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JP5531405B2 - Periodic pattern unevenness inspection method and inspection apparatus - Google Patents

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JP5531405B2
JP5531405B2 JP2008327366A JP2008327366A JP5531405B2 JP 5531405 B2 JP5531405 B2 JP 5531405B2 JP 2008327366 A JP2008327366 A JP 2008327366A JP 2008327366 A JP2008327366 A JP 2008327366A JP 5531405 B2 JP5531405 B2 JP 5531405B2
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光幸 三橋
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  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Description

本発明は、周期性パターンを有する被検査体において、前記パターンのムラを検査するためのムラ検査方法及び検査装置に関する。
ここで、周期性パターンとは、一定の間隔を有するパターンの集合体を称し、例えば、パターンが所定のピッチで配列したストライプ状の周期性パターン、または開口部のパターンが所定の周期で2次元的に配列したマトリクス状のパターン等に該当する。また、周期性パターンを有する被検査体としては、特に、半導体装置、撮像デバイス及び表示デバイス等を製造する際にフォトリソグラフィー処理の露光工程で用いられるフォトマスクが挙げられる。
The present invention relates to an unevenness inspection method and an inspection apparatus for inspecting unevenness of a pattern in an inspection object having a periodic pattern.
Here, the periodic pattern refers to an aggregate of patterns having a constant interval. For example, a striped periodic pattern in which patterns are arranged at a predetermined pitch, or a pattern of openings is two-dimensional with a predetermined period. This corresponds to a matrix-like pattern or the like arranged in a regular manner. In addition, examples of the inspection object having a periodic pattern include a photomask used in an exposure process of a photolithography process when manufacturing a semiconductor device, an imaging device, a display device, and the like.

従来、半導体装置、撮像デバイス及び表示デバイス等の製造工程で用いられるフォトマスクとしては、ガラス等の透明基板上にクロム等の遮光膜が一定のパターンに部分的に除去されて構成されたものが知られている。
フォトマスクのような周期性パターンにおけるムラ欠陥は、通常微細なピッチズレや位置ズレが規則的に配列していることが原因であることが多いため、個々のパターン検査では発見することが困難であるが、周期性パターンを広い領域において観察した時に初めて認識される欠陥である。
Conventionally, as a photomask used in a manufacturing process of a semiconductor device, an imaging device, a display device and the like, a photomask that is configured by partially removing a light-shielding film such as chromium on a transparent substrate such as glass in a certain pattern. Are known.
Uneven defects in periodic patterns such as photomasks are usually caused by the regular arrangement of fine pitch deviations and positional deviations, and are therefore difficult to find by individual pattern inspection. However, this is a defect recognized for the first time when the periodic pattern is observed in a wide area.

従来の周期性パターンにおけるムラ検査では、同軸の透過照明や平面照明、あるいは反射照明を用いて撮像を行い、各々の画像での光強度を比較することによって正常部とムラ部の視認を行っている。しかし、正常部とムラ部における光の強度差は決して大きいわけではなく、得られる画像のコントラストは低い。そのため、コントラストの低い画像に対しその強度差の処理方法を工夫することでコントラストアップを図り、これによりムラ部を抽出して検査を行っている(特許文献1参照)。   In the conventional unevenness inspection for periodic patterns, imaging is performed using coaxial transmitted illumination, flat illumination, or reflected illumination, and the normal portion and the uneven portion are visually recognized by comparing the light intensity in each image. Yes. However, the difference in light intensity between the normal part and the uneven part is not always large, and the contrast of the obtained image is low. For this reason, the contrast difference is devised for an image having a low contrast to improve the contrast, thereby extracting the uneven portion and performing the inspection (see Patent Document 1).

しかし、上記従来技術においては、格子状周期性パターンのブラックマトリクスのムラ、特に開口部の大きいブラックマトリクスのムラの撮像において、正常部とムラ部でのコントラスト向上が期待されず、強度差の処理を工夫したとしても原画像のコントラストが低い画像の場合の検査では、目視での官能検査方法より低い検査能力しか達成できないという問題がある。
一方、半導体の微細化や、微細な表示と明るい画面の電子部品の増加に伴い、上述した周期性パターンの微細化、または開口部比率の増大傾向が進んでいる。そして、将来的には、より開口部の大きい、より微細形状の周期性パターンのムラ検査装置及びその方法が必要となる。すなわち、従来の光の振幅による光の強度(明るさ)の強弱のみの出力では限界がある。
However, in the above-described conventional technique, in the imaging of the black matrix unevenness of the lattice-like periodic pattern, particularly the black matrix unevenness having a large opening, the contrast between the normal portion and the uneven portion is not expected to be improved. However, the inspection in the case of an image having a low contrast of the original image has a problem that only an inspection ability lower than the visual sensory inspection method can be achieved.
On the other hand, with the miniaturization of semiconductors and the increase in electronic components having fine displays and bright screens, the above-described tendency of miniaturization of the periodic pattern or an increase in the opening ratio is progressing. In the future, there will be a need for a non-uniformity inspection apparatus and method for a periodic pattern with a finer shape and a larger opening. That is, there is a limit in the conventional output with only the intensity (brightness) of light based on the amplitude of light.

そこで、周期性のあるパターン、例えばブラックマトリクスムラを安定的かつ高精度に撮像し、検出できる周期性パターンムラ検査装置を提供することを目的として、照明光を被検査体に照射し、周期性パターンによって生じる透過回折光を画像検査する検査装置としては、例えば特許文献2のような検査装置が提案されている。
かかる検査装置は、周期性パターンの正常部では開口部の形状・ピッチが一定となるため互いに干渉し一定の方向に回折光を生じる。それに対し、ムラ部では開口部の形状、ピッチが不規則になるため、形状、ピッチに応じて種々の方向に、種々の強さで回折光が生じる。
このような検査装置では、正常部とムラ部における回折光強度コントラストの違いから、ムラ部を検出する方式をとっている。しかし、この手法において得られる原撮像画像での回折光強度コントラストは微弱なものであり、実際のムラ検査・判定処理を行うためには原撮像画像に対して何らかの画像処理を適用し、ムラ部を強調させた上での抽出が必要となる。
Therefore, for the purpose of providing a periodic pattern unevenness inspection apparatus capable of capturing and detecting periodic patterns such as black matrix unevenness stably and with high accuracy, illumination light is irradiated to the object to be inspected. As an inspection apparatus for inspecting transmitted diffracted light generated by a pattern, for example, an inspection apparatus as disclosed in Patent Document 2 has been proposed.
In such an inspection apparatus, since the shape and pitch of the openings are constant in the normal part of the periodic pattern, they interfere with each other and generate diffracted light in a certain direction. On the other hand, since the shape and pitch of the opening are irregular in the uneven portion, diffracted light is generated with various intensities in various directions according to the shape and pitch.
Such an inspection apparatus employs a method of detecting the uneven portion from the difference in diffracted light intensity contrast between the normal portion and the uneven portion. However, the diffracted light intensity contrast in the original captured image obtained by this method is weak, and in order to perform actual unevenness inspection / determination processing, some image processing is applied to the original captured image, Extraction with emphasis on is necessary.

上記従来技術における原撮像画像に対する処理手法は、対象となる基板上の周期性パターンエリア全体を切り出して計算領域と定義し、その計算領域内の各画素における輝度値を縦、横方向に別個に積算し、積算値データを得るものである。
ところで、周期性パターン、例えばフォトマスクにおいては、描画パターンの微細化が急速に進んでおり、特にCCD/CMOSイメージャー用フォトマスクにおいてはウエハへのパターン転写時におけるセルピッチが1μmに迫るほどの勢いで世代が進んでいる。
The processing method for the original captured image in the above-described prior art cuts out the entire periodic pattern area on the target substrate and defines it as a calculation region, and separately determines the luminance value in each pixel in the calculation region in the vertical and horizontal directions. Integration is performed to obtain integrated value data.
By the way, in a periodic pattern, for example, a photomask, the drawing pattern has been miniaturized rapidly. Particularly, in a photomask for a CCD / CMOS imager, the cell pitch at the time of pattern transfer to a wafer approaches 1 μm. The generation is progressing.

