JP4374381B2 - 検査支援システム，データ処理装置、およびデータ処理方法 - Google Patents

検査支援システム，データ処理装置、およびデータ処理方法 Download PDF

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Description

本発明は製造途中の製品や部品の外観確認作業にかかわり、特に半導体ウエハ，フォトマスク，磁気ディスク，液晶基板等の表面の異物，パターン欠陥を検出する検査装置と異物等の欠陥を観察する観察装置の検査条件や観察条件の決定作業，異物やパターン欠陥の解析作業を支援するための検査支援システム，データ処理装置、およびデータ処理方法に関する。
半導体製造工程において、ウエハ表面上の異物，パターン欠陥は製品不良の原因となる。その為、異物，パターン欠陥（以下、外観不良）を定量化し、製造装置及び製造環境に問題がないかを常時監視する必要がある。さらに外観不良の形状を観察することにより、その外観不良が製品に致命的な影響を与えるものかどうか確認する必要がある。
従来、このような観察作業は人間の目視により行われている。そのため、観察する人間により観察対象の欠陥位置や欠陥の種類に偏りがあったり、観察すべき欠陥が一定しない問題があった。最近では、これら問題点を解決するために、画像処理技術を用いて欠陥の大きさ，形状，種類等の判断を装置が自動的に行う自動レビュー（ＡＤＲ：Automatic
Defect Review）や自動欠陥分類（ＡＤＣ：Automatic Defect Classification）の技術が導入され始めている。例えば、検査された部品（例えばウエハ上に形成されたパターン）を、光学式顕微鏡や電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscopy）を用いたレビュー装置を用いて観察するに当たり、そのオペレータへの負荷を低減しながら効率的に作業を行うシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
近年においては、半導体デバイスの加工寸法の微細化に伴い、欠陥が微細化している。欠陥を抽出する検査装置の検査条件を変え、それぞれの条件のときに抽出された複数の欠陥を、一度に出力するニーズが高まってきている。また検査装置の高感度化に伴い、検出装置の出力のノイズが大きくなり、一度の検査で検出される欠陥の数が数万点を超える場合がある。そのノイズを除去するために、検査装置上のＲＤＣ（Real-Time Defect
Classification ）機能により検査中の欠陥を分類してノイズを除去し、信号ノイズなどの誤検出擬似欠陥をレビュー装置へ送信しないようにする技術が開発されている。また、検査装置でより精度よく欠陥を検出するために、レビュー装置の欠陥の観察結果を用いて、検査装置の欠陥検出の条件を決めることが行われている。この欠陥検出条件を決めるために、検査装置から出力される多くの情報，観察装置から出力された欠陥ＩＤ
（Identificationnumber）と座標情報，観察装置から出力されたＡＤＲ情報とＡＤＣ情報を整理し、欠陥解析を容易にする技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
一方、半導体製造工程では、高感度の検査装置が複数台所有され、管理され、運用されている。同じ工程の検査を複数の検査装置で検査しているために、同機種の装置でも欠陥の検出感度が違う装置が存在する。このため検査を行うと欠陥数や欠陥サイズ等の違いがあり、装置管理で苦労している。現状ではこのデータ処理は１つ１つデータ突合せを行い、複雑な手作業での解析作業を行っている。
こういった背景から、各検査装置及びレビュー装置から出力される欠陥座標，画像，特徴量データを自動で座標突合せ、整理するシステムが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
このような各種装置から出力、送信されるデータの処理を、データ処理システムを用いて人間の手で実行する場合、特に、検査装置から取り込まれた複数の欠陥情報の中から、座標突合せをしようとする任意の所望の欠陥情報を選択する必要があるが、ロット番号，ウエハＩＤ，日付，装置名，検出欠陥数のみでは所望の欠陥情報を選択するために時間がかかったり、間違えたりする場合があった。また間違ったデータを読み込んで無駄な時間を費やす場合があった。
特開平１０−１３５２８８号公報 特開２００１−１５６１４１号公報（図２） 特開２００６−１７３５８９号公報
