欠陥検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近の半導体や微細加工技術の進歩によ
り、図２のようなＬＳＩチップを取り付けるＴＡＢ（Ta
pe Automated Bonding）などの基板上及び基板周辺部に
形成される被検査パターンの微細化は、ますます進んで
きた。ＴＡＢなどに限らず、基板上及び基板周辺部に形
成される被検査パターンの微細化により不良低減のた
め、微細な被検査パターンの検査の必要性が増大してい
る。現在は、人間による目視検査や装置による自動欠陥
検査が行われている。この種の欠陥検査には、基板上に
形成された被検査パターンと、基板上ではなくその周辺
部（図２のように基板の上に穴があいている場合にはそ
の穴の周辺部を含む）に形成された被検査パターンの２
種類の検査が必要である。

【０００３】基板周辺部に形成された比較的規則性のあ
るパターンの欠陥を検査する装置として従来、可視光を
用いて、被検査パターンを透過させその影絵を、光学的
あるいは電子計算機によりフーリエ変換を行い、空間周
波数領域で被検査パターンの曲がり・細り・太り・欠落
等の欠陥を検出する欠陥検査装置がある。あるいは、被
検査パターンの影絵そのものをＣＣＤなどの受光素子上
に結像させ、デジタル画像処理装置を用いて欠陥検査を
行っていた。これらの欠陥検査装置は、基板周辺部の被
検査パターンの欠陥検査において、有効な手段である。
検査対象である基板が透明な場合には、同様の装置によ
り透過光による基板上の被検査パターンの検査が可能で
ある。しかし、透明基板でない場合はこの欠陥検査装置
では基板上の被検査パターンの欠陥検査は対処出来な
い。

【０００４】また、被検査パターンの影絵のような透過
光ではなく、被検査パターンの反射光をＣＣＤなどの受
光素子で受け、コンピュータ等でデジタル画像処理を行
い欠陥を検査する装置もある。これは、被検査パターン
からの反射光強度が十分ある場合には、基板周辺部の被
検査パターンの検査には十分有効な手段である。

【０００５】さらに、基板上に形成された被検査パター
ンの欠陥検査は、光で基板を照明し、その反射光をＣＣ
Ｄカメラ等の受光素子で受光し、デジタル画像処理装置
を用いて欠陥検査を行うものがある。この方法では、基
板上の凹凸を検査する事が出来るので基板上の被検査パ
ターンに絶縁膜等の皮膜が無い場合には十分被検査パタ
ーンの検査を行うことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、基板上
に形成される被検査パターンと基板周辺部に形成される
被検査パターンの両者を検査するには、基板上と基板周
辺部の被検査パターンの２種類の検査を別々に行わなけ
ればならず、基板上と基板周辺部に形成された被検査パ
ターンを同時に検査する事は出来ないので、その検査工
程や時間が増え、コストが高くなってしまうという課題
があった。さらに、検査対象である基板が透明でなく、
基板上の被検査パターンを絶縁膜等の皮膜で被われてい
る場合には、基板上の被検査パターンを直接検査する事
が出来ないという課題があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、上記課題を解決
するために、本発明は、基板上及び基板周辺部に形成さ
れた被検査パターンの形状を検査する装置において、検
査対象である被検査パターンが形成されている基板を照
射する光源として、前記基板に対する分光透過率の高い
波長で且つ前記被検査パターンに対する分光透過率の低
い波長成分を含む光源を用い、前記光源からの光を前記
検査対象に照射するための照射光学系と、検査対象であ
る前記基板を固定する基板固定手段と、前記検査対象を
透過した光を受光するための受光手段と、受光された光
を処理し、欠陥のない基板と比較し結果を表示する画像
処理手段とからなる構成とした。

【０００８】

【作用】図２のような被検査パターンが形成されている
基板を照射する光源として、前記基板に対する分光透過
率の高い波長で且つ前記被検査パターンに対する分光透
過率の低い波長成分を含む光源を用いる。そして、基板
に対する分光透過率の高い波長で且つ前記被検査パター
ンに対する分光透過率の低い波長成分だけを波長フィル
ター等で取り出し、基板上に照射する。もちろん、この
光源が、目的とする波長成分のみを持つ単色光源である
ならば、本装置は波長フィルターを必要としない。

