JP2002054915A - 検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ウェハ等の検査対象の欠陥をより正確
に検出する。 【解決手段】 画像補正処理部３内のＣＰＵ３１によ
り、画像撮像部２で撮像された半導体ウェハのデバイス
パターンである画像データの画素の明るさの標準偏差及
び平均値を計算し、画像データの明るさの標準偏差及び
平均値を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、半導体ウ
ェハに生じる欠陥の検査を行う検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスは、半導体ウェハ上に微
細なデバイスパターンを形成することにより作製され
る。このようなデバイスパターンを形成するときに、半
導体ウェハ上に塵埃等が付着したり、傷が付いたりし
て、欠陥が生じることがある。このような欠陥が生じた
半導体デバイスは、不良デバイスとなり、歩留まりを低
下させる。

【０００３】したがって、製造ラインの歩留まりを高い
水準で安定させるためには、塵埃や傷等によって発生す
る欠陥を早期に発見し、その原因を突き止め、製造設備
や製造プロセスに対して有効な対策を講じることが好ま
しい。

【０００４】そこで、近年、半導体ウェハ表面を撮像
し、撮像した画像に基づき画像処理を行い、半導体ウェ
ハに生じている欠陥の種類を自動判別する検査装置が提
案されている。

【０００５】この検査装置は、半導体ウェハ上の欠陥が
生じた領域である欠陥領域と、この欠陥領域と同じデバ
イスパターンで欠陥がない正しいデバイスパターンが形
成された領域である参照領域とを撮像し、これら欠陥領
域及び参照領域を撮像した画像である欠陥画像及び参照
画像を比較し、欠陥画像及び参照画像の検出を抽出する
ことにより欠陥画像から欠陥部分を抽出する。

【０００６】そして、欠陥画像から検出された欠陥が何
であるかを調べて分類分けを行い、その欠陥の原因とな
った設備やプロセスを特定するようにしている。また、
上記検査装置は、いわば光学顕微鏡を用いた装置であ
り、欠陥を拡大して見ることで、この欠陥が何であるか
を識別するようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
な検査装置を用いて半導体ウェハを検査する場合は、半
導体ウェハ上に形成されたパターンの膜厚が、検査に用
いる光源波長の４分の１の整数倍に近いと、このパター
ンの上面にて反射された光と下面にて反射された光とが
干渉を起こす。このパターンの膜厚は、半導体ウェハ上
における位置により変化する場合があり、同じパターン
であってもその形成位置によって膜厚が異なったものと
なる場合がある。

【０００８】このため、同じパターンが形成された欠陥
領域及び参照領域をそれぞれ撮像したときに、光の干渉
によって、欠陥画像の明るさの分布と参照画像の明るさ
の分布とが大きく異なってしまう場合がある。

【０００９】このように、欠陥画像の明るさの分布と参
照画像の明るさの分布とが大きく異なったものとなる
と、検査装置は、これら欠陥画像の明るさの分布と参照
画像の明るさの分布との差を欠陥として誤検出してしま
う場合があり、このことが、検査装置の検査精度を向上
させる上で妨げとなっていた。

【００１０】本発明は、以上のような実情に鑑みて創案
されたものであって、半導体ウェハ等の検査対象の欠陥
をより正確に検出することができる検査装置を提供する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る検査装置
は、検査対象の画像をもとに検査対象に生じた欠陥を検
査する検査装置において、検査対象上で、欠陥が生じた
領域である欠陥領域を撮像した欠陥画像と、この欠陥領
域と同じパターンで欠陥がない正しいパターンの領域で
ある参照領域を撮像した参照画像とを一組として撮像す
る画像撮像手段と、この画像撮像手段により撮像された
一組の欠陥画像及び参照画像を処理する画像処理手段と
を備えている。

【００１２】そして、この検査装置は、画像処理手段
が、画像撮像手段により撮像された一組の欠陥画像及び
参照画像の明るさの分布を判断し、欠陥画像の明るさの
分布と参照画像の明るさの分布とを近づける処理を行っ
た後に、欠陥画像と参照画像の差分を検出して、欠陥画
像から欠陥を抽出する処理を行うことを特徴としてい
る。

【００１３】以上のように構成された本発明に係る検査
装置は、欠陥画像及び参照画像の明るさの分布を補正す
る処理を行うことにより、欠陥画像及び参照画像の見え
方の違い、すなわち明るさの分布の差をなくし、欠陥の
誤検出を減少させることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、ここで
は、本発明を半導体ウェハの検査を行う検査装置に適用
した例について具体的に説明するが、本発明は、この例
に限定されるものではなく、微細形状を有する検査対象
の検査を行う検査装置に広く適用することが可能であ
る。

