KR20090066212A - 결함 검출 방법 및 결함 검출 장치 - Google Patents

Abstract

결함 검출 장치에서는, 촬상부에 의해 기판의 피검사 화상이 취득되어 피검사 화상에 에지 추출 필터를 적용한 다음 2치화함으로써 에지가 추출된다. 그리고, 피검사 화상으로부터 에지가 제거된 에지 제거 완료된 화상의 농도 히스토그램에 의거하여, 피검사 화상을 2치화해 검사용의 처리 완료된 화상을 생성하기 위한 검사용 임계치가 구해진다. 농도 히스토그램에서는, 에지가 제거됨으로써, 배선 패턴에 대응하는 농도 분포와 기판 본체에 대응하는 농도 분포의 사이의 농도대에 있어서 화소의 빈도가 0이 되고, 2개의 농도 분포가 명확하게 분리된다. 이 때문에, 기판 본체에 대응하는 농도 분포의 최대 농도를 검사용 임계치로 함으로써 검사용 임계치를 고정밀도로 구할 수 있다.

Description

결함 검출 방법 및 결함 검출 장치{DEFECT DETECTION METHOD AND DEFECT DETECTION APPARATUS}

본 발명은, 기판상의 기하학적 패턴의 결함을 검출하는 기술에 관한 것이다.

프린트 배선 기판, 반도체 기판, 유리 기판 등(이하, 「기판」이라고 한다.)에 형성된 배선 등의 기하학적 패턴을 검사하는 분야에 있어서, 종래부터 여러가지 검사 수법이 이용되고 있다.　검사 수법의 하나로서 예를 들면, 배선 패턴이 형성된 기판의 다계조 화상을 취득해, 당해 다계조 화상을 2치화한 2치 화상과 미리 준비된 정상적인 기판의 2치 화상을 비교하여 결함을 검출하는 수법이 특허공개 평 5－340731호 공보(문헌 1) 및 특허공개 평 8－220013호 공보(문헌 2)에 개시되어 있다.

문헌 1의 검사 장치에서는, CCD(Charge Coupled Device) 카메라에 의해 취득되어 AD 변환된 기판의 다계조 디지털 화상이, 적절히 결정된 임시 임계치로 2치화되어 배선 패턴이 검출되고, 검출된 배선 패턴을 적절 결정된 배율로 확대함으로써, 화상 중의 배선 패턴폭이 실제의 배선 패턴폭이라고 생각되는 레벨까지 확대된 확대 2치 화상이 생성된다. 다음으로, 확대 2치 화상에 대해서 반전 처리(즉, 화소 치의 「0」과「1」을 반전하는 처리)가 행해짐에 따라 생성된 패턴 마스크 신호를, 원래의 다계조 디지털 화상에 적용함으로써, 배선 패턴이 제거된 다계조의 기재 화상이 취득된다. 그리고, 기재 화상의 화소의 계조별의 빈도 데이터에 있어서의 최대 계조치보다 1 큰 계조치가 검사용 임계치가 되고, 당해 임계치에 의해 원래의 다계조 디지털 화상이 2치화되어 얻어진 검사용의 2치 화상과 정상적인 기판의 2치 화상이 비교되어 결함 검출이 행해진다.

문헌 2에서는, CCD 어레이에 의해 취득되어 AD 변환된 기판의 다치 디지털 화상에 의거하여, 각 화소의 농도치(즉, 화소치)의 히스토그램이 취득된다. 농도치의 히스토그램에서는, 기판상에 있어서 비교적 밝은 패턴부에 대응하는 농도 분포의 피크와, 비교적 어두운 기재부에 대응하는 농도 분포의 피크가 나타난다. 이어서, 기재부에 대응하는 농도 분포의 피크와 패턴부에 대응하는 농도 분포의 피크 사이의 골짜기의 위치에서 임시 임계치가 설정된다. 임시 임계치보다 어두운 쪽의 농도 분포는 기재부의 임시의 농도 분포의 범위가 되고, 기재부의 임시의 농도 분포 내에 있어서의 소정의 편차치에 대응하는 농도치가 다음의 임시 임계치가 된다. 그리고, 임시 임계치가 거의 수렴할 때까지 이러한 처리가 반복되어, 수렴값을 검사용의 2치화 임계치로 하여 기판의 다치 디지털 화상을 2치화함으로써 검사용의 2치 화상이 취득된다.

그런데, 문헌 1의 검사 장치에서는, 기판의 다계조 디지털 화상에 있어서, 기판의 기재부(즉, 패턴이 형성되어 있지 않은 부위)에 대응하는 영역에, 난반사 등에 의한 노이즈가 많이 존재하는 경우, 검사용 임계치는, 본래의 기재부의 농도 보다도 밝은 노이즈의 최대치에 의거해 결정되게 된다. 이 때문에, 검사용의 2치 화상을 생성할 때에, 원래의 다계조 디지털 화상에 있어서 정상적인 배선 패턴보다 어둡게 표시되고 있는 단락부가 임계치 이하가 되고 단락부를 결함으로서 검출할 수 없을 우려가 있다.

또, 임시 임계치에 의해 검출된 배선 패턴을 확대할 때에, 적절 결정된 배율로 확대가 행해지기 때문에, 확대 후의 배선 패턴의 폭이 실제의 배선 패턴의 폭과 동일해지고 있는지의 여부가 불분명하며, 결함 검출의 정밀도 향상이 곤란하다. 특히, 배선 패턴의 에지가 매끄럽지 않은(즉, 에지에 미소한 요철이 있는) 경우나, 패턴의 에지에 있어서의 난반사에 의해 다계조 디지털 화상에 있어서의 에지 근방의 부위가 불안정한(즉, 명료하게 촬상되어 있지 않는) 경우, 확대 후의 배선 패턴의 폭이, 배선 패턴의 일부에 있어서 실제의 배선 패턴의 폭보다도 작아지고, 기재부의 농도보다 밝은 에지 근방의 농도에 의거해 검사용 임계치가 결정되는 일이 있다. 그 결과, 단락부 등의 결함을 검출할 수 없게 된다.

