JP4954469B2 - 外観検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、被検査体の外観の検査方法に関し、特に、半導体チップに形成された回路パターンの欠損による欠陥あるいはこの回路パターン上への異物の付着等による欠陥が許容内であるか否かを判定するのに適した外観検査方法に関する。

回路パターンの良否を判定する外観検査方法にテンプレートを用いる方法がある。テンプレートとして選択された良品の表面画像を撮影し、この撮影画像へのエッジ検出処理によりパターン形状を検出し、このパターン形状から検査領域を複数のエリアに自動的に区画することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、検出されたパターン形状から検査領域上に各エリアを設定するために、欠陥についての許容値をもとに検査条件毎にレイヤーを設定し、これらレイヤーの重ね合わせによって相互に異なる許容度の領域に区画されたエリアを設定することが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

このような従来技術では、検査領域毎に、テンプレートと、被検査体から得られた画像とが比較され、この比較により被検査体上の欠陥が抽出されると、抽出された欠陥がエリア毎に設定された欠陥許容度を超えるか否かの判定を受ける。例えば、抽出された欠陥の大きさが該欠陥が存在するエリアに設定された許容値と比較され、許容値より大きいとき、被検査体が不良品と判定される。

前記従来技術によれば、被検査体の撮影画像の画像処理から設定エリアを自動的に区画することが可能となり、あるい欠陥許容度を異にする複数のレイヤーを重ね合わせることにより所望の条件で検査領域を異なる欠陥許容度毎の設定エリアに区画することができるので、オペレータによる検査装置の操作が容易となり、オペレータの負担の軽減を図ることが可能となる。
特開２００４−８５５４３号公報（段落００２９〜段落００５７、図３） 特開２００４−１３２９５０号公報（段落００３２〜段落００６５、図３）

しかしながら、従来技術では、テンプレートとの比較で抽出された欠陥部位が許容度を超えるか否かの判定には、重心法が採用されていた。この重心法によれば、欠陥の集合体からなるある一つの欠陥部位を判定するための許容度は、当該欠陥部位の面積重心が位置する単一の設定エリアの許容度が採用されるに過ぎずない。

そのため、一つの欠陥部位が許容度の異なる複数のエリア上に広がって観察された場合、この欠陥部位の面積重心から外れたエリアに設定された許容度は、このエリア上に前記欠陥部位の一部が位置するにも拘わらず、考慮されることはない。すなわち、ある一つの欠陥部位がそれぞれに異なる許容度が設定された複数の設定エリアにわたって存在する場合であっても、その欠陥部位の重心位置が許容度の最も狭い設定エリアに存在しているとき、この最も厳しい許容度と、欠陥部位全体の欠陥とが比較される。同様に、欠陥部位の重心位置が許容度の最も広いすなわち緩い設定エリアに存在しているとき、この最も緩い許容度と、欠陥部位全体の欠陥とが比較される。このため、例え同一面積の欠陥部位であっても、その僅かな形状の相違あるいは位置の相違による重心位置の僅かな差によって、欠陥部位の欠陥の判定に採用される許容度の値に大きな差が生じることがあり、これによって判定結果が反転することがあった。

また、欠陥部位の欠陥が、例え該欠陥部位の重心位置が存在する設定エリアの許容度内であっても、この欠陥部位の一部が重心位置の前記設定エリアの許容度よりも厳しい許容度が設定されたエリア上に広がっている場合、当該エリア上の欠陥部位部分の欠陥が重心位置から外れた当該エリアの許容度を超えていることがある。このような場合であっても、従来の重心法によれば、重心位置から外れたエリアの許容度が考慮の対象となることがないので、重心位置から外れた厳しい許容度のエリアに広がる欠陥部位の欠陥が当該エリアに設定された許容度を超えていることが見過ごされ、その結果、良品であると誤判定されてしまうことがあった。

