JP2006242884A - 外観検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 検査時の欠陥の位置確認を容易にし、検査時間を削減することができる外観検査装置を提供する。
【解決手段】 画像処理部２４は、欠陥の大きさを示す情報に基づいて、目視によって欠陥の判断が可能な大きさの欠陥があるかどうかを判断する。条件に合致する欠陥が存在した場合、画像処理部２４は、欠陥の画像データを用いて、条件に合致した欠陥を表示するための表示画像データを生成し、表示部２５へ出力する。表示部２５は、表示画像データに基づいて、欠陥を含むウェハ表面の画像を表示する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体ウェハ等の被検査対象物の外観を検査する外観検査装置に関する。

ウェハの製造工程において、歩留まりを向上するために、ウェハ上の欠陥を検出する各種の外観検査が行われている。従来の外観検査においては、マクロ検査装置等による目視検査によってウェハ全体の欠陥を検出し、必要に応じて、検査者が顕微鏡等によってその欠陥を詳細に検査することが行われていた。近年では、撮像装置による撮像を行い、画像処理によって欠陥を抽出し、抽出した欠陥の分類まで行う自動マクロ検査装置が使用されるようになってきている。検査において、まず自動マクロ検査装置で欠陥抽出分類を行い、さらに分類等の確認後、マクロ検査装置やミクロ検査装置により検査が行われる。

このような種々の検査時に生成された欠陥の情報を次工程に使用する場合において、その欠陥情報を有効に活用する方法が提案されている。例えば、特許文献１には、自動マクロ検査装置が被検査基板のマクロ検査を実施して、マクロ欠陥の分布情報を出力し、ミクロ検査装置がミクロ検査の実施時にその情報を参照して、被検査基板のうち、マクロ欠陥が分布している領域ではミクロ検査を省略することが記載されている。
特開２００４−１２３６５号公報

しかし、特許文献１に記載の欠陥の検査時には、自動マクロ検査装置において、マクロ欠陥の分布情報と分類情報とから、マクロ欠陥マップを作成し、これを、ミクロ検査を行うかどうかの判断に用いている。このマクロ欠陥マップは、マクロ欠陥（異物、塗布不良、デフォーカス）を示すものであり、目視によるマクロ検査や顕微鏡観察では判断不能な欠陥、例えば小さすぎて目視で検査できない欠陥や、大きすぎて顕微鏡で見ることが無意味な欠陥等の情報も含まれる。そのため、検査者が注目すべき欠陥の位置が分かりにくく、マクロ検査やミクロ検査で確認できる欠陥の位置確認に時間が掛かり、その結果、検査に時間が掛かるという問題点があった。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、検査時の欠陥の位置確認を容易にし、検査時間を削減することができる外観検査装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、撮像素子によって撮像され、画像処理された画像を用いて、基板上の欠陥の目視検査を行う外観検査装置において、前記画像処理によって生成された欠陥情報に基づいて、検査可能な欠陥を選択すると共に、前記欠陥の画像データを用いて、選択した前記欠陥を表示するための表示画像データを生成する画像処理手段と、前記表示画像データに基づいて、前記画像処理手段によって選択された前記欠陥を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする外観検査装置である。

また、本発明の外観検査装置において、前記欠陥情報は、欠陥の大きさに関する情報であることを特徴とする。

また、本発明の外観検査装置において、前記欠陥情報は、欠陥の種類に関する情報であることを特徴とする。

また、本発明の外観検査装置において、検査可能な欠陥が存在しなかった場合に、目視検査を省略することを特徴とする。

また、本発明の外観検査装置において、目視検査時の前記基板の移動または揺動が検査者の手動によって行われることを特徴とする。

本発明によれば、検査時の欠陥の位置確認を容易にし、検査時間を削減することができるという効果が得られる。

以下、図面を参照し、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態によるウェハ検査システムの構成を示すブロック図である。このウェハ検査システムは、自動マクロ検査装置１とマクロ検査装置２とによって構成されている。自動マクロ検査装置１とマクロ検査装置２の間は、専用の通信回線やネットワーク等によって接続されており、両装置の間でデータの送受信が可能なように構成されている。このウェハ検査システムにおいては、前工程において各種の加工がなされたウェハに対して、まず自動マクロ検査装置１において自動マクロ検査が実施され、続いてマクロ検査装置２において、検査者の目視による検査が行われる。