【００１５】本発明を適用した検査装置は、所定のデバ
イスパターンが形成されてなる半導体ウェハの検査を行
うものであり、この半導体ウェハのデバイスパターンを
撮像し、撮像された半導体ウェハのデバイスパターンの
画像データを必要に応じて補正する処理を施すことによ
り画像データを補正し、画像データを補正した後に欠陥
を検出する処理を施し、半導体ウェハに欠陥が発見され
た場合に、この欠陥が何であるかを調べて分類分けを行
う。

【００１６】検査装置１は、図１に示すように、画像撮
像部２と、画像処理手段である画像補正処理部３及び欠
陥検出分類部４とを備える。

【００１７】画像撮像部２は、所定のデバイスパターン
が形成されてなる半導体ウェハ５を支持する検査用ステ
ージ６を備える。半導体ウェハ５は、検査用ステージ６
上に吸着されることになる。

【００１８】そして、検査用ステージ６は、画像撮像部
２全体の動作を制御する制御部７に接続されており、制
御部７による制御に応じて、半導体ウェハ５を半導体ウ
ェハ５表面に対して水平方向及び垂直方向に移動させ、
半導体ウェハ５を所定の検査位置へと位置合わせを行
う。

【００１９】また、画像撮像部２は、半導体ウェハ５を
照明するための照明光を出射する照明光源８を備える。

【００２０】照明光源８は、半導体ウェハ５を照明する
ための照明光を出射する。また、照明光源８は、画像撮
像部２全体の動作を制御する制御部７に接続され、制御
部７による制御に応じて、出射する照明光の出力を調整
する。なお、照明光源８としては、例えば、波長が２６
６ｎｍの深紫外レーザ光線を連続発振することが可能な
光源が用いられる。

【００２１】上記照明光源８と画像撮像部２内の光学系
である光学ユニット９とは、照明光を伝達するための光
ファイバ１０により接続されている。照明光源８から出
射された照明光は、光ファイバ１０により光学ユニット
９へ導かれ、光学ユニット９内部を通して半導体ウェハ
５に照射されることになる。

【００２２】上記光学ユニット９は、図２に概略の構成
を示すように、いわゆる電荷結合素子であるＣＣＤ（ch
arge copuled device）カメラ１１と、レンズ１２，１
３，１４，１５と、ハーフミラー１６とを備えており、
半導体ウェハ５のデバイスパターンを撮像する。

【００２３】照明光源８から出射された照明光は、光フ
ァイバ１０を通り光学ユニット９内部に導かれる。光学
ユニット９内部に導かれた照明光は、レンズ１２，１３
を透過してハーフミラー１６に照射される。ハーフミラ
ー１６に照射された照明光の一部は、ハーフミラー１６
により反射され、このハーフミラー１６により反射され
た照明光が、対物レンズであるレンズ１４を透過して半
導体ウェハ５に導かれる。これにより、半導体ウェハ５
が、照明光により照明されることになる。

【００２４】半導体ウェハ５にて反射された反射光は、
レンズ１４を透過して、再度ハーフミラー１６に照射さ
れる。そして、ハーフミラー１６に照射された反射光の
一部がハーフミラー１６を透過し、このハーフミラー１
６を透過した反射光が、レンズ１５を介して、ＣＣＤカ
メラ１１のチップ面に入射する。これにより、ＣＣＤカ
メラ１１のチップ面に、対物レンズであるレンズ１６に
より拡大された半導体ウェハ５のデバイスパターンの像
を結像することになる。

【００２５】上記ＣＣＤカメラ１１は、照明光源８から
の照明光により照明された半導体ウェハ５のデバイスパ
ターンを、画像として撮像する。また、ＣＣＤカメラ１
１は、画像補正処理部３と接続されている。撮像された
画像は、データとして画像補正処理部３に転送される。

【００２６】さらに、画像撮像部２は、図１に示すよう
に、制御部７を備えている。また、画像撮像部２全体の
動作は、制御部７により制御される。制御部７は、例え
ば、検査用ステージ６や照明光源８等に制御信号を送信
し、この制御信号に応じたオートフォーカス処理や照明
光の出力調整を行うようにしている。

【００２７】なお、画像撮像部２には、例えば、マウス
等のポインティングデバイスやキーボード等からなる入
力装置（図示せず。）が接続されており、この入力装置
により、検査用ステージ６，照明光源８等の各種機器等
を制御するために必要な指示を、制御部７に対して入力
できるようになっている。

【００２８】また、画像撮像部２には、例えば、ＣＲＴ
ディスプレイや液晶ディスプレイ等からなる表示装置
（図示せず。）が接続されており、この表示装置に、半
導体ウェハ５のデバイスパターンの撮像時の各種条件等
を表示できるようになっている。

