JPH11352073A

JPH11352073A - 異物検査方法および装置

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Publication number: JPH11352073A
Application number: JP17960598A
Authority: JP
Inventors: Junichi Taguchi; 順一田口; Aritoshi Sugimoto; 有俊杉本; Masami Ikoda; まさみ井古田; Hiroko Inoue; 裕子井上; Wakana Araya; 若菜新家
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi High Tech Corp
Priority date: 1998-06-11
Filing date: 1998-06-11
Publication date: 1999-12-24
Anticipated expiration: 2018-06-11
Also published as: JP4052733B2

Abstract

(57)【要約】【課題】効率よく致命不良を捕捉し、異物のサイズ、
形状を検査する。【解決手段】ウエハにおいて散乱光検出装置によって
予め特定された被検査対象である異物の座標位置を明視
野照明下で撮像して異物画像を取得し、ウエハにおいて
異物の有するチップに隣接したチップの同一位置を明視
野照明下で撮像して比較対象画像を取得し、異物画像と
比較対象画像との差画像を取得する。この差画像の分割
の有無および状況に基づいて異物による致命不良の有無
を判定する。【効果】致命不良を判定できるため、異物検査方法の
利用効率を高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、異物検査技術、特
に、被検査面上の微小異物を高感度で検出する技術に関
し、例えば、半導体ウエハ（以下、ウエハという。）を
その表面に付着した異物を検出して検査するのに利用し
て有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、半導体集積回路装置（以下、ＩＣ
という。）の高集積化および回路パターンの微細化が進
み、回路パターンの線幅は１μｍ程度またはそれ以下に
なっている。このようなＩＣを高歩留りで製造するため
には、ウエハの表面に付着した異物を検出して、そのサ
イズや形状および物性等を検査し、各種半導体製造装置
や工程の清浄度を定量的に把握し、製造プロセスを的確
に管理する必要がある。そこで、従来から、ＩＣの製造
工場においては、製造プロセスを的確に管理するため
に、ワークであるウエハについてウエハ異物検査装置に
よるウエハ異物検査方法が実施されている。

【０００３】従来のウエハ異物検査装置は、大別して２
つのカテゴリーに分けられる。第１は、垂直落射照明に
よる明視野中の画像と予め記憶された標準パターンとの
比較を行う画像比較方式のウエハ異物検査装置（以下、
外観検査装置という。）である。第２は、斜方照明によ
る暗視野における散乱光を検出して散乱光を検出した時
点の座標により異物の有無や異物の位置座標および個数
を認識する方式のウエハ異物検査装置（以下、異物検査
装置という。）である。

【０００４】なお、ウエハ異物検査装置を述べてある例
としては、株式会社日経ＢＰ社発行の「日経マイクロデ
バイセズ１９９７年３月号」Ｐ９７〜Ｐ１１６、があ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記した外観検査装置
は、検査精度が高いという長所があるが、スループット
が低く高価格であるという短所がある。そして、外観検
査装置によれば画像データが得られるため、外観検査装
置は所謂レビュー（画像による確認ないし検証作業）を
実行することができる。しかし、外観検査装置は検査ウ
エハ枚数が少ない割に微小欠陥等のレビュー不必要情報
が多いため、致命欠陥補足率が低く、レビュー効率がき
わめて低いという問題点があることが本発明者によって
明らかにされた。

【０００６】前記した異物検査装置は、検査精度が外観
検査装置に比較すると低いという短所があるが、外観検
査装置に比較してスループットが高く、価格が低いとい
う長所がある。そして、異物検査装置から得られるデー
タはウエハ内の異物の位置座標と散乱光の強度であるた
め、異物検査装置では異物のサイズ（粒径）や形状に関
する情報を得ることができない。したがって、これらの
情報を得るためには、外観検査装置またはＳＥＭ（走査
形電子線顕微鏡）等の検査時間の長い解析系のウエハ異
物分析装置を使用しなければならない。

【０００７】本発明の目的は、効率よく致命不良を捕捉
することができ、また、異物のサイズおよび形状を検査
することができる異物検査技術を提供することにある。

【０００８】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、次の通り
である。

【００１０】すなわち、異物検査方法は、被検査物にお
いて予め指定された被検査対象座標位置を明視野照明下
で撮像して被検査対象画像を取得する被検査対象画像取
得工程と、被検査物において被検査対象座標と対応する
比較対象座標位置を明視野照明下で撮像して比較対象画
像を取得する比較対象画像取得工程と、被検査対象画像
と比較対象画像との差画像を取得する差画像取得工程
と、差画像の分割の有無および状況に基づいて被検査対
象座標位置の致命不良の有無を判定する判定工程と、を
備えていることを特徴とする。

【００１１】前記した手段によれば、差画像の分割の有
無および状況に基づいて被検査対象座標位置の致命不良
の有無を判定することができるため、効率よく致命不良
を正確に捕捉することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態である
異物検査方法を示すフロー図である。図２は同じく異物
検査装置を示す斜視図である。図３以降はその作用を説
明するための説明図である。