문헌 2의 장치에 있어서도, 기재부에 있어서의 노이즈가 많은 경우나 다치 디지털 화상에 있어서의 배선 패턴의 에지 근방이 불안정한 경우에는, 기재부의 농도 분포의 피크와 패턴부의 농도 분포의 피크 사이의 골짜기 부분의 빈도가 증대하기 때문에, 검사용의 2치화 임계치가 큰 값으로 수렴할 가능성이 있다. 따라서, 결함 검출의 정밀도 향상에 한계가 있다.

본 발명은, 기판상의 기하학적 패턴의 결함을 검출하는 결함 검출 방법을 위한 것이고, 기판상의 패턴의 결함을 검출할 때에, 피검사 화상을 2치화하여 검사용의 처리 완료된 화상을 생성하기 위한 임계치를 고정밀도로 구하는 것을 목적으로 하고 있다.

결함 검출 방법은, a) 기판의 다계조의 피검사 화상을 취득하는 공정과, b) 상기 피검사 화상으로부터 에지를 추출해 에지 화상을 생성하는 공정과, c) 상기 에지 화상의 상기 에지에 팽창 처리를 행하는 공정과, d) 상기 피검사 화상으로부터 상기 c) 공정에서 팽창 처리된 상기 에지를 제거하여 에지 제거 완료된 화상을 생성하는 공정과, e) 상기 에지 제거 완료된 화상의 화소의 농도 히스토그램을 취득하는 공정과, f) 상기 농도 히스토그램에 있어서 상기 기판의 패턴 이외의 영역에 대응하는 농도 분포의 최대 농도, 또는 상기 최대 농도를 소정의 오프셋값 만큼 초과하는 값을 임계치로서 구하는 공정과, g) 상기 피검사 화상을 상기 임계치에 의해 2치화하여 처리 완료된 화상을 생성하는 공정과, h) 상기 처리 완료된 화상에 의거해 상기 기판상의 상기 패턴의 결함을 검출하는 공정을 구비한다. 본 발명에 의하면, 농도 히스토그램에 있어서, 패턴에 대응하는 농도 분포와 패턴 이외의 영역에 대응하는 농도 분포가 명확하게 분리되기 때문에, 처리 완료된 화상을 생성하기 위한 임계치를 고정밀도로 구할 수 있다. 그 결과, 패턴의 결함을 정밀도 높게 검출할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시 형태에서는, 상기 b) 공정이, 상기 피검사 화상에 에지 추출 필터 처리를 행함으로써, 상기 에지의 후보가 되는 에지 후보가 추출된 다계조 화상인 에지 후보 화상을 생성하는 공정과, 상기 에지 후보 화상을 에지 추출 임계치에 의해 2치화함으로써, 상기 에지 후보로부터 상기 에지를 추출(하여 상기 에지 화상을 생성)하는 공정을 구비한다. 이것에 의해, 에지의 추출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 실시 형태에서는, 상기 b) 공정이, 상기 피검사 화상을 임시 임계치에 의해 2치화하여 임시 2치 화상을 생성하는 공정과, 상기 임시 2치 화상으로부터 상기 에지를 추출함으로써 상기 에지 화상을 생성하는 공정을 구비한다. 이것에 의해, 에지의 추출을 간소화할 수 있다.

본 발명의 또한 다른 실시 형태에서는, 상기 b) 공정과 상기 c) 공정의 사이에, 상기 에지 화상에 노이즈 제거 처리를 행하는 공정을 더 구비한다. 이것에 의해, 에지의 추출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

결함 검출 방법에서는, 바람직하게는, 상기 기판상의 상기 패턴이 배선 패턴이고, 상기 h) 공정에 있어서, 상기 배선 패턴의 단락이 상기 결함으로서 검출된다.

본 발명은, 기판상의 기하학적 패턴의 결함을 검출하는 결함 검출 장치도 대상으로 하고 있다.

상술한 목적 및 다른 목적, 특징, 양태 및 이점은, 첨부한 도면을 참조해 이하에 행하는 이 발명의 상세한 설명에 의해 밝혀진다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관련된 결함 검출 장치(1)의 구성을 나타내는 도면이다. 결함 검출 장치(1)는, 기판 본체의 주면에 기하학적 패턴이 형성된 기판으로부터 검사 대상인 패턴의 결함을 검출하는 장치이다. 본 실시 형태에서는, 결함 검출 장치(1)에 의해, 프린트 배선 기판(이하, 「기판」이라고 한다.)상의 배선 패턴의 단락(즉, 쇼트) 등이 결함으로서 검출된다.

결함 검출 장치(1)는, 기판(9)을 유지하는 스테이지(2), 기판(9)을 촬상해 기판(9)의 다계조 화상을 취득하는 촬상부(3), 촬상부(3)에 대해서 스테이지(2)를 상대적으로 이동시키는 스테이지 구동부(21), 및 각종 연산 처리를 행하는 CPU나 각종 정보를 기억하는 메모리 등에 의해 구성된 컴퓨터(4)를 구비하고, 컴퓨터(4)에 의해 결함 검출 장치(1)의 각 구성이 제어된다.

