JP2007273581A - 半導体ウエーハ検査方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 欠陥の輝度の影響を受けることなく、しかも、配線の向きに拘らず回転処理を施すことなく、欠陥が致命的なものか否かを自動的に分類して判定することにより、オペレータによる欠陥観察を軽減させる。
【解決手段】 得られた配線パターンのエッジと抽出された欠陥とを重ね合わせ、この状態でエッジを走査することにより、エッジ上に欠陥が存在するか否かを判定する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、半導体ウエーハのパターン形成面を撮像して得た画像データから欠陥（キズ、異物、パターンの崩れなど）を検出し、検出した欠陥が致命的なもの（半導体チップの正常な動作を阻害するもの）か否かを判定する半導体ウエーハ検査方法およびその装置に関する。

従来から、半導体ウエーハのパターン形成面を撮像して画像データを得、得られた画像データから欠陥を検出する装置が提案され、実用に供されてきている。
また、例えば、画像データから欠陥を検出し、欠陥のサイズ、形状、色などの情報に基づいて自動的に欠陥を分類することも提案され、実用に供されてきている。

しかし、これらの装置では、欠陥が致命的なものか否かを判定することができないので、オペレータが１つづつ欠陥観察を行って、致命的なものか否かを判定することが必要であり、オペレータの負担を余り軽減することができない。

このような不都合を解消するために、欠陥が致命的なものか否かを判定することができる半導体ウエーハ欠陥検査装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００４−１１７０１６号公報

特許文献１に記載された半導体ウエーハ欠陥検査装置は、半導体ウエーハ上の配線の反射光強度が高く、欠陥の反射光強度が低いことを前提として、欠陥と隣接する配線との間の距離を測定し、測定された距離を設定値と比較して、欠陥が重大なものか否かを判定するようにしている。

したがって、配線の反射光強度と欠陥の反射光強度とがほぼ等しい場合には、欠陥と配線とを区別することができず、この結果、欠陥が致命的なものか否かを判定することができなくなってしまう。

また、距離を測定するためには、配線と直交する方向における反射光強度を測定しなければならないので、配線の向きによっては画像データに対して回転処理を施すことが必要になり、全体として処理が煩雑化してしまう。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、欠陥の輝度の影響を受けることなく、しかも、配線の向きに拘らず回転処理を施すことなく、欠陥が致命的なものか否かを判定することができる半導体ウエーハ検査方法およびその装置を提供することを目的としている。

請求項１の半導体ウエーハ検査方法は、半導体ウエーハのパターン形成面を撮像装置にて撮像し、撮像装置から出力される画像データから欠陥を検出する半導体ウエーハ検査方法であって、撮像装置から出力される画像データから欠陥を抽出するステップと、撮像装置から出力される画像データから直線で構成されるパターンの輪郭を得るステップと、欠陥と直線で構成されるパターンの輪郭とを重ね合わせておいて、直線で構成されるパターンの輪郭を走査するステップと、直線で構成されるパターンの輪郭上に欠陥が存在するか否かを判定し、輪郭上に欠陥が存在することに応答して欠陥が致命的なものであると判定するステップと、を含む方法である。

請求項２の半導体ウエーハ検査方法は、抽出された欠陥を膨張させ、膨張された欠陥を新たに欠陥として採用するステップをさらに含む方法である。

請求項３の半導体ウエーハ検査装置は、半導体ウエーハのパターン形成面を撮像装置にて撮像し、撮像装置から出力される画像データから欠陥を検出する半導体ウエーハ検査装置であって、撮像装置から出力される画像データから欠陥を抽出する欠陥抽出手段と、撮像装置から出力される画像データから直線で構成されるパターンの輪郭を得るエッジ獲得手段と、欠陥と直線で構成されるパターンの輪郭とを重ね合わせておいて、直線で構成されるパターンの輪郭を走査する輪郭走査手段と、直線で構成されるパターンの輪郭上に欠陥が存在するか否かを判定し、輪郭上に欠陥が存在することに応答して欠陥が致命的なものであると判定する欠陥判定手段と、を含むものである。