【００１３】本実施形態において、本発明に係る異物検
査装置は、被検査物であるウエハに斜方照明による暗視
野下における散乱光を検出して散乱光を検出した時点の
座標により異物の有無や位置座標および個数を認識する
方式の異物検査装置１０として構成されている。被検査
物であるウエハ１は第１主面２にＩＣの一例であるＤＲ
ＡＭをチップ部４毎に作り込まれる過程にあり、チップ
部４はウエハ１に切設されたオリエンテーション・フラ
ット（以下、オリフラという。）３に対して縦横に規則
正しく配列されている。すなわち、ウエハ１には同一の
パターンを有するチップ部４が繰り返しパターニングさ
れている。ウエハ１の第１主面２に異物５が付着してい
ると、不良の原因になるため、ウエハ１の第１主面２に
付着した異物５を異物検査装置１０によって検出し、検
出した異物の位置や個数、サイズ、形状、色、性状を検
査し、各種半導体製造装置や工程の清浄度を定量的に把
握し、製造プロセスを的確に管理することが実施され
る。また、異物の位置やサイズに基づいて異物５がチッ
プ部４の断線や短絡等の致命的な不良の原因になるか否
かを判定することが実施される。

【００１４】異物検査装置１０はステージ装置１１を備
えており、このステージ装置１１は被検査物としてのウ
エハ１を走査させるためのＸＹテーブル１２と、θ方向
に回転させるθテーブル１３と、自動焦点合わせ機構
（図示せず）と、これらを制御するコントローラ１４と
を備えている。そして、ウエハ１の表面全体を検査する
ために、ステージ装置１１によってウエハ１のＸ・Ｙ走
査が実行される。この走査中、コントローラ１４からは
被検査物としてのウエハ１についての座標位置情報が後
記する異物判定装置へ逐次入力されるようになってい
る。

【００１５】ステージ装置１１の斜め上方には検査光照
射装置２０が設備されている。検査光照射装置２０はウ
エハ１に検査光としてのレーザ光２１を照射するレーザ
光照射装置２２と、レーザ光２１を集光する集光レンズ
２３とを備えており、集光したレーザ光２１をステージ
装置１１上に保持された被検査物としてのウエハ１に低
角度で照射することにより、ウエハ１を斜方照明するよ
うになっている。

【００１６】ステージ装置１１の真上には散乱光検出装
置３０が設備されている。この散乱光検出装置３０は、
レーザ光２１がウエハ１の表面に斜めに照射されるのに
伴ってウエハ１の表面において乱反射された散乱光３１
を集光する対物レンズ３２と、対物レンズ３２で集光さ
れた散乱光３１を散乱光検出器３４の受光面に結像させ
るリレーレンズ３３と、散乱光３１を検出する散乱光検
出器３４とを備えている。すなわち、散乱光検出装置３
０は暗視野下における散乱光３１を検出するように構成
されている。本実施形態においては、散乱光検出器３４
は固体撮像光電変換素子が細長く配列されたラインセン
サによって構成されており、ステージ移動方向に直交す
るＹ方向に長くなるように配置されている。

【００１７】散乱光検出器３４には異物判定装置３５が
接続されており、この異物判定装置３５は散乱光検出器
３４からの散乱光の検出時点に基づいてウエハ１の異物
の有無を判定するとともに、この判定したデータと、ス
テージ装置１１のコントローラ１４からの座標位置デー
タと照合することにより、異物の座標位置を特定するよ
うに構成されている。さらに、散乱光検出器３４は散乱
光強度を異物判定装置３５に送信するようになってい
る。

【００１８】本実施形態において、ステージ装置１１の
真上には落射照明装置４０が設備されており、落射照明
装置４０はウエハ１に明視野照明光としての白色光４１
を照射する白色光照射装置４２と、白色光４１を垂直に
落射させるハーフミラー４３と、白色光４１をスポット
形状に形成するレンズ４４とを備えており、白色光４１
をステージ装置１１上に保持された被検査物としてのウ
エハ１に垂直に照射して落射照明するようになってい
る。

【００１９】落射照明装置４０の反射位置には撮像装置
４５が設備されている。すなわち、撮像装置４５は固体
撮像光電変換素子が細長く配列されたラインセンサによ
って構成されており、ハーフミラー４３の透過側におけ
る落射照明装置４０の光軸上においてステージ移動方向
に直交するＹ方向に長くなるように配置されている。す
なわち、撮像装置４５は明視野下における反射光による
像を撮映するようになっている。落射照明装置４０およ
び撮像装置４５等によって画像取得部が構成されてい
る。

【００２０】撮像装置４５の画像処理部４６には比較部
４７が接続されており、比較部４７の出力端には検証部
４８が接続されている。検証部４８の出力端には単一異
物判定および分類部（以下、分類部と略す。）４９が接
続されている。比較部４７の他の入力端および検証部４
８の他の入力端には異物判定装置３５が接続されてお
り、異物判定装置３５は異物検査装置１０を統括するホ
ストコンピュータ３６、比較部４７および検証部４８に
判定結果を送信するようになっている。

