JP2004132950A

JP2004132950A - 外観検査装置及び外観検査方法

Info

Publication number: JP2004132950A
Application number: JP2003139276A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Ishii; 石井　孝明
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2003-05-16
Publication date: 2004-04-30

Abstract

［目的］　本発明は、半導体製造装置の検査工程に使用され、ウエハ上に形成された半導体チップにおける微細な電子回路パターンを検査する外観検査装置等を提供することを目的とする。
［構成］　本発明は、移動部がパターンを有する被検査物を載置し、撮像部が、移動部に載置された被検査物を撮像し、演算処理手段が、撮像部で撮像された画像を画像処理等する様になっており、演算処理手段は、撮像部で撮像された画像から被検査物のパターンを抽出し、被検査物のパターンに対して、レイヤー編集処理を行ってエリアを設定することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体製造装置の検査工程に使用され、ウエハ上に形成された半導体チップにおける微細な電子回路パターンを検査する外観検査装置等に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ウエハ上に形成された微細な電子回路パターンを検査条件を設定する場合には、図１０に示す様に、良品の電子回路パターンを撮像した画像を表示し、オペレータがマウス等の入力装置を使用して、検査対象部分に矩形や丸型状のエリアを設定し、そのエリアに対して個別の諸条件（例えば、異物の大きさや種類、感度等）をパラメータとして入力することで測定エリアとして設定していた。
【０００３】
また、検査対象の形状が不安定である場合、同一検査条件の矩形、丸型状を組み合わせることで対応していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、測定エリアが比較的単純な形状で、かつ小数である場合には、特に問題とならないが、線幅を確保するための複雑な形状となっているパターンや、画像の縦横方向に対して斜めになっているパターン、半導体メモリの構成部分等の様な微細で大量の同形状パターンに関して、多くの複雑な形状のエリアが組み合わされた様な状態となり、各測定エリア毎に、それぞれ条件入力を要する場合には、オペレータの負担が過大となるという問題点があった。
【０００５】
また、各測定エリアに設定された条件を確認する際には、各測定エリアをそれぞれ指定して確認する必要があり、オペレータの負担が大きかった。
【０００６】
更に、オペレータの負担が過大となるため、入力ミスも多くなり、検査精度が低下する心配もあった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題に鑑み案出されたもので、パターンを有する被検査物を載置するための移動部と、この移動部に載置された被検査物を撮像するための撮像部と、この撮像部で撮像された画像を画像処理等するための演算処理手段とからなり、この演算処理手段は、前記撮像部で撮像された画像から被検査物のパターンを抽出し、この被検査物のパターンに対して、レイヤー編集処理を行ってエリアを設定することを特徴としている。
【０００８】
更に本発明のレイヤー編集処理は、検査条件を第１条件で設定されたレイヤー１と、検査条件を第２条件で設定されたレイヤー２とを、重ね合わせて、エリア設定を行う構成にすることもできる。
【０００９】
そして本発明の検査条件が、線幅、異物サイズ、画素毎閾値、感度、欠陥面積等である構成にすることもできる。
【００１０】
更に本発明の検査条件が、被検物の良否判定における異物の個数である構成にすることもできる。
【００１１】
また本発明の被検査物のパターンが、ウエハ上に形成された微細な電子回路パターンである構成にすることもできる。
【００１２】
更に本発明の外観検査方法は、表面にパターンが形成された被検査物を検査するための外観検査方法であって、撮像部が被検査物を撮像し、演算処理手段が撮像部で撮像された画像を画像処理する様になっており、演算処理手段が、撮像部で撮像された画像から被検査物のパターンを抽出し、この被検査物のパターンに対して、レイヤー編集処理を行ってエリアを設定する構成となっている。