請求項４の半導体ウエーハ検査装置は、抽出された欠陥を膨張させ、膨張された欠陥を新たに欠陥として採用する欠陥膨張手段をさらに含むものである。

請求項１の発明は、直線で構成されるパターンの輪郭を走査して、直線で構成されるパターンの輪郭上に欠陥が存在するか否かを判定し、ひいては、欠陥が致命的なものであるか否かを判定するので、欠陥の輝度の影響を受けることなく、しかも、配線の向きに拘らず回転処理を施すことなく、欠陥が致命的なものか否かを判定することができるという特有の効果を奏する。

請求項２の発明は、欠陥がパターンに接近していることを判定することができるほか、請求項１と同様の作用を達成することができる。

請求項３の発明は、直線で構成されるパターンの輪郭を走査して、直線で構成されるパターンの輪郭上に欠陥が存在するか否かを判定し、ひいては、欠陥が致命的なものであるか否かを判定するので、欠陥の輝度の影響を受けることなく、しかも、配線の向きに拘らず回転処理を施すことなく、欠陥が致命的なものか否かを判定することができるという特有の効果を奏する。

請求項４の発明は、欠陥がパターンに接近していることを判定することができるほか、請求項３と同様の作用を達成することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の半導体ウエーハ検査方法およびその装置の実施の形態を詳細に説明する。

図１は本発明の半導体ウエーハ検査装置の一実施形態を示す概略図である。
本半導体ウエーハ検査装置１は、検査対象の半導体ウエーハを支持して、互いに直交する方向、所定の回転方向に動作させる検査ステージ２、半導体ウエーハの少なくとも一部を撮像する撮像光学ユニット５、焦点合わせなどのために撮像光学ユニット５を動作させる撮像光学ユニット駆動部６、半導体ウエーハを照明するための照明用光源７、検査ステージ２、撮像光学ユニット駆動部６などを制御する制御用コンピュータ８、および撮像光学ユニット５により得られた画像を処理する画像処理用コンピュータ９を含んでいる。なお、撮像光学ユニット５は、複数の対物レンズが装着されているとともに、１つの測距センサーが装着されている回転可能なレボルバー、光学系、および検査カメラを有している。

前記検査ステージ２、撮像光学ユニット５、撮像光学ユニット駆動部６、照明用光源７、制御用コンピュータ８の構成、作用は従来公知であるから、詳細な説明を省略する。
前記画像処理用コンピュータ９は、例えば、撮像光学ユニット５により得られた画像を、予め保持している基準画像と比較して欠陥の有無を判定する第１機能を有している。前記画像処理用コンピュータ９は、また、欠陥が致命的なものか否かを判定する第２機能を有している。

第１機能の構成、作用は従来公知であるから、詳細な説明を省略する。

第２機能の作用は、例えば、次のとおりである。

欠陥が有ると判定された画像が図２に示すように与えられた場合に、直線成分のみからなるエッジ（輪郭線）を得て一時的にメモリに保持する（図３参照）とともに、欠陥のみを抽出して一時的にメモリに保持する（図４参照）。

次いで、得られたエッジと抽出された欠陥とを重ね合わせ、この状態でエッジを走査することにより、エッジ上に欠陥が存在するか否かを判定する（図５参照）。

そして、エッジ上に欠陥が存在すると判定されたことに応じて、欠陥が致命的なものであると判定し、そうでない場合には、欠陥が致命的なものでないと判定する。

以上の場合において、直線成分のみからなるエッジ（輪郭線）を得て一時的にメモリに保持する（図３参照）に代えて、図２の画像に含まれる直線成分のみからなるエッジ（輪郭線）を抽出して一時的にメモリに保持することが可能であり、この場合には、抽出したエッジの端点を検出しておき、エッジの端点を越える所定距離（例えば、数画素）だけ欠陥の有無を判定するようにすればよい。