【００２１】次に、前記構成に係る異物検査装置１０に
よる本発明の一実施形態である異物検査方法を図１につ
いて説明する。

【００２２】ウエハ１上に検査光照射装置２０により検
査光としてのレーザ光２１が低傾斜角度で照射される
と、このレーザ光２１の照射により、ウエハ１の第１主
面２に付着した異物５および回路パターンから暗視野下
の散乱光３１が発生する。この散乱光３１は対物レンズ
３２によって集光されるとともに、リレーレンズ３３を
通して散乱光検出器３４上に結像される。

【００２３】このとき、回路パターンからの散乱光３１
は規則性があるため、ウエハ１におけるパターン面のフ
ーリエ変換面に設けられた空間フィルタあるいは検光子
から成る遮光素子（図示せず）により、回路パターンか
らの散乱光３１は遮光されることになる。他方、異物５
からの散乱光３１は不規則性であるため、空間フィルタ
あるいは検光子を通過して散乱光検出器３４上に結像さ
れることになる。したがって、異物５のみが検出され
る。

【００２４】そして、散乱光検出器３４によって検出さ
れた異物５からの暗視野下の散乱光３１による検出信号
は、異物判定装置３５に入力される。異物判定装置３５
はこの検出信号に基づいて異物５の有無を判定するとと
もに、この判定データと、ステージ装置１１のコントロ
ーラ１４からの座標位置データとを照合することによ
り、異物５の座標位置を特定する。このようにして特定
された異物５の座標位置は異物判定装置３５から、例え
ば、異物検査装置１０を統括的に実行するホストコンピ
ュータ３６に出力されるとともに、撮像装置４５に電気
的に連なる比較部４７および検証部４８に送信される。

【００２５】異物判定装置３５から送信された異物５の
座標位置が撮像装置４５の撮像位置すなわち落射照明装
置４０の落射照明スポットに来ると、比較部４７は撮像
装置４５からの明視野下の画像信号を取り込む。異物判
定装置３５によれば、この座標位置には異物５が付着し
ているはずであるから、その画像には異物５が図３
（ａ）に示されているように映るはずである。すなわ
ち、被検査対象画像が取得されたことになる。

【００２６】その後、異物判定装置３５から送信された
異物５の座標位置から丁度１チップ部４の分だけずれた
座標位置、すなわち、異物５が付着したチップ部４の隣
のチップ部４における異物５の付着位置に対応する座標
位置が、撮像装置４５の撮像位置に来ると、比較部４７
は撮像装置４５からの明視野下の画像信号を取り込む。
異物判定装置３５によれば、この座標位置には異物５が
付着していないはずであるから、その画像には異物５が
図３（ｂ）に示されているように映らないはずである。
すなわち、比較対象画像が取得されたことになる。

【００２７】続いて、図３に示されているように、比較
部４７は先に取り込んだ異物５が付着しているはずのチ
ップ部４の座標位置、すなわち、被検査対象座標位置の
被検査対象画像（ａ）から、後に取り込んだ異物５が付
着していないチップ部４の座標位置、すなわち、比較対
象座標位置の比較対象の画像（ｂ）を減算する。すなわ
ち、図３（ｄ）に示されているように、比較部４７は隣
合う一対のチップ部４、４における同一部位の一対の画
像をそれぞれ取り込んで減算する状態になる。この減算
により、図３（ａ）の異物５が付着している被検査対象
画像と、図３（ｂ）の異物５が付着していない比較対象
画像との差画像である図３（ｃ）が形成される。（ａ）
の画像と、（ｂ）の画像との差は異物５だけであるか
ら、図３（ｃ）の差画像においては、異物画像６だけが
抽出されたことになる。

【００２８】そして、比較部４７は抽出した異物画像６
を検証部４８に送信する。異物判定装置３５から送信さ
れた異物５の座標位置について比較部４７から異物画像
６が送信されて来た場合には、検証部４８は異物判定装
置３５の異物有りの判定は適正であることを検証する。
これに反して、異物判定装置３５から送信された異物５
の座標位置について比較部４７から異物画像６が送信さ
れて来なかった場合には、検証部４８は異物判定装置３
５の異物有りの判定は誤りであると認定する。誤判定で
あると認定すると、検証部４８はその旨をホストコンピ
ュータ３６に送信する。

【００２９】また、抽出された異物画像６は分類部４９
に転送される。分類部４９は予め設定されたアルゴリズ
ムによって異物５のサイズ、形状、色、性状である有機
物または無機物を分類する。例えば、図４（ａ）に示さ
れているように、異物画像６の画素数の計数によって異
物画像６の縦ａおよび横ｂの寸法が特定される。異物画
像６の縦ａと横ｂとの積（ａ×ｂ）によって、異物５の
面積すなわちサイズが図４（ｂ）に示されているように
特定される。異物画像６の縦ａと横ｂとの商（ａ／ｂ）
によって、異物５の形状が特定される。例えば、ａ／ｂ
＝１である場合には、異物５は図４（ｃ）に示されてい
るように円形であると、特定される。ａ／ｂ＞１または
ａ／ｂ＜１である場合には、異物５は図４（ｄ）に示さ
れているように細長い形状であると、特定される。

【００３０】落射照明光として白色光４１が使用されて
いるため、異物画像６の色相と明度（画像を構成する階
調）に基づいて色を特定することができる。この結果、
例えば、抽出された異物全体がほぼ同一の濃紺系統の色
相と階調ならば、異物は偏平で膜厚がほぼ均一な誘電体
膜であると、推定することができる。

