JP4483039B2 - 検査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、半導体ウェハに生じる欠陥の検査を行う検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスは、半導体ウェハ上に微細なデバイスパターンを形成することにより作製される。このようなデバイスパターンを形成するときに、半導体ウェハ上に塵埃等が付着したり、傷が付いたりして、欠陥が生じることがある。このような欠陥が生じた半導体デバイスは、不良デバイスとなり、歩留まりを低下させる。
【０００３】
したがって、製造ラインの歩留まりを高い水準で安定させるためには、塵埃や傷等によって発生する欠陥を早期に発見し、その原因を突き止め、製造設備や製造プロセスに対して有効な対策を講じることが好ましい。
【０００４】
そこで、近年、半導体ウェハ表面を撮像し、撮像した画像に基づき画像処理を行い、半導体ウェハに生じている欠陥の種類を自動判別する検査装置が提案されている。
【０００５】
この検査装置は、欠陥が検出された場合には、その欠陥が何であるかを調べて分類分けを行い、その欠陥の原因となった設備やプロセスを特定するようにしている。また、上記検査装置は、いわば光学顕微鏡を用いた装置であり、欠陥を拡大して見ることで、この欠陥が何であるかを識別するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のような検査装置を用いて半導体ウェハを検査する場合は、半導体ウェハ上に生成された膜の厚みやオートフォーカスのばらつきが被写界深度に収まらないような場合において、画像にぼけが生じる。この検査装置は、極端な場合において、画像のぼけにより欠陥を誤検出するといった課題を抱えている。これは、画像のぼけを欠陥として検出してしまうためである。
【０００７】
本発明は、このような実情を鑑みてなされたものであり、半導体ウェハ等の検査対象の欠陥をより正確に検出することができる検査装置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】
本発明に係る検査装置は、検査対象の画像をもとに検査対象に生じた欠陥を検査する検査装置であり、検査対象の画像を撮像し、画像データを生成する画像撮像手段と、画像撮像手段により撮像されて生成された検査対象の画像データを処理する画像処理手段とを備える。また、この検査装置の検査対象の画像データは、検査対象に生じた欠陥がある領域を撮像した欠陥画像データと、欠陥のない領域を撮像した参照画像データからなる。そして、この検査装置は、画像処理手段が画像撮像手段により撮像されて生成された検査対象の画像データから欠陥を検出する前処理として、欠陥画像データ及び参照画像データのデータ量と、画像処理手段の処理能力とを比較し、処理能力に対してデータ量が大きい場合、画像の特徴を損なわずに、欠陥画像データ及び参照画像データのデータ量が処理能力以下となるように、欠陥画像データ及び参照画像データの縦横を所定の間隔をおいてデータを取り出し、取り出されたデータを再び画像化するサンプリング処理を行い、次いで、サンプリング処理が行われた欠陥画像データ及び参照画像データのぼけの度合いを判断し、ぼけの度合いが小さい方の画像データのぼけの度合いを、ぼけの度合いが大きい方の画像データのぼけの度合いに合わせるように画像をぼかす処理を行い、処理能力に対してデータ量が小さい場合、サンプリング処理を施すことなく、欠陥画像データ及び参照画像データのぼけの度合いを判断し、ぼけの度合いが小さい方の画像データのぼけの度合いを、ぼけの度合いが大きい方の画像データのぼけの度合いに合わせるように画像をぼかす処理を行う。
【０００９】
以上のように構成された本発明に係る検査装置は、画像のぼけを補正する処理を行うことにより、誤検出を減少させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、ここでは、本発明を半導体ウェハの検査を行う検査装置に適用した例について具体的に説明するが、本発明は、この例に限定されるものではなく、微細形状を有する検査対象の検査を行う検査装置に広く適用することが可能である。
【００１１】
本発明を適用した検査装置を、図１に示す。この検査装置１は、所定のデバイスパターンが形成されてなる半導体ウェハ５の検査を行うものであり、この半導体ウェハ５のデバイスパターンを撮像し、撮像された半導体ウェハ５のデバイスパターンの画像データを必要に応じて補正処理することにより画像データを補正し、画像データを補正した後に欠陥抽出処理をし、半導体ウェハ５に欠陥が発見された場合に、この欠陥が何であるかを調べて分類分けを行う。また、この検査装置１は、半導体ウェハ５上で欠陥がある領域と欠陥のない領域とをそれぞれ撮像し、これらの画像をそれぞれ欠陥画像及び参照画像と呼ぶ。
【００１２】
上記検査装置１は、画像撮像手段である画像撮像部２と、画像処理手段である画像処理部３と、欠陥検出分類手段である欠陥検出分類部４とを備える。以下において、それぞれの部位について詳細に説明する。
【００１３】
画像撮像部２は、所定のデバイスパターンが形成されてなる半導体ウェハ５を支持する検査用ステージ６を備える。この半導体ウェハ５は、検査用ステージ６の上部に吸着されることになる。そして、検査用ステージ６は、画像撮像部２を制御する制御部７に接続されており、制御部７からの制御に応じて、半導体ウェハ５を半導体ウェハ５表面に対し水平面内で適切な位置へと移動させる。さらに、検査用ステージ６は、制御部７からの制御に応じて、半導体ウェハ５の欠陥画像及び参照画像をより正確に撮像するために、半導体ウェハ５を半導体ウェハ５表面に対して垂直方向に移動させる。制御部７は、検査用ステージ６を制御し、欠陥画像及び参照画像を撮像するための光学系である光学ユニット９に対して適切な距離となるように自動調整をするオートフォーカス処理をする。
【００１４】
また、画像撮像部２は、半導体ウェハ５を照らすための照明光を出射する照明光源８を備え、この照明光源８は、半導体ウェハ５を照らすための照明光を出射する。上記照明光源８は、画像撮像部２を制御する制御部７に接続され、制御部７からの制御により、出射する出力を調整する。なお、照明光源８には、例えば、波長が２６６ｎｍの深紫外レーザ光線を連続発振することが可能な光源を用いる。
【００１５】
さらに、画像撮像部２は、半導体ウェハ５のデバイスパターンを撮像する光学ユニット９を備え、この光学ユニット９は、図２に示すように、いわゆる電荷結合素子であるＣＣＤ（charge copuled device）カメラ１１と、レンズ１２，１３，１４，１５と、ハーフミラー１６とを備えて構成される。上記ＣＣＤカメラ１１は、照明光源８からの照明光により照明された半導体ウェハ５のデバイスパターンを拡大した欠陥画像及び参照画像を撮像する。また、ＣＣＤカメラ１１は、画像処理部３と接続され、撮像したデバイスパターンを拡大した欠陥画像及び参照画像をデータとして画像処理部３に転送する。
【００１６】
上記照明光源８と光学ユニット９とは、照明光を伝達するための光ファイバ１０により接続される。照明光源８は、光ファイバ１０を通して照明光を光学ユニット９へ伝達し、光学ユニット９内部を通して半導体ウェハ５に照射する。
【００１７】