【００２９】この画像撮像部２は、デバイスパターンを
撮像する際に、例えば図３に示すような欠陥画像と、例
えば図４に示すような参照画像とを一組として撮像す
る。欠陥画像は、半導体ウェハ５上で欠陥が生じた領域
である欠陥領域を撮像した画像であり、この欠陥画像に
は、図３に示すようにデバイスパターンの像Ｒ１の他に
欠陥の像Ｒ２が現れている。一方参照画像は、欠陥領域
と同じデバイスパターンで欠陥がない正しいデバイスパ
ターンが形成された領域である参照領域を撮像した画像
であり、この参照画像には、図４に示すように、欠陥画
像に現れるデバイスパターンの像Ｒ１と同じ形状のデバ
イスパターンの像Ｒ３が現れている。

【００３０】画像補正処理部３は、図５に示すように、
中央処理装置であるＣＰＵ（central processing uni
t）３１と、上記ＣＣＤカメラ１１により撮像された半
導体ウェハ５のデバイスパターンである欠陥画像及び参
照画像のデータを一組として記憶する画像データ記憶部
３２と、これら欠陥画像又は参照画像のデータの明るさ
の分布を補正する補正処理のためのプログラムが格納さ
れた補正用プログラム記憶部３３と、上述した補正をさ
れた画像データとこの画像と組となる補正をされない画
像データとを記憶する補正画像データ記憶部３４と、こ
れらの画像データの入力を制御する入力インターフェイ
ス３５と、これらの画像データの出力を制御する出力イ
ンターフェイス３６とを備えている。

【００３１】ここで、上記補正処理とは、一組の欠陥画
像及び参照画像のデータの明るさの分布を判断し、明る
さの分布が大きい方の画像に対し、明るさの分布が小さ
い方の画像と同程度の明るさの分布とする処理である。
上述した明るさの分布は、カラー画像においては色の違
いとして認識される。

【００３２】また、画像補正処理部３は、ＣＣＤカメラ
１１により撮像された半導体ウェハ５のデバイスパター
ンである一組の欠陥画像及び参照画像のデータから欠陥
を検出分類する前処理として、上述したように欠陥画像
及び参照画像のどちらか一方のデータの明るさの分布を
補正する補正処理をＣＰＵ３１により実行する。

【００３３】ＣＰＵ３１は、画像データ記憶部３２と、
補正用プログラム記憶部３３と、補正画像データ記憶部
３４と、入力インターフェイス３５と、出力インターフ
ェイス３６とに接続されている。

【００３４】そして、ＣＰＵ３１は、ＣＣＤカメラ１１
により撮像された半導体ウェハ５のデバイスパターンの
一組の欠陥画像及び参照画像のデータを、入力インター
フェイス３５を介して取得し画像データ記憶部３２に記
憶させる。また、ＣＰＵ３１は、補正用プログラム記憶
部３３から補正用プログラムを呼び出し、上述した欠陥
画像及び参照画像のどちらか一方のデータの明るさの分
布を補正する補正処理を実行する。そして、ＣＰＵ３１
は、上述した補正をされた画像データとこの画像と組と
なる補正をされていない画像データとを補正画像データ
記憶部３４に記憶させ、画像データや情報の出力を出力
インターフェイス３６を介して行う。

【００３５】画像データ記憶部３２は、ＣＣＤカメラ１
１で撮像された半導体ウェハ５のデバイスパターンの欠
陥画像及び参照画像のデータを記憶する。なお、画像デ
ータ記憶部３２としては、例えば、書き換え可能である
ＲＡＭ（random access memory）が用いられる。

【００３６】補正用プログラム記憶部３３は、上述した
欠陥画像及び参照画像のデータの明るさの分布を補正す
る処理を実行するための補正用プログラムを記憶してい
る。この補正用プログラムは、ＣＰＵ３１の命令に従い
呼び出される。なお、補正用プログラム記憶部３３とし
ては、例えば、書き換え可能であるＲＡＭや、書き換え
不可能であるＲＯＭ（read only memory）が用いられ
る。

【００３７】補正画像データ記憶部３４は、上述した補
正用プログラムの実行により、上述した補正をされた画
像データと、この画像と組となる補正をされていない画
像データとを一組として記憶する。

【００３８】なお、システム構成によっては、画像デー
タ記憶部３２と、補正用プログラム記憶部３３と、補正
画像データ記憶部３４とを統合し、一つの記憶部を使用
してもよい。

【００３９】なお、画像補正処理部３には、例えば、マ
ウス等のポインティングデバイスやキーボード等からな
る入力装置（図示せず。）が接続されており、この入力
装置は、ＣＣＤカメラ１１から取り込んだ欠陥画像及び
参照画像のデータの明るさの分布の補正に必要な指示
を、画像補正処理部３に対して入力できるようになって
いる。