【００３１】また、散乱光検出器により検出された異物
の散乱光信号と、異物画像６により特定した異物の大き
さ、性状と、を用いることによって表面の凹凸を認識す
ることができる。すなわち、ウエハ１上に検査光照射装
置２０により検査光としてのレーザ光２１が低傾斜角度
で照射されると、このレーザ光２１の照射により、異物
５から暗視野下の散乱光３１が発生する。この散乱光強
度は散乱断面積と表面の凹凸に関連して強度を変えるの
で、検出時に記録された散乱光強度と、異物画像６から
算出したレーザ照射方向に垂直な方向の異物の長さとを
用いて解析することによって表面の凹凸状態を認識する
ことができる。この結果、例えば、凹凸が少ない場合に
は、シリカ（ガラス）やシリコン片および金属片等の無
機物と、特定される。凹凸が多い場合には、人間を起因
とする発塵や樹脂等の有機物と、特定される。

【００３２】以上のようにして分類された異物５の分類
結果は分類部４９からホストコンピュータ３６に送信さ
れる。ホストコンピュータ３６は分類部４９からの分類
データおよび異物判定装置３５からの異物５の座標位置
データや個数データを使用することにより、図５に示さ
れている各種分析資料を適宜に作成し、モニタやプリン
タ等の出力装置によって適時に出力する。作業者は出力
された各種分析資料によって、ＩＣの製造プロセスを的
確かつ迅速に管理することができる。

【００３３】図５（ａ）は異物サイズ別マップであり、
異物サイズデータと異物の座標位置データとによって作
成される。図５（ｂ）は異物サイズ別ヒストグラムであ
り、横軸には区間分けした変数として異物サイズが取ら
れ、縦軸には各異物サイズに属する測定値の回数として
検出個数が取られている。

【００３４】図５（ｃ）は異物形状別マップであり、異
物形状データと異物の座標位置データとによって作成さ
れる。図５（ｄ）は異物形状別ヒストグラムであり、横
軸には区間分けした変数として異物形状が取られ、縦軸
には各異物形状に属する測定値の回数として検出個数が
取られている。

【００３５】図５（ｅ）は検査結果時系列推移グラフで
あり、検査日と異物サイズデータ、異物形状データ（例
えば、細長）および異物性状の一例である有機物データ
とによって作成される。なお、時系列はロット番号やウ
エハ番号等を使用してもよい。

【００３６】ところで、異物が隣合う配線パターンの上
に跨がるように付着していた場合において、被検査対象
座標位置の被検査対象画像から比較対象座標位置の比較
対象の画像を減算すると、異物画像が図６（ｃ）に示さ
れているように分割されてしまうという現象が起こるこ
とが本発明者によって発見された。この現象が発生する
理由は次のように考察することができる。

【００３７】図６（ａ）は被検査対象座標位置の被検査
対象画像を示しており、背景画像７の上に互いに平行に
敷設された一対の配線パターン画像８、８が映し出され
ており、両配線パターン画像８、８の上に異物画像６が
跨がって映し出された状態になっている。図６（ｂ）は
比較対象座標位置の比較対象画像を示しており、背景画
像７の上に両配線パターン画像８、８だけが映し出され
ている。

【００３８】比較部４７において減算される際におい
て、背景画像７の二値化された画像信号の値が白色であ
ると仮定すると、異物画像６の値は黒色に相当し、配線
パターン画像８は灰色に相当する。したがって、図６
（ａ）から図６（ｂ）を減算すると、差画像９は図６
（ｄ）に示されているように異物画像６の中に配線パタ
ーン画像８が薄い灰色に残った状態になる。しかし、こ
の差画像９が二値化されると、二値化された差画像９０
は図６（ｃ）に示されているように両配線パターン画像
８、８によって三つに分割された状態になってしまう。

【００３９】このように異物画像６が分割された状態の
ままで認識されると、分類部４９は連続した小さい異物
に分類してしまう可能性があるため、異物５が断線不良
や短絡不良等の致命不良の原因になるにもかかわらず、
致命不良の原因にならない微小の異物であると、誤判定
される可能性がある。例えば、配線パターン形成工程後
の異物検査工程において、金属の異物が配線パターン間
に跨がった状態であるのを配線パターン間に存在する微
小異物であると誤判定した場合には、短絡不良を見逃す
ことになり、致命不良対策が遅れる。このため、歩留り
が低下してしまう。したがって、差画像９０が微小であ
ると認識される場合であっても、配線パターン画像によ
って分割された異物画像であるのか、配線パターン間に
存在する微小異物であるのかを判定する必要がある。

【００４０】本実施形態においては、分割された差画像
であるか否かが分類部４９において、次のアルゴリズム
によって判定される。まず、差画像が隣合う配線パター
ンによって３個以上に分割された場合を、図６（ｃ）に
示されているように、差画像９０が左側分割像９１、中
央分割像９２および右側分割像９３に分割されている場
合を例にして説明する。

