WO2024042686A1 - デバイス検査システム - Google Patents

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WO2024042686A1
WO2024042686A1 PCT/JP2022/032116 JP2022032116W WO2024042686A1 WO 2024042686 A1 WO2024042686 A1 WO 2024042686A1 JP 2022032116 W JP2022032116 W JP 2022032116W WO 2024042686 A1 WO2024042686 A1 WO 2024042686A1
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WO
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image
inspection
inspected
pixel
difference
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PCT/JP2022/032116
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French (fr)
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雅 太田
慶太 山口
賢哉 鈴木
摂 森脇
藍 柳原
祥江 森本
Original Assignee
日本電信電話株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor

Definitions

  • the present disclosure relates to a device inspection system.
  • optical communication devices such as optical transceivers and optical switches are being put into practical use.
  • the optical devices mounted in these optical communication devices are formed on wafers made of silicon or compound semiconductors, and this is done by effectively applying techniques developed in the manufacturing of electronic devices such as photolithography and dry etching. This is because it has the characteristics of being easy to use and excellent in mass production.
  • Optical devices require a path for signal transmission (i.e., an optical waveguide) because the wavelength of the optical signal they handle (1 ⁇ m) is overwhelmingly longer than the wavelength of electrons (0.1 nm, depending on the speed). It has the characteristic that it cannot be bent sharply. Therefore, the path of an optical device is overwhelmingly rougher than that of an electronic device, and the circuit pattern of an optical device occupies a much larger area (cm 2 square) compared to an electronic device (mm 2 square). . In addition, the cross-sectional area of the paths (circuits) used to propagate them varies greatly, ranging from several micrometers for optical devices to several nanometers to several tens of nanometers for electronic devices. Each time the wafer is processed, the difference in height between the wafers becomes much larger than that of electronic devices.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining problems in conventional visual inspection of optical device wafers.
  • FIG. 8(a) is a reference image
  • FIG. 8(b) is an inspection object image for explaining the test results of an inspection object to be inspected for foreign objects and defects.
  • the reference image in FIG. 8(a) is an image of the inspected area of a wafer that has been manufactured as designed without any foreign matter or defects, and is saved for reference, and the image to be inspected in FIG. This is an image of the same area of the wafer containing the foreign matter that occurred in the previous step.
  • the image shown in FIG. 8(a) is a top view photograph of a part of an optical switch wafer manufactured using silica-based optical waveguide technology. Optical waveguide regions 803 and 804 are formed.
  • the circled area on the upper left is a generated foreign object 805, and the area circled on the lower right is an erroneously detected foreign object or defect 806 that does not originally exist.
  • the erroneously detected part where the erroneously detected foreign object or defect 806 is detected is an area where it does not originally exist (or even if it does exist, it does not affect the circuit performance).
  • the inspection results are displayed on the inspection target image in order to make it easier to understand the relationship between the detected foreign matter or erroneously detected portion and the structure of the inspection target.
  • the foreign object 805 in FIG. 8(b) exists in the wiring area of the control line for controlling the function of the optical switch, and the erroneous detection 806 occurs in the optical waveguide layer where the optical signal propagates. This is the part.
  • optical device is large in size, as described above.
  • the dimensions of the optical waveguide core that is the propagation path are large. Generates a step. Therefore, when inspecting optical devices including optical waveguides, unlike inspection targets consisting only of electronic devices, when observing the wiring layer with an optical microscope, the observed image may not be visible due to the slope of the upper cladding layer. As a result, the brightness of the image at that location changes, and a difference may be detected in comparison with the reference image, resulting in erroneous detection.
  • the present disclosure is made to solve the above-mentioned problems, and mainly aims to reduce the above-mentioned false detections by utilizing design information.
  • one embodiment of the present invention is characterized by having the following configuration.
  • a device inspection system that determines inspection results using differential images, an imaging device that acquires an image of a region to be inspected; a storage device that stores the acquired images; a computing device configured to generate a difference image by comparing the acquired image with a reference image previously acquired by the imaging device;
  • a device inspection system characterized in that the computing device is further configured to refer to a design image of a device that is to be inspected and generate a differential image in which only portions that affect the performance of the device are extracted. .
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a wafer manufacturing process to which the device inspection system of Embodiments 1 and 2 of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a device inspection system according to Embodiments 1 to 3 of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating processing for detecting foreign objects and defects by the device inspection system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flow diagram of inspection processing executed by the device inspection system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating processing for detecting foreign objects and defects by the device inspection system according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flow diagram of inspection processing executed by the inspection system according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating processing for detecting foreign objects and defects by the device inspection system according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining problems in conventional visual inspection of optical device wafers.
  • Embodiment 1 shows an embodiment of a device inspection system of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a wafer manufacturing process to which the device inspection system of the first embodiment is applied.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the manufacturing process of a quartz-based optical waveguide.
  • a lower cladding 102 forming an optical waveguide and a glass film 103 serving as a core are formed on a substrate 101.
  • Additives such as germanium are added to quartz so that the core layer has a slightly higher refractive index than the lower cladding.
  • a photoresist 104 is applied onto the substrate.
  • step 3 the circuit pattern is transferred by photolithography.
  • Step 3 is a top view of the wafer on which a circuit pattern has been formed in Step 3.
  • FIG. 1 an example of a wafer to be inspected in which four circuit patterns 105-1 to 105-4 are formed on the wafer to be inspected is explained.
  • step 4 a photolithography pattern inspection is performed to check whether there are any foreign substances or defects in the circuit pattern formed by photolithography. Foreign matter and defects detected by this inspection are caused by dust during resist application in step 2, dust on the wafer during photolithography in step 3, and the like.
  • the entire area of the optical device wafer chip transferred onto the wafer (in the example shown in FIG. 1, all four areas 106-1 to 106-4) or a divided area thereof is
  • the inspected areas (in the example shown in FIG. 1, each of the four areas 106-1 to 106-4) are photographed using an imaging device that can observe the inspected area of the inspection target, such as a microscope or camera, and an inspection image is obtained. Get as.
  • the device inspection system used in step 4 includes an imaging device that acquires an image of the inspection area to be inspected, a storage device that stores the acquired image, and a comparison between the acquired image and a reference image previously acquired by the imaging device.
  • the system includes a computing device configured to generate a differential image using a computer, and detects foreign objects or defects in the inspection target using the generated differential image by comparing the acquired image with a reference image.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the device inspection system 200 of this embodiment.
  • the imaging device 201 acquires an image of an object to be inspected, and is capable of observing an area to be inspected of the object to be inspected.
  • the computing device 202 controls the device inspection system, controls the imaging device and the storage device, and performs functions such as setting reference images and images to be inspected, setting mask design images, mask processing, and generation of difference images. Execute processing.
  • the display device 203 can display images to be inspected, reference images, difference images, inspection result images, and the like.
  • the storage device 205 includes a design image storage section 206, a mask design image storage section 207, a to-be-inspected image storage section 208, a reference image storage section 209, a difference image storage section 210, and the like.
  • the imaging device 201, the computing device 202, the display device 203, and the storage device 205 are communicably connected to each other via a communication path 212.
  • Computing device 202 includes one or more processing units, such as a central processing unit (CPU), a microprocessor unit (MPU), a graphics processing unit (GPU), or a CISC (Complex Instruction Set Computer).