周期性パターンにおけるパターン描画には、電子ビーム(EB)描画装置やレーザービーム描画装置が一般的に用いられる。これらのパターン描画装置では、ビームの走査領域や、描画対象物を載置するステージ移動領域を細かい矩形領域に分割し、描画面と電子銃との位置関係を変更しながら、ステップアンドリピート方式でビームを走査してパターンを描画する。
周期性パターン、例えばフォトマスクにおいては、前述したような矩形領域の境界部分において、数nmオーダーで、描画パターンの連続したピッチズレ、寸法ズレ及び位置ズレといったパターン変動が生じることが知られている。ムラ欠陥は、まさにこれらのパターン変動が原因となって生じるものであり、周期性パターン領域におけるムラ欠陥の発生様式、面内分布は、矩形領域形状に依存するといってもよい。従って、こうした矩形領域サイズや形状に着目したムラ欠陥の検出方法が要求されることになる。また、本検査の適用工程においてはプロセス起因の不定形状のムラ検出にも着目する必要もある。
特開2002−148210号公報 特開2006−208084号公報
An electron beam (EB) drawing device or a laser beam drawing device is generally used for pattern drawing in the periodic pattern. In these pattern drawing devices, the beam scanning area and the stage movement area on which the drawing object is placed are divided into fine rectangular areas, and the positional relationship between the drawing surface and the electron gun is changed, and the step and repeat method is used. A pattern is drawn by scanning the beam.
In a periodic pattern, for example, a photomask, it is known that pattern fluctuations such as a continuous pitch shift, dimension shift, and position shift of a drawing pattern occur on the order of several nanometers at the boundary portion of a rectangular region as described above. The mura defect is exactly caused by these pattern fluctuations, and it can be said that the occurrence pattern and the in-plane distribution of the mura defect in the periodic pattern region depend on the rectangular region shape. Accordingly, there is a need for a method for detecting a mura defect that pays attention to the size and shape of the rectangular area. In addition, in the application process of this inspection, it is necessary to pay attention to the detection of irregular irregularities caused by the process.
JP 2002-148210 A JP 2006-208084 A

本発明は上記のような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、周期性のあるパターン、特にCCD/CMOSイメージャー用フォトマスクのような被検査体に対し、数nmオーダーの寸法ズレや位置ズレによって生じるムラ欠陥を精度良く検出するためのムラ検査方法及びムラ検査装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and the object of the present invention is to apply a periodic pattern, particularly, an object to be inspected such as a photomask for a CCD / CMOS imager. An object of the present invention is to provide a mura inspection method and a mura inspection apparatus for accurately detecting mura defects caused by dimensional deviations and positional deviations on the order of nm.

上記目的を達成するために請求項1に記載の発明は、周期性パターンを有する被検査体に照明光を照射し、前記周期性パターンにより生じる回折光で得られる2次元濃淡画像を解析し、該2次元濃淡画像の部分的に濃度が高い領域あるいは低い領域をムラ領域として特定することで周期性パターンのムラを検査する方法であって、前記被検査体の前記2次元濃淡画像を撮像手段にて撮像し原撮像画像を作成する画像作成工程と、前記原撮像画像上において前記原撮像画像よりも面積が小さい矩形計算領域を定義し、該矩形計算領域内における各画素の輝度値を縦、横方向に別個に積算し積算値を算出する積算値算出工程と、前記積算値に対して包絡幅を定義し、前記包絡幅内で積算値の最大値と最小値を求めるとともに前記包絡幅をシフトさせながら積算値の最大値と最小値をサーチし、前記サーチされた最大値を結ぶ曲線を上側包絡データSaとし、最小値を結ぶ曲線を下側包絡データSbとして導出し、この上側包絡データSaと下側包絡データSbとから比較基準値を求め、該比較基準値と前記積算値との比を計算してコントラスト比データを求めるコントラスト比算出工程と、前記積算値算出工程で定義した計算領域を前記原撮像画像上で走査することにより前記原撮像画像の全ての画素における輝度値に対して前記積算値算出工程及びコントラスト比算出工程の処理を行うことで2次元コントラスト比分布画像を作成するコントラスト比分布画像作成工程と、前記2次元コントラスト比分布画像に対し別途設定したコントラスト比閾値との比較演算処理を行い、該比較演算処理により閾値範囲外のコントラスト比データを有する2次元コントラスト比分布画像を構成するドットにオブジェクト(例えば白ドットとして0)を割当て、それ以外のドットに背景(例えば黒ドットとして1)を割当てて2値画像を作成する2値画像作成工程と、前記2値画像に対してラベリング処理を行い、互いに連結した図部分を連結画素部として抽出し、前記各々の連結画素部の面積値を計算し、さらに前記被検査体に対して定義される座標軸上において前記各々の連結画素部が位置する座標値を導出する座標値導出工程と、コントラスト比分布画像作成工程で作成された2次元コントラスト比分布画像において前記座標値導出工程で導出された連結画素部位置と2次元コントラスト比分布画像を照合し前記連結画素部における最大のコントラスト比データを前記各々の連結画素部について求め、当該求められた各々の連結画素部における最大コントラスト比データと面積値との積を計算することにより前記各連結画素部についての評価値を計算する評価値計算工程と、前記評価値に対し別途設定した閾値との比較演算処理を行い、該比較演算処理により閾値を上回る連結画素部をムラ部分と判定するムラ判定工程とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 irradiates an inspection object having a periodic pattern with illumination light, analyzes a two-dimensional gray image obtained by diffracted light generated by the periodic pattern, A method for inspecting unevenness of a periodic pattern by specifying a region having a high density or a region having a low density as a nonuniformity region of the two-dimensional grayscale image, and imaging means for imaging the two-dimensional grayscale image of the object to be inspected An image creation step of creating an original captured image by imaging, defining a rectangular calculation area having a smaller area than the original captured image on the original captured image, and vertically calculating a luminance value of each pixel in the rectangular calculation area An integrated value calculating step for calculating the integrated value by integrating separately in the lateral direction, defining an envelope width for the integrated value, obtaining a maximum value and a minimum value of the integrated value within the envelope width, and the envelope width The shifted The maximum value and the minimum value of the integrated value are searched while the curve connecting the searched maximum values is defined as the upper envelope data Sa, and the curve connecting the minimum values is derived as the lower envelope data Sb. A contrast ratio calculation step of obtaining a comparison reference value from the lower envelope data Sb , calculating a ratio between the comparison reference value and the integrated value to obtain contrast ratio data, and a calculation region defined in the integrated value calculation step Contrast that creates a two-dimensional contrast ratio distribution image by scanning the original captured image and performing the integrated value calculating step and the contrast ratio calculating step on the luminance values of all the pixels of the original captured image. A comparison calculation process is performed between the ratio distribution image creation step and a contrast ratio threshold value separately set for the two-dimensional contrast ratio distribution image. An object (for example, 0 as a white dot) is allocated to dots constituting a two-dimensional contrast ratio distribution image having contrast ratio data outside the threshold range by processing, and a background (for example, 1 as a black dot) is allocated to other dots. A binary image creating step for creating a value image, and a labeling process for the binary image, extracting the connected figure parts as a connected pixel part, calculating an area value of each of the connected pixel parts, Furthermore, a two-dimensional contrast ratio distribution image created in a coordinate value deriving step for deriving a coordinate value where each of the connected pixel portions is located on a coordinate axis defined for the object to be inspected, and a contrast ratio distribution image creating step In FIG. 5, the connected pixel portion position derived in the coordinate value deriving step is collated with the two-dimensional contrast ratio distribution image, and A large contrast ratio data is obtained for each of the connected pixel portions, and an evaluation value for each of the connected pixel portions is calculated by calculating a product of the maximum contrast ratio data and the area value in each of the obtained connected pixel portions. An evaluation value calculation step to calculate, and a non-uniformity determination step of performing a comparison calculation process with a threshold value separately set for the evaluation value, and determining a connected pixel portion exceeding the threshold value as a nonuniformity portion by the comparison calculation process. Features.