本発明の目的は、上記のような課題に対し、データ処理装置を用いた検査条件決定のときの突合せデータの解析や、検査装置間の機差を解析するための装置として、データインポートの操作性を大幅に改善，改良し、使い勝手を向上させたデータ処理方法，データ処理装置、および検査作業支援システムを提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を達成するために、複数の試料の欠陥を検出する複数の外観検査装置と、欠陥の画像を取得し該欠陥の特徴量を取得する複数のレビュー装置と通信回線を介して接続されたデータ処理装置とを備え、複数の外観検査装置による複数の試料の欠陥に関する検査データと、該欠陥に関して複数のレビュー装置で取得したレビューデータとがデータ処理装置のディスプレイに表示され、該ディスプレイに表示されている検査データまたはレビューデータ以外の検査データまたはレビューデータの取得の指示により、データ処理装置は、複数の外観検査装置の検査データまたは複数のレビュー装置のレビューデータを取得し、ディスプレイに表示させる構成とした。
本発明によれば、データ処理装置を用いた検査条件決定のときの突合せデータの解析や、検査装置間の機差を解析するための装置として、データインポートの操作性を大幅に改善，改良し、使い勝手を向上させることができる。
図１は、本発明の一実施例の全体のシステム構成図、図２は、全体構成図の一部をとり出したシステム構成図である。ここでは、半導体製造ラインに本発明を適用した例を示す。半導体製造工程１１は、通常、清浄な環境が保たれたクリーンルーム１０内にある。クリーンルーム１０内には製品ウエハの外観不良の検出を行う外観検査装置１、ならびに外観検査装置１から送信されるデータに基づき外観不良の観察、すなわちレビューを行うレビュー装置２を設置する。外観検査装置１とレビュー装置２は、検査，画像データを受け渡すためのデータ処理装置３と通信回線４で結ばれている。製品となるウエハは、ロット単位で半導体製造工程１１を流れている。外観検査装置１を用いた外観検査は、あらかじめ外観検査を行うことが決められている工程の処理が終了した後に作業者あるいは搬送機によってウエハが外観検査装置１まで運ばれて検査が行われる。
図３は、外観検査装置１からデータ処理装置３へ送信される欠陥情報２１の一例を表し、データ処理装置３のディスプレイに表示された画面図、図４は、ＲＤＣパラメータ表である。
外観検査を行った結果である欠陥情報２１は、ロット番号，ウエハ番号，検査工程，検査日時を用いてデータ処理装置３で管理される。この欠陥情報２１には、ロット番号，ウエハＩＤ，そのダイレイアウト，検査中に検出した欠陥ＩＤ，その座標情報などで構成される。その他欠陥情報２１には、図では省略しているが、例えば、欠陥ＡＤＲ画像，欠陥特徴量情報（ＲＤＣ情報）等がある。考えられる欠陥特徴量情報の例としては、図４に示したものが挙げられる。このデータは、その他の欠陥情報とともに、決められたフォーマットのテキストデータによって送信される。図４に示すパラメータの説明を以下に述べる。
最大グレーレベル差は、欠陥として判定された場所の画像と、その参照部の画像を、画像処理して差画像を得た時の、欠陥部の明るさの絶対値である。参照画像平均グレーレベルとは、その欠陥部と判定されたピクセル部の、参照画像上の明るさの平均値、欠陥画像平均グレーレベルとは、その欠陥部と判定されたピクセル部の、欠陥画像上の明るさの平均値である。極性とは、欠陥部が参照画像に比べ明るいか暗いかを示すものであり、「＋」は明るい欠陥、「−」は暗い欠陥を示す。検査モードとはその欠陥が検出されたときに使用されていた画像比較方式で、ダイ比較，セル比較、それらの混合比較などがある。欠陥サイズや欠陥画素数，欠陥サイズ比（幅／高さ）は、検出された欠陥の大きさを示すもので、幅，高さの単位はミクロンなど、欠陥画素数の単位はピクセルである。欠陥サイズ比は、欠陥サイズの幅／高さ比を表すもので、幅と高さが同じであれば１、幅が高さの２倍あれば２、などとあらわすパラメータである。欠陥部画素微分値とは、欠陥画像または参照画像上の欠陥とされたピクセル部の微分値を表したものであり、そのピクセル部内の濃淡の変化の度合いを示したもので、その欠陥画像部の値を欠陥画像中欠陥部画素微分値，参照画像部のそれを参照画像中欠陥部画素微分値と呼ぶ。
外観検査を終了したウエハは、外観不良を観察するためにレビュー装置２に運ばれてロット内から予め決められているウエハを取り出してレビューを行う。レビューを行う際は、レビュー対象であるウエハの情報、すなわちロット番号，ウエハ番号，検査工程をキー情報として、データ処理装置３から欠陥情報２１を取得する。この情報には欠陥ＩＤと座標データだけでなく、検査時に得られたＡＤＲ画像も含んでいる。
