JP2023004825A - 解析装置、解析方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】半導体装置の欠陥を精度よく解析する。【解決手段】半導体装置を撮影した画像を取得する画像取得部と、画像に含まれる欠陥部分に基づく欠陥情報を取得する欠陥情報取得部と、画像の少なくとも一部の領域の明度情報を取得する明度情報取得部と、欠陥情報と明度情報とを対応付けて出力する出力部とを備える解析装置を提供する。欠陥情報取得部は、それぞれの欠陥部分を欠陥モード毎に分類した分類結果を含む欠陥情報を取得し、出力部は、欠陥情報と明度情報とを合わせて表示してよい。【選択図】図１

Description

本発明は、解析装置、解析方法およびプログラムに関する。

「金型表面上の凹み状欠陥および／または凸状欠陥を検出するための検査装置」において、「金型表面の一部の領域についての画像を取得する」技術が知られている（特許文献１、請求項１参照）。
特許文献１ 特開２０１１－４７６８１号公報

半導体装置に対しても画像を用いた検査を行う場合がある。半導体装置の検査は、精度よく行うことが好ましい。

本発明の第１の態様においては、解析装置を提供する。解析装置は、半導体装置を撮影した画像を取得する画像取得部を備えてよい。解析装置は、画像に含まれる欠陥部分に基づく欠陥情報を取得する欠陥情報取得部を備えてよい。解析装置は、画像の少なくとも一部の領域の明度情報を取得する明度情報取得部を備えてよい。解析装置は、欠陥情報と明度情報とを対応付けて出力する出力部を備えてよい。

欠陥情報取得部は、それぞれの欠陥部分を欠陥モード毎に分類した分類結果を含む欠陥情報を取得してよい。出力部は、欠陥情報と明度情報とを合わせて表示してよい。

明度情報取得部は、欠陥部分以外の領域の明度情報を取得してよい。

明度情報取得部は、欠陥部分の領域の明度情報を取得してよい。

欠陥情報取得部は、それぞれの欠陥部分を欠陥モード毎に分類した分類結果を含む欠陥情報を取得してよい。明度情報取得部は、欠陥モード毎に、欠陥部分の領域の明度情報を取得してよい。

明度情報取得部は、解析対象の半導体装置の画像における第１の明度と、第２の明度との比較結果に応じた明度情報を取得してよい。

明度情報取得部は、解析対象以外の半導体装置の画像における明度を、第２の明度として取得してよい。

明度情報取得部は、ロットが異なる複数の半導体装置において、第１の明度と第２の明度の変動を取得してよい。

明度情報取得部は、第２の明度に対する第１の明度の変動量が基準値以上か否かを判定し、判定結果を含む明度情報を生成してよい。

欠陥情報取得部は、明度情報に基づいて画像を補正し、補正した画像に基づいて欠陥情報を取得してよい。

解析装置は、明度情報に基づいて、半導体装置に光を照射する光源の明るさを調整する光源制御部を備えてよい。画像取得部は、明るさを調整した光源を用いて撮像された調整画像を取得してよい。欠陥情報取得部は、調整画像に含まれる欠陥部分に基づく欠陥情報を取得してよい。

解析装置は、明度情報に基づいて使用者に対する指示を生成する指示生成部を備えてよい。

本発明の第２の態様では、解析方法を提供する。解析方法は、半導体装置を撮影した画像を取得する画像取得段階を備えてよい。解析方法は、画像に含まれる欠陥部分に基づく欠陥情報と、画像の少なくとも一部の領域の明度情報とを取得する情報取得段階を備えてよい。解析方法は、欠陥情報と明度情報とを対応付けて出力する出力段階を備えてよい。

本発明の第３の態様においては、コンピュータに、第２の態様に係る解析方法を実行させるためのプログラムを提供する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本発明の一つの実施形態に係る検査システム３００の構成例を示す図である。 画像取得部１１０が取得する、半導体装置１０の画像２０１の一例を示す図である。 明度情報の取得方法の一例を示す図である。 出力部１４０が表示する欠陥情報１４２および明度情報１４４の一例を示す図である。 半導体装置１０に含まれる欠陥数を、製造ロット毎に示した図である。 半導体装置１０の画像の明度を、製造ロット毎に示した図である。 明度に対する許容範囲の一例を示す図である。 明度に対する許容範囲の他の例を示す図である。 明度に対する許容範囲の他の例を示す図である。 明度に対する許容範囲の他の例を示す図である。 解析装置１００の他の例を説明する図である。 解析装置１００の他の例を説明する図である。 解析装置１００の他の例を説明する図である。 明度情報の取得方法の他の例を示す図である。 欠陥部分２１０を含む明度取得領域２４０の明度情報の分布例を示す図である。 欠陥部分２１０の分類例を示す図である。 明度情報の変動の一例を示す図である。 解析装置１００を用いた解析方法の一例を示す図である。 本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本発明の一つの実施形態に係る検査システム３００の構成例を示す図である。検査システム３００は、半導体装置１０の画像に基づいて、半導体装置１０に存在する欠陥を検出する。半導体装置１０は、半導体ウエハまたは半導体チップであってよい。半導体ウエハまたは半導体チップは、シリコンまたは化合物半導体等の半導体材料で形成される。

検査システム３００は、撮像装置２０および解析装置１００を備える。撮像装置２０は、半導体装置１０の表面を撮像する。例えば撮像装置２０は、複数の半導体チップが形成された半導体ウエハの表面を撮像する。撮像装置２０は、半導体装置１０の表面の全体を１枚の画像で撮像してよく、半導体装置１０の表面上において撮像位置を変化させて複数の画像を撮像してもよい。