請求項2の発明は、請求項1記載のムラ検査方法において、前記原撮像画像に対してデジタルフィルタにより膨張・収縮等のノイズ除去処理を行った後、前記画像作成工程以下の処理を実施することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the unevenness inspection method according to the first aspect, after the noise removal processing such as expansion / contraction is performed on the original captured image by a digital filter, the processing after the image creation step is performed. It is characterized by that.

請求項の発明は、周期性パターンを有する被検査体に照明光を照射し、前記周期性パターンにより生じる回折光で得られる2次元濃淡画像を解析し、該2次元濃淡画像の部分的に濃度が高い領域あるいは低い領域をムラ領域として特定することで周期性パターンのムラを検査するムラ検査装置であって、前記被検査体が載置され、X軸、Y軸及びθ軸方向に駆動する機構を具備する搬送手段と、前記被検査体の所定領域に光を照射し当該所定領域を撮像して得られた画像に画像処理を行うとともに前記被検査体の被検査面内方向における位置決めを行う位置決め手段と、前記照明光として可視光を発生する光源を具備する照明光源手段と、前記照明光源手段からの照明光を導光し前記所定領域に照明光を照射するための照明ヘッド部と、前記照明ヘッド部を支持し、かつ前記搬送手段に載置された前記被検査体上の一定領域に照明光を照射しつつ前記被検査体の被検査面に対する照明光の照射角度を前記被検査面と鉛直な方向に対する照明光照射角度を制御する照明ヘッド駆動手段と、前記照明ヘッド部によって照明光が前記周期性パターンに照射されることにより生じる回折光を撮像する撮像手段と、前記位置決め手段からの映像出力と前記撮像手段からの映像出力を画像情報とする画像入力手段と、前記画像入力手段により得られた前記原撮像画像上において前記原撮像画像よりも面積が小さい矩形計算領域を定義し、該矩形計算領域内における各画素の輝度値を縦、横方向に別個に積算し積算値を算出する処理と、前記積算値に対して包絡幅を定義し、前記包絡幅内で積算値の最大値と最小値を求めるとともに前記包絡幅をシフトさせながら積算値の最大値と最小値をサーチし、前記サーチされた最大値を結ぶ曲線を上側包絡データSaとし、最小値を結ぶ曲線を下側包絡データSbとして導出し、この上側包絡データSaと下側包絡データSbとから比較基準値を求め、該比較基準値と前記積算値との比を計算してコントラスト比データを求める処理と、前記積算値算出処理で定義した計算領域を前記原撮像画像上で走査することにより前記原撮像画像の全ての画素における輝度値に対して前記積算値の算出処理と前記コントラスト比の算出処理を行うことで2次元コントラスト比分布画像を作成する処理と、前記2次元コントラスト比分布画像に対し別途設定したコントラスト比閾値との比較演算処理を行い、該比較演算処理により閾値範囲外のコントラスト比データを有する2次元コントラスト比分布画像を構成するドットにオブジェクト(例えば白ドットとして0)を割当て、それ以外のドットに背景(例えば黒ドットとして1)を割当てて2値画像を作成する処理と、前記2値画像に対してラベリング処理を行い、互いに連結した図部分を連結画素部として抽出し、前記各々の連結画素部の面積値を計算し、さらに前記被検査体に対して定義される座標軸上において前記各々の連結画素部が位置する座標値を導出する処理と、前記コントラスト比分布画像の作成処理で作成された2次元コントラスト比分布画像において前記座標値の導出処理で導出された連結画素部位置と2次元コントラスト比分布画像を照合し前記連結画素部における最大のコントラスト比データを前記各々の連結画素部について求め、当該求められた各々の連結画素部における最大コントラスト比データと面積値との積を計算することにより前記各連結画素部についての評価値を計算する処理と、前記評価値に対し別途設定した閾値との比較演算処理を行い、該比較演算処理により閾値を上回る連結画素部をムラ部分と判定する処理と、
を行い、かつ前記搬送手段、前記位置決め手段、前記照明光源手段、前記照明ヘッド部、前記照明ヘッド駆動手段及び前記撮像手段を制御する処理・制御手段と、
前記位置決め手段及び前記撮像手段で撮像した画像及び前記制御手段による処理結果を表示する表示手段とを備えることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, illumination light is irradiated onto an inspection object having a periodic pattern, a two-dimensional gray image obtained by diffracted light generated by the periodic pattern is analyzed, and a part of the two-dimensional gray image is analyzed. A non-uniformity inspection apparatus for inspecting periodic pattern unevenness by specifying a high-density region or a low-density region as a non-uniformity region, wherein the inspected object is placed and driven in the X-axis, Y-axis, and θ-axis directions And a conveying means having a mechanism for performing the image processing on the image obtained by irradiating the predetermined area of the inspection object with light and imaging the predetermined area, and positioning the inspection object in the in-plane direction of inspection Positioning means for performing illumination, illumination light source means including a light source that generates visible light as the illumination light, and an illumination head unit for guiding illumination light from the illumination light source means and irradiating the predetermined area with illumination light And before An irradiation angle of the illumination light with respect to the surface to be inspected of the object to be inspected is irradiated while irradiating illumination light to a predetermined region on the object to be inspected that supports the illumination head unit and is placed on the transport unit. An illumination head driving unit that controls an illumination light irradiation angle with respect to a vertical direction, an imaging unit that images diffracted light generated by illuminating the periodic pattern with illumination light by the illumination head unit, and the positioning unit Image input means using the video output of the image and the video output from the imaging means as image information, and a rectangular calculation area having a smaller area than the original captured image on the original captured image obtained by the image input means. , Processing for calculating the integrated value by separately integrating the luminance values of the respective pixels in the rectangular calculation area in the vertical and horizontal directions, defining an envelope width for the integrated value, and integrating the integrated value within the envelope width The maximum value and minimum value of the integrated value are searched while the envelope width is shifted, and a curve connecting the searched maximum values is defined as upper envelope data Sa, and a curve connecting the minimum values is obtained. A process of obtaining contrast ratio data by deriving as lower envelope data Sb, obtaining a comparison reference value from the upper envelope data Sa and lower envelope data Sb, and calculating a ratio between the comparison reference value and the integrated value; , By scanning the calculation area defined in the integrated value calculation process on the original captured image, the integrated value calculating process and the contrast ratio calculating process are performed on the luminance values in all pixels of the original captured image. A process of creating a two-dimensional contrast ratio distribution image by performing a comparison calculation process with a contrast ratio threshold set separately for the two-dimensional contrast ratio distribution image, The object (for example, 0 as a white dot) is assigned to the dots constituting the two-dimensional contrast ratio distribution image having the contrast ratio data outside the threshold range by the comparison calculation process, and the background (for example, 1 as a black dot) is assigned to the other dots. A process for creating a binary image, a labeling process is performed on the binary image, extracted figure parts connected to each other are extracted as connected pixel parts, an area value of each connected pixel part is calculated, and In the two-dimensional contrast ratio distribution image created by the process of deriving the coordinate value where each of the connected pixel portions is located on the coordinate axis defined for the object to be inspected, and the creation process of the contrast ratio distribution image, the coordinates The connected pixel portion position derived by the value deriving process is collated with the two-dimensional contrast ratio distribution image, and the maximum in the connected pixel portion is checked. The trust ratio data is obtained for each connected pixel portion, and the evaluation value for each connected pixel portion is calculated by calculating the product of the maximum contrast ratio data and the area value in each obtained connected pixel portion. Processing and a comparison calculation process with a threshold value set separately for the evaluation value, and a process of determining a connected pixel portion exceeding the threshold value as a nonuniformity portion by the comparison calculation process;
And processing / control means for controlling the transport means, the positioning means, the illumination light source means, the illumination head unit, the illumination head driving means, and the imaging means,
The image processing apparatus includes a display unit that displays an image captured by the positioning unit and the imaging unit and a processing result by the control unit.

本発明の周期性パターンのムラ検査方法及び装置によれば、周期性のあるパターン、特にCCD/CMOSイメージャー用フォトマスクのような被検査体に対し、数nmオーダーの寸法ズレや位置ズレによって生じるムラ欠陥を精度良く検出し、ムラ欠陥の識別や合否判定を実施することができる。   According to the periodic pattern unevenness inspection method and apparatus of the present invention, a periodic pattern, particularly an object to be inspected such as a photomask for a CCD / CMOS imager, is subject to a dimensional deviation or positional deviation on the order of several nm. The generated mura defect can be detected with high accuracy, and the mura defect can be identified and accepted or rejected.