ここで、上述した、光学ユニット９内部での照明光の進行経路の概略は、図２に示す。まず、照明光源８から光ファイバ１０を通して照明光が照射される。光ファイバ１０を通り光学ユニット９内部に進入した照明光は、レンズ１２を透過し、次にレンズ１３を透過する。次に、照明光は、ハーフミラー１６で反射し、対物レンズであるレンズ１４を透過して半導体ウェハ５に照射される。半導体ウェハ５で反射された反射光は、レンズ１４を透過し、ハーフミラー１６を透過する。さらに、反射光は、レンズ１５により、ＣＣＤカメラ１１のチップ面に半導体ウェハ５のデバイスパターンを結像する。
【００１８】
また、画像撮像部２は、図１に示すように、制御部７を備え、この制御部７は、検査用ステージ６と、照明光源８とに接続されており、検査用ステージ６と、照明光源８とを制御する。この制御部７は、検査用ステージ６と、照明光源８とに制御信号を送信し、上述したようにそれぞれの制御を行う。
【００１９】
なお、画像撮像部２には、例えば、マウス等のポインティングデバイスやキーボード等からなる入力装置（図示せず。）が接続されており、この入力装置により、検査用ステージ６，照明光源８の各種機器等を制御するために必要な指示を、制御部７に対して入力できるようになっている。
【００２０】
また、画像撮像部２には、例えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ等からなる表示装置（図示せず。）が接続されており、この表示装置に、半導体ウェハ５のデバイスパターンの撮像時の各種条件等を表示できるようになっている。
【００２１】
画像処理部３は、図３に示すように、中央処理装置であるＣＰＵ（central processing unit）３１と、ＣＣＤカメラ１１により撮像された半導体ウェハ５のデバイスパターンを拡大した欠陥画像及び参照画像のデータを記憶する画像データ記憶部３２と、これら欠陥画像及び参照画像のデータのぼけの度合いを計算しぼけの度合いが小さい方の画像に対しぼけの度合いが大きい方の画像と同程度のぼけの度合いとする補正をするためのプログラムが格納された補正用プログラム記憶部３３と、上記の補正後の欠陥画像及び参照画像のデータを記憶する補正画像データ記憶部３４と、入力を制御する入力インターフェイス３５と、出力を制御する出力インターフェイス３６とを備えている。
【００２２】
画像処理部３は、ＣＣＤカメラ１１により撮像された半導体ウェハ５のデバイスパターンを拡大した欠陥画像及び参照画像のデータから欠陥を検出分類する前処理として、これら欠陥画像及び参照画像のぼけの度合いを計算し、欠陥画像及び参照画像のぼけの度合いを比較し、ぼけの度合いが小さい方の画像をぼけの度合いが大きい方の画像と同程度のぼけの度合いとする補正をする。ここで、欠陥画像及び参照画像のデータのどちらか一方がぼけの補正をされるが、補正をされた画像データと補正をされなかったもう一方の画像データとを合せて補正後の画像データとしている。
【００２３】
ＣＰＵ３１は、画像データ記憶部３２と、補正用プログラム記憶部３３と、補正画像データ記憶部３４と、入力インターフェイス３５と、出力インターフェイス３６とに接続されている。
【００２４】
また、ＣＰＵ３１は、ＣＣＤカメラ１１により撮像された半導体ウェハ５のデバイスパターンの欠陥画像及び参照画像のデータを、入力インターフェイス３５を介して取得し画像データ記憶部３２に記憶させる。さらに、ＣＰＵ３１は、補正用プログラム記憶部３３より、補正用プログラムを呼び出し、欠陥画像及び参照画像のデータのぼけの度合いを計算し、欠陥画像及び参照画像のぼけの度合いを比較し、ぼけの度合いが小さい方の画像をぼけの度合いが大きい方の画像と同程度のぼけの度合いとする補正をするために画像処理の演算をし、上記の補正後の欠陥画像及び参照画像のデータを補正画像データ記憶部３４に記憶させ、画像データや情報の出力を出力インターフェイス３６を介して行う。
【００２５】
画像データ記憶部３２は、ＣＣＤカメラ１１で撮像された半導体ウェハ５のデバイスパターンの欠陥画像及び参照画像のデータを記憶する。なお、画像データ記憶部３２は、例えば、書き換え可能であるＲＡＭ（random access memory）を用いる。
【００２６】
補正用プログラム記憶部３３は、欠陥画像及び参照画像のデータのぼけの度合いを計算し、欠陥画像及び参照画像のぼけの度合いを比較し、ぼけの度合いが小さい方の画像をぼけの度合いが大きい方の画像と同程度のぼけの度合いとする補正をするための補正用プログラムを記憶している。この補正用プログラムは、ＣＰＵ３１の命令に従い呼び出される。なお、補正用プログラム記憶部３３は、例えば、書き換え可能であるＲＡＭや、書き換え不可能であるＲＯＭ（read only memory）を用いる。
【００２７】
補正画像データ記憶部３４は、上述した補正用プログラムの実行によりぼけの度合いを補正された欠陥画像及び参照画像のデータを記憶する。
【００２８】
なお、システム構成によっては、画像データ記憶部３２と、補正用プログラム記憶部３３と、補正画像データ記憶部３４とを統合し、一つの記憶部を使用してもよい。
【００２９】
ここで、上述した欠陥画像及び参照画像のデータのぼけの度合いを計算しぼけの度合を補正する画像処理の方法について、以下で詳しく説明する。
【００３０】
この画像処理は、補正用プログラムに基づいてＣＰＵ３１により実行される。まず、上記画像処理部３は、画像データ記憶部３２に記憶された画像データのぼけの度合いを示す値であるぼけ評価値をＣＰＵ３１を用いて計算する。ここで、ぼけ評価値とは、コントラスト等を用いて表されるものであり、例えば、欠陥画像及び参照画像のデータから各画素と上下左右に隣り合う画素との明るさの差を求めこの差の最大値とする。また、他の簡単な方法を用いてもよい。
【００３１】
ここで、画像処理部３は、ＣＰＵ３１により計算した結果に基づき、欠陥画像及び参照画像のデータのぼけ評価値を計算し、例えば、以下のような計算処理をＣＰＵ３１が実行することで欠陥画像及び参照画像のぼけ評価値を同程度とする補正をする。
【００３２】
まず、検査を行う検査対象の欠陥画像及び参照画像のデータの各画素ごとの明るさと、この画素と上下左右に隣り合う画素の明るさとを比較しこの差を求める。これは、図４に示すように、ある中心画素をＥ０とし、この画素を中心に上下左右に隣り合う画素Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４として、画素Ｅ０の明るさと各画素Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４との明るさの差を計算するのである。
【００３３】
次に、この計算処理を画像データの全画素に対して行い、その最大値を求める。ただし、画像データの端や四隅では、上下左右の全てに対し隣り合う画素があるわけではないので、隣り合う画素とだけ明るさを比較しこの差を求める。そして、この差の最大値を、各欠陥画像及び参照画像ごとに求め、この最大値をぼけ評価値とする。
【００３４】
次に、欠陥画像及び参照画像のデータのぼけ評価値の大小を比較する。そして、ぼけの度合いが小さい、すなわちぼけ評価値が大きい方の画像データに対して、ぼけの度合いの大きい、すなわちぼけ評価値が小さい方の画像データとぼけの度合いを同程度とする補正をする。言い換えると、ぼけの度合いの小さい方の画像を画像処理によりわざとぼかし、欠陥画像及び参照画像のぼけの度合いを同程度にするのである。
【００３５】
