JP2003108978A

JP2003108978A - 外観検査システム

Info

Publication number: JP2003108978A
Application number: JP2001295872A
Authority: JP
Inventors: Kenji Oka; 健次岡; Shizushi Isogai; 静志磯貝; Hitoshi Kubota; 仁志窪田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2003-04-11

Abstract

(57)【要約】【課題】外観検査装置側に適切な検査感度の設定を頼る
ことなく、製造する製品の高い歩留が得られる外観検査
システムを実現させること。【解決手段】外観検査装置で検出される外観的な欠陥情
報およびプローブ検査装置で検出された電気的な欠陥情
報を見直処理しきい値に照らして編集処理手段で見直処
理すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は製造途中の製品や部
品の外観検査に係り、特に半導体ウェハ、フォトマス
ク、磁気ディスク等の表面の異物、パターン欠陥の検査
及び検査データの解析システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程において、ウェハ表面上
の異物、パターン欠陥は製品不良の原因となる。その為
異物、パターン欠陥（以下、外観不良）を定量化し製造
装置及び製造環境に問題がないかを常時監視する必要が
ある。さらに外観不良が歩留りに与える影響を把握し、
歩留まり向上に有効な対策を行う必要がある。

【０００３】半導体製造において、外観検査装置を用い
て歩留り解析を行うシステムの例は特開平３−４４０５
４号公報に示されている。これによれば、外観検査装置
により得られた外観不良の欠陥情報は歩留り管理システ
ムのサーバへ送られ、主にはワークステーションやパー
ソナルコンピュータで構成されている解析システム上で
様々な歩留りとの突合せ解析処理が可能となっている。
外観検査装置によって出力される主な欠陥情報には、欠
陥座標、欠陥寸法検査対象の品種配列情報等が含まれて
おり、解析システム上ではこれらの欠陥情報を基に異物
・欠陥マップの表示、時系列に並べた欠陥数の表示、プ
ローブ検査（電気的特性検査）による不良率と外観検査
によるチップ不良率の相関表示、歩留りと外観不良数と
の相関表示等を行っている。製造ラインではこれらの機
能を活用して対策工程を決定している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】外観検査装置から出力
される欠陥情報は、歩留り解析を行う上で、重要な情報
である。この欠陥情報は、検査条件に基づいて定めた外
観検査装置の設定検査感度で決まるので、検査感度の設
定は極めて重要である。

【０００５】設定検査感度が必要以上に高いと検査装置
は、擬似欠陥と呼ばれる本来は欠陥とみなさないものを
欠陥として抽出し、結果として検査結果に誤った情報が
含まれてしまう。この場合、外観不良と歩留まりとの相
関を下げる要因となる。

【０００６】一方、設定検査感度が低いと、外観検査装
置は、本来は欠陥として検出したいものを欠陥として認
識できなくなり、結果として欠陥を見逃してしまうこと
になり、外観不良を監視している意味がなくなってしま
う。

【０００７】このような理由により、外観検査装置側で
は適切な検査感度の設定が要求されるが、実際の製造工
程では、外観検査段階に歩留りとの相関のとれる適切な
検査感度に設定できるとは限らない。仮に外観検査装置
側で検査感度を決定しても、プロセス側の変更により検
査対象製品の特性が変わり、相対的な検査感度の変更が
行われるといった問題もある。

【０００８】このため外観検査装置側で常に適切な検査
感度で検査を行うことは困難であり、結果として外観不
良と歩留りとの相関の低下につながり、正しい解析が行
えず対策工程を見誤るといった問題が起こっている。

【０００９】本発明は上記の問題に対処し、外観検査装
置側に適切な検査感度の設定を頼ることなく、製造する
製品の高い歩留が得られる外観検査システムを実現させ
ることを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、外観検査装置
で検出される外観的な欠陥情報を編集処理手段で見直処
理することを特徴とするものである。