(実施の形態1)
以下に、本発明の適用する周期性パターンのムラ検査方法及び検査装置の一実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は本発明に係るムラ検査方法を適用したムラ検査装置の一例を示す構成図である。この図1では透過回折光を得るためのムラ検査装置の構成例を示すもので、本装置は外乱光や迷光を極力低減させた暗環境及び被検査基板への異物付着を防止するクリーン環境で稼動されることが望ましい。
(Embodiment 1)
Hereinafter, an embodiment of a periodic pattern unevenness inspection method and an inspection apparatus to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a non-uniformity inspection apparatus to which the nonuniformity inspection method according to the present invention is applied. FIG. 1 shows an example of the configuration of an unevenness inspection apparatus for obtaining transmitted diffracted light. This apparatus is a dark environment where disturbance light and stray light are reduced as much as possible, and a clean environment that prevents foreign matter from adhering to the substrate to be inspected. It is desirable to operate.

本ムラ検査装置は、図1に示すように、透過照明部10と、被検査体である被検査基板60の位置決め動作及び基板搬送動作が可能なX軸−Y軸及びθ軸方向に駆動されるX−Y−θステージ部(特許請求の範囲に記載した搬送手段に相当する)20と、被検査基板60の位置決めを実施するためのアライメント用撮像部30と、検査画像を取得するための撮像部40と、処理・制御部100から構成されている。
ここで、被検査基板60の基板面には周期性パターンが形成されている。ここでいう基板面とは、被検査基板60の厚さ方向の一方に位置する面である。
As shown in FIG. 1, the unevenness inspection apparatus is driven in the X-axis-Y-axis and θ-axis directions that allow positioning operation and substrate transport operation of the transmitted illumination unit 10 and the substrate 60 to be inspected. XY-θ stage section (corresponding to the transport means described in the claims) 20, an alignment imaging section 30 for positioning the substrate 60 to be inspected, and an inspection image acquisition The imaging unit 40 and the processing / control unit 100 are configured.
Here, a periodic pattern is formed on the substrate surface of the inspected substrate 60. The substrate surface here is a surface located on one side in the thickness direction of the inspected substrate 60.

処理・制御部100は、透過照明部10、X−Y−θステージ部20、アライメント用撮像部30、撮像部40を構成する機器類の動作制御を行い、かつアライメント用撮像部30及び撮像部40からの出力を画像情報あるいは信号情報として取り込み、演算処理を行う。さらに、その処理結果や処理画像を表示手段104に表示する。   The processing / control unit 100 controls the operation of the devices constituting the transmitted illumination unit 10, the XY-θ stage unit 20, the alignment imaging unit 30, and the imaging unit 40, and the alignment imaging unit 30 and imaging unit. The output from 40 is taken in as image information or signal information, and calculation processing is performed. Further, the processing result and the processed image are displayed on the display means 104.

透過照明部10では、円弧レール11が設置されており、この円弧レール11には照明ヘッド12が設けられており、この照明ヘッド12には、光源13の光がライトガイド14を介して導光されるように構成されている。円弧レール11上で照明ヘッド12を円弧レール11に沿い移動することによって被検査基板60の基板面に垂直な法線Lに対する照明ヘッド12の照射角度φを調整できるようになっている(なお、この駆動軸をφ軸と定義する)。したがって、円弧レール11上のどの位置にあっても照明ヘッド12は、X−Y−θステージ部20上の所定位置に照明光を照射することができるように調整されており、これによって、X−Y−θステージ部20上の被検査基板60の基板面に対して、様々な照射角度からの透過照明が可能となっている。   In the transmissive illumination unit 10, an arc rail 11 is installed, and an illumination head 12 is provided on the arc rail 11, and light from the light source 13 is guided to the illumination head 12 via a light guide 14. It is configured to be. By moving the illumination head 12 along the arc rail 11 on the arc rail 11, the irradiation angle φ of the illumination head 12 with respect to the normal L perpendicular to the substrate surface of the substrate 60 to be inspected can be adjusted (note that This drive axis is defined as the φ axis). Therefore, the illumination head 12 is adjusted so that it can irradiate illumination light to a predetermined position on the XY-θ stage unit 20 at any position on the arc rail 11. Transmission illumination from various irradiation angles can be performed on the substrate surface of the inspected substrate 60 on the −Y−θ stage unit 20.

なお、照明ヘッド12には平行光学系が設けられている。また、光源13にはフィルターチェンジャー機構が設けられており、複数の波長選択フィルタを用いることが可能となっている。また、本実施の形態では、光源13にはメタルハライドランプを用いており、動作時間に対する光量変動幅が1%以下で光量安定度が高いものを選定していることが特徴である。   The illumination head 12 is provided with a parallel optical system. The light source 13 is provided with a filter changer mechanism, and a plurality of wavelength selection filters can be used. Further, the present embodiment is characterized in that a metal halide lamp is used as the light source 13, and a light amount fluctuation range with respect to the operation time is 1% or less and the light amount stability is high.

被検査基板60は、X−Y−θステージ部20の所定の位置に載置される。被検査基板60が載置されるX−Y−θステージ部20の載置部は、中空であることが特徴である。X−Y−θステージ部20は、被検査基板60を図2のX軸方向及びY軸方向に平行移動する機能と、被検査基板60をその基板面と直交する基板面の法線Lを中心とする軸周りに360°回転させる機能を有している(この回転中心の軸をθ軸とする。)。これによって、予め設定した動作手順に従って被検査基板60をX軸及びY軸方向に駆動する。また、θ軸を中心として被検査基板60を面内回転させることにより、被検査基板60の基板面内への照明照射方向の調整が可能である。   The inspected substrate 60 is placed at a predetermined position of the XY-θ stage unit 20. The placement portion of the XY-θ stage portion 20 on which the substrate 60 to be inspected is placed is characterized by being hollow. The XY-θ stage unit 20 has a function of translating the inspected substrate 60 in the X-axis direction and the Y-axis direction in FIG. 2 and a normal L of the substrate surface orthogonal to the substrate surface. It has a function of rotating 360 ° around the center axis (this axis of rotation is the θ axis). As a result, the inspected substrate 60 is driven in the X-axis and Y-axis directions according to a preset operation procedure. Further, by rotating the inspected substrate 60 in the plane about the θ axis, it is possible to adjust the illumination irradiation direction in the substrate surface of the inspected substrate 60.

アライメント用撮像部30は、被検査基板60の上方で基板面に向けて配置されたカメラ31及びレンズ32と、照明33及びその照明制御装置34とから構成される。
被検査基板60上のアライメントマークを含む領域には、同軸落射形式で照明33の照明光が照射され、その観察画像がカメラ31により撮像される。
なお、照明制御装置34により、照明33の点灯/消灯制御及び照明光強度の調節ができるようになっており、実際の制御動作は処理・制御部100により実施される。また、本実施の形態ではカメラ31にはエリアCCDカメラが用いられ、レンズ32には同軸落射形式の固定倍率テレセントリックレンズが用いられ、そして照明33には高輝度スポット型の白色LEDが用いられている。
The alignment imaging unit 30 includes a camera 31 and a lens 32 that are disposed above the substrate 60 to be inspected and directed toward the substrate surface, an illumination 33 and an illumination control device 34 for the illumination 33.
The region including the alignment mark on the inspected substrate 60 is irradiated with the illumination light of the illumination 33 in the coaxial epi-illumination format, and the observation image is captured by the camera 31.
Note that the illumination control device 34 can turn on / off the illumination 33 and adjust the illumination light intensity, and the actual control operation is performed by the processing / control unit 100. In this embodiment, an area CCD camera is used as the camera 31, a coaxial incident type fixed magnification telecentric lens is used as the lens 32, and a high brightness spot type white LED is used as the illumination 33. Yes.

