JP4129354B2 - テンプレート登録方法及びその装置と欠陥検出方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テンプレートマッチングに用いるテンプレート画像の登録方法及びその装置と欠陥検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体ウエハ上の欠陥部を検出するには、半導体ウエハ上の欠陥部の無い領域を撮像して参照画像データを取得し、これと共に半導体ウエハ上の欠陥部を含む領域を撮像して欠陥画像データを取得し、これら参照画像データと欠陥画像データとを比較して欠陥部を検出する。
【０００３】
この場合、参照画像データと欠陥画像データとの各パターンを一致させる必要がある。このパターンを一致させる方法として、参照画像データと欠陥画像データとの各パターンのずれ量を計測し、このずれ量に基づいて参照画像データと欠陥画像データとの各パターンを一致させている。
【０００４】
各パターンのずれ量の計測には、テンプレートマッチングが用いられている。このテンプレートマッチングを行なうには、テンプレート画像の登録が行われる。
【０００５】
このテンプレート画像の登録は、半導体ウエハ上の欠陥部の無い領域を撮像して参照画像データを取得し、この参照画像データの全体に対してパターンの特徴量を解析してテンプレートとして最適なパターン特徴量を決定し、この決定されたパターン特徴量を参照画像データから切り出してテンプレート画像として登録している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
参照画像データの全体に対してパターン特徴量を解析し、この解析結果から参照画像データからテンプレート画像を切り出して登録しているため、パターン特徴量の解析に時間が掛かっていた。
【０００７】
そこで本発明は、高速にテンプレート画像の登録ができるテンプレート登録方法及びその装置と欠陥検出方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、欠陥部を含む欠陥画像データと、前記欠陥画像データの前記欠陥部の位置座標に基づいて欠陥の無い基準となる参照画像データとを取得するステップと、前記参照画像データを所定の縮小率で縮小するステップと、テンプレート画像のサイズを指定するステップと、前記縮小された縮小参照画像データに対してパターン特徴の解析処理を行って特徴的な形状のパターンを複数抽出するステップと、前記抽出された複数の特徴的な形状のパターンのうち前記欠陥部と重ならない位置座標の前記パターン特徴で、かつテンプレートとして最適な形状のパターン特徴を決定するステップと、前記決定されたパターン特徴の位置座標と前記テンプレート画像のサイズとに基づいて前記縮小する前の前記参照画像データからテンプレート画像を切り出し、前記縮小する前の前記参照画像データ上の配線パターンをテンプレートとして登録するステップとからなることを特徴とするテンプレート登録方法である。
【０００９】
本発明は、欠陥部を含む欠陥画像データと、前記欠陥画像データの前記欠陥部の位置座標に基づいて欠陥の無い基準となる参照画像データとを記憶するメモリと、前記メモリから読み出された前記参照画像データを所定の縮小率で縮小する画像縮小部と、テンプレート画像のサイズを指定するサイズ指定部と、前記縮小された縮小参照画像データに対してパターン特徴の解析処理を行って特徴的な形状のパターンを複数抽出すると共に、前記抽出された複数の特徴的な形状のパターンのうち前記欠陥部と重ならない位置座標の前記パターン特徴で、かつテンプレートとして最適な形状のパターン特徴を決定するパターン特徴解析部と、前記決定されたパターン特徴の位置座標と前記テンプレート画像のサイズとに基づいて前記縮小する前の前記参照画像データからテンプレート画像を切り出し、前記縮小する前の前記参照画像データ上の配線パターンをテンプレートとして登録する登録部とを具備することを特徴とするテンプレート登録装置である。
【００１０】
本発明は、欠陥部を含む欠陥画像データと、前記欠陥画像データの前記欠陥部の位置座標に基づいて欠陥の無い基準となる参照画像データとをメモリに記憶し、前記メモリから読み出された前記参照画像データを画像縮小部によって所定の縮小率で縮小し、前記画像縮小部によって縮小された縮小参照画像データに対してパターン特徴解析部によってパターン特徴の解析処理を行って特徴的な形状のパターンを複数抽出すると共に、前記抽出された複数の特徴的な形状のパターンのうち前記欠陥部と重ならない位置座標の前記パターン特徴で、かつテンプレートとして最適な形状のパターン特徴を決定し、前記パターン特徴解析部によって決定されたパターン特徴の位置座標と前記テンプレート画像のサイズとに基づいて登録部によって前記縮小する前の前記参照画像データからテンプレート画像を切り出し、前記縮小する前の前記参照画像データ上の配線パターンをテンプレートとして登録し、前記欠陥画像データに対してテンプレートマッチング部によって前記登録された前記テンプレート画像の前記パターン特徴と同一形状のパターンを検索し、前記参照画像データ上における前記テンプレート画像の座標位置と前記欠陥画像データ上における前記テンプレート画像の座標位置とのずれ量を位置ずれ演算部によって求め、前記位置ずれ演算部によって求められた前記ずれ量に基づいてずれ量補正部によって前記欠陥画像データと前記参照画像データとのずれ量を補正し、前記ずれ量補正部によって前記ずれ量を補正した前記欠陥画像データと前記参照画像データとを検査部によって比較して前記欠陥画像データ上の前記欠陥部を検出することを特徴とする欠陥検出方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１はテンプレート登録装置を適用した欠陥検査装置の全体構成図である。ステージ１は、ステージ駆動部２の動作によってＸＹ方向に移動可能になっている。このステージ１上には、半導体ウエハ３が載置されている。この半導体ウエハ３は、前の工程でマクロ検査が行われ、当該半導体ウエハ３の表面上に欠陥部があれば、その欠陥部の位置座標が予め取得されている。
