JP2004144685A - 半導体デバイス製造ラインにおける外観検査装置の機差調整方法及びそのシステム - Google Patents

Abstract

【課題】半導体デバイス製造ラインにおけるウェハの外観検査装置の装置パラメータおよび検査パラメータの設定を、決められた手順で行えるようにする。
【解決手段】外観検査装置から出力される検査時画像および検査結果を処理し、画像サーバに蓄積、蓄積されたデータを処理し、その検査時画像の画像特徴量から、適切な装置パラメータまたは適切な検査パラメータ、またはメンテナンスすべき部分を特定する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスの外観を検査する検査装置間の機差を調整する方法及びそのシステムに関し、更に詳しくは、検査装置間の機差を解析することにより検査パラメータを設定したり、検査装置のメンテナンス指示を出すことを目的とした半導体デバイス製造ラインにおける外観検査装置の機差調整方法及びそのシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造ラインにおいては、各工程における製品状態を検査する目的と、プロセスの管理を目的として、プロセス処理が行われたウェハの外観検査が行われている。微小な欠陥や異物を検出する為には、通常、異物検査装置、光学式外観検査装置、ＳＥＭ式外観検査装置、レビューＳＥＭなどの外観検査装置が使用される。これら外観検査装置には、多くの場合、同一機種の検査装置間においても検出感度に差があり、ある装置では検出できた欠陥が同種の別の装置では検出できないということが発生する。これら個体間の検出感度差すなわち機差は、センサー、レンズなど装置内部品の個体差や、それらを組み立てる際の微小なずれがあるために、画像特性に差がでることに起因している。機差を小さくする為には、画像検出系のパラメータ（以下、装置パラメータとよぶ）の調節がなされるか、原因となる部品の交換が行われている。従来、これら機差を解消する作業は、各装置の技術者により経験的に行われることが多く、決められた方法はなかった。
【０００３】
また、外観検査装置では各工程、ウエハ品種毎に画像処理系のパラメータ（以下、検査パラメータとよぶ）を設定後、検査が行われる。適切な検査結果を得るうえで、検査パラメータの設定は重要である。従来、検査パラメータの設定は、パラメータ設定後に検査を行い、検査後、出力である欠陥座標をもとにレビューすることで妥当性の検証を行う試行錯誤的方法か、または、特許文献１に記載されているように、検査を行った際の虚報画像及び虚報時のパラメータを蓄積することで検査プログラムの修正、パラメータの設定を行う方法がとられてきた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１４５５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来、外観検査装置の機差を解消するための調整は、技術者の経験に依るところが多く体系的な方法がない為に、非効率でありコスト要因となっていた。そのため、機差を含むことを前提に、個々の検査装置を各工程、各検査対象にあわせ調整し使用されることがあるが、頻繁かつ柔軟に調整できるわけではない。
【０００６】
一方、検査パラメータ設定においてパラメータ妥当性検証の為に行われるレビューは、検査結果である欠陥座標をもとに欠陥を探し出し画像蓄積を行う必要があり、対応する欠陥が見つからない場合や複数の対応欠陥候補が見つかる場合があるために、どの部分を欠陥として検出したのか検査後に判別する際に、検査者の主観的な判断に依存することがあった。
【０００７】
また、上述した検査パラメータ設定に関する虚報画像及び虚報時のパラメータを保存する手法は、欠陥部（欠陥を欠陥と判定した部分）や、正常部（検査結果で正常だと判定した部分）の検査時画像およびパラメータを検査後に解析することはできず、虚報に対する母集団の特性について配慮が充分でなかった。
以上のように、外観検査装置の機差解消や検査パラメータ設定に困難が伴ったのは、検査時画像の有効活用に対して充分な配慮がなされていなかったことに起因している。
【０００８】
本発明では、上記の問題を解決し、継続的かつ効率的な機差の調整、適切な検査パラメータ設定を可能にする手法の実現を目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、検査時画像および検査結果をもとにして装置パラメータを修正し外観検査装置間の機差解消する機差調整システム、および適切な検査パラメータを設定する検査パラメータ設定システムを提供するものであって、検査装置から出力される検査時画像および検査結果を蓄積する為の保存手段と、蓄積された検査時画像および検査結果と他の検査装置から出力された検査時画像および検査結果または基準データを処理し比較するデータ解析手段と、その処理結果の表示手段と、各装置間のデータの送受信を行う通信手段を有する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
