JP3409670B2 - 外観検査方法およびその装置 - Google Patents
外観検査方法およびその装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウェーハ，フ
ォトマスク，磁気ディスク等の検査対象基板上に掲載さ
れたパターンを検出して，欠陥検査を行うパターン検
査，異物検査等の技術に関する。
ォトマスク，磁気ディスク等の検査対象基板上に掲載さ
れたパターンを検出して，欠陥検査を行うパターン検
査，異物検査等の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来，この種類の外観検査技術として
は，図１〜図３に示す方式のものが知られている。
は，図１〜図３に示す方式のものが知られている。
【０００３】図１は，設計データ比較方式と呼ばれる物
である。同図にてXYステージ1上に設置されたZθステー
ジ２上には被検査物である半導体ウェーハが設置されて
いる。この半導体ウェーハ３の上方には，照明光源４か
らの照明光を半導体ウェーハ３側へ向けるハーフミラー
６があり，ここで反射された照明光は，対物レンズ５を
経て，半導体ウェーハ３を照明する。半導体ウェーハ３
からの反射光は対物レンズ５，ハーフミラー６を経て，
検出光としてラインセンサ７で受光される構成となって
いる。ラインセンサ７で受光された検出光はA/Dコンバ
ータ８を通じてデジタル画像信号に変換され，設計デー
タパターン発生回路９によって生成されるデータと信号
比較手段１０にて比較が行われる。この時両者の信号に
不一致となる個所があった場合にはいづれかのパターン
に欠陥があると判定できるものである。
である。同図にてXYステージ1上に設置されたZθステー
ジ２上には被検査物である半導体ウェーハが設置されて
いる。この半導体ウェーハ３の上方には，照明光源４か
らの照明光を半導体ウェーハ３側へ向けるハーフミラー
６があり，ここで反射された照明光は，対物レンズ５を
経て，半導体ウェーハ３を照明する。半導体ウェーハ３
からの反射光は対物レンズ５，ハーフミラー６を経て，
検出光としてラインセンサ７で受光される構成となって
いる。ラインセンサ７で受光された検出光はA/Dコンバ
ータ８を通じてデジタル画像信号に変換され，設計デー
タパターン発生回路９によって生成されるデータと信号
比較手段１０にて比較が行われる。この時両者の信号に
不一致となる個所があった場合にはいづれかのパターン
に欠陥があると判定できるものである。
【０００４】図２は，２眼２チップ比較方式と呼ばれる
物である。これは図１で述べた照明から検出までの一連
の光学系を２組持ち(図1と同じ符号の物は同等の機能を
有する物である)，双方のラインセンサ７で受光された
信号はA/Dコンバータ８を通じてデジタル画像信号に変
換された後に，信号比較手段１０にて比較を行い欠陥判
定ができるものである。
物である。これは図１で述べた照明から検出までの一連
の光学系を２組持ち(図1と同じ符号の物は同等の機能を
有する物である)，双方のラインセンサ７で受光された
信号はA/Dコンバータ８を通じてデジタル画像信号に変
換された後に，信号比較手段１０にて比較を行い欠陥判
定ができるものである。
【０００５】図３は，１眼２チップ比較方式と呼ばれる
物である。これも図１で述べた照明から検出までの一連
の光学系を持ち，最初の走査領域で検出した検出信号を
画像記憶回路11に記憶させた後に，次の走査領域で選ら
れる検出信号と信号比較手段１０にて比較を行うことで
検出信号の不一致を検出し欠陥があると判定できるもの
である。
物である。これも図１で述べた照明から検出までの一連
の光学系を持ち，最初の走査領域で検出した検出信号を
画像記憶回路11に記憶させた後に，次の走査領域で選ら
れる検出信号と信号比較手段１０にて比較を行うことで
検出信号の不一致を検出し欠陥があると判定できるもの
である。
【０００６】図４は上記の図１〜３で示した方式にて外
観検査を行う上で共通して用いられる欠陥位置を特定す
る考え方である。欠陥の存在しないチップＡ及びＣと欠
陥ａの存在するチップＢの３つのチップの比較結果にお
いて，チップＢの欠陥はチップＡ，Ｂ領域による比較結
果ＡＢおよびチップＢ，Ｃ領域による比較結果ＢＣの２
度の不一致情報として検出される。これにより３つの比
較結果の情報から実際に欠陥が存在する位置を特定する
ものである。
観検査を行う上で共通して用いられる欠陥位置を特定す
る考え方である。欠陥の存在しないチップＡ及びＣと欠
陥ａの存在するチップＢの３つのチップの比較結果にお
いて，チップＢの欠陥はチップＡ，Ｂ領域による比較結
果ＡＢおよびチップＢ，Ｃ領域による比較結果ＢＣの２
度の不一致情報として検出される。これにより３つの比
較結果の情報から実際に欠陥が存在する位置を特定する
ものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ここで，上記図１〜４
に示した従来技術では下記のような問題点があることが
わかっている。
に示した従来技術では下記のような問題点があることが
わかっている。
【０００８】まず図１に示された設計データ比較方式で
は，あらかじめ膨大な設計データを用意しておく必要が
あり，さらにこの設計データを元に比較検査を行える形
式にデータを変換する必要があり，検査の前段階におけ
る処理が増大するため，高密度な半導体パターンを高精
度に検査を行うには現実的でない。
は，あらかじめ膨大な設計データを用意しておく必要が
あり，さらにこの設計データを元に比較検査を行える形
式にデータを変換する必要があり，検査の前段階におけ
る処理が増大するため，高密度な半導体パターンを高精
度に検査を行うには現実的でない。
【０００９】図２の２眼２チップ比較においては，同時
に２チップ比較は２眼の特性を生かして同時に２つの領
域の比較が可能であるため検査効率が良好であるとされ
ているが，半導体ウェーハ検査のような精度の要求され
る検査を行うために２系統の独立した光学系の特性を揃
えることは難しく，比較的離れた位置にあるチップ領域