【０００９】この基板に上記方法で得た光を照射する
と、この基板はこの波長に対して透明であり、また基板
上の被検査パターンは、この波長に対して不透明である
ので、基板上の被検査パターンの形状のみ得る事ができ
る。また基板周辺部の被検査パターンの形状も同時に得
ることができる。この得られた被検査パターンを受光光
学系を通し受光素子で受光しデジタル画像処理装置等で
処理し、欠陥のない被検査パターンから得られたデータ
と比較照合し、欠陥検査を行う。

【００１０】

【実施例】本発明による実施例を図を用いて説明する。
図１は、本発明による欠陥検査装置の１実施例の構成図
である。光源１は、検査対象である基板４に対する分光
透過率の高い波長で且つ被検査パターンに対する分光透
過率の低い波長成分を含む。この光源１からの光を検査
対象に照射するための照射光学系は、照射用レンズ２と
基板に対する分光透過率の高い波長で且つ被検査パター
ンに対する分光透過率の低い波長成分のみを透過する波
長フィルター３からなる。検査対象である前記基板を固
定する基板固定手段は、基板固定治具５からなり、検査
対象を透過した光を受光するための受光手段は、受光用
レンズ６と受光素子７からなる。受光素子７で受光され
た光強度分布を処理し、欠陥のない基板と比較し結果を
表示する画像処理手段は、画像処理装置からなる。

【００１１】検査対象である基板４に対する分光透過率
の高い波長で且つ被検査パターンに対する分光透過率の
低い波長成分を含む光源１から照射された光束は、照射
用レンズ２により所定の径を有する光束に広げられる。
この広げられた光束は、基板に対する分光透過率の高い
波長で且つ被検査パターンに対する分光透過率の低い波
長成分のみを透過する波長フィルター３を透過し、検査
対象である基板４に照射される。この基板４は基板固定
治具５により固定されている。受光用レンズ６は、この
被検査パターンが受光素子７上に結像されるように配置
されている。そして、受光素子７上に得られた被検査パ
ターンは、画像処理装置８に取り込まれ、欠陥の無い被
検査パターンから得られたデータと比較照合し、被検査
パターンの欠陥検査を行う。

【００１２】波長フィルター３により、基板４に対する
分光透過率の高い波長で且つ被検査パターンに対する分
光透過率の低い波長成分をもつ光束が基板４に照射され
る。すると、この波長に対して基板は、透明であり、被
検査パターンは不透明であるので、基板４を透過した光
束により、基板上に形成されている被検査パターンの形
状のみが、その被検査パターンの光強度分布として得ら
れる。また、基板周辺部に形成されている被検査パター
ンの形状も光強度分布として同時に得ることができる。
この同時に得られた両者の被検査パターンは、受光用レ
ンズ６により受光素子７に結像される。このデータをコ
ンピュータ８に取り込みデジタル画像処理を行い、あら
かじめ欠陥の無い被検査パターンのデータを取得してお
き、この欠陥の無い被検査パターンと比較照合し、欠陥
検査を行う。

【００１３】ここで、波長フィルター３を用いなくとも
検査することは可能であるが、波長フィルター３を用い
ないと被検査パターン以外の基板と基板の無い部分を透
過した光束の光量の差が大きくなり、被検査パターンと
のコントラストが悪くなり、適当な閾値処理を施す必要
がある場合がある。

【００１４】また、光源１が、本波長成分のみを持つ単
色光源であるならば、本装置は波長フィルターを必要と
しないことは言うまでもない。図３は、本発明による欠
陥検査装置の他の実施例の構成図である。図１の実施例
と同じ構成部は説明を省略あるいは簡単にする。

【００１５】検査対象である被検査パターンが形成され
ている基板を照射する光源は、基板に対する分光透過率
の高い波長で且つ被検査パターンに対する分光透過率の
低い波長のレーザー２０１とし、光源からの光を前記検
査対象に照射するための照射光学系はビームエキスパン
ダー２０２からなる。検査対象を透過した光を受光する
ための受光光学系は、フーリエ変換用レンズ（以下ＦＴ
用レンズと略す）２０３とフーリエ変換用受光素子（以
下ＦＴ用受光素子）２０４からなる。他の構成は図１の
実施例の構成と同じであるので構成の説明を省略する。