半導体の光学式外観検査装置の装置パラメータ調整を例に、第１の実施例を示す。本実施例では、装置間の検査時画像の特性が同じになる装置パラメータを出力することを目的としている。
【００１１】
図１により装置構成およびデータの流れを説明する。外観検査装置５から検査時画像、検査結果および装置パラメータ６が出力され、ネットワーク４を介して画像サーバ３に蓄積される。ネットワーク４には、蓄積された検査時画像および検査結果を演算し装置パラメータを修正する画像処理端末１が接続されており、画像処理端末１から出力された解析結果８がモニタ２に送られ表示されるとともに、修正後装置パラメータが検査装置に送信される。このときネットワーク４は、ＬＡＮ、ＷＡＮ、ＷＷＷのうち少なくとも１つを指し、１つ以上の検査装置がネットワーク４に接続されている。
【００１２】
図２に光学式検査装置の構成を示す。ランプ２５は光源であり、ＮＤファイルタ２６により光量を調節、ビームスプリッタ２１により、ウエハ２３方向に光を照射し、ウエハ２３からの反射光を対物レンズ２２にてイメージセンサ２０上に集光する。その光路途中に偏光素子２４があり、特定の偏光成分を透過させる。イメージセンサ２０によりＡ／Ｄ変換し、デジタル画像を生成する。撮像した画像と、同じパターンだと考えられる記憶画像とを比較し、差の大きい部分を欠陥として検出する。図示しないが、記憶画像の代わりに設計データをもとに作成した画像を用いてもよい。
【００１３】
図３にシステムの処理手順を示す。まず、外観検査装置５（図１）において装置パラメータを設定し（Ｓ１０１）、標準ウエハを検査する（Ｓ１０２）。このとき、標準ウエハで特徴量演算に適したあらかじめ指定した領域（定点）の検査時画像を撮像する（Ｓ１０３）。検査時画像および検査結果は画像サーバ３（図１）に蓄積され（Ｓ１０４）、画像処理端末１（図１）において検査時画像および検査結果をもとに画像特徴量を演算する（Ｓ１０５）。
【００１４】
検査結果の画像特徴量と予め記憶しておいた基準画像の画像特徴量とを比較し、差が一定値以下であれば、適切な装置パラメータが設定されていると判断し（Ｓ１０６）、そのとき設定されている装置パラメータを出力することで（Ｓ１０７）処理は終了する（Ｓ１０８）。検査時画像の特徴量と基準画像の特徴量の差が一定値以上の場合、検査時画像の特徴量から修正すべき装置パラメータを推定・修正し（Ｓ１０９）、修正した装置パラメータを自動もしくは手動にて設定後（Ｓ１１０）、定点の検査時画像を再撮像する（Ｓ１０２）（Ｓ１０３）。以下、画像特徴量の差が一定値以下となるまで同様の動作を繰り返し、差が一定値以下となったとき、設定されている装置パラメータを出力し（Ｓ１０７）、処理は終了する（Ｓ１０８）。
【００１５】
図４に、本実施例における標準ウエハ４４の特徴を示す。パターンを含まない無パターン領域４１と、複数種類かつ既知の間隔の縞模様が含まれる領域（以下、縞模様領域）４０とを含んでいることを特徴とする。画像特徴量は、無パターン領域４１または縞模様領域４０の検査時画像をもとに演算される。
【００１６】
光学式外観検査装置の調整すべき装置パラメータとして、ＮＤフィルタ２６（図２）の選択、対物レンズ２２の選択（図２）、イメージセンサ２０（図２）Ａ／Ｄゲイン、偏向素子２４（図２）の偏光楕円曲率、フォーカスオフセットなどがあり、図４の標準ウエハの検査時画像を使用し、その画像特徴から信号レベル判定、ノイズレベル判定、解像度判定を行うことで装置パラメータを修正する。このとき行う検査時画像の特徴量による判定は、単独でも組み合わせて行ってもよい。
【００１７】
図５を用いて、信号レベル判定について説明する。ここでは、信号レベルとは基準となる画像輝度値のことを指す。信号レベルが高いと画像上での輝度値が飽和する部分が発生し、画像レベルが低いと低輝度値の部分で差が出ない。よって、適切な信号レベルを設定する必要がある。信号レベルの演算には無パターン領域４１（図４）の検査時画像を使用する。この画像について、横軸に信号量５０、縦軸に信号量の頻度５１をとり、信号量ヒストグラム５２を作成する。このヒストグラムの平均値５３を信号レベルとする。調整対象装置の検査時画像から演算した信号レベルと、基準装置の検査時画像または基準となる画像における信号レベルを比較し、差が許容範囲にあるか判定する。信号レベルが許容範囲を超えたとき、ＮＤフィルタ２６（図２）の調整に問題があると判断できる。このとき、信号レベルから目安となる調整量を推定することができる。
【００１８】
図５を用いて、ノイズレベル判定について説明する。ここでのノイズレベルとは検査時画像におけるランダムノイズの影響の度合いを指す。ノイズレベルの演算には無パターン領域４１（図４）の検査時画像を使用する。信号量ヒストグラム５２の標準偏差５４をノイズレベルとする。同様に、調整対象装置の検査時画像から演算したノイズレベルと、基準装置の検査時画像または基準となる画像におけるノイズレベルを比較し、差が許容範囲にあるか判定する。ノイズレベルが許容範囲を超えたとき、イメージセンサ２０（図２）のＡ／Ｄゲインの調整に問題があると推定できる。このとき、ノイズレベルから目安となる調整量を推定することができる。
【００１９】
