JP4741936B2 - データ処理装置，検査作業支援システム、およびデータ処理方法 - Google Patents

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条件決定作業の効率を支援するデータ処理装置，検査作
業支援システム、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、検査装置により検出された異物，パターン欠陥，外観不良等の欠陥を定量化し
、製造装置や製造環境に問題がないかを常時監視する必要がある。さらに観察装置により
欠陥の形状等を観察することにより、その欠陥が製品に致命的な影響を与えるものかどう
かを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
によって観察対象の欠陥位置や欠陥の種類の分類結果に偏りがあったり、観察すべき欠陥
の定義が一義に決まらない問題があった。最近では、これらの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）等の技術が導入され始めている。例えば、検査された部品（例えば半導
体ウエハー上に形成されたチップのパターン）を、ＳＥＭ（Scanning Electron
Microscopy、走査型電子顕微鏡）を応用したＳＥＭ式観察装置を用いて観察、すなわちレ
ビューするに当たり、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えるよう
にするシステムが工夫されている（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によって抽出できる欠陥とできない欠陥がある。この
ような状況の中で、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、一度にまとめて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）機能により検査中に欠陥を分類してノイズを除去する手法
が知られている。しかし、検査装置での欠陥検出条件や、ノイズを除去するためにＲＤＣ
機能を働かせるときの条件を決めるために、検査装置から出力されるできるだけ多くの情
報と、観察装置から出力されるできるだけ多くの情報とを突合せする必要がある。検査装
置から出力された欠陥ＩＤ(Identification number) 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が（例
えば、特許文献２参照）、上記のＲＤＣ機能までは考慮されていない。

特開平１０−１３５２８８号公報 特開２００１−１５６１４１号公報（図２）

前述のように歩留まりを向上させる上で外観不良を検出する作業は大変重要である。一
方、半導体デバイスの微細化に伴い、より外観不良を検出できる能力，性能が検査装置に
求められ、高感度に外観不良を検出できる検査装置が登場してきている。この高感度化に
より、微小欠陥の検出が可能になるに伴い、検出される欠陥数は膨大なものとなってきて
いる。外観不良の形状を確認するレビュー作業で確認しなければならない欠陥数もそれに
ともない膨大なものとなり、検査，ＲＤＣ条件出しにフィードバックしなくてはならない
情報量は爆発的に増加し、正確に検査条件を決めることはますます困難になってきている
。従来、検査装置からの情報と観察装置からの情報の突合せ作業は、人間の手によること
が多かったため、作業をする人間によりその突合せ方法が異なったり、突合わせた結果に
もとづいて確定した検査条件にばらつきが出る問題があった。

本発明の目的は、検査条件を決めるための指針となる情報を容易に得るようにすること
である。また、検査条件決定までの時間を短くして欠陥抽出の効率化を図ることである。

本発明の実施態様は、検査装置及び観察装置とネットワークで接続されたデータ処理装
置が検査装置と観察装置から出力される欠陥情報や画像情報を自動的に受信し、検査装置
から出力される欠陥，画像，特徴量情報と、観察装置で観察した欠陥，画像，特徴量情報
との突合せをデータ処理装置で行い、データ処理装置の画面上で整理して並べて表示する
ものである。

本発明によれば、検査条件を決めるための指針となる情報を容易に得るようにでき、検
査条件決定までの時間を短くして欠陥抽出の効率化を図ることができる。

本発明の全体構成を図１および図２を用いて説明する。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からのデータに基づき外観不良の観察、すなわちレ
ビューを行う観察装置２を設置する。外観検査装置１，観察装置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外観検査装
置１まで運ばれて検査処理が行われる。

外観検査を行った際の欠陥情報２１はロット番号とウエハ番号と検査工程と検査日時を
用いてデータ処理装置３で管理される。欠陥情報には、例えば、欠陥座標情報，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３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。従来技術での検査装置から出力さ
れた欠陥情報は、主に欠陥ＩＤとその座標，大きさなどだけであった。

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観察装置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とウエハ番号と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座標情報２２ｂまたは２３ｂが光学
式観察装置２４またはＳＥＭ式観察装置２５に通信回線４を通して送られる。