【００１１】さらに具体的には、外観検査装置で検出さ
れる外観的な欠陥情報およびプローブ検査装置で検出さ
れた電気的な欠陥情報を見直処理しきい値に照らして編
集処理手段で見直処理することを特徴とする。

【００１２】このようにすることで、製造製品の高い歩
留を確保できるのである

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を示す実施例に
ついて図に沿って説明する。

【００１４】まず、図１に沿って本発明の実施例にかか
る外観検査システムの概要を半導体製造ラインに適用し
た例にしたがって説明する。

【００１５】製造ラインで製造中のウエハ等は、製造過
程で外観検査装置１による外観検査がおこなわれる。こ
の外観検査では、ウエハを検査用の撮影台に載置し、イ
メージセンタやデジタルカメラ等で外観（表面）の撮影
をする。撮影台を前後左右に動かしてウエハの表面を隈
なく撮影する。撮影した画像のデータが検査にもちいら
れる。

【００１６】半導体製造工程１１の製造ラインは、通常
は清浄な環境が保たれたクリーンルーム１０内にある。
クリーンルーム１０内には製品ウェハの外観不良の検出
を行う外観検査装置１、ならびにチップの電気的特性を
検査するプローブ検査装置２が備わる。外観検査装置
１、プローブ検査装置２には、それぞれの検査データを
解析する外観検査データ解析ステーション３とプローブ
検査データ解析ステーション４が関連するように設けら
れ、各検査装置１、２と解析ステーション３、４の間は
通信回線５で結ばれている。また表示手段６が設けら
れ、外観不良数と電気的不良の相関表示等が行える。表
示手段６、外観検査データ解析ステーション３、プロー
ブ検査データ解析ステーション４を含めて編集処理手段
という。

【００１７】製品となるウェハはロット単位で半導体製
造工程１１を流れている。外観検査は、あらかじめ外観
検査を行うことが決められている工程の処理が終了した
後に、作業者あるいは搬送機によって外観検査装置１ま
で運ばれて検査処理が行われる。

【００１８】外観検査で抽出された欠陥情報はロット番
号とウェハ番号と検査日時を用いて外観検査データ解析
ステーション３で管理される。全ての半導体製造工程１
１を終了したウェハはロット単位でプローブ検査装置２
に運ばれて全てのウェハを検査する。プローブ検査で抽
出された欠陥の検査情報は外観検査の欠陥情報と同様に
ロット番号とウェハ番号と検査日時を用いてプローブ検
査データ解析ステーションで管理される。

【００１９】外観検査データ解析ステーション３では外
観検査装置１で検出された外観不良の数、座標、欠陥検
出に関わる特徴量及びウェハの配列情報を管理してお
り、プローブ検査データステーションで管理されている
プローブ検査の情報とつき合わせてウェハ単位あるいは
チップ単位での歩留り情報との突合せ解析が可能であ
る。

【００２０】ここで前述の欠陥検出に関わる特徴量につ
いて説明する。ここでは半導体を撮影する光学式外観検
査装置を用いた例を外観検査装置の基本原理を用いて説
明する。

【００２１】一般的な外観検査装置は、隣接した２つの
チップあるいは隣接したセルの単位で画像比較を行い、
２つの画像の違いを欠陥として検出する。図２の（ａ）
に示すように、欠陥部の画像２０（ａ）には欠陥２１が
存在する。図２の（ｂ）に示正常部の画像２２には欠陥
は存在しない。欠陥部画像２０と正常部画像２２の差を
求めると図２の（ｃ）に示す差画像２３になる。このと
き、それぞれの画像の欠陥部２１の存在領域を断面した
断面波形を示すと、それぞれ２４、２５、２６となる。

【００２２】ここで差画像２３についてしきい値２７に
よる２値化処理を行うと欠陥部２１にあたる領域が抽出
されるという原理である。このしきい値２７が外観検査
装置の検査感度で、しきい値２７を大きな値を設定すれ
ば欠陥は抽出されず、逆に小さな値を設定すれば、正常
なパターンのエッジ部分を検出するようになる。

