外觀檢查裝置以及外觀檢查方法
【專利摘要】容易且詳細(xì)檢測試樣表面的三維結(jié)構(gòu)的缺陷。一種外觀檢查裝置100，從照明試樣S取得的圖像數(shù)據(jù)檢查試樣S的外觀檢測缺陷。有配置試樣S的試樣臺110；觀察試樣S的顯微鏡12；有第一光源131從顯微鏡120的觀察方向?qū)υ嚇覵照射照明光的第一照明裝置130；有第二光源151并從斜向?qū)υ嚇覵照射照明光的第二照明裝置150；攝像用照明裝置照明150的試樣S通過顯微鏡120得到的圖像并輸出彩色圖像數(shù)據(jù)的彩色照相機(jī)140；根據(jù)彩色圖像數(shù)據(jù)檢查試樣S外觀的處理裝置160。第一照明裝置130、第二照明裝置150有對試樣S照射不同波長范圍的照明光的第一波長選擇結(jié)構(gòu)132及第二波長選擇結(jié)構(gòu)152，從不同角度照明試樣S。
【專利說明】外觀檢查裝置以及外觀檢查方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用攝像元件對半導(dǎo)體晶片等進(jìn)行攝影而檢查外觀的外觀檢查裝置以及外觀檢查方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往就檢查半導(dǎo)體晶片等試樣的外觀，進(jìn)行探測在其表面上所形成的電路等的缺陷的外觀檢查。
[0003]專利文獻(xiàn)I公開了一種外觀檢查方法，其特征是，把具有互補(bǔ)顏色關(guān)系的3個點(diǎn)光，從互相成120度的角度的3個方向，從相對被檢查面斜向并且互相不同的垂直面，以在被照明面上互相重疊的方式進(jìn)行照明，使上述被檢查面上的立體物的、通過上述3個點(diǎn)光形成的影連接地產(chǎn)生，調(diào)查上述影的XY坐標(biāo)的連接度，判定是缺陷還是噪音。另外，在這樣的外觀檢查裝置中，為了提高檢查的精度，想出各種各樣的辦法。
[0004]另外，專利文獻(xiàn)2公開了一種微檢查裝置，包含:具有照射可干涉光的光源的微檢查用照明裝置、支撐形成有規(guī)定的圖案的微細(xì)被加工面的基板的支撐單元、和根據(jù)來自微細(xì)被加工面的衍射光判定在基板上形成的圖案是否從規(guī)定圖案發(fā)生變形的判定單元。在該裝置中，微檢查用照明裝置用照射包含有處于補(bǔ)色關(guān)系的2個顏色的可干涉光的光的裝置構(gòu)成。微檢查用照明裝置對于支撐單元的微細(xì)被加工面以規(guī)定的角度照射可干涉光。
[0005]專利文獻(xiàn)1:參照日本特許第2914967號公報
[0006]專利文獻(xiàn)2:參照日本特開2001-141657號公報
[0007]但是，在以往的外觀檢查裝置中，有不能容易地識別關(guān)于試樣的外觀的詳細(xì)狀態(tài)、例如凹部和凸部的區(qū)別、臺階的判別等這樣的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明鑒于上述課題而做出的，其目的是提供能夠容易且詳細(xì)地檢測試樣表面的三維構(gòu)造的缺陷的外觀檢查裝置。
[0009]為解決上述課題，本發(fā)明的外觀檢查裝置具備:配置試樣的試樣臺；具備光源并對上述試樣照射照明光的照明裝置；對用上述照明裝置照明的上述試樣進(jìn)行攝像并輸出彩色圖像數(shù)據(jù)的攝像單元；以及根據(jù)上述彩色圖像數(shù)據(jù)檢查上述試樣的外觀的檢查處理部，其特征在于，上述照明裝置配置有多臺，各照明裝置對于上述試樣以不同的角度照射不同的波長范圍的照明光。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，因為用多個照明裝置以不同的角度對試樣照射預(yù)定的不同波長范圍的照明光，所以在所取得的圖像數(shù)據(jù)中顯現(xiàn)與試樣的表面狀態(tài)相應(yīng)的顏色，能夠容易地判別試樣表面的詳細(xì)的立體構(gòu)造。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是說明本發(fā)明的外觀檢查裝置以及外觀檢查方法的原理的示意圖。[0012]圖2是說明本發(fā)明的外觀檢查裝置以及外觀檢查方法的原理的示意圖。
[0013]圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的外觀檢查裝置的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0014]圖4是表示該外觀檢查裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0015]圖5是表示該外觀檢查裝置的動作的流程圖。