解析装置１００は、撮像装置２０が撮像した画像に基づいて、半導体装置１０に存在する欠陥を抽出する。本例の解析装置１００は、画像取得部１１０、欠陥情報取得部１２０、明度情報取得部１３０および出力部１４０を備える。本例の解析装置１００は、情報を処理するコンピュータである。コンピュータには、当該コンピュータを画像取得部１１０、欠陥情報取得部１２０、明度情報取得部１３０および出力部１４０として動作させるためのプログラムが与えられてよい。

画像取得部１１０は、撮像装置２０が半導体装置１０の表面を撮像した画像を取得する。画像取得部１１０は、撮像装置２０と有線または無線で通信してよい。画像取得部１１０は、インターネットまたはローカルネットワーク等のネットワークを介して、撮像装置２０から画像を取得してもよい。また、解析装置１００と撮像装置２０は、同一の筐体内に配置されていてもよい。

欠陥情報取得部１２０は、画像取得部１１０が取得した画像に含まれる欠陥部分に基づく欠陥情報を取得する。本例の欠陥情報取得部１２０は、画像取得部１１０が取得した画像から、複数の欠陥部分を抽出する。欠陥情報取得部１２０は、画像中において、他の領域に比べて画素の明るさまたは色調が異なる箇所を抽出することで欠陥部分を抽出してよい。欠陥情報取得部１２０は、予め設定されたルールに基づいて欠陥部分を抽出してよく、機械学習により学習させた抽出モジュールを用いて欠陥部分を抽出してもよい。画像から欠陥部分を抽出する方法は、公知の方法を用いることができる。欠陥情報取得部１２０は、画像から欠陥部分を抽出する前に、当該画像に対して所定の処理を行ってよい。例えば欠陥情報取得部１２０は、画像の各画素の輝度を正規化する処理、および、画像中のコントラストを強調する処理の少なくとも一方を行ってよい。

欠陥情報は、例えば半導体装置１０における欠陥部分の位置、欠陥部分の大きさ、または、形状の少なくとも一つを示す情報を含んでよい。欠陥情報は、欠陥部分を欠陥モード毎に分類した分類結果を含んでもよい。欠陥モードは、例えば欠陥が生じた原因毎に分類される。欠陥モードは、レジスト、マスク等が除去されずに残留することで生じた欠陥、レジスト等の塗布むらで生じた欠陥、異物が付着することで生じた欠陥等のように、原因毎に分類されてよい。欠陥部分の形状は、粒子状、直線状、曲線状のように、欠陥原因毎に傾向を有する。欠陥情報取得部１２０は、画像取得部１１０が取得した画像に基づいて、抽出した欠陥部分の欠陥モードを判定してよい。

明度情報取得部１３０は、画像取得部１１０が取得した画像の少なくとも一部の領域の明度情報を取得する。本明細書では、当該領域を明度取得領域と称する場合がある。本例の明度情報とは、画像の輝度値に関する情報である。明度情報は、明度取得領域における複数の画素の輝度値に基づく情報であってよい。例えば明度情報は、明度取得領域における各画素の輝度値の平均値、標準偏差値、最大値、最小値、中央値等である。また、画像が複数の色の強度情報（例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色の輝度値）を含む場合、明度情報は、色毎の情報を含んでよい。

出力部１４０は、欠陥情報取得部１２０が取得した欠陥情報と、明度情報取得部１３０が取得した明度情報とを対応付けて出力する。出力部１４０は、欠陥情報および明度情報を表示する表示装置を有してよく、当該情報を記憶する記憶装置を有してよく、当該情報に対して所定の処理を行う情報処理装置を有してよく、当該情報を他の装置に送信する送信装置を有してもよい。出力部１４０は、それぞれの欠陥部分を欠陥モード毎に分類した分類結果を含む欠陥情報を、明度情報と合わせて表示させてよい。

複数の半導体装置１０に対して、画像に基づいて欠陥部分を抽出する検査を行う場合、画像の明度は、できるだけ均一であることが好ましい。しかし、光源の強度、撮像素子の感度等の変動に応じて、画像の明度も変動する。画像毎に明度がばらつくと、欠陥部分の抽出精度または欠陥モードの分類精度にもばらつきが生じる場合がある。

本例では、出力部１４０が欠陥情報および明度情報を対応付けて出力する。このため、検査システム３００の使用者は、それぞれの欠陥情報が、どのような明度の画像から抽出されたのかを判断できる。また、明度情報が所定の許容範囲内にない場合には、対応する欠陥情報で示される検査結果の信頼性が低いと判断できる。

検査システム３００の使用者は、当該明度情報に基づいて、半導体装置１０に撮像用の光を照射する光源、および、撮像装置２０の少なくとも一方を調整できる。これにより、画像毎の明度のばらつきを低減して、複数の半導体装置１０を検査できる。出力部１４０は、解析対象の半導体装置１０の画像における明度情報が、他の半導体装置１０の画像における明度情報に対して、所定の基準値以上変動した場合に、光源および撮像装置２０の少なくとも一方を調整し、撮像装置２０に解析対象の半導体装置１０の画像を再取得させてもよい。

図２は、画像取得部１１０が取得する、半導体装置１０の画像２０１の一例を示す図である。半導体装置１０には、切り出された場合に半導体チップ１２となる領域が複数個形成されている。画像２０１は、半導体装置１０の表面全体を１回で撮像した画像であってよく、半導体装置１０の表面を走査して半導体装置１０の表面全体の一部分を撮像した複数の部分画像を結合したものであってもよい。