  • a RISC (Reduced Instruction Set Computer) type CPU or a RISC (Reduced Instruction Set Computer) type CPU can be used.
  • the display device 203 for example, a liquid crystal display (LCD) or a plasma display (PDP) can be used.
  • a semiconductor memory, a hard disk, etc. can be used.
  • FIG. 3 illustrates an example of a process executed by the device inspection apparatus of the first embodiment for detecting foreign matter or defects that unexpectedly occur in a pattern from an image acquired in the photolithography pattern inspection described in FIG. 1. It is a diagram.
  • FIG. 3 illustrates an example in which the divided regions 106-1 to 106-4 in FIG. 1 are used one by one as images to be inspected.
  • a mask design image 301 is created by performing pixel calculations on the design image in order to mask portions of the design image other than patterns that affect optical device characteristics.
  • the mask is set so as to extract only the area that can be considered as a part that affects the performance of the optical device.
  • pattern inspection in a photolithography process for forming a core pattern of an optical waveguide is explained as an example. It is preferable that the region of the mask design image, which is a portion that affects the performance of the device, be set to "1" with a width slightly wider than the width of the optical waveguide.
  • the reference image can be set as the reference image 302 by visually inspecting the image photographed in step 4 shown in FIG. 1, and an ideal image without foreign objects or defects.
  • a masked reference image 303 is set by performing a pixel-by-pixel multiplication process on this reference image 302 with the previously set mask design image 301 .
  • the images 304 and 307 to be inspected taken using the method shown in step 4 in FIG. By performing this, masked images 305 and 308 to be inspected are set. Finally, the masked reference image 303 and the masked images to be inspected 305 and 307 are compared to obtain inspection images 306 and 309.
  • the alignment of the mask design image 301 and the reference image 302 or the image to be inspected 304 can be performed, for example, as follows.
  • the calculation device 202 uses a pattern matching method for the circuit pattern of the design image, which has the same coordinate system as the mask design image 301, and the circuit pattern of the reference image 302 or the image to be inspected 304 acquired by the imaging means, A first coordinate shift amount, which is a shift amount between the coordinates of the design image and the reference image, by aligning the coordinate system of the reference image or the image to be inspected with the coordinate system of the design image so that the circuit patterns of both match; Then, a second coordinate shift amount, which is a shift amount between the coordinates of the design image and the image to be inspected, is calculated.
  • the mask design image 301 and the reference image 302 or the image to be inspected 302 are aligned using the first coordinate shift amount and the second coordinate shift amount. Further, the reference image 301 and the image to be inspected 302 can be aligned using the difference between the first coordinate shift amount and the second coordinate shift amount. In this way, the influence of positional deviation between the design image and the reference image or image to be inspected can be removed.
  • the first image to be inspected 304 is an image taken in step 4 shown in FIG. 1 of a wafer containing a foreign substance A that does not affect the performance of the optical device.
  • a first inspection image 306 obtained by comparing a masked inspection image 305 generated by integrating the first inspection image 304 with the mask design image 301 and a masked reference image.
  • foreign matter A which does not affect the performance of the optical device, is not detected. Note that although the original circuit pattern is shown with dotted lines in the first inspection image 306 for reference, the circuit pattern does not appear in the actual inspection image.
  • the second image to be inspected 307 is an image of a foreign object B that does not affect the performance of the optical device, a foreign object C that affects the performance of the optical device, and a defective wafer taken in step 4 shown in FIG. .
  • the second image to be inspected 307 is subjected to the product calculation process for each pixel with the design image 301, and a masked second image to be inspected 308 is set.
  • a second inspection image 309 is obtained by performing comparison processing with the masked reference image 303.
  • the original circuit pattern is also shown in dotted lines in the second inspection image 309 for reference.
  • the optical device chip including the second image to be inspected 307 can be appropriately determined to be rejected.
  • a difference image is simply generated by pixel-by-pixel difference processing as an inspection image. You can do it like this.
  • a test image may be generated by setting a certain threshold value for the difference image and setting pixels with a value below the threshold value to "0" and setting pixels with a value above the threshold value to "1". Note that similar processing may be performed after the images 304 and 307 to be inspected are binarized in advance.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the processing executed by the inspection system of the first embodiment.
  • extract a design image from the design data refer to the extracted design image, and set the value of a pixel in a region that affects the performance of the optical device to "true” or "1"
  • a mask design image C is obtained in which pixels in other areas are set to "false” or "0" (S402).
  • the value of each pixel expressed by the xy coordinates of the mask design image C is assumed to be C(x,y).
  • the reference image B is masked by performing integration processing on each pixel of the reference image B and the mask design image C, and a masked reference image is set (S404).
  • the value of each pixel expressed by the x, y coordinates of the masked reference image is expressed as B(x,y) ⁇ C(x, y).
  • an image to be inspected is acquired and an image to be inspected A is set (S405). Note that the steps of obtaining the mask setting image C (S401, S402), setting the reference image B (S403, S404), and setting the image to be inspected A (S405) may be reversed in order. It's fine, and they can be done in parallel.
  • the image to be inspected A is masked, and a masked image to be inspected is set (S406).
  • the image to be inspected A at this time is obtained, for example, in step 4 of FIG. 2 using the image obtaining means of the device inspection system of this embodiment.
  • the value of each pixel of the image to be inspected A is A(x, y)
  • the value of each pixel of the masked image to be inspected is similarly A(x, y) ⁇ C(x, y). Can be defined.
  • the inspection result is determined using the inspection image. That is, a pass/fail determination is made based on whether a foreign object or defect exists in the inspection image, which is a difference image (S408).
  • This pass/fail determination may be made by calculating the areas of foreign objects and defects present in the inspection image, and determining whether there are foreign objects or defects whose areas exceed a predetermined threshold value.
  • both the image to be inspected A and the reference image B were masked by the mask design image C, but only the image to be inspected A was masked, and this masked image to be inspected and the reference image B were masked.
  • a similar inspection can be performed by extracting the inspection image based on the difference between the two.
  • the pass/fail judgment is made only for foreign substances and defects existing in the parts, thereby improving the optical device performance. It is possible to prevent overkill from occurring due to the presence of foreign objects in parts that do not affect the product.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating, as an example, processing for detecting foreign objects and defects by the device inspection system according to the second embodiment of the present invention.
  • Embodiment 2 will also be described using an example in which the device inspection system of this embodiment is applied to inspection of a photolithography process in the wafer manufacturing process shown in FIG. 1.
  • the device inspection system of Embodiment 2 includes an imaging device that acquires an image of a region to be inspected, a storage device that stores the acquired image, and an imaging device that stores the acquired image and the imaging device. includes a computing device configured to generate a differential image by comparing the acquired image with a reference image acquired in advance, and uses the differential image generated by comparing the acquired image and the reference image to detect foreign objects or defects in the inspection target. This is to detect.
  • An example of the configuration of the device testing system according to the second embodiment is similar to the configuration of the device testing system according to the first embodiment shown in FIG.