この画像処理は、例えば図５に示すように、画像処理を施す欠陥画像又は参照画像のデータのある中心画素Ｒ０の明るさを、この中心画素Ｒ０を中心として周囲５×５画素Ｒ１の明るさの平均値とし、欠陥画像又は参照画像のデータの全画素に対してこの計算をすることにより、画像全体をぼかす補正ををする。
【００３６】
具体的には、補正後の画素の明るさをＰｎ２とし、補正前の画素の明るさをＰｎとすると、〔Ｐｎ２＝Ｐｎの周囲５×５画素の平均〕とする計算をする。ここでｎは画素ナンバーであり、この画素ナンバーとは、２次元配列の数値である欠陥画像及び参照画像のデータの各画素ごとに番号を付したものである。
【００３７】
なお、上記の補正において、平均を計算する領域を周囲５×５画素としているが、ｍ×ｍ画素としてもよい。ここで、ｍは、自然数であり、補正をする度合いにより値を変えることができるようになっている。本発明に係る検査装置１は、平均を計算する領域をｍの調整により変化させることで、効果的な補正を行うことができる。
【００３８】
なお、本発明にかかる検査装置においては、上述した画像処理に限定されるものではなく、平均を算出する中心画素と周辺画素の重み付けを変更した画像処理により補正するようにしてもよい。
【００３９】
そして、ＣＰＵ３１は、欠陥画像及び参照画像のデータのぼけ評価値を同程度となるような補正後で、欠陥画像及び参照画像のデータを補正画像データ記憶部３４に記憶させる。
【００４０】
なお、画像処理部３には、例えば、マウス等のポインティングデバイスやキーボード等からなる入力装置（図示せず。）が接続されており、この入力装置は、ＣＣＤカメラ１１から取り込んだ欠陥画像及び参照画像のデータのぼけの度合いの補正に必要な指示を、画像処理部３に対して入力できるようになっている。
【００４１】
また、画像処理部３には、例えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ等からなる表示装置（図示せず。）が接続されており、この表示装置に、ＣＣＤカメラ１１から転送された画像の処理結果等を表示できるようになっている。
【００４２】
上述したような画像処理部３は、ＣＰＵ３１による画像処理の結果である補正された欠陥画像及び参照画像のデータを、補正画像データ記憶部３４から呼び出し、出力インターフェイス３６を介して、欠陥検出分類部４に転送する。
【００４３】
欠陥検出分類部４は、欠陥パターンデータベース（図示せず。）と接続され、画像処理部３で処理された欠陥画像及び参照画像のデータを演算し、欠陥を抽出する。ここで、欠陥パターンデータベースは、過去の知見において得られた欠陥パターンのデータベースである。
【００４４】
上記欠陥検出分類部４は、例えば、画像処理部３で処理された欠陥があるデバイスパターンの画像である欠陥画像のデータと、正しいデバイスパターンの画像である参照画像のデータとを比較し、これらの差分をとることにより欠陥を抽出する。
【００４５】
次に、欠陥検出分類部４は、欠陥パターンデータベースから欠陥パターンを呼び出し、上記の処理で抽出された欠陥パターンと特徴の合うものを検索する。また、欠陥検出分類部４は、検索の結果、欠陥パターンデータベースと特徴が合致したものにおいて、何による欠陥かが分類され出力される。
【００４６】
なお、欠陥検出分類部４には、例えば、マウス等のポインティングデバイスやキーボード等からなる入力装置（図示せず。）が接続されており、この入力装置により、欠陥検出分類部４を制御するために必要な指示を、欠陥検出分類部４に対して入力できるようになっている。
【００４７】
また、欠陥検出分類部４には、例えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ等からなる表示装置（図示せず。）が接続されており、この表示装置に、欠陥検出分類部４が検出分類した結果等を表示できるようになっている。
【００４８】
ここで、例えば、画像撮像部２と画像処理部３と欠陥検出分類部４とにそれぞれ接続された入力装置及び／又は表示装置のうち共有できるものは、統合して一つのものを使用してもよい。
【００４９】
本発明に係る検査装置１は、上述した画像の補正処理により、欠陥の誤検出を減少させ、半導体ウェハ５等の検査対象の欠陥をより正確に検出することができる。また、検査装置１は、この処理により、機械的なステージ６を操作するオートフォーカス機能による補正ではなく、画像処理部３内のＣＰＵ３１上で計算処理するために、ステージ６の移動を調整するより早く、個別に調整することができる。
【００５０】
なお、本発明に係る検査装置１において、上記ぼけ評価値を計算する際にＣＰＵ３１の処理能力に対して画像データの大きさが大きすぎる場合には、このＣＰＵ３１の処理能力において十分な速さで処理できる程度の画像データの大きさにサンプリングしてもよい。このサンプリングは、画像データの縦横を所定の間隔をおいてデータを取り出し、取り出したデータを再び画像とする方法である。
【００５１】
上記検査装置１において、上述したサンプリング処理をすることにより、画像処理部３内のＣＰＵ３１は、所定の時間内でぼけ評価値を計算することができるようになり、サンプリング処理をしない場合と比較して、ぼけ評価値を計算する時間の短縮ができ、検査装置１の性能を総合的に向上することができる。
【００５２】
さらに、本発明に係る検査装置１において、上述した画像処理部３におけるぼけの度合いの補正処理を常に施しても、欠陥の検出自体には問題がないが、処理時間が増大する。このため、詳細を後述するように、処理前の欠陥画像及び参照画像のデータのぼけ評価値の差が、所定の基準値Ｋを超えない範囲である場合は、処理を施さないほうが検査装置１の総合的な性能の向上が期待できる。なお、基準値Ｋは、あらかじめ定めておく値で、検査装置１の諸条件によって決まる。
【００５３】
ここで、上述した検査装置１の動作の流れを、フローチャートとして図６及至図８に示す。以下において、図６及至図８のフローチャートを参照して、さらに詳細に説明する。
【００５４】
まず、ステップＳ１では、画像撮像部２内の制御部７からの制御により、検査用ステージ６を移動し、半導体ウェハ５を半導体ウェハ５表面に対して水平面内で欠陥画像を撮像するために適切な位置に配置する。
【００５５】
次に、ステップＳ２では、制御部７からの制御により、検査用ステージ６を移動し、半導体ウェハ５を半導体ウェハ５表面に対して垂直方向に移動させ、オートフォーカス機能を調整する。
【００５６】
次に、ステップＳ３では、光学ユニット９内のＣＣＤカメラ１１により、検査用ステージ６上の半導体ウェハ５のデバイスパターンを撮像する。なお、このときに、制御部７からの制御により、照明光源８から照明光が照射されており、半導体ウェハ５は、照明光により照らされている。
【００５７】
次に、ステップＳ４において、ＣＣＤカメラ１１により撮像された欠陥画像は、２次元配列のデータとして、ＣＣＤカメラ１１から画像処理部３に転送される。
【００５８】
次に、ステップＳ５において、画像処理部３は、ＣＣＤカメラ１１から入力インターフェイス３５を介して転送された欠陥画像のデータを、画像処理部３内の画像データ記憶部３２に記憶する。
【００５９】
次に、ステップＳ６では、画像撮像部２内の制御部７からの制御により、検査用ステージ６を移動し、半導体ウェハ５を半導体ウェハ５表面に対して水平面内で参照画像を撮像するために適切な位置に配置する。
【００６０】
次に、ステップＳ７では、制御部７からの制御により、検査用ステージ６を移動し、半導体ウェハ５を半導体ウェハ５表面に対して垂直方向に移動させ、オートフォーカス機能を調整する。