撮像部40は、被検査基板60の上方で基板面に向けて配置されたカメラ41と、平行光学系42から構成される。カメラ41としては、可視光域に分光感度特性を有する光電変換素子を具備していることが望ましい。
処理・制御部100では、情報処理手段101により透過照明部10、X−Y−θステージ部20、アライメント用撮像部30および撮像部40の動作管理及び制御を行う。また、アライメント用撮像部30のカメラ31は信号入力装置103を介して情報処理手段101に接続され、撮像部40のカメラ41は信号入力装置102を介して情報処理手段101に接続されている。
The imaging unit 40 includes a camera 41 disposed above the substrate 60 to be inspected and facing the substrate surface, and a parallel optical system 42. The camera 41 desirably includes a photoelectric conversion element having spectral sensitivity characteristics in the visible light range.
In the processing / control unit 100, the information processing unit 101 performs operation management and control of the transmitted illumination unit 10, the XY-θ stage unit 20, the imaging unit 30 for alignment, and the imaging unit 40. The camera 31 of the alignment imaging unit 30 is connected to the information processing means 101 via the signal input device 103, and the camera 41 of the imaging unit 40 is connected to the information processing means 101 via the signal input device 102.

上述した上記構成要素を活用して、アライメント用撮像部30による位置決め終了後、被検査基板60を撮像部40にて撮像し、原撮像画像を取得し、ムラ欠陥検出・判定処理を実施する。なお、透過照明部10における照明ヘッド12の照射角度φ等の検査条件については、例えば本出願人が特願2008−248753において既に提案している「周期性パターンのムラ検査装置における検査条件設定方法」を適用することにより、自動で設定することが可能である。   Utilizing the above-described components, after the positioning by the alignment imaging unit 30, the inspected substrate 60 is imaged by the imaging unit 40, an original captured image is acquired, and the mura defect detection / determination process is performed. Note that the inspection conditions such as the irradiation angle φ of the illumination head 12 in the transmissive illumination unit 10 are, for example, “the inspection condition setting method in the periodic pattern unevenness inspection apparatus already proposed by the present applicant in Japanese Patent Application No. 2008-248753. By applying “”, it is possible to set automatically.

図2は、本発明に係る実施の形態1によるムラ検査方法の検査手順を示すフローチャート図である。
本発明に係る実施の形態1によるムラ検査方法は、図2に示すS1〜S10という一連のステップにより実施される。以下、各ステップの内容をステップ順に図2〜図9を参照して説明する。なお、被検査基板60の着脱等のオペレーション操作については、図1に示すフローから割愛する。
FIG. 2 is a flowchart showing an inspection procedure of the unevenness inspection method according to the first embodiment of the present invention.
The unevenness inspection method according to the first embodiment of the present invention is performed by a series of steps S1 to S10 shown in FIG. Hereinafter, the contents of each step will be described in the order of steps with reference to FIGS. Note that operation operations such as attachment / detachment of the inspected substrate 60 are omitted from the flow shown in FIG.

撮像部40により被検査基板60を撮像し、原撮像画像を取得する。さらに、図3に示すように周期性パターンが含まれる領域部分を原撮像画像から切り出す処理を実施する(ステップS1)。なお、本実施の形態では、撮像部40におけるカメラ41として4096画素のラインセンサカメラを用いているが、カメラ露光時間調整機能を用いても一定の輝度値を確保できない場合には、TDI(Time Delay and Integration)ラインセンサカメラを使用しても良い。また、複数台の性能の異なるカメラとカメラ切替機構を具備することにより、使用カメラの切替で測定毎に最適なものを選択できるようにしてもよい。また、照明ヘッド12は、ライン型照明ヘッドであってもよい。   The inspected substrate 60 is imaged by the imaging unit 40, and an original captured image is acquired. Further, as shown in FIG. 3, a process of cutting out an area portion including the periodic pattern from the original captured image is performed (step S1). In the present embodiment, a line sensor camera having 4096 pixels is used as the camera 41 in the imaging unit 40. Delay and Integration) A line sensor camera may be used. Further, by providing a plurality of cameras having different performances and a camera switching mechanism, it may be possible to select an optimal one for each measurement by switching the camera used. Further, the lighting head 12 may be a line type lighting head.

ステップS1において切り出された画像(以下、切り出し画像と呼ぶ)において、切り出し画像よりも面積が小さい矩形計算領域を定義し、この矩形計算領域内の各画素における輝度値を縦及び横方向に別個に積算し、積算値を計算する(ステップS2)。この積算値は、図4に示すように、積算した画素数で割った平均値とする。
なお、矩形計算領域の指定方法について、切り出し画像横方向に対して積算を行う場合の例を図3に模式的に示す。切り出し画像に対して横方向に積算を行う場合には、切り出し画像の縦方向サイズと、矩形計算領域の縦方向サイズとを一致させる。縦方向に積算を行う場合でも同様である。また、図3に示すように、矩形計算領域中央部を注目画素ラインとし、これを矩形計算領域の基準位置とする。この矩形計算領域幅は、前述した描画装置における矩形領域サイズに合わせて設定するが、周期性パターンの描画に使用した描画装置毎に矩形積算領域幅を変えることができるように、検査レシピ等でその都度値を設定できるようにしてもよい。
In the image cut out in step S1 (hereinafter referred to as a cut-out image), a rectangular calculation area having a smaller area than the cut-out image is defined, and the luminance value at each pixel in the rectangular calculation area is separately set in the vertical and horizontal directions. Integration is performed and an integrated value is calculated (step S2). The integrated value is an average value divided by the integrated number of pixels as shown in FIG.
In addition, about the designation | designated method of a rectangular calculation area, the example in the case of integrating | accumulating with respect to a cut-out image horizontal direction is shown typically in FIG. When integration is performed in the horizontal direction with respect to the cutout image, the vertical size of the cutout image is matched with the vertical size of the rectangular calculation area. The same applies to the case where integration is performed in the vertical direction. Further, as shown in FIG. 3, the central portion of the rectangular calculation area is set as a target pixel line, and this is set as a reference position of the rectangular calculation area. This rectangular calculation area width is set in accordance with the rectangular area size in the drawing apparatus described above. However, in order to be able to change the rectangular integrated area width for each drawing apparatus used for drawing the periodic pattern, A value may be set each time.

ステップS2で計算した積算値に対する比較基準値を計算する(ステップS3)。積算値からの比較基準値導出について図4に模式的に示す。本実施の形態では比較基準値の導出手法として包絡線処理を利用するが、場合によっては移動平均処理を利用しても良い。
なお、包絡線処理及び移動平均処理の実施目的は、画像上の濃淡グラデーション傾向に追従した比較基準値を導出することにある。以下、包絡線処理について、図5を参照して簡単に説明する。
A comparison reference value for the integrated value calculated in step S2 is calculated (step S3). FIG. 4 schematically shows the derivation of the comparison reference value from the integrated value. In this embodiment, envelope processing is used as a method for deriving a comparison reference value, but moving average processing may be used in some cases.
The purpose of the envelope process and the moving average process is to derive a comparison reference value that follows the gradation gradation tendency on the image. Hereinafter, the envelope processing will be briefly described with reference to FIG.

包絡線処理のフローを図5に示す。
まず、ステップS31において、積算値に対して包絡幅を定義し、包絡幅内にて積算値の最大値と最小値を求める。包絡幅は、図6に示すように、積算値曲線の左端部からを基点として定義し、曲線の右方向へ順次シフトさせながら、その都度、最大値及び最小値をサーチし求めていく。そして、次のステップS32において、サーチされた最大値を結ぶ曲線と最小値を結ぶ曲線を求め、最大値を結ぶ曲線を上側包絡データSaとし、最小値を結ぶ曲線を下側包絡データSbとして生成し、それぞれを導出する。次のステップS33では、上側包絡データSaと下側包絡データSbから、比較基準値So=(Sa+Sb)/2を計算する。
The flow of the envelope processing is shown in FIG.
First, in step S31, an envelope width is defined for the integrated value, and a maximum value and a minimum value of the integrated value are obtained within the envelope width. As shown in FIG. 6, the envelope width is defined from the left end of the integrated value curve as a base point, and the maximum value and the minimum value are searched for each time while sequentially shifting in the right direction of the curve. In the next step S32, a curve connecting the searched maximum value and the minimum value is obtained, and the curve connecting the maximum value is set as the upper envelope data Sa, and the curve connecting the minimum value is generated as the lower envelope data Sb. And derive each. In the next step S33, a comparison reference value So = (Sa + Sb) / 2 is calculated from the upper envelope data Sa and the lower envelope data Sb.

