JP3329805B2 - 自動外観検査装置及び外観検査方法 - Google Patents
自動外観検査装置及び外観検査方法Info
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- JP3329805B2 JP3329805B2 JP22717190A JP22717190A JP3329805B2 JP 3329805 B2 JP3329805 B2 JP 3329805B2 JP 22717190 A JP22717190 A JP 22717190A JP 22717190 A JP22717190 A JP 22717190A JP 3329805 B2 JP3329805 B2 JP 3329805B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体ウェハなどの物体の表面の外観を検査
する技術、特に、半導体装置の製造工程における外観検
査を自動的に行うために用いて効果のある技術に関する
ものである。
する技術、特に、半導体装置の製造工程における外観検
査を自動的に行うために用いて効果のある技術に関する
ものである。
例えば、LSI（大規模集積回路）の量産をするに際し
て最も問題となるのは、半導体素子を形成するウェハ処
理工程の歩留り向上である。この歩留り低下の殆どの原
因が外観不良であり、この低減は重要な課題になってい
る。このため、ウェハ外観検査の自動化が必要になる。
て最も問題となるのは、半導体素子を形成するウェハ処
理工程の歩留り向上である。この歩留り低下の殆どの原
因が外観不良であり、この低減は重要な課題になってい
る。このため、ウェハ外観検査の自動化が必要になる。
ところで、本発明者は、半導体ウェハ、基板、マス
ク、レチクル、液晶などの外観検査を差分値処理を用い
て行う場合のしきい値の設定の問題について検討した。
ク、レチクル、液晶などの外観検査を差分値処理を用い
て行う場合のしきい値の設定の問題について検討した。
以下は、本発明者によって検討された技術であり、そ
の概要は次の通りである。
の概要は次の通りである。
この種の外観検査のための画像処理においては、例え
ば、検査対象のチップをテレビカメラなどで撮像し、２
チップの画像パターンを比較して得た差分値を用い、さ
らに、しきい値を設定して欠陥判定を行っている。
ば、検査対象のチップをテレビカメラなどで撮像し、２
チップの画像パターンを比較して得た差分値を用い、さ
らに、しきい値を設定して欠陥判定を行っている。
しきい値を設定する方法として、例えば、画像の差分
面積を求め、その最大面積の変化に応じて自動的にしき
い値を設定する方法、正常パターン部の誤検出率を基に
しきい値を設定する方法などが知られている。
面積を求め、その最大面積の変化に応じて自動的にしき
い値を設定する方法、正常パターン部の誤検出率を基に
しきい値を設定する方法などが知られている。
なお、検査対象が半導体ウェハの場合、半導体ウェハ
を搭載したＸ−Ｙステージの移動の際の僅かな振動、及
び半導体ウェハのパターンの寸法差（製品の精度ばらつ
き、例えば、チップの層形成段階でのパターンの幅の違
いなど）などが誤検出の原因になる。このため、機械的
精度及び製品精度によって検出感度が決定され、しきい
値は機械的精度及び製品精度を考慮して決定する必要が
ある。
を搭載したＸ−Ｙステージの移動の際の僅かな振動、及
び半導体ウェハのパターンの寸法差（製品の精度ばらつ
き、例えば、チップの層形成段階でのパターンの幅の違
いなど）などが誤検出の原因になる。このため、機械的
精度及び製品精度によって検出感度が決定され、しきい
値は機械的精度及び製品精度を考慮して決定する必要が
ある。
ところが、前記の如く差分面積の最大面積を判断規準
とする方法では、入力画像点に欠陥が含まれている場
合、欠陥部が最大面積として検出されるためにしきい値
を求めることができず、また、正常パターン部の誤検出
率を基にしきい値を設定する方法では、欠陥の含まれて
いない正常パターン部を識別する点についての配慮がな
されておらず、欠陥の有無を目視によって確認しなけれ
ばならないという問題のあることが本発明者によって見
出された。
とする方法では、入力画像点に欠陥が含まれている場
合、欠陥部が最大面積として検出されるためにしきい値
を求めることができず、また、正常パターン部の誤検出
率を基にしきい値を設定する方法では、欠陥の含まれて
いない正常パターン部を識別する点についての配慮がな
されておらず、欠陥の有無を目視によって確認しなけれ
ばならないという問題のあることが本発明者によって見
出された。
そこで、本発明の目的は、簡単かつ的確にしきい値の
設定を行うことのできる外観検査技術を提供することに
ある。
設定を行うことのできる外観検査技術を提供することに
ある。
本発明の前記目的と新規な特徴は、本明細書の記述お
よび添付図面から明らかになるであろう。
よび添付図面から明らかになるであろう。
本発明の外観検査装置は、被検査物上の同一となるよ
うに形成された複数パターンの各画像を検出する手段
と、検出した画像間の差分値、及びしきい値に基づいて
パターンの欠陥を判定する手段とを備えた自動外観検査
装置であって、被検査物上の複数点における画像間の差
分値の標準偏差の情報を用いて、パターン寸法差のある
正常部を欠陥として誤検出しないしきい値を決定する手
段を備え、前記しきい値を決定する手段は、前記検出し
た画像間の差分値の頻度分布をとって最大差分値を検出
し、該最大差分値を前記被検査物上の複数点の画像毎に
繰り返し求め、該繰り返し求めた複数の最大差分値のヒ