  • comparison images 501 and 504 are generated by first performing comparison processing between the acquired image to be inspected 1 and a reference image. In the comparison process, a pixel-by-pixel difference calculation may be used as in the first embodiment, or binarization may be performed in advance. Comparison images 501 and 504 generated in this manner include foreign matter A or foreign matter B that does not affect optical device performance. Therefore, test images 503 and 506 are finally obtained by multiplying the comparison images 501 and 504 by the masking design image 301 to generate masked comparison images 502 and 505.
  • the masked comparison images 502 and 505 are created by aligning both images and then masking the comparison images. You can also get it.
  • the comparison images 501 and 504 and the mask design image 301 can be aligned, for example, as follows.
  • the calculation device 202 uses a pattern matching method for the circuit pattern of the design image, which has the same coordinate system as the mask design image 301, and the circuit patterns of the reference image 302 and images to be inspected 304 and 307 acquired by the imaging means. Then, the coordinate system of the reference image or image to be inspected is adjusted to the coordinate system of the design image so that the circuit patterns of both match, and the first coordinate, which is the amount of deviation between the coordinates of the design image and the reference image, is calculated. The amount of deviation and the amount of deviation of second coordinates, which is the amount of deviation between the coordinates of the design image and the image to be inspected, are calculated.
  • the mask design image 301 and the comparison images 501 and 504 can be aligned using the first coordinate shift amount and the second coordinate shift amount. Furthermore, when performing a comparison process between the reference image 302 and the images to be inspected 304 and 307, the positions of the two may be aligned using the difference between the amount of deviation of the first coordinate and the amount of deviation of the second coordinate. I can do it. In this way, the influence of positional deviation between the mask design image 301 and the reference image 302 or the images to be inspected 304 and 307 can be removed.
  • comparison images 501 and 504 the masked comparison images 502 and 505, and the inspection images 503 and 506, the original circuit patterns are shown with dotted lines for reference, but the actual images do not show the circuit patterns. No pattern is displayed.
  • the first image to be inspected 304 is an image taken in step 4 shown in FIG. 1 of a wafer containing a foreign substance A that does not affect the performance of the optical device.
  • the first comparison image 501 generated by comparing the first image to be inspected 304 and the reference image 302
  • the first inspection image 503 generated by multiplying and masking the first comparison image 501 by the mask design image 201, the foreign matter A that does not affect the performance of the optical device is masked and removed. ing. Therefore, similarly to the first embodiment, it is possible to eliminate overkill caused by detection of foreign substances that do not affect optical device performance.
  • a comparison is made with the reference image for a second image to be inspected 307, which is an image of a foreign object B that does not affect the performance of the optical device, a foreign object C that affects the performance of the optical device, and a wafer with defects.
  • the second comparison image 504 generated through processing foreign objects B and C and defects are present.
  • the second inspection image 506 generated by multiplying and masking the second comparison image 504 by the mask design image 302 the foreign matter B that does not affect the performance of the optical device is masked and removed. . Therefore, only foreign matter C and defects that affect the performance of the optical device are finally detected.
  • the inspection system of the second embodiment can appropriately determine that the optical device chip including the second image to be inspected 307 is rejected.
  • FIG. 6 is a flowchart of inspection processing executed by the inspection system of the second embodiment.
  • a design image is extracted from the design data prior to inspection (S601), and a mask design image C is obtained by referring to the extracted design image (S601). S602).
  • an image of a non-defective product that has been confirmed to be free of foreign matter or defects is acquired and stored, and this is set as reference image B (S603). .
  • an image to be inspected is acquired and an image to be inspected A is set.
  • D(x,y) is the value of each pixel expressed by the xy coordinates of the inspection image D.).
  • D(x, y) ⁇ C(x, y) which is an integration process of the generated difference image D and the mask design image C, a masked difference image, that is, an inspection image is generated.
  • “ ⁇ ” is used as a symbol indicating a product operation for each pixel of the image).
  • the step (S605) of calculating the test image and generating the inspection image may be performed in the reverse order or may be performed in parallel.
  • the masked difference image is used to determine the inspection result. That is, a pass/fail determination is made based on whether a foreign object or defect exists in the inspection image, which is a masked difference image. (S607). This pass/fail determination may be made by calculating the areas of foreign objects and defects present in the inspection image, and determining whether there are foreign objects or defects whose areas exceed a predetermined threshold value. This makes it possible to inspect only the portions that affect the performance of the optical device, and to perform pass/fail judgments targeting only foreign objects and defects present in those portions.
  • the second embodiment only the parts that affect the performance of the optical device are inspected, and pass/fail judgment is performed only for foreign substances and defects existing in those parts, so that the parts that do not affect the performance of the optical device are It is possible to prevent overkill from occurring due to the presence of foreign objects in the parts.
  • the inspection of the appearance of the optical waveguide core pattern generated by the photolithography process of the optical waveguide circuit pattern in FIG. It can also be similarly used to inspect wafers with control wiring formed on optical waveguides, such as optical switches and variable optical attenuators.
  • optical waveguides such as optical switches and variable optical attenuators.
  • the unevenness of the lower layer at that location will be reflected in the pattern to be inspected, making it difficult to see the pattern in the upper layer to be inspected. may be different. In such a case, false detections may be reduced by masking portions of the upper layer pattern that appear differently.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of processing for detecting foreign objects and defects by the device inspection system of the third embodiment.
  • Embodiment 3 is an example in which the control wiring layer of an optical waveguide switch chip is inspected using the device inspection system of the present invention described in Embodiment 2.
  • the circuit pattern of the wafer chip to be inspected in the third embodiment includes the control wiring pattern of the control wiring layer to be inspected and the optical waveguide pattern formed before the control wiring layer.
  • a design image 701 extracted from design data includes control wiring patterns 708 and 709 and optical waveguide patterns 710 and 711, and the optical waveguide patterns generally have a step difference of about several ⁇ m.
  • each pixel in the area including this optical waveguide pattern is set to "false" or "0" (zero) to create a mask pattern that eliminates the influence of the optical waveguide, thereby creating a mask design image. 702 is generated.
  • the reference image 703 in FIG. 7 is an image of the inspection area of a non-defective product that is confirmed to be free of foreign objects or defects, and is acquired and set in advance prior to inspection. be.
  • the image acquisition means acquires an image to be inspected 704, which is an image of the area to be inspected. Then, the image to be inspected 704 and the reference image are compared to generate a comparison image 705.
  • the comparison image 705 includes a foreign object 712 existing in the control wiring layer to be inspected, and a location 713 that is erroneously detected as a foreign object due to the difference in appearance due to the step in the optical waveguide layer.
  • the comparison image 705 is masked by integrating each pixel of this comparison image 705 and the mask design image 702 (706 in FIG. 7 shows a state in which the comparison image 705 is masked), and the comparison image 705 is masked.
  • An image 707 is generated.
  • a masked comparison image 706 is obtained by masking the comparison image 705 using the "0" area).
  • the comparison image 705 and the mask design image 702 can be aligned, for example, as follows.
  • the calculation device 202 uses a pattern matching method to match the circuit patterns of the design image, which has the same coordinate system as the mask design image, and the circuit patterns of the reference image 703 and the image to be inspected 704.
  • a second coordinate shift amount which is a coordinate shift amount of the image to be inspected, is calculated.