外観検査装置１が出力する欠陥情報２１は膨大なデータであるため、複数のフィルター機能によりデータ処理装置３によって抽出された欠陥情報２２ｂまたは２３ｂが光学式レビュー装置２４またはＳＥＭ式レビュー装置２５に通信回線４を通して送られる。欠陥情報２２ｂ，２３ｂのフォーマットは、一般には欠陥情報２１と同じである。
抽出された欠陥情報２２ｂまたは２３ｂに基づいて、光学式レビュー装置２４または
ＳＥＭ式レビュー装置２５において欠陥検出部の画像が取得され、その画像を用いて各レビュー装置に搭載されているＡＤＣ機能で欠陥分類を行う。それらの情報は、ＡＤＲ／
ＡＤＣ情報２２ａ，２３ａとして通信回線４を通してデータ処理装置３に送られる。
次に、これら検査装置から出力された検査，欠陥特徴量，画像データを、データ処理装置上でどのように表示，処理実行させるかについて説明する。まず、図５から図７を用いて本発明の欠陥情報の入力方法を説明する。図５は、データ処理装置のディスプレイに表示される画像の一例を示す画面図、図６は検査装置とレビュー装置で取得した画像を欠陥ＩＤごとに表示する画面図、図７はデータを取り込むときに使用する操作画面図である。
データ処理装置３のディスプレイに表示されたアイコンをダブルクリックしてデータ処理装置３を起動すると、図５に示す画面３０が画面上に現れる。図５に示す画面３０は、装置名リスト３１，装置名リスト用のスクロールバー３６，製品リスト３２，製品リスト用のスクロールバー３７，検査マップ３３，検査マップ用のスクロールバー３８，欠陥情報リスト３４，欠陥情報リスト用のスクロールバー３９を備える。装置名リスト３１及び製品リスト３２には、すでにデータ処理装置３に取り込まれたデータである複数の装置名及び複数の製品名が表示されている。また、欠陥情報リスト３４には、すでにデータ処理装置３に取り込まれた欠陥情報がリストとして表示されている。欠陥情報リスト３４に全てが表示されていない場合は、スクロールバー３９を用いて必要な部分を容易に見ることができる。欠陥情報リスト３４で、処理したい装置名，製品に関する検査データの行を選択すると、それに対応した検査マップ３３が表示され、その検査データの持つ検査マップが確認できる。欠陥情報リスト３４または検査マップ３３を右クリックすると、次に進むことが出来るプルダウンメニュー３５が現れる。例えば、プルダウンメニュー３５の中の「Image 」を選択すると、図６に示す画面５０が表示される。
図６は、ひとつの欠陥に関するＩＤ，座標，検査装置で取得した画像，レビュー装置で取得した画像，ＡＤＣ結果などが一行に並べて表示されるようにし、ひとつの欠陥のデータの突合せを容易にして、検査装置の検査条件の設定の変更や、ＡＤＣ結果の妥当性の判断が容易にできるようにしたものである。画面５０には、欠陥ＩＤ表示欄５７，外観検査装置１で取得し送信された画像５３，レビュー装置２で取得し送信された画像５４，レビュー装置のＡＤＣ機能により欠陥が分類された結果を表示するレビューカテゴリ欄５５，欠陥特徴量の表示欄５６，表示対象とする欠陥を選択するチェック欄５９が設けられ、表示されていないデータは、スクロールバー５８で表示させることができる。欠陥ＩＤ表示欄５７には、ＩＤの他、欠陥のＸ，Ｙ座標の数字が表示される。画面５０に、ある欠陥について、外観検査装置１で取得した画像とレビュー装置２で取得した画像とを横に並べて表示することにより、画像を付き合わせして、同じ欠陥についての画像取得条件を比較することができる。したがって、外観検査装置やレビュー装置の画像取得条件の修正に利用できる。欠陥をチェック欄５９で選択し、Data出力ボタン６０を押すと、次の工程にすすむ。
検査マップ３３に表示されている検査データは、既にデータ処理装置３に取り込まれているデータであるが、まだ取り込まれていない新しいデータを取り込む場合は、図５中の検査マップ３３または欠陥情報リスト３４にカーソルを当てながら右クリックし、表示されたプルダウンメニュー３５の「Import New」を選ぶと、図７に示す画面７０が立ち上がる。この機能は、例えば、ある欠陥に関する他のレビュー装置の画像やＡＤＣ結果などのデータを取り込み、図６に示す画面５０で比較したり、検査装置の検査条件を変更して再度画像を取得した場合に、条件の変更前と変更後の画像を、図６に示す画面５０で比較したりするために、有用である。
図７に示す画面７０では、これから取り込みたい検査データに関連する検査装置名欄