ストグラムの平均値を算出して、前記被検査物上の複数
点における画像間の差分値の統計量とする手段を備えて
いるものである。
うに形成された複数パターンの各画像を検出する手段
と、検出した画像間の差分値、及びしきい値に基づいて
パターンの欠陥を判定する手段とを備えた自動外観検査
装置であって、被検査物上の複数点における画像間の差
分値の標準偏差の情報を用いて、パターン寸法差のある
正常部を欠陥として誤検出しないしきい値を決定する手
段を備え、前記しきい値を決定する手段は、前記検出し
た画像間の差分値の頻度分布をとって最大差分値を検出
し、該最大差分値を前記被検査物上の複数点の画像毎に
繰り返し求め、該繰り返し求めた複数の最大差分値のヒ
ストグラムの平均値を算出して、前記被検査物上の複数
点における画像間の差分値の統計量とする手段を備えて
いるものである。
また、本発明の自動外観検査装置は、被検査物上の同
一となるように形成された複数パターンの各画像を検出
する手段と、検出した画像間の差分値、及びしきい値に
基づいてパターンの欠陥を判定する手段とを備えた自動
外観検査装置であって、一定間隔に多数のしきい値を設
定して、各しきい値に基づいて指定した検査領域の欠陥
候補の検出数を求め、しきい値の曲線の傾きが小さい場
合には低くなるように、傾きが急すぎれば高くなるよう
に最適しきい値を決定する手段を備えたものである。
一となるように形成された複数パターンの各画像を検出
する手段と、検出した画像間の差分値、及びしきい値に
基づいてパターンの欠陥を判定する手段とを備えた自動
外観検査装置であって、一定間隔に多数のしきい値を設
定して、各しきい値に基づいて指定した検査領域の欠陥
候補の検出数を求め、しきい値の曲線の傾きが小さい場
合には低くなるように、傾きが急すぎれば高くなるよう
に最適しきい値を決定する手段を備えたものである。
さらに、本発明の外観検査方法は、被検査物上の同一
となるように形成された複数パターンの各画像を検出
し、検出した画像間の差分値、及びしきい値に基づいて
パターンの欠陥を判定する外観検査方法であって、被検
査物上の複数点における画像間の差分値の標準偏差の情
報を用いて、パターン寸法差のある正常部を欠陥として
誤検出しないしきい値を決定し、前記被検査物上の複数
点の差分値の統計量を、前記検出した画像間の差分値の
頻度分布をとって最大差分値を検出し、該最大差分値を
前記被検査物上の複数点の画像毎に繰り返し求め、該繰
り返し求めた複数の最大差分値のヒストグラムの平均値
を算出して求めるものである。
となるように形成された複数パターンの各画像を検出
し、検出した画像間の差分値、及びしきい値に基づいて
パターンの欠陥を判定する外観検査方法であって、被検
査物上の複数点における画像間の差分値の標準偏差の情
報を用いて、パターン寸法差のある正常部を欠陥として
誤検出しないしきい値を決定し、前記被検査物上の複数
点の差分値の統計量を、前記検出した画像間の差分値の
頻度分布をとって最大差分値を検出し、該最大差分値を
前記被検査物上の複数点の画像毎に繰り返し求め、該繰
り返し求めた複数の最大差分値のヒストグラムの平均値
を算出して求めるものである。
また、本発明の外観検査方法は、被検査物上の同一と
なるように形成された複数パターンの各画像を検出し、
検出した画像間の差分値、及びしきい値に基づいてパタ
ーンの欠陥を判定する外観検査方法であって、一定間隔
に多数のしきい値を設定して、各しきい値に基づいて指
定した検査領域の欠陥候補の検出数を求め、しきい値の
曲線の傾きが小さい場合には低くなるように、傾きが急
すぎれば高くなるように最適しきい値を決定するもので
ある。
なるように形成された複数パターンの各画像を検出し、
検出した画像間の差分値、及びしきい値に基づいてパタ
ーンの欠陥を判定する外観検査方法であって、一定間隔
に多数のしきい値を設定して、各しきい値に基づいて指
定した検査領域の欠陥候補の検出数を求め、しきい値の
曲線の傾きが小さい場合には低くなるように、傾きが急
すぎれば高くなるように最適しきい値を決定するもので
ある。
上記した手段によれば、被検査物上の複数点の差分量
データの統計量に基づいて決定されたしきい値は、最適
しきい値のおおよその決定値として設定でき、或いは基
準となる中心値として用いることができる。したがっ
て、最適な欠陥検出しきい値の設定を自動かつ短時間に
行うことが可能になる。
データの統計量に基づいて決定されたしきい値は、最適
しきい値のおおよその決定値として設定でき、或いは基
準となる中心値として用いることができる。したがっ
て、最適な欠陥検出しきい値の設定を自動かつ短時間に
行うことが可能になる。
〔実施例１〕 第１図は本発明による自動外観検査装置の一実施例を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
Ｘ方向及びＹ方向へ自在に移動可能なＸ−Ｙステージ
１の上面には試料台２が取り付けられ、この試料台上に
試料（半導体ウェハ）３がセットされる。一方、被検査
物である試料３の表面を照明するために光源４が設けら
れ、その光路上に集光レンズ５が配設されている。
１の上面には試料台２が取り付けられ、この試料台上に
試料（半導体ウェハ）３がセットされる。一方、被検査
物である試料３の表面を照明するために光源４が設けら
れ、その光路上に集光レンズ５が配設されている。
試料３の上部には対物レンズ６が配設され、この上部
でかつ集光レンズ５の出射光路上にハーフミラー７が配
設されている。さらに、対物レンズ６の合焦位置には撮
像手段８が配設されている。この撮像手段８は、試料３