図６を用いて、解像度判定について説明する。解像度はコントラストで表わすことができる。コントラストとはデジタル画像の信号波形振幅をさす。一般にパターンを徐々に密にしたとき、最初、コントラストは一定だが、ある限界を超えると徐々にコントラストは低下する。よって、パターンの密度すなわちパターン周波数とコントラストの関係を調べることで、解像度を表現することができる。解像度の特徴量演算には検査時画像の縞模様領域４０を使用する。縞模様の間隔は既知であり、画素寸法を乗じることでパターン周期が求まり、パターン周期の逆数より縞模様の周波数が演算できる。ここでは、十分に周波数が小さいときの信号波形振幅における各周波数の信号波形振幅の割合でコントラストを表現する。横軸に周波数６０、縦軸にコントラスト６１をとり、コントラスト周波数特性６２を表す。例えば基準コントラスト６３を０．５にとり、コントラスト６１が基準コントラスト６３に落ちたときの周波数を解像度の特徴量６４とする。
【００２０】
調整対象装置の検査時画像から演算した解像度の特徴量６４と、基準装置の検査時画像または基準となる画像における解像度の特徴量６４を比較し、差が許容範囲にあるか判定する。解像度の特徴量６４が許容範囲を超えたとき光学系の収差に問題があると判断でき、対物レンズの切り替え、偏光素子の偏光楕円曲率の変更、フォーカスオフセットの調整など行う必要があることがわかる。ただし、このとき基準コントラストは０．５に限らず、他の値を用いてもよい。
【００２１】
以上のように、検査時画像の画像特徴を解析することで、修正する装置パラメータを絞り込むことができ、最終的に検査時画像の特徴が同じになるような装置パラメータを得ることができる。
【００２２】
図７に、本実施例のモニタ２（図１）の表示画面８０の例を示す。表示画面８０には、調整条件入力・表示部７５があり、調整後の違いをどこまで許容するか決定するしきい値が入力できその値が表示される。検査対象表示部７６では使用する標準ウエハの種類が表示される。開始ボタン７７により装置パラメータ調整処理を開始する。終了ボタン７８により、装置パラメータ調整処理を中断させることができる。また、調整対象検査時画像７０、基準検査時画像７１、調整対象画像の特徴表示部７２、基準画像の特徴表示部７３があり、調整対象検査時画像７０は、新しい検査時画像が撮像されると最新のものを表示することができ、同様に、調整対象画像の特徴表示部７２は最新の演算結果を表示することができる。
装置パラメータ調整処理中は、処理状態表示部７９で装置パラメータの修正回数、処理時間が表示される。最終的な装置パラメータが出力として、結果出力部７４に表示される。この表示画面８０は外観検査装置５０上に表示してもよい。
【００２３】
このようにして、標準ウェハを用いて半導体デバイス製造ラインの各工程又は同一工程に配置された各検査装置の装置パラメータを合わせることにより、異なる工程のそれぞれに対応する検査装置又は同一の工程で用いられる複数の検査装置で検査した検査データ同士を比較しても、意味のある（有意な）比較結果を得ることができ、半導体デバイス製造ラインを、より高い信頼度で管理する事ができる。
本実施例の第１の変形を示す。本実施例において、図４の標準ウエハの検査時画像を使用して信号レベル判定、ノイズレベル判定、解像度判定で信号レベル、ノイズレベル、解像度の特徴量を演算し、これら調整対象装置の検査時画像をもとに演算した画像特徴量と基準装置の検査時画像または基準画像をもとに演算した特徴量の差で画像特徴の妥当性を判断している。それに代わり、信号レベル、ノイズレベル、解像度の特徴量それぞれに対して許容値を設け、許容値を超えたときに装置パラメータを修正するようにしてもよい。
【００２４】
本実施例の第２の変形を、図８を用いて示す。本変形では装置構成が異なり、データの伝達手段にネットワークを使用する必要がない。検出器１０から検査時画像・検査結果・装置パラメータ６が出力され、画像保存装置１１に蓄積される。検出器１０から出力、蓄積された検査時画像・検査結果・装置パラメータ６と、基準となるの検査装置から出力され、あらかじめ画像保存装置１１に入力されている検査時画像・検査結果・装置パラメータ６を演算装置１２において処理し、修正後装置パラメータ７および解析結果８を出力する。その解析結果８を表示装置１０にて表示する。修正後装置パラメータ７は検出器を自動または手動により調整する。装置間は配線６によって接続されており、配線６によりデータの送受信を行う。検出器１０、画像保存装置１１、演算装置１２、配線６を検査装置と同じ場所において一連の処理を行ってもよい。
【００２５】
（実施例２）
第２の実施例を以下に示す。本実施例では、装置間の検査結果が同じになるような装置パラメータを出力することを目的とする。
【００２６】
装置構成およびデータの流れは、図１に示したとおりである。
【００２７】