【００６１】
次に、ステップＳ８では、光学ユニット９内のＣＣＤカメラ１１により、検査用ステージ６上の半導体ウェハ５のデバイスパターンを撮像する。なお、このときに、制御部７からの制御により、照明光源８から照明光が照射されており、半導体ウェハ５は、照明光により照らされている。
【００６２】
次に、ステップＳ９において、ＣＣＤカメラ１１により撮像された参照画像は、２次元配列のデータとして、ＣＣＤカメラ１１から画像処理部３に転送される。
【００６３】
次に、ステップＳ１０において、画像処理部３は、ＣＣＤカメラ１１から入力インターフェイス３５を介して転送された参照画像のデータを、画像処理部３内の画像データ記憶部３２に記憶する。
【００６４】
次に、ステップＳ１１では、画像処理部３内の補正用プログラム記憶部３３から、すでに記憶されている画像補正用プログラムをＣＰＵ３１の命令により呼び出す。次に、図７のステップＳ１２に進む。
【００６５】
ステップＳ１２では、画像補正用プログラムの実行により、画像データのデータ量と、画像処理部３内のＣＰＵ３１の処理能力とを比較し、このＣＰＵ３１を使用して十分な速さで画像処理できるかを計算する。ここで、ＣＰＵ３１の処理能力が十分でない場合すなわちＣＰＵ３１の処理能力に対し画像サイズが大きい場合は、ステップＳ１３に進む。一方、ＣＰＵ３１の処理能力が十分である場合すなわちＣＰＵ３１の処理能力に対し画像サイズが小さい場合は、ステップＳ１６に進む。
【００６６】
ステップＳ１３では、画像の特徴を損なわない程度に間引いて計算するサンプリング処理をＣＰＵ３１において実行し、画像データのデータ量を少なくする。サンプリング方法としては、例えば、画像データの縦横を所定の間隔をおいてデータを取り出し、取り出したデータを再び画像化する方法である。次に、ステップＳ１４に進む。
【００６７】
ステップＳ１４では、サンプリングされた欠陥画像のデータのぼけ評価値Ｆｄを計算する。次に、ステップＳ１５に進む。
【００６８】
ステップＳ１５では、サンプリングされた参照画像のデータのぼけ評価値Ｆｒを計算する。次に、ステップＳ１８に進む
ステップＳ１６では、欠陥画像のデータのぼけ評価値Ｆｄを計算する。次に、ステップＳ１７に進む。
【００６９】
ステップＳ１７では、参照画像のデータのぼけ評価値Ｆｒを計算する。次に、ステップＳ１８に進む。
【００７０】
ステップＳ１８では、欠陥画像と参照画像のぼけ評価値を比較し、基準値をＫとして、Ｆｄ＞Ｆｒ＋Ｋである場合はステップＳ１９へ進む。Ｆｄ≦Ｆｒ＋Ｋである場合はステップＳ２０へ進む。
【００７１】
ステップＳ１９では、欠陥画像の全ての画素データに対して、〔Ｐｎ２＝Ｐｎの周囲５×５画素の平均値〕とする計算を行い欠陥画像をぼかす。次に、図８のステップＳ２２に進む。
【００７２】
ステップＳ２０では、欠陥画像と参照画像のぼけ評価値を比較し、基準値をＫとして、Ｆｒ＞Ｆｄ＋Ｋである場合はステップＳ２１へ進む。Ｆｒ≦Ｆｄ＋Ｋである場合は、図８のステップＳ２２へ進む。
【００７３】
ステップＳ２１では、参照画像の全ての画素データに対して、〔Ｐｎ２＝Ｐｎの周囲５×５画素の平均値〕とする計算を行い参照画像をぼかす。次に、図８のステップＳ２２に進む。
【００７４】
ステップＳ２２では、ＣＰＵ３１による補正後の欠陥画像及び参照画像のデータを補正画像データ記憶部３４に記憶し、ステップＳ２３へ進む。
【００７５】
次に、ステップＳ２３では、画像処理による補正後の欠陥画像及び参照画像のデータは、ＣＰＵ３１により出力インターフェイス３６を通し欠陥検出分類部４に送信される。
【００７６】
次に、ステップＳ２４では、欠陥検出分類部４にて画像処理部３から画像データを受け取り、欠陥画像及び参照画像の差をとることにより欠陥を抽出し、欠陥検出を行う。
【００７７】
次に、ステップＳ２５では、検出された欠陥パターンを欠陥検出分類部４が、欠陥データベース内のパターンと比較する。
【００７８】
次に、ステップＳ２６では、欠陥検出分類部４により、比較された欠陥パターンは、どの種類の欠陥であるかを分類する。
【００７９】
次に、ステップＳ２７では、欠陥検出分類部４により、分類された結果を表示装置に出力する。
【００８０】
以上のような流れにより、本発明を適用した検査装置１は、画像データのぼけの度合いを補正し欠陥の誤検出を減少させることにより、欠陥検出分類処理の精度と速度を向上させることができる。
【００８１】
なお、カラー画像を検査に用いる場合においては、赤，緑，青各色のぼけ方があまり変わらないので、各色ごとの補正ではなく、一定の補正で十分な効果を得ることができる。
【００８２】
【発明の効果】
以上で説明したように、本発明に係る検査装置は、撮像した画像がぼけているために欠陥を適切に検出できないような場合、本発明によって、画像のぼけの度合いを補正する。この補正により、ぼけによる誤検出を減少させ、検査装置の性能を総合的に向上する事ができる。また、画像処理による補正は、処理用コンピュータの中で行われることにより、機械的に検査用ステージを動かしオートフォーカスを行う時間が省略でき、処理速度を向上できる。また、必要とされる補正量の大きさで、処理の可否を判断するので、処理時間を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した検査装置の構成略図である。
【図２】本発明を適用した画像撮像部内の光学ユニットを示す概略図である。
【図３】本発明を適用した画像処理部内の構成を示す概略図である。
【図４】本発明を適用した画像データのぼけ度合いを計算する処理の概略図である。
【図５】本発明を適用した画像データをぼかす処理の概略図である。
【図６】本発明を適用した処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明を適用した処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】本発明を適用した処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
２ 画像撮像部、３ 画像処理部、４ 欠陥検出分類部、３１ ＣＰＵ、３２画像データ記憶部、３３ 補正用プログラム記憶部、３４ 補正画像データ記憶部、３５ 入力インターフェイス、３６ 出力インターフェイス
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、半導体ウェハに生じる欠陥の検査を行う検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスは、半導体ウェハ上に微細なデバイスパターンを形成することにより作製される。このようなデバイスパターンを形成するときに、半導体ウェハ上に塵埃等が付着したり、傷が付いたりして、欠陥が生じることがある。このような欠陥が生じた半導体デバイスは、不良デバイスとなり、歩留まりを低下させる。
【０００３】
したがって、製造ラインの歩留まりを高い水準で安定させるためには、塵埃や傷等によって発生する欠陥を早期に発見し、その原因を突き止め、製造設備や製造プロセスに対して有効な対策を講じることが好ましい。
【０００４】
そこで、近年、半導体ウェハ表面を撮像し、撮像した画像に基づき画像処理を行い、半導体ウェハに生じている欠陥の種類を自動判別する検査装置が提案されている。
【０００５】