【００１３】
また本発明の外観検査方法のレイヤー編集処理は、検査条件を第１条件で設定されたレイヤー１と、検査条件を第２条件で設定されたレイヤー２とを、重ね合わせて、エリア設定を行う構成にすることもできる。
【００１４】
更に本発明の外観検査方法の検査条件が、被検物の良否判定における異物の個数である構成にすることもできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以上の様に構成された本発明は、移動部がパターンを有する被検査物を載置し、撮像部が、移動部に載置された被検査物を撮像し、演算処理手段が、撮像部で撮像された画像を画像処理等する様になっており、演算処理手段は、撮像部で撮像された画像から被検査物のパターンを抽出し、被検査物のパターンに対して、レイヤー編集処理を行ってエリアを設定することができる。
【００１６】
更に本発明のレイヤー編集処理は、検査条件を第１条件で設定されたレイヤー１と、検査条件を第２条件で設定されたレイヤー２とを、重ね合わせて、エリア設定を行うこともできる。
【００１７】
そして本発明の検査条件が、線幅、異物サイズ、画素毎閾値、感度、欠陥面積等であることもできる。
【００１８】
更に本発明の検査条件が、被検物の良否判定における異物の個数であることもできる。
【００１９】
また本発明の被検査物のパターンが、ウエハ上に形成された微細な電子回路パターンであってもよい。
【００２０】
更に本発明の外観検査方法は、撮像部が被検査物を撮像し、演算処理手段が撮像部で撮像された画像を画像処理する様になっており、演算処理手段が、撮像部で撮像された画像から被検査物のパターンを抽出し、この被検査物のパターンに対して、レイヤー編集処理を行ってエリアを設定することができる。
【００２１】
【実施例】
【００２２】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１に示す様に、本実施例の外観検査装置１００００は、照明部１００と、撮像部２００と、移動部３００と、演算処理手段４００と、モニタ５００と、入力部６００とから構成されている。
【００２４】
そして外観検査装置１００００は、図２に示すウエハ２００００を検査するものである。
【００２５】
照明部１００は、移動部３００上に載置されたウエハを照明するためのものである。
【００２６】
撮像部２００は、移動部３００上に載置されたウエハを撮像するためのもので、本実施例では、ＣＣＤセンサと撮像光学系とを備えている。
【００２７】
移動部３００は、ステージ３１０上に載置されたウエハを移動させるためのもので、Ｘ−Ｙ方向に平行移動させたり、所望の角度回転させることもできる。これらの移動は演算処理手段４００に接続された制御部４１０が、ドライバ３１０を介して、移動部３００を制御駆動する様になっている。
【００２８】
演算処理手段４００は、画像処理等を行ったり、外観検査装置１００００の制御等を司るものである。演算処理手段４００は、ＣＰＵを含み、記憶部４２０等が接続されている。
【００２９】
モニタ５００は、撮像部２００で撮像された画像や、演算処理手段４００で実行された画像処理の結果等を表示し、観察することができる。
【００３０】
入力部６００はキーボード、マウス等から構成されており、オペレータが、外観検査装置１００００に指令を命令等することができる。
【００３１】
次に本実施例の外観検査装置１００００の動作を、図３に基づいて説明する。
【００３２】
まず、ステップ１（以下Ｓ１と略する）で、移動部３００上に載置された検査対象であるウエハ上に形成された微細な電子回路パターンを、異物、欠損の無い良品チップを選択して、撮像部２００で撮影する。この撮像部２００で撮像された画像は、例えば、図４の様になる。
【００３３】
次にＳ２では、画像処理、ここでは２値化処理を行う。即ち、Ｓ１で得られた画像データに対して、演算処理手段４００が、検査対象であるウエハ上に検査対象であるウエハ２００００上に形成されたチップの微細な電子回路パターンのエッジを検出し、パターン形状を抽出することができる。例えばＳ１で得られた画像に対して、Ｓ２で２値化処理を行った場合には、図５の様な画像を得る。なお、２値化に代えて、３値化（例えば、白、黒、グレー）、もしくはそれ以上の値における多値化処理を行うこともできる。更に色、及び絵柄の粗密等による領域抽出等の画像処理を行うこともできる。