【００４１】図６（ｃ）に示されているように、左側分
割像９１と中央分割像９２との間の距離ｄおよび中央分
割像９２と右側分割像９３との間の距離ｄから、配線パ
ターン画像８の幅Ｌが減算される。その減算による差の
値が予め設定した値εよりも小さい値である場合には、
単一の異物の差画像９０であると認定される。そして、
図６（ｄ）に示されているように、差画像９０の配線パ
ターン画像８と直交する方向の幅Ｘは、左側分割像９１
の左端と右側分割像９３の右端との間の間隔によって測
定される。このように単一異物の差画像９０と認識され
た異物は致命不良を起こすものと判定される。

【００４２】減算による差の値が予め設定した値εより
も大きい場合には、左側分割像９１、中央分割像９２お
よび右側分割像９３は別々の微小な異物と認識され、各
幅ｘがそれぞれの異物のサイズとして測定される。そし
て、左側分割像９１、中央分割像９２および右側分割像
９３のサイズが配線パターン画像８、８間の距離Ｓより
も大きい場合には致命不良を起こす可能性のあるもの、
すなわち、不良候補と判定され、小さい場合には致命不
良を起こす可能性のあるものではないと判定される。

【００４３】図７（ｃ）に示されているように、左側分
割像９４と右側分割像９５との二つに分割されている場
合には、左側分割像９４と右側分割像９５との距離ｄか
らパターン幅Ｌを減算する。減算による差の値が予め設
定した値εよりも小さい場合には、単一の異物の差画像
９０であっと判定される。すなわち、図７（ｃ）に示さ
れているように、差画像９０の配線パターン画像８と直
交する方向の幅Ｘは、左側分割像９４の左端と右側分割
像９５の右端との間の間隔によって測定される。そし
て、この異物は致命不良を起こす可能性のあるもの、す
なわち、不良候補と判定される。

【００４４】減算による差の値が予め設定した値εより
も大きい場合には、左側分割像９４と右側分割像９５と
は別々の微小な異物と認識され、各幅ｘがそれぞれの異
物粒径として測定される。そして、左側分割像９４およ
び右側分割像９５の各サイズが配線パターン画像８、８
間の距離Ｓより大きい場合には、致命不良を起こす可能
性のあるもの、すなわち、不良候補と判定され、小さい
場合には致命不良を起こす可能性のあるものではないと
判定される。

【００４５】以上のようにして検出され判定された全て
の異物の各情報や致命不良あるいは不良候補の判定結果
は、次の表１に示されているようにまとめて表示され
る。

【００４６】

【表１】

【００４７】また、ウエハ検査情報、異物数、異物付着
チップ数、工程別ウエハ歩留り等のウエハの検査結果
は、表２に示されているようにまとめて表示される。

【表２】

【００４８】ここで、チップ良品率ｙｉとは致命不良お
よび不良候補の無いチップの合計の全チップに対する比
率であり、チップ不良品率ｆｉとは致命不良があるチッ
プの合計の全チップに対する比率である。また、欠陥密
度とは、単位面積当たりの異物・欠陥の個数である。欠
陥密度は以下の定義に従い、２種類、推定範囲の最大と
最小をそれぞれ表示した。欠陥密度Ｄｉは、Ｄｉ（ｍａｘ）＝−（１／Ａ）×Ｌｎ（ｙｉ）Ｄｉ（ｍｉｎ）＝−（１／Ａ）×Ｌｎ（１−ｆｉ）式中、Ａはチップ面積、Ｌｎは自然対数である。欠陥ウ
エハ密度Ｗｉは、Ｗｉ（ｍａｘ）＝（致命欠陥数＋不良候補欠陥数）／
（Ａ×製品チップ数) Ｗｉ（ｍｉｎ）＝（致命欠陥数）／（Ａ×製品チップ
数) である。

【００４９】また、図８に示されているように、ウエハ
マップ表示中には致命欠陥および不良チップが表示され
る。

【００５０】一ロットの検査が終了すると、ロット単位
での検査結果情報が表３および表４に示されているよう
に表示される。また、これらの検査結果情報は通信手段
を用いて検査情報解析システム等の外部システムに伝送
される。

【表３】

【表４】

【００５１】散乱光検出式の異物検査装置はウエハの最
表面の異物のみを検出するため、パターンの上に異物が
存在すると、製品不良になる。各検査工程での良品率お
よび不良品率を管理することにより、最終検査での歩留
を予測することができる。また、不良品チップの分布か
ら、異物がランダム異物であるかどうかを判定すること
ができ、ランダム異物の場合は異物の分布をポアソン分
布と仮定して、ｙｉ＝ｅｘｐ（−Ａ×Ｄｉ）（ここで、Ａはチップ面積
である。）とし、各工程の欠陥密度Ｄｉ（添字ｉは工程を示す）を
計算することができる。したがって、各工程に配分した
欠陥密度管理値との乖離度により、不具合の場合には当
該工程の異物・欠陥対策を行う。これらの途中工程での
異物・欠陥管理方法は、従来の方法である異物・欠陥数
と検査面積から算出した欠陥密度と異なり、最終検査の
歩留モデル、すなわち、ｙ＝ｅｘｐ（−Ａ×Ｄ）（ここで、ｙは歩留、Ａはチッ
プ面積、Ｄは欠陥密度である。) に類似した方法で各工程の欠陥密度Ｄｉを算出したた
め、最終工程の歩留向上に直接効果がある不具合工程を
抽出することができる。