【００１３】
半導体ウエハ３の上方には、顕微鏡４が設けられている。この顕微鏡４には、カメラ５が取り付けられている。このカメラ５は、顕微鏡４により拡大された半導体ウエハ３の像を撮像してその画像信号を出力する。このカメラ５は、テレビジョンカメラ又はＣＣＤカメラのいずれであってもよい。
【００１４】
画像処理装置１０は、ＣＰＵ及びプログラムメモリ等からなる主制御部１１を有する。この主制御部１１には、入力部１２と、出力部１３と、ディスプレイ１４と、画像メモリ１５と、欠陥データメモリ１６と、テンプレートメモリ１７とが接続されている。
【００１５】
入力部１２は、カメラ５から出力された画像信号を入力し、この画像信号がアナログであればデジタル化する機能を有する。この入力部１２から入力された画像信号は、画像データとして画像メモリ１５に記憶される。
【００１６】
この画像メモリ１５には、例えば半導体ウエハ３の表面上における傷や欠け、汚れ、ダストの付着、むらなどの欠陥部を含む比較対象となる画像データ（以下、欠陥画像データと称する）と、この欠陥画像データと対応する欠陥部の無い基準となる画像データ（以下、参照画像データと称する）とが記憶される。
【００１７】
出力部１３は、主制御部１１から発せられたステージ駆動部２への駆動指令をステージ駆動部２に送出する機能を有する。
【００１８】
欠陥データメモリ１６には、前の工程のマクロ検査により取得された半導体ウエハ３上の欠陥部の位置座標や欠陥の種類、工程名などの欠陥データが記憶される。この欠陥データは、例えばマクロ検査装置ゆホストコンピュータから送られてくる。
【００１９】
テンプレートメモリ１７には、画像マッチングに用いるテンプレート画像が記憶される。
【００２０】
又、主制御部１１は、予め記憶されているテンプレート画像登録のプログラムを実行することにより画像縮小部１８と、サイズ指定部１９と、パターン特徴解析部２０と、登録部２１とを動作させる。
【００２１】
画像縮小部１８は、画像メモリ１５に記憶されている参照画像データを読み出し、この参照画像データを所定の縮小率（例えば縦横比で５０％）で縮小する機能を有する。
【００２２】
サイズ指定部１９は、テンプレート画像のサイズを指定するもので、このテンプレートサイズの指定を促するための画面をディスプレイ１４に表示出力し、キーボード等の操作により入力されたテンプレートサイズを受け取って当該サイズに決定する機能を有する。この場合、最初にディスプレイ１４に表示されるテンプレート画像のサイズは、予め設定された標準サイズが指定される。
【００２３】
パターン特徴解析部２０は、パターン特徴解析用のプログラムを起動することにより、画像縮小部１８により縮小された参照画像データに対してパターン特徴の解析処理を行ない、参照画像データからパターン特徴を抽出し、この抽出された複数のパターン特徴からテンプレートとして最適なパターン特徴を決定する機能を有する。最適なパターン特徴を決定する際には、欠陥画像データ上の欠陥部と重ならないように、予め欠陥部と対応する領域を除外する。
【００２４】
このパターン特徴の解析では、半導体ウエハ３の表面上に形成された特徴的な形状が複数抽出され、これら形状の中からテンプレートとして最適な形状、例えばパターンの方向性が明確な「Ｔ」形状又は「＋」形状が抽出される。
【００２５】
なお、抽出する特定の形状は、パターン特徴解析用のプログラム中に組み込まれており、任意の形状を抽出するには、その形状を指定することにより可能である。
【００２６】
登録部２１は、パターン特徴解析部２０により決定されたパターン特徴の位置座標とテンプレート画像のサイズとに基づいて縮小する前の参照画像データから高画質のテンプレート画像を切り出してテンプレートメモリ１７に記憶することにより登録する機能を有する。専用のテンプレートが無くても、参照画像データ上の配線パターンをテンプレートとして登録することができる。
【００２７】
さらに、主制御部１１は、予め記憶されている欠陥検査のプログラムを実行することによりテンプレートマッチング部２２と、位置ずれ演算部２３と、ずれ量補正部２４と、画像保存部２５と、検査部２６とを動作させる。
【００２８】
テンプレートマッチング部２２は、登録部２１に登録されたテンプレート画像を用いて画像メモリ１５に記憶されている欠陥画像データをサーチし、欠陥画像データ上においてテンプレート画像と同一形状の画像を検索する機能を有する。
【００２９】
位置ずれ演算部２３は、参照画像データ上におけるテンプレート画像の座標位置と欠陥画像データ上におけるテンプレート画像の座標位置とのずれ量を演算し求める機能を有する。
【００３０】
ずれ量補正部２４は、位置ずれ演算部２３により求められたずれ量に従って参照画像データと欠陥画像データとの位置を一致させる機能を有するもので、参照画像データに対してずれ量分（ＸＹ方向のずれ量及び角度のずれ量）を補正して欠陥画像データに一致させる。
【００３１】
画像保存部２５は、ずれ量補正部２４により互いに位置ずれ補正した参照画像データと欠陥画像データとを保存する機能を有する。
【００３２】
検査部２６は、ずれ量補正部２４により互いに位置の一致した参照画像データと欠陥画像データとを比較して欠陥画像データ上の欠陥部を検出する機能を有する。
【００３３】
次に、上記の如く構成された装置の作用について図２に示すテンプレート画像登録及び欠陥検査のフローチャートに従って説明する。
【００３４】
ステージ１上には、半導体ウエハ３が載置される。この半導体ウエハ３は、前の工程でマクロ検査が行われ、当該半導体ウエハ３の表面上に欠陥部があれば、その欠陥部の位置座標が予め取得されている。例えば、図３に示すように各欠陥部Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３の位置座標Ｇ１（ｘ１，ｙ１）、Ｇ２（ｘ２，ｙ２）、Ｇ３（ｘ３，ｙ３）が欠陥データメモリ１６に記憶される。
【００３５】