を比較する際に各領域で検査条件を一致させることが困
難であった。
に２チップ比較は２眼の特性を生かして同時に２つの領
域の比較が可能であるため検査効率が良好であるとされ
ているが，半導体ウェーハ検査のような精度の要求され
る検査を行うために２系統の独立した光学系の特性を揃
えることは難しく，比較的離れた位置にあるチップ領域
を比較する際に各領域で検査条件を一致させることが困
難であった。
【００１０】図３に示す，１眼２チップ比較検査方式は
高速検査を行えるという点で現在の主流といえる方式で
あるが，上記で述べた欠陥位置を特定するための処理を
考慮した場合に走査処理の効率が十分に良いとはいえな
い。以下にこの理由を示す。
高速検査を行えるという点で現在の主流といえる方式で
あるが，上記で述べた欠陥位置を特定するための処理を
考慮した場合に走査処理の効率が十分に良いとはいえな
い。以下にこの理由を示す。
【００１１】ここで、図５に示すように半導体ウェーハ
上にチップＡ〜Ｃが配列されている場合，１行分の走査
で画像を検出できるチップの縦方向は検出を行うライン
センサの画素数によって拘束される。従って通常ライン
センサを用いた場合には，チップＡ〜Ｃを走査方向に短
冊状の領域ａ〜ｃに分割して，この領域をａ〜ｃ毎に走
査することが効率的である。これを複数の行列方向に配
列されているチップに適用した際の従来技術による検査
シーケンス例（その１）が図６である。同図では簡略化
のため８つのチップにて示している。
上にチップＡ〜Ｃが配列されている場合，１行分の走査
で画像を検出できるチップの縦方向は検出を行うライン
センサの画素数によって拘束される。従って通常ライン
センサを用いた場合には，チップＡ〜Ｃを走査方向に短
冊状の領域ａ〜ｃに分割して，この領域をａ〜ｃ毎に走
査することが効率的である。これを複数の行列方向に配
列されているチップに適用した際の従来技術による検査
シーケンス例（その１）が図６である。同図では簡略化
のため８つのチップにて示している。
【００１２】同図において，被検査物を上記の短冊状の
領域ａ〜ｃに分けて走査を行う場合，の場所から走査
を開始してチップＡのａの短冊状の領域(以下，領域Ａ
−ａと表記)の画像の検出を行い，この検出信号Ａ−ａ
と領域Ｂ−ａを連続して走査して得られた検出信号Ｂ−
ａの比較を行う。次に領域Ｃ−ａを走査して得られた検
出信号Ｃ−ａを上記検出信号Ｂ−ａと比較する。このよ
うに順次隣接するチップ間の領域ａ同士のパターン比較
を行う。
領域ａ〜ｃに分けて走査を行う場合，の場所から走査
を開始してチップＡのａの短冊状の領域(以下，領域Ａ
−ａと表記)の画像の検出を行い，この検出信号Ａ−ａ
と領域Ｂ−ａを連続して走査して得られた検出信号Ｂ−
ａの比較を行う。次に領域Ｃ−ａを走査して得られた検
出信号Ｃ−ａを上記検出信号Ｂ−ａと比較する。このよ
うに順次隣接するチップ間の領域ａ同士のパターン比較
を行う。
【００１３】このようにして下段の行方向における各チ
ップの全ての領域ａの走査を完了した後に上段Ｅ〜Ｈの
走査を行うことになるが，この時に下段の最終チップＤ
と上段の先頭チップＥとの比較を行う必要がある。その
ためステージは同図に一点鎖線の〜で示すような大
きな走査を行うことになる。実際の半導体ウェーハでは
さらに多くのチップが高密度に配列されているためステ
ージの無駄な移動が多くなり検査効率を下げる要因とな
り問題である。
ップの全ての領域ａの走査を完了した後に上段Ｅ〜Ｈの
走査を行うことになるが，この時に下段の最終チップＤ
と上段の先頭チップＥとの比較を行う必要がある。その
ためステージは同図に一点鎖線の〜で示すような大
きな走査を行うことになる。実際の半導体ウェーハでは
さらに多くのチップが高密度に配列されているためステ
ージの無駄な移動が多くなり検査効率を下げる要因とな
り問題である。
【００１４】更に，上記図４で述べた欠陥位置を特定す
る考え方を適用する場合には、各検査領域に対して比較
対照が２つづつ存在する必要があるが，図６の斜線でハ
ッチングを施した領域は、比較対照が１つづつしか存在
しないために欠陥位置を特定できなくなり、正しく検査
できない領域となる。即ち、図６の斜線でハッチングを
施した領域に対応する半導体ウェハの周辺領域のチップ
は、従来の欠陥検査方式では検査することができない領
域となり、半導体ウェーハの全面を正しく検査できなか
った。
る考え方を適用する場合には、各検査領域に対して比較
対照が２つづつ存在する必要があるが，図６の斜線でハ
ッチングを施した領域は、比較対照が１つづつしか存在
しないために欠陥位置を特定できなくなり、正しく検査
できない領域となる。即ち、図６の斜線でハッチングを
施した領域に対応する半導体ウェハの周辺領域のチップ
は、従来の欠陥検査方式では検査することができない領
域となり、半導体ウェーハの全面を正しく検査できなか
った。
【００１５】また、同様な理由により、１つのチップの
内部で同一形状のパターンが繰り返して存在する領域を
検査する場合にも、同一パターンの繰り返し領域の端部
のパターンは検査することができなかった。また、この
最終チップＤと上段の先頭チップＥとを比較する場合、
半導体ウェーハにおける面内の特性のばらつきにより検
出信号のレベルやノイズレベルが異なり、単純に比較を
行うことが困難となる場合もある。したがって、走査行
が移る場合にも、ウェハの面内の特性のばらつきによる
影響を小さくするために、近接したチップ間でパターン
比較を行わなければならなかった。
内部で同一形状のパターンが繰り返して存在する領域を
検査する場合にも、同一パターンの繰り返し領域の端部
のパターンは検査することができなかった。また、この
最終チップＤと上段の先頭チップＥとを比較する場合、
半導体ウェーハにおける面内の特性のばらつきにより検
出信号のレベルやノイズレベルが異なり、単純に比較を
行うことが困難となる場合もある。したがって、走査行
が移る場合にも、ウェハの面内の特性のばらつきによる
影響を小さくするために、近接したチップ間でパターン
比較を行わなければならなかった。