抽出された欠陥座標情報２２ｂまたは２３ｂに基づいて、光学式観察装置２４または
ＳＥＭ式観察装置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観察装
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または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。

図４，図５を用いて、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、
及び観察装置側から出力されたＡＤＲ／ＡＤＣ情報を、本発明のデータ処理装置上でどの
ように表示させるかについて説明する。

検査装置側から出力された多量の検査／画像データ、及び観察装置側から出力された多
量のＡＤＲ／ＡＤＣ情報を並べて表示されるために、データ処理装置上に図４に示す画面
３０が用意されている。

画面３０は、検査装置側から出力された欠陥ＩＤを表示する欠陥ＩＤ表示欄３４とADR
画像３５，欠陥特徴量情報３８，観察装置側から出力されたＡＤＲ画像３６，ＡＤＣ分類
情報３７が表題３９の下に一覧表示された、スクロールバー４７で任意の場所を表示可能
な表３１と、表示させる画像選択のためのプルダウンメニュー３２，３３，表示倍率を変
更するための表示倍率設定部４６，表示させる情報を絞り込むためのダイ座標指定表示部４０，おのおのの欠陥に対して詳細情報を個別に表示させるためのボタン４１，表示させる欠陥の特徴量範囲を選択するためのボタン４２，表示させている欠陥の特徴量グラフを表示させるためのボタン４３，表３１に表示させる欠陥特徴量を選択するためのボタン
４４，表３１をプリンターで印刷するためのボタン４５，表示させる欠陥情報を選択するためのボタンとして直接欠陥を選択するためのボタン４８で構成されている。表３１中には、複数の検査条件で行われた欠陥に対して座標を突合せし、同じ欠陥と判断された欠陥に関しては、表３１中の同じ列に並べてそれらの情報が表示される。ＡＤＲ画像３５，
ＡＤＲ画像３６のように画像データをもっている欠陥ＩＤのところは画像が表示されるが、画像データをもっていない欠陥ＩＤのところは空白になっている。

任意の場所を容易に表示させるための手段としては、スクロールバー４７と、さらに画
面表示倍率を変更するための表示倍率設定部４６が本画面中に用意されている。表示倍率は任意に設定可能であり、表３１のより広い範囲を図５のように表示させることが可能である。

表３１は、表題３９をクリックすることで、その表中に含まれる情報がクリックした表
題の情報に基づいて昇順、または降順でソーティングされる。このソーティングによって
、どのような種類の欠陥が、どのような特徴量をもっているのかたちどころに理解できる
。また、どのような見え方をしている欠陥が、本当に見つけたい欠陥かどうか、擬似欠陥
ではないのか、たちどころに確認することが出来る。

この表３１の例では、一つの欠陥ＩＤに関わる情報を横方向に並べて表示しているが、
もちろん縦方向に並べても良い。

次に、図６から図１０を用いて、図４の画面３０中に含まれるその他の機能について説
明する。なお、これらの説明が本発明の請求範囲を制限するものでないことは言うまでも
ない。

図４の画面３０中のダイ、座標指定表示部のチップ指定のところをダブルクリックする
と、図６に示す画面５０に切り替わる。画面５０は、検査装置が出力したダイレイアウト
情報に基づいてダイレイアウトとともに、未レビュー欠陥位置５２で示されるように、検
出欠陥位置がレビューのあり，なしを含めて表示されたマップ５３と、図４の画面３０で
表示させたい欠陥を指定した後、その指定を確定させるために押すボタン５５、及び図４
の画面３０に戻るときに押すボタン５６で構成されている。画面５０に示されたダイレイ
アウト中のダイは、クリックすることにより色が被選択表示ダイ部５１に示すように反転
し、そのダイが選ばれたことが表示される。マップ上に示された検出欠陥は、レビューさ
れた欠陥位置５４と未レビュー欠陥位置５２のように色分けされて表示され、どのダイを
選ぶとレビューした欠陥が効率よく図４の画面３０に表示されるかについての指針になる
。必要なダイを選んだ後、その結果を図４の画面３０に反映させるためにボタン５５を押
し、その後ボタン５６を押すことで図４の画面３０に戻ることが出来る。図４の画面３０
に表示させる欠陥を抽出するために、図４のダイ座標指定表示部４０では、図３の画面
３０に表示させる欠陥のダイ内のエリアを限定するために、ダイ内のＸ座標，Ｙ座標の最
小値乃至最大値を直接入力することも出来る。