図２に示すように、画像２０１は複数の欠陥部分２１０の画像を含む。欠陥情報取得部１２０は、図１において説明したように、画像における輝度のコントラスト等に基づいて、欠陥部分２１０を抽出する。

明度情報取得部１３０は、画像２０１に含まれる明度取得領域における明度情報を取得する。明度取得領域は、半導体チップ１２となる領域を含んでよい。明度取得領域は、半導体チップ１２とならない領域を含んでよく、含んでいなくてもよい。

図３は、明度情報の取得方法の一例を示す図である。本例の明度情報取得部１３０は、画像２０１のうち、欠陥部分２１０以外の明度取得領域２４０の明度情報を取得する。図３においては、画像２０１の一部分を示している。まず明度情報取得部１３０は、画像２０１における欠陥部分２１０の位置、大きさ、形状等を示す情報を、欠陥情報取得部１２０から取得する（Ｓ３０１）。

次に明度情報取得部１３０は、欠陥部分２１０の全体を含む除外領域２３０を抽出する（Ｓ３０２）。除外領域２３０は、欠陥部分２１０と同一の大きさであってよく、欠陥部分２１０より大きくてもよい。

次に明度情報取得部１３０は、画像２０１において除外領域２３０以外の明度取得領域２４０の明度情報を取得する。このような処理により、欠陥部分２１０の量に応じて、明度取得領域２４０の平均明度等が変動することを抑制でき、それぞれの画像２０１間の明度情報を精度よく比較できる。

図４は、出力部１４０が表示する欠陥情報１４２および明度情報１４４の一例を示す図である。本例の出力部１４０は、欠陥情報１４２として半導体装置１０における欠陥部分の位置を表示する。また、出力部１４０は、欠陥情報１４２として、それぞれの欠陥部分の欠陥モードを表示する。図４においては、欠陥モードＡの欠陥部分を丸印で示し、欠陥モードＢの欠陥部分をバツ印で示している。

出力部１４０は、当該画像の明度を示す明度情報１４４を表示する。上述したように明度情報１４４は、欠陥部分以外の領域における画像の輝度値の平均等である。これにより、欠陥情報１４２が、どのような明度の画像から生成されたのかを提示できる。

図５は、半導体装置１０に含まれる欠陥数を、製造ロット毎に示した図である。欠陥情報取得部１２０は、図５に示す内容の少なくとも一部を欠陥情報として生成してよい。出力部１４０は、図５に示す内容の少なくとも一部を欠陥情報として表示してよい。図５における横軸は、製造ロットを時系列に並べている。他の例では、製造ロットに代えて、製造日または製造月等の時間を用いてよい。また、製造ロット毎に半導体装置１０を分類するのに代えて、所定の検査数（例えば１０００個）毎に半導体装置１０を分類してもよい。本例では、欠陥モード毎に欠陥数を示している。一つの製造ロットには、一つの半導体装置１０が含まれてよく、複数の半導体装置１０が含まれてもよい。図５では、各ロットにおいて半導体装置１０に含まれる欠陥数の平均値を、欠陥モード毎に示している。

欠陥情報取得部１２０は、それぞれの欠陥数と、所定の閾値とを比較してよい。欠陥数が閾値を超えた場合、欠陥情報取得部１２０は、いずれの欠陥モードの欠陥数が閾値を超えたかを示すアラームを含む欠陥情報を生成してよい。閾値は、使用者等により予め設定されてよく、過去の製造ロットにおける欠陥数に基づいて欠陥情報取得部１２０が生成してもよい。例えば欠陥情報取得部１２０は、過去の製造ロットにおける欠陥数の平均値に、所定の係数を乗算した値を閾値としてよい。欠陥モード毎に、当該欠陥が発生しやすい製造工程が対応付けられるので、当該製造工程の装置のメンテナンス、設定パラメータの調整等を行うことができる。本例では、図１から図４に示したように、各画像の明度を均一化して欠陥を抽出できるので、それぞれの欠陥数の変化を精度よく検出できる。

図６は、半導体装置１０の画像の明度を、製造ロット毎に示した図である。明度情報取得部１３０は、図６に示す内容の少なくとも一部を明度情報として生成してよい。出力部１４０は、図６に示す内容の少なくとも一部を明度情報として表示してよい。図６における横軸は、製造ロットを時系列に並べている。図６では、各ロットにおける画像の明度の平均値を、ＲＧＢ毎に実線により示している。当該平均値の移動平均値を破線により示している。

本例の明度情報取得部１３０は、解析対象の半導体装置１０の画像における第１の明度と、所定の第２の明度とを含む明度情報を取得する。第２の明度は、使用者等により予め設定された基準値であってよく、他の半導体装置１０の画像における明度であってもよい。図６の例では、第１の明度は最新ロットの半導体装置１０の画像の明度であり、第２の明度は、過去の一つまたは複数のロットの半導体装置１０の画像の明度である。これにより明度情報取得部１３０は、ロットが異なる複数の半導体装置１０において、第１の明度および第２の明度の変動を取得する。