この検査装置は、欠陥が検出された場合には、その欠陥が何であるかを調べて分類分けを行い、その欠陥の原因となった設備やプロセスを特定するようにしている。また、上記検査装置は、いわば光学顕微鏡を用いた装置であり、欠陥を拡大して見ることで、この欠陥が何であるかを識別するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のような検査装置を用いて半導体ウェハを検査する場合は、半導体ウェハ上に生成された膜の厚みやオートフォーカスのばらつきが被写界深度に収まらないような場合において、画像にぼけが生じる。この検査装置は、極端な場合において、画像のぼけにより欠陥を誤検出するといった課題を抱えている。これは、画像のぼけを欠陥として検出してしまうためである。
【０００７】
本発明は、このような実情を鑑みてなされたものであり、半導体ウェハ等の検査対象の欠陥をより正確に検出することができる検査装置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】
本発明に係る検査装置は、検査対象の画像をもとに検査対象に生じた欠陥を検査する検査装置であり、検査対象の画像を撮像し、画像データを生成する画像撮像手段と、画像撮像手段により撮像されて生成された検査対象の画像データを処理する画像処理手段とを備える。また、この検査装置の検査対象の画像データは、検査対象に生じた欠陥がある領域を撮像した欠陥画像データと、欠陥のない領域を撮像した参照画像データからなる。そして、この検査装置は、画像処理手段が画像撮像手段により撮像されて生成された検査対象の画像データから欠陥を検出する前処理として、欠陥画像データ及び参照画像データのデータ量と、画像処理手段の処理能力とを比較し、処理能力に対してデータ量が大きい場合、画像の特徴を損なわずに、欠陥画像データ及び参照画像データのデータ量が処理能力以下となるように、欠陥画像データ及び参照画像データの縦横を所定の間隔をおいてデータを取り出し、取り出されたデータを再び画像化するサンプリング処理を行い、次いで、サンプリング処理が行われた欠陥画像データ及び参照画像データのぼけの度合いを判断し、ぼけの度合いが小さい方の画像データのぼけの度合いを、ぼけの度合いが大きい方の画像データのぼけの度合いに合わせるように画像をぼかす処理を行い、処理能力に対してデータ量が小さい場合、サンプリング処理を施すことなく、欠陥画像データ及び参照画像データのぼけの度合いを判断し、ぼけの度合いが小さい方の画像データのぼけの度合いを、ぼけの度合いが大きい方の画像データのぼけの度合いに合わせるように画像をぼかす処理を行う。
【０００９】
以上のように構成された本発明に係る検査装置は、画像のぼけを補正する処理を行うことにより、誤検出を減少させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、ここでは、本発明を半導体ウェハの検査を行う検査装置に適用した例について具体的に説明するが、本発明は、この例に限定されるものではなく、微細形状を有する検査対象の検査を行う検査装置に広く適用することが可能である。
【００１１】
本発明を適用した検査装置を、図１に示す。この検査装置１は、所定のデバイスパターンが形成されてなる半導体ウェハ５の検査を行うものであり、この半導体ウェハ５のデバイスパターンを撮像し、撮像された半導体ウェハ５のデバイスパターンの画像データを必要に応じて補正処理することにより画像データを補正し、画像データを補正した後に欠陥抽出処理をし、半導体ウェハ５に欠陥が発見された場合に、この欠陥が何であるかを調べて分類分けを行う。また、この検査装置１は、半導体ウェハ５上で欠陥がある領域と欠陥のない領域とをそれぞれ撮像し、これらの画像をそれぞれ欠陥画像及び参照画像と呼ぶ。
【００１２】
上記検査装置１は、画像撮像手段である画像撮像部２と、画像処理手段である画像処理部３と、欠陥検出分類手段である欠陥検出分類部４とを備える。以下において、それぞれの部位について詳細に説明する。
【００１３】
画像撮像部２は、所定のデバイスパターンが形成されてなる半導体ウェハ５を支持する検査用ステージ６を備える。この半導体ウェハ５は、検査用ステージ６の上部に吸着されることになる。そして、検査用ステージ６は、画像撮像部２を制御する制御部７に接続されており、制御部７からの制御に応じて、半導体ウェハ５を半導体ウェハ５表面に対し水平面内で適切な位置へと移動させる。さらに、検査用ステージ６は、制御部７からの制御に応じて、半導体ウェハ５の欠陥画像及び参照画像をより正確に撮像するために、半導体ウェハ５を半導体ウェハ５表面に対して垂直方向に移動させる。制御部７は、検査用ステージ６を制御し、欠陥画像及び参照画像を撮像するための光学系である光学ユニット９に対して適切な距離となるように自動調整をするオートフォーカス処理をする。
【００１４】
また、画像撮像部２は、半導体ウェハ５を照らすための照明光を出射する照明光源８を備え、この照明光源８は、半導体ウェハ５を照らすための照明光を出射する。上記照明光源８は、画像撮像部２を制御する制御部７に接続され、制御部７からの制御により、出射する出力を調整する。なお、照明光源８には、例えば、波長が２６６ｎｍの深紫外レーザ光線を連続発振することが可能な光源を用いる。
【００１５】
さらに、画像撮像部２は、半導体ウェハ５のデバイスパターンを撮像する光学ユニット９を備え、この光学ユニット９は、図２に示すように、いわゆる電荷結合素子であるＣＣＤ（charge copuled device）カメラ１１と、レンズ１２，１３，１４，１５と、ハーフミラー１６とを備えて構成される。上記ＣＣＤカメラ１１は、照明光源８からの照明光により照明された半導体ウェハ５のデバイスパターンを拡大した欠陥画像及び参照画像を撮像する。また、ＣＣＤカメラ１１は、画像処理部３と接続され、撮像したデバイスパターンを拡大した欠陥画像及び参照画像をデータとして画像処理部３に転送する。
【００１６】
上記照明光源８と光学ユニット９とは、照明光を伝達するための光ファイバ１０により接続される。照明光源８は、光ファイバ１０を通して照明光を光学ユニット９へ伝達し、光学ユニット９内部を通して半導体ウェハ５に照射する。
【００１７】
ここで、上述した、光学ユニット９内部での照明光の進行経路の概略は、図２に示す。まず、照明光源８から光ファイバ１０を通して照明光が照射される。光ファイバ１０を通り光学ユニット９内部に進入した照明光は、レンズ１２を透過し、次にレンズ１３を透過する。次に、照明光は、ハーフミラー１６で反射し、対物レンズであるレンズ１４を透過して半導体ウェハ５に照射される。半導体ウェハ５で反射された反射光は、レンズ１４を透過し、ハーフミラー１６を透過する。さらに、反射光は、レンズ１５により、ＣＣＤカメラ１１のチップ面に半導体ウェハ５のデバイスパターンを結像する。
【００１８】
また、画像撮像部２は、図１に示すように、制御部７を備え、この制御部７は、検査用ステージ６と、照明光源８とに接続されており、検査用ステージ６と、照明光源８とを制御する。この制御部７は、検査用ステージ６と、照明光源８とに制御信号を送信し、上述したようにそれぞれの制御を行う。
【００１９】
なお、画像撮像部２には、例えば、マウス等のポインティングデバイスやキーボード等からなる入力装置（図示せず。）が接続されており、この入力装置により、検査用ステージ６，照明光源８の各種機器等を制御するために必要な指示を、制御部７に対して入力できるようになっている。
【００２０】