自動マクロ検査装置１は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子を備えており、ウェハに対して照射された照明光の干渉光や回折光に基づいた光像を撮像する。また、自動マクロ検査装置１は、撮像して得た画像データを用いた、いわゆる隣接比較法やリファレンス比較法等の画像処理によってマクロ欠陥を検出し、その欠陥種別を内部処理して分類を行う。自動マクロ検査装置１は、検出した欠陥の位置に係る座標等のデータや、欠陥の大きさに係る面積等のデータ、欠陥の種類を示すデータ、撮像して得た画像と欠陥の画像とを合成した画像を示す欠陥合成画像データを含むウェハデータ（欠陥情報）を生成する。欠陥合成画像データに基づいた画像を表示した場合、撮像された画像に対して、欠陥がオーバーレイ表示されるので、欠陥分布が一目で分かる。自動マクロ検査装置１によって生成されたウェハデータはマクロ検査装置２へ出力される。

マクロ検査装置２において、マクロ照明部２１は、ウェハの全面を照射する光源を備えている。揺動部２２は、マクロ照明部２１によってウェハの表面に照射された照明光の任意の角度での反射光、回折光等を検査者が観察することができるようにウェハを揺動する機構と、ウェハの揺動を制御するために検査者によって操作される操作機構等を備えている。ノッチ検出部２３は、自動マクロ検査装置１から搬送されたウェハのノッチ位置を検出し、ウェハの向きを設定する。

画像処理部２４は、自動マクロ検査装置１から入力されたウェハデータを処理し、欠陥を表示するための表示画像データを生成する。表示部２５は、画像処理部２４によって生成された表示画像データに基づいて、自動マクロ検査装置１によって検出された欠陥を含む画像を表示する。制御部２６はマクロ検査装置２の全体を制御する。

次に、本実施形態によるマクロ検査の手順を、図２のフローチャートを用いて説明する。あるウェハのマクロ検査が開始されると、マクロ検査装置２は自動マクロ検査装置１から、対応するウェハのウェハデータを受信する。このウェハデータは画像処理部２４に入力される（ステップＳ２１）。画像処理部２４は、ウェハデータに含まれる面積データと、欠陥の種類を示すデータとに基づいて、目視によって欠陥の判断が可能な大きさであるという条件と、予め設定された検査対象となるべき種類であるという条件との両者に合致する欠陥があるかどうかを判断する（ステップＳ２２）。目視によって欠陥の判断が可能な大きさのマクロ欠陥とは、膜ムラ、キズ、異物、塗布不良等であり、例えば直径１ｍｍ以上の欠陥である。

条件に合致する欠陥が存在した場合、画像処理部２４は判断結果を制御部２６に通知すると共に、以下のような画像処理を行う。画像処理部２４は、欠陥合成画像データに含まれる欠陥のうち、条件に合致した欠陥の位置を、ウェハデータ中の座標データに基づいて認識する。画像処理部２４は、図示せぬ入力部等から予め入力された欠陥サイズ、分類された種類等の条件に合致した欠陥のみが表示されるように、または条件に合致した欠陥が表示されて、他の欠陥は非表示もしくは目立たない色となるようにした表示画像データを生成し、表示部２５へ出力する。表示部２５は、表示画像データに基づいて、欠陥を含むウェハ表面の画像を表示する（ステップＳ２３）。

図３は、画像の例を示している。自動マクロ検査装置１によって撮像された画像４００には、欠陥４１，４２，４３が含まれている。一方、表示部２５によって表示される画像４０１には欠陥４１のみが含まれており、欠陥サイズが小さすぎて検査できない異物等の欠陥４２および４３は非表示となっている。このように、目視によって判断可能な欠陥が他の欠陥よりも見やすくなるような画像が表示される。なお、上記の画像と共に画像中の欠陥の座標を表示してもよい。また、他の欠陥より見やすくする方法としては、欠陥の周辺部を縁取ってもよいし、色を変更する、矢印を付ける等の方法がある。

ステップＳ２３に続いて、観察対象のウェハが自動マクロ検査装置１からマクロ検査装置２へ搬送される。ウェハはノッチ検出部２３に搬入される。ノッチ検出部２３は、検査者がウェハを観察するときに、ウェハの向きが、欠陥合成画像データに基づいた画像中のウェハの向きと同じになるように、ウェハのノッチを検出してウェハの向きを所定の向きに設定する。ウェハの向きが設定された後、ウェハは揺動部２２へ搬送される。検査者は、表示部２５に表示された画像を見ながら、マクロ照明部２１によって照射された照明光の反射光によって、レビューが必要な欠陥が見やすくなるように、揺動部２２の操作機構を操作し、ウェハの角度等を適切な状態にして目視検査を行う（ステップＳ２４）。