【００２３】このため外観検査装置では外観検査のしき
い値の変更により、検査感度を変更できることになる。
この検査原理を考慮すると、第３図に示す欠陥情報３０
内に示す欠陥検出特徴量３１に対して、外観検査データ
解析ステーション側（編集処理手段）でしきい値処理
（見直処理しきい値に照らす見直処理）を行うことで、
図４に示すように、あたかも外観検査装置の検査感度を
変えて適正な設置検査感度で抽出したような欠陥情報３
０ａを作成することが可能となる。この欠陥検出特徴量
としては差画像の値に限らず、欠陥の寸法情報や、差画
像と寸法情報の組み合わせを用いても同様な欠陥情報の
編集が可能であることは言うまでも無い。

【００２４】このように外観検査装置で抽出した全ての
欠陥情報が編集処理手段で見直処理しきい値に照らして
適正に見直され、本来なら欠陥にならない疑似欠陥情報
は除かれる。図４および図３を比べる明らかな如く、２
つの疑似欠陥番号が除かれた。このように疑似的な欠陥
情報がなくなるので製品の歩留まりが向上するのであ
る。

【００２５】次に外観検査データ解析ステーションのし
きい値処理について、第５図及び第６図を用いて更に詳
しく説明する。

【００２６】設定検査感度が適正化されている場合は、
複数のウェハによる欠陥情報とプローブ検査の結果から
作成される外観不良数と歩留りの相関が高くなる。この
ため、外観検査データ解析ステーション上で欠陥検出特
徴量に対するしきい値を大小に振ってそれぞれに異なる
感度の欠陥情報として編集された欠陥情報を用いて、図
５の外観不良数と歩留りの相関４０を求める。この外観
不良数と歩留りの相関を相関値として定量化を行う。図
６の欠陥検出特徴量と相関値の関係４１はこの異なる感
度毎に求めた相関値を一覧にしたものである。

【００２７】ここで、欠陥検出特徴量しきい値を下げれ
ば、検査感度を高く設定したことになり、しきい値を上
げれば、検査感度を低く設定したことになる。設定検査
感度を高く設定すれば相関は低くなり、設定感度が適切
であれば相関値は高くなり、逆に感度が低くすぎれば相
関値は低くなるため、外観不良数と歩留りの相関値の一
番高くなるところに対応する検査感度を選択することが
望ましい。

【００２８】編集処理手段（外観検査データ解析ステー
ション）では、図６に示す相関値の一番高いところに対
応する検査感度を見直処理しきい値として、外観検査装
置で抽出した欠陥情報を見直すので、製品の歩留まりが
改善されるのである。また、検査装置の感度設定に要す
る時間も削減できる。

【００２９】各工程毎に、この手順によって求めた設定
条件を用いて歩留り解析を行うことで歩留り相関の高い
検査感度で解析を行うことが可能となる。本発明におい
て、この第５図および第６図の内容は第１図の外観不良
数と電気的不良の相関表示手段６にて表示が可能であ
る。

【００３０】最後に、この外観検査データ解析ステーシ
ョン上で求められた適切な見直処理しきい値、すなわち
欠陥検出特徴量しきい値を、通信回線５を介して再度検
査装置に戻すことで外観検査装置上で適切な検査条件設
定を設定することが可能となる。こうすることで、外観
不良と歩留りの相関の高い適切な検査感度で検査を行い
出力する欠陥情報も必要な情報だけとなる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、外観検査装置側に適切
な検査感度の設定ができなくても、製品の歩留まりの向
上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す実施例に係るもので、
外観検査システムの全体概要を示す図である。

【図２】本発明の実施形態を示す実施例に係るもので、
外観検査装置の基本原理を示す図である。

【図３】本発明の実施形態を示す実施例に係るもので、
本発明の検査装置から出力された欠陥情報をまとめて示
す図である。

【図４】本発明の実施形態を示す実施例に係るもので、
外観検査データ解析ステーション側（編集処理手段）で
しきい値処理した欠陥情報をまとめて示す図である。

【図５】本発明の実施形態を示す実施例に係るもので、
外観不良数と歩留りの関係を示す図。

【図６】本発明の実施形態を示す実施例に係るもので、
欠陥検出特徴量検出感度と相関値の関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