【００１６】図７に従来技術による検査シーケンス例
（その２）を示す。
（その２）を示す。
【００１７】同図においては，図６の場合とは異なり，
検査できない領域をなくすために，ある一連の短冊状の
領域の先頭(領域Ａ−ａ)と最後尾(領域Ｅ−ａ)では，そ
れぞれ隣接チップの一つ隣のチップを検出することで各
検査領域に対して必ず比較対照が２つづつ存在するよう
に走査方法を設定したものである。の場所から走査を
開始してはじめに領域Ｃ−ａの画像検出を行い，次に領
域Ａ−ａの画像を検出して比較を行うが，このときライ
ンセンサの走査を領域Ｃ−ａ捜査時とは逆方向に行い，
画像記憶領域からのデータの読み出しを逆のアドレス
(検出画像Ｃ−ａの右端から)から行うことで比較を可能
とし，以降は，領域Ｂ−ａ，Ｃ−ａ，Ｄ−ａと順次隣接
領域での検出及び比較を行う。
検査できない領域をなくすために，ある一連の短冊状の
領域の先頭(領域Ａ−ａ)と最後尾(領域Ｅ−ａ)では，そ
れぞれ隣接チップの一つ隣のチップを検出することで各
検査領域に対して必ず比較対照が２つづつ存在するよう
に走査方法を設定したものである。の場所から走査を
開始してはじめに領域Ｃ−ａの画像検出を行い，次に領
域Ａ−ａの画像を検出して比較を行うが，このときライ
ンセンサの走査を領域Ｃ−ａ捜査時とは逆方向に行い，
画像記憶領域からのデータの読み出しを逆のアドレス
(検出画像Ｃ−ａの右端から)から行うことで比較を可能
とし，以降は，領域Ｂ−ａ，Ｃ−ａ，Ｄ−ａと順次隣接
領域での検出及び比較を行う。
【００１８】下段の行方向における各チップの全ての領
域ａの走査を完了した後にの位置で折り返して上段Ｈ
〜Ｅの走査を行うことになるが，上段の走査を行う際に
ラインセンサの走査を下段とは逆方向に行い，画像信号
Ｄ−ａの画像記憶手段からのデータの読み出しを逆のア
ドレス(検出画像Ｄ−ａの右端から)から行うことで比較
を可能とし，以下同様に走査を行うことで検査効率の向
上を図っている。ところがこの方式においては，検査が
できない領域をなくすために被検査領域以上に走査を必
要とするため，ステージの無駄な移動が多くなり検査効
率を下げる要因となり問題である。
域ａの走査を完了した後にの位置で折り返して上段Ｈ
〜Ｅの走査を行うことになるが，上段の走査を行う際に
ラインセンサの走査を下段とは逆方向に行い，画像信号
Ｄ−ａの画像記憶手段からのデータの読み出しを逆のア
ドレス(検出画像Ｄ−ａの右端から)から行うことで比較
を可能とし，以下同様に走査を行うことで検査効率の向
上を図っている。ところがこの方式においては，検査が
できない領域をなくすために被検査領域以上に走査を必
要とするため，ステージの無駄な移動が多くなり検査効
率を下げる要因となり問題である。
【００１９】図８に従来技術による検査シーケンス例
（その３）を示す。この方法は，検査効率を優先しても
っとも少ない移動量で走査を行うが，上記図４で述べた
欠陥位置を特定する考え方を適用する場合には先述の理
由で，ステージが折り返しを行う位置（斜線のハッチン
グ部）では正しく検査ができなくなる。
（その３）を示す。この方法は，検査効率を優先しても
っとも少ない移動量で走査を行うが，上記図４で述べた
欠陥位置を特定する考え方を適用する場合には先述の理
由で，ステージが折り返しを行う位置（斜線のハッチン
グ部）では正しく検査ができなくなる。
【００２０】本発明は，上記課題に着目してなされたも
のであり，その目的は、半導体ウェハ上に形成された複
数のチップ間のパターンを比較検査する場合に、半導体
ウェハの周辺に形成されたチップに対してもそれ以外の
部分に形成されたチップと同等の比較検査が行えるよう
にした外観検査方法及びその装置を提供することにあ
る。
のであり，その目的は、半導体ウェハ上に形成された複
数のチップ間のパターンを比較検査する場合に、半導体
ウェハの周辺に形成されたチップに対してもそれ以外の
部分に形成されたチップと同等の比較検査が行えるよう
にした外観検査方法及びその装置を提供することにあ
る。
【００２１】また、本発明の目的は、半導体ウェハ上に
形成されたチップ内の同一形状のパターン同士を比較検
査する場合に、チップの周辺に掲載されたパターンに対
してもそれ以外の部分に形成されたパターンと同等の比
較検査が行えるようにした外観検査方法及びその装置を
提供することにある。
形成されたチップ内の同一形状のパターン同士を比較検
査する場合に、チップの周辺に掲載されたパターンに対
してもそれ以外の部分に形成されたパターンと同等の比
較検査が行えるようにした外観検査方法及びその装置を
提供することにある。
【００２２】更に本発明の目的は、外観検査における検
査効率と検査の信頼性を向上することのできる技術を提
供することある。
査効率と検査の信頼性を向上することのできる技術を提
供することある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】前述した，従来の欠陥位
置を特定する考え方では３つのチップに対して順次比較
を行い，連続して不一致情報が得られた欠陥候補は実際
には中央のチップＢが欠陥の存在領域であると特定して
いたが，ここで図９に示すように比較結果ＡＢ，ＢＣで
それぞれ不一致，一致あるいは，一致，不一致という情
報が得られた欠陥候補は中央でないチップＡ，チップＣ
がそれぞれの存在領域であることが特定できる。この考
え方を採用することで，実施例で述べたような，列の先
頭あるいは最終領域に対する欠陥位置の特定のための余
分な画像走査を行うことがない効率の良い検査を実現
し，かつ欠陥位置が特定できないと言った問題を解消す
ることが出来る。
置を特定する考え方では３つのチップに対して順次比較
を行い，連続して不一致情報が得られた欠陥候補は実際
には中央のチップＢが欠陥の存在領域であると特定して
いたが，ここで図９に示すように比較結果ＡＢ，ＢＣで
それぞれ不一致，一致あるいは，一致，不一致という情
報が得られた欠陥候補は中央でないチップＡ，チップＣ
がそれぞれの存在領域であることが特定できる。この考
え方を採用することで，実施例で述べたような，列の先