からの反射光を光電変換するもので、一次元ラインセン
サあるいは二次元的なITV（工業用テレビ）カメラを用
いて構成される。撮像手段８には、その画像信号を増
幅、歪み補正、A/D変換などを行うための信号処理回路
９が接続され、この信号処理回路９にはデジ・タル化さ
れた画像信号を記憶するための画像記憶部10が接続され
ている。
でかつ集光レンズ５の出射光路上にハーフミラー７が配
設されている。さらに、対物レンズ６の合焦位置には撮
像手段８が配設されている。この撮像手段８は、試料３
からの反射光を光電変換するもので、一次元ラインセン
サあるいは二次元的なITV（工業用テレビ）カメラを用
いて構成される。撮像手段８には、その画像信号を増
幅、歪み補正、A/D変換などを行うための信号処理回路
９が接続され、この信号処理回路９にはデジ・タル化さ
れた画像信号を記憶するための画像記憶部10が接続され
ている。
信号処理回路９には、画像記憶部10の出力信号と信号
処理回路９の出力信号との間の差分を検出する差分検出
回路11が接続され、この差分検出回路11にはパターン上
の欠陥を判定する欠陥判定部12が接続されている。
処理回路９の出力信号との間の差分を検出する差分検出
回路11が接続され、この差分検出回路11にはパターン上
の欠陥を判定する欠陥判定部12が接続されている。
差分検出回路11には、その検出結果を記憶する差分画
像記憶部13が接続され、欠陥判定部12にはしきい値を記
憶するしきい値レジスタ14が接続されている。さらに、
差分画像記憶部13の差分データに基づいてしきい値レジ
スタ14のしきい値を選択するためにマイクロコンピュー
タなどを用いた主制御部15が設けられている。
像記憶部13が接続され、欠陥判定部12にはしきい値を記
憶するしきい値レジスタ14が接続されている。さらに、
差分画像記憶部13の差分データに基づいてしきい値レジ
スタ14のしきい値を選択するためにマイクロコンピュー
タなどを用いた主制御部15が設けられている。
以上の構成において、外観検査を行うには、まず、試
料台２上に試料３を載置し、光源４を点灯する。その光
源４からの出力光は集光レンズ５を経てハーフミラー７
に到達し、さらに対物レンズ６を経て試料３上に到達す
る。試料３の照明部分の反射光は、ハーフミラー７を通
過して撮像手段８にパターンを結像する。撮像手段８に
よって光電変換された画像信号は、信号処理回路９によ
って信号処理ののち、画像記憶部10に一時的に記憶され
る。
料台２上に試料３を載置し、光源４を点灯する。その光
源４からの出力光は集光レンズ５を経てハーフミラー７
に到達し、さらに対物レンズ６を経て試料３上に到達す
る。試料３の照明部分の反射光は、ハーフミラー７を通
過して撮像手段８にパターンを結像する。撮像手段８に
よって光電変換された画像信号は、信号処理回路９によ
って信号処理ののち、画像記憶部10に一時的に記憶され
る。
この画像記憶部10に記憶された他のチップの画像信号
と信号処理回路９から直接出力された現チップの画像信
号とが差分検出回路11によって比較され、両画像信号の
差分がとられ、その差分信号は差分画像記憶部13に記憶
される。
と信号処理回路９から直接出力された現チップの画像信
号とが差分検出回路11によって比較され、両画像信号の
差分がとられ、その差分信号は差分画像記憶部13に記憶
される。
主制御部15は、差分画像記憶部13に記憶されている差
分データに基づいて最適なしきい値を演算し、しきい値
レジスタ14にしきい値を設定する。
分データに基づいて最適なしきい値を演算し、しきい値
レジスタ14にしきい値を設定する。
欠陥判定部12は差分検出回路11からの差分信号と、し
きい値レジスタ14に設定された最適しきい値とに基づい
て欠陥を判定し、欠陥と判定されれば、欠陥出力を行
う。
きい値レジスタ14に設定された最適しきい値とに基づい
て欠陥を判定し、欠陥と判定されれば、欠陥出力を行
う。
つぎに、半導体ウェハを例にとり、欠陥を検出する方
法について説明する。
法について説明する。
第２図は半導体ウェハの構成を示す平面図である。試
料３である半導体ウェハは、円板状のシリコン基板3aの
片面に多数のチップ3bが格子状に配設されている。
料３である半導体ウェハは、円板状のシリコン基板3aの
片面に多数のチップ3bが格子状に配設されている。
このような半導体ウェハよりなる試料３に対し、例え
ば、CCD（電荷結合素子）などの一次元ラインセンサを
撮像手段８に用いた場合、第３図に示すように、隣接す
る２つのチップ3bに対し、まず左側のチップ3bを検査幅
WTで画像信号Ａを取り込み、これを信号処理回路９によ
る処理加工ののち画像記憶部10へ格納する。ついで、同
一の検査幅WDによって右側のチップ3bを画像信号Ｂとし
て撮像し、信号処理回路９によって処理ののち画像記憶
部10へ格納することなく差分検出回路11へ送出する。差
分検出回路11では、第３図の２つの画像信号（斜線部）
を比較し、その差が一定以上であるときには、その差分
信号と、しきい値レジスタ14の最適しきい値とに基づい
て、欠陥判定部12によって欠陥を判定する。
ば、CCD（電荷結合素子）などの一次元ラインセンサを
撮像手段８に用いた場合、第３図に示すように、隣接す
る２つのチップ3bに対し、まず左側のチップ3bを検査幅
WTで画像信号Ａを取り込み、これを信号処理回路９によ
る処理加工ののち画像記憶部10へ格納する。ついで、同
一の検査幅WDによって右側のチップ3bを画像信号Ｂとし
て撮像し、信号処理回路９によって処理ののち画像記憶
部10へ格納することなく差分検出回路11へ送出する。差
分検出回路11では、第３図の２つの画像信号（斜線部）