【００４０】また、画像補正処理部３には、例えば、Ｃ
ＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ等からなる表示装
置（図示せず。）が接続されており、この表示装置に、
ＣＣＤカメラ１１から転送された画像の処理結果等を表
示できるようになっている。

【００４１】ここで、上述した一組の欠陥画像及び参照
画像のデータの明るさの分布を判断し、明るさの分布を
補正する補正処理について、以下で詳しく説明する。

【００４２】この補正処理は、補正用プログラムに基づ
いてＣＰＵ３１により実行される。まず、上記画像補正
処理部３は、画像データ記憶部３２に記憶された一組の
欠陥画像及び参照画像のデータの明るさの分布を判断す
るに際し、これら欠陥画像及び参照画像のデータの画素
の明るさの分布を示す図６及び図７に示すようなヒスト
グラムを作成する。

【００４３】この図６及び図７において、Ｐｎは、画素
の明るさであり、ｎは、画素ナンバーである。この画素
ナンバーとは、２次元配列の数値である欠陥画像及び参
照画像のデータの各画素ごとに番号を付したものであ
る。なお、欠陥画像及び参照画像の上記ヒストグラムの
例は、それぞれ図３及び図４に例を示す欠陥画像及び参
照画像に対応している。

【００４４】次に、画像補正処理部３は、図６及び図７
に例を示したヒストグラムから、欠陥画像及び参照画像
のデータの各画素の明るさを調べ、この画素の明るさの
標準偏差及び平均値をＣＰＵ３１にて計算する。また、
画像補正処理部３は、ＣＰＵ３１により計算された結果
に基づき、欠陥画像及び参照画像のデータの画素の明る
さの標準偏差σｄ及びσｒと平均値Ｍｄ及びＭｒとを計
算し、例えば、以下に示すような計算処理をＣＰＵ３１
が実行することで、欠陥画像及び参照画像のデータの画
素の明るさの標準偏差及び平均値を同程度とする処理を
施す。この計算は、欠陥画像及び参照画像のデータの標
準偏差σｄ及びσｒの大小関係で場合分けされる。

【００４５】まず、σｄ＞σｒの場合においては、欠陥
画像のデータの標準偏差σｄが大きく、すなわち欠陥画
像のほうが明るさの分布幅が大きい。そこで、明るさの
分布幅の大きい欠陥画像のデータを、明るさの分布幅が
小さい参照画像と略同等の標準偏差及び平均値とする補
正をするために以下の式１に示す計算をし、Ｐｎ２を求
める。 Ｐｎ２＝（Ｐｎ−Ｍｄ）×σｒ÷σｄ＋Ｍｒ・・・（式１）

【００４６】次に、σｄ＜σｒの場合においては、参照
画像のデータの標準偏差σｒが大きく、すなわち参照画
像のほうが明るさの分布幅が大きい。そこで、明るさの
分布幅が大きい参照画像のデータを、明るさの分布幅が
小さい欠陥画像と略同等の標準偏差及び平均値とする補
正をするために以下の式２に示す計算をし、Ｐｎ２を求
める。 Ｐｎ２＝（Ｐｎ−Ｍｒ）×σｄ÷σｒ＋Ｍｄ・・・（式２）

【００４７】欠陥画像又は参照画像のデータの画素の明
るさＰｎは、上記式１又は式２の計算をすることにより
補正され、Ｐｎ２となる。ここで、例として、補正をさ
れた参照画像のデータの画素の明るさＰｎ２のヒストグ
ラムを図８に示す。以下では、例として、参照画像のデ
ータの明るさの分布幅が大きいとして説明する。

【００４８】補正をされた参照画像は、図９に例を示す
ように、欠陥画像のデバイスパターンの像Ｒ１とほぼ一
致したデバイスパターンの像Ｒ４が現れた画像となる。

【００４９】なお、標準偏差σｄ，σｒ及び平均値Ｍ
ｄ，Ｍｒを用い、欠陥画像又は参照画像のデータの画素
の明るさＰｎ２が、上記式１又は式２の計算をするに際
し、とりうる範囲を超えた場合は、明るい側及び／又は
暗い側においてクリッピング処理を行う。

【００５０】上記クリッピング処理は、上述した計算の
後に欠陥画像又は参照画像データの明るさＰｎ２が、と
りうる範囲を超えた場合、すなわち暗い側では０より下
の数値となってしまった場合にこの値を０とし、明るい
側では画像のビット数により変化するがとりうる最大値
より大きい数値となってしまった場合はこの値をとりう
る最大値とする処理である。

【００５１】次に、ＣＰＵ３１は、一組の欠陥画像及び
参照画像のデータにおいて、明るさの分布を同程度とな
るように補正された画像データと、組となるもう一方の
補正をされていない画像データとを補正画像データ記憶
部３４に記憶させる。