頭あるいは最終領域に対する欠陥位置の特定のための余
分な画像走査を行うことがない効率の良い検査を実現
し，かつ欠陥位置が特定できないと言った問題を解消す
ることが出来る。
【００２４】
【発明の実施の形態】図１０に本発明の第１の実施例で
ある外観検査における走査軌跡と内部で処理されるの不
一致および一致情報の１例として得られる各差画像の状
態を示す，図１１には本発明の第1の実施例である外観
検査装置の構成を示す。
ある外観検査における走査軌跡と内部で処理されるの不
一致および一致情報の１例として得られる各差画像の状
態を示す，図１１には本発明の第1の実施例である外観
検査装置の構成を示す。
【００２５】本発明の外観検査装置は，図１１に示すよ
うにXYステージ1上に設置されたZθステージ２上には被
検査物である半導体ウェーハが設置されている。この半
導体ウェーハ３の上方には，照明光源４からの照明光を
半導体ウェーハ３側へ向けるハーフミラー６があり，こ
こで反射された照明光は，対物レンズ５を経て，半導体
ウェーハ３を照明する。半導体ウェーハ３からの反射光
は対物レンズ５，ハーフミラー６を経て，検出光として
ラインセンサ７で受光される構成となっている。ライン
センサ７で受光された検出光はA/Dコンバータ８を通じ
てデジタルの画像信号に変換されるが，最初の走査領域
で検出した検出信号を画像記憶回路11に参照画像として
記憶させた後に，次の走査領域で選られる検出画像を差
画像算出手段１４にて差画像の算出を行うが，ここで図
１０に示すように半導体ウェーハ３上にチップA〜Hが配
列されている場合について，同図の欠陥例X〜Zの検出を
交えて説明すると以下のようになる。図１０のの場所
から検出を開始して，初めに領域Ａ−ａの画像を参照画
像として検出する。これが参照画像が検出領域列の先頭
である場合である。次に領域Ｂ−ａの画像を検出画像と
して検出し，差画像算出手段１４により差画像ABが作成
され一致・不一致情報として一致・不一致情報記憶手段
に記憶される。ここでは欠陥Xが差画像ＡＢ上の不一致
(欠陥候補d1)となる。続いて領域C−ａの画像を検出し
て領域Ｂ−ａと領域C−ａの比較により差画像BCが作成
される。この段階で先に記憶した一致・不一致情報との
比較を行うと欠陥Ｘについては差画像ABからは不一致と
して，差画像ＢＣからは一致(同じ位置に欠陥候補がな
い)として現れるので，欠陥位置判定手段１３において
欠陥Xは実際はチップＡ上に存在すると特定する。欠陥
Ｙについてはさらに次の領域Ｄ−ａの検出を行うと差画
像ＣＤ上にも欠陥Ｙの不一致(欠陥候補d2)が現れるが，
これが検出画像の検出領域列の最終領域である場合であ
る。この場合は，一致・不一致情報記憶手段１２から差
画像ＣＤ内の不一致(欠陥候補d2)に対して差画像ＢＣ内
では一致として現れるため，欠陥位置判定手段１３にお
いて欠陥Ｙは実際はチップＤ上に存在すると特定する。
ここで領域判定手段１５は，参照画像が検出領域列の先
頭である場合には，参照画像はＸＹステージ１を高速に
折り返した直後の画像では画像ひずみを生じることもあ
るため，この領域では画像感度制御信号を差画像算出手
段14へ送り，欠陥検出感度を低下させてひずみによる誤
検出をさけられるようにするものである。
うにXYステージ1上に設置されたZθステージ２上には被
検査物である半導体ウェーハが設置されている。この半
導体ウェーハ３の上方には，照明光源４からの照明光を
半導体ウェーハ３側へ向けるハーフミラー６があり，こ
こで反射された照明光は，対物レンズ５を経て，半導体
ウェーハ３を照明する。半導体ウェーハ３からの反射光
は対物レンズ５，ハーフミラー６を経て，検出光として
ラインセンサ７で受光される構成となっている。ライン
センサ７で受光された検出光はA/Dコンバータ８を通じ
てデジタルの画像信号に変換されるが，最初の走査領域
で検出した検出信号を画像記憶回路11に参照画像として
記憶させた後に，次の走査領域で選られる検出画像を差
画像算出手段１４にて差画像の算出を行うが，ここで図
１０に示すように半導体ウェーハ３上にチップA〜Hが配
列されている場合について，同図の欠陥例X〜Zの検出を
交えて説明すると以下のようになる。図１０のの場所
から検出を開始して，初めに領域Ａ−ａの画像を参照画
像として検出する。これが参照画像が検出領域列の先頭
である場合である。次に領域Ｂ−ａの画像を検出画像と
して検出し，差画像算出手段１４により差画像ABが作成
され一致・不一致情報として一致・不一致情報記憶手段
に記憶される。ここでは欠陥Xが差画像ＡＢ上の不一致
(欠陥候補d1)となる。続いて領域C−ａの画像を検出し
て領域Ｂ−ａと領域C−ａの比較により差画像BCが作成
される。この段階で先に記憶した一致・不一致情報との
比較を行うと欠陥Ｘについては差画像ABからは不一致と
して，差画像ＢＣからは一致(同じ位置に欠陥候補がな
い)として現れるので，欠陥位置判定手段１３において
欠陥Xは実際はチップＡ上に存在すると特定する。欠陥
Ｙについてはさらに次の領域Ｄ−ａの検出を行うと差画
像ＣＤ上にも欠陥Ｙの不一致(欠陥候補d2)が現れるが，
これが検出画像の検出領域列の最終領域である場合であ
る。この場合は，一致・不一致情報記憶手段１２から差
画像ＣＤ内の不一致(欠陥候補d2)に対して差画像ＢＣ内
では一致として現れるため，欠陥位置判定手段１３にお
いて欠陥Ｙは実際はチップＤ上に存在すると特定する。
ここで領域判定手段１５は，参照画像が検出領域列の先
頭である場合には，参照画像はＸＹステージ１を高速に
折り返した直後の画像では画像ひずみを生じることもあ
るため，この領域では画像感度制御信号を差画像算出手
段14へ送り，欠陥検出感度を低下させてひずみによる誤
検出をさけられるようにするものである。
【００２６】以下，欠陥従来の考え方と同様に順次比較
を行い，列の先頭あるいは最終領域においては前述の判
定を行うことで欠陥位置の特定のための余分な画像走査
を行うことがなくなり，かつ被検査領域の全面を正しく
検査することが可能となる。
を行い，列の先頭あるいは最終領域においては前述の判