촬상부(3)는, 조명광을 출사(出射)하는 조명부(31), 기판(9)에 조명광을 유도함과 동시에 기판(9)으로부터의 광이 입사하는 광학계(32), 및 광학계(32)에 의해 결상된 기판(9)의 상을 전기 신호로 변환하는 촬상 디바이스(33)를 가지며, 촬상 디바이스(33)로부터 기판(9)의 화상 데이터가 출력된다. 스테이지 구동부(21)는 스테이지(2)를 도 1 중의 X 방향 및 Y 방향으로 이동시키는 기구를 갖는다. 또한, 본 실시 형태에서는 가시광선인 조명광을 이용해 촬상부(3)에서 화상이 취득되지만, 예를 들면 전자선, 자외선, X선 등을 이용해 화상이 취득되어도 된다.

도 2는, 컴퓨터(4)의 CPU 등이 기억장치 내의 프로그램에 따라서 연산 처리를 실행함으로써 실현되는 기능을 다른 구성과 함께 나타내는 블록도이다. 결함 검출 장치(1)에서는, 에지 후보 추출부(41), 에지 추출부(42), 노이즈 제거부(43), 팽창 처리부(44), 에지 제거부(45), 히스토그램 취득부(51), 임계치 취득부(52), 처리 완료 화상 생성부(53), 결함 검출부(54) 및 기억부(55)의 각 기능이, 컴퓨터(4)에 의해 실현된다. 기억부(55)에는, 정상적인(즉, 결함이 없는) 기판의 2치 화상인 참조 화상이 미리 기억되어 있고, 당해 참조 화상은, 후술하는 기판(9)의 결함 검출에서 이용된다.

도 3은, 결함 검출 장치(1)가 기판(9)상의 결함을 검출하는 처리의 흐름을 나타내는 도면이다. 또, 도 4a 내지 도 4g는, 결함 검출 장치(1)에 의한 결함 검출 도상에 있어서 취득 또는 생성되는 화상의 일부를 나타내는 도면이다.

도 1에 나타낸 결함 검출 장치(1)에서는, 우선 스테이지 구동부(21)에 의해 기판(9)상의 소정의 검사 영역이 촬상부(3)에 의한 촬상 위치로 이동하고, 기판(9)의 검사 영역의 다계조 화상(본 실시 형태에서는, 256 계조의 다계조 화상)이 취득되어 컴퓨터(4)로 출력된다(단계 S11). 도 4a는, 촬상부(3)에 의해 취득된 화상(81)(이하, 「피검사 화상(81)」이라고 한다.)의 일부를 나타내는 도면이며, 피검사 화상(81)에서는, 조명부(31)(도 1 참조)로부터의 광에 대한 반사율이 비교적 높은 배선 패턴(91)에 대응하는 화소가 큰 화소치를 갖고(즉, 밝게 표시되고), 반사율이 비교적 낮은 배선 패턴(91) 이외의 배경 영역(본 실시 형태에서는, 기판 본체(92))에 대응하는 화소가 작은 화소치를 갖는다(즉, 어둡게 표시된다).

컴퓨터(4)에서는, 촬상부(3)에 의해 취득된 피검사 화상(81)의 데이터가, 도 2에 나타낸 기억부(55)에 기억됨과 더불어 에지 후보 추출부(41)로 보내어진다. 에지 후보 추출부(41)에서는, 피검사 화상(81)의 데이터에 대해서 에지 추출 필터(본 실시 형태에서는, 소벨 필터)를 적용해 에지 추출 필터 처리를 행함으로써, 도 4b에 나타낸 바와 같이, 후술하는 에지의 후보가 되는 에지 후보가 추출된 256 계조의 다계조 화상인 에지 후보 화상(82)이 생성된다(단계 S12). 도 4b에서는, 에지 후보 화상(82) 중 도 4a에 대응하는 일부 영역을 나타낸다(도 4c 내지 도 4g에 있어서도 동일). 또한, 결함 검출 장치(1)에서는, 후술한 바와 같이, 피검사 화상(81)을 포함하는 복수의 화상의 데이터에 대해서 여러가지 처리가 행해지지만, 이하의 설명에서는, 화상의 데이터에 대한 처리를, 단순히 「화상에 대한 처리」라고 표현한다.

여기에서 말하는 에지란, 피검사 화상(81)(도 4a 참조)에 있어서 서로 다른 농도의 영역의 경계이며, 도 4b에 나타낸 기판(9)상의 실제의 배선 패턴(91)과 기판 본체(92)의 경계부(93)나, 배선 패턴(91) 및 기판 본체(92)상에 있어서의 난반사부 등(즉, 본래 거의 같은 농도로 표시되어야 될 것이지만 주위의 부위와 농도가 상이한 부위) 중 주위의 부위와의 농도 차이가 큰 경계부(94) 등을 의미한다. 또, 에지 후보란, 단순히 에지 추출 필터 처리에서 얻어지는 것을 가리키고, 상기 에지에 더해, 난반사부 등 중에서 주위의 부위와의 농도 차이가 별로 크지 않은 것의 경계부(즉, 도 4b의 배선 패턴(91))상 등에 있어서, 상기 에지보다도 어두운 연한 회색으로 나타나는 미소 영역) 등을 포함한다.