図９にシステムの処理手順を示す。外観検査装置の装置パラメータを調整する際、調整対象の外観検査装置（以下、調整装置１２０）と調整装置と同種の基準となる外観検査装置（以下、基準装置１２１）を使用する。基準装置１２０は、信頼性の高く調整された装置、またはユーザーが選定した装置でもよい。先ず、基準装置１２０と調整装置１２１に同一の検査パラメータを設定する（Ｓ２０１）。基準装置１２０に装置パラメータを設定後（Ｓ２０２）、検査し（Ｓ２０３）、欠陥座標および欠陥部画像を保存する（Ｓ２０４）。このときの検査対象は製造工程中に実際に使用されているウエハ（以下、実ウエハ）を用いる。一方、調整装置に対し、装置パラメータを設定し（Ｓ２０５）、同一実ウエハを検査し（Ｓ２０６）、欠陥座標および欠陥部画像を取得する（Ｓ２０７）。ここで、基準装置１２０と調整装置１２１の検査結果の同一性判定を行う（Ｓ２０８）。すなわち、同じ欠陥座標を出力する割合が一定値以上であるか判定する。一定値以上であれば装置パラメータ調整は必要ないと判断し、そのときの装置パラメータを出力し（Ｓ２０９）、処理は終了する（Ｓ２１０）。もし欠陥座標が一定割合以上異なれば、調整装置１２１の修正後装置パラメータを設定（Ｓ２０５）、再び検査、欠陥座標を取得する。
【００２８】
以上を、基準装置１２０と調整装置１２１の欠陥座標が同じになる割合が一定値以上になるまで繰返し行い、一定値以上に達すれば、そのときの装置パラメータを出力し（Ｓ２０９）、調整は終了する（Ｓ２１０）。このとき、調整する装置パラメータは試行錯誤的に行う。
【００２９】
本実施例のモニタ２（図１）の表示例は図７に示したとおりである。ただし、この表示画面８０は外観検査装置５０上に表示してもよい。
【００３０】
本実施例においては、調整装置と基準装置の結果の同一性判定（Ｓ２０８）において、欠陥座標の代わりに検出された欠陥個数を用いてもよい。また、欠陥座標を出力する代わりに欠陥部の検査時画像を出力し、欠陥だと判定される限界のしきい値（以下、限界しきい値）が同じになるような装置パラメータを出力してもよい。また、実ウエハの代わりに、標準ウエハを使用してもよい。
【００３１】
このようにして、半導体デバイス製造ラインの各工程又は同一工程に配置された各検査装置の装置パラメータを基準装置の装置パラメータに合わせることにより、異なる工程のそれぞれに対応する検査装置又は同一の工程で用いられる複数の検査装置で検査した検査データ同士を比較しても、意味のある（有意な）比較結果を得ることができ、半導体デバイス製造ラインを、より高い信頼度で管理する事ができる。
本実施例の第１の変形例を、図１０を用いて説明する。比較する対象を基準装置１２０の出力の代わりに、ユーザーが設定した任意の欠陥に関する欠陥座標を使用する。これは、他機種の検査装置の出力結果を利用してもよい。調整装置１２１に検査パラメータ設定（Ｓ２５２）、装置パラメータ設定（Ｓ２５３）を行い、実ウエハ検査（Ｓ２５４）、欠陥部画像および検査結果を保存する（Ｓ２５５）。ここで、基準装置１２０と調整装置１２１の検査結果の同一性判定を行う（Ｓ２５６）。すなわち、同じ欠陥座標を出力する割合が一定値以上であるか判定する。一定値以上であれば装置パラメータ調整は必要ないと判断し、そのときの装置パラメータを出力し（Ｓ２５７）、処理は終了する（Ｓ２５８）。もし欠陥座標が一定割合以上異なれば、調整装置１２１の修正後装置パラメータを設定（Ｓ２５３）、再び検査（Ｓ２５４）、欠陥座標を取得する（Ｓ２５６）。これにより、ユーザーが検出したい欠陥検出に適した装置に調整することが容易になる。また本変形では、任意の欠陥座標の代わりに任意の欠陥画像を使用し、欠陥画像の限界しきい値が同じとなるように装置パラメータを調整してもよい。
【００３２】
本実施例の第２の変形として、図８に示す装置構成を用いてもよい。ただし、検出器１０、画像保存装置１１、演算装置１２、配線６を検査装置と同じ場所において一連の処理を行ってもよい。
【００３３】
（実施例３）
第３の実施例を以下に示す。本実施例では、装置間の検査結果が同じになるような検査パラメータ（画像処理パラメータ）を出力することを目的とする。
【００３４】
装置構成およびデータの流れは、図１に示したとおりである。図１１を用いて処理手順を示す。外観検査装置の検査パラメータを調整する際、調整対象の外観検査装置（以下、調整装置１２１）と、この調整装置と同種の基準となる外観検査装置（以下、基準装置１２０）を使用する。基準装置１２０は、信頼性の高く調整された装置またはユーザーが選定した装置でよい。先ず、基準装置１２０において、画像処理パラメータを設定（Ｓ３００）後、検査し（Ｓ３０１）、欠陥座標を出力する（Ｓ３０２）。このときの検査対象は製造工程中に実際に使用されているウエハ（以下、実ウエハ）を用いる。
【００３５】
一方、調整装置１２１においても同様に、画像処理パラメータを設定後（Ｓ３０３）、同一ウエハを検査し（Ｓ３０４）、欠陥座標および検査時検査領域全面の検査時画像（以下、検査時全面画像または全面画像）を出力する（Ｓ３０５）。ここで、基準装置１２０と調整装置１２１の検査結果の同一性判定を行う（Ｓ３０６）。すなわち、同じ欠陥座標を出力する割合が一定値以上であるか判定する。一定値以上であれば、画像処理パラメータの調整は必要ないと判断し、そのときの調整装置の画像処理パラメータを出力し（Ｓ３０９）、処理は終了する（Ｓ３１０）。
【００３６】