図６は画像処理用コンピュータ９の主要部を示すブロック図である。

本画像処理用コンピュータ９は、画像が欠陥を有しているか否かを判定する第１判定部９１と、欠陥を有している画像を保持する第１保持部９２と、欠陥を有している画像から直線成分のみからなるエッジ（輪郭線）を得て一時的にメモリに保持するエッジ獲得部９３と、欠陥を有している画像から欠陥のみを抽出して一時的にメモリに保持する欠陥抽出部９４と、得られたエッジと抽出された欠陥とを重ね合わせ、この状態でエッジを走査することにより、エッジ上に欠陥が存在するか否かを判定する第２判定部９５とを含んでいる。

したがって、第１判定部９１によって欠陥が有ると判定された画像が図２に示すように第１保持部９２に保持された場合に、エッジ獲得部９３によって、直線成分のみからなるエッジ（輪郭線）を得て一時的にメモリに保持する（図３参照）とともに、欠陥抽出部９４によって、欠陥のみを抽出して一時的にメモリに保持する（図４参照）。

次いで、第２判定部９５によって、得られたエッジと抽出された欠陥とを重ね合わせ、この状態でエッジを走査することにより、エッジ上に欠陥が存在するか否かを判定する（図５参照）。

そして、エッジ上に欠陥が存在すると判定されたことに応じて、欠陥が致命的なものであると判定し、そうでない場合には、欠陥が致命的なものでないと判定する。

以上の場合において、直線成分のみからなるエッジ（輪郭線）を得て一時的にメモリに保持する（図３参照）に代えて、図２の画像に含まれる直線成分のみからなるエッジ（輪郭線）を抽出して一時的にメモリに保持することが可能であり、この場合には、抽出したエッジの端点を検出しておき、エッジの端点を越える所定距離（例えば、数画素）だけ欠陥の有無を判定するようにすればよい。

以上には、抽出された欠陥をそのまま採用して、欠陥が致命的なものであるか否かを判定するようにした実施の形態を説明した。

しかし、抽出された欠陥をそのまま採用するのではなく、膨張処理を施して、膨張された欠陥に基づいて、欠陥が致命的なものであるか否かを判定することが可能である。
具体的には、欠陥が有ると判定された画像が図７に示すように与えられた場合に、エッジ（輪郭線）を抽出し（図８参照）、ハフ変換処理などを施すことによって、エッジ（輪郭線）情報から直線成分のみを検出し（画像内の直線を検索し、それぞれ１本の直線として検出し）（図９参照）、検出された直線と抽出されたエッジとを比較することによって、直線成分のみからなるエッジ（輪郭線）を得て一時的にメモリに保持する（図１０参照）。また、図７に示す画像から、欠陥のみを抽出し（図１１参照）、抽出された欠陥に対して膨張処理を施して、拡大された欠陥を得て、一時的にメモリに保持する（図１２参照）。

次いで、得られた直線成分のみからなるエッジと拡大された欠陥とを重ね合わせ、この状態でエッジを走査することにより、エッジ上に欠陥が存在するか否かを判定する（図１３参照）。

そして、エッジ上に拡大された欠陥が存在すると判定されたことに応じて、欠陥が致命的な可能性が高いものであると判定し、そうでない場合には、欠陥が致命的な可能性が高いものでないと判定する。

図１４は画像処理用コンピュータ９の主要部を示すブロック図である。
本画像処理用コンピュータ９は、画像が欠陥を有しているか否かを判定する第１判定部９１と、欠陥を有している画像を保持する第１保持部９２と、欠陥を有している画像から直線成分のみからなるエッジ（輪郭線）を得て一時的にメモリに保持するエッジ獲得部９３と、欠陥を有している画像から欠陥のみを抽出して一時的にメモリに保持する欠陥抽出部９４と、抽出された欠陥に対して膨張処理を施して一時的にメモリに保持する膨張処理部９６と、得られたエッジと拡大された欠陥とを重ね合わせ、この状態でエッジを走査することにより、エッジ上に欠陥が存在するか否かを判定する第２判定部９５とを含んでいる。

したがって、第１判定部９１によって欠陥が有ると判定された画像が図７に示すように第１保持部９２に保持された場合に、エッジ獲得部９３によって、直線成分のみからなるエッジ（輪郭線）を得て一時的にメモリに保持する（図１０参照）とともに、欠陥抽出部９４によって、欠陥のみを抽出して一時的にメモリに保持し（図１１参照）、膨張処理部９６によって、抽出された欠陥に対して膨張処理を施して一時的にメモリに保持する（図１２参照）。