また、画像撮像部２には、例えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ等からなる表示装置（図示せず。）が接続されており、この表示装置に、半導体ウェハ５のデバイスパターンの撮像時の各種条件等を表示できるようになっている。
【００２１】
画像処理部３は、図３に示すように、中央処理装置であるＣＰＵ（central processing unit）３１と、ＣＣＤカメラ１１により撮像された半導体ウェハ５のデバイスパターンを拡大した欠陥画像及び参照画像のデータを記憶する画像データ記憶部３２と、これら欠陥画像及び参照画像のデータのぼけの度合いを計算しぼけの度合いが小さい方の画像に対しぼけの度合いが大きい方の画像と同程度のぼけの度合いとする補正をするためのプログラムが格納された補正用プログラム記憶部３３と、上記の補正後の欠陥画像及び参照画像のデータを記憶する補正画像データ記憶部３４と、入力を制御する入力インターフェイス３５と、出力を制御する出力インターフェイス３６とを備えている。
【００２２】
画像処理部３は、ＣＣＤカメラ１１により撮像された半導体ウェハ５のデバイスパターンを拡大した欠陥画像及び参照画像のデータから欠陥を検出分類する前処理として、これら欠陥画像及び参照画像のぼけの度合いを計算し、欠陥画像及び参照画像のぼけの度合いを比較し、ぼけの度合いが小さい方の画像をぼけの度合いが大きい方の画像と同程度のぼけの度合いとする補正をする。ここで、欠陥画像及び参照画像のデータのどちらか一方がぼけの補正をされるが、補正をされた画像データと補正をされなかったもう一方の画像データとを合せて補正後の画像データとしている。
【００２３】
ＣＰＵ３１は、画像データ記憶部３２と、補正用プログラム記憶部３３と、補正画像データ記憶部３４と、入力インターフェイス３５と、出力インターフェイス３６とに接続されている。
【００２４】
また、ＣＰＵ３１は、ＣＣＤカメラ１１により撮像された半導体ウェハ５のデバイスパターンの欠陥画像及び参照画像のデータを、入力インターフェイス３５を介して取得し画像データ記憶部３２に記憶させる。さらに、ＣＰＵ３１は、補正用プログラム記憶部３３より、補正用プログラムを呼び出し、欠陥画像及び参照画像のデータのぼけの度合いを計算し、欠陥画像及び参照画像のぼけの度合いを比較し、ぼけの度合いが小さい方の画像をぼけの度合いが大きい方の画像と同程度のぼけの度合いとする補正をするために画像処理の演算をし、上記の補正後の欠陥画像及び参照画像のデータを補正画像データ記憶部３４に記憶させ、画像データや情報の出力を出力インターフェイス３６を介して行う。
【００２５】
画像データ記憶部３２は、ＣＣＤカメラ１１で撮像された半導体ウェハ５のデバイスパターンの欠陥画像及び参照画像のデータを記憶する。なお、画像データ記憶部３２は、例えば、書き換え可能であるＲＡＭ（random access memory）を用いる。
【００２６】
補正用プログラム記憶部３３は、欠陥画像及び参照画像のデータのぼけの度合いを計算し、欠陥画像及び参照画像のぼけの度合いを比較し、ぼけの度合いが小さい方の画像をぼけの度合いが大きい方の画像と同程度のぼけの度合いとする補正をするための補正用プログラムを記憶している。この補正用プログラムは、ＣＰＵ３１の命令に従い呼び出される。なお、補正用プログラム記憶部３３は、例えば、書き換え可能であるＲＡＭや、書き換え不可能であるＲＯＭ（read only memory）を用いる。
【００２７】
補正画像データ記憶部３４は、上述した補正用プログラムの実行によりぼけの度合いを補正された欠陥画像及び参照画像のデータを記憶する。
【００２８】
なお、システム構成によっては、画像データ記憶部３２と、補正用プログラム記憶部３３と、補正画像データ記憶部３４とを統合し、一つの記憶部を使用してもよい。
【００２９】
ここで、上述した欠陥画像及び参照画像のデータのぼけの度合いを計算しぼけの度合を補正する画像処理の方法について、以下で詳しく説明する。
【００３０】
この画像処理は、補正用プログラムに基づいてＣＰＵ３１により実行される。まず、上記画像処理部３は、画像データ記憶部３２に記憶された画像データのぼけの度合いを示す値であるぼけ評価値をＣＰＵ３１を用いて計算する。ここで、ぼけ評価値とは、コントラスト等を用いて表されるものであり、例えば、欠陥画像及び参照画像のデータから各画素と上下左右に隣り合う画素との明るさの差を求めこの差の最大値とする。また、他の簡単な方法を用いてもよい。
【００３１】
ここで、画像処理部３は、ＣＰＵ３１により計算した結果に基づき、欠陥画像及び参照画像のデータのぼけ評価値を計算し、例えば、以下のような計算処理をＣＰＵ３１が実行することで欠陥画像及び参照画像のぼけ評価値を同程度とする補正をする。
【００３２】
まず、検査を行う検査対象の欠陥画像及び参照画像のデータの各画素ごとの明るさと、この画素と上下左右に隣り合う画素の明るさとを比較しこの差を求める。これは、図４に示すように、ある中心画素をＥ０とし、この画素を中心に上下左右に隣り合う画素Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４として、画素Ｅ０の明るさと各画素Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４との明るさの差を計算するのである。
【００３３】
次に、この計算処理を画像データの全画素に対して行い、その最大値を求める。ただし、画像データの端や四隅では、上下左右の全てに対し隣り合う画素があるわけではないので、隣り合う画素とだけ明るさを比較しこの差を求める。そして、この差の最大値を、各欠陥画像及び参照画像ごとに求め、この最大値をぼけ評価値とする。
【００３４】
次に、欠陥画像及び参照画像のデータのぼけ評価値の大小を比較する。そして、ぼけの度合いが小さい、すなわちぼけ評価値が大きい方の画像データに対して、ぼけの度合いの大きい、すなわちぼけ評価値が小さい方の画像データとぼけの度合いを同程度とする補正をする。言い換えると、ぼけの度合いの小さい方の画像を画像処理によりわざとぼかし、欠陥画像及び参照画像のぼけの度合いを同程度にするのである。
【００３５】
この画像処理は、例えば図５に示すように、画像処理を施す欠陥画像又は参照画像のデータのある中心画素Ｒ０の明るさを、この中心画素Ｒ０を中心として周囲５×５画素Ｒ１の明るさの平均値とし、欠陥画像又は参照画像のデータの全画素に対してこの計算をすることにより、画像全体をぼかす補正ををする。
【００３６】
具体的には、補正後の画素の明るさをＰｎ２とし、補正前の画素の明るさをＰｎとすると、〔Ｐｎ２＝Ｐｎの周囲５×５画素の平均〕とする計算をする。ここでｎは画素ナンバーであり、この画素ナンバーとは、２次元配列の数値である欠陥画像及び参照画像のデータの各画素ごとに番号を付したものである。
【００３７】
なお、上記の補正において、平均を計算する領域を周囲５×５画素としているが、ｍ×ｍ画素としてもよい。ここで、ｍは、自然数であり、補正をする度合いにより値を変えることができるようになっている。本発明に係る検査装置１は、平均を計算する領域をｍの調整により変化させることで、効果的な補正を行うことができる。
【００３８】
なお、本発明にかかる検査装置においては、上述した画像処理に限定されるものではなく、平均を算出する中心画素と周辺画素の重み付けを変更した画像処理により補正するようにしてもよい。
【００３９】