そこで、本発明の目的は、欠陥が許容内にあるか否かをより正確に判定し得る外観検査方法を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、被検査体の画像の検査領域上からテンプレートとの比較によって抽出された欠陥が許容内か否かを判定することを含む外観検査方法であって、前記検査領域が互いに許容度を異にする複数のエリアに区画され、抽出された一つの欠陥部位が互いに許容度を異にする複数のエリア上にわたって存在するとき、前記欠陥部位の前記各エリア上に存在する欠陥部位部分毎に、欠陥についての許容度を示す閾値として欠陥許容画素数が設定されており、該欠陥許容画素数と前記欠陥部位部分を示す画素数とを比較することで、前記各エリア上に存在する欠陥部位部分の少なくとも一つの欠陥部位部分の欠陥が許容内であるか否かの予備判定を行い、それら予備判定の結果に基づいて前記欠陥部位の欠陥が許容内であるか否かを判定し、さらに、前記複数のエリア上にわたって存在する前記欠陥部位について該欠陥部位の重心が存在するエリアの許容度を用いて前記欠陥部位の欠陥が許容内であるか否かを判定し、前記両判定結果の比較から前記欠陥部位の欠陥が許容内であるか否かを最終判定するに際し、前記予備判定で、前記複数の欠陥部位部分のうちの一つの前記欠陥部位部分の欠陥が、該欠陥部位部分が存在する前記エリアに設定された許容内でないとの結果が得られたとき、前記欠陥部位の欠陥が許容外であると判定する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記エリアは、欠陥についての異なる検査条件毎に形成されるレイヤーの重ね合わせにより設定されることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記複数のそれぞれのエリアには、欠陥についての許容度を示す閾値として欠陥許容画素数が設定され、前記欠陥部位部分の欠陥が、該欠陥部位部分を示す画素数と前記欠陥許容画素数との比較で、許容内であるか否かの予備判定を受けることを特徴とする。

請求項１に記載の外観検査方法では、欠陥部位が複数のエリア上にわたって存在するとき、欠陥部位部分毎に、該欠陥部位部分が存在する前記エリアの許容度に基づいて該欠陥部位部分の欠陥が許容内であるか否かの予備判定を受け、それら予備判定の結果に基づいて前記欠陥部位の欠陥が許容内であるか否かの判定を受ける。そのため、一つの欠陥部位が広がるすべてのエリアについての各許容度と、このエリアのそれぞれに広がる各欠陥部位部分の欠陥とを考慮することができるので、欠陥部位の重心位置の僅かなずれによる従来のような判定結果の反転を防止することができる。

また、重心位置およびこの重心位置から外れた位置にある全欠陥部位部分が位置するそれぞれのエリアに設定された各許容度と、この各エリアに広がる各欠陥部位部分の欠陥とが比較対象として考慮される。例えば、最も厳しい許容度が設定されたエリア上の欠陥部位部分が例え欠陥部位の重心位置から外れていても、この欠陥部位部分と当該欠陥部位部分に設定された許容度との比較を受けることにより、この最も厳しい許容度が予備判定で考慮される。そのため、この重心位置から外れた欠陥部位部分の欠陥についての従来のような前記した見過ごしを防止することができる。

従って、欠陥部位の欠陥が許容内であるか否かを従来に比較して高精度で確実に判定することが可能となる。

また、請求項１に記載の外観検査方法では、予備判定に基づいて得られた判定結果に加えて、従来の重心法によって得られた判定結果を考慮することができることから、必要に応じて、一つの欠陥部位が位置する全てのエリアに設定された各許容度を考慮することによって得られた前記予備判定の結果に基づく判定結果と、従来の重心法によって得られた判定結果の両判定結果と併用して、最終的に欠陥部位の欠陥が許容内であるか否かを判定することができるので、より状況に応じた適正な判定が可能となる。

さらに、請求項１に記載の外観検査方法では、予備判定で前記複数の欠陥部位部分のうちの一つの前記欠陥部位部分の欠陥が、該欠陥部位部分が存在する前記エリアに設定された許容内でないとの結果が得られたとき、前記欠陥部位の欠陥が許容外であると判定することができるので、すべての欠陥部位部分の欠陥が許容内であると判定されたときのみ、この欠陥部位の欠陥が許容内であると判定されることから、最も厳密な判定が可能となる。

請求項２に記載の外観検査方法では、検査領域上の各エリアは、欠陥許容度を異にする複数のレイヤーを重ね合わせることにより所望の条件で検査領域を異なる欠陥許容度毎の設定エリアに区画することができるので、オペレータによる検査装置の操作が容易となり、オペレータの負担の軽減を図ることできる。