７１，製品名欄７２，欠陥座標比較半径欄７３が空欄で表示され、これから入力しようとする検査データを図５の画面３０で読み出すために、図７中の検査装置名欄７１，製品名欄７２に必要事項をプルダウンリストを用いて入力し、欠陥座標比較半径欄７３には半径を入力しSetting ボタン７４を押して確定する。また、取り込んだデータの区別や認識を容易にするために、この画面７０には、コメント欄７５が用意されている。この欄にはオペレータが任意のコメントを入力することが出来、データ取り込み後、図５に示す画面
３０にこのコメントが表示される。
以上のように各入力項目に入力後、取り込みたい検査データ、つまり座標データ，画像データ，特徴量データを、画面７０上にドラッグアンドドロップまたはSelectボタン７７，８０，８３を押すことで指定し、Ｇｏボタン８８を押すことで検査データがデータ処理装置に取り込まれる。各データは、一つずつ指定しても良いし、一度に複数のファイルをドラッグアンドドロップ、または選択しても良い。本実施例では、拡張子またはファイルの内部情報に基づいて、データ処理装置のプロセッサが自動的にファイルの種別を判定し、座標データ，画像データ，特徴量データのいずれかであるかを判別してくれる。
次に、すでに入力された検査データに対し、新しいデータをデータ処理装置に取り込んで、座標突合せする方法を以下に説明する。図５において、これから入力する検査データと突合わせるデータを、その検査装置名，製品名を選択して欠陥情報リスト３４に表示させ、該リストまたは検査マップ３３を右クリックし、現れるプルダウンメニュー３５にて「Import…」を選ぶと、図７に示す画面７０が立ち上がる。画面７０では、これから取り込みたい検査データに対して、画面３０で選択していた検査データと同じ検査装置名が検査装置名欄７１に、同じ製品名が製品名欄７２に、同じ欠陥座標比較半径が欠陥座標比較半径欄７３に表示される。
以上に間違いがないかどうかをオペレータがチェックし、修正が必要であれば修正した後、取り込みたい検査データ、つまり座標データ，画像データ，特徴量データを、画面
７０の上にドラッグアンドドロップまたはSelectボタン７７，８０，８３を押すことで指定し、Ｇｏボタン８８を押すことで、検査データがデータ処理装置に取り込まれる。この結果は、図５の画面３０の欠陥情報リスト３４に表示される。
以上の動作の前に、座標突合せ処理において、装置起因の異常や判定の間違いにオペレータが気が付いた場合、以下の動作によりその検査データの座標補正をすることが出来る。図８は、検査データの座標補正に使用する画面図、図９は、倍率と角度の補正計算を実施した結果を示す画面図である。はじめに、これからデータ処理装置３に入力しようとするデータを、図７の画面７６，７９，８２にドラッグアンドドロップした後、図７中の
Layoutボタン７８を押すと、図８に示す画面９０が立ち上がる。
図８の画面９０には、これから入力する検査データのマップ９２と、入力する検査データに対して、すでにデータ処理装置に取り込まれており、これから付き合わせようとする検査データのマップ９１とが並んで表示されている。このままデータ処理装置３に検査データを取り込む場合、Ｇｏボタン９３を押す。座標補正をする必要がある場合、マップ
９１及びマップ９２に示された欠陥の位置を示すドットから、同じ欠陥を検出しているものと思われるドットを少なくとも３点以上指定し、Teachingボタン９４を押すと、データ処理装置３のプロセッサは、倍率と角度の補正計算を実施し、突合せ及び座標補正結果を図９に示す画面１００に表示する。結果が満足できれば、Importボタン１０１を押し、検査データをデータ処理装置に入力する。もし、満足できなければCancelボタン１０２を押し、図８に示した画面９０に戻ることが出来る。図８の作業を終了するときは、Cancelボタン９５を押すと、図７へ戻る。
以上述べたように、本発明の実施例によれば、欠陥情報を選択するときに、欠陥マップ、またはリスト等を見ながら選択できるようになるため、また、マニュアルによる座標補正計算が出来るようになるため、間違いが少なくなり、さらには検査データの取り込み作業が楽になる。また所望の欠陥情報に到達するまでの時間を短縮できる。このため、所望の欠陥を検出するまで、ひいては検査条件を最適化するまでに掛かる時間を大幅に減少することができる。
本発明の一実施例の全体のシステム構成図。 全体構成図の一部をとり出したシステム構成図。 外観検査装置からデータ処理装置へ送信される欠陥情報の一例を表し、データ処理装置のディスプレイに表示された画面図。 ＲＤＣパラメータ表。 データ処理装置のディスプレイに表示される画像の一例を示す画面図。 検査装置とレビュー装置で取得した画像を欠陥ＩＤごとに表示する画面図。 データを取り込むときに使用する操作画面図。 検査データの座標補正に使用する画面図。 倍率と角度の補正計算を実施した結果を示す画面図。