そして、ＣＰＵ３１は、欠陥画像及び参照画像のデータのぼけ評価値を同程度となるような補正後で、欠陥画像及び参照画像のデータを補正画像データ記憶部３４に記憶させる。
【００４０】
なお、画像処理部３には、例えば、マウス等のポインティングデバイスやキーボード等からなる入力装置（図示せず。）が接続されており、この入力装置は、ＣＣＤカメラ１１から取り込んだ欠陥画像及び参照画像のデータのぼけの度合いの補正に必要な指示を、画像処理部３に対して入力できるようになっている。
【００４１】
また、画像処理部３には、例えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ等からなる表示装置（図示せず。）が接続されており、この表示装置に、ＣＣＤカメラ１１から転送された画像の処理結果等を表示できるようになっている。
【００４２】
上述したような画像処理部３は、ＣＰＵ３１による画像処理の結果である補正された欠陥画像及び参照画像のデータを、補正画像データ記憶部３４から呼び出し、出力インターフェイス３６を介して、欠陥検出分類部４に転送する。
【００４３】
欠陥検出分類部４は、欠陥パターンデータベース（図示せず。）と接続され、画像処理部３で処理された欠陥画像及び参照画像のデータを演算し、欠陥を抽出する。ここで、欠陥パターンデータベースは、過去の知見において得られた欠陥パターンのデータベースである。
【００４４】
上記欠陥検出分類部４は、例えば、画像処理部３で処理された欠陥があるデバイスパターンの画像である欠陥画像のデータと、正しいデバイスパターンの画像である参照画像のデータとを比較し、これらの差分をとることにより欠陥を抽出する。
【００４５】
次に、欠陥検出分類部４は、欠陥パターンデータベースから欠陥パターンを呼び出し、上記の処理で抽出された欠陥パターンと特徴の合うものを検索する。また、欠陥検出分類部４は、検索の結果、欠陥パターンデータベースと特徴が合致したものにおいて、何による欠陥かが分類され出力される。
【００４６】
なお、欠陥検出分類部４には、例えば、マウス等のポインティングデバイスやキーボード等からなる入力装置（図示せず。）が接続されており、この入力装置により、欠陥検出分類部４を制御するために必要な指示を、欠陥検出分類部４に対して入力できるようになっている。
【００４７】
また、欠陥検出分類部４には、例えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ等からなる表示装置（図示せず。）が接続されており、この表示装置に、欠陥検出分類部４が検出分類した結果等を表示できるようになっている。
【００４８】
ここで、例えば、画像撮像部２と画像処理部３と欠陥検出分類部４とにそれぞれ接続された入力装置及び／又は表示装置のうち共有できるものは、統合して一つのものを使用してもよい。
【００４９】
本発明に係る検査装置１は、上述した画像の補正処理により、欠陥の誤検出を減少させ、半導体ウェハ５等の検査対象の欠陥をより正確に検出することができる。また、検査装置１は、この処理により、機械的なステージ６を操作するオートフォーカス機能による補正ではなく、画像処理部３内のＣＰＵ３１上で計算処理するために、ステージ６の移動を調整するより早く、個別に調整することができる。
【００５０】
なお、本発明に係る検査装置１において、上記ぼけ評価値を計算する際にＣＰＵ３１の処理能力に対して画像データの大きさが大きすぎる場合には、このＣＰＵ３１の処理能力において十分な速さで処理できる程度の画像データの大きさにサンプリングしてもよい。このサンプリングは、画像データの縦横を所定の間隔をおいてデータを取り出し、取り出したデータを再び画像とする方法である。
【００５１】
上記検査装置１において、上述したサンプリング処理をすることにより、画像処理部３内のＣＰＵ３１は、所定の時間内でぼけ評価値を計算することができるようになり、サンプリング処理をしない場合と比較して、ぼけ評価値を計算する時間の短縮ができ、検査装置１の性能を総合的に向上することができる。
【００５２】
さらに、本発明に係る検査装置１において、上述した画像処理部３におけるぼけの度合いの補正処理を常に施しても、欠陥の検出自体には問題がないが、処理時間が増大する。このため、詳細を後述するように、処理前の欠陥画像及び参照画像のデータのぼけ評価値の差が、所定の基準値Ｋを超えない範囲である場合は、処理を施さないほうが検査装置１の総合的な性能の向上が期待できる。なお、基準値Ｋは、あらかじめ定めておく値で、検査装置１の諸条件によって決まる。
【００５３】
ここで、上述した検査装置１の動作の流れを、フローチャートとして図６及至図８に示す。以下において、図６及至図８のフローチャートを参照して、さらに詳細に説明する。
【００５４】
まず、ステップＳ１では、画像撮像部２内の制御部７からの制御により、検査用ステージ６を移動し、半導体ウェハ５を半導体ウェハ５表面に対して水平面内で欠陥画像を撮像するために適切な位置に配置する。
【００５５】
次に、ステップＳ２では、制御部７からの制御により、検査用ステージ６を移動し、半導体ウェハ５を半導体ウェハ５表面に対して垂直方向に移動させ、オートフォーカス機能を調整する。
【００５６】
次に、ステップＳ３では、光学ユニット９内のＣＣＤカメラ１１により、検査用ステージ６上の半導体ウェハ５のデバイスパターンを撮像する。なお、このときに、制御部７からの制御により、照明光源８から照明光が照射されており、半導体ウェハ５は、照明光により照らされている。
【００５７】
次に、ステップＳ４において、ＣＣＤカメラ１１により撮像された欠陥画像は、２次元配列のデータとして、ＣＣＤカメラ１１から画像処理部３に転送される。
【００５８】
次に、ステップＳ５において、画像処理部３は、ＣＣＤカメラ１１から入力インターフェイス３５を介して転送された欠陥画像のデータを、画像処理部３内の画像データ記憶部３２に記憶する。
【００５９】
次に、ステップＳ６では、画像撮像部２内の制御部７からの制御により、検査用ステージ６を移動し、半導体ウェハ５を半導体ウェハ５表面に対して水平面内で参照画像を撮像するために適切な位置に配置する。
【００６０】
次に、ステップＳ７では、制御部７からの制御により、検査用ステージ６を移動し、半導体ウェハ５を半導体ウェハ５表面に対して垂直方向に移動させ、オートフォーカス機能を調整する。
【００６１】
次に、ステップＳ８では、光学ユニット９内のＣＣＤカメラ１１により、検査用ステージ６上の半導体ウェハ５のデバイスパターンを撮像する。なお、このときに、制御部７からの制御により、照明光源８から照明光が照射されており、半導体ウェハ５は、照明光により照らされている。
【００６２】
次に、ステップＳ９において、ＣＣＤカメラ１１により撮像された参照画像は、２次元配列のデータとして、ＣＣＤカメラ１１から画像処理部３に転送される。
【００６３】
次に、ステップＳ１０において、画像処理部３は、ＣＣＤカメラ１１から入力インターフェイス３５を介して転送された参照画像のデータを、画像処理部３内の画像データ記憶部３２に記憶する。
【００６４】
次に、ステップＳ１１では、画像処理部３内の補正用プログラム記憶部３３から、すでに記憶されている画像補正用プログラムをＣＰＵ３１の命令により呼び出す。次に、図７のステップＳ１２に進む。
【００６５】