先ず、主制御部１１は、ステップ＃１及び＃２において、欠陥部Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３をそれぞれ含む欠陥画像データと欠陥部を含まない参照画像データとを取得する。すなわち、主制御部１１は、欠陥データメモリ１６に記憶されている各欠陥部Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３の位置座標Ｇ１（ｘ１，ｙ１）、Ｇ２（ｘ２，ｙ２）、Ｇ３（ｘ３，ｙ３）を読み取り、先ずは位置座標Ｇ１（ｘ１，ｙ１）の欠陥部Ｇ１が顕微鏡４の対物レンズ４ａの視野内に入る移動指令をステージ駆動部２に発する。
【００３６】
図４は半導体ウエハ３の表面上の欠陥部Ｇ１が存在するダイＱ１とその周囲の各ダイＱ２、Ｑ３、…、等を示す摸式図である。顕微鏡４の対物レンズ４ａの視野Ｆ内には、位置座標Ｇ１（ｘ１，ｙ１）の欠陥部Ｇ１が入る。
【００３７】
カメラ５は、顕微鏡４を通して図４に示すように欠陥部Ｇ１を視野Ｆ内に入れた画像を撮像し、その画像信号を出力する。この画像信号は、入力部１２を通して画像メモリ１５に欠陥画像データＤ１として記憶される。
【００３８】
この欠陥画像データＤ１の取得に限らず、他の欠陥部Ｇ２、Ｇ３の欠陥画像データＤ２、Ｄ３を続けて取得してもよいし、又、各欠陥部Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３の欠陥検査が終了する毎にそれぞれ取得してもよい。
【００３９】
次に、主制御部１１は、欠陥データメモリ１６に記憶されている各欠陥部Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３の位置座標Ｇ１（ｘ１，ｙ１）、Ｇ２（ｘ２，ｙ２）、Ｇ３（ｘ３，ｙ３）に基づいて欠陥部の無いダイ、例えば図４に示すようにダイＱ１の隣のダイＱ２を求め、このダイＱ２が顕微鏡４の対物レンズ４ａの視野Ｆ内に入る移動指令をステージ駆動部２に発する。
【００４０】
このとき、ダイＱ２上における対物レンズ４ａの視野Ｆは、ダイＱ２上における対物レンズ４ａの視野Ｆの位置座標と同一位置座標に位置決めされる。このときカメラ５は、顕微鏡４を通してダイＱ２上の視野Ｆ内の画像を撮像し、その画像信号を出力する。この画像信号は、入力部１２を通して画像メモリ１５に参照画像データＤｓとして記憶される。
【００４１】
これら欠陥画像データＤ１及び参照画像データＤｓが取得されると、画像縮小部１８は、ステップ＃３において、画像メモリ１５に記憶されている参照画像データＤｓを読み出し、この参照画像データＤｓを図５に示すように任意の縮小率（例えば縦横比で５０％）に縮小する。この例では参照画像データＤｓのサイズ（Ｓａ×Ｓｂ）がサイズ（Ｓａ／２）×（Ｓｂ／２）に縮小されている。例えばサイズ６４０画素×４８０画素の参照画像データＤｓであれば、サイズ３２０画素×２４０画素の参照画像データＤssに縮小される。以下、縮小された参照画像データＤｓを縮小参照画像データＤssと称する。
【００４２】
次に、サイズ指定部１９は、ステップ＃４において、オペレータに対してテンプレートサイズの指定を促するための画面をディスプレイ１４に表示出力する。オペレータがキーボード等を操作して図６に示すようにテンプレートサイズ（Sizeｘ、Sizeｙ）が入力されると、サイズ指定部１９は、当該テンプレートサイズ（Sizeｘ、Sizeｙ）を受け取ってそのサイズを決定する。
【００４３】
この場合、図５に示す縮小参照画像データＤss上に図６に示すテンプレートサイズを指定する画面を重ねてディスプレイ１４に表示するようにしてもよい。
【００４４】
次に、パターン特徴解析部２０は、ステップ＃５において、パターン特徴解析用のプログラムを起動し、画像縮小部１８により縮小された縮小参照画像データＤssに対してパターン特徴の解析処理を行ない、縮小参照画像データＤssから半導体ウエハ３の表面上に形成された特徴的な形状を複数抽出する。図５には縮小参照画像データＤssから抽出された特徴的な形状の例を示し、例えば「Ｔ」形状、傾斜形状、コーナ部分の形状などが抽出される。
【００４５】
パターン特徴解析部２０は、ステップ＃６において、各特徴的な形状のうちテンプレートとして最適なパターン特徴、例えば「Ｔ」形状を決定し、これと共に当該パターン特徴の基準となる座標位置（ｘｓ，ｙｓ）を求める。なお、この座標位置（ｘｓ，ｙｓ）は、例えば「Ｔ」形状の画像データの中心座標とする。
【００４６】
また、最適なパターン特徴を決定する際には、欠陥画像データＤ１の欠陥部Ｇ１（ｘ１，ｙ１）と重ならないパターン特徴を決定することが望ましい。又、マッチングの精度を高めるために、少なくとも２点のテンプレートを登録することも可能である。
【００４７】
次に、登録部２１は、ステップ＃７において、パターン特徴解析部２０により決定されたパターン特徴の座標位置（ｘｓ，ｙｓ）とテンプレートサイズ（Sizeｘ、Sizeｙ）とに基づいて縮小する前の参照画像データＤｓ上での位置座標（Ｘｓ，Ｙｓ）とテンプレートサイズ（SizeＸ、SizeＹ）とを求める。
【００４８】
次に、登録部２１は、ステップ＃８において、縮小する前の参照画像データＤｓから位置座標（Ｘｓ，Ｙｓ）とテンプレートサイズ（SizeＸ、SizeＹ）とに基づいて図７に示すようにテンプレート画像Ｄｔを切り出してテンプレートメモリ１７に記憶し登録する。
【００４９】
次に、主制御部１１は、欠陥検査のプログラムを実行して欠陥検査を行なう。
【００５０】
先ず、テンプレートマッチング部２２は、ステップ＃９において、登録部２１に登録されたテンプレート画像Ｄｔを読み出し、このテンプレート画像Ｄｔを用いて図８に示すように画像メモリ１５に記憶されている欠陥画像データＤ１上をサーチし、欠陥画像データＤ１上においてテンプレート画像Ｄｔと同じ形状のパターンを検索し、その位置座標（ｘａ，ｙａ）を求める。
【００５１】
次に、位置ずれ演算部２３は、ステップ＃１０において、参照画像データＤｓ上におけるテンプレート画像Ｄｔの座標位置（ｘｓ，ｙｓ）と、欠陥画像データＤ１上におけるテンプレート画像Ｄｔとの座標位置（ｘａ，ｙａ）とのずれ量Ｈ