【００５２】前記実施形態によれば、次の効果が得られ
る。

【００５３】検査時間の長い装置や複数台の検査装
置を使用することなく、異物のサイズを出力することが
できるため、ウエハ一枚当たりの検査にかける時間を大
幅に短縮することができ、その結果、早期歩留まり向上
に貢献することができる。

【００５４】プローブ検査における歩留モデルの欠
陥密度低減に直接関連する検査データを提供することに
より、歩留り向上のポイントと施策の是非を短期間で判
断することができる。

【００５５】散乱光検出器に基づく異物判定部の判
定を明視野下の撮像装置に連なる検証部によって検証す
ることにより、異物検査装置における検査精度を高める
ことができるため、前記とあいまって、異物検査装置
の品質および信頼性を高めることができる。

【００５６】分割部分が単一異物か否かを判定し粒
径測定をすることにより、異物のサイズをより一層正確
に測定することができる。

【００５７】下地パターンと異物の大きさ、性状か
ら異物の致命性を判定することができるため、異物検査
方法の効率をより一層高めることができる。

【００５８】検査ウエハの良品率、欠陥密度を算出
することができるため、異物検査方法の利用効率をより
一層高めることができる。

【００５９】図９は本発明の実施形態２である異物検査
方法の単一異物の認識作用を説明するための説明図であ
る。

【００６０】本実施形態が前記実施形態と異なる点は、
異物画像が配線パターン画像によって分割された場合の
単一異物か否かの認識方法にある。すなわち、図９
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示されているように、減算処
理によって、差画像９０が三分割された場合には、分割
された画像の色判定が実行される。

【００６１】撮像装置４５による画像がカラー画像であ
って、ＮＴＳＣ（National Television System Committ
ee）信号で出力されている場合には、図９（ｄ）に示さ
れている彩度色相分布図が使用された色判定が実行され
る。図９（ｃ）に示されている左側分割像９１、中央分
割像９２および右側分割像９３が彩度色相分布図に予め
定めたΔγ、Δθの領域において同一色と判定された場
合には、単一異物の差画像９０と認識され、分割画像を
ひとまとめにした異物サイズの測定が実行され、かつ、
致命不良と判定される。同一色ではないと判定された場
合には、別々の異物と認識され、それぞれについて異物
サイズの測定が実行される。異物の大きさがパターン間
の距離より大きければ致命不良と判定され、小さければ
非致命と判定される。

【００６２】撮像装置４５による画像がカラー画像であ
って、ＲＧＢ信号で出力されている場合には、色はαＲ
＋βＧ＋γＢによって表現され、予め設定された値ηに
対して、｜Δα｜＋｜Δβ｜＋｜Δγ｜≦η、となる場
合に同一色と判定される。同一色と判定された場合に
は、単一異物と認識され、分割像をひとまとめにした異
物粒径測定が実行され、かつ、致命不良と判定される。
同一色ではないと、判定された場合には別々の異物と認
識され、それぞれについて異物サイズの測定が実行され
る。異物のサイズがパターン間の距離より大きければ致
命不良、小さければ非致命とする。

【００６３】図１０に示されているように、分割数が２
個の場合にも、分割されている画像同士の色判定が３個
以上に分割されている場合と同様に実行される。同一色
と判定された場合には、単一異物と認識され、分割像を
ひとまとめにした異物粒径測定が実行され、この異物を
不良候補と判定される。なお、検査結果は前記実施形態
と同様に処理される。

【００６４】図１１は本発明の実施形態３である異物検
査方法の単一異物の認識作用を説明するための説明図で
ある。

【００６５】本実施形態が前記実施形態と異なる点は、
異物画像が配線パターン画像によって分割された場合の
単一異物か否かの認識方法にある。すなわち、図１１に
示されているように、分割された画像の膨張処理によっ
て認識方法が実行される。

【００６６】図１１に示されているように、左側分割像
９１、中央分割像９２および右側分割像９３に分割され
た場合には、分割した各要素を予め入力された数値ζだ
け、左側分割像９１、中央分割像９２および右側分割像
９３が図１１（ｄ）に示されているように膨張処理され
る。本実施例において、数値ζはパターンのスペース幅
に設定されている。膨張処理の結果、膨張処理後の分割
数が元の分割数より小さい場合には、それぞれの膨張処
理で合体した分割要素が一つにまとめられて単一の異物
と認識される。異物サイズ測定は元の左側分割像９１の
左端と右側分割像９３の右端との距離の測定によって実
行され、かつ、単一の異物は致命不良と判定される。膨
張処理後の分割要素の数が元の分割数と同じ場合には、
この異物群は別々の異物と認識され、不良候補と判定さ
れる。なお、検査結果は前記実施形態と同様に処理され
る。

【００６７】図１２は本発明の実施形態４である異物検
査方法の単一異物の認識作用を説明するための説明図で
ある。

【００６８】本実施形態が前記実施形態と異なる点は、
異物画像が配線パターン画像によって分割された場合の
単一異物か否かの認識方法にある。すなわち、図１２に
示されているように、和画像によって認識方法が実行さ
れる。