【００３４】
そしてＳ３で、フィルタ処理を行うか否かを判断する。ここでＳ３で、フィルタ処理を行うと判断した場合には、Ｓ４に進み、膨張／収縮　フィルタ処理等の前処理を行う様になっている。
【００３５】
ここで膨張／収縮フィルタ処理について説明する。撮像された画像に対して、２値化処理を行った場合には、面積の小さな穴や点状のノイズが残ってしまうという問題点があった。これらのノイズ部分は、実画像で見た場合には、周りの部分と同じ領域であるため、検出条件は同じ条件で設定されるべき画素である。
【００３６】
膨張／収縮フィルタ処理とは、これらのノイズを除去するために、図６に示す様に、２値化像全体を縮め（収縮）たり、太らせる（膨張）ことにより、独立した数画素程度のノイズ成分を除去することができるものである。
【００３７】
そしてＳ４で、演算処理手段４００が膨張／収縮フィルタ処理を行って、Ｓ２で得られた２値化像からノイズを除去する。Ｓ４で、膨張／収縮フィルタ処理を行った後、Ｓ５に進んでレイヤー編集処理を行う。
【００３８】
ここで、レイヤー編集処理を説明する。
【００３９】
まず、複数の２値化した像に対して、それぞれの領域（白・黒）に対して、異なる検査条件を設定し、重ね合わせて検査を行うことにより、より複雑な検査条件の設定が可能となるものである。
【００４０】
例えば、検査条件を第１条件で設定されたレイヤー１（図７）と、検査条件を第２条件で設定されたレイヤー２（図８）とを、重ね合わせて、レイヤー３（図９）である本実施例のエリア設定を得ることができる。
【００４１】
本実施例では、Ｓ６で、レイヤー番号を設定する。例えば、レイヤー１（図７）と、レイヤー２（図８）を設定する。
【００４２】
次にＳ７では、検査条件を設定する。例えば、レイヤー１（図７）は、検査条件を第１条件とし、レイヤー２（図８）は、検査条件を第２条件で設定する。
【００４３】
更にＳ８では、レイヤーの設定が終了したか否かを判断する。Ｓ８で終了したと判断した場合には、Ｓ９に進み、レイヤーの選択を行う。即ちＳ９では、レイヤー１（図７）と、レイヤー２（図８）とを、重ね合わせて、レイヤー３（図９）であるエリア設定を得る。
【００４４】
そしてＳ１０では、検査を実行する。
【００４５】
なおＳ３で、フィルタ処理を行わないと判断した場合には、Ｓ５に進み、レイヤー編集処理を行う。またＳ８で、レイヤーの設定が終了しないと判断した場合には、Ｓ２に戻り、２値化処理を行う様になっている。
【００４６】
ここでレイヤー編集処理は、従来の矩形、丸型等の領域に限定されることなく、不定形領域に条件設定が可能である。更にレイヤー編集処理は、膨張／収縮フィルタ処理を利用して、ノイズの除去を行うことができる。
【００４７】
レイヤー編集処理は、レイヤー毎に２値化像を作成することができるので、設定したい領域に合わせた２値化レベルを決定することができる。従って、ワークの部分毎に合わせた形状のレイヤーを作成することができる。
【００４８】
更にレイヤー編集処理は、検査条件を設定した領域がレイヤー同士で重複しても、検査条件に優先順位を付けることができる。従って、レイヤーの対象領域外の領域を細かく修正する必要がないという効果がある。
【００４９】
なお、レイヤー指定領域以外の部分は、検査条件を一括に指定することもできる。
【００５０】
ここで検査条件を説明する。検査条件は、検出対象となる異物、欠陥の条件であり、エリア内において所定のサイズ、配置等に関して設定される。例えば、同一パターンにおいては、部分により線幅や表面状態が異なる場合が多くある。この検査条件は、検査対象の状態に関して段階的に設定されているものを適用する。例えば、ウエハ上に形成された微細な電子回路パターンの線幅に対する、異物サイズに応じて段階的に設定する。
【００５１】
前述の検査対象の条件に関して例をあげる。
【００５２】
（Ａ）明るさ
【００５３】
明るさの段階ごとに不良と判断する異物等のサイズを設定する。
【００５４】
（Ｂ）形状
【００５５】
パターンの形状により、同じサイズ、形状の異物等であっても不良とするか否か、異なる判断をする場合がある。
【００５６】
（Ｃ）周波数
【００５７】
表面状態を模様として判断し、その模様に応じて、良・不良の判断を行う。
【００５８】
これらの設定は、例えば、入力部６００から演算処理手段４００にデータを送る構成にすることができる。