本発明に係る外観検査方法によれば、前記したように、欠陥部位の各欠陥部位部分毎に予備判定で前記欠陥部位が広がるすべてのエリアに設定された各許容度を考慮することができ、これにより欠陥が許容内にあるか否かを従来に比較して高精度で確実に判定することが可能となることから、回路パターンが形成された半導体チップのような被検査体の欠陥検査を従来に比較して、より正確に行うことができる。

以下、本発明の特徴を図示の実施例に沿って詳細に説明する。

図１は本発明に係る外観検査方法を実施するのに好適な外観検査装置１０を示す。外観検査装置１０は、例えば図２に示すような半導体ウエハ１１上に整列して形成された多数の半導体チップ１１ａに形成されたそれぞれの回路パターンの欠陥が許容内であるか否かを判定するのに使用される。以下、本発明を半導体ウエハ１１上に形成された半導体チップ１１ａの検査に適用した例に沿って説明する。

本発明に係る外観検査装置１０は、図１に示すように、光学的撮影機構１０ａと、該光学的撮影機構の動作を制御しかつこの光学的撮影機構１０ａにより得られた画像情報を演算処理するための制御演算手段１０ｂとを備える。

光学的撮影機構１０ａは、半導体ウエハ１１を保持するステージ１２ａが設けられた移動部１２と、該移動部のステージ１２ａをＸＹ平面上でＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸の回りに回転させるためのドライバ１３と、照明部１４による照明下でステージ１２ａ上の半導体ウエハ１１に形成された所望の半導体チップ１１ａの表面画像を撮影するための撮像部１５とを有し、この撮像部１５は、従来よく知られているように、例えばＣＣＤ撮像素子およびその光学系で構成される。

制御演算手段１０ｂは演算処理回路１６を有し、該演算処理回路は例えばメモリー１７に格納されたプログラムに沿って動作する中央処理装置（ＣＰＵ）により構成することができる。演算処理回路１６は、制御回路１８を介して、光学的撮影機構１０ａのドライバ１３、照明部１４および撮像部１５の各作動を制御し、またメモリー１７に格納された情報に従って撮像部１５により得られた画像にエッジ検出処理を施す。

この演算処理回路１６には、撮像部１５により得られた画像の検査領域を複数のエリアに区画するためのエリア設定部１６ａと、前記画像の検査領域と検査のためのテンプレートとの比較により欠陥部位を抽出する欠陥抽出部１６ｂと、該欠陥抽出部により抽出された欠陥部位が許容内であるか否かを判定する判定部１６ｃとが設けられている。

また、演算処理回路１６には、例えば液晶あるいはＣＲＴから成る表示部を有するモニタ１９と、例えばキーボードおよびマウス等からなる入力部２０とが接続されている。モニタ１９には、撮像部１５で撮影された画像および演算処理回路１６で処理された画像が表示可能であり、また光学的撮影機構１０ａの操作に必要な情報が表示される。これらモニタ１９に表示される情報に基づいて、入力部２０から外観検査装置１０の操作に必要な命令を適宜入力することができる。

撮像部１５は、テンプレートおよび被検査体のための画像を撮影する。撮像部１５により撮影された半導体チップ１１ａの表面画像から所望の検査領域が切り出され、モニタ１９上に表示される。図３（ａ）には、この切り出された検査領域の表示画面２１Ａの一例が示されている。表示画面２１Ａは、半導体チップ１１ａがメモリーチップである例を示し、表示画面２１Ａには半導体チップ１１ａ上に形成されたメモリー素子領域２２、パッド領域２３、導電路２４ａ、２４ｂおよび導電部２５ａ、２５ｂ等が示されている。表面画像２１Ａ中、○印で囲む範囲に欠陥の集合体である欠陥部位が観察される。観察される欠陥は、回路パターンへの異物の付着あるいは回路パターンの部分的な欠損等の欠陥である。

テンプレートには、半導体ウエハ１１の各半導体チップ１１ａから得られる前記した表面画像２１Ａのうち、欠損や異物から成る前記欠陥が少ない最も良質の半導体チップ１１ａの表面画像（２１Ａ）が選択され、これがテンプレートとして使用される。このテンプレートと、被検査体である他の半導体チップ１１ａの表面画像２１Ａとが、演算処理回路１６により、欠陥の抽出のために比較を受ける。