次に、図2に示すステップS4に移行して、図7に示すようなコントラスト比データを計算する。このコントラスト比は次の式(1)により求められる。
(コントラスト比)=(積算値/比較基準値)−1・・・・・・・・・・・(1)
Next, the process proceeds to step S4 shown in FIG. 2, and contrast ratio data as shown in FIG. 7 is calculated. This contrast ratio is obtained by the following equation (1).
(Contrast ratio) = (integrated value / comparative reference value) −1 (1)

次に、ステップS5において、画像全範囲に対して積算値計算、すなわち上記ステップS2〜S4の処理が行われたかを判定する。ここで、画像全範囲に対する積算値計算がなされていないと判定された時はステップS6に移行し、図4に示した注目画素ラインを基準として矩形計算領域を1画素ずつ積算方向へシフトさせていき、画像全範囲に対して上記ステップS2〜S5の処理を繰り返し実行する。そして、X方向への積算が終了したならば、Y方向への積算も同様に行う。その後、ステップS7において、画像のX,Y方向に対して積算値計算が終了したかを判定する。積算値計算が終了していない場合は、積算値計算が終了するまでステップS2〜S7の処理を繰り返し実行する。   Next, in step S5, it is determined whether the integrated value calculation, that is, the processing in steps S2 to S4 has been performed on the entire image range. Here, when it is determined that the integrated value calculation for the entire image range has not been performed, the process proceeds to step S6, and the rectangular calculation area is shifted pixel by pixel in the integration direction with reference to the target pixel line shown in FIG. Then, the processes in steps S2 to S5 are repeatedly executed for the entire image range. When the integration in the X direction is completed, the integration in the Y direction is performed in the same manner. Thereafter, in step S7, it is determined whether the integrated value calculation has been completed in the X and Y directions of the image. If the integrated value calculation has not ended, the processes of steps S2 to S7 are repeatedly executed until the integrated value calculation ends.

ステップS7において、画像のX,Y方向に対して積算値計算が終了したと判定された場合は、ステップS8に移行し、図8に模式的に示すようなコントラスト比分布画像を作成する。
本実施の形態では8ビット画像による計算を実施し、コントラスト比=0となる画素における部分、つまりムラ欠陥が存在しないベース部分に対して輝度値128を割当てるようにしてから以降の処理を実施する。
If it is determined in step S7 that the integrated value calculation has been completed in the X and Y directions of the image, the process proceeds to step S8 to create a contrast ratio distribution image as schematically shown in FIG.
In the present embodiment, calculation using an 8-bit image is performed, and the subsequent processing is performed after the luminance value 128 is assigned to the pixel portion where the contrast ratio = 0, that is, the base portion where no mura defect exists. .

まず、ステップS8で作成されたコントラスト比分布画像において、別途設定した閾値との比較演算処理からの2値化処理を実施する(ステップS9)。このとき、ベース部分に比べて輝度値が高い部分、すなわち白ムラ部分を抽出したい場合には、白ムラ検出用閾値としてベース部分よりも大きな値の輝度値を設定しておき、白ムラ検出用閾値よりも大きな輝度値を持つ画素には白ドットとして0を、それ以外の部分には黒ドットとして1を割当てて2値画像を作成する。同様に、ベース部分に比べて輝度値が低い部分、すなわち黒ムラ部分を抽出したい場合には、黒ムラ検出用閾値としてベース部分よりも小さな値の輝度値を設定しておき、黒ムラ検出用閾値よりも小さな輝度値を持つ画素には黒ドットとして1を、それ以外の部分には白ドットとして0を割当てて2値画像を作成する。本実施の形態では8ビット画像による計算を実施しているので、白ドットとしては輝度値255を、黒ドットとしては輝度値0をそれぞれ割当てている。この場合の白ムラ2値画像及び黒ムラ2値画像の作成例を図9に示す。   First, in the contrast ratio distribution image created in step S8, a binarization process is performed from a comparison calculation process with a separately set threshold value (step S9). At this time, if it is desired to extract a portion having a higher luminance value than the base portion, that is, a white unevenness portion, a brightness value larger than that of the base portion is set as a white unevenness detection threshold, and white unevenness detection is performed. A binary image is created by assigning 0 as a white dot to a pixel having a luminance value larger than the threshold value and assigning 1 as a black dot to other portions. Similarly, when it is desired to extract a portion having a lower luminance value than the base portion, that is, a black uneven portion, a luminance value smaller than that of the base portion is set as a black unevenness detection threshold, and black unevenness detection is performed. A binary image is created by assigning 1 as a black dot to pixels having a luminance value smaller than the threshold value and assigning 0 as a white dot to the other portions. In this embodiment, since calculation is performed using an 8-bit image, a luminance value 255 is assigned as a white dot, and a luminance value 0 is assigned as a black dot. An example of creating a white unevenness binary image and a black unevenness binary image in this case is shown in FIG.

次に、ステップS9で処理した2値画像に対し、ラベリング処理を行い、互いに連結した画素部分を連結画素部として抽出し、それらの面積値と、被検査基板60上における座標値を算出する(ステップ10)。なお、白ムラ、黒ムラ両方を検出したい場合には、ステップ10で白ムラ2値画像と黒ムラ2値画像の両方を作成してそれぞれバッファしておき、それぞれの2値画像に対してラベリング処理を行った後、白ムラ、黒ムラの面積値と座標値を一枚の画像情報へ統合するようにしてもよい。
ステップS8で作成されたコントラスト比分布画像において、ステップS9における2値化処理結果を基にしてムラ部分の座標値とムラ領域を特定する。さらに、次のステップS11において、ムラ領域におけるコントラスト比の最大値と、ムラ領域の面積値との積を評価値と定義し、これを計算する。
Next, a labeling process is performed on the binary image processed in step S9, pixel portions connected to each other are extracted as connected pixel portions, and their area values and coordinate values on the inspected substrate 60 are calculated ( Step 10). If it is desired to detect both white unevenness and black unevenness, in step 10, both the white unevenness binary image and the black unevenness binary image are created and buffered, and each binary image is labeled. After the processing, the area values and coordinate values of white unevenness and black unevenness may be integrated into one piece of image information.
In the contrast ratio distribution image created in step S8, the coordinate value of the uneven portion and the uneven region are specified based on the binarization processing result in step S9. Further, in the next step S11, the product of the maximum value of the contrast ratio in the uneven area and the area value of the uneven area is defined as an evaluation value, and this is calculated.

ステップS11で算出された評価値に対し別途設定した閾値との比較演算処理を実施し、閾値を上回るムラ部分をNGと判断する(ステップS12)。このとき、OK/GRAY/NGの三段階の判定基準を設け、判定用としてTh_Gr、Th_NGという2つの閾値を定義しておき、
(評価値)<Th_GRであれば、OKと判定し、
Th_GR≦(評価値)<Th_NGであれば、GRAYと判定し、
Th_NG≦(評価値)であれば、NGと判定する。
A comparison calculation process with a separately set threshold value is performed on the evaluation value calculated in step S11, and a nonuniform portion exceeding the threshold value is determined to be NG (step S12). At this time, OK / GRAY / NG three-step determination criteria are provided, and two threshold values Th_Gr and Th_NG are defined for determination.
If (evaluation value) <Th_GR, it is determined as OK,
If Th_GR ≦ (evaluation value) <Th_NG, it is determined as GRAY,
If Th_NG ≦ (evaluation value), it is determined as NG.