【００１６】基板に対する分光透過率の高い波長で且つ
被検査パターンに対する分光透過率の低い波長のレーザ
ー２０１から照射された光束は、ビームエキスパンダー
２０２により所定の径を有する平行光束に広げられる。
この平行光束は、図１の実施例同様に基板固定治具５に
固定された検査対象である基板４に照射され、基板４を
透過する。この波長成分を有するレーザー光束が基板４
を透過することで、図１の実施例の場合と同様に、基板
上および基板周辺部の被検査パターンの光強度分布のみ
が得られる。ＦＴレンズ２０３は、ＦＴレンズ２０３の
前焦点面に基板４が、後焦点面にＦＴ用受光素子２０４
が位置するように配置する。すると、基板４を透過した
被検査パターンの光強度分布は、ＦＴレンズ２０３によ
りＦＴ用受光素子２０４上でフーリエ変換される。この
被検査パターンのフーリエ変換された光強度分布をＦＴ
用受光素子２０４で受光し、画像処理装置８に取り込
む。あらかじめ欠陥の無い被検査パターンから得られた
データと、この検査対象である基板４から得られた被検
査パターンとを比較照合し、欠陥検査を行う。

【００１７】被検査パターンの光強度分布をフーリエ変
換することにより、シフトインバリアントになり、多少
基板４が位置ズレを起こしてもそのフーリエ変換像に与
える影響が少なく、非常に良好な欠陥検査結果を得るこ
とができる。また、欠陥の特徴がよく反映される特定の
空間周波数領域のみについて比較照合を行えばよく、必
ずしも得られたフーリエ変換像全体を比較照合する必要
はない。特定の空間周波数領域のみの比較を行う場合に
は、その比較照合に必要な計算時間の短縮が可能であ
る。

【００１８】図４は、本発明による欠陥検査装置の他の
実施例の構成図である。本実施例は、図１の実施例で受
光素子上に得られた被検査パターンに高速フーリエ変換
（以下ＦＦＴと略す）をほどこし空間周波数成分に変換
し後、比較照合を行うものである。以下図１の実施例と
同じ構成部は、一部説明を省略あるいは簡単にする。

【００１９】本実施例において、受光された光強度分布
を処理し、欠陥のない基板と比較し結果を表示する画像
処理手段は、高速フーリエ変換を行うＦＦＴ３０１と画
像処理装置からなる。他の構成は図１の実施例の構成と
同じであるので構成の説明を省略する。

【００２０】受光素子７上で得られる被検査パターンに
対応する光強度分布は、図１の実施例と全く同じものが
得られる。つまり、検査対象である基板４の基板上及び
基板周辺部の被検査パターンのみが得られている。この
得られた被検査パターンの光強度を受光素子７で受光
し、ＦＦＴ３０１に入力をする。すると、被検査パター
ンは、被検査パターンの空間周波数成分に変換され、画
像処理装置８に取り込まれる。その後、画像処理装置８
において、あらかじめ取得しておいた欠陥の無い場合の
ものと比較照合し欠陥を検査する。本実施例は、結果と
しては図３の実施例と同じ検査方法である。しかし、図
３のＦＴ用受光素子は、高いダイナミックレンジが要求
されるが、図４の実施例では比較的低いダイナミックレ
ンジの受光素子であっても実現可能である。

【００２１】図５は、本発明による欠陥検査装置の他の
実施例である。本実施例は、図１の実施例と図４の実施
例を組み合わせたものであるので、以下説明を一部省略
あるいは簡単にする。本実施例において、受光された光
強度分布を処理し、欠陥のない基板と比較し結果を表示
する画像処理手段は、高速フーリエ変換を行うＦＦＴ３
０１と、このフーリエ変換された像とフーリエ変換をか
ける前の受光素子７に受光された光強度分布の両者を処
理する画像処理装置８からなる。他の構成は図１の実施
例の構成と同じであるので構成の説明を省略する。

【００２２】図１、図４の実施例と同様に、検査対象で
ある基板４の基板上あるいは基板周辺部の被検査パター
ンが光強度分布として受光素子７上に得られる。得られ
た被検査パターンをＦＦＴ３０１に入力し、空間周波数
成分に変換する。その後画像処理装置８に取り込み、比
較照合し欠陥検査を行う。ここでの欠陥検査では、欠陥
の有無や種類は検査する事が出来るが、フーリエ変換を
行っているので欠陥の位置を検査することが出来ない。
そこで、この検査で欠陥があった場合に更に、光強度分
布として受光素子７上で得られる被検査パターンをその
まま画像処理装置８に取り込み、欠陥の位置検査を行
う。このため、欠陥の位置まで検査した場合おいて、欠
陥が無い場合には後者の検査をする必要がないので、被
検査パターンを直接画像処理装置８で比較照合し欠陥を
検査するよりも、検査時間の短縮ができる。