演算処理回路１６は、従来よく知られているように、テンプレートと被検査体の半導体チップ１１ａの画像との比較に先立ち、撮像部１５で撮影されたテンプレート用表面画像（２１Ａ）および被検査体の各表面画像２１Ａに、エッジ検出処理のための前処理を施す。エッジ検出処理のための前処理として、照明部１４による照明むらを除去するためのシェーディング処理、エッジの明確化を促進するための多値化処理、エッジ検出に際してパターンの粗密や画像の濃淡の影響を低減するための色調変換処理、パターンの認識を容易とするための色度変換あるいはノイズを除去するための膨張／収縮フィルタを用いた膨張／収縮処理等が従来よく知られており、これらを適宜選択することができる。

また、演算処理回路１６は、これら画像前処理が施された画像にエッジ検出処理を施す。このエッジ検出処理として、微分法あるいはその他の従来よく知られたエッジ検出手法を採用することができる。このエッジ検出処理により、演算処理回路１６は前記検査領域（２１Ａ）の回路パターンの認識が可能となる。

演算処理回路１６に設けられたエリア設定部１６ａは、エッジ検出により抽出された回路パターンを入力部２０から入力される検査条件に応じたエリアに区画し、欠陥の許容量を示す検査条件を各エリアに設定する。これにより、図３（ａ）に示した検査領域の表面画像２１Ａにエリア設定処理が施され、図３（ｂ）のエリア設定画像２１Ｂに示されているように、前記検査領域にそれぞれ検査条件１〜６が付与された各エリア（２２、２３、２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂ）が設定される。

この各エリア（２２、２３、２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂ）のうち、欠陥の影響が最も大きいと考えられるメモリー素子領域のエリア（２２）には、最も厳しい検査条件１が付与され、以降、細幅の導電路２４ａ、該導電路よりも太幅の導電路２４ｂ、小面積の導電部２５ａ、該導電部よりも大面積の導電部２５ｂ、および欠陥による影響が最も小さいと考えられるパッド領域２３の各エリア（２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂ、２３）の順に、最も緩い検査条件６へ向けて順次各検査条件２〜６が付与される。

前記検査領域を各エリアに区画するために、例えば背景技術で述べた特開２００４−８５５４３号公報に開示された方法を採用することにより、回路パターンを自動的に認識することができ、またパターンが認識された前記検査領域を各エリアに自動的に区画することができる。また、例えば背景技術で述べた特開２００４−１３２９５０号公報に開示されたレイヤーを採用することにより、容易なエリア設定が可能となる。

検査条件として、例えば検査対象となる欠損あるいは異物のような欠陥の許容量が採用される。この許容量は、各エリアの寸法および配置毎に異なる値を付与することができる。すなわち、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、例え同一形状および同一面積の欠陥部位が回路パターン上に観察される場合であっても、この欠陥部位の出現位置によって該欠陥部位の評価が大きく変化する。

図４（ａ）に示す例では、導電路２６の縦方向に伸長する縦方向部分２６ａ上に該縦方向部分の伸長方向に伸びる縦長の欠陥部位２７が観察されている。他方、図４（ｂ）に示す例では、導電路２６の横方向部分２６ｂ上に、該横方向部分を横切るように前記した欠陥部位２７が観察されている。両欠陥部位２７は、同一形状および同一面積を有しかつ同一姿勢で導電路２６上に存在するが、図４（ａ）に示す例では縦方向部分２６ａの幅寸法ＷＬ１に沿った欠陥部位２７の幅寸法Ｗ１が導電路２６の導電機能に大きな影響を及ぼし、他方、図４（ｂ）に示す例では横方向部分２６ｂの幅寸法ＷＬ２に沿った幅寸法Ｗ２が導電路２６の導電機能に大きな影響を及ぼす。