明度情報取得部１３０は、第１の明度と第２の明度との比較結果を生成してよい。例えば明度情報取得部１３０は、図６に示したような時系列の明度情報を生成することで、過去ロットの明度（第２の明度）に対して、解析対象のロットの明度（第１の明度）がどのように変動したかを示す比較結果を生成してよい。明度情報取得部１３０は、この比較結果として各明度の移動平均を算出してよい。図６においては、ＲＧＢ毎の明度の移動平均を破線で示している。これにより、画像の明度の変化の傾向を把握できる。

図７は、明度に対する許容範囲の一例を示す図である。図６と同様実線が各ロットにおける画像の明度の平均値を示し、破線はこの平均値の移動平均値を示す。図７の例では、緑色（Ｇ）の明度に対する許容範囲を示しているが、許容範囲は、他の色の明度に対しても設定されてよい。本例の明度情報取得部１３０は、それぞれの明度が、所定の許容範囲内か否かを判定する。明度情報取得部１３０は、当該判定結果を含む明度情報を生成してよい。例えば明度情報取得部１３０は、いずれの色の明度が許容範囲外となったかを示すアラームを含む明度情報を生成してよい。本例では、破線で示す明度の移動平均が許容範囲外となった場合にアラームを生成する。

当該許容範囲は、使用者等により予め設定されてよく、過去のロットの画像の明度から明度情報取得部１３０が生成してもよい。明度情報取得部１３０は、初期ロットの明度を基準として予め設定された幅を有する範囲を第１許容範囲として設定してよい。この場合、初期ロットの明度（第２の明度）に対する、解析対象のロットの明度（第１の明度）の変動を判定することになるので、長期的な明度の変動を検出できる。解析対象のロットは、最新ロットであってよく、任意の時期のロットであってもよい。

図８は、明度に対する許容範囲の他の例を示す図である。本例の明度情報取得部１３０は、解析対象のロットの直前の１つまたは複数のロットの明度（第２の明度）の平均値を基準として、予め設定された幅を有する第２許容範囲を設定する。図８では、当該平均値を実線で示し、それぞれのロットの平均値の移動平均を破線で示している。明度情報取得部１３０は、解析対象のロットの明度（第１の明度）が、第２許容範囲内か否かを判定する。つまり明度情報取得部１３０は、第２の明度に対する第１の明度が基準値以上か否かを判定する。この場合、突発的な明度の変動を検出できる。

明度情報取得部１３０は、図７に示す第１許容範囲および図８に示す第２許容範囲のそれぞれに対して、解析対象のロットの明度が範囲内か否かを判定してよい。

明度情報取得部１３０は、解析対象のロットの明度が、第１許容範囲および第２許容範囲のいずれを満たさなかったのかを示すアラームを生成してよい。当該アラームは、色毎に生成してよい。これにより、検査システム３００の使用者に対して、明度が長期的に変動しているのか、突発的に変動しているのかを示すことができる。使用者は、当該アラームにより、光源および撮像装置２０のどの部分に問題が生じたかを判断できる。例えば長期的に明度が変動している場合には、光源の発光部分が経時的に劣化していると判断できる。また、突発的に明度が変動している場合には、光源または撮像装置２０を動作させるための設定値の誤入力等が発生していると判断できる。

図９は、明度に対する許容範囲の他の例を示す図である。本例の明度情報取得部１３０は、それぞれのロットの明度（第１の明度）の平均値を、直前の１つまたは複数のロットにおける明度（第２の明度）の移動平均で除算した値が、第３許容範囲内か否かを判定する。図９に示すグラフは、図８において実線で示される各ロットの明度の平均値を、破線で示される各ロットの明度の移動平均値で除算したものに対応する。第３許容範囲は、使用者等により予め設定されてよい。明度情報取得部１３０は、製造ロットによらず、一定の第３許容範囲を用いてよい。本例によっても、突発的な明度の変動を検出できる。さらに、明度の長期的な変動の影響を低減して明度の突発的な変動を検知することができる。

図１０は、明度に対する許容範囲の他の例を示す図である。本例の明度情報取得部１３０は、それぞれのロットの明度（第１の明度）の平均値から、直前の１つまたは複数のロットにおける明度（第２の明度）の移動平均を減算した値が、所定の許容値以下か否かを判定する。当該許容値は、使用者等により予め設定されてよい。明度情報取得部１３０は、製造ロットによらず一定の許容値を用いてよい。本例によっても、明度の長期的な変動の影響を低減して明度の突発的な変動を検知することができる。

図１１は、解析装置１００の他の例を説明する図である。本例の解析装置１００は、欠陥情報取得部１２０が、画像の明度情報に基づいて画像を補正し、補正した画像に基づいて欠陥情報を取得する点で、図１から図１０において説明した解析装置１００と相違する。他の機能は、図１から図１０において説明した解析装置１００と同様である。

本例の欠陥情報取得部１２０は、明度情報取得部１３０から画像の明度情報を取得する。明度情報は、画像全体または明度取得領域全体における明度の平均値であってよい。欠陥情報取得部１２０には、画像の明度の基準値が設定されてよい。明度の基準値は、使用者により設定されてよく、過去の製造ロットにおける画像の明度に基づいて明度情報取得部１３０が設定してもよい。例えば明度情報取得部１３０は、初期ロットの画像の明度を基準値としてよく、直前の１つまたは複数のロットの画像の明度の平均値を基準値としてもよい。

欠陥情報取得部１２０は、解析対象の画像の明度の平均値が、基準値に近づくように、解析対象の画像全体の明度を補正する。例えば欠陥情報取得部１２０は、当該基準値を補正前の画像の明度の平均値で除算した補正係数を算出する。欠陥情報取得部１２０は解析対象の画像の各画素の明度に当該補正係数を乗算することで、画像の明度を補正してよい。これにより、それぞれのロットにおける画像の明度を基準値にほぼ一致させた状態で、欠陥情報を解析できる。このため、それぞれのロットにおける画像の明度のばらつきの影響を低減できる。