ステップＳ１２では、画像補正用プログラムの実行により、画像データのデータ量と、画像処理部３内のＣＰＵ３１の処理能力とを比較し、このＣＰＵ３１を使用して十分な速さで画像処理できるかを計算する。ここで、ＣＰＵ３１の処理能力が十分でない場合すなわちＣＰＵ３１の処理能力に対し画像サイズが大きい場合は、ステップＳ１３に進む。一方、ＣＰＵ３１の処理能力が十分である場合すなわちＣＰＵ３１の処理能力に対し画像サイズが小さい場合は、ステップＳ１６に進む。
【００６６】
ステップＳ１３では、画像の特徴を損なわない程度に間引いて計算するサンプリング処理をＣＰＵ３１において実行し、画像データのデータ量を少なくする。サンプリング方法としては、例えば、画像データの縦横を所定の間隔をおいてデータを取り出し、取り出したデータを再び画像化する方法である。次に、ステップＳ１４に進む。
【００６７】
ステップＳ１４では、サンプリングされた欠陥画像のデータのぼけ評価値Ｆｄを計算する。次に、ステップＳ１５に進む。
【００６８】
ステップＳ１５では、サンプリングされた参照画像のデータのぼけ評価値Ｆｒを計算する。次に、ステップＳ１８に進む
ステップＳ１６では、欠陥画像のデータのぼけ評価値Ｆｄを計算する。次に、ステップＳ１７に進む。
【００６９】
ステップＳ１７では、参照画像のデータのぼけ評価値Ｆｒを計算する。次に、ステップＳ１８に進む。
【００７０】
ステップＳ１８では、欠陥画像と参照画像のぼけ評価値を比較し、基準値をＫとして、Ｆｄ＞Ｆｒ＋Ｋである場合はステップＳ１９へ進む。Ｆｄ≦Ｆｒ＋Ｋである場合はステップＳ２０へ進む。
【００７１】
ステップＳ１９では、欠陥画像の全ての画素データに対して、〔Ｐｎ２＝Ｐｎの周囲５×５画素の平均値〕とする計算を行い欠陥画像をぼかす。次に、図８のステップＳ２２に進む。
【００７２】
ステップＳ２０では、欠陥画像と参照画像のぼけ評価値を比較し、基準値をＫとして、Ｆｒ＞Ｆｄ＋Ｋである場合はステップＳ２１へ進む。Ｆｒ≦Ｆｄ＋Ｋである場合は、図８のステップＳ２２へ進む。
【００７３】
ステップＳ２１では、参照画像の全ての画素データに対して、〔Ｐｎ２＝Ｐｎの周囲５×５画素の平均値〕とする計算を行い参照画像をぼかす。次に、図８のステップＳ２２に進む。
【００７４】
ステップＳ２２では、ＣＰＵ３１による補正後の欠陥画像及び参照画像のデータを補正画像データ記憶部３４に記憶し、ステップＳ２３へ進む。
【００７５】
次に、ステップＳ２３では、画像処理による補正後の欠陥画像及び参照画像のデータは、ＣＰＵ３１により出力インターフェイス３６を通し欠陥検出分類部４に送信される。
【００７６】
次に、ステップＳ２４では、欠陥検出分類部４にて画像処理部３から画像データを受け取り、欠陥画像及び参照画像の差をとることにより欠陥を抽出し、欠陥検出を行う。
【００７７】
次に、ステップＳ２５では、検出された欠陥パターンを欠陥検出分類部４が、欠陥データベース内のパターンと比較する。
【００７８】
次に、ステップＳ２６では、欠陥検出分類部４により、比較された欠陥パターンは、どの種類の欠陥であるかを分類する。
【００７９】
次に、ステップＳ２７では、欠陥検出分類部４により、分類された結果を表示装置に出力する。
【００８０】
以上のような流れにより、本発明を適用した検査装置１は、画像データのぼけの度合いを補正し欠陥の誤検出を減少させることにより、欠陥検出分類処理の精度と速度を向上させることができる。
【００８１】
なお、カラー画像を検査に用いる場合においては、赤，緑，青各色のぼけ方があまり変わらないので、各色ごとの補正ではなく、一定の補正で十分な効果を得ることができる。
【００８２】
【発明の効果】
以上で説明したように、本発明に係る検査装置は、撮像した画像がぼけているために欠陥を適切に検出できないような場合、本発明によって、画像のぼけの度合いを補正する。この補正により、ぼけによる誤検出を減少させ、検査装置の性能を総合的に向上する事ができる。また、画像処理による補正は、処理用コンピュータの中で行われることにより、機械的に検査用ステージを動かしオートフォーカスを行う時間が省略でき、処理速度を向上できる。また、必要とされる補正量の大きさで、処理の可否を判断するので、処理時間を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した検査装置の構成略図である。
【図２】本発明を適用した画像撮像部内の光学ユニットを示す概略図である。
【図３】本発明を適用した画像処理部内の構成を示す概略図である。
【図４】本発明を適用した画像データのぼけ度合いを計算する処理の概略図である。
【図５】本発明を適用した画像データをぼかす処理の概略図である。
【図６】本発明を適用した処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明を適用した処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】本発明を適用した処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
２ 画像撮像部、３ 画像処理部、４ 欠陥検出分類部、３１ ＣＰＵ、３２画像データ記憶部、３３ 補正用プログラム記憶部、３４ 補正画像データ記憶部、３５ 入力インターフェイス、３６ 出力インターフェイス
Claims (2)
- 検査対象の画像をもとに上記検査対象に生じた欠陥を検査する検査装置において、
上記検査対象の画像を撮像し、画像データを生成する画像撮像手段と、
上記画像撮像手段により撮像されて生成された検査対象の画像データを処理する画像処理手段とを備え、
上記検査対象の画像データは、上記検査対象に生じた欠陥がある領域を撮像した欠陥画像データと、欠陥のない領域を撮像した参照画像データからなり、
上記画像処理手段は、上記画像撮像手段により撮像されて生成された検査対象の画像データから欠陥を検出する前処理として、上記欠陥画像データ及び上記参照画像データのデータ量と、該画像処理手段の処理能力とを比較し、
該処理能力に対して該データ量が大きい場合、該画像の特徴を損なわずに、上記欠陥画像データ及び上記参照画像データのデータ量が該処理能力以下となるように、上記欠陥画像データ及び上記参照画像データの縦横を所定の間隔をおいてデータを取り出し、該取り出されたデータを再び画像化するサンプリング処理を行い、次いで、サンプリング処理が行われた該欠陥画像データ及び該参照画像データのぼけの度合いを判断し、該ぼけの度合いが小さい方の画像データのぼけの度合いを、該ぼけの度合いが大きい方の画像データのぼけの度合いに合わせるように画像をぼかす処理を行い、
該処理能力に対して該データ量が小さい場合、該サンプリング処理を施すことなく、上記欠陥画像データ及び上記参照画像データのぼけの度合いを判断し、該ぼけの度合いが小さい方の画像データのぼけの度合いを、該ぼけの度合いが大きい方の画像データのぼけの度合いに合わせるように画像をぼかす処理を行う検査装置。 - 更に、欠陥パターンが格納された欠陥データベースに接続された欠陥検出分類手段を備え、
上記欠陥検出分類手段は、上記欠陥画像データと上記参照画像データとを比較し、該欠陥画像データと該参照画像データとの差分をとることにより欠陥パターンを抽出して、該欠陥パターンの検出を行い、該検出された欠陥パターンを、上記欠陥データベース内の欠陥パターンと比較し、該欠陥パターンの種類を分類し、分類された結果を表示装置に出力する請求項１記載の検査装置。
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