【００５９】
各エリアのパターンの特徴に応じて検査条件を設定することができるので、安定した検査を行うことができるという卓越した効果がある。
【００６０】
更に、エリア内の周波数特性に応じた検査法の設定を選択することもできる。
【００６１】
設定したエリア情報をテンプレートとして設定することで、パターンの検査を行う様になっている。この各エリアに設定されるパラメータとして、例えば、検出する異物のサイズの下限となるしきい値や、良否判定における個数、画素毎閾値、感度、欠陥又は異物のサイズ、欠陥面積、表面状態等である。これらの設定は、例えば、入力部６００から演算処理手段４００にデータを送る構成にすることができる。即ち本実施例の検査条件が、例えば、被検物の良否判定における異物の個数であるとすることもできる。
【００６２】
なおウエハ２００００は、パターンを有する被検査物に該当する。
【００６３】
またエリア内部に境界を設けることで、異なる別のエリアとして設定可能に構成してもよい。
【００６４】
更に、パターンが画像の外部まで延びている場合、画像の外周部もパターン境界として認識し、閉じたパターンとして認識することができる。そしてパターン部と非パターン部との識別は、画像処理課程におけるコントラストの変化やオペレータによる目視設定等により設定することもできる。
【００６５】
以上の様に本実施例は、オペレータのエリア設定入力の手間が軽減され、条件設定の入力ミスを防止することができるという効果がある。
【００６６】
次に、検査用テンプレート作成（ティーチング）の手順を、図１１に基づいて説明する。
【００６７】
まずＳ１で、ウエハ２００００上に形成された微細な電子回路パターンを、異物、欠損の無い良品チップを選択して、撮像部２００で撮影する。次にＳ２で、撮影画像の位置合わせを行う。即ちモニタ５００上のチップ撮影画像を、オペレータが目視にて欠陥の有無を確認し、欠陥のない良品画像を選別する。
【００６８】
次にＳ３では、エリア設定前の処理を行う。Ｓ３は、Ｓ３１とＳ３２とから構成されている。
【００６９】
Ｓ３１は、多値化や、階調変換、色度変換、膨張・収縮処理等の処理が施される。ここで多値化は、良品画像に多値化（例えば２値化等）の処理を行うことで、チップ上に形成されたパターンのエッジを明確にすることができる。階調変換は、階調変換フィルタ処理を施すことで、パターンの粗密や画像の濃淡（コントラスト）の影響を減少させ、パターンの認識を容易にすることができる。更に、色度変換は、良品画像の色調に応じて、パターンの認識を容易にする色調に変更し画像を処理するものである。膨張・収縮処理等は、従前に説明した通りであるから、説明を省略する。
【００７０】
Ｓ３２は演算処理手段４００が、Ｓ３１で得られた画像データに微分処理を行い、コントラストが最も変化する部分をエッジ部分としたり、それぞれのパターンの認識を実行する。
【００７１】
そしてＳ４では、認識された良品画像のパターンに対してエリア設定を行う。更にＳ５では、検査条件を設定する。このＳ５の検査時の検査条件は、設定されたエリア毎に設定されるため、ウエハ上のパターンの粗密や状態、及びオペレータのリクエストに応じて設定される。
【００７２】
Ｓ５の検査条件は、欠陥、若しくは不良品として認識するための条件であり、例えば、画素毎閾値や、感度、欠陥サイズ、欠陥面積、欠陥の個数等である。
【００７３】
次にＳ６では、レイヤーを定義する。更にＳ７で、Ｓ６で定義したレイヤーを記憶する。このレイヤーの設定は、前述したエリア設定前処理や、エリア設定、エリア毎検査条件等である。これらの設定は、例えば、入力部６００から演算処理手段４００にデータを送る構成にすることができる。
【００７４】
そしてＳ８では、ティーチングが終了したか否かを判断し、終了した場合にはＳ９に進んで、ティーチングを終了する。またＳ８でティーチングが終了していない場合には、Ｓ３に戻る様になっている。
【００７５】
次にティーチングの設定に基づき、検査行程を行う場合を説明する。
【００７６】
被検査対象である被検査チップと設定されたテンプレートとの適合を確認する。被検査チップと設定されたテンプレートとが異なっていれば、適したテンプレートを探すか、テンプレートを作成するためにティーチング工程を実施する。
【００７７】
検査工程は、Ｓ１０で検査を開始し、Ｓ１１で検査対象を認識した後、Ｓ１２で検査対象（チップ）画像を撮影する。そしてＳ１３で撮影画像の位置合わせを行う。