  • the effect of the positional deviation between the mask design image and the reference image 703 or the image to be inspected 704 is removed by using the amount of deviation of the first coordinate and the amount of deviation of the second coordinate. This can be done by
  • a general pattern matching method is used to adjust the coordinate system so that the positions of both patterns match. You can find it by matching.
  • the device inspection system of the third embodiment in the visual inspection of an optical waveguide type switch chip including an optical waveguide layer on which an optical waveguide pattern is formed and a control wiring layer to be inspected, By masking areas where erroneous detection may occur due to steps in the optical waveguide layer, etc., it becomes possible to reduce erroneous detection, thereby enabling appropriate pass/fail determination.
  • the present invention it is possible to provide a device inspection system that detects only foreign substances and defects in parts that affect the characteristics of the device. Furthermore, it is possible to provide a device inspection system that reduces false detections caused by differences in level between optical waveguides of optical devices including optical waveguide patterns and control wiring patterns.

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Abstract

本開示は誤検出を削減することが可能なデバイス検査システムを提供する。一実施形態に係る差分画像を用いて検査結果を判定するデバイス検査システムは、検査対象の被検査領域の画像を取得する撮像装置と、取得した画像を記憶する記憶装置と、取得した画像と撮像装置で予め取得した参照画像とを比較して差分画像を生成するように構成された計算装置とを含み、計算装置は、検査対象が構成するデバイスの設計画像を参照し、デバイスの性能に影響を及ぼす部分のみが抽出された差分画像を生成するようにさらに構成されている。

Description

デバイス検査システム
　本開示は、デバイス検査システムに関する。
　光ファイバ通信の進展により、光トランシーバや光スイッチなどの光通信デバイスの実用化が進められている。これらの光通信デバイスに実装される光デバイスは、シリコンや化合物半導体などのウエハ上に形成されるが、これはフォトリソグラフィとドライエッチングなどの電子デバイスの製造技術で培われた技術を効果的に利用でき、量産性に優れるという特徴を持つためである。
　光デバイスはそれが扱う光信号の波長（１μｍ）が電子の波長（速度にもよるが０．１ｎｍ）に比べて圧倒的に長いことを理由として、信号伝達を行う経路(すなわち光導波路)を急峻に曲げることができないという特徴を有する。したがって、光デバイスの経路は電子デバイスの経路に比較して圧倒的に粗であり、電子デバイス（ｍｍ2角）に比べて、光デバイスは非常に大きなエリア(ｃｍ2角)を回路パタンは占める。加えて、それらを伝搬させるための経路（回路）の断面積も光デバイスでは数μｍ程度、電子デバイスでは数ｎｍ～数十ｎｍと大きく異なるため、光デバイスは、ウエハプロセスを経て積層構造を形成していくたびに、ウエハの段差も電子デバイスに比べて非常に大きくなるという特徴をもつ。
　このような信号の搬送を担う素粒子の波長違いから、ウエハ製造における外観検査においても、光デバイスと電子デバイスとでは、求められる性能は異なる。
　図８は、従来の光デバイスウエハの外観検査の課題を説明するための図である。図８（ａ）は、参照画像であり、図８（ｂ）は、異物や欠損を検査する検査対象の検査結果を説明するための検査対象画像である。図８（ａ）の参照画像は、設計通りに異物や欠損なく製造されたウエハの被検査領域の画像を参照用に保存したものであり、図８（ｂ）の検査対象画像は、製造中に発生した異物を含むウエハの同じ領域の画像である。図８（ａ）に示された画像は、石英系光導波路技術を用いて作製された光スイッチウエハの一部を撮影した上面写真であり、光スイッチウエハには、電気配線領域８０１，８０２、光導波路領域８０３，８０４が形成されている。図８（ｂ）において、左上の丸で囲まれた部分が発生した異物８０５であり、右下の丸で囲まれた部分は、本来は存在しない誤検出された異物または欠損８０６である。誤検出された異物または欠損８０６が検出された誤検出部分は、本来存在しない（もしくは存在しても）回路性能に影響を及ぼさない領域である。図８（ｂ）では、検出された異物や誤検出部分と検査対象の構造との関係を理解しやすいように、検査結果を検査対象画像上に表示した画像としている。図８（ｂ）の異物８０５が存在しているのは光スイッチの機能を制御するための制御線の配線領域であり、誤検出８０６が発生しているのは光信号が伝搬する光導波路層の部分である。
　このような誤検出が発生する理由は、前述のとおり光デバイスの寸法が大きなことが原因である。すなわち、光デバイスにおいては、情報を伝える光信号の波長が大きいことに起因して、その伝搬路である光導波路コアの寸法が大きいため、コアの上部に形成される上部クラッド層に対して大きな段差を発生する。したがって、光導波路を含む光デバイスを検査する場合には、電子デバイスのみからなる検査対象とは異なり、光学顕微鏡などにより配線層を観察した場合、上部クラッド層の傾斜に起因して観察画像の見え方が異なるため、当該箇所の画像の輝度が変化し、参照画像との比較において差分を検出してしまい誤検出が生じることがある。
　このような誤検出は、製造の自動化を行う際に大きな問題を生む。より具体的には、ウエハ内に作製されるデバイスチップが合格か不合格かを判定する際に、誤検出は、過剰な不合格、すなわち、オーバキルを発生する。オーバキルにより本来は、デバイス機能として所期の性能を満たす合格品を不合格として判定してしまうため、歩留まりの悪化が引き起こされ、過剰な製造を行わなければならないという課題を生じる。このようなオーバキルが発生しないように、誤検出か否かを確認して、合格と判定するために、人間が目視で観察して合否を判定することも考えられるが、これもやはり工程稼働の増加により、コストの増加が生じてしまうことになる。
特開平３－０２６９４５号公報
M. Ota, K. Yamaguchi, and K. Suzuki, "Generative-adversarial-network-based dimensional measurement of optical waveguides," Opt. Express  30, 6365-6373 (2022).