出力部１４０は、補正前の画像の明度情報、および、補正後の画像の明度情報の少なくとも一方を、欠陥情報と対応付けて出力する。出力部１４０は、補正前の画像の明度情報、および、補正後の画像の明度情報の両方を出力してよい。

図１２は、解析装置１００の他の例を説明する図である。本例の解析装置１００は、光源制御部１５０を備える点で、図１から図１０において説明した解析装置１００と相違する。他の構造は、図１から図１０において説明した解析装置１００と同様である。また、本例の検査システム３００は、半導体装置１０の画像を撮像するときに、半導体装置１０に光を照射する光源３０を備える。

本例の光源制御部１５０は、明度情報取得部１３０が取得した明度情報に基づいて、光源３０の明るさを調整する。光源制御部１５０は、明度取得領域２４０（図３参照）の平均明度と、所定の基準明度との差異が小さくなるように光源３０を制御する。画像取得部１１０は、明るさを調整した光源３０を用いて撮像された調整画像を取得してよい。欠陥情報取得部１２０および明度情報取得部１３０は、調整画像に対して、図１から図１１において説明した処理を行ってよい。これにより、明度のばらつきを低減して、欠陥情報を解析できる。

画像取得部１１０は、画像の明度と基準明度との差異が所定の閾値を超えた場合に、調整画像を取得してよい。当該差異が閾値未満の場合には、光源３０の調整を行った後に同一の半導体装置１０の調整画像を取得せずに、次に検査すべき半導体装置１０の画像を取得してよい。これにより、複数の半導体装置１０を効率よく検査できる。また、当該差異が閾値未満の場合には、光源３０の調整を行わなくてもよい。

図１３は、解析装置１００の他の例を説明する図である。本例の解析装置１００は、指示生成部１６０を備える点で、図１から図１０において説明した解析装置１００と相違する。他の構造は、図１から図１０において説明した解析装置１００と同様である。また、本例の検査システム３００は、半導体装置１０の画像を撮像するときに、半導体装置１０に光を照射する光源３０を備える。

指示生成部１６０は、明度情報取得部１３０が取得した明度情報に基づいて、検査システム３００の使用者に対する指示を生成する。当該指示は、光源３０を制御するための指示であってよい。指示生成部１６０は、明度取得領域２４０（図３参照）の平均明度と、所定の基準明度との差異が小さくなるように光源３０を制御する旨の指示を生成してよい。また、指示生成部１６０は、図７から図１０において説明したアラームを生成してもよい。指示生成部１６０は、当該アラームに付随して、光源３０および撮像装置２０の少なくとも一方の状態を確認すべき旨の指示を生成してよい。

指示生成部１６０は、明度の変動の態様に応じて、使用者への指示の内容を変化させてよい。例えば図７に示したように明度が長期的に変動している場合、指示生成部１６０は光源３０の経時的な劣化を確認すべき指示を生成してよい。また、図８等に示したように明度が突発的に変動している場合、指示生成部１６０は、光源３０および撮像装置２０の設定値等に誤りがないかを確認すべき指示を生成してよい。また、明度が突発的に変動している場合、指示生成部１６０は、製造プロセスに問題が生じていないかを確認すべき指示を生成してもよい。このような処理により、より適切な指示を生成できる。

また、指示生成部１６０は、画像または明度取得領域の全体の明度の大きさを示す全体明度が、所定の許容範囲内か否かを判定してよい。全体明度は、例えば画像全体における明度の平均値、中央値、最頻値等である。全体明度が許容範囲外の場合に、指示生成部１６０は、画像内における明度の変動の大きさを示す明度変動を取得してよい。明度変動は、例えば明度の標準偏差、最大値と平均値との差、最小値と平均値との差等である。

指示生成部１６０は、明度変動に基づいて使用者への指示を生成してよい。例えば、全体明度が許容範囲外で、且つ、明度変動が所定の閾値以下の場合には、画像全体において明度がシフトしていると判断できる。この場合、指示生成部１６０は、光源３０の明るさを確認すべき指示を生成してよい。

また、全体明度が許容範囲外で、且つ、明度変動が閾値を超えている場合には、局所的に明度が変動していると判断できる。この場合、指示生成部１６０は、製造プロセスに問題が生じていないかを確認すべき指示を生成してよい。

図１４は、明度情報の取得方法の他の例を示す図である。本例の明度情報取得部１３０は、画像２０１のうち、欠陥部分２１０を含む明度取得領域２４０の明度情報を取得する。本例の検査システム３００が行う処理は、明度取得領域２４０の範囲が異なる点を除き、図１から図１３の例と同様であってよい。

まず明度情報取得部１３０は、画像２０１における欠陥部分２１０の位置、大きさ、形状等を示す情報を、欠陥情報取得部１２０から取得する（Ｓ５０１）。Ｓ５０１の処理は、図３において説明したＳ３０１の処理と同様である。

次に明度情報取得部１３０は、欠陥部分２１０の全体を含む明度取得領域２４０を抽出する（Ｓ５０２）。明度取得領域２４０は、欠陥部分２１０の領域の全体を含んでよい。明度取得領域２４０は、欠陥部分２１０の領域と一致していてよく、欠陥部分２１０の領域より大きくてもよい。例えば明度取得領域２４０は、欠陥部分２１０の領域を、外側に所定画素数だけ拡張した領域であってよい。当該所定画素数は、例えば１０画素以下である。