【００６９】図１２（ａ）は被検査対象座標位置の被検
査対象画像を示しており、背景画像７の上に互いに平行
に敷設された一対の配線パターン画像８、８が映し出さ
れており、両配線パターン画像８、８の上に異物画像６
が跨がって映し出された状態になっている。図１２
（ｂ）は比較対象座標位置の比較対象画像を示してお
り、背景画像７の上に両配線パターン画像８、８が映し
出されている。被検査対象画像と配線パターン画像８、
８とが加算されて、和画像９’が図１２（ｃ）に示され
ているように形成される。この和画像９’について閾値
処理が実行されて、図１２（ｄ）に示されている異物画
像６によって分割された配線パターン画像８’、８’が
形成される。このように分割された配線パターン画像
８’、８’が認識された場合には、異物を致命不良と判
定される。認識されない場合には非致命と判定する。な
お、検査結果は前記実施形態と同様に処理される。

【００７０】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。

【００７１】例えば、暗視野下の散乱光検出による異物
位置の特定は、遮光素子によって実行するように構成す
るに限らず、繰り返しパターンにおける同一位置の検出
データを比較することによって実行するように構成して
もよい。その場合、比較用のデータは隣接するチップの
検出データであってもよいし、予め記憶された設計パタ
ーンデータや標準パターンデータであってもよい。

【００７２】撮像装置としては、ラインセンサを使用し
た例ではラインセンサに限らず、エリアセンサや撮像管
等を使用することができる。

【００７３】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるウエハ
の異物検査技術に適用した場合について説明したが、そ
れに限定されるものではなく、ホトマスクや液晶パネル
等の板状物における異物検査技術全般に適用することが
できる。

【００７４】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次
の通りである。

【００７５】検査時間の長い装置や複数台の検査装置を
使用することなく、異物のサイズを出力することができ
るため、一被検査物当たりの検査にかける時間を大幅に
短縮することができる。分割部分が単一異物か否かを判
定しサイズを測定することにより、異物のサイズをより
一層正確に測定することができる。パターンと異物のサ
イズや性状から異物の致命性を判定することにより、異
物検査方法の効率をより一層高めることができる。

【００７６】検査ウエハの良品率、欠陥密度を算出する
ことにより、異物検査方法の利用効率をより一層高める
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である異物検査方法を示す
フロー図である。

【図２】同じく異物検査装置を示す斜視図である。

【図３】異物画像の抽出作用を示しており、（ａ）は異
物が付着した状態の画像図、（ｂ）は異物が付着しない
状態の画像図、（ｃ）は抽出した異物画像図、（ｄ）は
撮像状況の斜視図である。

【図４】分類作用を示す各説明図であり、（ａ）は異物
の縦横寸法の特定作用、（ｂ）は異物サイズの特定作
用、（ｃ）は円形の異物の特定作用、（ｄ）は細長い異
物の特定作用をそれぞれ示している。

【図５】各種分析資料を示す各説明図であり、（ａ）は
異物サイズ別マップ、（ｂ）は異物サイズ別ヒストグラ
ム、（ｃ）は異物形状別マップ、（ｄ）は異物形状別ヒ
ストグラム、（ｅ）は検査結果時系列推移グラフであ
る。

【図６】異物画像が三分割された場合の単一異物の認識
作用を説明するための各説明図である。

【図７】異物画像が二分割された場合の単一異物の認識
作用を説明するための各説明図である。

【図８】致命不良および不良チップが表示されたウエハ
マップ図である。

【図９】本発明の実施形態２である異物検査方法の単一
異物の認識作用を説明するための説明図であり、
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各画像図、（ｄ）は彩度色相
分布図である。