　本開示は上記の課題を解決するためになされるものであり、主には設計情報を活用し上記の誤検出を削減することを目的とする。
　本発明の一実施形態は、このような目的を達成するために、以下のような構成を備えることを特徴とする。
　（構成１）
　差分画像を用いて検査結果を判定するデバイス検査システムであって、
　検査対象の被検査領域の画像を取得する撮像装置と、
　取得した画像を記憶する記憶装置と、
　取得した画像と撮像装置で予め取得した参照画像とを比較して差分画像を生成するように構成された計算装置と
を含み、
　計算装置は、検査対象が構成するデバイスの設計画像を参照し、デバイスの性能に影響を及ぼす部分のみが抽出された差分画像を生成するようにさらに構成されていることを特徴とするデバイス検査システム。
図１は、本発明の実施の形態１および２のデバイス検査システムを適用するウエハの製造工程を説明する図である。 図２は、本発明の実施の形態１ないし３のデバイス検査システムの構成を示すブロック図である。 図３は、本発明の実施の形態１のデバイス検査システムによる異物や欠損を検出する処理を説明する図である。 図４は、本発明の実施の形態１のデバイス検査システムが実行する検査処理のフロー図である。 図５は、本発明の実施の形態２のデバイス検査システムによる異物や欠損を検出する処理を説明する図である。 図６は、本発明の実施の形態２の検査システムが実行する検査処理のフロー図である。 図７は、本発明の実施の形態３のデバイス検査システムによる異物や欠損を検出する処理を説明する図である。 図８は、従来の光デバイスウエハの外観検査の課題を説明するための図である。
　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
実施の形態１
　本実施の形態１では、本発明のデバイス検査システムの実施の一形態を示す。
図１は実施の形態１のデバイス検査システムを適用するウエハの製造工程を説明する図である。図１は石英系の光導波路の製造工程を説明する図であり、工程１では、基板１０１上に光導波路を形成する下部クラッド１０２とコアとなるガラス膜１０３を成膜する。コア層は下部クラッドより若干屈折率が高くなるようにゲルマニウムなどの添加物を石英に添加する。工程２で、基板上にフォトレジスト１０４を塗布する。
　工程３で、フォトリソグラフィにより回路パタンを転写する。工程３の下の図は、工程３により回路パタンを形成した状態のウエハを上面から見た図である。図１では、検査対象となるウエハに一例として回路パタン１０５－１～１０５－４を４つ形成する被検査ウエハの場合を説明している。工程４では、フォトリソグラフィにより形成された回路パタンに異物や欠損がないかを確認するフォトリソグラフィパタン検査を行う。この検査により検出される異物や欠損は工程２でのレジスト塗布時のごみや、工程３でのフォトリソグラフィ時にウエハ上についたごみなどにより生じる。
　工程４のフォトリソグラフィパタン検査においては、ウエハ上に複数転写された光デバイスウエハチップの領域全体（図１に示す例では、４つの領域１０６－１～１０６－４のすべて）、もしくはその分割された領域（図１に示す例では、４つの領域１０６－１～１０６－４の各々）を、顕微鏡やカメラなどの検査対象の被検査領域を観察可能な撮像装置を用いて撮影し、検査画像として取得する。
　工程４で用いるデバイス検査システムは、検査対象の被検査領域の画像を取得する撮像装置と、取得した画像を記憶する記憶装置と、取得した画像と撮像装置で予め取得した参照画像とを比較して差分画像を生成するように構成された計算装置を含み、取得した画像と参照画像とを比較して生成した差分画像を用いて検査対象の異物や欠損を検出するものである。
　図２は本実施の形態のデバイス検査システム２００の構成の一例を示すブロック図である。撮像装置２０１は、被検査対象の画像を取得するものであって、被検査対象の被検査領域を観察可能なものである。計算装置２０２は、デバイス検査システムをコントロールするものであって、撮像装置や記憶装置を制御し、参照画像や被検査画像の設定、マスク用設計画像の設定、マスク処理や差分画像の生成などの処理を実行する。表示装置２０３は、被検査画像や参照画像、差分画像、検査結果画像などを表示することができる。記憶装置２０５は、設計画像記憶部２０６、マスク用設計画像記憶部２０７、被検査画像記憶部２０８、参照画像記憶部２０９、および差分画像記憶部２１０などを備えている。撮像装置２０１，計算装置２０２，表示装置２０３および記憶装置２０５は、互いに通信経路２１２によって通信可能に接続されている。計算装置２０２は、１つまたは複数の処理ユニットを含み、処理ユニットは、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）、グラフィック処理装置（ＧＰＵ）、ＣＩＳＣ（Complex Instruction Set Computer）型のＣＰＵや、ＲＩＳＣ（Reduced Instruction Set Computer）型のＣＰＵなどを使用することができる。表示装置２０３は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）やプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）などを使用することができる。記憶装置２０５は、半導体メモリ、ハードディスクなどを使用することができる。
　図３は、図１で説明したフォトリソグラフィパタン検査において取得した画像から、パタンに予期せず発生した異物や欠損を検出する本実施の形態１のデバイス検査装置が実行する処理の一例を説明する図である。図３は、図１の分割された領域１０６－１ないし１０６－４を一つずつ被検査画像として用いる場合を例にして説明している。まず設計画像において光デバイス特性に影響するパタン以外の部分をマスクするために設計画像をピクセル演算したマスク用設計画像３０１を作成する。このピクセル演算は、設計画像の各ピクセルに対して、光デバイスの性能に影響しないピクセルをすべて“０”、すなわち“偽”となるように設定し、それ以外の部分を“１”、すなわち“真”となるように設定する。言い換えれば、光デバイスの性能に影響する部分として考えうる領域のみを抽出するようにマスクを設定する。この実施の形態１では、光導波路のコアパタンを形成する場合のフォトリソグラフィプロセスのパタン検査を例に説明しているが、光導波路のコアパタンを形成するフォトリソグラフィプロセスのパタン検査の場合には、光デバイスの性能に影響を与える部分であるマスク用設計画像の“１”となる領域は、光導波路の幅よりも少し広い幅を領域として設定することが好ましい。
　参照画像は、例えば、図１に示した工程４で撮影した画像を目視で検査して、異物や欠損のない理想的なものを参照画像３０２として設定することができる。この参照画像３０２に対して、先に設定したマスク用設計画像３０１とのピクセルごとの積演算処理を行うことで、マスクされた参照画像３０３を設定する。
　実際の検査を行う際には、図１の工程４に示した方法で撮影した被検査画像３０４，３０７に対して、参照画像と同様に、マスク用設計画像３０１とのピクセルごとの積演算処理を行うことでマスクされた被検査画像３０５，３０８を設定する。最後に、マスクされた参照画像３０３とマスクされた被検査画像３０５，３０７とを比較処理して検査画像３０６，３０９を得る。
　マスク用設計画像３０１と参照画像３０２、または被検査画像３０４，３０７との積算処理を行う際には、マスク用設計画像３０１と参照画像３０２、および、マスク用設計画像３０１と被検査画像３０４，３０７との位置合わせを行なったうえで行うようにしてもよい。