次に明度情報取得部１３０は、明度取得領域２４０の明度情報を取得する（Ｓ５０３）。明度情報取得部１３０は、図１から図１３において説明した明度情報取得部１３０が明度取得領域２４０に対して行う処理と同様の処理を行ってよい。例えば明度情報取得部１３０は、明度取得領域２４０における各画素の輝度値の平均値、標準偏差値、最大値、最小値、中央値等を取得してよい。また、画像が複数の色の強度情報（例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色の輝度値）を含む場合、明度情報取得部１３０は、明度取得領域２４０の色毎に、上記の情報を取得してもよい。

また本例においても、欠陥情報取得部１２０は、それぞれの欠陥部分２１０を欠陥モード毎に分類した分類結果を含む欠陥情報を取得してよい。明度情報取得部１３０は、欠陥モード毎に、欠陥部分２１０を含む明度取得領域２４０の明度情報を取得してよい。

本例によれば、欠陥部分２１０の明度情報を容易に取得できる。欠陥部分２１０の明度情報を、欠陥情報と対応付けて出力することで、欠陥部分２１０の解析を支援できる。例えば、同一の欠陥モードであっても、製造工程またはパラメータ等を変更した場合、または、製造設備の状態が変化した場合には、画像２０１における欠陥部分２１０の外観（例えば明度、色度およびこれらの分布）が経時的に変化する場合がある。このような場合、欠陥部分２１０を欠陥モードに分類するときに、誤った欠陥モードに分類する可能性が増加する。これに対して欠陥部分２１０の明度情報を欠陥情報と対応付けて随時出力することで、各欠陥モードの欠陥部分２１０の外観の変化を早期に検出できる。

また、予め設定された欠陥モードに含まれない新規の欠陥モードの欠陥部分２１０が発生する場合も考えられる。このような場合でも、欠陥部分２１０の明度情報を欠陥情報と対応付けて随時出力することで、新たな欠陥モードによる欠陥部分２１０の発生を早期に検知できる。使用者等は、欠陥部分２１０の外観の変化または新たな欠陥モードの発生に応じて、欠陥モードの分類の基準またはルールを変更することができ、また、機械学習の抽出モジュールを作成または更新できる。このため、欠陥モードの分類精度を維持できる。

図１５は、欠陥部分２１０を含む明度取得領域２４０の明度情報の分布例を示す図である。本例の明度情報は１つ以上の明度取得領域２４０の平均明度であるが、明度情報は明度取得領域２４０の他の情報であってもよい。明度情報は、所定の単位に含まれる明度取得領域２４０の平均明度であってよい。所定の単位は、一つまたは所定数の半導体チップであってよく、一つまたは所定数の半導体ウエハであってよく、一つまたは所定数のロットであってよく、所定の期間内に製造された半導体チップ、半導体ウエハまたはロットであってもよい。図１５における各グラフの横軸は明度取得領域２４０の平均明度であり、縦軸は発生確率である。発生確率は、明度取得領域２４０の当該平均明度となる事例（例えば欠陥部分２１０、半導体チップ、半導体ウエハ、または、ロット単位）が発生した割合を示している。

図１５に示す分布２５０、分布２５２、分布２５４、分布２５６は、欠陥部分２１０の明度情報の分布である。分布２５０は、所定の欠陥モードに対して基準となる明度情報の分布である。分布２５０は、過去の所定の期間において取得された分布であってよい。一例として分布２５０はガウス分布である。分布２５０は、欠陥部分２１０の外観変化が発生しておらず、また、新規な欠陥モードも発生していない場合の分布である。これに対して欠陥部分２１０の外観が変化し、または、新たな欠陥モードの欠陥部分２１０が発生すると、明度情報の分布が変動する。

分布２５２および分布２５４は、当該欠陥モードにおける欠陥部分２１０の外観の特徴が変化した場合の、明度情報の分布を示している。分布２５２は、平均明度の分散が大きくなった例である。分布２５４は、当該欠陥モードにおける欠陥部分２１０の明度が、全体的に低くなった状態を示している。このような場合、分布２５０と同様の基準で欠陥部分２１０を分類すると、誤った欠陥モードに欠陥部分２１０を分類してしまう。これに対して、新たな分布２５２または分布２５４に基づいて、欠陥部分２１０を分類する基準を調整することで、欠陥部分２１０を精度よく分類できる。

分布２５６は、新たな欠陥モードが発生した場合の明度情報の分布を示している。本例では、新たな欠陥モードの欠陥部分２１０の明度情報が、分布２５８のように分布する。この場合、分布２５６は、２つの欠陥モードの分布２５０および分布２５８が合成された分布となる。新たな欠陥モードが発生した場合、新たな欠陥モードの欠陥部分２１０が既存のいずれかの欠陥モードに分類されてしまう。これに対して、分布２５６に基づいて新たな欠陥モードの発生を検知することで、欠陥部分２１０を新たな欠陥モードに分類するための基準を生成でき、欠陥部分２１０を精度よく分類できる。

明度情報取得部１３０は、新たに取得した明度情報の分布に基づいて、欠陥部分２１０を分類するための基準を調整すべきか否かを検出してよい。出力部１４０は、当該検出結果を使用者等に通知してよい。例えば明度情報取得部１３０は、基準となる分布２５０と、新たに取得した明度情報の分布との相違に基づいて、欠陥部分２１０を分類するための基準を調整すべきか否かを検出してよい。明度情報取得部１３０は、分布の平均値、分散、ピークの個数等の変化を検出してよい。