以上説明したように、本実施に形態に示すムラ検査方法によれば、フォトマスクやブラックマトリックス等の周期性パターンを有する製品における検査装置において、周期性のあるパターン、特にCCD/CMOSイメージャー用フォトマスクのような被検査体に対し、描画装置特有の描画領域に対応した矩形領域を活用する計算方法を盛り込むことにより、数nmオーダーの寸法ズレや位置ズレによって生じるムラ欠陥を精度良く検出し、ムラ欠陥の識別や合否判定を実施することができる。   As described above, according to the unevenness inspection method shown in this embodiment, in an inspection apparatus for a product having a periodic pattern such as a photomask or a black matrix, a periodic pattern, particularly for a CCD / CMOS imager. By incorporating a calculation method that utilizes a rectangular area corresponding to the drawing area unique to the drawing apparatus for the inspected object such as a photomask, it is possible to accurately detect uneven defects caused by dimensional deviations and positional deviations on the order of several nanometers. In addition, it is possible to identify mura defects and determine pass / fail.

本発明に係るムラ検査方法を適用したムラ検査装置の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the nonuniformity inspection apparatus to which the nonuniformity inspection method which concerns on this invention is applied. 本発明方法によるムラ検査の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the nonuniformity test | inspection by the method of this invention. 本発明の実施の形態における矩形計算領域の設定方法を示した図である。It is the figure which showed the setting method of the rectangular calculation area | region in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における積算値からの比較基準値の算出方法を示した図である。It is the figure which showed the calculation method of the comparison reference value from the integrated value in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における包絡線処理の手順をしたフローチャートである。It is the flowchart which performed the procedure of the envelope process in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における包絡線処理を用いて上側包絡線、下側包絡線、比較基準値を求めた例を示した図である。It is the figure which showed the example which calculated | required the upper envelope, the lower envelope, and the comparison reference value using the envelope process in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態におけるコントラスト比の算出方法を示した図である。It is the figure which showed the calculation method of the contrast ratio in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態におけるコントラスト比分布画像を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the contrast ratio distribution image in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における白ムラ2値画像及び黒ムラ2値画像の作成例を示した図である。It is the figure which showed the creation example of the white nonuniformity binary image and black nonuniformity binary image in embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10……透過照明部、11……円弧レール、12……照明ヘッド、13……光源、14……ライトガイド、20……X−Y−θステージ部、30……アライメント用撮像部、31……カメラ、32……レンズ、33……照明、34……照明制御装置、40……撮像部、41……カメラ、42……平行光学系、60……被検査基板、100……処理・制御部、101……情報処理手段、102……信号入力装置、103……信号入力装置、104……表示手段、105……対人操作手段。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Transmission illumination part, 11 ... Arc rail, 12 ... Illumination head, 13 ... Light source, 14 ... Light guide, 20 ... XY- (theta) stage part, 30 ... Imaging part for alignment, 31 …… Camera, 32 …… Lens, 33 …… Illumination, 34 …… Illumination control device, 40 …… Imaging unit, 41 …… Camera, 42 …… Parallel optics, 60 …… Substrate to be inspected, 100 …… Process Control unit 101 ... Information processing means 102 ... Signal input device 103 ... Signal input device 104 ... Display means 105 ... Interpersonal operation means

Claims (3)