이어서, 에지 추출부(42)(도 2 참조)에 있어서, 에지 후보 화상(82)이 소정의 에지 추출 임계치(본 실시 형태에서는, 에지 후보 화상(82)의 농도 범위의 중간치인 128)에 의해 2치화됨으로써, 에지 후보로부터 난반사부 등 중에서 주위의 부위와의 농도 차이가 별로 크지 않은 것 등이 제거되어 주목해야 할 에지만이 추출된다. 그리고, 에지 추출부(42)에 의해, 도 4c에 나타낸 바와 같이, 에지가 흰색으로 표시되며 에지 이외의 부위가 검은색으로 표시된(즉, 에지를 구성하는 화소의 화소치가 「1」이 되고, 에지 이외의 부위의 화소의 화소치가 「0」이 된) 2치 화상인 에지 화상(83)이 생성된다(단계 S13).

에지 화상(83)이 생성되면, 노이즈 제거부(43)(도 2 참조)에 있어서, 에지 화상(83)에 대해서 노이즈 필터가 적용되어 노이즈 제거 처리가 행해짐으로써, 도 4d에 나타낸 바와 같이, 에지 화상(83) 중의 에지 중 비교적 작은 것이 노이즈로서 제거되고, 비교적 큰 에지만이 추출되어 흰색으로 표시된다(단계 S14). 본 실시 형태에서는, 에지 화상(83) 중의 각 화소에 대해서, 주목 화소 근방의 8개의 화소(즉, 주목 화소의 주위를 둘러싸는 8개의 화소)에 화소치가 「0」인 화소가 포함되어 있는 경우에 주목 화소의 화소치를 「0」으로 하는 수축 처리가 행해지고, 그 후, 수축 처리 후의 에지 화상(83) 중의 각 화소에 대해서, 주목 화소 근방의 8개의 화소에 화소치가 「1」인 화소가 포함되어 있는 경우에 주목 화소의 화소치를 「1」로 하는 팽창 처리(확산 처리라고도 한다.)가 행해짐으로써 노이즈가 제거된다.

다음으로, 노이즈 제거 처리가 행해진 에지 화상(83)의 에지(즉, 도 4d 중에 서 흰색으로 표시되어 있는 에지)에 대해서, 팽창 처리부(44)(도 2 참조)에 있어서 팽창 처리(확산 처리)가 행해지고, 도 4e에 나타낸 바와 같이, 에지 팽창 화상(84)이 생성된다(단계 S15). 본 실시 형태에서는, 에지 화상(83) 중의 각 화소에 대해서, 주목 화소 근방의 8개의 화소에 화소치가 「1」인 화소가 포함되어 있는 경우에 주목 화소의 화소치를 「1」로 하는 팽창 처리가 소정 회수 행해진다.

에지 팽창 화상(84)이 생성되면, 에지 제거부(45)(도 2 참조)에 의해, 단계 S11에 있어서 기억부(55)(도 2 참조)에 수용된 다계조 화상인 피검사 화상(81)(도 4a 참조)과 2치 화상인 에지 팽창 화상(84)의 부정 논리곱(NAND)이 구해진다(정확하게는, 에지 팽창 화상(84)에 의해 피검사 화상(81)이 마스크된다.). 이것에 의해, 도 4a에 나타낸 피검사 화상(81)으로부터, 도 4e에 나타낸 에지 팽창 화상(84) 중의 팽창 처리된 에지가 제거되어(즉, 피검사 화상(81)에 있어서, 에지 팽창 화상(84) 중의 화소치가 「1」인 온 비트 부분에 대응하는 화소군의 화소치가 「0」이 되어), 도 4f에 나타낸 바와 같이, 에지 제거 완료된 화상(85)이 생성된다(단계 S16).

이어서, 히스토그램 취득부(51)(도 2 참조)에 의해, 에지 제거 완료된 화상(85)에 있어서의 화소의 농도(즉, 화소치)와 각 농도에 대응하는(즉, 각 화소치를 갖는) 화소의 출현 빈도의 관계가 구해지고, 도 5에 나타낸 바와 같이, 에지 제거 완료된 화상(85)의 화소의 농도 히스토그램(89)이 취득된다(단계 S17). 농도 히스토그램(89)에서는, 가로축이 화소의 농도를 나타내고, 세로축이 각 농도에 대응하는 화소의 출현 빈도(즉, 화소수)를 나타낸다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 농도 히스토그램(89)에서는, 피크치에 대응하는 농도가 약 50인 제1 농도 분포와 피크치에 대응하는 농도가 약 220인 제2 농도 분포가 존재하고 있다. 제1 농도 분포는, 비교적 어두운 기판 본체(92)(도 4f 참조)에 대응하는 화소의 분포이며, 제2 농도 분포는, 비교적 밝은 배선 패턴(91)(도 4f 참조)에 대응하는 화소의 분포이다. 양 농도 분포 사이의 농도대에서는, 화소의 빈도가 0 되어 있다.

다음으로, 임계치 취득부(52)(도 2 참조)에 의해, 농도 히스토그램(89)에 의거하여, 기판(9)의 기판 본체(92)에 대응하는 제1 농도 분포의 최대 농도(본 실시 형태에서는, 「73」)가 검사용 임계치로서 구해진다(단계 S18). 그리고, 처리 완료 화상 생성부(53)(도 2 참조)에 의해, 피검사 화상(81)이 당해 검사용 임계치에 의해 2치화되고, 도 4g에 나타낸 2치 화상인 처리 완료된 화상(86)(본 실시 형태에서는, 피검사 화상(81) 중의 화소치가 「73」이하인 화소의 화소치가 「0」이 되며, 화소치가 「73」보다 큰 화소의 화소치가 「1」이 된 2치 화상)이 생성된다(단계 S19).