【００５２】上述したような画像補正処理部３は、ＣＰ
Ｕ３１による処理の結果である補正された欠陥画像及び
参照画像のデータを、補正画像データ記憶部３４から呼
び出し、出力インターフェイス３６を介して、欠陥検出
分類部４に転送する。

【００５３】欠陥検出分類部４は、画像補正処理部３で
処理された欠陥画像及び参照画像のデータを演算し、欠
陥を検出する。

【００５４】上記欠陥検出分類部４は、例えば、画像補
正処理部３で上述した処理による補正をされた、一組の
欠陥画像及び参照画像のデータを比較し、これらの差分
を検出することにより欠陥を抽出する。差分を検出する
方法としては、例えば、図３に例を示す欠陥画像のデー
タから図９に例を示す補正をされた参照画像のデータを
差し引くことにより、この差分を求めるものである。

【００５５】そして、欠陥検出分類部４は、上記差分を
検出することにより、図１０に示すように欠陥画像のデ
ータから欠陥を検出することができる。この差分の画像
は、欠陥の像Ｒ５のみが現れており、デバイスパターン
の像が取り除かれ、欠陥が抽出されている。

【００５６】また、欠陥検出分類部４は、欠陥パターン
データベース（図示せず。）と接続されている。ここ
で、欠陥パターンデータベースとは、過去の知見におい
て得られた欠陥パターンのデータベースである。

【００５７】そして、欠陥検出分類部４は、欠陥パター
ンデータベースから欠陥パターンを呼び出し、上記の処
理で抽出された欠陥と特徴の合うものを検索する。ま
た、欠陥検出分類部４において、上述した検索の結果、
欠陥パターンデータベースの欠陥パターンと特徴が合致
したものは、何による欠陥かが分類され出力される。な
お、欠陥検出分類部４には、例えば、マウス等のポイン
ティングデバイスやキーボード等からなる入力装置（図
示せず。）が接続されており、この入力装置により、欠
陥検出分類部４を制御するために必要な指示を、欠陥検
出分類部４に対して入力できるようになっている。

【００５８】また、欠陥検出分類部４には、例えば、Ｃ
ＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ等からなる表示装
置（図示せず。）が接続されており、この表示装置に、
欠陥検出分類部４が検出分類した結果等を表示できるよ
うになっている。

【００５９】ここで、例えば、画像撮像部２と画像補正
処理部３と欠陥検出分類部４とにそれぞれ接続された入
力装置及び／又は表示装置のうち共有できるものは、統
合して一つのものを使用してもよい。

【００６０】本発明に係る検査装置１は、上述した画像
の明るさの分布を補正する処理により、上記一組の欠陥
画像及び参照画像のデータの明るさの分布が同程度とす
る。ゆえに、検査装置１は、一組の欠陥画像及び参照画
像の差分を検出する際に明るさの分布の差を欠陥として
誤検出していしまうことを減少させることができる。

【００６１】そして、検査装置１は、欠陥の誤検出を減
少させ、半導体ウェハ５等の検査対象の欠陥をより正確
に検出することができる。また、検査装置１は、機械的
な操作による補正ではなく、画像補正処理部３内のＣＰ
Ｕ３１により計算処理するために、機械的な補正をする
よりも早く、しかも個別に調整することができる。

【００６２】なお、本発明に係る検査装置１において、
欠陥画像及び参照画像のデータの画素の明るさの標準偏
差σｄ，σｒ及び平均値Ｍｄ，Ｍｒとを計算する際に、
ＣＰＵ３１の処理能力に対して欠陥画像及び参照画像の
データの大きさが大きすぎる場合には、このＣＰＵ３１
において十分な速さで処理できる程度のデータの大きさ
にサンプリング処理を施してもよい。このサンプリング
処理は、欠陥画像及び参照画像のデータの縦横を所定の
間隔をおいてデータを取り出し、取り出したデータを再
び画像とする方法である。

【００６３】上記検査装置１において、上述したサンプ
リング処理を施すことにより、画像補正処理部３内のＣ
ＰＵ３１は、所定の時間内で欠陥画像及び参照画像のデ
ータの画素の明るさの標準偏差σｄ，σｒ及び平均値Ｍ
ｄ，Ｍｒを計算することができるようになり、サンプリ
ング処理を施さない場合と比較して、標準偏差σｄ，σ
ｒ及び平均値Ｍｄ，Ｍｒを計算する時間の短縮ができ、
検査装置１の性能を総合的に向上することができる。