また、ステップＳ２２において、条件に合致する欠陥がなかった場合、マクロ検査は省略される。この場合に、画像処理部２４は判断結果を制御部２６に通知する。制御部２６は、判断結果に基づいて、マクロ検査を省略することを検査者に通知するための表示データを生成し、表示部２５へ出力する。表示部２５は、表示データに基づいて、マクロ検査の省略を示す文字や画像等を表示する。

上述したように、本実施形態のマクロ検査装置２によれば、目視で判断可能な欠陥のみを表示したり、目視で判断可能な欠陥を他の欠陥よりも目立たせて表示したりするようにしたので、検査者はその表示に基づいて、ウェハ上の注目すべき欠陥の位置確認を容易に行うことができる。したがって、検査が効率的になり、検査時間を削減することができる。また、目視で判断可能な欠陥がない場合には、マクロ検査を省略するようにしたので、無駄な時間を削減することができる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図４は、本実施形態によるウェハ検査システムの構成を示すブロック図である。このウェハ検査システムは、自動マクロ検査装置１とミクロ検査装置３とによって構成されている。自動マクロ検査装置１とミクロ検査装置３の間は、専用の通信回線やネットワーク等によって接続されており、両装置の間でデータの送受信が可能なように構成されている。このウェハ検査システムにおいては、前工程において各種の加工がなされたウェハに対して、まず自動マクロ検査装置１において自動マクロ検査が実施され、続いてミクロ検査装置３において、顕微鏡を用いた検査者の目視による検査が行われる。ここで、ミクロ検査装置には、接眼レンズを用いて光学的に目視検査するものや、撮像素子を用いてモニター上に拡大表示された画像を目視検査するものが含まれる。

自動マクロ検査装置１の構成は第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。ミクロ検査装置３において、顕微鏡部３１は、ウェハを保持すると共に平面内でウェハを移動するステージを有し、検査者がウェハ表面を拡大観察するための顕微鏡を備えている。ノッチ検出部３２は、自動マクロ検査装置１から搬送されたウェハのノッチ位置を検出し、ウェハの向きを設定する。画像処理部３３は、自動マクロ検査装置１から入力されたウェハデータを処理し、欠陥を表示するための表示画像データを生成する。表示部３４は、画像処理部３３によって生成された表示画像データに基づいて、自動マクロ検査装置１によって検出された欠陥を含む画像を表示する。制御部３５はミクロ検査装置３の全体を制御する。

次に、本実施形態によるミクロ検査の手順を、図５のフローチャートを用いて説明する。ミクロ検査が開始されると、ミクロ検査装置３は自動マクロ検査装置１からウェハデータを受信する。このウェハデータは画像処理部３３に入力される（ステップＳ５１）。画像処理部３３は、ウェハデータに含まれる面積データと、欠陥の種類を示すデータとに基づいて、ミクロ検査装置３を使った目視によって欠陥の判断が可能な大きさであるという条件と、予め設定された検査対象となるべき種類であるという条件との両者に合致する欠陥があるかどうかを判断する（ステップＳ５２）。目視によって欠陥の判断が可能な大きさのマクロ欠陥とは、小さな異物、キズ等であり、例えば直径１ｍｍ以下の欠陥である。

条件に合致する欠陥が存在した場合、画像処理部３３は判断結果を制御部３５に通知すると共に、以下のような画像処理を行う。画像処理部３３は、欠陥合成画像データに含まれる欠陥のうち、条件に合致した欠陥の位置を、ウェハデータ中の座標データに基づいて認識する。画像処理部３３は、条件に合致した欠陥のみが表示されるように、または条件に合致した欠陥が表示されて、他の欠陥は非表示もしくは目立たない色となるようにした表示画像データを生成し、表示部３４へ出力する。表示部３４は、表示画像データに基づいて、欠陥を含むウェハ表面の画像を表示する（ステップＳ５３）。

図６は、画像の例を示している。自動マクロ検査装置１によって撮像された画像６００には、欠陥６１，６２，６３が含まれている。一方、表示部３４によって表示される画像６０１には欠陥６２のみが含まれており、欠陥サイズが大きすぎて検査できない異物や、顕微鏡で見ても検査できない欠陥種である膜ムラ等の欠陥６１および６３は非表示となっている。このように、目視によって判断可能な欠陥が他の欠陥よりも見やすくなるような画像が表示される。なお、上記の画像と共に画像中の欠陥の座標を表示してもよい。