定を行うことで欠陥位置の特定のための余分な画像走査
を行うことがなくなり，かつ被検査領域の全面を正しく
検査することが可能となる。
【００２７】本実施例ではパターン比較は隣接チップを
対象にして比較を行っているが，比較の対象がNチップ
先(Nは自然数)のチップを対象とした場合にも上記と同
様の考え方が適用できることは言うまでもなく、かつ以
下のような利点がある。図１２に示すようなプロセスや
露光の均一性等の不良による徐々に発生する欠陥は隣接
チップによる比較では十分な差がでないため欠陥部を不
一致として検出できない場合が，同図のように２チップ
先のチップとの比較を行えば差を顕著にすることができ
検出可能となる。しかし，元々３チップ比較による欠陥
位置の判定は多数決の原理で欠陥を決定しているため，
このような場所においてはパターンに差異があるかどう
かは判別できるが，それが欠陥であるかどうかはユーザ
が比較を行う両チップを見て確認する必要がある。この
場合の装置の構成はＮチップ先のチップとの比較を行う
場合はＮチップ分の画像を記憶する画像記憶手段を持ち
連続的に画像操作を行うことで実現できる。
対象にして比較を行っているが，比較の対象がNチップ
先(Nは自然数)のチップを対象とした場合にも上記と同
様の考え方が適用できることは言うまでもなく、かつ以
下のような利点がある。図１２に示すようなプロセスや
露光の均一性等の不良による徐々に発生する欠陥は隣接
チップによる比較では十分な差がでないため欠陥部を不
一致として検出できない場合が，同図のように２チップ
先のチップとの比較を行えば差を顕著にすることができ
検出可能となる。しかし，元々３チップ比較による欠陥
位置の判定は多数決の原理で欠陥を決定しているため，
このような場所においてはパターンに差異があるかどう
かは判別できるが，それが欠陥であるかどうかはユーザ
が比較を行う両チップを見て確認する必要がある。この
場合の装置の構成はＮチップ先のチップとの比較を行う
場合はＮチップ分の画像を記憶する画像記憶手段を持ち
連続的に画像操作を行うことで実現できる。
【００２８】図１３に本発明の第２の実施例である外観
検査における被検査領域の例とその検査時に内部で処理
される不一致および一致情報の例として得られる差画像
を示す，図１４には本発明の第２の実施例である外観検
査装置のブロック構成を示す。
検査における被検査領域の例とその検査時に内部で処理
される不一致および一致情報の例として得られる差画像
を示す，図１４には本発明の第２の実施例である外観検
査装置のブロック構成を示す。
【００２９】本発明の外観検査装置は，図１４に示すよ
うにXYステージ1上に設置されたZθステージ２上には被
検査物である半導体ウェーハが設置されている。この半
導体ウェーハ３の上方には，照明光源４からの照明光を
半導体ウェーハ３側へ向けるハーフミラー６があり，こ
こで反射された照明光は，対物レンズ５を経て，半導体
ウェーハ３を照明する。半導体ウェーハ３からの反射光
は対物レンズ５，ハーフミラー６を経て，検出光として
ラインセンサ７で受光される構成となっている。ライン
センサ７で受光された検出光はA/Dコンバータ８を通じ
てデジタルの画像信号に変換される。最初の走査領域で
検出した検出画像と検出画像を画像移動手段１７にて被
検査パターンの繰り返しピッチ分移動を行った(以下、
所定のピッチと示す。)画像を差画像算出手段14にて比
較を行うが，ここで図１３に示すように半導体ウェーハ
３上に被検査領域である繰返しパターンが配列されてい
る場合について，同図の欠陥例の検出を交えて説明する
と以下のようになる。
うにXYステージ1上に設置されたZθステージ２上には被
検査物である半導体ウェーハが設置されている。この半
導体ウェーハ３の上方には，照明光源４からの照明光を
半導体ウェーハ３側へ向けるハーフミラー６があり，こ
こで反射された照明光は，対物レンズ５を経て，半導体
ウェーハ３を照明する。半導体ウェーハ３からの反射光
は対物レンズ５，ハーフミラー６を経て，検出光として
ラインセンサ７で受光される構成となっている。ライン
センサ７で受光された検出光はA/Dコンバータ８を通じ
てデジタルの画像信号に変換される。最初の走査領域で
検出した検出画像と検出画像を画像移動手段１７にて被
検査パターンの繰り返しピッチ分移動を行った(以下、
所定のピッチと示す。)画像を差画像算出手段14にて比
較を行うが，ここで図１３に示すように半導体ウェーハ
３上に被検査領域である繰返しパターンが配列されてい
る場合について，同図の欠陥例の検出を交えて説明する
と以下のようになる。
【００３０】前述の検出画像と検出画像を画像移動手段
にて所定のピッチ分移動を行った画像の差画像算出手段
14において差画像が作成される。以下、差画像とは検出
画像と所定のピッチ分移動した画像の共通な領域のみを
示すものとする。
にて所定のピッチ分移動を行った画像の差画像算出手段
14において差画像が作成される。以下、差画像とは検出
画像と所定のピッチ分移動した画像の共通な領域のみを
示すものとする。
【００３１】この差画像に対する欠陥検出において，は
じめに差画像の先頭より欠陥候補の検出を行っていくと
最初に欠陥DD1が差画像上の不一致(欠陥候補D1)として
検出される。このとき、不一致D1は差画像の先頭から所
定のピッチ分の範囲にあるため、D1からさらに所定のピ
ッチ分離れた差画像上の位置で欠陥候補が存在するかを
確認するが、この場合存在しないのでD1は被検査領域の
先頭から所定のピッチ分の領域に存在する欠陥であると
特定する。続いて欠陥DD2が不一致(欠陥候補D2)として
検出される。このとき、不一致D2は差画像の先頭および
最後から所定のピッチ分の範囲外にあるため、D2からさ
らに所定のピッチ分離れた差画像上の位置でD3が存在す
るためD3の座標がそのままDD2の座標であると特定す
る。
じめに差画像の先頭より欠陥候補の検出を行っていくと
最初に欠陥DD1が差画像上の不一致(欠陥候補D1)として
検出される。このとき、不一致D1は差画像の先頭から所