　マスク用設計画像３０１と参照画像３０２、または被検査画像３０４の位置合わせは、例えば、以下のようにして行うことができる。計算装置２０２により、マスク用設計画像３０１と同じ座標系を持つ、設計画像の回路パタンと撮像手段により取得された参照画像３０２または被検査画像３０４の回路パタンとについてパタンマッチング手法を利用して、両者の回路パタンが一致するように設計画像の座標系に参照画像または被検査画像の座標系を合わせるようにして、設計画像と参照画像の座標のずれ量である第１の座標のずれ量、および、設計画像と被検査画像の座標のずれ量である第２の座標のずれ量を算出する。そして、第１の座標のずれ量および第２の座標のずれ量を利用して、マスク用設計画像３０１と参照画像３０２、または、被検査画像３０２との位置合わせを行う。また、第１の座標のずれ量および第２の座標のずれ量の差分を用いて、参照画像３０１と被検査画像３０２との位置合わせを行うこともできる。このようにして、設計画像と参照画像または被検査画像との位置ずれの影響を除去することができる。
　第１の被検査画像３０４は、光デバイスの性能に影響のない異物Ａがあるウエハを図１に示す工程４により撮像した画像である。
　この第１の被検査画像３０４をマスク用設計画像３０１との積算処理により生成されたマスクされた被検査画像３０５とマスクされた参照画像とを比較することにより得られた第１の検査画像３０６においては、光デバイスの性能に影響のない異物Ａは検出されない。なお、第１の検査画像３０６には、参考のため、もとの回路パタンを点線で示しているが、実際の検査画像には、回路パタンは現れない。
　一方、第２の被検査画像３０７は、光デバイスの性能に影響のない異物Ｂと光デバイスの性能に影響のある異物Ｃおよび欠損があるウエハを図１に示す工程４により撮像した画像である。第２の被検査画像３０７に対しても同様に、設計画像３０１とのピクセルごとの積演算処理を行い、マスクされた第２の被検査画像３０８を設定する。第１の検査画像３０６と同じく、マスクされた参照画像３０３との比較処理を行うことで第２の検査画像３０９を得る。第２の検査画像３０９にも参考のため、もとの回路パタンを点線で示している。第２の検査画像においては、光デバイス性能に影響のない異物Ｂは検出されない一方で、光デバイスの性能に影響のある異物Ｃおよび欠損は検出される。したがって、第２の被検査画像３０７を含む光デバイスチップは適切に不合格と判定することができる。
　上記のマスクされた参照画像３０３と、マスクされた第１の被検査画像３０５または第２の被検査画像３０６との比較処理として、単純にピクセルごとの差分処理による差分画像を検査画像として生成するようにしてもよい。また、差分画像に対してある閾値を設けて閾値以下の値のピクセルを“０”に、閾値以上の値のピクセルを“１”にするようにして検査画像を生成するようにしてもよい。なお、被検査画像３０４，３０７をあらかじめ二値化したのちに、同様の処理を行っても構わない。
　つぎの図４を参照して、本実施の形態１の検査システムが実行する処理のフローを一例として説明する。図４は、本実施の形態１の検査システムが実行する処理をフローとして示した図である。
　検査の実行に際して、設計データから、設計画像を抽出し（Ｓ４０１）、抽出した設計画像を参照して、光デバイスの性能に影響を及ぼす領域のピクセルの値を“真”または“１”とし、それ以外の領域のピクセルを“偽”または“０”に設定したマスク用設計画像Ｃを得る（Ｓ４０２）。このとき、マスク用設計画像Ｃのｘ－ｙ座標によりあらわした各ピクセルの値をＣ（ｘ，ｙ）とする。
　また、検査対象となるウエハの検査領域を撮像した検査画像のうち、予め異物や欠損等のないことを確認した良品の画像を取得して記憶し、これを参照画像Ｂとして設定する（Ｓ４０３）。このとき、検査画像Ｂのｘ－ｙ座標によりあらわした各ピクセルの値をＢ（ｘ，ｙ）とする。
　つぎに、参照画像Ｂとマスク用設計画像Ｃの各ピクセルについて積算処理を行う。
　参照画像Ｂとマスク用設計画像Ｃの各ピクセルの積算処理を行うことで、参照画像Ｂをマスキングして、マスクされた参照画像を設定する（Ｓ４０４）。ここで、マスキングした参照画像のｘ，ｙ座標によりあらわした各ピクセルの値は、画像のピクセルごとの積演算を示す記号として“∧”と用いて、Ｂ（ｘ，ｙ）∧Ｃ（ｘ，ｙ）と定義できる。検査を実行するにあたって、検査対象の画像を取得して被検査画像Ａを設定する（Ｓ４０５）。なお、マスク設定画像Ｃを得る工程（Ｓ４０１，Ｓ４０２）と、参照画像Ｂを設定する工程（Ｓ４０３，Ｓ４０４）および被検査画像Ａを設定する工程（Ｓ４０５）とは、その順序が逆転してもよいし、並行に行われてもよい。
　つぎに被検査画像Ａとマスク用設計画像Ｃの各ピクセルについて積算処理を行うことで、被検査画像Ａをマスキングして、マスクされた被検査画像を設定する（Ｓ４０６）。このときの被検査画像Ａは、例えば、図２の工程４により、本実施形態のデバイス検査システムの画像取得手段を用いて取得される。ここで、被検査画像Ａの各ピクセルの値をＡ（ｘ，ｙ）とすると、マスキングした被検査画像の各ピクセルの値は、同様にＡ（ｘ，ｙ）∧Ｃ（ｘ，ｙ）と定義できる。
　そして、最後に、マスキングした被検査画像とマスキングした参照画像との差分、すなわち、Ｂ（ｘ，ｙ）∧Ｃ（ｘ，ｙ）とＡ（ｘ，ｙ）∧Ｃ（ｘ，ｙ）との差分をとることで、その差分画像である検査画像を抽出する（Ｓ４０７）。差分が－１（負）となる場合は欠損であり、＋１（正）となる場合は異物であり、０（ゼロ）の場合は異物欠損が無い領域である。
　この実施の形態１の検査システムが実行する検査方法の処理では、検査画像を用いて検査結果を判定する。すなわち、差分画像である検査画像内に異物または欠損が存在するか否かで、合否判定を行う（Ｓ４０８）。この合否判定は、検査画像内に存在する異物および欠損の面積を算出し、その面積が所定の閾値を超える異物および欠損が存在するか否かで、合否判定を行うようにしてもよい。これにより、光デバイスの性能に影響のある部分のみを検査対象として、その部分に存在する異物および欠損のみを対象とした検査の合否判定を行うことができる。
　なお、上記の処理においては、被検査画像Ａおよび参照画像Ｂの両方をマスク用設計画像Ｃによりマスキングしたが、被検査画像Ａのみをマスキングし、このマスクされた被検査画像と参照画像Ｂとの差分により検査画像を抽出するようにしても同様の検査を実施することができる。
　以上のように、本実施の形態１によれば、光デバイス性能に影響のある部分のみを検査対象とし、その部分に存在する異物および欠損のみを対象として合否判定を行うことにより、光デバイス性能に影響のない部分の異物等の存在によるオーバキルの発生を防ぐことができる。
実施の形態２
　つぎに、本発明のもう一つの実施の形態として、図５を参照して、実施の形態２について説明する。図５は、本発明の実施の形態２のデバイス検査システムによる異物や欠損を検出する処理を一例として説明する図である。本実施の形態２においても、図１に示したウエハの製造工程におけるフォトリソグラフィ工程の検査に本実施の形態のデバイス検査システムを適用する場合を例にとって説明する。
　本実施の形態２のデバイス検査システムは、実施の形態1と同様に、検査対象の被検査領域の画像を取得する撮像装置と、取得した画像を記憶する記憶装置と、取得した画像と撮像装置で予め取得した参照画像とを比較して差分画像を生成するように構成された計算装置を含み、取得した画像と参照画像とを比較して生成した差分画像を用いて検査対象の異物や欠損を検出するものである。本実施の形態２のデバイス検査システムの構成の一例は、図２に示した実施の形態１のデバイス検査システムの構成と同様のものである。