を比較し、その差が一定以上であるときには、その差分
信号と、しきい値レジスタ14の最適しきい値とに基づい
て、欠陥判定部12によって欠陥を判定する。
また、ITVにより撮像手段８を構成した場合、第４図
に示すように、隣接する２つのチップ3bに対し、まず左
側のチップ3bを検査幅WTで画像信号Ｃを取り込み、第３
図の場合と同様に、これを信号処理回路９による処理加
工ののち画像記憶部10へ格納する。ついで、同一の検査
幅WDによって右側のチップ3bを画像信号Ｄとして撮像
し、信号処理回路９によって処理ののち画像記憶部10へ
格納することなく差分検出回路11へ送出する。差分検出
回路11では、第３図の２つの画像信号（斜線部）を比較
し、その差が一定以上であるときには、その差分信号
と、しきい値レジスタ14の最適しきい値とに基づいて、
欠陥判定部12によって欠陥を判定する。
に示すように、隣接する２つのチップ3bに対し、まず左
側のチップ3bを検査幅WTで画像信号Ｃを取り込み、第３
図の場合と同様に、これを信号処理回路９による処理加
工ののち画像記憶部10へ格納する。ついで、同一の検査
幅WDによって右側のチップ3bを画像信号Ｄとして撮像
し、信号処理回路９によって処理ののち画像記憶部10へ
格納することなく差分検出回路11へ送出する。差分検出
回路11では、第３図の２つの画像信号（斜線部）を比較
し、その差が一定以上であるときには、その差分信号
と、しきい値レジスタ14の最適しきい値とに基づいて、
欠陥判定部12によって欠陥を判定する。
第５図及び第６図は２つのチップの同一位置における
パターンを比較したときの差分信号の表れ方を説明した
ものである。第５図に示すように、パターン１が比較の
基準となる正常部を示し、パターン２が欠陥16を含んだ
比較対象である。なお、パターン幅（パターン寸法）
が、両者で僅かに異なるが、他の寸法差は欠陥ではない
ものとする。このようなパターンの画像信号の差の絶対
値をとると、第６図のように、欠陥部の差分信号も出る
が、同時にパターン寸法差のために正常部でも差分信号
が出る。
パターンを比較したときの差分信号の表れ方を説明した
ものである。第５図に示すように、パターン１が比較の
基準となる正常部を示し、パターン２が欠陥16を含んだ
比較対象である。なお、パターン幅（パターン寸法）
が、両者で僅かに異なるが、他の寸法差は欠陥ではない
ものとする。このようなパターンの画像信号の差の絶対
値をとると、第６図のように、欠陥部の差分信号も出る
が、同時にパターン寸法差のために正常部でも差分信号
が出る。
欠陥のみを正しく検出し、正常部を欠陥として検出し
ないようにするためには、正常部での差分信号の値が問
題になる。したがって、欠陥検出のためのしきい値が正
常部を欠陥と判定しないような値にする必要がある。
ないようにするためには、正常部での差分信号の値が問
題になる。したがって、欠陥検出のためのしきい値が正
常部を欠陥と判定しないような値にする必要がある。
次に、本発明の特徴である最適しきい値の設定方法に
ついて説明する。
ついて説明する。
第７図はしきい値と欠陥検出率および誤検出の関係を
定性的に示した説明図である。
定性的に示した説明図である。
一般に、しきい値を低くしていくと、或るしきい値以
下で急激に誤検出が増加する。一方、欠陥検出率は、誤
検出率ほど急激には増加しない。したがって最適しきい
値は、第７図中に示すように、誤検出がそれほど多くな
らない値に設定すれば、効率のよい検査が可能になる。
下で急激に誤検出が増加する。一方、欠陥検出率は、誤
検出率ほど急激には増加しない。したがって最適しきい
値は、第７図中に示すように、誤検出がそれほど多くな
らない値に設定すれば、効率のよい検査が可能になる。
第８図は一定範囲の２つの画像信号を比較し、その差
分信号の値と頻度の関係を示す説明図である。図より明
らかなように、差分値の頻度は差分値が大きくなると急
激に減少する。しかし、欠陥部が画像内に存在すると、
最適しきい値より高い値の点に差分値が発生する。した
がって、複数点の画像を基に、第８図に示す差分値の頻
度分布をとり、各画像入力点での最大差分値（di）をと
り、最大差分値が比較的大きな値となった画像入力点を
欠陥の存在する可能性がある領域とみなし、これ以外の
画像入力点での最大差分値をもとに最適しきい値を算出
する。
分信号の値と頻度の関係を示す説明図である。図より明
らかなように、差分値の頻度は差分値が大きくなると急
激に減少する。しかし、欠陥部が画像内に存在すると、
最適しきい値より高い値の点に差分値が発生する。した
がって、複数点の画像を基に、第８図に示す差分値の頻
度分布をとり、各画像入力点での最大差分値（di）をと
り、最大差分値が比較的大きな値となった画像入力点を
欠陥の存在する可能性がある領域とみなし、これ以外の
画像入力点での最大差分値をもとに最適しきい値を算出
する。
次に、第９図〜第13図を参照して本発明の最適しきい
値決定処理の詳細について説明する。第９図は本発明に
おける初期しきい値推定処理を示すフローチャート、第
10図は最適しきい値を自動設定する処理を示すフローチ
ャート、第11図は最大差分値と頻度の関係を示す説明
図、第12図はしきい値と検出数の関係を示す説明図、第
13図は差分値と累積頻度（比率）の関係を示す説明図で
ある。なお、以下においては、差分検出から以降につい
ての処理を説明する。
値決定処理の詳細について説明する。第９図は本発明に
おける初期しきい値推定処理を示すフローチャート、第
10図は最適しきい値を自動設定する処理を示すフローチ
ャート、第11図は最大差分値と頻度の関係を示す説明