従って、この場合、導電路２６の縦方向部分２６ａのエリアには、該縦方向部分を横切る方向の寸法Ｗ１についての最大許容値が閾値として設定される。また導電路２６の横方向部分２６ｂのエリアには、該横方向部分を横切る方向の寸法Ｗ２についての最大許容量が閾値として設定される。このように、同一機能を有する回路構成領域であっても、検査条件に応じた異なる許容度に応じて、検査領域を各エリアに区画することができる。この許容量を表す閾値として、例えばモニタ１９上の画素数を採用することができる。

また、検索条件として、前記した欠損部位の寸法の他、欠陥部位の面積、欠陥数、検査領域の明るさの段階、欠損部位の形状、検査領域画面の空間周波数等を設定することができる。また、これら複数の検索条件を各レイヤ構成し、これらレイヤの重ね合わせによって異なる検査条件が付された各エリアを設定することができる。

演算処理回路１６の欠陥抽出部１６ｂは、従来よく知られているように、テンプレートとなる表面画像（２１Ａ）と、被検査体である半導体チップ１１ａの表面画像２１Ａとの比較により、半導体チップ１１ａ上の欠陥部位を抽出する。また、演算処理回路１６の判定部１６ｃは、欠陥抽出部１６ｂで抽出された欠陥部位が許容内であるか否かを判定する。

本発明に係る外観検査装置１０では、図５（ａ）に示すように、欠陥抽出部１６ｂにより抽出された欠陥部位２７が絶縁材料から成る区画線Ｚ１、Ｚ２により区画された例えばそれぞれが導電路から成る３つのエリア２８ａ、２８ｂ、２８ｃ上にわたって存在するとき、予備判定として、それぞれのエリア上に位置する各欠陥部位部分２７ａ、２７ｂ、２７ｃが該各欠陥部位部分２７ａ、２７ｂ、２７ｃの各エリア２８ａ、２８ｂ、２８ｃに設定された許容内にあるか否かを該各エリア２８ａ、２８ｂ、２８ｃ毎で判定する。

図５（ｂ）に示す例では、各エリア２８ａ、２８ｂ、２８ｃを構成する導電路の幅寸法の小さなエリア２８ａから幅寸法が増大するエリア２８ｂ、２８ｃへ向けて、順次、条件３〜５が設定されている。例えば、各条件３〜５として、許容し得る欠陥についての最大画素数が設定される場合、欠陥による各エリアが受ける影響の度合いを考慮して、最細幅のエリア２８ａには小さな値の画素数が閾値ａとして設定され、中間幅のエリア２８ｂにはこれよりも大きな値の中間画素数が閾値ｂとして設定され、最太幅のエリア２８ｃには閾値ｂよりも大きな値の画素数が閾値ｃとして設定される。

この場合、演算処理回路１６の判定部１６ｃは、エリア２８ａ上に位置する欠陥部位部分２７ａの画素数と、エリア２８ａに設定された閾値ａとを比較する。また、判定部１６ｃは、エリア２８ｂ上に位置する各欠陥部位部分２７ｂの画素数と、エリア２８ｂに設定された閾値ｂとを比較し、エリア２８ｃ上に位置する各欠陥部位部分２７ｃの画素数と、エリア２８ｃに設定された閾値ｃとを比較する。このとき、絶縁材料から成る区画線Ｚ１、Ｚ２上に位置する欠陥部位２７の画素数を無視することができる。

判定部１６ｃは、各エリア２８ａ、２８ｂ、２８ｃ毎の比較による予備判定の結果のうち、各欠陥部位部分２７ａ、２７ｂ、２７ｃのうちのいずれか一つの欠陥部位部分の画素数が対応するエリア２８ａ、２８ｂ、２８ｃの閾値ａ、ｂ、ｃを超えると、被検査体である半導体チップ１１ａが不良品である旨の判定結果をモニタ１９に表示させる。従って、この場合、予備判定で、各欠陥部位部分２７ａ、２７ｂ、２７ｃのすべてが、それぞれに対応するエリア２８ａ、２８ｂ、２８ｃに設定された閾値ａ、ｂ、ｃの許容内にあると判定されない限り、欠陥部位２７を含む半導体チップ１１ａが良品であると判定されない。