Ｈ＝（ｘｓ−ｘａ，ｙｓ−ｔａ）
を演算し求める。
【００５２】
次に、ずれ量補正部２４は、ステップ＃１１において、位置ずれ演算部２３により求められたずれ量に従って参照画像データＤｓを移動させ、この参照画像データＤｓを欠陥画像データＤ１の位置に一致させる。
【００５３】
次に、画像保存部２５は、ステップ＃１２において、ずれ量補正部２４により互いに位置の一致した参照画像データＤｓと欠陥画像データＤ１とを画像メモリ１５に保存する。
【００５４】
この後、検査部２６は、図９に示すようにずれ量補正部２４により互いに位置の一致した参照画像データＤｓと欠陥画像データＤ１とを比較し、その差分画像から欠陥画像データＤ１上の欠陥部を検出する。
【００５５】
このように上記一実施の形態においては、縮小参照画像データＤssから最適なパターン特徴を抽出し、このパターン特徴の位置座標（ｘｓ，ｙｓ）とテンプレートサイズ（Sizeｘ、Sizeｙ）とに基づいて縮小する前の参照画像データＤｓからテンプレート画像Ｄｔを切り出して登録するので、縮小参照画像データＤssに対するパターン特徴の解析に要する時間を短縮でき、テンプレート画像Ｄｔの登録を高速で自動的にできる。
【００５６】
しかも、縮小する前の参照画像データＤｓからテンプレート画像Ｄｔを切り出して登録するので、テンプレート画像Ｄｔの品質を低下させることなく、テンプレートマッチングの信頼性を確保できる。
【００５７】
なお、本発明は、上記一実施の形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。
【００５８】
さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【００５９】
例えば、本発明のテンプレート登録方法は、半導体ウエハ３の欠陥検査装置のテンプレートマッチングに適用するだけでなく、テンプレート画像を登録する全ての技術に適用できる。
【００６０】
又、参照画像データＤｓを縮小するのにかぎらず、参照画像データＤｓを所定の間隔の画素毎に間引きした画像データを用いてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、パターン特徴の解析に要する時間を短縮でき、テンプレート画像の品質を低下させることなく高速にテンプレート画像の登録ができるテンプレート登録方法及びその装置と欠陥検出方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるテンプレート登録装置の一実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明に係わるテンプレート登録装置の一実施の形態におけるテンプレート画像登録及び欠陥検査のフローチャート。
【図３】本発明に係わるテンプレート登録装置の一実施の形態における欠陥部の位置座標を示す模式図。
【図４】本発明に係わるテンプレート登録装置の一実施の形態における半導体ウエハ表面上の欠陥部が存在するダイとその周囲の各ダイを示す摸式図。
【図５】本発明に係わるテンプレート登録装置の一実施の形態における参照画像データの縮小から特徴的な形状の抽出までを示す図。
【図６】本発明に係わるテンプレート登録装置の一実施の形態におけるテンプレートサイズを示す模式図。
【図７】本発明に係わるテンプレート登録装置の一実施の形態におけるテンプレート画像の切り出しを示す図。
【図８】本発明に係わるテンプレート登録装置の一実施の形態におけるテンプレートマッチング部のサーチを示す図。
【図９】本発明に係わるテンプレート登録装置の一実施の形態における検査部による参照画像データと欠陥画像データとの比較を示す図。
【符号の説明】
１：ステージ
２：ステージ駆動部
３：半導体ウエハ
４：顕微鏡
５：カメラ
１０：画像処理装置
１１：主制御部
１２：入力部
１３：出力部
１４：ディスプレイ
１５：画像メモリ
１６：欠陥データメモリ
１７：テンプレートメモリ
１８：画像縮小部
１９：サイズ指定部
２０：パターン特徴解析部
２１：登録部
２２：テンプレートマッチング部
２３：位置ずれ演算部
２４：ずれ量補正部
２５：画像保存部
２６：検査部
【発明の属する技術分野】
本発明は、テンプレートマッチングに用いるテンプレート画像の登録方法及びその装置と欠陥検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体ウエハ上の欠陥部を検出するには、半導体ウエハ上の欠陥部の無い領域を撮像して参照画像データを取得し、これと共に半導体ウエハ上の欠陥部を含む領域を撮像して欠陥画像データを取得し、これら参照画像データと欠陥画像データとを比較して欠陥部を検出する。
【０００３】
この場合、参照画像データと欠陥画像データとの各パターンを一致させる必要がある。このパターンを一致させる方法として、参照画像データと欠陥画像データとの各パターンのずれ量を計測し、このずれ量に基づいて参照画像データと欠陥画像データとの各パターンを一致させている。
【０００４】
各パターンのずれ量の計測には、テンプレートマッチングが用いられている。このテンプレートマッチングを行なうには、テンプレート画像の登録が行われる。
【０００５】
このテンプレート画像の登録は、半導体ウエハ上の欠陥部の無い領域を撮像して参照画像データを取得し、この参照画像データの全体に対してパターンの特徴量を解析してテンプレートとして最適なパターン特徴量を決定し、この決定されたパターン特徴量を参照画像データから切り出してテンプレート画像として登録している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
参照画像データの全体に対してパターン特徴量を解析し、この解析結果から参照画像データからテンプレート画像を切り出して登録しているため、パターン特徴量の解析に時間が掛かっていた。
【０００７】