図４の画面３０内の詳細表示のためのボタン４１を押すと、図７に示す画面６０に切り
替わる。画面６０は、検査装置が出力したダイレイアウト情報に基づいてダイレイアウト
とともに検出欠陥位置がレビューのあり，なしを含めて表示されたマップ５３と、検査装
置から出力されたＡＤＲ画像表示部６１と、ＡＤＲ画像表示部６１に表示させる画像選択
のためのプルダウンメニュー６３、その表示させた欠陥に関する欠陥検出装置から出力さ
れた欠陥特徴量リスト６２、また、観察装置から出力された画像表示部６４と、画像表示
部６４に表示させる画像選択のためのプルダウンメニュー６５と、画像表示部６４に表示
された欠陥に関して観察装置側から出力された特徴量リスト６７と、画面６０に表示され
た情報をプリンターに出力させるためのボタン６６と、図４の画面３０に戻るためのボタ
ン５６とを備えている。マップ５３上に表示された検出欠陥のいずれかをクリックするこ
とにより、画像があればその画像データと欠陥特徴量が表示されるようになっている。

次に図４の画面３０内の特徴量絞込みのためのボタン４２をクリックすると、図８に示
した画面７０に画面が切り替わる。特徴量範囲入力欄７１に、図４の画面３０に表示させ
たい特徴量を有する欠陥の特徴量範囲、すなわち、最大値及び最小値を入力し、登録のた
めのボタン７２を押すことにより、表示させたい特徴量を有する欠陥を図３の画面３０に
表示させることが出来る。特徴量範囲入力欄７１が空欄の特徴量に関しては、表示抽出に
は反映されない。特徴量範囲入力欄７１に数字を入力した後、抽出結果を図４の画面３０
に反映させたくないときは、キャンセルボタン７３を押せばよい。なお、ボタン７２，キ
ャンセルボタン７３のいずれかを押すことで、この画面から図４の画面３０に再び切り替
わる。

図４の画面３０中のボタン４４を押すことにより、図９に示す欠陥特徴量ごとのヒスト
グラム表示画面８０が表示される。ここに含まれる情報は、上で述べた抽出作業を行った
結果、図４の画面３０に表示されている欠陥に関して表示されている。ヒストグラム表示
画面８０は、特徴量ごとのヒストグラム８１が羅列され、そのヒストグラム８１に表示さ
れる情報を選択するために、プルダウンメニュー８２が用意されている。これにより、観
察装置側で実施されたＲＤＣ結果ごとにヒストグラムが表示され、各モードの欠陥がどの
ような欠陥特徴量を有しているかについて、容易に把握することが出来る。プルダウンメ
ニューの選択により、ヒストグラム中に色分けして欠陥モードごとの表示も出来るように
なっている。必要であれば、印刷ボタン８３を押すことによってヒストグラムがプリンタ
ーに出力される。必要な作業が終了したら、ボタン８４を押すことにより図４の画面３０
に戻ることが出来る。

次に、図４中のボタン４４を押すと、図１０に示した検査装置側から出力された欠陥特
徴量のリスト９１と、図４の画面３０で表示させたい特徴量を選択するためのボタン９２
で構成された画面９０が画面上に現れる。ボタン９２をクリックして選択されたボタンに
レ点表示をさせ、登録ボタン９３を押すことで、図４の画面３０に表示される特徴量が限
定される。これは、検査によっては必要な特徴量が少なくてすむ場合があり、画面に表示
される情報量を必要最小限にすることにより、作業の効率化を図るための工夫のひとつで
ある。

本発明によれば、検査装置からＲＤＣ特徴量を出力できるようにした上で、検査装置か
らと観察装置から出力されたデータを処理し、欠陥ＩＤとその画像データ及びＲＤＣ特徴
量を並べて表示，整理させる処理装置を使用することにより、検査条件を最適化するため
の手がかりをたちどころに提供し、ひいては検査条件を最適化するまでに掛かる時間を劇
的に減少させるという、半導体デバイスの微小化のデザインルールの進展とともに困難に
なってきた欠陥検出条件確定に絶大なる効果を有する。