図、第12図はしきい値と検出数の関係を示す説明図、第
13図は差分値と累積頻度（比率）の関係を示す説明図で
ある。なお、以下においては、差分検出から以降につい
ての処理を説明する。
差分を検出（ステップ91）したのち、差分の最大値を
検出する（ステップ92）。ついで、差分最大値のヒスト
グラムを算出する（ステップ93）。すなわち、第11図に
示すように、画像入力点が異なるとパターンの形状も異
なり、最大差分値にばらつきが生じる。
検出する（ステップ92）。ついで、差分最大値のヒスト
グラムを算出する（ステップ93）。すなわち、第11図に
示すように、画像入力点が異なるとパターンの形状も異
なり、最大差分値にばらつきが生じる。
ここで、最大差分値の平均値をSAve、最大差分値の標
準偏差をσｓ、最適しきい値をTHとすると、最適しきい
値THは次式で表される。
準偏差をσｓ、最適しきい値をTHとすると、最適しきい
値THは次式で表される。
TH＝SAve＋ｎσｓ ここで、ｎは実数であり、発明者らの実験によれば、
ｎ＝２程度で最良の結果が得られた。
ｎ＝２程度で最良の結果が得られた。
ヒストグラム算出は、予め設定した回数Ｎに達するま
で続けられ（ステップ94）、Ｎ回に達した時点で差分最
大値のヒストグラムの平均値を算出し、これを初期しき
い値TH0とする（ステップ95）。
で続けられ（ステップ94）、Ｎ回に達した時点で差分最
大値のヒストグラムの平均値を算出し、これを初期しき
い値TH0とする（ステップ95）。
次に、検査領域を指定（複数のチップのどれを検査対
象とするかの指定）し（ステップ101）、ステップ95に
よる初期しきい値TH0をしきい値TH0としてしきい値レジ
スタ14に格納する（ステップ102）。ついで、Ｘ−Ｙス
テージ１を駆動して自動検査を開始し（ステップ10
3）、さらに欠陥候補の検出数をデータテーブルへ格納
する（ステップ104）。
象とするかの指定）し（ステップ101）、ステップ95に
よる初期しきい値TH0をしきい値TH0としてしきい値レジ
スタ14に格納する（ステップ102）。ついで、Ｘ−Ｙス
テージ１を駆動して自動検査を開始し（ステップ10
3）、さらに欠陥候補の検出数をデータテーブルへ格納
する（ステップ104）。
そして、初期しきい値TH0を中心に、その上下の複数
点（本実施例ではＭ＝５の５点）のしきい値を求める
（ステップ105,106）。Ｍ点のしきい値を求め終わった
ら、第12図のようなグラフを作成する（ステップ10
7）。
点（本実施例ではＭ＝５の５点）のしきい値を求める
（ステップ105,106）。Ｍ点のしきい値を求め終わった
ら、第12図のようなグラフを作成する（ステップ10
7）。
第12図において、曲線の平坦部は実欠陥検出領域を示
し、勾配部は誤検出領域を示している。ここで、初期し
きい値TH0を中心に求めた上下のしきい値TH1、TH2、TH
3、TH4の相互間の検出数（欠陥候補の）の差を求め、検
出数の差すなわち第12図の曲線の傾きの急変する点（図
中のTH0）が最適しきい値として妥当か否かを判定する
（ステップ108）。
し、勾配部は誤検出領域を示している。ここで、初期し
きい値TH0を中心に求めた上下のしきい値TH1、TH2、TH
3、TH4の相互間の検出数（欠陥候補の）の差を求め、検
出数の差すなわち第12図の曲線の傾きの急変する点（図
中のTH0）が最適しきい値として妥当か否かを判定する
（ステップ108）。
仮に、初期しきい値TH0付近の曲線の傾きが小さい場
合、しきい値の値が高すぎるので低くなるように最適し
きい値を修正する。逆に、曲線の傾きが急すぎれば、し
きい値の値が低すぎるので高くなるように最適しきい値
を修正する。
合、しきい値の値が高すぎるので低くなるように最適し
きい値を修正する。逆に、曲線の傾きが急すぎれば、し
きい値の値が低すぎるので高くなるように最適しきい値
を修正する。
なお、以上の処理においては、初期しきい値TH0を求
めることなく、一定間隔に多数のしきい値を設定して検
出数を求め、各しきい値間の傾きの急変するところを求
めることにより最適しきい値を求めることができる。
めることなく、一定間隔に多数のしきい値を設定して検
出数を求め、各しきい値間の傾きの急変するところを求
めることにより最適しきい値を求めることができる。
〔実施例２〕 第13図は本発明による最適しきい値の他の求め方の他
の実施例を示す説明図である。
の実施例を示す説明図である。
この例では、複数点の正常パターン部の画像入力点で
の差分値累積頻度分布を全て累積し、図中の斜線部の比
率Ｓが一定比率以下になる値を最適しきい値THにしてい
る。この場合、比率Ｓの値は実験的に10-5程度であり、
画像入力点の数は前記比率Ｓを高信頼度に求め得るだけ
のデータを採れるようにする。
の差分値累積頻度分布を全て累積し、図中の斜線部の比
率Ｓが一定比率以下になる値を最適しきい値THにしてい
る。この場合、比率Ｓの値は実験的に10-5程度であり、
画像入力点の数は前記比率Ｓを高信頼度に求め得るだけ
のデータを採れるようにする。
以上、本発明によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることは言うまでもない。
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることは言うまでもない。
例えば、以上の実施例では、最適しきい値を求めるに
際し、差分値の分布を基に統計的に処理する方法であれ
ば、他のどのような方法を用いてもよい。
際し、差分値の分布を基に統計的に処理する方法であれ
ば、他のどのような方法を用いてもよい。