定のピッチ分の範囲にあるため、D1からさらに所定のピ
ッチ分離れた差画像上の位置で欠陥候補が存在するかを
確認するが、この場合存在しないのでD1は被検査領域の
先頭から所定のピッチ分の領域に存在する欠陥であると
特定する。続いて欠陥DD2が不一致(欠陥候補D2)として
検出される。このとき、不一致D2は差画像の先頭および
最後から所定のピッチ分の範囲外にあるため、D2からさ
らに所定のピッチ分離れた差画像上の位置でD3が存在す
るためD3の座標がそのままDD2の座標であると特定す
る。
【００３２】最後に欠陥DD3が差画像上の不一致(欠陥候
補D4)として検出される。このとき、不一致D4は差画像
の最後から所定のピッチ分の範囲にあるため、D4からさ
らに所定のピッチ分手前の差画像上の位置で欠陥候補が
存在するかを確認するが、この場合存在しないのでD4は
被検査領域の最後から所定のピッチ分の領域に存在する
欠陥であると特定する。以上の方法を用いることで，繰
り返しパターンである被検査領域の画像の先頭あるいは
最終領域においても正しく欠陥位置を特定した検査が可
能となる。この実施例では、一つの繰り返しパターンに
着目して説明を行ったが、実際の検査では複数の繰り返
しパターンである被検査領域を配列した半導体ウェーハ
３の検査を行う。
補D4)として検出される。このとき、不一致D4は差画像
の最後から所定のピッチ分の範囲にあるため、D4からさ
らに所定のピッチ分手前の差画像上の位置で欠陥候補が
存在するかを確認するが、この場合存在しないのでD4は
被検査領域の最後から所定のピッチ分の領域に存在する
欠陥であると特定する。以上の方法を用いることで，繰
り返しパターンである被検査領域の画像の先頭あるいは
最終領域においても正しく欠陥位置を特定した検査が可
能となる。この実施例では、一つの繰り返しパターンに
着目して説明を行ったが、実際の検査では複数の繰り返
しパターンである被検査領域を配列した半導体ウェーハ
３の検査を行う。
【００３３】本発明の２つの実施例ではいづれもパター
ン比較時の一致・不一致情報として差画像を用いて説明
を行っているが、欠陥判定に先立ち差画像よりあらかじ
め各一致・不一致情報を欠陥候補の座標データとして格
納しておき、その情報を用いて同じ論理で欠陥位置判定
を行っても同様の結果が得られる。
ン比較時の一致・不一致情報として差画像を用いて説明
を行っているが、欠陥判定に先立ち差画像よりあらかじ
め各一致・不一致情報を欠陥候補の座標データとして格
納しておき、その情報を用いて同じ論理で欠陥位置判定
を行っても同様の結果が得られる。
【００３４】本発明の２つの実施例ではいづれも画像検
出手段としてラインセンサを用いて説明しているが，こ
れはＴＶカメラや，SEM画像等の光学系以外の検出画像
を用いた検査にも同様の考え方が適用できることは言う
までもない。
出手段としてラインセンサを用いて説明しているが，こ
れはＴＶカメラや，SEM画像等の光学系以外の検出画像
を用いた検査にも同様の考え方が適用できることは言う
までもない。
【００３５】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、半導体ウェハ上に形成された複数のチップ間のパタ
ーンを比較検査する場合に、半導体ウェハの周辺に形成
されたチップに対してもそれ以外の部分に形成されたチ
ップと同等の比較検査が行えるようになった。
ば、半導体ウェハ上に形成された複数のチップ間のパタ
ーンを比較検査する場合に、半導体ウェハの周辺に形成
されたチップに対してもそれ以外の部分に形成されたチ
ップと同等の比較検査が行えるようになった。
【００３６】また、本発明によれば、半導体ウェハ上に
形成されたチップ内の同一形状のパターン同士を比較検
査する場合に、チップの周辺に掲載されたパターンに対
してもそれ以外の部分に形成されたパターンと同等の比
較検査が行えるようになった。
形成されたチップ内の同一形状のパターン同士を比較検
査する場合に、チップの周辺に掲載されたパターンに対
してもそれ以外の部分に形成されたパターンと同等の比
較検査が行えるようになった。
【００３７】更に本発明によれば，列の先頭あるいは最
終領域に対する欠陥位置の特定のための余分な画像走査
を行うことがなくなるため効率の良く，かつ半導体ウェ
ーハの全面を正しく検査することが可能となる。
終領域に対する欠陥位置の特定のための余分な画像走査
を行うことがなくなるため効率の良く，かつ半導体ウェ
ーハの全面を正しく検査することが可能となる。
【図１】従来技術による外観検査装置の概略構成を示す
略正面図である。
略正面図である。
【図２】従来技術による外観検査装置の概略構成を示す
略正面図である。
略正面図である。
【図３】従来技術による外観検査装置の概略構成を示す
略正面図である。
略正面図である。
【図４】従来技術による欠陥位置を特定する原理の説明
するチップの平面図である。
するチップの平面図である。
【図５】従来技術の検査チップ上における画像検出領域
分けの状態を示す平面図である。
分けの状態を示す平面図である。
【図６】従来技術による走査軌跡と欠陥検出が正しくで
きない領域を説明する検査チップの平面図である。
きない領域を説明する検査チップの平面図である。
【図７】従来技術による走査軌跡と欠陥検出が正しくで
きない領域を説明する検査チップの平面図である。
きない領域を説明する検査チップの平面図である。
【図８】従来技術による走査軌跡を説明する検査チップ
の平面図である。
の平面図である。
【図９】課題を解決するための手段を説明する検査チッ
プの平面図である。
プの平面図である。
【図１０】本発明による実施例の説明のための走査軌跡
及び欠陥例と差画像の状態を説明する検査チップの平面
図である。
及び欠陥例と差画像の状態を説明する検査チップの平面
図である。
【図１１】本発明による第１の実施例の外観検査装置の
概略構成を示す略正面図である。
概略構成を示す略正面図である。
【図１２】徐々に発生している欠陥を検査する方法を示
す検査チップの平面図である。
す検査チップの平面図である。
