JPH10246704A - 半導体ウェハ検査方法及び半導体ウェハ検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェハの最終段階の検査について、ばらつき
のない均一な精度を維持しながら検査員の負担を軽減す
ることができる半導体ウェハの検査方法を提供する。 【解決手段】 本実施形態の検査は「本検査」と「再検
査」からなる。本検査工程は画像処理を用いた自動検査
工程であり、再検査は検査員が目視で検査する検査工程
である。本検査はすべてのウェハに対して行われるが、
再検査は、本検査において不良品と判断されたウェハに
対してのみ行われる。再検査の結果良品と判断されたウ
ェハは製品として出荷される。一方、再検査の結果不良
品と判断されたウェハはラインから排除される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、素子が形成される
前の半導体ウェハ検査方法及び半導体ウェハ検査装置に
関連する。

【０００２】

【従来の技術】引き上げ法等の方法で単結晶化されたシ
リコンのインゴットから薄く切り出されたシリコンウェ
ハは、研磨をはじめとする種々の処理が行われた後、半
導体素子メーカ等に出荷される。ウェハメーカは、製品
の品質を維持するために物理的・化学的に種々の検査を
行うが、最終段階においては熟練した検査員による目視
検査が行われる。すなわち、検査員は肉眼で又は拡大鏡
等を用いてウェハ表面を観察し、くぼみ、傷、突起等が
ないかどうかを検査する。

【０００３】このような目視検査は、具体的には、ウェ
ハについて行うすべての処理が済んだ後で、たとえば５
０枚入りのウェハカセットにシリコンウェハを入れて搬
送し、検査員がカセットからシリコンウェハを１枚ずつ
取り出して照明を当て、直接目で見て検査を行う。そし
て、異常のないウェハについては同じカセットに戻し、
異常があったウェハについては別のカセットに移して正
常なウェハから分離する。こうして異常のないウェハだ
けが出荷される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最終的
な検査はすべてのウェハについて行われるため、これを
検査員による目視検査とすると、検査員の負担が大き
く、効率も悪い。また、検査員によって検査内容にばら
つきが生じたり、検査員が直接ウェハを扱うため、ウェ
ハに損傷を与える危険性もある。

【０００５】一方、最終的な検査を画像処理技術を用い
て自動化しようとした場合には、以下のような問題があ
る。まず、これまでは熟練した検査員による目視検査に
頼っていたため、これを自動化した場合にどのように定
量化して取り扱うかといった指針が明確ではない。ま
た、ウェハの生産は比較的新しい技術であるため、これ
までにない欠陥が生じる可能性があり、検査を自動化し
た場合にはこのような欠陥に対応できない。特に、シリ
コンウェハのサイズは徐々に大きくなっており、そのこ
とによって生じる新たな欠陥が生じる可能性もある。そ
のような未知の欠陥に対しては自動検査では対応できな
い可能性がある。したがって、最終的な検査を画像処理
技術を用いて完全に自動化した場合には、検査精度にば
らつきが生じ、許容できる程度の欠陥を異常と判断した
り、許容できない欠陥を正常と判断する可能性がある。

【０００６】本発明は、上記事情に基づいてなされたも
のであり、ウェハの最終段階の検査について、ばらつき
のない均一な精度を維持しながら検査員の負担を軽減す
ることができる半導体ウェハの検査方法を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの請求項１記載の発明は、半導体ウェハの画像を取り
込む工程と、前記半導体ウェハの画像に基づいて前記半
導体ウェハの自動検査を実行し、良品又は不良品の判断
を自動的に行う工程と、前記画像に基づく自動検査の結
果不良品と判断された半導体ウェハについて、検査員に
よる目視検査を行う工程と、を具備することを特徴とす
る。

【０００８】上記の課題を解決するための請求項４記載
の発明は、半導体ウェハの画像を入力する画像入力手段
と、前記画像入力手段によって入力された画像情報を記
憶する画像記憶手段と、前記画像記憶手段によって記憶
された半導体ウェハの画像を表示する画像表示手段と、
前記画像入力手段によって入力された半導体ウェハの画
像に基づいて当該半導体ウェハを自動的に検査し、良品
又は不良品の判断を行う自動検査手段と、検査員の指示
に基づいて前記自動検査手段によって不良品と判断され
た半導体ウェハの画像を前記画像表示手段に順次表示さ
せる画像表示制御手段と、を具備することを特徴とす
る。