　本実施の形態２においても、検査を実行するにあたり、図１の工程４に示した方法で撮影した被検査画像３０４，３０７を取得することができる。本実施の形態２では、実施の形態１と異なり、まず、取得した被検査画像１と参照画像の比較処理を行うことにより、比較画像５０１，５０４を生成する。比較処理に当たっては、実施の形態１と同様にピクセルごとの差分演算を用いてもよく、予め二値化を施してもよい。このようにして生成した比較画像５０１，５０４には、光デバイス性能に影響を及ぼさない異物Ａまたは異物Ｂが含まれる。そこで、比較画像５０１，５０４に、マスク用設計画像３０１を積演算してマスキングした比較画像５０２，５０５を生成することで、最終的に検査画像５０３，５０６を得る。
　比較画像５０１，５０４とマスク用設計画像３０１との積算処理を行う際には、両画像の位置合わせを行ったうえで、比較画像のマスキングを行うことにより、マスクされた比較画像５０２，５０５を得るようにしてもよい。
　比較画像５０１，５０４とマスク用設計画像３０１との位置合わせは、例えば、以下のようにして行うことができる。計算装置２０２により、マスク用設計画像３０１と同じ座標系を持つ、設計画像の回路パタンと、撮像手段により取得された参照画像３０２、被検査画像３０４，３０７の回路パタンとについてパタンマッチング手法を利用して、両者の回路パタンが一致するように設計画像の座標系に参照画像または被検査画像の座標系を合わせるようにして、設計画像と参照画像の座標のずれ量である第１の座標のずれ量、および、設計画像と被検査画像の座標のずれ量である第２の座標のずれ量を算出する。そして、第１の座標のずれ量および第２の座標のずれ量を利用して、マスク用設計画像３０１と比較画像５０１、５０４との位置合わせを行うことができる。また、第１の座標のずれ量および第２の座標のずれ量の差分を用いて、参照画像３０２と被検査画像３０４、３０７との比較処理を実行する際に、両者の位置合わせを行うことができる。このようにして、マスク用設計画像３０１と参照画像３０２または、被検査画像３０４，３０７との位置ずれの影響を除去することができる。
　なお、比較画像５０１，５０４、マスキングした比較画像５０２，５０５、および検査画像５０３，５０６には、それぞれ参考のため、もとの回路パタンを点線で示しているが、実際の画像には、回路パタンは表示されない。
　第１の被検査画像３０４は、光デバイスの性能に影響のない異物Ａがあるウエハを図１に示す工程４により撮像した画像である。この第１の被検査画像３０４と参照画像３０２とを比較処理して生成された第１の比較画像５０１には、光デバイスの性能に影響しない異物Ａが存在している。しかしながら、この第１の比較画像５０１にマスク用設計画像２０１を積演算してマスキングすることにより生成された第１の検査画像５０３では、光デバイスの性能に影響しない異物Ａがマスキングされて除去されている。したがって、実施の形態１と同様に、光デバイス性能に影響しない異物が検出されることによるオーバキルを解消することができる。
　また、光デバイスの性能に影響のない異物Ｂと、光デバイスの性能に影響のある異物Ｃおよび欠損が存在するエハの画像である第２の被検査画像３０７に対して、参照画像との比較処理を行い生成した第２の比較画像５０４においては、異物Ｂ,Ｃおよび欠損が存在している。しかしながら、第２の比較画像５０４にマスク用設計画像３０２を積演算してマスキングすることにより生成された第２の検査画像５０６では、光デバイスの性能に影響しない異物Ｂがマスキングされて除去される。したがって、光デバイスの性能に影響する異物Ｃおよび欠損のみが最終的に検出される。この結果、実施の形態２の検査システムは、第２の被検査画像３０７を含む光デバイスチップは適切に不合格と判定することができる。
　次に、図６を参照して、本実施の形態２の検査システムが実行する検査処理のフローの一例を説明する。図６は、本実施の形態２の検査システムが実行する検査処理のフロー図である。本実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、検査に先立って、設計データから設計画像を抽出し（Ｓ６０１）、抽出した設計画像を参照して、マスク用設計画像Ｃを得る（Ｓ６０２）。また、検査対象となるウエハの検査領域を撮像した検査画像のうち、予め異物や欠損等のないことを確認した良品の画像を取得して記憶し、これを参照画像Ｂとして設定する（Ｓ６０３）。
　つぎに、検査対象の画像を取得して、被検査画像Ａを設定する。（Ｓ６０４）。続いて、被検査画像Ａと参照画像Ｂとを比較処理して差分画像Ｄ（ｘ、ｙ）＝Ａ（ｘ，ｙ）－Ｂ（ｘ，ｙ）を生成する（Ｓ６０５）（上記実施の形態１で説明したのと同様に、例えば、Ｄ（ｘ，ｙ）は、検査画像Ｄのｘ－ｙ座標によりあらわした各ピクセルの値である。）。生成された差分画像Ｄとマスク用設計画像Ｃとの積算処理であるＤ（ｘ、ｙ）∧Ｃ（ｘ，ｙ）を演算することにより、マスクされた差分画像、すなわち検査画像が生成される（Ｓ６０６）（上記実施の形態１で説明したのと同様に、“∧”は、画像のピクセルごとの積演算を示す記号として用いている）。
　なお、マスク設定画像Ｃを得る工程（Ｓ６０１，Ｓ６０２）と、参照画像Ｂを設定する工程（Ｓ６０３）および被検査画像Ａを取得して設定する工程（Ｓ６０４）並びに被検査画像と参照画像の差分を演算し検査画像を生成する工程（Ｓ６０５）とは、実行される順序が逆転してもよいし、並行に行われてもよい。
　この実施の形態２の検査システムが実行する検査方法の処理では、マスクされた差分画像を用いて検査結果を判定する。すなわち、マスクされた差分画像である検査画像内に異物または欠損が存在するか否かで、合否判定を行う。（Ｓ６０７）。この合否判定は、検査画像内に存在する異物および欠損の面積を算出し、その面積が所定の閾値を超える異物および欠損が存在するか否かで、合否判定を行うようにしてもよい。これにより、光デバイスの性能に影響のある部分のみを検査対象として、その部分に存在する異物および欠損のみを対象とした合否判定を行うことができる。
　したがって、本実施の形態２によっても、光デバイス性能に影響のある部分のみを検査対象とし、その部分に存在する異物および欠損のみを対象として合否判定を行うことにより、光デバイス性能に影響のない部分の異物等の存在によるオーバキルの発生を防ぐことができる。
　実施の形態１および２では、図１の光導波路回路パタンのフォトリソグラフィ工程により生成された光導波路コアパタンの外観の検査を例示して説明したが、これに限らず、さらに導波路層の加工後や、光スイッチや光可変減衰器など、光導波路上にその制御用の配線を形成したウエハを検査する場合などにも同様に用いることができる。特に、検査の対象とするパタンの下層にほかのパタンが形成されている場合などは、その個所の下層の凹凸が検査の対象とするパタンに反映されて、検査対象となる上層のパタンの見え方が異なる場合がある。このような場合において、見え方の異なる上層のパタンの部分をマスクすることにより誤検出を減らすようにしてもよい。
実施の形態３
　つぎに図７を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。図７は、本実施の形態３のデバイス検査システムによる異物や欠損を検出する処理の一例を説明する図である。
　本実施の形態３は、実施の形態２で説明した本発明のデバイス検査システムを用いて、光導波路型スイッチチップの制御配線層の検査を行なう例である。