もし欠陥座標が一定の割合以上異なっていれば、調整装置の画像処理パラメータを修正し（Ｓ３０７）、再び保存された検査全面画像をもとに欠陥座標を取得する（Ｓ３０８）。そして、基準装置１２０と調整装置１２１の検査結果の同一性判定を行う（Ｓ３０６）。以上を、基準装置と調整装置の欠陥座標が同じになる割合が一定値以上になるまで繰返し行い、一定値以上に達すれば、そのときの調整装置の画像処理パラメータを出力し（Ｓ３０９）、調整は終了する（Ｓ３１０）。このとき、画像処理パラメータの調整は、試行錯誤的に行う。
【００３７】
また、欠陥座標の代わりに欠陥画像を使用し、欠陥画像の限界しきい値が同じとなるようにを調整してもよい。その場合、基準装置の出力は欠陥座標と欠陥部画像を取得する。また、調整装置において取得する画像は全面画像に限らず、基準装置の出力である欠陥座標をもとに調整装置の検査時画像を撮像してもよい。
【００３８】
本実施例のモニタ２（図１）の表示例は図７に示したとおりである。ただし、この表示画面８０は外観検査装置５０上に表示してもよい。
【００３９】
このようにして、半導体デバイス製造ラインの各工程又は同一工程に配置された各検査装置の検査パラメータ（画像処理パラメータ）を基準装置の検査パラメータ（画像処理パラメータ）に合わせることにより、異なる工程のそれぞれに対応する検査装置又は同一の工程で用いられる複数の検査装置で検査した検査データ同士を比較しても、意味のある（有意な）比較結果を得ることができ、半導体デバイス製造ラインを、より高い信頼度で管理する事ができる。
本実施例の変形を、以下に示す。基準装置の検査出力である欠陥座標を使用する代わりに、ユーザーが任意に決めた欠陥座標を使用する。これにより、ユーザーが検出したい欠陥を検出できるように容易にカスタマイズすることができる。また、欠陥座標の代わりに欠陥画像を使用し、欠陥画像の限界しきい値が同じとなるように検査パラメータを調整してもよい。その場合、ユーザーは欠陥座標と欠陥部画像を指定する。また、調整装置において取得する画像は全面画像に限らず、ユーザーが指定した欠陥座標をもとに調整装置の検査時画像を撮像してもよい。
【００４０】
本実施例の第２の変形として、図８に示す装置構成を用いてもよい。ただし、検出器１０、画像保存装置１１、演算装置１２、配線６を検査装置と同じ場所において一連の処理を行ってもよい。
【００４１】
（実施例４）
第４の実施例を以下に示す。本実施例では、装置間の検査時画像の特性を比較することで、メンテナンスすべき調整部位を出力することを目的としている。
【００４２】
装置構成およびデータの流れは、図１に示したとおりである。
【００４３】
図１２により本発明の処理手順を示す。メンテナンス対象の検査装置において、標準ウエハを検査し（Ｓ４００）、メンテンス項目を評価するのに適したパターンが配置された場所の検査時画像（定点画像）を撮像する（Ｓ４０１）。検査時画像・装置パラメータ６（図１）を画像サーバ３（図１）に送信、蓄積する（Ｓ４０２）。（尚、ここまでの一連の処理を外観検査装置処理部９０とする。）画像処理端末１（図１）において検査時画像および以前の検査時画像について画像特徴を演算、比較し、変化原因を推定（Ｓ４０３）、解析結果をモニタ２（図１）に出力する（Ｓ４０４）。このとき、解析結果は外観検査装置５（図１）上に表示してもよい。（尚、この処理を画像処理部９１とする）そして、表示結果をもとに手動もしくは自動で装置を調整する（Ｓ４０５）。（尚、この処理をメンテンス部９２とする）外観検査装置処理部９０およびメンテンス部９２は外観検査装置上で行われるが、画像処理部９１はネットワーク４（図１）を介して送信された検査時画像・・装置パラメータ６（図１）をもとに行われるため、検査装置メーカーや装置メンテナンス業者など装置ユーザー以外が行ってもよい。
【００４４】
標準ウエハの特徴を図１３に示す。検査対象である標準ウエハ４４は、パターンを含まない無パターンの領域（以下、無パターン領域４１）と、複数種類かつ既知の間隔の縞模様が含まれる領域（以下、縞模様領域４０）、縦方向の縞パターンを含む領域（以下、縦縞領域４３）、横方向の縞パターンを含む領域（以下、横縞領域４２）のうち少なくとも１つ含むことを特徴としている。
図１４により、ＳＥＭ式外観検査装置の撮像原理を示す。電子銃１００により発せられた電子線を対物レンズ２２にて収束させ、ビーム偏向器１０１によってスキャンしながら、検査対象であるウエハ２３に照射する。電子線照射によりウエハ表面から発生する２次電子または反射電子をセンサ１０２により検出し、Ａ／Ｄ変換１０３してディジタル信号として画像処理回路に入力する。ビーム偏向器１０１による電子線のＸ方向の繰返し走査と、ステージのＹ方向の連続的な移動により、取得される画像は、２次元の連続画像となる。画像処理回路では、検出した画像（以下、検出画像）と、１つ前のチップあるいはセルで検出して記憶しておいた画像（以下、参照画像）または設計データから作成した画像を比較して欠陥判定する。
【００４５】
このＳＥＭ式外観検査装置における装置パラメータの主なものとしては、電子銃１００、ウェハ２３に照射する電子線のエネルギ、ビーム偏向器１０１、対物レンズ２２、ウェハ２３に印加するリターディング電圧１０４、真空系、ステージなどがある。