以上の説明では、主として本発明者によってなされた
発明をその利用分野である半導体ウェハの外観検査に適
用する場合について説明したが、これに限定されるもの
ではなく、例えば、プリント基板、液晶、レチクル、マ
スクなどの外観検査に適用することも可能である。
発明をその利用分野である半導体ウェハの外観検査に適
用する場合について説明したが、これに限定されるもの
ではなく、例えば、プリント基板、液晶、レチクル、マ
スクなどの外観検査に適用することも可能である。
本願において開示される発明のうち、代表的なものに
よって得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りであ
る。
よって得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りであ
る。
すなわち、被検査物上の複数点における画像間の差分
値の標準偏差の情報を用いて、パターン寸法差のある正
常部を欠陥として誤検出しないしきい値を決定するよう
にしたので、最適な欠陥検出しきい値の設定を自動、か
つ短時間に行うことが可能になり、装置稼働率の向上を
図ることができ、また作業者の負担を軽減することがで
きる。
値の標準偏差の情報を用いて、パターン寸法差のある正
常部を欠陥として誤検出しないしきい値を決定するよう
にしたので、最適な欠陥検出しきい値の設定を自動、か
つ短時間に行うことが可能になり、装置稼働率の向上を
図ることができ、また作業者の負担を軽減することがで
きる。
第１図は本発明による自動外観検査装置の一実施例を示
すブロック図、 第２図は半導体ウェハの構成を示す平面図、 第３図は一次元ラインセンサを用いた場合の比較検査説
明図、 第４図はITVを用いた場合の比較検査説明図、 第５図は正常パターンと欠陥パターンの一例を示す説明
図、 第６図は第５図のパターンに対応する差分値出力特性
図、 第７図はしきい値と欠陥検出率および誤検出の関係を定
性的に示した説明図、 第８図は一定範囲の２つの画像信号を比較し、その差分
信号の値と頻度の関係を示す説明図、 第９図は本発明における初期しきい値推定処理を示すフ
ローチャート、 第10図は最適しきい値を自動設定する処理を示すフロー
チャート、 第11図は最大差分値と頻度の関係を示す説明図、 第12図はしきい値と検出数の関係を示す説明図、 第13図は差分値と累積頻度（比率）の関係の他の実施例
を示す説明図である。 １……Ｘ−Ｙステージ、２……試料台、３……試料、3a
……シリコン基板、3b……チップ、４……光源、５……
集光レンズ、６……対物レンズ、７……ハーフミラー、
８……撮像手段、９……信号処理回路、10……画像記憶
部、11……差分検出回路、12……欠陥判定部、13……差
分画像記憶部、14……しきい値レジスタ、15……主制御
部、16……欠陥。
すブロック図、 第２図は半導体ウェハの構成を示す平面図、 第３図は一次元ラインセンサを用いた場合の比較検査説
明図、 第４図はITVを用いた場合の比較検査説明図、 第５図は正常パターンと欠陥パターンの一例を示す説明
図、 第６図は第５図のパターンに対応する差分値出力特性
図、 第７図はしきい値と欠陥検出率および誤検出の関係を定
性的に示した説明図、 第８図は一定範囲の２つの画像信号を比較し、その差分
信号の値と頻度の関係を示す説明図、 第９図は本発明における初期しきい値推定処理を示すフ
ローチャート、 第10図は最適しきい値を自動設定する処理を示すフロー
チャート、 第11図は最大差分値と頻度の関係を示す説明図、 第12図はしきい値と検出数の関係を示す説明図、 第13図は差分値と累積頻度（比率）の関係の他の実施例
を示す説明図である。 １……Ｘ−Ｙステージ、２……試料台、３……試料、3a
……シリコン基板、3b……チップ、４……光源、５……
集光レンズ、６……対物レンズ、７……ハーフミラー、
８……撮像手段、９……信号処理回路、10……画像記憶
部、11……差分検出回路、12……欠陥判定部、13……差
分画像記憶部、14……しきい値レジスタ、15……主制御
部、16……欠陥。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−126242（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−147892（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/66 G01N 21/88
Claims (12)
- 【請求項１】被検査物上の同一となるように形成された
複数パターンの各画像を検出する手段と、検出した画像
間の差分値、及びしきい値に基づいてパターンの欠陥を
判定する手段とを備えた自動外観検査装置であって、 被検査物上の複数点における画像間の差分値の標準偏差
の情報を用いて、パターン寸法差のある正常部を欠陥と
して誤検出しないしきい値を決定する手段を備え、前記
しきい値を決定する手段は、前記検出した画像間の差分
値の頻度分布をとって最大差分値を検出し、該最大差分
値を前記被検査物上の複数点の画像毎に繰り返し求め、
該繰り返し求めた複数の最大差分値のヒストグラムの平
均値を算出して、前記被検査物上の複数点における画像
間の差分値の統計量とする手段を備えていることを特徴
とする自動外観検査装置。 - 【請求項２】前記しきい値を決定する手段が、前記最大
差分値のヒストグラムの平均値をSAVE、最大差分値の標
準偏差をσｓとすると、最適しきい値THを次式:TH＝S
AVE＋ｎσｓ（ただしｎは実数）に基づき最適しきい値