図１６は、欠陥部分２１０の分類例を示す図である。本例では、複数の画像２０１－１～２０１－１２に含まれる欠陥部分２１０を、それぞれの欠陥モードに分類する。本例では、画像２０１－１～画像２０１－４には欠陥モードＡの欠陥部分２１０－１が含まれており、画像２０１－５～画像２０１－８には欠陥モードＢの欠陥部分２１０－２が含まれており、画像２０１－９～画像２０１－１２には欠陥モードＣの欠陥部分２１０－３が含まれている。欠陥モードＡおよび欠陥モードＢは、分類するための基準が既に欠陥情報取得部１２０に設定されているモードであり、欠陥モードＣは、分類するための基準が欠陥情報取得部１２０に設定されていないモードである。つまり欠陥モードＣは、新たに発生した欠陥モードである。

新たな欠陥モードの欠陥部分２１０－３が発生した場合であっても、欠陥情報取得部１２０は、これらの欠陥部分２１０－３を既存の欠陥モード（ＡまたはＢ）に分類する。図１６の例では、欠陥モードＡに欠陥部分２１０－３が分類されている。このため、欠陥部分２１０－３を誤分類してしまう。

これに対して、図１５に示した分布２５６から、新たな欠陥モードの発生を検知できる。新たな欠陥モードの発生を検知した場合に、当該欠陥モードを分類するための基準を設定することで、欠陥部分２１０－３の誤分類を無くすことができる。

図１７は、明度情報の変動の一例を示す図である。本例の明度情報は、図１４に示した欠陥部分２１０の平均明度の分布における平均値、分散等である。図１７における横軸は半導体ウエハのロットを示しており、縦軸は明度情報を示している。

上述したように、欠陥部分２１０の外観が変化し、または、新たな欠陥モードが発生すると、明度情報が徐々に変化する。明度情報取得部１３０は、明度情報が予め設定された許容範囲内か否かを判定してよい。当該許容範囲は、図１５に示した基準となる分布２５０に応じて予め設定されてよい。明度情報取得部１３０は、明度情報が許容範囲外となった場合に、その旨を示すアラームを生成してよい。これにより使用者は、全てのロットの明度情報を随時確認せずとも、明度情報の変動が許容範囲外となったことを発見できる。

なお欠陥部分２１０に注目せず、画像２０１の画像全体の明度情報を用いた場合、明度情報に占める欠陥部分２１０の影響が小さくなる。このため、欠陥部分２１０の外観の変動、または、新規欠陥モードの発生の検知が困難になる。本例によれば、欠陥部分２１０に注目して明度情報の変動を監視するので、欠陥部分２１０の外観の変動、または、新規欠陥モードの発生を早期に検知できる。

本例においては欠陥部分２１０の平均明度の変動を例として説明したが、明度情報は、上述した分布の標準偏差、分散、最大値、最小値、最頻値など他の指標を用いてもよい。また、複数の指標を組み合わせて使用してもよい。画像２０１として、グレースケール画像、カラー画像、カラー画像をグレースケールに変換した画像、アルファチャンネルを有する画像についても同様に適用可能である。

図１８は、解析装置１００を用いた解析方法の一例を示す図である。図１８においては、解析方法の一部の工程を示しているが、解析方法は、図１から図１３において説明した工程を有してよい。

解析方法は、画像取得段階Ｓ４０２、情報取得段階Ｓ４０４、出力段階Ｓ４０６を有する。画像取得段階Ｓ４０２における処理は、図１から図１３において説明した画像取得部１１０の処理と同一である。情報取得段階Ｓ４０４における処理は、図１から図１３において説明した欠陥情報取得部１２０および明度情報取得部１３０の処理と同一である。出力段階Ｓ４０６における処理は、図１から図１３において説明した出力部１４０の処理と同一である。

図１９は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。コンピュータ２２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられる操作または当該装置の１または複数のセクションとして機能させることができ、または当該操作または当該１または複数のセクションを実行させることができ、および／またはコンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係る方法または当該方法の段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ２２００に、本明細書に記載のフローチャートおよびブロック図のブロックのうちのいくつかまたはすべてに関連付けられた特定の操作を実行させるべく、ＣＰＵ２２１２によって実行されてよい。

本実施形態によるコンピュータ２２００は、ＣＰＵ２２１２、ＲＡＭ２２１４、グラフィックコントローラ２２１６、およびディスプレイデバイス２２１８を含み、それらはホストコントローラ２２１０によって相互に接続されている。コンピュータ２２００はまた、通信インタフェース２２２２、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６、およびＩＣカードドライブのような入／出力ユニットを含み、それらは入／出力コントローラ２２２０を介してホストコントローラ２２１０に接続されている。コンピュータはまた、ＲＯＭ２２３０およびキーボード２２４２のようなレガシの入／出力ユニットを含み、それらは入／出力チップ２２４０を介して入／出力コントローラ２２２０に接続されている。

ＣＰＵ２２１２は、ＲＯＭ２２３０およびＲＡＭ２２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ２２１６は、ＲＡＭ２２１４内に提供されるフレームバッファ等またはそれ自体の中にＣＰＵ２２１２によって生成されたイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス２２１８上に表示されるようにする。