【０００９】請求項１記載の発明は、上記より、半導体
ウェハの画像に基づいて自動検査を行った結果不良品と
判断された半導体ウェハについてのみ検査員による目視
検査を行うので、すべての半導体ウェハについて検査員
による目視検査を行っていた従来に比べて検査員の負担
が軽減される。また、自動検査において不良品と判断さ
れた半導体ウェハについても、最終的には検査員による
検査が行われるので、ばらつきのない均一な精度で検査
を行うことができる。

【００１０】請求項４記載の発明は、上記より、自動検
査手段が不良品と判断した半導体ウェハの画像を画像表
示制御手段によって画像表示手段に表示させ、その画像
を見ながら検査員が目視検査を行うことができるので、
すべての半導体ウェハについて目視検査を行っていた従
来に比べて検査員の負担が軽減され、精度も均一化す
る。更に、目視検査を、画像表示手段に表示された画像
に基づいて行うので、検査員が直接半導体ウェハを取り
扱う必要がなく、したがって半導体ウェハに損傷を与え
る危険性が少ない。また、画像記憶手段によって画像を
保存しておくことによって、後に必要に応じてその内容
を見直すことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の一
実施形態について説明する。図１は本発明の半導体ウェ
ハ検査装置の概略ブロック図、図２は、本発明の半導体
ウェハ検査方法の手順を示した工程流れ図、図３は本検
査の実行中にコンピュータのＣＲＴ画面上に表示される
画面を示す図、図４はシリコンウェハの画像の一例を示
す図である。

【００１２】図１において、ウェハ１０は半導体メーカ
等の顧客に出荷するために必要なすべての処理が済んだ
半導体ウェハである。ＣＣＤカメラ１１は、ウェハの画
像を取り込むためのものである。画像処理装置１２は、
ウェハカセットの画像からウェハに欠陥があるかどうか
を判断するためのものである。画像記憶装置１３は、Ｃ
ＣＤカメラ１１によって取り込まれたウェハの画像情報
を記憶する。モニタ１４は、画像記憶装置１３に記憶さ
れたウェハの画像を必要に応じて表示する。コンピュー
タ１５は、画像処理装置１２の動作を制御してウェハの
検査を管理するとともに、検査員がこれを操作すること
によって目視の検査を行うことを可能とする。なお、画
像記憶装置１３としては、例えば光磁気（ＭＯ）ディス
クを利用することができ、コンピュータ１５としては、
一般的なパーソナルコンピュータを利用することができ
る。

【００１３】本実施形態の半導体ウェハの検査方法は、
図２に示す手順で行われる。同図において「上工程」に
は、シリコン単結晶のインゴットからシリコンウェハを
切り出す工程、研磨工程、物理的・化学的な検査工程、
その他ウェハとして出荷するために必要なすべての工程
が含まれている。そして、上工程で合格品とされたもの
だけが本実施形態の検査の対象となる。

【００１４】本実施形態の検査は、「本検査」と「再検
査」からなる。本検査は画像処理を用いた自動検査工程
であり、再検査は検査員が目視で検査する検査工程であ
る。本検査はすべてのウェハに対して行われるが、再検
査は、本検査において不良品と判断されたウェハに対し
てのみ行われる。再検査の結果、良品と判断されたウェ
ハは次工程へ進み、最終的に製品として出荷される。一
方、再検査の結果、不良品と判断されたウェハはライン
から排除される。尚、本検査及び再検査の実行中は、検
査員はコンピュータ１５の位置にいて、後述の操作を行
う。また、モニタ１４は、検査員から見えるよう、コン
ピュータ１５の近傍に設置される。

【００１５】次に、検査の具体的な内容について説明す
る。図１において、ウェハ１０は、５０枚入りのウェハ
カセット（不図示）の各スロットに所定の順序で挿入さ
れて最終の工程である本実施形態の検査工程へ搬送され
て来る。ウェハ１０は、ロボット（不図示）によってウ
ェハカセットから１枚ずつ取り出され、ＣＣＤカメラ１
１の真下へと運ばれる。尚、このロボットによるウェハ
の自動的な取り出し及び運搬については、従来から用い
られている技術を適用することができる。ウェハ進入セ
ンサ１６が運ばれてきたウェハ１０を検知すると、その
旨の信号が画像処理装置１２へ供給され、本実施形態の
検査が自動的に開始される。検査が開始されると、ま
ず、ＣＣＤカメラ１１がウェハ１０の画像を取り込む。
ＣＣＤカメラ１１によって取り込まれたウェハ１０の画
像は、画像処理装置１２へと送られる。