この例に代えて、判定部１６ｃは、最も厳しい条件が付与されたエリア２８ａ上に位置する欠陥部位部分２７ｂの画素数が対応するエリア２８ａに設定された閾値ａを超えるとき、他のエリア２８ｂ、２８ｃ上の欠陥部位部分２７ｂ、２７ｃの判定結果の如何に拘わらず、半導体チップ１１ａが不良品である旨の判定結果をモニタ１９に表示させることができる。

本発明に係る外観検査装置１０を用いた検査方法の手順を図６に示すフローチャートに沿って説明する。

図６（ａ）はテンプレートを得るためのティーチング工程を示し、図６（ｂ）はティーチング工程で得られたテンプレートを用いた検査工程を示す。

ティーチング工程では、ステージ１２ａ上に配置された半導体ウエハ１１の半導体チップ１１ａの表面画像が撮像部１５で撮影され、その画像がモニタ１９上に表示される。オペレータは、このモニタ１９に表示された撮影画像を参照し、テンプレートの形成のために、欠陥の少ない良質の半導体チップ１１ａを選択し、選択された半導体チップ１１ａの表面画像を撮像部１５で撮影する（ステップＳ１）。

撮影された表面画像から所望の検査領域の表面画像がテンプレートとして選定され、これにより、例えば図３（ａ）の表面画像２１Ａに対応した欠陥の少ない検査領域の表面画像が得られる（ステップＳ２）。

このステップＳ２で選択された表面画像（２１Ａ）すなわちテンプレート上にエリアを設定するに先立ち、演算処理回路１６により、表面画像（２１Ａ）にはエリア設定のための前処理が施される（ステップＳ３）。このエリア設定前処理のために、演算処理回路１６により、画像前処理として例えば照明むらを除去するためのシェーディング処理やノイズ除去のための膨張／収縮処理等が表面画像（２１Ａ）に施され（ステップＳ３１）、続いて演算処理回路１６により、例えば微分処理法によるエッジ検出処理が施される（ステップＳ３２）。このエッジ検出処理により、演算処理回路１６による前記検査領域のパターンの認識が可能となり、前記検査領域の回路パターンが認識される。

ステップＳ２でのエリア設定前処理後、演算処理回路１６のエリア設定部１６ａにより前記表面画像にエリア設定処理が施される（ステップＳ４）。このエリア設定処理では、演算処理回路１６により認識された前記検査領域の回路パターンが、図３（ｂ）に示したように、それぞれのエリア（２２、２３、２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂ）に区画され（ステップＳ４１）、区画された各エリア（２２、２３、２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５ｂ）には、それぞれに対応した前記したと同様な検査条件（１〜６）の閾値が付与され、これによりエリア設定処理が終了し、このエリア設定処理の終了によって検査工程でのマスタパターンとなるテンプレートが得られる。

ステップＳ４１でのエリア区画のために、前記したように特開２００４−８５５４３号公報に開示されたエリア区画法を用い、あるいはステップＳ４でのエリア設定に特開２００４−１３２９５０号公報に開示されたレイヤーを採用することにより、容易なエリア設定が可能となる。

エリア設定処理の終了後、ステップＳ２での検査領域を選定によって決まる検査領域の位置情報、ステップＳ３でのエリア設定前処理の内容の情報およびエリア設定の処理内容の情報（各エリアに付与された閾値を含む）等が、引き続く検査工程のためにメモリー１７に格納され（ステップＳ５）、これによりティーチング工程が終了する。

次ぎに、ティーチング工程で得られたテンプレートを用いた検査工程を図６（ｂ）のフローチャートに沿って説明する。

検査工程では、先ず、被検査体である半導体チップ１１ａと、外観検査装置１０に設定されたテンプレートとの対応関係が確認される（ステップＳ１１）。被検査体に対応するテンプレートが用意されていない場合には、前記したティーチング工程により、適正なテンプレートを形成することができる。

被検査体である半導体チップ１１ａと、外観検査装置１０に設定されたテンプレートとの対応がステップＳ１１で確認されると、被検査体である半導体チップ１１ａの検査画像が撮像部１５により撮影され（ステップＳ１２）、この検査画像からテンプレートに対応する表面画像を切り出すための位置合わせが行われる（ステップＳ１３）。