そこで本発明は、高速にテンプレート画像の登録ができるテンプレート登録方法及びその装置と欠陥検出方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、欠陥部を含む欠陥画像データと、前記欠陥画像データの前記欠陥部の位置座標に基づいて欠陥の無い基準となる参照画像データとを取得するステップと、前記参照画像データを所定の縮小率で縮小するステップと、テンプレート画像のサイズを指定するステップと、前記縮小された縮小参照画像データに対してパターン特徴の解析処理を行って特徴的な形状のパターンを複数抽出するステップと、前記抽出された複数の特徴的な形状のパターンのうち前記欠陥部と重ならない位置座標の前記パターン特徴で、かつテンプレートとして最適な形状のパターン特徴を決定するステップと、前記決定されたパターン特徴の位置座標と前記テンプレート画像のサイズとに基づいて前記縮小する前の前記参照画像データからテンプレート画像を切り出し、前記縮小する前の前記参照画像データ上の配線パターンをテンプレートとして登録するステップとからなることを特徴とするテンプレート登録方法である。
【０００９】
本発明は、欠陥部を含む欠陥画像データと、前記欠陥画像データの前記欠陥部の位置座標に基づいて欠陥の無い基準となる参照画像データとを記憶するメモリと、前記メモリから読み出された前記参照画像データを所定の縮小率で縮小する画像縮小部と、テンプレート画像のサイズを指定するサイズ指定部と、前記縮小された縮小参照画像データに対してパターン特徴の解析処理を行って特徴的な形状のパターンを複数抽出すると共に、前記抽出された複数の特徴的な形状のパターンのうち前記欠陥部と重ならない位置座標の前記パターン特徴で、かつテンプレートとして最適な形状のパターン特徴を決定するパターン特徴解析部と、前記決定されたパターン特徴の位置座標と前記テンプレート画像のサイズとに基づいて前記縮小する前の前記参照画像データからテンプレート画像を切り出し、前記縮小する前の前記参照画像データ上の配線パターンをテンプレートとして登録する登録部とを具備することを特徴とするテンプレート登録装置である。
【００１０】
本発明は、欠陥部を含む欠陥画像データと、前記欠陥画像データの前記欠陥部の位置座標に基づいて欠陥の無い基準となる参照画像データとをメモリに記憶し、前記メモリから読み出された前記参照画像データを画像縮小部によって所定の縮小率で縮小し、前記画像縮小部によって縮小された縮小参照画像データに対してパターン特徴解析部によってパターン特徴の解析処理を行って特徴的な形状のパターンを複数抽出すると共に、前記抽出された複数の特徴的な形状のパターンのうち前記欠陥部と重ならない位置座標の前記パターン特徴で、かつテンプレートとして最適な形状のパターン特徴を決定し、前記パターン特徴解析部によって決定されたパターン特徴の位置座標と前記テンプレート画像のサイズとに基づいて登録部によって前記縮小する前の前記参照画像データからテンプレート画像を切り出し、前記縮小する前の前記参照画像データ上の配線パターンをテンプレートとして登録し、前記欠陥画像データに対してテンプレートマッチング部によって前記登録された前記テンプレート画像の前記パターン特徴と同一形状のパターンを検索し、前記参照画像データ上における前記テンプレート画像の座標位置と前記欠陥画像データ上における前記テンプレート画像の座標位置とのずれ量を位置ずれ演算部によって求め、前記位置ずれ演算部によって求められた前記ずれ量に基づいてずれ量補正部によって前記欠陥画像データと前記参照画像データとのずれ量を補正し、前記ずれ量補正部によって前記ずれ量を補正した前記欠陥画像データと前記参照画像データとを検査部によって比較して前記欠陥画像データ上の前記欠陥部を検出することを特徴とする欠陥検出方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１はテンプレート登録装置を適用した欠陥検査装置の全体構成図である。ステージ１は、ステージ駆動部２の動作によってＸＹ方向に移動可能になっている。このステージ１上には、半導体ウエハ３が載置されている。この半導体ウエハ３は、前の工程でマクロ検査が行われ、当該半導体ウエハ３の表面上に欠陥部があれば、その欠陥部の位置座標が予め取得されている。
【００１３】
半導体ウエハ３の上方には、顕微鏡４が設けられている。この顕微鏡４には、カメラ５が取り付けられている。このカメラ５は、顕微鏡４により拡大された半導体ウエハ３の像を撮像してその画像信号を出力する。このカメラ５は、テレビジョンカメラ又はＣＣＤカメラのいずれであってもよい。
【００１４】
画像処理装置１０は、ＣＰＵ及びプログラムメモリ等からなる主制御部１１を有する。この主制御部１１には、入力部１２と、出力部１３と、ディスプレイ１４と、画像メモリ１５と、欠陥データメモリ１６と、テンプレートメモリ１７とが接続されている。
【００１５】
入力部１２は、カメラ５から出力された画像信号を入力し、この画像信号がアナログであればデジタル化する機能を有する。この入力部１２から入力された画像信号は、画像データとして画像メモリ１５に記憶される。
【００１６】
この画像メモリ１５には、例えば半導体ウエハ３の表面上における傷や欠け、汚れ、ダストの付着、むらなどの欠陥部を含む比較対象となる画像データ（以下、欠陥画像データと称する）と、この欠陥画像データと対応する欠陥部の無い基準となる画像データ（以下、参照画像データと称する）とが記憶される。
【００１７】
出力部１３は、主制御部１１から発せられたステージ駆動部２への駆動指令をステージ駆動部２に送出する機能を有する。
【００１８】
欠陥データメモリ１６には、前の工程のマクロ検査により取得された半導体ウエハ３上の欠陥部の位置座標や欠陥の種類、工程名などの欠陥データが記憶される。この欠陥データは、例えばマクロ検査装置ゆホストコンピュータから送られてくる。
【００１９】
テンプレートメモリ１７には、画像マッチングに用いるテンプレート画像が記憶される。
【００２０】