【００６４】さらに、本発明に係る検査装置１におい
て、上述した画像補正処理部３における欠陥画像及び参
照画像のデータの明るさの補正をする処理を常に施して
も、欠陥の検出自体には問題がないが、処理時間が増大
する。このため、詳細を後述するように、明るさの分布
を補正する処理前の一組の欠陥画像及び参照画像のデー
タの画素の明るさの標準偏差σｄ及びσｒの差が、所定
の基準値Ｋを超えない範囲である場合は、以下に示すよ
うに、上記の処理を施さないほうが処理時間の短縮がで
きる。このために、検査装置１の総合的な性能の向上が
期待できる。

【００６５】なお、基準値Ｋは、あらかじめ定めておく
値であり、検査装置１の諸条件によって決まる。ゆえ
に、あらかじめ基準値Ｋを変化させて、最良と思われる
値を見つけておく必要がある。

【００６６】ここで、上述した画像撮像装置２による欠
陥画像及び参照画像の撮像し、これらのデータの明るさ
を補正し欠陥を検出分類する一連の処理の流れを、フロ
ーチャートとして図１１及至図１３に示す。以下におい
て、これら図１１及至図１３のフローチャートを参照し
て、さらに詳細に説明する。

【００６７】まず、ステップＳ１では、画像撮像部２内
の制御部７による制御により、検査用ステージ６を移動
し、半導体ウェハ５を半導体ウェハ５表面に対して水平
面内で欠陥画像を撮像するために適切な位置に位置決め
する。

【００６８】次に、ステップＳ２では、制御部７による
制御により、検査用ステージ６を移動し、半導体ウェハ
５を半導体ウェハ５表面に対して垂直方向に移動させ、
オートフォーカスを行う。

【００６９】次に、ステップＳ３では、光学ユニット９
内のＣＣＤカメラ１１により、検査用ステージ６上の半
導体ウェハ５の欠陥領域を撮像する。なお、このとき
に、制御部７による制御により、照明光源８から照明光
が照射されており、半導体ウェハ５は、照明光により照
明されている。

【００７０】次に、ステップＳ４では、ＣＣＤカメラ１
１により撮像された欠陥画像が、２次元配列のデータと
して、ＣＣＤカメラ１１から画像補正処理部３に転送さ
れる。

【００７１】次に、ステップＳ５では、画像補正処理部
３は、ＣＣＤカメラ１１から入力インターフェイス３５
を介して転送された欠陥画像のデータを、画像補正処理
部３内の画像データ記憶部３２に記憶する。

【００７２】次に、ステップＳ６では、画像撮像部２内
の制御部７による制御により、検査用ステージ６を移動
し、半導体ウェハ５を半導体ウェハ５表面に対して水平
面内で参照画像を撮像するために適切な位置に配置す
る。

【００７３】次に、ステップＳ７では、制御部７による
制御により、検査用ステージ６を移動し、半導体ウェハ
５を半導体ウェハ５表面に対して垂直方向に移動させ、
オートフォーカス機能を調整する。

【００７４】次に、ステップＳ８では、光学ユニット９
内のＣＣＤカメラ１１により、検査用ステージ６上の半
導体ウェハ５の参照領域を撮像する。なお、このとき
に、制御部７からの制御により、照明光源８から照明光
が照射されており、半導体ウェハ５は、照明光により照
明されている。

【００７５】次に、ステップＳ９では、ＣＣＤカメラ１
１により撮像された参照画像が、２次元配列のデータと
して、ＣＣＤカメラ１１から画像補正処理部３に転送さ
れる。

【００７６】次に、ステップＳ１０では、画像補正処理
部３は、ＣＣＤカメラ１１から入力インターフェイス３
５を介して転送された参照画像のデータを、画像補正処
理部３内の画像データ記憶部３２に記憶する。

【００７７】次に、ステップＳ１１では、画像補正処理
部３内の、補正用プログラム記憶部３３から、既に記憶
されている画像補正用プログラムをＣＰＵ３１の命令に
より呼び出す。次に、図１２のステップＳ１２へ進む。

【００７８】ステップＳ１２では、画像補正用プログラ
ムの実行により、画像データのデータ量と、画像補正処
理部３内のＣＰＵ３１の処理能力とを比較し、このＣＰ
Ｕ３１を使用して十分な速さで画像処理できるかを計算
する。ここで、ＣＰＵ３１の処理能力が十分でない場合
すなわちＣＰＵ３１の処理能力に対し画像サイズが大き
い場合は、ステップＳ１３に進む。

【００７９】ステップＳ１３では、画像の特徴を損なわ
ない程度に間引いて計算するサンプリング処理をＣＰＵ
３１において実行し、画像データのデータ量を少なくし
て、ステップＳ１４に進む。

【００８０】ステップＳ１４では、サンプリング処理を
施された欠陥画像及び参照画像のデータの各画素の明る
さを調べ、明るさの分布をヒストグラムとする。次にス
テップＳ１５に進む。