【００７８】
次にＳ１４では、Ｓ１２で撮影した被検査チップ画像に対して、Ｓ７のティーチングにおいて行った前処理の手順を読み出し、同様の処理を行う。この前処理の手順の読み出しは、記載のタイミングに限定されず、検査を開始する時点で既に読み込まれても設定されていてもよい。更にＳ１４では、同様に、記憶されたエリア設定、及び検査条件を読み出す様になっている。
【００７９】
そしてＳ１５では、同様の条件で検査を行い、Ｓ１６では、被検査チップの良品、不良品を判別する。更にＳ１７では、チップの良品、不良品判断を被検査チップに関連づけて記憶する。
【００８０】
Ｓ１８では、検査対象が終了したかを判断し、終了した場合にはＳ１９に進み、
検査を終了する。またＳ１８で検査対象を終了していないと判断した場合には、Ｓ１１に戻る様になっている。即ち、被検査対象チップが他にあれば、再度検査行程を繰り返し、被検査対象チップが他になければ、検査行程を終了する様になっている。
【００８１】
なお、任意に記憶された検査行程の結果をレポートとして出力することも可能である。
【００８２】
また、その他の構成、作用等は、従前の実施例と同様であるから説明を省略する。
【００８３】
【効果】
以上の様に構成された本発明は、パターンを有する被検査物を載置するための移動部と、この移動部に載置された被検査物を撮像するための撮像部と、この撮像部で撮像された画像を画像処理等するための演算処理手段とからなり、この演算処理手段は、前記撮像部で撮像された画像から被検査物のパターンを抽出し、この被検査物のパターンに対して、レイヤー編集処理を行ってエリアを設定するので、オペレータの負担が過大とならず、入力ミスが減少すると共に、適切な形状のエリアを設定することで、検査精度も向上するという卓越した効果がある。
【００８４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の外観検査装置１００００の構成を説明する図である。
【図２】ウエハを説明する図である。
【図３】本実施例の外観検査装置１０００の動作を説明する図である。
【図４】撮像部２００で撮像された画像を説明する図である。
【図５】２値化処理を施した画像を説明する図である。
【図６】膨張／収縮フィルタ処理を説明する図である。
【図７】レイヤー編集処理を説明する図である。
【図８】レイヤー編集処理を説明する図である。
【図９】レイヤー編集処理を説明する図である。
【図１０】従来技術を説明する図である。
【図１１】ティーチング等の手順を説明する図である。
【符号の説明】
１００００　外観検査装置
２００００　ウエハ
１００　照明部
２００　撮像部
３００　移動部
３１０　ドライバ
４００　演算処理手段
５００　モニタ
６００　入力部

Claims

パターンを有する被検査物を載置するための移動部と、この移動部に載置された被検査物を撮像するための撮像部と、この撮像部で撮像された画像を画像処理等するための演算処理手段とからなり、この演算処理手段は、前記撮像部で撮像された画像から被検査物のパターンを抽出し、この被検査物のパターンに対して、レイヤー編集処理を行ってエリアを設定することを特徴とする外観検査装置。
レイヤー編集処理は、検査条件を第１条件で設定されたレイヤー１と、検査条件を第２条件で設定されたレイヤー２とを、重ね合わせて、エリア設定を行う請求項１記載の外観検査装置。
検査条件が、線幅、異物サイズ等である請求項２記載の外観検査装置。
検査条件が、被検物の良否判定における異物の個数である請求項２記載の外観検査装置。
被検査物のパターンが、ウエハ上に形成された微細な電子回路パターンである請求項１から請求項４の何れか１項記載の外観検査装置。
検査条件が、画素毎閾値や、感度、欠陥面積等である請求項２記載の外観検査装置。
表面にパターンが形成された被検査物を検査するための外観検査方法であって、撮像部が被検査物を撮像し、演算処理手段が撮像部で撮像された画像を画像処理する様になっており、演算処理手段が、撮像部で撮像された画像から被検査物のパターンを抽出し、この被検査物のパターンに対して、レイヤー編集処理を行ってエリアを設定する外観検査方法。
レイヤー編集処理は、検査条件を第１条件で設定されたレイヤー１と、検査条件を第２条件で設定されたレイヤー２とを、重ね合わせて、エリア設定を行う請求項７記載の外観検査方法。
検査条件が、被検物の良否判定における異物の個数である請求項８記載の外観検査方法。