【図１０】同じく分割数が２個の場合の単一異物の認識
作用を説明するための各説明図である。

【図１１】本発明の実施形態３である異物検査方法の単
一異物の認識作用を説明するための各説明図である。

【図１２】本発明の実施形態４である異物検査方法の単
一異物の認識作用を説明するための各説明図である。

【符号の説明】

１…ウエハ（被検査物）、２…第１主面、３…オリフ
ラ、４…チップ部、５…異物、６…異物画像、７…背景
画像、８…配線パターン画像、９…差画像、９’…和画
像、１０…異物検査装置、１１…ステージ装置、１２…
ＸＹテーブル、１３…θテーブル、１４…コントロー
ラ、２０…検査光照射装置、２１…レーザ光（検査
光）、２２…レーザ光照射装置、２３…集光レンズ、３
０…散乱光検出装置、３１…散乱光、３２…対物レン
ズ、３３…リレーレンズ、３４…散乱光検出器、３５…
異物判定装置、３６…ホストコンピュータ、４０…落射
照明装置、４１…白色光（明視野照明光）、４２…白色
光照射装置、４３…ハーフミラー、４４…レンズ、４５
…撮像装置、４６…画像処理部、４７…比較部、４８…
検証部、４９…単一異物判定および分類部、９０…二値
化された差画像、９１…左側分割像、９２…中央分割
像、９３…右側分割像、９４…左側分割像、９５…右側
分割像。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井古田まさみ東京都青梅市新町六丁目16番地の３株式会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者井上裕子東京都渋谷区東３丁目16番３号日立電子エンジニアリング株式会社内 (72)発明者新家若菜東京都青梅市新町六丁目16番地の３株式会社日立製作所デバイス開発センタ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査物において予め指定された被検査
対象座標位置を明視野照明下で撮像して被検査対象画像
を取得する被検査対象画像取得工程と、被検査物において被検査対象座標と対応する比較対象座
標位置を明視野照明下で撮像して比較対象画像を取得す
る比較対象画像取得工程と、被検査対象画像と比較対象画像との差画像を取得する差
画像取得工程と、差画像の分割の有無および状況に基づいて被検査対象座
標位置の致命不良の有無を判定する判定工程と、を備え
ていることを特徴とする異物検査方法。
【請求項２】前記被検査対象座標位置が、被検査光照
射装置によって被検査物を斜方照明し暗視野下の被検査
物における検査光の散乱光を散乱光検出器によって検出
することにより特定された異物の存在位置であることを
特徴とする請求項１に記載の異物検査方法。
【請求項３】前記被検査物が同一のパターンが繰り返
されてパターニングされた物品であり、前記比較対象座
標位置が前記パターン群のうち前記被検査対象座標位置
のパターンと異なるパターンの同一座標位置であること
を特徴とする請求項１または２に記載の異物検査方法。
【請求項４】前記差画像が複数個の分割像を有する場
合に致命不良と判定されることを特徴とする請求項１、
２または３に記載の異物検査方法。
【請求項５】前記差画像が左側分割像、中央分割像お
よび右側分割像に分割されている場合において、左側分
割像と中央分割像との間の距離および中央分割像と右側
分割像との間の距離からパターン幅が減算され、その減
算による差の値が予め設定した値よりも小さい値である
場合には、単一の異物の差画像であると判定され、この
異物は致命不良を起こすものと判定されることを特徴と
する請求項４に記載の異物検査方法。
【請求項６】前記差画像が左側分割像と右側分割像と
に二分割されている場合において、左側分割像と右側分
割像との距離からパターン幅が減算され、減算による差
の値が予め設定した値よりも小さい場合には、単一の異
物の差画像であると判定され、この異物は致命不良を起
こすものと判定されることを特徴とする請求項４に記載
の異物検査方法。
【請求項７】前記差画像が複数に分割されている場合
において、各分割像が同一色と認識された場合には単一
の異物の差画像であると判定され、この異物は致命不良
を起こすものと判定されることを特徴とする請求項４に
記載の異物検査方法。
【請求項８】前記差画像が複数に分割されている場合
において、各分割像が予め設定された割合で膨張処理さ
れ、膨張処理後の分割数が元の分割数より小さい場合に
は単一の異物と認識され、この異物は致命不良を起こす
ものと判定されることを特徴とする請求項４に記載の異
物検査方法。
【請求項９】前記被検査対象座標に対応させて前記致
命不良の有無の判定結果を表示する表示工程を備えてい
ることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７
または８に記載の異物検査方法。
【請求項１０】被検査物において予め指定された被検
査対象座標位置を明視野照明下で撮像して被検査対象画
像を取得する被検査対象画像取得工程と、被検査物において被検査対象座標と対応する比較対象座
標位置を明視野照明下で撮像して比較対象画像を取得す
る比較対象画像取得工程と、被検査対象画像と比較対象画像との和画像を取得する和
画像取得工程と、和画像について閾値処理が実行されて、分割されたパタ
ーン画像が認識された場合に異物を致命不良と判定する
判定工程と、を備えていることを特徴とする異物検査方
法。
【請求項１１】前記被検査対象座標に対応させて前記
致命不良の有無の判定結果を表示する表示工程を備えて
いることを特徴とする請求項１０に記載の異物検査方
法。
【請求項１２】被検査物において予め指定された被検
査対象座標位置を明視野照明下で撮像して被検査対象画
像を取得し、また、被検査物において被検査対象座標と
対応する比較対象座標位置を明視野照明下で撮像して比
較対象画像を取得する画像取得部と、被検査対象画像と比較対象画像との差画像を取得する差
画像取得部と、差画像の分割の有無および状況に基づいて被検査対象座
標位置の致命不良の有無を判定する判定部と、を備えて
いることを特徴とする異物検査装置。
【請求項１３】前記被検査対象座標に対応させて前記
致命不良の有無の判定結果を表示する表示部を備えてい
ることを特徴とする請求項１２に記載の異物検査装置。
【請求項１４】被検査物において予め指定された被検
査対象座標位置を明視野照明下で撮像して被検査対象画
像を取得し、また、被検査物において被検査対象座標と
対応する比較対象座標位置を明視野照明下で撮像して比
較対象画像を取得する画像取得部と、被検査対象画像と比較対象画像との和画像を取得する和
画像取得部と、和画像について閾値処理が実行されて、分割されたパタ
ーン画像が認識された場合に異物を致命不良と判定する
判定部と、を備えていることを特徴とする異物検査装
置。
【請求項１５】前記被検査対象座標に対応させて前記
致命不良の有無の判定結果を表示する表示部を備えてい
ることを特徴とする異物検査装置。