を決定することを特徴とする請求項１記載の自動外観検
査装置。 - 【請求項３】前記しきい値を決定する手段が、請求項１
または２記載の手段により求めたしきい値を初期しきい
値として、該初期しきい値も含めた該初期しきい値の上
下の複数点の各しきい値に基づいて、指定した検査領域
の欠陥候補の検出数を求め、しきい値の曲線の傾きが小
さい場合には低くなるように、傾きが急すぎれば高くな
るように最適しきい値を決定することを特徴とする請求
項１または２記載の自動外観検査装置。 - 【請求項４】前記最大差分値のヒストグラムの平均値を
算出する手段が、欠陥が存在していると見なせる程大き
な値である最大差分値を、前記最大差分値のヒストグラ
ムには含めないで平均値を算出することを特徴とする請
求項１または２または３記載の自動外観検査装置。 - 【請求項５】被検査物の同一となるように形成された複
数パターンの各画像を検出する手段と、検出した画像間
の差分値、及びしきい値に基づいてパターンの欠陥を判
定する手段とを備えた自動外観検査装置であって、 一定間隔に多数のしきい値を設定して、各しきい値に基
づいて指定した検査領域の欠陥候補の検出数を求め、し
きい値の曲線の傾きが小さい場合には低くなるように、
傾きが急すぎれば高くなるように最適しきい値を決定す
る手段を備えたことを特徴とする自動外観検査装置。 - 【請求項６】前記最適しきい値決定手段が、複数点の正
常パターン部の画像入力点での差分値累積頻度分布を全
て累積し、該累積頻度分布の最大差分値より差分値を減
じる方向に累積頻度を積分した値が、全累積頻度に対す
る比率が所定比率Ｓ以内となる差分値を最適しきい値と
決定する手段であることを特徴とする請求項５記載の自
動外観検査装置。 - 【請求項７】被検査物上の同一となるように形成された
複数パターンの各画像を検出し、検出した画像間の差分
値、及びしきい値に基づいてパターンの欠陥を判定する
外観検査方法であって、 被検査物上の複数点における画像間の差分値の標準偏差
の情報を用いて、パターン寸法差のある正常部を欠陥と
して誤検出しないしきい値を決定し、前記被検査物上の
複数点の差分値の統計量を、前記検出した画像間の差分
値の頻度分布をとって最大差分値を検出し、該最大差分
値を前記被検査物上の複数点の画像毎に繰り返し求め、
該繰り返し求めた複数の最大差分値のヒストグラムの平
均値を算出して求めることを特徴とする外観検査方法。 - 【請求項８】前記最大差分値のヒストグラムの平均値を
SAVE、最大差分値の標準偏差をσｓとすると、最適しき
い値THを次式:TH＝SAVE＋ｎσｓ（ただしｎは実数）に
基づき最適しきい値を決定することを特徴とする請求項
７記載の外観検査方法。 - 【請求項９】請求項７または８記載の処理により求めた
しきい値を初期しきい値として、該初期しきい値も含め
た該初期しきい値の上下複数点の各しきい値に基づい
て、指定した検査領域の欠陥候補の検出数を求め、しき
い値曲線の傾きが小さい場合には低くなるように、傾き
が急すぎれば高くなるように最適しきい値を決定するこ
とを特徴とする請求項７または８記載の外観検査方法。 - 【請求項１０】前記最大差分値のヒストグラムの平均値
を算出する処理において、欠陥が存在していると見なせ
る程大きな値である最大差分値を、前記最大差分値のヒ
ストグラムには含めないで平均値を算出することを特徴
とする請求項７または８または９記載の外観検査方法。 - 【請求項１１】被検査物上の同一となるように形成され
た複数パターンの各画像を検出し、検出した画像間の差
分値、及びしきい値に基づいてパターンの欠陥を判定す
る外観検査方法であって、 一定間隔に多数のしきい値を設定して、各しきい値に基
づいて指定した検査領域の欠陥候補の検出数を求め、し
きい値の曲線の傾きが小さい場合には低くなるように、
傾きが急すぎれば高くなるように最適しきい値を決定す
ることを特徴とする外観検査方法。 - 【請求項１２】前記最適しきい値決定処理の工程が、複
数点の正常パターン部の画像入力点での差分値累積頻度
分布を全て累積し、該累積頻度分布の最大差分値より差
分値を減じる方向に累積頻度を積分した値が、全累積頻
度に対する比率が所定比率Ｓ以内となる差分値を最適し
きい値と決定する工程であることを特徴とする請求項11
記載の外観検査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22717190A JP3329805B2 (ja) | 1990-08-29 | 1990-08-29 | 自動外観検査装置及び外観検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22717190A JP3329805B2 (ja) | 1990-08-29 | 1990-08-29 | 自動外観検査装置及び外観検査方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002152574A Division JP2003059991A (ja) | 2002-05-27 | 2002-05-27 | 外観検査装置および外観検査方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04107946A JPH04107946A (ja) | 1992-04-09 |
| JP3329805B2 true JP3329805B2 (ja) | 2002-09-30 |
Family