又、主制御部１１は、予め記憶されているテンプレート画像登録のプログラムを実行することにより画像縮小部１８と、サイズ指定部１９と、パターン特徴解析部２０と、登録部２１とを動作させる。
【００２１】
画像縮小部１８は、画像メモリ１５に記憶されている参照画像データを読み出し、この参照画像データを所定の縮小率（例えば縦横比で５０％）で縮小する機能を有する。
【００２２】
サイズ指定部１９は、テンプレート画像のサイズを指定するもので、このテンプレートサイズの指定を促するための画面をディスプレイ１４に表示出力し、キーボード等の操作により入力されたテンプレートサイズを受け取って当該サイズに決定する機能を有する。この場合、最初にディスプレイ１４に表示されるテンプレート画像のサイズは、予め設定された標準サイズが指定される。
【００２３】
パターン特徴解析部２０は、パターン特徴解析用のプログラムを起動することにより、画像縮小部１８により縮小された参照画像データに対してパターン特徴の解析処理を行ない、参照画像データからパターン特徴を抽出し、この抽出された複数のパターン特徴からテンプレートとして最適なパターン特徴を決定する機能を有する。最適なパターン特徴を決定する際には、欠陥画像データ上の欠陥部と重ならないように、予め欠陥部と対応する領域を除外する。
【００２４】
このパターン特徴の解析では、半導体ウエハ３の表面上に形成された特徴的な形状が複数抽出され、これら形状の中からテンプレートとして最適な形状、例えばパターンの方向性が明確な「Ｔ」形状又は「＋」形状が抽出される。
【００２５】
なお、抽出する特定の形状は、パターン特徴解析用のプログラム中に組み込まれており、任意の形状を抽出するには、その形状を指定することにより可能である。
【００２６】
登録部２１は、パターン特徴解析部２０により決定されたパターン特徴の位置座標とテンプレート画像のサイズとに基づいて縮小する前の参照画像データから高画質のテンプレート画像を切り出してテンプレートメモリ１７に記憶することにより登録する機能を有する。専用のテンプレートが無くても、参照画像データ上の配線パターンをテンプレートとして登録することができる。
【００２７】
さらに、主制御部１１は、予め記憶されている欠陥検査のプログラムを実行することによりテンプレートマッチング部２２と、位置ずれ演算部２３と、ずれ量補正部２４と、画像保存部２５と、検査部２６とを動作させる。
【００２８】
テンプレートマッチング部２２は、登録部２１に登録されたテンプレート画像を用いて画像メモリ１５に記憶されている欠陥画像データをサーチし、欠陥画像データ上においてテンプレート画像と同一形状の画像を検索する機能を有する。
【００２９】
位置ずれ演算部２３は、参照画像データ上におけるテンプレート画像の座標位置と欠陥画像データ上におけるテンプレート画像の座標位置とのずれ量を演算し求める機能を有する。
【００３０】
ずれ量補正部２４は、位置ずれ演算部２３により求められたずれ量に従って参照画像データと欠陥画像データとの位置を一致させる機能を有するもので、参照画像データに対してずれ量分（ＸＹ方向のずれ量及び角度のずれ量）を補正して欠陥画像データに一致させる。
【００３１】
画像保存部２５は、ずれ量補正部２４により互いに位置ずれ補正した参照画像データと欠陥画像データとを保存する機能を有する。
【００３２】
検査部２６は、ずれ量補正部２４により互いに位置の一致した参照画像データと欠陥画像データとを比較して欠陥画像データ上の欠陥部を検出する機能を有する。
【００３３】
次に、上記の如く構成された装置の作用について図２に示すテンプレート画像登録及び欠陥検査のフローチャートに従って説明する。
【００３４】
ステージ１上には、半導体ウエハ３が載置される。この半導体ウエハ３は、前の工程でマクロ検査が行われ、当該半導体ウエハ３の表面上に欠陥部があれば、その欠陥部の位置座標が予め取得されている。例えば、図３に示すように各欠陥部Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３の位置座標Ｇ１（ｘ１，ｙ１）、Ｇ２（ｘ２，ｙ２）、Ｇ３（ｘ３，ｙ３）が欠陥データメモリ１６に記憶される。
【００３５】
先ず、主制御部１１は、ステップ＃１及び＃２において、欠陥部Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３をそれぞれ含む欠陥画像データと欠陥部を含まない参照画像データとを取得する。すなわち、主制御部１１は、欠陥データメモリ１６に記憶されている各欠陥部Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３の位置座標Ｇ１（ｘ１，ｙ１）、Ｇ２（ｘ２，ｙ２）、Ｇ３（ｘ３，ｙ３）を読み取り、先ずは位置座標Ｇ１（ｘ１，ｙ１）の欠陥部Ｇ１が顕微鏡４の対物レンズ４ａの視野内に入る移動指令をステージ駆動部２に発する。
【００３６】
図４は半導体ウエハ３の表面上の欠陥部Ｇ１が存在するダイＱ１とその周囲の各ダイＱ２、Ｑ３、…、等を示す摸式図である。顕微鏡４の対物レンズ４ａの視野Ｆ内には、位置座標Ｇ１（ｘ１，ｙ１）の欠陥部Ｇ１が入る。
【００３７】
カメラ５は、顕微鏡４を通して図４に示すように欠陥部Ｇ１を視野Ｆ内に入れた画像を撮像し、その画像信号を出力する。この画像信号は、入力部１２を通して画像メモリ１５に欠陥画像データＤ１として記憶される。
【００３８】
この欠陥画像データＤ１の取得に限らず、他の欠陥部Ｇ２、Ｇ３の欠陥画像データＤ２、Ｄ３を続けて取得してもよいし、又、各欠陥部Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３の欠陥検査が終了する毎にそれぞれ取得してもよい。
【００３９】
次に、主制御部１１は、欠陥データメモリ１６に記憶されている各欠陥部Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３の位置座標Ｇ１（ｘ１，ｙ１）、Ｇ２（ｘ２，ｙ２）、Ｇ３（ｘ３，ｙ３）に基づいて欠陥部の無いダイ、例えば図４に示すようにダイＱ１の隣のダイＱ２を求め、このダイＱ２が顕微鏡４の対物レンズ４ａの視野Ｆ内に入る移動指令をステージ駆動部２に発する。