ステップＳ１２での撮影およびステップＳ１３での位置合わせには、ティーチング工程のステップＳ５でメモリー１７に格納された情報が読み出され、この読み出し情報が利用される。従って、ステップＳ１２での被検査体の半導体チップ１１ａの撮影は、照明部１４による照明条件の他、テンプレートの作成時のステップＳ１と同一条件下で行われる。

ステップＳ１３での位置合わせにより、検査画像からテンプレートに対応した検査領域が切り出されると、切り出された表面画像２１Ａに、ティーチング工程のエリア設定前処理（ステップＳ３）と同様な検査画像前処理（ステップＳ１４）が施される。

この検査画像前処理（ステップＳ１４）は、エリア設定前処理（ステップＳ３）における画像前処理（ステップＳ３１）およびエッジ検出処理（ステップＳ３２）と同様な画像前処理（ステップＳ１４１）およびエッジ検出処理（ステップＳ１４２）からなり、このステップＳ１４１での画像前処理およびステップＳ１４２でのエッジ検出処理では、ステップＳ１２におけると同様に、メモリー１７に格納されたステップＳ３１およびステップＳ３２でのエリア設定前処理の情報が読み出され、この読み出し情報に従ってティーチング工程での画像前処理（ステップＳ３１）およびエッジ検出処理（ステップＳ３２）と同一条件で、これらと同一処理が表面画像２１Ａに施され、検査領域のパターンの認識が行われる。

ステップＳ１４２によるエッジ検出処理によって検査回路のパターンが認識されると、ティーチング工程のステップＳ４１と同様、演算処理回路１６のエリア設定部１６ａにより、この認識された回路パターンがメモリー１７から読み出されたエリア設定内容の情報に従って各エリアに区画され、該各エリアに検査条件が対応付けられる。これにより、図３（ｂ）に示したように、被検査体の表面画像２１Ａに対応したエリア設定画面２１Ｂが得られる。

ステップＳ１５の後、互いに対応するテンプレートと被検査体の表面画像２１Ａとが欠陥抽出部１６ｂにより比較され、この比較により、表面画像２１Ａ上の欠陥部位が抽出される（ステップＳ１６）。

判定部１６ｃは、各エリアに設定された許容度である例えば画素数についての閾値と各欠陥部位の欠陥の画素数との比較に基づいて、各欠陥部位の欠陥が許容内であるかを判定し（ステップＳ１７）、その判定結果に基づく半導体チップ１１ａの良否の判断結果が当該半導体チップに関連付けてメモリー１７に格納される（ステップＳ１８）。また、これらの情報がモニタ１９上に表示される。

引き続くステップＳ１９では、被検査体となる新たな半導体チップ１１ａの有無が判定され、他の半導体チップ１１ａがある場合、ステップＳ１１に戻り、前記したステップＳ１１〜ステップＳ１８が繰り返され、被検査体となる半導体チップ１１ａがない場合、検査工程が終了する。

本発明に係る検査工程の前記した判定手順（ステップＳ１７）について、以下に詳細に説明する。

ステップＳ１７の判定手順に先立つステップＳ１６で欠陥部位が抽出されると、この抽出された欠陥部位が単一の設定エリア上に存在するかあるいは複数の設定エリア上にわたって存在するかが判定される。この判定は、オペレータのモニタ１９上での視認により行うことができ、あるいはステップＳ５でメモリー１７に格納された情報を用いて判定部１６ｃにより自動的に判定させることができる。

単一設定エリア上に位置する欠陥部位については、判定部１６ｃは、従来の重心法におけると同様に、この欠陥部位の面積重心を求め、該面積重心が位置する設定エリアに付与された閾値を示す例えば画素数と、欠陥部位を示す画素数とを比較する。欠陥部位の画素数が設定エリアの閾値を超えていると、被検査体である半導体チップ１１ａが不良品である旨がモニタ１９上に表示される。

他方、欠陥部位が複数の設定エリア上にわたって存在していると判定されると、判定部１６ｃは、前記したように、観察された欠陥部位の異なるエリア上に位置する欠陥部位部分毎に、各欠陥部位部分が位置するエリアに設定されたそれぞれの閾値に基づいて予備判定を受ける。