ID=16856601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22717190A Expired - Lifetime JP3329805B2 (ja) | 1990-08-29 | 1990-08-29 | 自動外観検査装置及び外観検査方法 |
Country Status (1)
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| US6256091B1 (en) | 1997-08-25 | 2001-07-03 | Nippon Maxis Co., Ltd. | Transparent substrate mounting platform, transparent substrate scratch inspection device, transparent substrate bevelling inspection method and device, and transparent substrate inspection method |
| JP3054609B2 (ja) * | 1998-02-18 | 2000-06-19 | 株式会社日本マクシス | 水晶基板のベベリング検査方法および装置 |
| KR100406399B1 (ko) * | 1998-12-26 | 2004-01-24 | 주식회사 포스코 | 강판의표면결함검출방법 |
| US6516085B1 (en) * | 1999-05-03 | 2003-02-04 | Kla-Tencor | Apparatus and methods for collecting global data during a reticle inspection |
| JP4834244B2 (ja) * | 2000-06-21 | 2011-12-14 | 株式会社東芝 | 寸法検査方法及びその装置並びにマスクの製造方法 |
| JP4648540B2 (ja) * | 2000-12-15 | 2011-03-09 | 新日本製鐵株式会社 | 鋼板の疵検出用閾値決定装置、鋼板の疵検出用閾値決定方法及び記憶媒体 |
| JP3468755B2 (ja) * | 2001-03-05 | 2003-11-17 | 石川島播磨重工業株式会社 | 液晶駆動基板の検査装置 |
| JP4233397B2 (ja) | 2002-10-01 | 2009-03-04 | 株式会社東京精密 | 画像欠陥検査方法、画像欠陥検査装置及び外観検査装置 |
| JP4169573B2 (ja) | 2002-10-23 | 2008-10-22 | 株式会社東京精密 | パターン検査方法及び検査装置 |
| JP2004260193A (ja) * | 2004-03-10 | 2004-09-16 | Hitachi Ltd | 回路パターンの検査方法及び検査装置 |
| JP2006138708A (ja) | 2004-11-11 | 2006-06-01 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | 画像欠陥検査方法、画像欠陥検査装置及び外観検査装置 |
| JP4766897B2 (ja) | 2004-12-13 | 2011-09-07 | 株式会社東京精密 | 画像欠陥検査方法、画像欠陥検査装置及び外観検査装置 |
| JP2006200972A (ja) | 2005-01-19 | 2006-08-03 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | 画像欠陥検査方法、画像欠陥検査装置及び外観検査装置 |
| JP2007003459A (ja) * | 2005-06-27 | 2007-01-11 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | 画像欠陥検査装置、外観検査装置及び画像欠陥検査方法 |
| JP2007071847A (ja) * | 2005-09-09 | 2007-03-22 | Nagaoka Univ Of Technology | 表面凹凸測定における異常測定値の検出方法 |
| JP5283830B2 (ja) * | 2006-06-13 | 2013-09-04 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 欠陥検査方法 |
| JP6717081B2 (ja) * | 2016-06-30 | 2020-07-01 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板の欠陥検査装置、基板欠陥検査用の感度パラメータ値の調整方法及び記憶媒体 |
| JP6921725B2 (ja) | 2017-12-04 | 2021-08-18 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | 判定方法および基板処理装置 |
| CN115931905B (zh) * | 2023-02-02 | 2023-09-26 | 北京百度网讯科技有限公司 | Poy产品的检测方法、装置、电子设备和存储介质 |
-
1990
- 1990-08-29 JP JP22717190A patent/JP3329805B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04107946A (ja) | 1992-04-09 |
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