本発明のデータ処理装置を含む欠陥確認作業支援システムを示す全体構成図。 欠陥検査装置から出力される欠陥，特徴量，ＡＤＲ画像情報，観察装置から出力されるＡＤＲ／ＡＤＣ情報のやり取りを示すシステムの構成図。 欠陥検査装置から出力させる欠陥特徴量の例を示す画面図。 データ処理装置に表示される画面図。 図４の画面を縮小、全体表示させた場合の画面図。 図４，図５で表示させる欠陥が分布するダイを選択する場合の画面図。 図４，図５で表示させた各々の欠陥の詳細情報を表示する例を示す画面図。 図４，図５で表示させる欠陥を、特徴量範囲から選択する場合の画面図。 図４，図５に表示された欠陥の特徴量分布を示すヒストグラムを表示する例を示す画面図。 図４，図５で表示させる特徴量を選択する場合を示す画面図。 図４と同じくデータ処理装置に表示される画面図。

符号の説明

１…外観検査装置、２…観察装置、３…データ処理装置、４…通信回線、１０…クリー
ンルーム、１１…半導体製造工程、２１…欠陥情報、２２ａ，２３ａ…ＡＤＲ／ＡＤＣ情
報、２２ｂ，２３ｂ…欠陥座標情報、２４…光学式観察装置、２５…ＳＥＭ式観察装置、
３０，５０，６０…画面、３１…表、３２，３３，６３，６５，８２…プルダウンメニュ
ー、３４…欠陥ＩＤ表示欄、３５，３６…ＡＤＲ画像、３７…ＡＤＣ分類情報、３８…欠
陥特徴量情報、３９…表題、４０…ダイ座標指定表示部、４１，４２，４３，４４，４５
，５５，５６，６６，７２，８３，８４，９３，９４…ボタン、４６…表示倍率設定部、４７…スクロールバー、４８…表示対象選択ボタン、５１…被選択表示ダイ部、５２…未レビュー欠陥位置、５３…マップ、５４…欠陥位置、６１…ＡＤＲ画像表示部、６２…欠陥特徴量リスト、６４…画像表示部、６７…特徴量リスト、７０…特徴量による画面表示絞込み画面、７１…特徴量範囲入力欄、７３…キャンセルボタン、８０…ヒストグラム表示画面、８１…ヒストグラム、９０…特徴量選択表示画面、９１…特徴量リスト、９２…特徴量選択ボタン。

Claims (5)

1. 被検査物の欠陥を検出し欠陥情報を出力する外観検査装置または当該外観検査装置からのデータに基づき外観不良の観察を行う観察装置に対し、通信回線を介して接続されうるデータ処理装置であって、
   前記外観検査装置あるいは観察装置から取得した情報を表示する表示画面を備え、
   前記データ処理装置は、
   少なくとも欠陥ＩＤと欠陥の位置情報とを含む欠陥情報および欠陥画像を外観検査装置あるいは観察装置から取得し、
   前記外観検査装置における複数の欠陥検出条件で取得された複数の欠陥画像について、前記複数の欠陥検出条件で検出された欠陥の位置情報の突合せにより同一と判断された欠陥に対して、前記欠陥ＩＤと前記同一と判断された複数の欠陥画像とを同じ列に並べた表として前記表示画面に表示することを特徴とするデータ処理装置。
2. 請求項１に記載のデータ処理装置において、
   同一の欠陥ＩＤの欠陥に対して、前記観察装置から取得した観察画像を前記複数の欠陥画像と同じ列に並べて前記表示画面に表示することを特徴とするデータ処理装置。
3. 請求項１または２に記載のデータ処理装置において、
   前記表の中で、前記欠陥画像あるいは観察画像が存在しない箇所を空白として表示することを特徴とするデータ処理装置。
4. 請求項１に記載のデータ処理装置において、
   前記検査装置から出力される欠陥情報として、前記欠陥の欠陥特徴パラメータを前記表示画面に表示させることを特徴とするデータ処理装置。
5. 請求項１に記載のデータ処理装置において、
   前記検査装置からの欠陥情報に基づいて前記観察装置で分類された前記欠陥の分類情報を前記表に表示することを特徴とするデータ処理装置。

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