【００４６】
検査時画像をもとに演算する特徴量としては、ノイズレベル、解像度、像ひずみがある。
【００４７】
ノイズレベルの演算方法は図５に示したとおりであり、ノイズレベルに問題があれば、電子線の照射によりウェハ２３の表面に電荷が蓄積して帯電することに対して、電荷の除去が十分に行われていないことや、リターディング電圧１０４の調整が不十分であることなどが考えられる。また、解像度の演算方法は図６に示したとおりであり、解像度の問題があれば、電子源の先鋭化や電子銃の寿命が考えられる。
【００４８】
図１５を使用し、画像特徴の１つ像歪みの演算方法について説明する。像歪みの演算には、検査時画像の縦縞領域４３（図１３）および横縞領域４２（図１３）の両方について行うが、以下では、縦縞領域４３を例にとり説明する。ただし、以下では縦方向をビーム偏向器のスキャン方向またはＹ方向、横方向をステージの移動方向またはＸ方向とする。縦縞領域の検査時画像において、横方向（Ｘ方向１３４）の微分演算から、縦縞１ライン分領域１３２をもとめ、その部分横方向（Ｘ方向１３４）の信号分布において信号量１３３の重心位置１３１を求める。これを縦方向に順に求めることで、Ｙ方向座標位置１３５を横軸、重心位置１３１を縦軸にとった波形を作成する。ステージの移動速度またはビーム偏向器のスキャン速度にから波形の横軸を時間軸に変換する。この波形を周波数解析し、ある特定の周波数成分を取り出すことで、偏向ノイズの影響を調べる。ここで、偏向ノイズの成分が許容値より大きいか判定することで、偏向系に問題があるか判断する。一方、同様のことを横縞パターンについても行い、横軸に時間軸、縦軸に信号量の重心位置の波形を求める。波形の振幅が一定値より大きければステージの走行性に問題があると判断する。
【００４９】
図１６に本実施例のモニタ２（図１）の表示画面８０の例を示す。表示画面８０には、調整条件入力・表示部７５がある。検査対象表示部７６では使用する標準ウエハの種類が表示される。開始ボタン７７により装置パラメータ調整処理を開始する。終了ボタン７８により、装置パラメータ調整処理を中断させることができる。また、調整対象検査時画像７０、基準検査時画像７１、調整対象画像の特徴表示部７２、基準画像の特徴表示部７３があり、調整対象検査時画像７０は、新しい検査時画像が撮像されると最新のものを表示することができ、同様に、調整対象画像の特徴表示部７２は最新の演算結果を表示することができる。基準検査時画像７１、基準画像の特徴表示部７３では、以前の検査時画像を表示することができる。装置パラメータ調整処理中は、処理状態表示部７９で処理状態、処理時間が表示される。
【００５０】
調整対象装置パラメータ表示部８１では対象装置の装置パラメータが表示される。最終的なメンテナンスする必要性が高い部分が出力として、結果出力部７４に表示される。この表示画面８０は外観検査装置５０上に表示してもよい。
【００５１】
以上のように、本実施例では検査時画像の解析結果をもとにメンテナンスするべき可能性が高い部分を出力することで、メンテナンスを容易にすることが可能となる。さらに、検査時画像をネットワーク通じて送信し、遠隔地で検査時画像を処理することも可能であるため、装置メーカーや装置メンテナンス会社が一括して装置パラメータ調整をすることができ、検査時画像の処理アルゴリズムに際し、各検査装置には特別な改造を必要としない。そのため、低コストで処理アルゴリズムのバージョンアップが可能となる。また、一括して処理を行うことで、蓄積された過去のデータや、他の検査装置のデータと比較することが容易となる。
【００５２】
更に、インターネットなどの通信手段を用いることにより、離れた複数の生産拠点のそれぞれに配置した検査装置の装置パラメータの修正指示を遠隔地から行うことができるので、それぞれの生産拠点において装置パラメータをあわせた検査装置を用いて半導体デバイスの生産ラインを管理する事により、離れた生産拠点であっても、統一された検査管理基準に基づいて同じ品質の半導体デバイスを生産することができる。
本実施例の第１の変形として、図８に示す装置構成を用いてもよい。ただし、検出器１０、画像保存装置１１、演算装置１２、配線６を検査装置と同じ場所において一連の処理を行ってもよい。この場合、外観検査装置処理部９０（図１２）、画像処理部９１（図１２）、メンテンス部９２（図１２）は同じ場所で行うこととなる。
【００５３】
本実施例の第２の変形を、図１７を用いて示す。本変形では、図１の装置構成において、調整すべき部分を出力、通知するための装置解析ソフトが送信され（Ｓ４５０）。それを使用し、ソフト受信側１１１で検査時画像を解析・装置調整するものである。すなわち、装置解析ソフト受信（Ｓ４５１）、標準ウエハ検査（Ｓ４５２）、検査時定点画像取得（Ｓ４５３）、検査時画像解析（Ｓ４５４）、変化原因の推定結果出力（Ｓ４５５）、装置メンテンス（Ｓ４５６）までをソフト受信側１１１において行う。この場合、ソフトの送信側は装置メーカー、装置メンテナンス会社が行ってもよい。
【００５４】
【発明の効果】