【図１３】本発明による繰返しパターンと差画像の状態
を示す検査チップの平面図である。
を示す検査チップの平面図である。
【図１４】本発明による第２の実施例の外観検査装置の
略正面図である。
略正面図である。
１…ＸＹステージ，２…Ｚθステージ，３…半導体ウェ
ーハ，４…照明光源，５…対物レンズ，６…ハーフミラ
ー，７…ラインセンサ，８…信号処理回路，９…設計デ
ータパターン発生回路，１０…信号比較手段，１１…画
像記憶手段，１２…一致・不一致情報記憶手段，１３…
欠陥位置判定手段，１３a…欠陥位置判定手段，１４…
差画像算出手段，１５…領域判定手段，１５ａ…感度制
御信号，１６…繰返しパターン領域，１７…画像移動手
段 Ａ〜Ｈ…チップ，a〜ｃ…領域，ＡＢ〜ＥＦ…差画像 dd1〜dd4…不一致(欠陥候補)，Ｄ１〜Ｄ３…欠陥例 DD1〜DD4…不一致(欠陥候補）
ーハ，４…照明光源，５…対物レンズ，６…ハーフミラ
ー，７…ラインセンサ，８…信号処理回路，９…設計デ
ータパターン発生回路，１０…信号比較手段，１１…画
像記憶手段，１２…一致・不一致情報記憶手段，１３…
欠陥位置判定手段，１３a…欠陥位置判定手段，１４…
差画像算出手段，１５…領域判定手段，１５ａ…感度制
御信号，１６…繰返しパターン領域，１７…画像移動手
段 Ａ〜Ｈ…チップ，a〜ｃ…領域，ＡＢ〜ＥＦ…差画像 dd1〜dd4…不一致(欠陥候補)，Ｄ１〜Ｄ３…欠陥例 DD1〜DD4…不一致(欠陥候補）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 芝田 行広
神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株
式会社日立製作所生産技術研究所内
(72)発明者 見坊 行雄
神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株
式会社日立製作所生産技術研究所内
(56)参考文献 特開 平６−18428（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−27708（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−253448（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−5058（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−192943（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−220843（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−194702（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 21/84 - 21/958
G06T 1/00 - 9/40
Claims (8)
- 【請求項１】基板上に本来同一形状となるように整列し
て形成された複数のパターンを検査する方法であって、
前記同一形状となるように整列して形成された複数のパ
ターンのうち先頭と末尾のパターンを除いたパターンに
ついては、当該パターンの画像と当該パターンに隣接す
る両側のパターンの画像とのそれぞれの差画像を用いて
当該パターンを検査することを前記整列して形成された
複数のパターンについて順次行うと共に、前記整列して
形成された同一形状の複数のパターンのうちの先頭と末
尾のパターンについては、該先頭又は末尾のパターンと
当該パターンに隣接するパターンとの差画像の情報と該
隣接するパターンと該隣接するパターンの更に隣のパタ
ーンとの差画像の情報とを用いて検査することにより、
前記整列して形成された同一形状の複数パターンの列の
先頭から末尾までのパターンに対して検査することを特
徴とする外観検査方法。 - 【請求項２】被検査物体上に行方向に連続的に配置され
た複数の被検査領域を順次撮像して得た前記被検査領域
の画像のうち先に得た被検査領域の画像を参照画像とし
て記憶手段に記憶し、後に得た前記被検査領域の画像を
検査画像として前記記憶手段に記憶した前記参照画像と
比較して前記被検査領域に本来同一形状になるように形
成されたパターンの差異を欠陥として判定する被検査パ
ターンの外観検査方法であって，第一の参照画像と第一
の検出画像とを比較して得た第一の一致・不一致情報
と、前記第一の検出画像と同じ画像であって前記記憶手
段に記憶した第二の参照画像と第二の検出画像とを比較
して得た第二の一致・不一致情報とを用いて，前記被検
査物体上の欠陥の存在領域を特定することを特徴とする
外観検査方法。 - 【請求項３】前記参照画像は、検出画像に先立って検出
され記憶手段に記憶されていることを特徴とする請求項
２記載の外観検査方法。 - 【請求項４】前記検出画像と参照画像とを比較して両画
像の差画像を求めて該差画像を２値化することを順次行
い、該２値化した差画像間の一致情報と不一致情報とを
用いて、前記被検査物体上に行方向に連続的に配置され
た複数の被検査領域の先頭から末尾までについて欠陥の
存在領域を特定することを特徴とする請求項２記載の外
観検査方法。 - 【請求項５】被検査物体上に行方向に連続的に配置され
た複数の被検査領域を順次撮像して得た前記被検査領域
の画像のうち先に得た被検査領域の画像を参照画像とし
て記憶手段に記憶し、後に得た前記被検査領域の画像を
検査画像として前記記憶手段に記憶した前記参照画像と
比較して前記被検査領域に本来同一形状になるように形
成されたパターンの差異を欠陥として判定する被検査パ
ターンの外観検査方法であって，第一の参照画像と第一
の検出画像との差画像を２値化して第一の２値化画像を
求め、前記第一の検出画像と同じ画像であって前記記憶
手段に記憶した第二の参照画像と第二の検出画像との差
画像を２値化して第二の２値化画像を求め、前記第一の
２値化画像と前記第二の２値化画像とを用いて前記被検
査物体上に行方向に連続的に配置された複数の被検査領