[0016]圖6是表示用攝像裝置取得的圖像數(shù)據(jù)以及強(qiáng)調(diào)處理后的圖像數(shù)據(jù)的示意圖。
[0017]圖7是表示用攝像裝置取得的圖像數(shù)據(jù)以及強(qiáng)調(diào)處理后的圖像數(shù)據(jù)的示意圖。
[0018]符號說明
[0019]10:基板
[0020]11:斜面
[0021]12:損傷
[0022]13:斜面
[0023]14:突起
[0024]20:攝像裝置
[0025]100:外觀檢查裝置
[0026]110:試樣臺
[0027]120:顯微鏡
[0028]121:分光鏡
[0029]130:第一照明裝置
[0030]131:第一光源
[0031]132:第一波長選擇結(jié)構(gòu)
[0032]133:圓板構(gòu)件
[0033]134:旋轉(zhuǎn)驅(qū)動結(jié)構(gòu)
[0034]140:彩色照相機(jī)
[0035]150:第二照明裝置
[0036]151:第 二光源
[0037]152:第二波長選擇結(jié)構(gòu)
[0038]153:圓板構(gòu)件
[0039]154:旋轉(zhuǎn)驅(qū)動結(jié)構(gòu)
[0040]155:導(dǎo)光單兀
[0041]156:環(huán)照明單元
[0042]160:處理裝置
[0043]161:處理裝置主體
[0044]162:輸入裝置
[0045]163:圖像顯示裝置
[0046]S:試樣
【具體實(shí)施方式】
[0047]首先，說明本發(fā)明的原理。在本發(fā)明的外觀檢查裝置中，對于作為檢查對象的試樣以不同的角度照射不同波長范圍的多個照明光，用攝像單元取得被照射了多個照明光的上述試樣的彩色圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)上述彩色圖像數(shù)據(jù)檢查試樣的外觀。
[0048]圖1以及圖2是說明本發(fā)明的外觀檢查裝置以及外觀檢查方法的原理的示意圖。這里，圖1是與圖2的A-B線相當(dāng)?shù)钠拭鎴D。如圖1所示，假定在試樣10上有凸部的斜面
11、作為凹部的損傷12、凸部的斜面13、突起14、以及凹部15。在本發(fā)明中，從多臺例如4臺照明裝置以不同的入射角度向試樣10照射不同波長范圍(顏色)的光。在圖1表示的例子中，“藍(lán)”光以低入射角照射試樣10、“紅”光以中入射角照射試樣10、“黃”光以高入射角照射試樣10、進(jìn)而“綠”光從背面照射試樣10。
[0049]在這樣的狀態(tài)下，當(dāng)用攝像裝置20對試樣10進(jìn)行攝影時，能夠得到用各色的光照明斜面11、損傷12、斜面13、突起14以及凹部15的圖像。也就是說，如圖2所示，試樣10的普通部分用“黃”照明，斜面11用“紅”照明，斜面11所包圍的平面用“黃”照明，損傷12用“藍(lán)”照明，斜面13用“紅”照明，突起14用“藍(lán)”照明，凹部15用“綠”照明，附帶顏色進(jìn)行顯示。根據(jù)用該攝影得到的圖像數(shù)據(jù)能夠檢查試樣的表面狀態(tài)。
[0050]<實(shí)施方式>
[0051]下面說明本發(fā)明的實(shí)施方式的外觀檢查裝置。圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的外觀檢查裝置的概略結(jié)構(gòu)的示意圖，圖4是表示該外觀檢查裝置的結(jié)構(gòu)的框圖，圖5是表示該外觀檢查裝置的動作的流程圖。本發(fā)明的實(shí)施方式的外觀檢查裝置100具有兩臺照明裝置，用第一照明裝置130從試樣S的觀察方向、用第二照明裝置150從與該觀察方向成規(guī)定角度的傾斜方向照射不同波長范圍的照明光，用彩色照相機(jī)140對試樣S進(jìn)行攝影。
[0052]首先說明外觀檢查裝置100的結(jié)構(gòu)。外觀檢查裝置100具有:配置試樣的試樣臺110 ;配置在該試樣臺110的上方的顯微鏡120 ;沿該顯微鏡120的光軸向試樣S照射第一照明光的第一照明裝置130 ;作為攝像單元的彩色照相機(jī)140 ;配置在試樣臺110和第一照明裝置130之間的第二照明裝置150 ;和解析各裝置的控制以及用彩色照相機(jī)140取得的圖像數(shù)據(jù)的、用計算機(jī)構(gòu)成的作為檢查處理部的處理裝置160。