【００１６】画像処理装置１２は、この画像に対して所
定の処理を施して、ウェハ１０の欠陥の有無を自動的に
検査する。具体的には、ＣＣＤカメラ１１によって取り
込まれた画像を所定の階調でディジタル化し、そのディ
ジタル画像について、欠陥部分とその他の部分が峻別さ
れる適当な閾値で二値化する。そして、欠陥と認識でき
る部分の画素数を求め、この画素数が所定の数を超える
場合はそのウェハを不良品とし、この画素数がこの所定
数以下の場合には良品と判断する。その結果、画像処理
装置１２が不良品と判断したウェハについては、その画
像を画像記憶装置１３に記憶するとともに、そのウェハ
を不良品専用のウェハカセットに挿入する。一方、画像
処理装置１２が良品とと判断したウェハについては元の
ウェハカセットの同じスロットに戻す。尚、画像処理装
置１２が良品と判断したウェハについては画像の記憶は
行わない。

【００１７】画像処理装置１２による自動検査によって
不良品と判断されたウェハは再検査、すなわち検査員に
よる目視による検査にかけられる。画像処理装置１２に
よる自動検査では、不良品のウェハが誤って良品と判断
されることがないよう、実際の判断基準よりも厳しい基
準を設定する。したがって、自動検査によって不良品と
判断されるものでも、実際の基準では良品としてよいも
のがある。そこで、自動検査によって不良品と判断され
たものの中から実際には良品としてもよいウェハをピッ
クアップするために、検査員の目視による再検査を行
う。この目視検査は、検査員が実際にそのウェハを取り
出して直接観察するのではなく、画像記憶装置１３に記
憶されている画像をモニタ１４に表示させ、これを観察
することによって行う。目視結果の結果、検査員の判断
で良品とされたウェハについては、元のウェハカセット
のスロットへと戻されて次工程へ移行し、検査員によっ
てやはり欠陥のある不良品であると判断されたものは、
欠陥品専用のウェハカセットに挿入され、ラインから排
除される。

【００１８】図３は、本検査の実行中に、コンピュータ
１５のＣＲＴに表示される画面を示している。同図の１
から５０までの数字は、ウェハカセットの５０個のスロ
ットに挿入された各ウェハに対応する。本検査は、１番
のウェハから５０番のウェハまで順番に行われ、本検査
を実行しているウェハについては、対応する数字をたと
えば緑色に点滅させる。図３の例では４９番が緑色で点
滅し、４９番のウェハについて本検査を実行中であると
こを示している。また、６番、２３番、２４番、２６番
の数字はたとえば赤く表示されている。これは、これら
の数字に対応するウェハについて本検査を実行した結
果、欠陥があると判断されたことを示している。

【００１９】本検査が終了した段階で検査員がキーボー
ドから「Ｆ５」のキーを押すと、再検査が開始される。
再検査が開始されると、まず、図３の例では６番のウェ
ハの画像が画像記憶装置１３から読み出され、モニタ１
４に表示される。図４は、このシリコンウェハの画像３
０を示している。検査員はこの画像を目視で観察し、こ
のウェハが良品か不良品かを判断する。図４の画像に
は、中央やや下部に明らかな欠陥３１が見られる。検査
員がこれを不良品と判断した場合には、図３の画面の右
下の「不良品」と表示された画像領域２０をマウスでク
リックするか、又はキーボードの所定のキーを押下す
る。これによって、そのウェハはラインから自動的に排
除される。一方、図４の画像を観察した結果、良品と判
断した場合には、図３の画面左下の「良品」と表示され
た画像領域２１をマウスでクリックするか、又は所定の
キーを押下する。これによって、そのウェハは元の良品
のウェハカセットに自動的に戻される。検査員が「良
品」又は「不良品」のいずれかをクリックすると、次の
２３番のウェハの画像が画像記憶装置１３から読み出さ
れ、モニタ１４に表示され、目視による再検査が行われ
る。以下、２４番、２６番のウェハについても同様にし
て再検査が実行される。

【００２０】図３に示した画面において、番号が赤く表
示されたすべてのウェハについて再検査が終了した場合
又は途中で再検査を中止する場合には、キーボードの
「Ｆ１０」のキーを押すことによって検査作業を終了さ
せることができる。また、「Ｆ１」又は「Ｆ２」キーを
押すことによって、前後のウェハカセットの検査結果を
表示させることもできる。