처리 완료된 화상(86)이 형성되면, 결함 검출부(54)(도 2 참조)에 의해, 처리 완료된 화상(86), 및, 기억부(55)에 미리 기억되어 있는 도 6에 나타내는 참조 화상(80)(즉, 정상적인 기판의 2치 화상)에 의거해 기판(9)상의 배선 패턴(91)의 결함이 검출된다(단계 S20). 구체적으로는, 처리 완료된 화상(86)과 참조 화상(80)이 패턴 매칭 등에 의해 위치 맞춤이 행해진 다음 비교되어, 도 4g의 처리 완료된 화상(86) 중에 있어서 파선으로 표시하는 원(911)으로 둘러싸 나타낸 바와 같이, 참조 화상(80)과는 상이해 배선 패턴(91)으로부터 불필요하게 돌출되어 있는 부위 가 결함(즉, 배선 패턴(91)의 단락부)으로서 검출된다. 결함 검출 장치(1)에서는, 필요에 따라서, 기판(9)상의 다른 검사 영역의 화상이 피검사 화상으로서 취득되고, 당해 피검사 화상에 의거하는 결함 검출이 행해진다.

다음으로, 다계조 화상인 피검사 화상으로부터 2치 화상을 생성할 때의 검사용 임계치를 피검사 화상의 화소의 농도 히스토그램으로부터 구하는 종래의 결함 검출 장치의 일례(이하, 「비교예의 결함 검출 장치」라고 한다.)로서 특허공개 평 8－220013호 공보에 나타나는 장치에 대해 간단하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 도 4a에 나타낸 피검사 화상(81)과 동일한 피검사 화상에 의거해 결함이 검출되는 것으로 한다.

비교예의 결함 검출 장치에서는, 촬상부에 의해 취득된 다계조 화상인 피검사 화상으로부터, 도 7에 나타낸 화소의 농도 히스토그램(789)이 취득된다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 농도 히스토그램(789)에서는, 비교적 밝은 배선 패턴에 대응하는 농도 분포의 피크(즉, 도 7 중에 있어서의 우측의 피크)와, 비교적 어두운 기판 본체에 대응하는 농도 분포의 피크(즉, 도 7 중에 있어서의 좌측의 피크)가 나타나고 있으며, 양 피크 사이의 골짜기 부분에 있어서 각 농도에 대응하는 빈도는 0은 되지 않고 있다. 양 피크 사이의 골짜기 부분은, 실제의 배선 패턴과 기판 본체의 경계부나 난반사부와 주위의 부위와의 경계부인 에지를 구성하는 화소군에 대응한다.

비교예의 결함 검출 장치에서는, 농도 히스토그램(789)의 양 피크 사이의 골짜기의 위치에서 임시 임계치가 설정되고, 임시 임계치보다 어두운 쪽(즉, 도 7 중 에 있어서의 좌측)의 농도 분포를 기판 본체에 대응하는 임시의 농도 분포로 하여, 기판 본체의 임시의 농도 분포 내에 있어서의 소정의 편차치에 대응하는 농도(즉, 화소치)가 다음의 임시 임계치가 된다. 그리고, 임시 임계치가 거의 수렴할 때까지 이러한 처리가 반복되고, 수렴값이 검사용 임계치가 된다. 이 경우, 도 7에 나타낸 농도 히스토그램(789)으로부터는 검사용 임계치로서 「105」가 얻어지며, 당해 검사용 임계치에 의해 피검사 화상이 2치화됨으로써, 도 8에 그 일부를 나타내는 처리 완료된 화상(786)이 생성된다.

그런데, 기판상에 있어서 실제의 배선 패턴간에 단락이 생긴 경우, 단락부는, 정상적인 배선 패턴보다도 반사율이 작고, 또, 정상적인 배선 패턴에 비해 단면 형상이 둥글게 되어 있기 때문에 반사광의 발산이 발생하기 쉽다. 이 때문에, 단락부는, 피검사 화상 중에 있어서 정상적인 배선 패턴보다 어두워진다(즉, 단락부에 대응하는 각 화소의 화소치가 작아진다.).

비교예의 결함 검출 장치에서는, 농도 히스토그램(789)에 있어서의 배선 패턴에 대응하는 농도 분포의 피크와 기판 본체에 대응하는 농도 분포의 피크의 사이에 존재하는 에지 등에 대응하는 빈도의 영향에 의해, 실제의 기판 본체의 농도 분포의 최대 농도보다 큰 화소치 「105」가 검사용 임계치로서 취득되고, 당해 검사용 임계치에 의해 피검사 화상이 2치화되어 처리 완료된 화상(786)이 생성된다. 이 때문에, 처리 완료된 화상(786)에서는, 도 8 중에 있어서 파선으로 표시하는 원 (912)으로 둘러싸 나타낸 바와 같이, 단락부에 대응하는 화소군의 대부분의 화소의 화소치가 「0」이 되어, 단락부가 불명료하게 된다. 그 결과, 비교예의 결함 검출 장치에서는, 처리 완료된 화상(786)과 참조 화상의 비교에 의한 결함의 검출에 있어서, 실제로는 존재하는 단락부가 결함으로서 검출되지 않을 가능성이 있다.