[0053]試樣臺110載放試樣S，根據(jù)處理裝置160的控制在水平的正交方向(X、Y)、鉛直方向(Z)以及旋轉(zhuǎn)方向(Θ)使試樣S移動。作為移動結(jié)構(gòu)，可以采用螺絲結(jié)構(gòu)、使用了壓電元件的結(jié)構(gòu)等。顯微鏡120具有光學(xué)系統(tǒng)，在彩色照相機(jī)140的攝像面上成像試樣S的圖像。另外，顯微鏡120具有把來自第一照明裝置130的照明光向光軸方向反射的分光鏡121。由此，來自第一照明裝置130的光從彩色照相機(jī)140的攝像方向照射。用上述顯微鏡120得到的圖像既可以是放大圖像，也可以是等倍圖像。
[0054]第一照明裝置130包含氣燈、齒素?zé)舻鹊牡谝还庠?31、和第一波長選擇結(jié)構(gòu)132。第一波長選擇結(jié)構(gòu)132包含在圓周上配置有各種透過波長范圍的濾光鏡(濾色鏡)的圓板構(gòu)件133、和通過處理裝置160的控制使該圓板構(gòu)件133旋轉(zhuǎn)的、作為濾光鏡選擇裝置的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動結(jié)構(gòu)134。在該例子中，在圓板構(gòu)件133上，在圓周上配置有作為使不同波長范圍的光透過的多片(例如7片)透過濾光鏡的濾色鏡、和使來自第一光源131的光直接通過的透過孔(在圖的例子中一個未劃陰影線的孔)。通過用旋轉(zhuǎn)驅(qū)動結(jié)構(gòu)134使圓板構(gòu)件133旋轉(zhuǎn)，使在規(guī)定的位置停止，從而能夠沿光軸向試樣S照射希望的頻率范圍的光。當(dāng)然，透過孔或者濾色鏡的數(shù)目不限于上述個數(shù)。
[0055]彩色照相機(jī)140 具有 CO) (Charge Coupled Device)攝像元件、CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)攝像兀件等攝像兀件，輸出試樣S的圖像數(shù)據(jù)。
[0056]第二照明裝置150和第一照明裝置130同樣，具有氙燈、鹵素?zé)舻鹊牡诙庠?51、和由圓板構(gòu)件153以及旋轉(zhuǎn)驅(qū)動結(jié)構(gòu)154組成的第二波長選擇結(jié)構(gòu)152。另外，具有環(huán)照明單元156和導(dǎo)光單元155，前者作為向試樣S的攝像區(qū)域從對光軸具有規(guī)定角度的傾斜方向照射照明光的環(huán)狀的照明光射出部；后者向該環(huán)照明單元156引導(dǎo)來自第二波長選擇結(jié)構(gòu)152的光。
[0057]在該例中表示的環(huán)照明單元156由圓環(huán)狀的透明材料組成，在中央具有內(nèi)側(cè)向試樣的方向傾斜的圓錐臺狀的孔，是把孔的側(cè)面的傾斜做成使來自環(huán)照明單元156的光朝向試樣S的方向的構(gòu)件。通過該環(huán)照明單元156，把來自第二照明裝置150的光朝向試樣S的觀察區(qū)域以環(huán)狀地且從斜上方向進(jìn)行照射。此外，該環(huán)照明單元156可以根據(jù)需要變更距試樣S的距離(圖3中的箭頭C)。由此，能夠變更來自環(huán)照明單元156的照明光向試樣S的照射角，能夠應(yīng)對各種各樣的狀態(tài)。
[0058]此外，作為在第一照明裝置130以及第二照明裝置150中使用的光源，除了采用上述結(jié)構(gòu)的光源之外，還可以采用各種結(jié)構(gòu)的光源。另外，作為第一照明裝置130以及第二照明裝置150，可以由發(fā)生不同的波長范圍的光的多個光源、和選擇照明試樣的光源的光源選擇單元構(gòu)成。另外，作為照明裝置，可以由具有使光的波長范圍變更的波長范圍變更單元、并且通過上述照明裝置照射的光的波長范圍是可變的照明裝置構(gòu)成。
[0059]處理裝置160由處理裝置主體161、輸入裝置162、和圖像顯示裝置163等構(gòu)成。處理裝置主體161是具有CPU、RAM、ROM、HDD等的計算機(jī)。在處理裝置主體161中，用CPU執(zhí)行在ROM、HDD等中存儲的應(yīng)用軟件的程序，進(jìn)行外觀檢查裝置100的各部分的控制以及彩色照相機(jī)140取得的圖像數(shù)據(jù)的處理，執(zhí)行外觀檢查。輸入裝置162具有鍵盤、鼠標(biāo)等，操作員輸入對處理裝置160的指示。圖像顯示裝置163由液晶顯示器、CRT等構(gòu)成，顯示來自彩色照相機(jī)140的圖像數(shù)據(jù)、施行了圖像處理的圖像、檢查結(jié)果等。此外，可以在圖像顯示裝置163內(nèi)配置作為輸入裝置162的觸摸板。