【００２１】上記のように、本実施形態の検査では、画
像処理装置１２によって自動で検査を行う本検査と、検
査員が画像を目視で行う再検査とを組み合わせることに
より、許容できない欠陥があるにもかかわらず良品とし
て出荷してしまうことや、逆に許容範囲内の欠陥である
にもかかわらず不良品として排除してしまうことがなく
なり、ばらつきのない均一な精度での検査が可能とな
る。また、本検査において一次的な自動検査を経たもの
についてだけ検査員による目視の再検査を行えばよいの
で、すべてのウェハについて検査員が目視検査を行って
いた従来に比べて検査員の負担が大幅に軽減される。更
に、検査員による検査を、ウェハを直接観察する目視検
査ではなく、記憶装置１３に記憶された情報を読み出し
て表示させた画像を観察することによる目視検査とした
ことにより、検査員が直接ウェハを扱う必要がなくなる
ため、ウェハに損傷を与える心配もなく、また、画像情
報が保存されているので必要に応じて以前の画像を何度
でも見直すことが可能となる。

【００２２】尚、本発明は、上記実施形態に限定される
ものではなく、その要旨の範囲内で種々の変更が可能で
ある。例えば、上記実施形態では、本検査の結果、仮に
不良品とされたウェハについてはウェハカセットから抜
き出して別のウェハカセットにまとめて挿入することと
したが、本検査の段階ではそのウェハを抜き取らず、目
視による再検査の結果、最終的に不良品と判断されたも
のだけをウェハカセットから抜き取るようにしてもよ
い。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、半導体ウェハの画像に基づいて自動検査を
行った結果、不良品と判断された半導体ウェハについて
のみ検査員による目視検査を行うので、すべての半導体
ウェハについて検査員による目視検査を行っていた従来
に比べて検査員の負担が軽減され、また、自動検査にお
いて不良品と判断された半導体ウェハについても最終的
には検査員による検査が行われるので、ばらつきのない
均一な精度で検査を行い、正確に不良品だけを排除でき
る半導体ウェハ検査方法を提供することができる。

【００２４】請求項４記載の発明によれば、自動検査手
段が不良品と判断した半導体ウェハの画像を画像表示制
御手段によって画像表示手段に表示させ、その画像を見
ながら検査員が目視検査を行うことができるので、すべ
ての半導体ウェハについて目視検査を行っていた従来に
比べて検査員の負担が軽減され、精度も均一化し、目視
検査を画像表示手段に表示された画像に基づいて行うの
で、ウェハを観察する際に検査員が直接半導体ウェハを
取り扱う必要がなく、したがって半導体ウェハに損傷を
与える危険性が少なく、更に、画像記憶手段によって画
像を保存しておくことによって、後に必要に応じてその
内容を見直すことが可能となる半導体ウェハ検査装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体ウェハ検査装置の概略ブロック
図である。

【図２】本発明の半導体ウェハの検査方法の手順を示し
た工程流れ図である。

【図３】本検査の実行中にコンピュータのＣＲＴ画面上
に表示される画面を示す図である。

【図４】シリコンウェハの画像の一例を示す図である。

【符号の説明】

１０ シリコンウェハ １１ ＣＣＤカメラ １２ 画像処理装置 １３ 画像記憶装置 １４ モニタ １５ コンピュータ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウェハの画像を取り込む工程と、 前記半導体ウェハの画像に基づいて前記半導体ウェハの
   自動検査を実行し、良品又は不良品の判断を自動的に行
   う工程と、 前記画像に基づく自動検査の結果不良品と判断された半
   導体ウェハについて、検査員による目視検査を行う工程
   と、 を具備することを特徴とする半導体ウェハ検査方法。
2. 【請求項２】 前記検査員による目視検査は、前記半導
   体ウェハの画像を取り込む工程によって取り込まれた画
   像を観察することによって行うものである請求項１記載
   の半導体ウェハ検査方法。
3. 【請求項３】 前記半導体ウェハの検査は所定枚数の半
   導体ウェハを単位として行い、前記自動検査の過程にお
   いて前記所定枚数の半導体ウェハの何番目の半導体ウェ
   ハを検査しているかをコンピュータ画面上に表示すると
   ともに、前記自動検査によって不良品と判断された半導
   体ウェハを前記コンピュータ画面上に併せて表示するも
   のである請求項１又は２記載の半導体ウェハ検査方法。
4. 【請求項４】 半導体ウェハの画像を入力する画像入力
   手段と、 前記画像入力手段によって入力された画像情報を記憶す
   る画像記憶手段と、 前記画像記憶手段によって記憶された半導体ウェハの画
   像を表示する画像表示手段と、 前記画像入力手段によって入力された半導体ウェハの画
   像に基づいて当該半導体ウェハを自動的に検査し、良品
   又は不良品の判断を行う自動検査手段と、 検査員の指示に基づいて前記自動検査手段によって不良
   品と判断された半導体ウェハの画像を前記画像表示手段
   に順次表示させる画像表示制御手段と、 を具備することを特徴とする半導体ウェハ検査装置。