１…外観検査装置、２…プローブ検査装置、３…外観検
査データ解析ステーション、４…プローブ検査データ解
析ステーション、５…通信回線（ネットワーク）、１０
…クリーンルーム、１１…半導体製造工程、２０…欠陥
部画像、２１…欠陥部、２２…正常部画像、２３…正常
部と欠陥部の差画像、２４…欠陥部画像の断面波形、２
５…正常部画像の断面波形、２６…差画像の断面波形、
３０…外観検査装置から出力された欠陥情報、３０ａ…
欠陥検出特徴量フィールド、３１…外観検査データ解析
ステーションにて編集された欠陥情報、４０…外観不良
数と歩留りの関係、４１…欠陥検出特徴量検出感度と相
関値の関係。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者窪田仁志茨城県ひたちなか市大字市毛882番地株式会社日立製作所計測器グループ内Ｆターム(参考） 2F065 AA49 AA61 CC03 CC20 DD06 FF04 JJ03 JJ26 QQ08 QQ24 QQ25 2G051 AA51 AA56 AB01 AB02 CA04 EC06 ED30 4M106 AA01 CA38 CA50 DB21 DJ14 DJ18 DJ39 5B057 AA03 BA11 CA08 CA12 CA16 DA03 DA07 DA08 DB02 DB09 DC32 DC36 5L096 AA06 BA03 FA59 FA69 GA08 GA51 JA11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査物の外観を検査する外観検査装置
と、該外観検査装置で検出される外観的な欠陥情報を編
集処理する編集処理手段を有し、前記欠陥情報を前記編
集処理手段で見直処理することを特徴とする外観検査シ
ステム。
【請求項２】請求項１に記載されたものにおいて、前記見直処理は見直処理しきい値に照らして行うことを
特徴とする外観検査システム。
【請求項３】請求項１または２に記載されたものにおい
て、前記欠陥情報を欠陥検出特徴量とし、該欠陥検出特徴量
は欠陥の位置を示す欠陥座標および欠陥の大きさを示す
欠陥寸法等に関するものを含むことを特徴とする外観検
査システム。
【請求項４】請求項３に記載されたものにおいて、前記見直処理しきい値と該欠陥検出特徴量を対比させる
ことを特徴とする外観検査システム。
【請求項５】請求項１から４のいずれか一つに記載され
たものにおいて、撮影される被検査物の画像を比較して得た欠陥部の差画
像より前記欠陥情報を得ることを特徴とする外観検査シ
ステム。
【請求項６】被検査物の外観を検査する外観検査装置
と、被検査物の電気的特性を検査するプローブ検査装置
と、前記外観検査装置で検出される外観的な欠陥情報お
よび前記プローブ検査装置で検出された電気的な欠陥情
報を編集処理する編集処理手段を有し、前記欠陥情報を
前記編集処理手段で見直処理することを特徴とする外観
検査システム。
【請求項７】請求項１に記載されたものにおいて、前記見直処理は見直処理しきい値に照らして行うことを
特徴とする外観検査システム。
【請求項８】請求項７に記載されたものにおいて、外観的な欠陥情報に基づく被検査物の不良数と歩留まり
との関係をもつ相関値で最も高い値に対応するところを
前記見直処理しきい値とすることを特徴とする外観検査
システム。
【請求項９】請求項２から６のいずれか一つに記載され
たものにおいて、前記外観検査装置が被検査物の外観を検査する検査感度
の設定値を前記見直処理しきい値に照らして調整するこ
とを特徴とする外観検査システム。
【請求項１０】請求項１から９のいずれか一つに記載さ
れたものにおいて、前記欠陥情報に関する情報を表示することを特徴とする
外観検査システム。