[0060]這樣的外觀檢查裝置100如下那樣檢查試樣的外觀。圖5是表示該外觀檢查裝置的動作的流程圖。為執(zhí)行試樣的外觀檢查，首先選擇第一照明裝置130以及第二照明裝置150發(fā)生的照明光的波長范圍(步驟S1、步驟S2)。該選擇由處理裝置160的輸入裝置162進(jìn)行。根據(jù)來自處理裝置160的指定，第一波長選擇結(jié)構(gòu)132的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動結(jié)構(gòu)134使圓板構(gòu)件133旋轉(zhuǎn)，使來自第一光源131的光通過規(guī)定的濾色鏡或者透過孔。在第二照明裝置150中也同樣，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動結(jié)構(gòu)154使圓板構(gòu)件153旋轉(zhuǎn)，使來自第二光源151的光通過規(guī)定的濾色鏡或者透過孔。
[0061]接著，用處理裝置160控制試樣臺110，使試樣S向觀察位置移動(步驟S3)。該移動除了可以根據(jù)處理裝置160中預(yù)先設(shè)定的信息進(jìn)行之外，還可以由操作員從輸入裝置162指定。
[0062]接著用彩色照相機(jī)140攝像觀察區(qū)域，取得彩色圖像數(shù)據(jù)(步驟S4)。
[0063]然后，對用處理裝置160取得的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像處理，從圖像中檢測缺陷(步驟S6)。該缺陷的檢測可以通過比較從作為優(yōu)良品的試樣中預(yù)先取得的成為基準(zhǔn)的基準(zhǔn)圖像數(shù)據(jù)、和取得的圖像數(shù)據(jù)來進(jìn)行。另外，在檢查重復(fù)圖案或者非圖案面的情況下，可以通過自相關(guān)檢查進(jìn)行。自相關(guān)檢查在重復(fù)圖案的情況下，通過使試樣的攝像數(shù)據(jù)中的重復(fù)圖案彼此之間錯開I間距(或者η間距)來比校而進(jìn)行。進(jìn)而，在進(jìn)行用于缺陷檢測的圖像數(shù)據(jù)的比較之前，可以進(jìn)行包含強(qiáng)調(diào)所攝像得到的彩色圖像數(shù)據(jù)的特定波長范圍的強(qiáng)調(diào)處理、抽出上述特定波長范圍的抽出處理的圖像處理。
[0064]下面說明檢查結(jié)果的實(shí)例。圖6、圖7是表示用攝像裝置取得的圖像數(shù)據(jù)以及強(qiáng)調(diào)處理后的圖像數(shù)據(jù)的示意圖。此外，圖6(d)是與圖6(a)、(b)、(c)中的A-B線的剖面相當(dāng)?shù)氖疽鈭D，圖7(d)是與圖7(a)、(b)、(c)中的A-B線的剖面相當(dāng)?shù)氖疽鈭D。這些例子是檢測從表面突出的突起狀的缺陷的例子。在第一例中，在試樣S上，如圖6(d)所示，發(fā)生從試樣S的表面突出的突起狀的缺陷。突起狀的缺陷，在其外周的斜面狀的部分從試樣S的表面突出。關(guān)于這樣的試樣，即使僅用白色光照明，因為斜面狀的部分看起來和正常的部分相同，所以難以檢測(圖6(a))。因此，使用外觀檢查裝置100，從第一照明裝置130照射白色光、從第二照明裝置150照射“藍(lán)”光并用彩色照相機(jī)140進(jìn)行攝像時，斜面狀的部分因為用藍(lán)色的光照明所以看上去發(fā)藍(lán)光。因此，能夠得到能夠判別缺陷(斜面狀的部分)的圖像數(shù)據(jù)(圖6(b))。進(jìn)而，當(dāng)施行從數(shù)據(jù)中抽出“藍(lán)”進(jìn)行強(qiáng)調(diào)的圖像處理時，通過斜面狀的部分產(chǎn)生的臺階更明顯地浮現(xiàn)(圖6(c))。
[0065]在第二例中，在試樣S上，如圖7(d)所示，作為缺陷，發(fā)生從試樣S的表面突出的凹凸。即使僅用白色光照明該試樣，也難于觀察為缺陷的凹凸(圖7(a))。因此，當(dāng)使用外觀檢查裝置100從第一照明裝置130照射白色光，從第二照明裝置150照射“藍(lán)”光，并用照相機(jī)140進(jìn)行攝像時，能夠得到能夠判別凹凸的圖像數(shù)據(jù)(圖7(b))。因為在藍(lán)色的光下缺陷的凹凸部(斜面)發(fā)藍(lán)光(圖7(b))，所以當(dāng)從數(shù)據(jù)中抽出“藍(lán)色”進(jìn)行強(qiáng)調(diào)的圖像處理時，該凹凸更明顯地浮現(xiàn)(圖7(c))。