【００２３】図６は、本発明による欠陥検査装置の他の
実施例である。本実施例は、図５の実施例のフーリエ変
換部分を光学的に行う場合の実施例であるので、説明を
一部省略あるいは簡単にする。本実施例において、検査
対象を透過した光を受光するための受光手段は、受光用
レンズ６とハーフミラー５０１と受光素子７とＦＴ用受
光素子２０４からなる。他の構成は、図３の実施例の構
成と同じであるので構成の説明を省略する。

【００２４】ハーフミラー５０１は、受光用レンズ６と
受光素子７の間に置かれ、受光素子７は、ハーフミラー
を透過した被検査パターンの光強度分布を結像できる位
置に設置されている。また、ハーフミラーで反射した被
検査パターンの光強度分布のフーリエ変換像が得られる
位置にＦＴ用受光素子２０４を配置した。２つの受光素
子の配置は、必ずしもこのような配置にする必要はな
く、被検査パターンの光強度分布とそのフーリエ変換像
が得られる位置に配置されていればよい。

【００２５】ＦＴ用受光素子２０４で得られた空間周波
数成分を画像処理装置８に取り込み、比較照合し欠陥検
査を行う。ここでの欠陥検査では、図５の実施例の場合
と同様に欠陥の有無や種類は検査する事が出来るが、欠
陥の位置を検査することが出来ない。そこで、この検査
で欠陥があった場合に更に、光強度分布として受光素子
７上で得られる被検査パターンを画像処理装置８に取り
込み、欠陥の位置検査を行う。欠陥が無い場合には後者
の検査をする必要がないので、被検査パターンを直接画
像処理装置８で比較照合し欠陥を検査するよりも、検査
時間の短縮ができる。また、図５の実施例のＦＦＴ３０
１を使用せず、光学的にフーリエ変換を行っているの
で、図６の実施例は図５の実施例よりもさらに検査時間
の短縮ができる。

【００２６】

【発明の効果】このように、基板に対する分光透過率の
高い波長で且つ被検査パターンに対する分光透過率の低
い波長成分をもつ光束を用いる事により、基板上に形成
された被検査パターンと基板周辺部に形成された被検査
パターンの両者を同時に検査することができるようにな
った。基板上および基板周辺部の被検査パターンの欠陥
検査には、従来２つの装置が必要であり、基板上および
基板周辺部の被検査パターンを別々に検査しなければな
らなかったが、本発明により、両被検査パターンを同時
に検査することができるようになり、検査に必要なコス
トの低減と時間の短縮が図れた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による欠陥検査装置の１実施例の構成図
である。

【図２】検査対象となる基板と基板上及び基板周辺部に
形成されている被検査パターンの説明図である。

【図３】本発明による欠陥検査装置の他の実施例の構成
図である。

【図４】本発明による欠陥検査装置の他の実施例の構成
図である。

【図５】本発明による欠陥検査装置の他の実施例の構成
図である。

【図６】本発明による欠陥検査装置の他の実施例の構成
図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ 照射用レンズ ３ 波長フィルター ４ 基板 ５ 基板固定治具 ６ 受光用レンズ ７ 受光素子 ８ 画像処理装置 １０１ 基板 １０２ 被検査パターン ２０１ レーザー ２０２ ビームエキスパンダー ２０３ ＦＴレンズ ２０４ ＦＴ用受光素子 ３０１ ＦＦＴ ５０１ ハーフミラー

フロントページの続き (72)発明者 山本 修平 東京都江東区亀戸６丁目31番１号 セイコ ー電子工業株式会社内 (72)発明者 武居 利治 千葉県船橋市豊富町585番地 住友セメン ト株式会社オプトエレクトロニクス研究所 内 (72)発明者 竹村 安弘 千葉県船橋市豊富町585番地 住友セメン ト株式会社オプトエレクトロニクス研究所 内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検査対象である基板上及び基板周辺部に
   形成された被検査パターンの形状を検査する装置におい
   て、 前記基板に対する分光透過率の高い波長で且つ前記被検
   査パターンに対する分光透過率の低い波長成分を含む光
   源と、 前記光源からの光を前記検査対象に照射するための照射
   光学系と、 検査対象である前記基板を固定する基板固定手段と、 前記検査対象を透過した光を受光するための受光手段
   と、 受光された光強度分布を処理し、欠陥のない基板と比較
   し結果を表示する画像処理手段とからなることを特徴と
   する欠陥検査装置。