本発明では、実ウエハを使用して、自動的に外観検査装置の装置パラメータを調整できるため、ユーザーが工程、品種にあわせて頻繁に検査装置を調整することが可能となり、虚報を減らし、検出したい欠陥を感度よく検出できる。
また、本発明では、ユーザーが指定した欠陥を検出するように調整できるように、柔軟に検査装置を調整することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る機差調整システムおよび検査パラメータ設定システムの第１の構成を示すブロック図である。
【図２】光学式検査装置の概略の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明にかかる機差調整システムの第１の実施例における処理手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明にかかる機差調整システムの第１の実施例において使用する標準ウエハの特徴を示したウェハの平面図である。
【図５】信号レベル判定およびノイズレベル判定における画像特性を示したグラフである。
【図６】解像度判定における画像特性を示したグラフである。
【図７】本発明にかかる機差調整システムおよび検査パラメータ設定システムのモニタ表示画面の例を示す表示画面の正面図である。
【図８】本発明にかかる機差調整システムおよび検査パラメータ設定システムの第２の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第２の実施例における処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第２の実施例において、ユーザーが設定した欠陥座標を使用するときの処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第３の実施例における処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第４の実施例における処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第４の実施例において、使用する標準ウエハの特徴を示すウェハの平面図である。
【図１４】ＳＥＭ式検査装置の撮像原理を示すブロック図である。
【図１５】本発明の第４の実施例に画像特徴像歪み演算方法を示す図である。
【図１６】本発明の第４の実施例におけるモニタ表示画面の例を示す表示画面の正面図である。
【図１７】本発明の第４の実施例における変形例の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…画像処理端末　　２…モニタ　　３…画像サーバ　　４…ネットワーク　　　５…外観検査装置　　６…検査時画像・検査結果・装置パラメータ　　７…修正後装置パラメータ　　８…解析結果　　１０…検出器　　１１…データ保存装置　　　１２…演算装置　　１３…配線　　２０…イメージセンサ　　２１…ビームスプリッタ２２…対物レンズ　　２３…ウエハ　　２４…偏光素子　　２５…ランプ　　２６…ＮＤフィルタ　　２７…遅延回路　　２８…画像処理回路　　４４…標準ウエハ　　　　７２…調整対象画像の特徴表示部　　７３…基準画像の特徴表示部　　７４…結果出力部　　７５…調整条件入力・表示部　　７６…検査対象表示部　　７７…開始ボタン　　　　７８…終了ボタン　　７９…処理状態表示部　　８０…表示画面　　８１…調整対象装置パラメータ表示部　　９０…外観検査装置処理部　　９１…画像解析部　　　　９２…メンテナンス部　　１００…電子銃　　１０１…ビーム偏向器　　１０２…センサ１０３…Ａ／Ｄ変換機　　１１０…ソフト送信側　　１１１…ソフト受信側　　１２０…基準装置　　１２１…調整装置

Claims (17)

1. 半導体デバイス製造ラインにおいて試料の外観を検査する検査装置間の機差を調整する方法であって、
   第１の検査装置で試料を撮像して得た第１の画像を処理して該画像の特徴量を求め、
   第２の検査装置で前記試料を撮像して得た第２の画像を処理して該画像の特徴量を求め、
   前記第１の検査装置で得た第１の画像の特徴量と前記第２の検査装置で得た第２の画像の特徴量を比較し、
   該比較による前記第１の画像の特徴量と前記第２の画像の特徴量との差が予め設定した基準以下となるように前記第１の検査装置又は前記第２の検査装置の少なくともいずれか一方の装置パラメータを調整する
   ことを特徴とする半導体デバイス製造ラインにおける外観検査装置の機差調整方法。
2. 前記比較する前記第１の画像の特徴量と前記第２の画像の特徴量は、信号レベル、ノイズレベルおよび解像度の情報を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体デバイス製造ラインにおける外観検査装置の機差調整方法。
3. 半導体デバイス製造ラインにおいて試料の外観を検査する検査装置間の機差を調整する方法であって、
   第１の検査装置で試料を撮像して得た第１の画像を処理して前記試料の外観を検査し、
   第２の検査装置で前記試料を撮像して得た第２の画像を処理して前記試料の外観を検査し、