ステップＳ５３に続いて、観察対象のウェハが自動マクロ検査装置１からミクロ検査装置３へ搬送される。ウェハはノッチ検出部３２に搬入される。ノッチ検出部３２は、検査者がウェハを観察するときに、ウェハの向きが、欠陥合成画像データに基づいた画像中のウェハの向きと同じになるように、ウェハのノッチを検出してウェハの向きを所定の向きに設定する。ウェハの向きが設定された後、ウェハは顕微鏡部３１へ搬送される。検査者は、顕微鏡部３１を操作して、表示部３４に表示された欠陥の位置を確認しながら、ウェハ上の検査対象の欠陥が観察位置に来るようにウェハを移動させる。検査者は、表示部３４に表示された欠陥の画像を確認しながら、顕微鏡部３１を操作して目視検査を行う（ステップＳ５４）。

また、ステップＳ５２において、条件に合致する欠陥がなかった場合、ミクロ検査は省略される。この場合に、画像処理部３３は判断結果を制御部３５に通知する。制御部３５は、判断結果に基づいて、ミクロ検査を省略することを検査者に通知するための表示データを生成し、表示部３４へ出力する。表示部３４は、表示データに基づいて、ミクロ検査の省略を示す文字や画像等を表示する。

なお、ステップＳ５４におけるウェハの移動は、検査者が手動で行ってもよいし、以下のように自動で行ってもよい。例えば、顕微鏡部３１は、制御部３５による指示に基づいて、ステージを自動で移動する機構を備えている。画像処理部３３は、ミクロ検査装置３を使った目視によって判断可能と判定した欠陥の座標データを制御部３５に通知する。制御部３５は、通知された座標データに基づいて、ステージの移動量を算出し、顕微鏡部３１によるステージの移動を制御する。

あるいは例えば、表示部３４に画像と共にカーソルが表示され、検査者がマウスを操作してカーソルを欠陥に合わせてクリックすると、制御部３５は、検査者による操作の結果を示す信号に基づいて、画像中のクリック位置を識別し、そのクリック位置と欠陥の座標データとに基づいて、検査者によって指定された欠陥を識別する。制御部３５は、その欠陥の座標データに基づいて、ステージの移動量を算出し、顕微鏡部３１によるステージの移動を制御する。

上述したように、本実施形態のミクロ検査装置３によれば、第１の実施形態と同様に、検査者はウェハ上の注目すべき欠陥の位置確認を容易に行うことができる。したがって、検査が効率的になり、検査時間を削減することができる。また、目視で判断可能な欠陥がない場合には、ミクロ検査を省略するようにしたので、無駄な時間を削減することができる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明の第１の実施形態によるウェハ検査システムの構成を示すブロック図である。 第１の実施形態によるマクロ検査の手順を示すフローチャートである。 第１の実施形態における表示画像の例を示す参考図である。 本発明の第２の実施形態によるウェハ検査システムの構成を示すブロック図である。 第２の実施形態によるミクロ検査の手順を示すフローチャートである。 第２の実施形態における表示画像の例を示す参考図である。

符号の説明

１・・・自動マクロ検査装置、２・・・マクロ検査装置、３・・・ミクロ検査装置、２１・・・マクロ照明部、２２・・・揺動部、２３，３２・・・ノッチ検出部、２４，３３・・・画像処理部、２５，３４・・・表示部、２６，３５・・・制御部、３１・・・顕微鏡部。

Claims (5)

1. 撮像素子によって撮像され、画像処理された画像を用いて、基板上の欠陥の目視検査を行う外観検査装置において、
   前記画像処理によって生成された欠陥情報に基づいて、検査可能な欠陥を選択すると共に、前記欠陥の画像データを用いて、選択した前記欠陥を表示するための表示画像データを生成する画像処理手段と、
   前記表示画像データに基づいて、前記画像処理手段によって選択された前記欠陥を表示する表示手段と、
   を備えたことを特徴とする外観検査装置。
2. 前記欠陥情報は、欠陥の大きさに関する情報であることを特徴とする請求項１に記載の外観検査装置。
3. 前記欠陥情報は、欠陥の種類に関する情報であることを特徴とする請求項１に記載の外観検査装置。
4. 検査可能な欠陥が存在しなかった場合に、目視検査を省略することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの項に記載の外観検査装置。
5. 目視検査時の前記基板の移動または揺動が検査者の手動によって行われることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかの項に記載の外観検査装置。
   
   

Images