【００８１】ステップＳ１５では、サンプリング処理を
施された欠陥画像のデータの明るさの分布である画素の
明るさの標準偏差σｄと平均値Ｍｄとを計算する。次
に、ステップＳ１６に進む。

【００８２】ステップＳ１６では、サンプリング処理を
施された参照画像のデータの明るさの分布である画素の
明るさの標準偏差σｒと平均値Ｍｒとを計算する。次
に、ステップＳ２０に進む。

【００８３】一方、ステップＳ１２においてＣＰＵ３１
の処理能力が十分である場合すなわちＣＰＵ３１の処理
能力に対し画像サイズが小さい場合は、ステップＳ１７
に進む。

【００８４】ステップＳ１７では、欠陥画像及び参照画
像のデータの各画素の明るさを調べ、明るさの分布をヒ
ストグラムとする。次にステップＳ１８に進む。

【００８５】ステップＳ１８では、欠陥画像のデータの
明るさの分布である画素の明るさの標準偏差σｄと平均
値Ｍｄとを計算する。次に、ステップＳ１９に進む。

【００８６】ステップＳ１９では、参照画像のデータの
明るさの分布である各画素の明るさの標準偏差σｒと平
均値Ｍｒとを計算する。次に、ステップＳ２０に進むス
テップＳ２０では、欠陥画像及び参照画像の明るさの分
布である標準偏差σｄ及びσｒを比較し、基準値をＫと
して、σｄ＞σｒ＋Ｋである場合はステップＳ２１へ進
む。σｄ≦σｒ＋Ｋである場合はステップＳ２２へ進
む。

【００８７】ステップＳ２１では、欠陥画像の各画素デ
ータに対して次の計算を行う。上記式１の計算によりＰ
ｎ２を求める。次に、図１３のステップＳ２４へ進む。

【００８８】ステップＳ２２では、欠陥画像及び参照画
像の明るさの分布である標準偏差σｄ及びσｒを比較
し、基準値をＫとして、σｒ＞σｄ＋Ｋである場合はス
テップＳ２３へ進む。σｒ≦σｄ＋Ｋである場合は、図
１３のステップＳ２４に進む。

【００８９】ステップＳ２３では、参照画像の各画素デ
ータに対して次の計算を行う。上記式２の計算によりＰ
ｎ２を求める。次に、図１３のステップＳ２４へ進む。

【００９０】ステップＳ２４では、ＣＰＵ３１により、
補正された欠陥画像又は参照画像のデータと、補正をさ
れなかった欠陥画像又は参照画像のデータとを補正画像
データ記憶部３４に記憶し、ステップＳ２５へ進む。

【００９１】次に、ステップＳ２５では、補正をされた
欠陥画像及び参照画像のデータが、ＣＰＵ３１の制御に
より出力インターフェイス３６を介して欠陥検出分類部
４に送信される。

【００９２】次に、ステップＳ２６では、欠陥検出分類
部４にて画像補正処理部３から画像データを受け取り、
欠陥画像のデータと参照画像のデータの差分を検出する
ことにより欠陥の抽出を行う。

【００９３】次に、ステップＳ２７では、ステップＳ２
６において検出された欠陥パターンを欠陥検出分類部４
が欠陥データベース内のパターンと比較する。

【００９４】次に、ステップＳ２８では、欠陥検出分類
部４により比較された欠陥パターンが、どの種類の欠陥
であるかを分類する。

【００９５】次に、ステップＳ２９では、欠陥検出分類
部４により分類された結果を表示装置に出力する。

【００９６】以上のような流れにより、本発明を適用し
た検査装置１は、一組の欠陥画像及び参照画像のデータ
において、明るさの分布幅が大きい方に対し、明るさの
分布幅が小さい方と同程度の明るさの分布幅となるよう
に補正する処理を施すことができる。

【００９７】上述した処理により、一組の欠陥画像及び
参照画像の見え方の違いすなわち明るさの分布の差を少
なくすることができる。これにより、欠陥抽出のために
一組の欠陥画像及び参照画像の差分を求める際に、明る
さの分布の差を欠陥として誤検出することを減少させる
ことができる。そして、欠陥の誤検出を減少させること
により、欠陥検出分類処理の精度を向上させることがで
きる。

【００９８】なお、特にカラー画像を検査に用いる場合
において、明るさの分布は、色の違いとして認識され
る。この色の違いは、検査に用いる光源波長と半導体ウ
ェハ５上に膜厚との関係により生じるために、カラー画
像の場合は、赤，緑，青の各色のデータ毎に影響が異な
る。このため、各色独立して上記処理をすることによ
り、明るさの分布をより効果的に補正し、明るさの分布
の差すなわち色の違いを減少させることができる。