【００４０】
このとき、ダイＱ２上における対物レンズ４ａの視野Ｆは、ダイＱ２上における対物レンズ４ａの視野Ｆの位置座標と同一位置座標に位置決めされる。このときカメラ５は、顕微鏡４を通してダイＱ２上の視野Ｆ内の画像を撮像し、その画像信号を出力する。この画像信号は、入力部１２を通して画像メモリ１５に参照画像データＤｓとして記憶される。
【００４１】
これら欠陥画像データＤ１及び参照画像データＤｓが取得されると、画像縮小部１８は、ステップ＃３において、画像メモリ１５に記憶されている参照画像データＤｓを読み出し、この参照画像データＤｓを図５に示すように任意の縮小率（例えば縦横比で５０％）に縮小する。この例では参照画像データＤｓのサイズ（Ｓａ×Ｓｂ）がサイズ（Ｓａ／２）×（Ｓｂ／２）に縮小されている。例えばサイズ６４０画素×４８０画素の参照画像データＤｓであれば、サイズ３２０画素×２４０画素の参照画像データＤssに縮小される。以下、縮小された参照画像データＤｓを縮小参照画像データＤssと称する。
【００４２】
次に、サイズ指定部１９は、ステップ＃４において、オペレータに対してテンプレートサイズの指定を促するための画面をディスプレイ１４に表示出力する。オペレータがキーボード等を操作して図６に示すようにテンプレートサイズ（Sizeｘ、Sizeｙ）が入力されると、サイズ指定部１９は、当該テンプレートサイズ（Sizeｘ、Sizeｙ）を受け取ってそのサイズを決定する。
【００４３】
この場合、図５に示す縮小参照画像データＤss上に図６に示すテンプレートサイズを指定する画面を重ねてディスプレイ１４に表示するようにしてもよい。
【００４４】
次に、パターン特徴解析部２０は、ステップ＃５において、パターン特徴解析用のプログラムを起動し、画像縮小部１８により縮小された縮小参照画像データＤssに対してパターン特徴の解析処理を行ない、縮小参照画像データＤssから半導体ウエハ３の表面上に形成された特徴的な形状を複数抽出する。図５には縮小参照画像データＤssから抽出された特徴的な形状の例を示し、例えば「Ｔ」形状、傾斜形状、コーナ部分の形状などが抽出される。
【００４５】
パターン特徴解析部２０は、ステップ＃６において、各特徴的な形状のうちテンプレートとして最適なパターン特徴、例えば「Ｔ」形状を決定し、これと共に当該パターン特徴の基準となる座標位置（ｘｓ，ｙｓ）を求める。なお、この座標位置（ｘｓ，ｙｓ）は、例えば「Ｔ」形状の画像データの中心座標とする。
【００４６】
また、最適なパターン特徴を決定する際には、欠陥画像データＤ１の欠陥部Ｇ１（ｘ１，ｙ１）と重ならないパターン特徴を決定することが望ましい。又、マッチングの精度を高めるために、少なくとも２点のテンプレートを登録することも可能である。
【００４７】
次に、登録部２１は、ステップ＃７において、パターン特徴解析部２０により決定されたパターン特徴の座標位置（ｘｓ，ｙｓ）とテンプレートサイズ（Sizeｘ、Sizeｙ）とに基づいて縮小する前の参照画像データＤｓ上での位置座標（Ｘｓ，Ｙｓ）とテンプレートサイズ（SizeＸ、SizeＹ）とを求める。
【００４８】
次に、登録部２１は、ステップ＃８において、縮小する前の参照画像データＤｓから位置座標（Ｘｓ，Ｙｓ）とテンプレートサイズ（SizeＸ、SizeＹ）とに基づいて図７に示すようにテンプレート画像Ｄｔを切り出してテンプレートメモリ１７に記憶し登録する。
【００４９】
次に、主制御部１１は、欠陥検査のプログラムを実行して欠陥検査を行なう。
【００５０】
先ず、テンプレートマッチング部２２は、ステップ＃９において、登録部２１に登録されたテンプレート画像Ｄｔを読み出し、このテンプレート画像Ｄｔを用いて図８に示すように画像メモリ１５に記憶されている欠陥画像データＤ１上をサーチし、欠陥画像データＤ１上においてテンプレート画像Ｄｔと同じ形状のパターンを検索し、その位置座標（ｘａ，ｙａ）を求める。
【００５１】
次に、位置ずれ演算部２３は、ステップ＃１０において、参照画像データＤｓ上におけるテンプレート画像Ｄｔの座標位置（ｘｓ，ｙｓ）と、欠陥画像データＤ１上におけるテンプレート画像Ｄｔとの座標位置（ｘａ，ｙａ）とのずれ量Ｈ
Ｈ＝（ｘｓ−ｘａ，ｙｓ−ｔａ）
を演算し求める。
【００５２】
次に、ずれ量補正部２４は、ステップ＃１１において、位置ずれ演算部２３により求められたずれ量に従って参照画像データＤｓを移動させ、この参照画像データＤｓを欠陥画像データＤ１の位置に一致させる。
【００５３】
次に、画像保存部２５は、ステップ＃１２において、ずれ量補正部２４により互いに位置の一致した参照画像データＤｓと欠陥画像データＤ１とを画像メモリ１５に保存する。
【００５４】
この後、検査部２６は、図９に示すようにずれ量補正部２４により互いに位置の一致した参照画像データＤｓと欠陥画像データＤ１とを比較し、その差分画像から欠陥画像データＤ１上の欠陥部を検出する。
【００５５】
このように上記一実施の形態においては、縮小参照画像データＤssから最適なパターン特徴を抽出し、このパターン特徴の位置座標（ｘｓ，ｙｓ）とテンプレートサイズ（Sizeｘ、Sizeｙ）とに基づいて縮小する前の参照画像データＤｓからテンプレート画像Ｄｔを切り出して登録するので、縮小参照画像データＤssに対するパターン特徴の解析に要する時間を短縮でき、テンプレート画像Ｄｔの登録を高速で自動的にできる。
【００５６】
しかも、縮小する前の参照画像データＤｓからテンプレート画像Ｄｔを切り出して登録するので、テンプレート画像Ｄｔの品質を低下させることなく、テンプレートマッチングの信頼性を確保できる。
【００５７】
なお、本発明は、上記一実施の形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。
【００５８】
さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【００５９】