この予備判定で、例えば少なくとも一つの欠陥部位部分が許容外であると判定されると、被検査体である半導体チップ１１ａが不良品である旨がモニタ１９上に表示される。

欠陥部位が複数の設定エリア上にわたって存在しているとき、この欠陥部位について従来の重心法による判定結果を求め、また本発明に係る前記した予備判定結果に基づく判定結果を求め、この両判定結果の総合判断から最終判定結果を導き出すことができ、これにより、一層高精度での判定が可能となる。

本発明によれば、前記したように、欠陥部位が複数のエリア上にわたって存在するとき、この欠陥部位の各欠陥部位部分が広がるエリアについての各許容度と、このエリアのそれぞれに広がる各欠陥部位部分の欠陥とを考慮して判定結果が導き出されることから、欠陥部位の重心位置の僅かなずれによる従来のような判定結果の反転を防止することができるので、従来に比較して正確な判定が可能となる。また、欠陥部位の重心位置から外れた欠陥部位部分の欠陥についての従来のような見過ごしを防止することができる。

従って、欠陥部位の欠陥が許容内であるか否かを従来に比較して高精度で確実に判定することが可能となる。

また、従来の重心法との併用によって、より状況に応じた適正な判定が可能となる。

さらに、ある欠陥部位のすべての欠陥部位部分の欠陥が許容内であると判定されたときのみ、この欠陥部位の欠陥が許容内であると判定することにより、より厳密な判定が可能となる。

本発明に係る外観検査方法を実施する外観検査装置を概略的に示すブロック図である。 本発明に係る外観検査方法の被検査体の一例を示す半導体ウエハの平面図である。 図３（ａ）は図１に示された外観検査装置の撮像部により得られた画像の一例を示す説明図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に示した画像のエッジ検出処理により得られたパターン画像のエリア設定例を示す説明図である。 図４（ａ）および図４（ｂ）は、各エリアへの検査条件の設定例を示す説明図である。 図５（ａ）および図５（ｂ）は、抽出された欠陥部位および該欠陥部位の各エリアに設定された欠陥許容度のそれぞれ一例を示す説明図である。 図６（ａ）および図６（ｂ）は、本発明に係る外観検査方法のティーチング工程および検査工程のそれぞれの手順を示すフローチャトである。

符号の説明

１０ 外観検査装置
１１ａ 半導体チップ（被検査体）
１５ 撮像部
１６ 演算処理回路
１６ａ エリア設定部
１６ｂ 欠陥抽出部
１６ｃ 判定部
１７ メモリー
１９ モニタ
２７ 欠陥部位
２７ａ、２７ｂ、２７ｃ 欠陥部位部分
２８ａ、２８ｂ、２８ｃ エリア

Claims (2)

1. 被検査体の画像の検査領域上からテンプレートとの比較によって抽出された欠陥が許容内か否かを判定することを含む外観検査方法であって、
   前記検査領域が互いに許容度を異にする複数のエリアに区画され、抽出された一つの欠陥部位が互いに許容度を異にする複数のエリア上にわたって存在するとき、前記欠陥部位の前記各エリア上に存在する欠陥部位部分毎に、欠陥についての許容度を示す閾値として欠陥許容画素数が設定されており、該欠陥許容画素数と前記欠陥部位部分を示す画素数とを比較することで、前記各エリア上に存在する欠陥部位部分の少なくとも一つの欠陥部位部分の欠陥が許容内であるか否かの予備判定を行い、それら予備判定の結果に基づいて前記欠陥部位の欠陥が許容内であるか否かを判定し、
   さらに、前記複数のエリア上にわたって存在する前記欠陥部位について該欠陥部位の重心が存在するエリアの許容度を用いて前記欠陥部位の欠陥が許容内であるか否かを判定し、前記両判定結果の比較から前記欠陥部位の欠陥が許容内であるか否かを最終判定するに際し、
   前記予備判定で、前記複数の欠陥部位部分のうちの一つの前記欠陥部位部分の欠陥が、該欠陥部位部分が存在する前記エリアに設定された許容内でないとの結果が得られたとき、前記欠陥部位の欠陥が許容外であると判定することを特徴とする外観検査方法。
2. 前記エリアは、欠陥についての異なる検査条件毎に形成されるレイヤーの重ね合わせにより設定されることを特徴とする請求項１に記載の外観検査方法。

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