이것에 대해, 본 실시 형태에 관련된 결함 검출 장치(1)에 의한 배선 패턴(91)의 결함 검출에서는, 피검사 화상(81)(도 4a 참조)으로부터 에지가 제거된 에지 제거 완료된 화상(85)(도 4f 참조)이 생성되고, 에지 제거 완료된 화상(85)의 화소의 농도 히스토그램(89)(도 5 참조)에 의거해 검사용 임계치가 구해진다. 농도 히스토그램(89)에서는, 상술한 바와 같이, 에지가 제거됨으로써, 배선 패턴(91)에 대응하는 농도 분포와, 배선 패턴(91) 이외의 배경 영역(즉, 기판 본체(92))에 대응하는 농도 분포 사이의 농도대(즉, 에지에 대응하는 농도대)에 있어서 화소의 빈도가 0이 되고, 배선 패턴(91)에 대응하는 농도 분포와 기판 본체(92)에 대응하는 농도 분포가 명확하게 분리된다. 이 때문에, 기판 본체(92)에 대응하는 농도 분포의 최대 농도를 검사용 임계치로 함으로써, 검사용 임계치를 고정밀도로 구할 수 있고, 그 결과, 기판(9)의 배선 패턴(91)의 결함을 정밀도 높게 검출할 수 있다.

또, 에지 제거 완료된 화상(85)의 생성에 있어서, 피검사 화상(81)으로부터 팽창 처리된 에지를 제거함으로써, 에지 제거 완료된 화상(85)에 에지가 잔존하는 것이 확실히 방지된다. 이것에 의해, 농도 히스토그램(89)에 있어서, 배선 패턴(91)에 대응하는 농도 분포와 기판 본체(92)에 대응하는 농도 분포를 보다 명확하게 분리할 수 있고, 그 결과, 처리 완료된 화상(86)을 생성하기 위한 검사용 임계치가 보다 고정밀도로 구해진다.

이와 같이, 결함 검출 장치(1)에서는, 고정밀도로 구해진 검사용 임계치에 의해 피검사 화상(81)의 2치화가 행해지기 때문에, 배선 패턴(91)의 단선(즉, 오픈)에 비해 검출이 어려운(즉, 높은 검출 정밀도가 요구되는) 배선 패턴(91)의 단락의 검출에 특히 적합하다고 할 수 있다.

결함 검출 장치(1)에서는, 피검사 화상(81)에 에지 추출 필터 처리를 행하여 에지 후보 화상(82)(도 4b 참조)을 생성한 후에, 에지 후보 화상(82)을 에지 추출 임계치에 의해 2치화함으로써 에지 화상(83)(도 4c 참조)이 생성된다. 이것에 의해, 에지 추출 필터 처리에 의해 추출된 에지 후보로부터 약한 에지가 제거되어 에지의 추출 정밀도가 향상되기 때문에, 피검사 화상(81)으로부터 에지 제거 완료된 화상(85)이 생성될 때에, 에지로서 제거되는 화소(즉, 화소치가 「0」이 되는 화소)의 개수가 과잉으로 많아지는 것이 방지된다. 그 결과, 고정밀도의 농도 히스토그램(89)이 취득되어 검사용 임계치를 더 고정밀도로 구할 수 있다.

또, 에지 화상(83)의 생성과 에지에 대한 팽창 처리의 사이에 있어서, 에지 화상(83)에 대해서 노이즈 제거 처리가 행해짐으로써, 에지 화상(83)으로부터 노이즈가 제거된다. 이것에 의해, 피검사 화상(81)으로부터 제거될 예정의 에지의 추출 정밀도가 보다 향상되고, 검사용 임계치를 보다 한층 고정밀도로 구할 수 있다.

도 9a 및 도 9b는 각각, 본 실시 형태에 관련된 결함 검출 장치(1)에 의해 결함 검출이 행해진 다른 기판의 피검사 화상(81a) 및 처리 완료된 화상(86a)의 일부를 나타내는 도면이며, 도 9c는 상술한 비교예의 결함 검출 장치에 의해 결함 검사가 행해졌을 경우의 당해 다른 기판의 처리 완료된 화상(786a)의 일부를 나타내는 도면이다. 또, 도 10a 및 도 10b도 마찬가지로, 결함 검출 장치(1)에 의해 취득 또는 생성된 다른 기판의 피검사 화상(81b) 및 처리 완료된 화상(86b)의 일부를 나타내는 도면이며, 도 10c는 비교예의 결함 검출 장치에 의해 생성된 당해 다른 기판의 처리 완료된 화상(786b)의 일부를 나타내는 도면이다.

도 9a 내지 도 9c, 및 도 10a 내지 도 10c에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태에 관련된 결함 검출 장치(1)에서는, 비교예의 결함 검출 장치에 있어서 검출하는 것이 어려운 배선 패턴의 결함인 단락부(도 9b 및 도 10b에 있어서, 파선으로 표시한 원(913, 914)으로 둘러싸 나타낸다.)가 정밀도 높게 검출된다.

다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 관련된 결함 검출 장치에 대해 설명한다. 도 11은, 제2 실시 형태에 관련된 결함 검출 장치의 컴퓨터(4)에 의해 실현되는 기능을 나타내는 도면이다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 제2 실시 형태에 관련된 결함 검출 장치는, 도 2에 나타낸 에지 후보 추출부(41)를 대신해 임시 2치 화상 생성부(41a)를 구비한다. 그 외의 구성 및 컴퓨터(4)에 의해 실현되는 기능은, 제1 실시 형태와 동일하고, 이하의 설명에 있어서 동일 부호를 붙인다.

제2 실시 형태에 관련된 결함 검출 장치에 의한 결함 검출의 흐름은, 제1 실시 형태와 거의 동일하고, 도 3에 나타낸 단계 S12, S13을 대신하여, 도 12에 나타낸 단계 S21, S22가 행해지는 점만이 상이하다. 제2 실시 형태에 관련된 결함 검출 장치에 의해 결함 검출이 행해질 때에는, 우선 제1 실시 형태와 마찬가지로, 촬상부(3)에 의해 피검사 화상(81)(도 4a 참조)이 취득되어, 도 11에 나타낸 임시 2치 화상 생성부(41a) 및 기억부(55)로 출력된다(도 3：단계 S11).