通信インタフェース２２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブ２２２４は、コンピュータ２２００内のＣＰＵ２２１２によって使用されるプログラムおよびデータを格納する。ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６は、プログラムまたはデータをＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１から読み取り、ハードディスクドライブ２２２４にＲＡＭ２２１４を介してプログラムまたはデータを提供する。ＩＣカードドライブは、プログラムおよびデータをＩＣカードから読み取り、および／またはプログラムおよびデータをＩＣカードに書き込む。

ＲＯＭ２２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ２２００によって実行されるブートプログラム等、および／またはコンピュータ２２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入／出力チップ２２４０はまた、様々な入／出力ユニットをパラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入／出力コントローラ２２２０に接続してよい。

プログラムが、ＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１またはＩＣカードのようなコンピュータ可読媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読媒体から読み取られ、コンピュータ可読媒体の例でもあるハードディスクドライブ２２２４、ＲＡＭ２２１４、またはＲＯＭ２２３０にインストールされ、ＣＰＵ２２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ２２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置または方法が、コンピュータ２２００の使用に従い情報の操作または処理を実現することによって構成されてよい。

例えば、通信がコンピュータ２２００および外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース２２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース２２２２は、ＣＰＵ２２１２の制御下、ＲＡＭ２２１４、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１、またはＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ処理領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、またはネットワークから受信された受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ処理領域等に書き込む。

また、ＣＰＵ２２１２は、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６（ＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイルまたはデータベースの全部または必要な部分がＲＡＭ２２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ２２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ２２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックする。

様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、およびデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプの操作、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ２２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ２２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ２２１２は、第１の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。

上で説明したプログラムまたはソフトウェアモジュールは、コンピュータ２２００上またはコンピュータ２２００近傍のコンピュータ可読媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスクまたはＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ２２００に提供する。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０・・・半導体装置、１２・・・半導体チップ、２０・・・撮像装置、３０・・・光源、１００・・・解析装置、１１０・・・画像取得部、１２０・・・欠陥情報取得部、１３０・・・明度情報取得部、１４０・・・出力部、１４２・・・欠陥情報、１４４・・・明度情報、１５０・・・光源制御部、１６０・・・指示生成部、２０１・・・画像、２１０・・・欠陥部分、２３０・・・除外領域、２４０・・・明度取得領域、２５０、２５２、２５４、２５６、２５８・・・分布、３００・・・検査システム

Claims (14)

1. 半導体装置を撮影した画像を取得する画像取得部と、
   前記画像に含まれる欠陥部分に基づく欠陥情報を取得する欠陥情報取得部と、
   前記画像の少なくとも一部の領域の明度情報を取得する明度情報取得部と、
   前記欠陥情報と前記明度情報とを対応付けて出力する出力部と
   を備える解析装置。
2. 前記欠陥情報取得部は、それぞれの前記欠陥部分を欠陥モード毎に分類した分類結果を含む前記欠陥情報を取得し、
   前記出力部は、前記欠陥情報と前記明度情報とを合わせて表示する
   請求項１に記載の解析装置。
3. 前記明度情報取得部は、前記欠陥部分以外の領域の前記明度情報を取得する
   請求項１または２に記載の解析装置。
4. 前記明度情報取得部は、前記欠陥部分の領域の前記明度情報を取得する
   請求項１に記載の解析装置。
5. 前記欠陥情報取得部は、それぞれの前記欠陥部分を欠陥モード毎に分類した分類結果を含む前記欠陥情報を取得し、
   前記明度情報取得部は、前記欠陥モード毎に、前記欠陥部分の領域の前記明度情報を取得する
   請求項４に記載の解析装置。
6. 前記明度情報取得部は、解析対象の前記半導体装置の前記画像における第１の明度と、第２の明度との比較結果に応じた前記明度情報を取得する
   請求項１から５のいずれか一項に記載の解析装置。
7. 前記明度情報取得部は、解析対象以外の前記半導体装置の前記画像における明度を、前記第２の明度として取得する
   請求項６に記載の解析装置。
8. 前記明度情報取得部は、ロットが異なる複数の前記半導体装置において、前記第１の明度と前記第２の明度の変動を取得する
   請求項７に記載の解析装置。
9. 前記明度情報取得部は、前記第２の明度に対する前記第１の明度の変動量が基準値以上か否かを判定し、判定結果を含む前記明度情報を生成する
   請求項６から８のいずれか一項に記載の解析装置。
10. 前記欠陥情報取得部は、前記明度情報に基づいて前記画像を補正し、補正した前記画像に基づいて前記欠陥情報を取得する
    請求項１から９のいずれか一項に記載の解析装置。
11. 前記明度情報に基づいて、前記半導体装置に光を照射する光源の明るさを調整する光源制御部を更に備え、
    前記画像取得部は、前記明るさを調整した前記光源を用いて撮像された調整画像を取得し、
    前記欠陥情報取得部は、前記調整画像に含まれる前記欠陥部分に基づく前記欠陥情報を取得する
    請求項１から９のいずれか一項に記載の解析装置。
12. 前記明度情報に基づいて、使用者に対する指示を生成する指示生成部を更に備える
    請求項１から９のいずれか一項に記載の解析装置。
13. 半導体装置を撮影した画像を取得する画像取得段階と、
    前記画像に含まれる欠陥部分に基づく欠陥情報と、前記画像の少なくとも一部の領域の明度情報とを取得する情報取得段階と、
    前記欠陥情報と前記明度情報とを対応付けて出力する出力段階と
    を備える解析方法。
14. コンピュータに、請求項１３に記載の解析方法を実行させるためのプログラム。

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