【００９９】

【発明の効果】以上で説明したように、本発明に係る検
査装置は、撮像した一組の欠陥画像及び参照画像のデー
タの明るさの分布の差により、欠陥を適切に検出できな
いような場合、本発明によって、一組の欠陥画像及び参
照画像のデータのどちらか一方の明るさの分布を補正す
る。この補正において、明るさの分布を一組の欠陥画像
及び参照画像で同程度とすることにより、明るさの分布
の差を少なくすることができる。そして、明るさの分布
の差を欠陥として誤検出することを減少させることによ
り、検査装置の性能を総合的に向上させることができ
る。

【０１００】また、上記の画像データを補正する処理
は、画像補正処理部内のＣＰＵで行われることにより、
機械的な画質の調整動作が省略でき、処理速度を向上さ
せることができる。

【０１０１】カラー画像においては、各色独立して上記
処理を施すことにより、明るさの分布をより効果的に補
正し、一組の欠陥画像及び参照画像のデータの色の違い
を欠陥として誤検出することを減少させることができ
る。そして、欠陥の誤検出を減少させることにより、検
査装置の性能を総合的に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した検査装置の構成略図である。

【図２】本発明を適用した画像撮像部内の光学ユニット
を示す概略図である。

【図３】欠陥画像の例を示す概略図である。

【図４】参照画像の例を示す概略図である。

【図５】本発明を適用した画像補正処理部内の構成を示
す概略図である。

【図６】欠陥画像のデータの画素の明るさの分布の例を
示すヒストグラムである。

【図７】参照画像のデータの画素の明るさの分布の例を
示すヒストグラムである。

【図８】補正された参照画像のデータの画素の明るさの
分布の例を示すヒストグラムである。

【図９】補正された参照画像のデータの例を示す概略図
である。

【図１０】欠陥画像及び参照画像のデータの差分を抽出
した例を示す概略図である。

【図１１】本発明を適用した処理の流れを示すフローチ
ャートである。

【図１２】本発明を適用した処理の流れを示すフローチ
ャートである。

【図１３】本発明を適用した処理の流れを示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

２ 画像撮像部、３ 画像補正処理部、４ 欠陥検出分
類部、３１ ＣＰＵ、３２ 画像データ記憶部、３３
補正用プログラム記憶部、３４ 補正画像データ記憶
部、３５ 入力インターフェイス、３６ 出力インター
フェイス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA49 CC19 DD11 FF04 GG04 JJ26 LL02 LL04 PP12 QQ13 QQ24 QQ42 RR01 SS13 UU05 2G051 AA51 AB02 AC21 CA04 DA07 EA08 EA14 EA17 EC01 EC02 EC03 4M106 AA01 BA05 CA38 DB04 DB08 DB21 DJ11 DJ18 DJ23 DJ24 5B057 AA03 BA02 CA01 CA08 CA12 CB01 CB08 CB12 CC01 CE01 CE11 CE16 DA03 DB02 DB06 DB09 5L096 AA06 BA03 CA02 FA32 FA33 GA40 KA15

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検査対象の画像をもとに上記検査対象に
   生じた欠陥を検査する検査装置において、 上記検査対象上で、欠陥が生じた領域である欠陥領域を
   撮像した欠陥画像と、上記欠陥領域と同じパターンで欠
   陥がない正しいパターンが形成された領域である参照領
   域を撮像した参照画像とを一組として撮像する画像撮像
   手段と、 上記画像撮像手段により撮像された一組の欠陥画像及び
   参照画像を処理する画像処理手段とを備え、 上記画像処理手段は、上記画像撮像手段により撮像され
   た一組の欠陥画像及び参照画像の明るさの分布を判断
   し、上記欠陥画像の明るさの分布と上記参照画像の明る
   さの分布とを近づける処理を行った後に、上記欠陥画像
   と上記参照画像との差分を検出して、上記欠陥画像から
   欠陥を抽出する処理を行うことを特徴とする検査装置。
2. 【請求項２】 上記画像処理手段は、上記画像撮像手段
   により撮像された一組の欠陥画像及び参照画像の明るさ
   の分布の差が所定の基準値以下の場合には、上記欠陥画
   像の明るさの分布と上記参照画像の明るさの分布とを近
   づける処理を行うことなく、上記欠陥画像から欠陥を抽
   出する処理を行うことを特徴とする請求項１記載の検査
   装置。
3. 【請求項３】 上記画像撮像手段は、上記欠陥画像及び
   参照画像を一組のカラー画像として撮像し、 上記画像処理手段は、上記画像撮像手段により撮像され
   た一組の欠陥画像及び参照画像の明るさの分布を赤，
   緑，青の各色毎に判断し、上記欠陥画像の明るさの分布
   と上記参照画像の明るさの分布とを近づける処理を赤，
   緑，青の各色毎に行うことを特徴とする請求項１記載の
   検査装置。