이어서, 임시 2치 화상 생성부(41a)에 있어서, 소정의 임시 임계치에 의해 피검사 화상(81)이 2치화되어 임시 2치 화상이 생성된다(단계 S21). 임시 임계치는, 예를 들면, 미리 정해져 기억부(55)에 수용되어 있어도 되고, 또 상술의 비교예의 결함 검출 장치에 있어서 검사용 임계치를 구할 때에 이용된 방법을 피검사 화상(81)에 적용함으로써 구해져도 된다. 임시 2치 화상이 생성되면, 에지 추출부(42)에 의해, 임시 2치 화상에 대해서 에지 추출 필터를 적용하여 에지 추출 필터 처리를 행함으로써, 2치 화상인 에지 화상이 생성된다(단계 S22).

에지 화상이 생성되면, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 노이즈 제거부(43)에 있어서의 노이즈 제거 처리, 팽창 처리부(44)에 의해 에지의 팽창 처리, 에지 제거부(45)에 의한 피검사 화상으로부터의 팽창 처리 후의 에지의 제거, 히스토그램 취득부(51)에 의한 에지 제거 완료된 화상의 화소의 농도 히스토그램의 취득, 임계치 취득부(52)에 의한 농도 히스토그램에 의거한 검사용 임계치의 산출, 처리 완료 화상 생성부(53)에 의한 처리 완료된 화상의 생성, 및 결함 검출부(54)에 의한 기판(9)상의 배선 패턴(91)의 결함 검출이 차례로 행해진다(단계 S14 ~ S20).

결함 검출 장치에서는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 처리 완료된 화상을 생성하기 위한 검사용 임계치를 고정밀도로 구할 수 있고, 그 결과, 기판(9)의 배선 패턴(91)의 결함을 정밀도 높게 검출할 수 있다. 제2 실시 형태에 관련된 결함 검출 장치에서는, 특히 피검사 화상(81)을 임시 임계치에 의해 2치화한 후에 에지 추출 필터 처리를 행함으로써, 다계조 화상인 피검사 화상(81)으로부터 에지를 추출하는 경우에 비해 에지의 추출이 간소화된다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명해 왔지만, 본 발명은 상기 실시 형 태로 한정되는 것이 아니며, 여러가지 변경이 가능하다.

예를 들면, 제1 실시 형태에 관련된 결함 검출 장치(1)에서는, 단계 S12에 있어서 에지 후보의 추출에 이용되는 에지 추출 필터로서, 그래디언트 필터나 라플라시안 필터, 로버츠 필터 등 여러 가지의 것이 이용되어도 된다.

상기 실시 형태에 관련된 결함 검출 장치에서는, 단계 S14에 있어서 노이즈 제거 처리에 이용되는 노이즈 필터로서, 미디언 필터 등의 다른 노이즈 필터가 이용되어도 된다. 또, 에지 화상에 대해서 라벨링 처리를 행해, 라벨링된 복수의 영역 중 미소한 것이 노이즈로서 제거되어도 된다.

단계 S17에 있어서 히스토그램 취득부(51)에 의해 취득되는 농도 히스토그램에서는, 기판 본체에 대응하는 제1 농도 분포와 배선 패턴에 대응하는 제2 농도 분포 사이의 농도대에 있어서, 화소수는 거의 0이 되고 있으면 되며, 이 경우 단계 S18에 있어서, 화소수가 거의 0이 되고 있는 농도대는 제1 농도 분포에 포함되지 않는 것으로 하여 검사용 임계치가 구해진다.

또, 단계 S18에서는, 반드시 기판 본체(92)에 대응하는 농도 분포의 최대 농도가 검사용 임계치가 될 필요는 없으며, 당해 최대 농도를 소정의 오프셋값(예를 들면, 「5」)만큼 초과하는 값(즉, 최대 농도 근방의 값)이 검사용 임계치가 되어도 된다. 또한, 단계 S20에 있어서의 결함 검출에서는, 기판(9)의 설계 데이터로부터 유도되는 화상이 참조 화상으로서 이용되어도 되고, 또 배선 패턴의 단선 등이 결함으로서 검출되어도 된다.

결함 검출 장치에 있어서 생성되는 다계조 화상의 계조수는, 반드시 256 계 조가 될 필요는 없고, 결함 검출에 요구되는 검사 정밀도 및 검사 속도, 및 결함 검출 장치의 연산 성능 등에 의거해 적절히 결정되어도 된다.

상기 실시 형태에 관련된 결함 검출 장치에서는, 예를 들면, 기판 본체상에 설치된 피막 등의 위에 배선 패턴이 형성되어 있는 경우, 당해 피막 등은 기판 본체의 일부로 여겨져 피검사 화상(81)에 있어서의 피막에 대응하는 영역은, 배선 패턴 이외의 배경 영역으로서 다루어진다. 또, 결함 검출 장치에 의해 결함 검출이 행해지는 기판(11)은, 반드시 프린트 배선 기판일 필요는 없으며, 반도체 기판이나 유리 기판 등이어도 된다.

이 발명을 상세하게 묘사해 설명했지만, 기술한 설명은 예시적이며 한정적인 것은 아니다. 따라서, 이 발명의 범위를 일탈하지 않는 한, 다수의 변형이나 양태가 가능한 것임을 이해할 수 있다.