　実施の形態３の検査対象のウエハチップの回路パタンには、検査対象の制御配線層の制御配線パタンと制御配線層以前に形成された光導波路パタンとが含まれる。設計データから抽出した設計画像７０１には、制御配線パタン７０８，７０９と光導波路パタン７１０，７１１が存在しており、この光導波路パタンは、一般的に数μｍ程度の段差を有する。本実施の形態３では、この光導波路パタンが含まれる領域の各ピクセルを“偽”または“０”（ゼロ）に設定することで光導波路の影響を除くマスクパタンとすることによりマスク用設計画像７０２を生成する。
　図７の参照画像７０３は、上述した実施の形態２において説明したように、検査に先立って予め取得し設定した、異物や欠損が存在しないことが確認されている良品の被検査領域の画像である。
　本実施の形態３のデバイス検査システムでも、検査を実行する際に、画像取得手段によって被検査領域の画像である被検査画像７０４を取得する。そして、被検査画像７０４と参照画像とを比較処理して、比較画像７０５を生成する。比較画像７０５には、検査対象である制御配線層に存在する異物７１２と、光導波路層の段差による見え方の違いが反映されて異物として誤検出された箇所７１３とが存在する。
　次に、この比較画像７０５とマスク用設計画像７０２の各ピクセルを積算処理することにより、比較画像７０５をマスクし（図７の７０６は比較画像７０５がマスクされた状態を示している）、検査画像７０７を生成する。
　図７の比較画像７０５、マスクされた比較画像７０６、検査画像７０７には、それぞれ参照画像７０３や被検査画像７０４に示されている制御配線パタンや導波路パタンが理解を容易にするために参考として示されているが、実際のこれらの画像には、制御配線パタンや導波路パタンは存在せず、比較画像７０５においては異物７１２および誤検出された箇所７１３が、検査画像７０７では検出すべき異物である異物７１２のみが表示される。
　なお、比較画像７０５とマスク用設計画像７０２との積算処理を行う際には、両画像の位置合わせを行ったうえで、マスク用設計画像７０２に設定されたマスク領域（ピクセル値が“偽”または“０”の領域）を使って比較画像７０５のマスキングを行うことにより、マスクされた比較画像７０６を得る。
　比較画像７０５とマスク用設計画像７０２との位置合わせは、例えば、以下のようにして行うことができる。計算装置２０２により、マスク用設計画像と同じ座標系を持つ、設計画像の回路パタンと、参照画像７０３、被検査画像７０４の回路パタンとについてパタンマッチング手法を利用して、両者の回路パタンが一致するように設計画像の座標系に参照画像または被検査画像の座標系を合わせるようにして、設計画像と参照画像７０３の座標のずれ量である第１の座標のずれ量、および、設計画像と被検査画像の座標のずれ量である第２の座標のずれ量を算出する。そして、上述したように、第１の座標のずれ量および第２の座標のずれ量を利用して、マスク用設計画像と参照画像７０３，または被検査画像７０４との位置ずれの影響を除去することにより行うことができる。
　設計画像の回路パタンと参照画像または被検査画像の回路パタンとの座標のずれ量を検の検出は、一般的なパタンマッチング手法を利用して、両パタンの位置が一致するように座標系を合わせるようにして求めることができる。
　このマスクされた比較画像である検査画像７０７を利用して検査結果を判定することにより、被検査画像７０４が存在する光デバイスチップが不合格であると判定される。
　以上のように、この実施の形態３のデバイス検査システムによれば、光導波路パタンが形成された光導波路層と、検査対象となる制御配線層とを含む光導波路型スイッチチップの外観検査において、光導波路層の段差等に起因して誤検出が生じる可能性のある領域をマスクすることで、誤検出を減らすことが可能となり、もって、適切な合否判定が可能となる。
　本発明によれば、デバイスの特性に影響する部分の異物、欠損のみを検出するデバイス検査システムを提供することができる。また、光導波路のパタンと制御配線のパタンを含む光デバイスの光導波路の段差に起因する誤検出を減らすデバイス検査システムを提供することができる。

Claims (5)

  1. 　差分画像を用いて検査結果を判定するデバイス検査システムであって、
    　検査対象の被検査領域の画像を取得する撮像装置と、
    　前記取得した画像を記憶する記憶装置と、
    　前記取得した画像と前記撮像装置で予め取得した参照画像とを比較して差分画像を生成するように構成された計算装置と
    を含み、
    　前記計算装置は、前記検査対象が構成するデバイスの設計画像を参照し、前記デバイスの性能に影響を及ぼす部分のみが抽出された前記差分画像を生成するようにさらに構成されていることを特徴とするデバイス検査システム。
  2. 　前記計算装置は、前記設計画像を参照して抽出されたマスク用設計画像を用いて前記デバイスの性能に影響を及ぼす部分のみが抽出された前記差分画像を生成するようにさらに構成されており、
    　前記マスク用設計画像は、前記デバイスに影響を及ぼす部分の各ピクセル座標の値が真ないしは１であり、それ以外の部分の各ピクセル座標の値が偽ないし０であり、
    　前記取得した画像の各ピクセルの値をＡ（ｘ，ｙ）、前記参照画像の各ピクセルの値をＢ（ｘ、ｙ）、前記マスク用設計画像の各ピクセルの値をＣ（ｘ，ｙ）、画像のピクセルごとの積演算を∧と表記したとき、
    　前記計算装置は、
    　Ａ（ｘ，ｙ）∧Ｃ（ｘ，ｙ）の演算によって生成された画像と前記参照画像との差分、
    または、
    　Ａ（ｘ，ｙ）∧Ｃ（ｘ，ｙ）の演算によって生成された画像とＢ（ｘ，ｙ）∧Ｃ（ｘ，ｙ）の演算によって生成された画像との差分、
    のいずれかによって前記差分画像を生成する
    ことを特徴とする請求項１に記載されたデバイス検査システム。
  3. 　前記計算装置は、
    　前記設計画像を参照して抽出されたマスク用設計画像を用いて前記デバイスの性能に影響を及ぼす部分のみが抽出された前記差分画像を生成するようにさらに構成されており、
    　前記マスク用設計画像は、前記デバイスの性能に影響を及ぼす部分の各ピクセル座標の値が真ないしは１であり、それ以外の部分の各ピクセル座標の値が偽ないし０であり、
    　前記取得した画像と前記参照画像の画像との差分画像の各ピクセルの値をＤ（ｘ、ｙ）、前記マスク用設計画像の各ピクセルの値をＣ（ｘ，ｙ）、画像のピクセルごとの積演算を∧と表記したとき、
    　前記計算装置は、Ｄ（ｘ，ｙ）∧Ｃ（ｘ，ｙ）の演算によって、前記差分画像を生成する
    ことを特徴とする請求項１に記載されたデバイス検査システム。
  4. 　前記計算装置は、
    　前記設計画像と前記参照画像のマッチングを取ることで前記マスク用設計画像と前記参照画像の第１の座標のずれ量を算出し、
    　前記マスク設計画像と前記取得した画像のマッチングを取ることで前記マスク用設計画像と前記取得した画像の第２の座標のずれ量を算出し、
    　前記第１の座標のずれ量と前記第２の座標のずれ量を利用して、前記マスク用設計画像と前記参照画像との位置ずれ量、または前記マスク用設計画像と前記取得した画像との位置ずれ量の影響を除去するようにさらに構成されている
    ことを特徴とする請求項２または３に記載のデバイス検査システム。
  5. 　前記検査対象の被検査領域の画像は、ウエハ上に形成されているデバイスの画像であることを特徴とする請求項１ないし３に記載のデバイス検査システム。
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