[0066]如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的外觀檢查裝置，除了能夠容易地檢測表面的凹凸、損傷等引起的缺陷之外，還能夠容易地檢測各種缺陷。
[0067]此外，在上述實(shí)施方式中，說明了作為照明光照射白色光以及“藍(lán)”光的情況，但是根據(jù)需要照明光可以變更為其他的波長范圍(顏色)。另外，假定配置兩臺照明裝置，但是根據(jù)需要可以配置3臺以上。
【權(quán)利要求】
1.一種外觀檢查裝置，具備:配置試樣的試樣臺；具備光源并對上述試樣照射照明光的照明裝置；對用上述照明裝置照明的上述試樣進(jìn)行攝像并輸出彩色圖像數(shù)據(jù)的攝像單元；以及根據(jù)上述彩色圖像數(shù)據(jù)檢查上述試樣的外觀的檢查處理部，該外觀檢查裝置的特征在于， 上述照明裝置對于上述試樣以不同的角度照射不同的波長范圍的照明光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外觀檢查裝置，其特征在于， 上述照明裝置具備波長選擇結(jié)構(gòu)，該波長選擇結(jié)構(gòu)具備透過不同的波長范圍的光的多片透過濾光鏡；以及把從上述多片透過濾光鏡中選擇出的透過濾光鏡配置在從上述光源到上述試樣的光路中的濾光鏡選擇裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外觀檢查裝置，其特征在于， 上述照明裝置具備分別發(fā)生不同的波長范圍的光的多個光源；以及選擇照明上述試樣的光源的光源選擇單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外觀檢查裝置，其特征在于， 上述照明裝置具備使光的波長范圍變更的波長范圍變更單元，進(jìn)而用上述照明裝置照射的光的波長范圍是可變的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中的任何一項所述的外觀檢查裝置，其特征在于， 上述照明裝置的照射到上述試樣的照射角分別不同。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的外觀檢查裝置，其特征在于， 從與上述攝像單元的攝像方向不同的方向向上述試樣照射照明光的上述照明裝置具備配置在上述試樣的觀察區(qū)域的上方的環(huán)狀的照明光射出部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中的任何一項所述的外觀檢查裝置，其特征在于， 上述檢查處理部比較攝像得到的上述試樣的上述彩色圖像數(shù)據(jù)與成為上述試樣的基準(zhǔn)的彩色圖像數(shù)據(jù)，進(jìn)行外觀檢查。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到6中的任何一項所述的外觀檢查裝置，其特征在于， 上述檢查處理部對于攝像得到的上述試樣的上述彩色圖像數(shù)據(jù)，通過比較上述試樣的重復(fù)圖案彼此之間的自相關(guān)檢查進(jìn)行外觀檢查。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的外觀檢查裝置，其特征在于， 上述檢查處理部具備圖像處理單元，該圖像處理單元進(jìn)行包含強(qiáng)調(diào)攝像得到的上述試樣的上述彩色圖像數(shù)據(jù)的特定波長范圍的強(qiáng)調(diào)處理、抽出上述特定波長范圍的抽出處理的圖像處理。
10.一種外觀檢查方法,其特征在于， 對作為檢查對象的試樣，以不同的角度照射不同的波長范圍的多個照明光， 用攝像單元取得被多個照明光照射的上述試樣的彩色圖像數(shù)據(jù)， 根據(jù)上述彩色圖像數(shù)據(jù)檢查上述試樣的外觀。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的外觀檢查方法，其特征在于， 施行強(qiáng)調(diào)攝像得到的上述試樣的上述彩色圖像數(shù)據(jù)的特定波長范圍的強(qiáng)調(diào)處理。
【文檔編號】G01B11/00GK103837078SQ201310717173
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月21日
【發(fā)明者】上村拓人, 伊藤隆, 山崎敬 申請人:株式會社拓普康