   前記第１の画像を処理して得た外観検査の結果と前記第２の画像を処理して得た外観検査の結果とを比較し、
   該比較により前記第１の画像を処理して得た外観検査の結果と前記第２の画像を処理して得た外観検査の結果との差が予め設定した基準以下となるように前記第１の検査装置又は前記第２の検査装置の少なくともいずれか一方を調整する
   ことを特徴とする半導体デバイス製造ラインにおける外観検査装置の機差調整方法。
4. 前記第１の画像を処理して得た外観検査の結果と前記第２の画像を処理して得た外観検査の結果とが、それぞれ欠陥の位置情報であることを特徴とする請求項３記載の半導体デバイス製造ラインにおける外観検査装置の機差調整方法。
5. 前記第１の画像を処理して得た外観検査の結果と前記第２の画像を処理して得た外観検査の結果とが、それぞれ欠陥の画像であることを特徴とする請求項３記載の半導体デバイス製造ラインにおける外観検査装置の機差調整方法。
6. 前記第１の画像を処理して得た外観検査の結果と前記第２の画像を処理して得た外観検査の結果とが、それぞれ欠陥の画像の特徴量であることを特徴とする請求項３記載の半導体デバイス製造ラインにおける外観検査装置の機差調整方法。
7. 前記第１の検査装置又は前記第２の検査装置の少なくともいずれか一方を調整することが、前記第１の検査装置又は前記第２の検査装置の装置パラメータを調整することであることを特徴とする請求項３記載の半導体デバイス製造ラインにおける外観検査装置の機差調整方法。
8. 前記第１の検査装置又は前記第２の検査装置の少なくともいずれか一方を調整することが、前記第１の検査装置又は前記第２の検査装置の検査パラメータを調整することであることを特徴とする請求項３記載の半導体デバイス製造ラインにおける外観検査装置の機差調整方法。
9. 前記第１の検査装置と前記第２の検査装置とは、光学式の外観検査装置又はＳＥＭ式の検査装置の何れかであることを特徴とする請求項１又は３に記載の半導体デバイス製造ラインにおける外観検査装置の機差調整方法。
10. 半導体デバイス製造ラインにおいて試料の外観を検査する検査装置間の機差を調整するシステムであって、
    第１の検査装置で試料を撮像して得た画像情報と第２の検査装置で前記試料を撮像して得た画像情報とを通信手段を介して受信して記憶する記憶手段と、
    該記憶手段に記憶した前記第１の検査装置の画像情報と前記第２の検査装置の画像情報とを比較する比較手段と、
    該比較手段で比較した前記第１の検査装置の画像情報と前記第２の検査装置の画像情報とを表示する表示手段と、
    を備えたことを特徴とする半導体デバイス製造ラインにおける外観検査装置の機差調整システム。
11. 前記比較手段は、前記第１の検査装置の画像の特徴量の情報と前記第２の検査装置の画像の特徴量の情報とを比較することを特徴とする請求項１０記載の半導体デバイス製造ラインにおける外観検査装置の機差調整システム。
12. 前記表示手段は、前記第１の検査装置の画像と該画像の特徴量の情報、および前記第２の検査装置の画像と該画像の特徴量の情報とを表示することを特徴とする請求項１０記載の半導体デバイス製造ラインにおける外観検査装置の機差調整システム。
13. 半導体デバイス製造ラインにおいて試料の外観を検査する検査装置間の機差を調整するシステムであって、
    第１の検査装置で試料を撮像して得た画像を処理して前記試料の外観を検査した情報と第２の検査装置で前記試料を撮像して得た画像を処理して前記試料の外観を検査した情報とを通信手段を介して受信して記憶する記憶手段と、
    該記憶手段に記憶した前記第１の検査装置の検査の結果と前記第２の検査装置の検査の結果とを比較する比較手段と、
    該比較手段で比較した前記第１の検査装置の検査の結果と前記第２の検査装置の検査の結果とを表示する表示手段と、
    を備えたことを特徴とする半導体デバイス製造ラインにおける外観検査装置の機差調整システム。
14. 前記第１の検査装置と前記第２の検査装置とは、光学式の外観検査装置又はＳＥＭ式の検査装置の何れかであることを特徴とする請求項１０又は１３に記載の半導体デバイス製造ラインにおける外観検査装置の機差調整システム。
15. 前記比較手段は、前記第１の検査装置の検査の結果と前記第２の検査装置の検査の結果とを比較してその差を求めることを特徴とする請求項１３記載の半導体デバイス製造ラインにおける外観検査装置の機差調整システム。
16. 前記表示手段は、前記第１の検査装置の検査の結果の画像と前記第１の検査装置の装置パラメータ又は検査パラメータと、前記第２の検査装置の検査の結果の画像と前記第２の検査装置の装置パラメータ又は検査パラメータと、を表示することを特徴とする請求項１３記載の半導体デバイス製造ラインにおける外観検査装置の機差調整システム。
17. 前記表示手段は、前記第１の検査装置又は前記第２の検査装置の装置パラメータ又は検査パラメータの調整を指示する指示ボタンを表示することを特徴とする請求項１３記載の半導体デバイス製造ラインにおける外観検査装置の機差調整システム。

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