次いで、第２判定部９５によって、得られたエッジと抽出された欠陥とを重ね合わせ、この状態でエッジを走査することにより、エッジ上に欠陥が存在するか否かを判定する（図１３参照）。

そして、エッジ上に欠陥が存在すると判定されたことに応じて、欠陥が致命的なものであると判定し、そうでない場合には、欠陥が致命的なものでないと判定する。
以上の説明から分かるように、本発明の実施形態によれば、欠陥の輝度の影響を受けることなく、しかも、配線の向きに拘らず回転処理を施すことなく、欠陥が致命的なものか否かを判定することができる。

そして、欠陥が致命的なものであると判定された場合には、オペレータによる欠陥の、顕微鏡を通しての欠陥観察を不要にすることができる。

本発明の半導体ウエーハ検査装置の一実施形態を示す概略図である。 欠陥が有ると判定された画像の一例を示す図である。 図２の画像から得られた、直線成分のみからなるエッジのみを示す図である。 図２の画像から得られた欠陥のみを示す図である。 得られたエッジと抽出された欠陥とを重ね合わせ、この状態でエッジを走査することにより、エッジ上に欠陥が存在するか否かを判定する処理を示す図である。 画像処理用コンピュータの主要部を示すブロック図である。 欠陥が有ると判定された画像の一例を示す図である。 図７の画像から得られた、エッジの抽出結果を示す図である。 エッジの抽出結果から検出された直線を示す図である。 直線成分のみからなるエッジのみを示す図である。 図７の画像から得られた欠陥のみを示す図である。 膨張処理が施された欠陥を示す図である。 抽出されたエッジと拡大された欠陥とを重ね合わせ、この状態でエッジを走査することにより、エッジ上に欠陥が存在するか否かを判定する処理を示す図である。 画像処理用コンピュータの主要部を示すブロック図である。

符号の説明

９３ エッジ獲得部
９４ 欠陥抽出部
９５ 第２判定部
９６ 膨張処理部

Claims (4)

1. 半導体ウエーハのパターン形成面を撮像装置にて撮像し、撮像装置から出力される画像データから欠陥を検出する半導体ウエーハ検査方法であって、
   撮像装置から出力される画像データから欠陥を抽出するステップと、
   撮像装置から出力される画像データから直線で構成されるパターンの輪郭を得るステップと、
   欠陥と直線で構成されるパターンの輪郭とを重ね合わせておいて、直線で構成されるパターンの輪郭を走査するステップと、
   直線で構成されるパターンの輪郭上に欠陥が存在するか否かを判定し、輪郭上に欠陥が存在することに応答して欠陥が致命的なものであると判定するステップと、
   を含むことを特徴とする半導体ウエーハ検査方法。
2. 抽出された欠陥を膨張させ、膨張された欠陥を新たに欠陥として採用するステップをさらに含む請求項１に記載の半導体ウエーハ検査方法。
3. 半導体ウエーハのパターン形成面を撮像装置にて撮像し、撮像装置から出力される画像データから欠陥を検出する半導体ウエーハ検査装置であって、
   撮像装置から出力される画像データから欠陥を抽出する欠陥抽出手段（９４）と、
   撮像装置から出力される画像データから直線で構成されるパターンの輪郭を得るエッジ獲得手段（９３）と、
   欠陥と直線で構成されるパターンの輪郭とを重ね合わせておいて、直線で構成されるパターンの輪郭を走査する輪郭走査手段（９５）と、
   直線で構成されるパターンの輪郭上に欠陥が存在するか否かを判定し、輪郭上に欠陥が存在することに応答して欠陥が致命的なものであると判定する欠陥判定手段（９５）と、
   を含むことを特徴とする半導体ウエーハ検査装置。
4. 抽出された欠陥を膨張させ、膨張された欠陥を新たに欠陥として採用する欠陥膨張手段（９６）をさらに含む請求項３に記載の半導体ウエーハ検査装置。
   
   
   
   

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