도 1은, 제1 실시 형태에 관련된 결함 검출 장치의 구성을 나타내는 도면,

도 2는, 컴퓨터에 의해 실현되는 기능을 나타내는 블록도,

도 3은, 결함을 검출하는 처리의 흐름을 나타내는 도면,

도 4a는, 피검사 화상의 일부를 나타내는 도면,

도 4b 내지 도 4f는, 결함 검출 도상에 생성되는 화상의 일부를 나타내는 도면,

도 4g는, 처리 완료된 화상의 일부를 나타내는 도면,

도 5는, 에지 제거 완료된 화상의 농도 히스토그램을 나타내는 도면,

도 6은, 참조 화상의 일부를 나타내는 도면,

도 7은, 비교예의 결함 검출 장치에서 취득되는 농도 히스토그램을 나타내는 도면,

도 8은, 비교예의 결함 검출 장치에서 생성되는 처리 완료된 화상의 일부를 나타내는 도면,

도 9a는, 다른 기판의 피검사 화상의 일부를 나타내는 도면,

도 9b는, 다른 기판의 처리 완료된 화상의 일부를 나타내는 도면,

도 9c는, 비교예의 결함 검출 장치에서 생성되는 다른 기판의 처리 완료된 화상의 일부를 나타내는 도면,

도 10a는, 다른 기판의 피검사 화상의 일부를 나타내는 도면,

도 10b는, 다른 기판의 처리 완료된 화상의 일부를 나타내는 도면,

도 10c는, 비교예의 결함 검출 장치에서 생성되는 다른 기판의 처리 완료된 화상의 일부를 나타내는 도면,

도 11은, 제2 실시 형태에 관련된 결함 검출 장치의 컴퓨터에 의해 실현되는 기능을 나타내는 블록도,

도 12는, 결함을 검출하는 처리의 흐름의 일부를 나타내는 도면이다.

Claims (7)

1. 기판상의 기하학적 패턴의 결함을 검출하는 결함 검출 방법으로서,

   a) 기판의 다계조의 피검사 화상을 취득하는 공정과,

   b) 상기 피검사 화상으로부터 에지를 추출해 에지 화상을 생성하는 공정과,

   c) 상기 에지 화상의 상기 에지에 팽창 처리를 행하는 공정과,

   d) 상기 피검사 화상으로부터 상기 c) 공정에서 팽창 처리된 상기 에지를 제거하여 에지 제거 완료된 화상을 생성하는 공정과,

   e) 상기 에지 제거 완료된 화상의 화소의 농도 히스토그램을 취득하는 공정과,

   f) 상기 농도 히스토그램에 있어서 상기 기판의 패턴 이외의 영역에 대응하는 농도 분포의 최대 농도, 또는 상기 최대 농도를 소정의 오프셋값 만큼 초과하는 값을 임계치로서 구하는 공정과,

   g) 상기 피검사 화상을 상기 임계치에 의해 2치화하여 처리 완료된 화상을 생성하는 공정과,

   h) 상기 처리 완료된 화상에 의거해 상기 기판상의 상기 패턴의 결함을 검출하는 공정을 구비하는, 결함 검출 방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 b) 공정이,

   상기 피검사 화상에 에지 추출 필터 처리를 행함으로써, 상기 에지의 후보가 되는 에지 후보가 추출된 다계조 화상인 에지 후보 화상을 생성하는 공정과,

   상기 에지 후보 화상을 에지 추출 임계치에 의해 2치화함으로써, 상기 에지 후보로부터 상기 에지를 추출(하여 상기 에지 화상을 생성)하는 공정을 구비하는, 결함 검출 방법.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 b) 공정이,

   상기 피검사 화상을 임시 임계치에 의해 2치화하여 임시 2치 화상을 생성하는 공정과,

   상기 임시 2치 화상으로부터 상기 에지를 추출함으로써 상기 에지 화상을 생성하는 공정을 구비하는, 결함 검출 방법.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 b) 공정과 상기 c) 공정의 사이에, 상기 에지 화상에 노이즈 제거 처리를 행하는 공정을 더 구비하는, 결함 검출 방법.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 기판상의 상기 패턴이 배선 패턴이며,

   상기 h) 공정에 있어서, 상기 배선 패턴의 단락이 상기 결함으로서 검출되 는, 결함 검출 방법.
6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 기판상의 상기 패턴이 배선 패턴이며,

   상기 h) 공정에 있어서, 상기 배선 패턴의 단락이 상기 결함으로서 검출되는, 결함 검출 방법.
7. 기판상의 기하학적 패턴의 결함을 검출하는 결함 검출 장치로서,

   기판을 촬상하는 촬상부와,

   상기 촬상부에서 취득된 다계조의 피검사 화상으로부터 에지를 추출해 에지 화상을 생성하는 에지 추출부와,

   상기 에지 화상의 상기 에지에 팽창 처리를 행하는 팽창 처리부와,

   상기 피검사 화상으로부터 상기 팽창 처리부에서 팽창 처리된 상기 에지를 제거해 에지 제거 완료된 화상을 생성하는 에지 제거부와,

   상기 에지 제거 완료된 화상의 화소의 농도 히스토그램을 취득하는 히스토그램 취득부와,

   상기 농도 히스토그램에 있어서 상기 기판의 패턴 이외의 영역에 대응하는 농도 분포의 최대 농도, 또는 상기 최대 농도 근방의 값을 임계치로서 구하는 임계치 취득부와,

   상기 피검사 화상을 상기 임계치에 의해 2치화하여 처리 완료된 화상을 생성 하는 처리 완료 화상 생성부와,

   상기 처리 완료된 화상에 의거해 상기 기판상의 상기 패턴의 결함을 검출하는 결함 검출부를 구비하는, 결함 검출 장치.

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