周期性パターンを有する被検査体に照明光を照射し、前記周期性パターンにより生じる回折光で得られる2次元濃淡画像を解析し、該2次元濃淡画像の部分的に濃度が高い領域あるいは低い領域をムラ領域として特定することで周期性パターンのムラを検査する方法であって、
前記被検査体の前記2次元濃淡画像を撮像手段にて撮像し原撮像画像を作成する画像作成工程と、
前記原撮像画像上において前記原撮像画像よりも面積が小さい矩形計算領域を定義し、該矩形計算領域内における各画素の輝度値を縦、横方向に別個に積算し積算値を算出する積算値算出工程と、
前記積算値に対して包絡幅を定義し、前記包絡幅内で積算値の最大値と最小値を求めるとともに前記包絡幅をシフトさせながら積算値の最大値と最小値をサーチし、前記サーチされた最大値を結ぶ曲線を上側包絡データSaとし、最小値を結ぶ曲線を下側包絡データSbとして導出し、この上側包絡データSaと下側包絡データSbとから比較基準値を求め、該比較基準値と前記積算値との比を計算してコントラスト比データを求めるコントラスト比算出工程と、
前記積算値算出工程で定義した計算領域を前記原撮像画像上で走査することにより前記原撮像画像の全ての画素における輝度値に対して前記積算値算出工程及びコントラスト比算出工程の処理を行うことで2次元コントラスト比分布画像を作成するコントラスト比分布画像作成工程と、
前記2次元コントラスト比分布画像に対し別途設定したコントラスト比閾値との比較演算処理を行い、該比較演算処理により閾値範囲外のコントラスト比データを有する2次元コントラスト比分布画像を構成するドットにオブジェクト(例えば白ドットとして0)を割当て、それ以外のドットに背景(例えば黒ドットとして1)を割当てて2値画像を作成する2値画像作成工程と、
前記2値画像に対してラベリング処理を行い、互いに連結した図部分を連結画素部として抽出し、前記各々の連結画素部の面積値を計算し、さらに前記被検査体に対して定義される座標軸上において前記各々の連結画素部が位置する座標値を導出する座標値導出工程と、
コントラスト比分布画像作成工程で作成された2次元コントラスト比分布画像において前記座標値導出工程で導出された連結画素部位置と2次元コントラスト比分布画像を照合し前記連結画素部における最大のコントラスト比データを前記各々の連結画素部について求め、当該求められた各々の連結画素部における最大コントラスト比データと面積値との積を計算することにより前記各連結画素部についての評価値を計算する評価値計算工程と、
前記評価値に対し別途設定した閾値との比較演算処理を行い、該比較演算処理により閾値を上回る連結画素部をムラ部分と判定するムラ判定工程と、
を備えることを特徴とするムラ検査方法。
An object having a periodic pattern is irradiated with illumination light, a two-dimensional gray image obtained by diffracted light generated by the periodic pattern is analyzed, and a region in which the two-dimensional gray image is partially high or low Is a method for inspecting periodic pattern unevenness by specifying as an uneven region,
An image creating step of capturing an image of the two-dimensional grayscale image of the object to be inspected by an imaging unit and creating an original captured image;
An integrated value that defines a rectangular calculation region having a smaller area than the original captured image on the original captured image, and calculates the integrated value by separately integrating the luminance value of each pixel in the rectangular calculated region in the vertical and horizontal directions. A calculation process;
An envelope width is defined for the integrated value, a maximum value and a minimum value of the integrated value are determined within the envelope width, and a maximum value and a minimum value of the integrated value are searched while shifting the envelope width, and the search is performed. A curve connecting the maximum values is set as the upper envelope data Sa, and a curve connecting the minimum values is derived as the lower envelope data Sb. A comparison reference value is obtained from the upper envelope data Sa and the lower envelope data Sb, and the comparison reference A contrast ratio calculation step of calculating a ratio of the value and the integrated value to obtain contrast ratio data;
By scanning the calculation area defined in the integrated value calculating step on the original captured image, the integrated value calculating process and the contrast ratio calculating process are performed on luminance values in all pixels of the original captured image. A contrast ratio distribution image creation step of creating a two-dimensional contrast ratio distribution image with
The two-dimensional contrast ratio distribution image is subjected to a comparison calculation process with a contrast ratio threshold value set separately, and the object (in the dot constituting the two-dimensional contrast ratio distribution image having the contrast ratio data outside the threshold range by the comparison calculation process) For example, a binary image creation step of creating a binary image by assigning 0) as a white dot and assigning a background (for example, 1 as a black dot) to other dots,
The binary image is subjected to a labeling process, the connected figure portions are extracted as connected pixel portions, the area values of the respective connected pixel portions are calculated, and the coordinate axes defined for the inspected object A coordinate value deriving step for deriving a coordinate value where each of the connected pixel portions is located;
In the two-dimensional contrast ratio distribution image created in the contrast ratio distribution image creation step, the connected pixel portion position derived in the coordinate value deriving step is collated with the two-dimensional contrast ratio distribution image, and the maximum contrast ratio data in the connected pixel portion. For each of the connected pixel portions, and calculating an evaluation value for each of the connected pixel portions by calculating a product of the maximum contrast ratio data and the area value in each of the obtained connected pixel portions. Process,
A non-uniformity determination step of performing a comparison calculation process with a separately set threshold for the evaluation value, and determining a connected pixel portion exceeding the threshold by the comparison calculation process as a non-uniformity part,
An unevenness inspection method comprising:
前記原撮像画像に対してデジタルフィルタにより膨張・収縮等のノイズ除去処理を行った後、前記画像作成工程以下の処理を実施することを特徴とする請求項1記載のムラ検査方法。   The unevenness inspection method according to claim 1, wherein after the noise removal processing such as expansion / contraction is performed on the original captured image by a digital filter, the processing after the image creation step is performed. 周期性パターンを有する被検査体に照明光を照射し、前記周期性パターンにより生じる回折光で得られる2次元濃淡画像を解析し、該2次元濃淡画像の部分的に濃度が高い領域あるいは低い領域をムラ領域として特定することで周期性パターンのムラを検査するムラ検査装置であって、
前記被検査体が載置され、X軸、Y軸及びθ軸方向に駆動する機構を具備する搬送手段と、
前記被検査体の所定領域に光を照射し当該所定領域を撮像して得られた画像に画像処理を行うとともに前記被検査体の被検査面内方向における位置決めを行う位置決め手段と、
前記照明光として可視光を発生する光源を具備する照明光源手段と、
前記照明光源手段からの照明光を導光し前記所定領域に照明光を照射するための照明ヘッド部と、
前記照明ヘッド部を支持し、かつ前記搬送手段に載置された前記被検査体上の一定領域に照明光を照射しつつ前記被検査体の被検査面に対する照明光の照射角度を前記被検査面と鉛直な方向に対する照明光照射角度を制御する照明ヘッド駆動手段と、
前記照明ヘッド部によって照明光が前記周期性パターンに照射されることにより生じる回折光を撮像する撮像手段と、
前記位置決め手段からの映像出力と前記撮像手段からの映像出力を画像情報とする画像入力手段と、
前記画像入力手段により得られた前記原撮像画像上において前記原撮像画像よりも面積が小さい矩形計算領域を定義し、該矩形計算領域内における各画素の輝度値を縦、横方向に別個に積算し積算値を算出する処理と、
前記積算値に対して包絡幅を定義し、前記包絡幅内で積算値の最大値と最小値を求めるとともに前記包絡幅をシフトさせながら積算値の最大値と最小値をサーチし、前記サーチされた最大値を結ぶ曲線を上側包絡データSaとし、最小値を結ぶ曲線を下側包絡データSbとして導出し、この上側包絡データSaと下側包絡データSbとから比較基準値を求め、該比較基準値と前記積算値との比を計算してコントラスト比データを求める処理と、
前記積算値算出処理で定義した計算領域を前記原撮像画像上で走査することにより前記原撮像画像の全ての画素における輝度値に対して前記積算値の算出処理と前記コントラスト比の算出処理を行うことで2次元コントラスト比分布画像を作成する処理と、
前記2次元コントラスト比分布画像に対し別途設定したコントラスト比閾値との比較演算処理を行い、該比較演算処理により閾値範囲外のコントラスト比データを有する2次元コントラスト比分布画像を構成するドットにオブジェクト(例えば白ドットとして0)を割当て、それ以外のドットに背景(例えば黒ドットとして1)を割当てて2値画像を作成する処理と、
前記2値画像に対してラベリング処理を行い、互いに連結した図部分を連結画素部として抽出し、前記各々の連結画素部の面積値を計算し、さらに前記被検査体に対して定義される座標軸上において前記各々の連結画素部が位置する座標値を導出する処理と、
前記コントラスト比分布画像の作成処理で作成された2次元コントラスト比分布画像において前記座標値の導出処理で導出された連結画素部位置と2次元コントラスト比分布画像を照合し前記連結画素部における最大のコントラスト比データを前記各々の連結画素部について求め、当該求められた各々の連結画素部における最大コントラスト比データと面積値との積を計算することにより前記各連結画素部についての評価値を計算する処理と、
前記評価値に対し別途設定した閾値との比較演算処理を行い、該比較演算処理により閾値を上回る連結画素部をムラ部分と判定する処理と、
を行い、かつ前記搬送手段、前記位置決め手段、前記照明光源手段、前記照明ヘッド部、前記照明ヘッド駆動手段及び前記撮像手段を制御する処理・制御手段と、
前記位置決め手段及び前記撮像手段で撮像した画像及び前記制御手段による処理結果を表示する表示手段と、
を備えることを特徴とするムラ検査装置。
An object having a periodic pattern is irradiated with illumination light, a two-dimensional gray image obtained by diffracted light generated by the periodic pattern is analyzed, and a region in which the two-dimensional gray image is partially high or low A non-uniformity inspection apparatus that inspects non-uniformity of a periodic pattern by specifying as a non-uniformity area,
A conveying means on which the object to be inspected is mounted and having a mechanism for driving in the X-axis, Y-axis, and θ-axis directions;
Positioning means for performing image processing on an image obtained by irradiating a predetermined area of the object to be inspected and imaging the predetermined area and positioning the object to be inspected in the in-plane direction;
Illumination light source means comprising a light source that generates visible light as the illumination light;
An illumination head for guiding illumination light from the illumination light source means and irradiating the predetermined area with illumination light; and
The irradiation angle of the illumination light with respect to the surface to be inspected of the object to be inspected is irradiated while irradiating illumination light to a predetermined region on the object to be inspected that supports the illumination head unit and is placed on the transport means. An illumination head driving means for controlling an illumination light irradiation angle with respect to a direction perpendicular to the surface;
Imaging means for imaging diffracted light generated by illuminating the periodic pattern with illumination light by the illumination head unit;
Image input means for using the video output from the positioning means and the video output from the imaging means as image information;
A rectangular calculation area having a smaller area than the original captured image is defined on the original captured image obtained by the image input means, and the luminance values of each pixel in the rectangular calculated area are integrated separately in the vertical and horizontal directions. Processing to calculate the integrated value,
An envelope width is defined for the integrated value, a maximum value and a minimum value of the integrated value are determined within the envelope width, and a maximum value and a minimum value of the integrated value are searched while shifting the envelope width, and the search is performed. A curve connecting the maximum values is set as the upper envelope data Sa, and a curve connecting the minimum values is derived as the lower envelope data Sb. A comparison reference value is obtained from the upper envelope data Sa and the lower envelope data Sb, and the comparison reference A process for calculating contrast ratio data by calculating a ratio between the value and the integrated value;
By scanning the calculation area defined in the integrated value calculation process on the original captured image, the integrated value calculation process and the contrast ratio calculation process are performed on the luminance values in all pixels of the original captured image. Processing to create a two-dimensional contrast ratio distribution image,
The two-dimensional contrast ratio distribution image is subjected to a comparison calculation process with a contrast ratio threshold value set separately, and the object (in the dot constituting the two-dimensional contrast ratio distribution image having the contrast ratio data outside the threshold range by the comparison calculation process) For example, assigning 0) as a white dot and assigning a background (for example, 1 as a black dot) to the other dots to create a binary image;
The binary image is subjected to a labeling process, the connected figure portions are extracted as connected pixel portions, the area values of the respective connected pixel portions are calculated, and the coordinate axes defined for the inspected object A process of deriving coordinate values where each of the connected pixel portions is located above;
In the two-dimensional contrast ratio distribution image created by the contrast ratio distribution image creation processing, the connected pixel portion position derived by the coordinate value derivation processing is collated with the two-dimensional contrast ratio distribution image, and the maximum in the connected pixel portion is obtained. The contrast ratio data is obtained for each of the connected pixel portions, and the evaluation value for each of the connected pixel portions is calculated by calculating the product of the maximum contrast ratio data and the area value in each of the obtained connected pixel portions. Processing,
A process of performing a comparison operation with a threshold value set separately for the evaluation value, and determining a connected pixel portion that exceeds the threshold value by the comparison operation process as a non-uniform portion;
And processing / control means for controlling the transport means, the positioning means, the illumination light source means, the illumination head unit, the illumination head driving means, and the imaging means,
Display means for displaying an image captured by the positioning means and the imaging means and a processing result by the control means;
A nonuniformity inspection apparatus comprising:
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