例えば、本発明のテンプレート登録方法は、半導体ウエハ３の欠陥検査装置のテンプレートマッチングに適用するだけでなく、テンプレート画像を登録する全ての技術に適用できる。
【００６０】
又、参照画像データＤｓを縮小するのにかぎらず、参照画像データＤｓを所定の間隔の画素毎に間引きした画像データを用いてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、パターン特徴の解析に要する時間を短縮でき、テンプレート画像の品質を低下させることなく高速にテンプレート画像の登録ができるテンプレート登録方法及びその装置と欠陥検出方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるテンプレート登録装置の一実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明に係わるテンプレート登録装置の一実施の形態におけるテンプレート画像登録及び欠陥検査のフローチャート。
【図３】本発明に係わるテンプレート登録装置の一実施の形態における欠陥部の位置座標を示す模式図。
【図４】本発明に係わるテンプレート登録装置の一実施の形態における半導体ウエハ表面上の欠陥部が存在するダイとその周囲の各ダイを示す摸式図。
【図５】本発明に係わるテンプレート登録装置の一実施の形態における参照画像データの縮小から特徴的な形状の抽出までを示す図。
【図６】本発明に係わるテンプレート登録装置の一実施の形態におけるテンプレートサイズを示す模式図。
【図７】本発明に係わるテンプレート登録装置の一実施の形態におけるテンプレート画像の切り出しを示す図。
【図８】本発明に係わるテンプレート登録装置の一実施の形態におけるテンプレートマッチング部のサーチを示す図。
【図９】本発明に係わるテンプレート登録装置の一実施の形態における検査部による参照画像データと欠陥画像データとの比較を示す図。
【符号の説明】
１：ステージ
２：ステージ駆動部
３：半導体ウエハ
４：顕微鏡
５：カメラ
１０：画像処理装置
１１：主制御部
１２：入力部
１３：出力部
１４：ディスプレイ
１５：画像メモリ
１６：欠陥データメモリ
１７：テンプレートメモリ
１８：画像縮小部
１９：サイズ指定部
２０：パターン特徴解析部
２１：登録部
２２：テンプレートマッチング部
２３：位置ずれ演算部
２４：ずれ量補正部
２５：画像保存部
２６：検査部
Claims (3)
- 欠陥部を含む欠陥画像データと、前記欠陥画像データの前記欠陥部の位置座標に基づいて欠陥の無い基準となる参照画像データとを取得するステップと、
前記参照画像データを所定の縮小率で縮小するステップと、
テンプレート画像のサイズを指定するステップと、
前記縮小された縮小参照画像データに対してパターン特徴の解析処理を行って特徴的な形状のパターンを複数抽出するステップと、
前記抽出された複数の特徴的な形状のパターンのうち前記欠陥部と重ならない位置座標の前記パターン特徴で、かつテンプレートとして最適な形状のパターン特徴を決定するステップと、
前記決定されたパターン特徴の位置座標と前記テンプレート画像のサイズとに基づいて前記縮小する前の前記参照画像データからテンプレート画像を切り出し、前記縮小する前の前記参照画像データ上の配線パターンをテンプレートとして登録するステップと、
からなることを特徴とするテンプレート登録方法。 - 欠陥部を含む欠陥画像データと、前記欠陥画像データの前記欠陥部の位置座標に基づいて欠陥の無い基準となる参照画像データとを記憶するメモリと、
前記メモリから読み出された前記参照画像データを所定の縮小率で縮小する画像縮小部と、
テンプレート画像のサイズを指定するサイズ指定部と、
前記縮小された縮小参照画像データに対してパターン特徴の解析処理を行って特徴的な形状のパターンを複数抽出すると共に、前記抽出された複数の特徴的な形状のパターンのうち前記欠陥部と重ならない位置座標の前記パターン特徴で、かつテンプレートとして最適な形状のパターン特徴を決定するパターン特徴解析部と、
前記決定されたパターン特徴の位置座標と前記テンプレート画像のサイズとに基づいて前記縮小する前の前記参照画像データからテンプレート画像を切り出し、前記縮小する前の前記参照画像データ上の配線パターンをテンプレートとして登録する登録部と、
を具備することを特徴とするテンプレート登録装置。 - 欠陥部を含む欠陥画像データと、前記欠陥画像データの前記欠陥部の位置座標に基づいて欠陥の無い基準となる参照画像データとをメモリに記憶し、
前記メモリから読み出された前記参照画像データを画像縮小部によって所定の縮小率で縮小し、
前記画像縮小部によって縮小された縮小参照画像データに対してパターン特徴解析部によってパターン特徴の解析処理を行って特徴的な形状のパターンを複数抽出すると共に、前記抽出された複数の特徴的な形状のパターンのうち前記欠陥部と重ならない位置座標の前記パターン特徴で、かつテンプレートとして最適な形状のパターン特徴を決定し、
前記パターン特徴解析部によって決定されたパターン特徴の位置座標と前記テンプレート画像のサイズとに基づいて登録部によって前記縮小する前の前記参照画像データからテンプレート画像を切り出し、前記縮小する前の前記参照画像データ上の配線パターンをテンプレートとして登録し、
前記欠陥画像データに対してテンプレートマッチング部によって前記登録された前記テンプレート画像の前記パターン特徴と同一形状のパターンを検索し、
前記参照画像データ上における前記テンプレート画像の座標位置と前記欠陥画像データ上における前記テンプレート画像の座標位置とのずれ量を位置ずれ演算部によって求め、
前記位置ずれ演算部によって求められた前記ずれ量に基づいてずれ量補正部によって前記欠陥画像データと前記参照画像データとのずれ量を補正し、
前記ずれ量補正部によって前記ずれ量を補正した前記欠陥画像データと前記参照画像データとを検査部によって比較して前記欠陥画像データ上の前記欠陥部を検出する、
ことを特徴とする欠陥検出方法。
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