符号の説明
１ 外観検査装置
２ レビュー装置
３ データ処理装置
４ 通信回線
２１，２２ｂ，２３ｂ 欠陥情報
２２ａ，２３ａ ＡＤＲ／ＡＤＣ情報
２４ 光学式レビュー装置
２５ ＳＥＭ式レビュー装置
３０，５０，７０，７６，７９，８２，９０，１００ 画面
３１ 装置名リスト
３２ 製品リスト
３３ 検査マップ
３４ 欠陥情報リスト
３５ プルダウンメニュー
７１ 検査装置名欄
７２ 製品名欄
７３ 欠陥座標比較半径欄
７４ Settingボタン
７５ コメント欄
７７，８０，８３ Selectボタン
７８ Layoutボタン
８８，９３ Ｇｏボタン
９１，９２ マップ
９４ Teachingボタン
９５，１０２ Cancelボタン
１０１ Importボタン

Claims (5)

  1. 複数の試料の欠陥を検出する複数の外観検査装置と、前記欠陥の画像を取得し該欠陥の特徴量を取得する複数のレビュー装置と通信回線を介して接続されたデータ処理装置とを備えた検査支援システムであって、前記複数の外観検査装置による前記複数の試料の欠陥に関する検査データと、該欠陥に関して前記複数のレビュー装置で取得したレビューデータとが前記データ処理装置のディスプレイに表示され、該ディスプレイに表示されている検査データまたはレビューデータ以外の検査データまたはレビューデータの取得の指示により、前記データ処理装置は、前記複数の外観検査装置の検査データまたは前記複数のレビュー装置のレビューデータを取得し、前記ディスプレイに表示させることを特徴とする検査支援システム。
  2. 試料の欠陥を検出する外観検査装置と、前記欠陥の画像を取得し、該欠陥の特徴量を取得するレビュー装置と通信回線を介して接続されたデータ処理装置であって、複数の外観検査装置から少なくともひとつを特定可能な装置名称を表示する領域と、前記複数の外観検査装置のうちのひとつが指定されることにより該外観検査装置を用いて検査された複数の試料の製品名称が表示される領域と、前記複数の試料のうちのひとつが指定されることにより、該試料に関する抽出された欠陥の分布を表示するマップ領域と、前記指定された試料が前記指定された外観検査装置により検査された日付，時刻，抽出された欠陥数が、前記指定された外観検査装置の装置名称と、前記指定された試料の製品名称とともに表形式で表示される欠陥情報リスト領域とが、同一画面上に表示され、前記マップ領域の内部、または、前記欠陥情報リスト領域の前記指定された試料の製品名称が表示された領域が指定されることにより、前記指定された外観検査装置または前記レビュー装置により取得された前記指定された試料の欠陥の画像または、前記レビュー装置で取得された前記欠陥の特徴量を、前記指定された外観検査装置または前記レビュー装置から取得し表示することを特徴とするデータ処理装置。
  3. 請求項２の記載において、前記画面上に表示された欠陥について、前記外観検査装置を用いた検査条件を変更して取得した画像を当該外観検査装置から取得し表示することを特徴とするデータ処理装置。
  4. 試料の欠陥を検出する外観検査装置と、前記欠陥の画像を取得し該欠陥の特徴量を取得するレビュー装置と通信回線を介して接続されたデータ処理装置のデータ処理方法であって、該データ処理装置のプロセッサはディスプレイに、複数の外観検査装置から少なくともひとつを特定可能な装置名称を表示し、前記複数の外観検査装置のうちのひとつが指定されることにより該外観検査装置を用いて検査された複数の試料の製品名称を表示し、前記複数の試料のうちのひとつが指定されることにより、該試料に関する抽出された欠陥の分布をマップ領域に表示し、前記指定された試料が前記指定された外観検査装置により検査された日付，時刻，抽出された欠陥数，前記指定された外観検査装置の装置名称，前記指定された試料の製品名称を表形式の欠陥情報リスト領域に表示し、前記マップ領域の内部、または、前記欠陥情報リスト領域の前記指定された試料の製品名称が表示された領域が指定されることにより、前記指定された外観検査装置または前記レビュー装置により取得された前記指定された試料の欠陥の画像または、前記レビュー装置で取得された前記欠陥の特徴量を、前記指定された外観検査装置または前記レビュー装置から取得し表示することを特徴とするデータ処理方法。
  5. 請求項４の記載において、前記画面上に表示された欠陥について、前記外観検査装置を用いた検査条件を変更して取得した画像を当該外観検査装置から取得し表示することを特徴とするデータ処理方法。
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