域の先頭の被検査領域から最後の被検査領域に亘る全被
検査領域において欠陥の存在領域を特定することを特徴
とする外観検査方法。 - 【請求項６】前記パターンは繰り返しパターンであっ
て、前記検出画像と参照画像とは、前記繰り返しパター
ンの繰り返しピッチの整数倍ずらせたパターンの画像で
あることを特徴とする請求項２又は５に記載の外観検査
方法。 - 【請求項７】被検査物体上に行列方向に連続的に配置さ
れた複数の被検査領域の検出画像と参照画像を比較して
パターンの差異を欠陥として判定する被検査パターンの
外観検査装置であって，被検査物体上を行または列方向
に相対的に移動可能で前記被検査物体を撮像する撮像手
段と，該撮像手段で撮像して得た前記被検査物体の検出
画像を参照画像として記憶する画像記憶手段と，前記撮
像手段で撮像して得た検出画像と前記画像記憶手段に記
憶された参照画像とを比較して一致・不一致情報を出力
する比較手段と，該比較手段から出力された第一の検出
画像と第一の参 照画像とを比較して得た第一の一致・不
一致情報と前記比較手段から出力された第二の検出画像
と第二の参照画像とを比較して得た第二の一致・不一致
情報とを比較することにより欠陥位置を特定する欠陥位
置特定手段とを備えたことを特徴とする外観検査装置。 - 【請求項８】繰り返しパターンからなる被検査領域より
得られた検出画像と，これを上記パターンの繰り返しの
ピッチの整数倍分ずらせた画像を比較してパターンの差
異を欠陥として判定する被検査パターンの外観検査装置
であって，被検査物体上を行または列方向に相対的に移
動可能で前記被検査物体を撮像する撮像手段と，該撮像
手段で撮像して得た前記被検査物体の検出画像を記憶す
る画像記憶手段と，前記撮像手段で撮像して得た検出画
像と記憶手段に記憶された画像とを比較して差画像を生
成する比較手段と，該比較手段から出力された第一の検
出画像と第一の記憶された画像との差画像から生成した
第一の差画像と前記該比較手段から出力された第二の検
出画像と第二の記憶された画像との差画像から生成した
第二の差画像とを比較することにより欠陥位置を特定す
る欠陥位置特定手段とを備えたことを特徴とする外観検
査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32753197A JP3409670B2 (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | 外観検査方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32753197A JP3409670B2 (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | 外観検査方法およびその装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11160247A JPH11160247A (ja) | 1999-06-18 |
| JP3409670B2 true JP3409670B2 (ja) | 2003-05-26 |
Family
ID=18200149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32753197A Expired - Fee Related JP3409670B2 (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | 外観検査方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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|---|---|---|---|---|
| JP4206192B2 (ja) | 2000-11-09 | 2009-01-07 | 株式会社日立製作所 | パターン検査方法及び装置 |
| JP4175748B2 (ja) * | 1999-09-20 | 2008-11-05 | 大日本スクリーン製造株式会社 | パターン検査装置 |
| JP2002267615A (ja) * | 2001-03-12 | 2002-09-18 | Olympus Optical Co Ltd | 欠陥検出方法及びその装置 |
| JP3788279B2 (ja) | 2001-07-09 | 2006-06-21 | 株式会社日立製作所 | パターン検査方法及び装置 |
| JP4351522B2 (ja) | 2003-11-28 | 2009-10-28 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | パターン欠陥検査装置およびパターン欠陥検査方法 |
| JP2006145370A (ja) * | 2004-11-19 | 2006-06-08 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 周期的なパターンを有する被検査体の欠陥箇所検出装置および欠陥箇所検出方法 |
| JP4450776B2 (ja) * | 2005-07-22 | 2010-04-14 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 欠陥検査方法及び外観検査装置 |
| JP4654093B2 (ja) | 2005-08-31 | 2011-03-16 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 回路パターン検査方法及びその装置 |
| JP2007095109A (ja) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Dainippon Printing Co Ltd | Ｈｄｄサスペンション用フレキシャーブランクの検査装置及び検査方法 |
| JP4908934B2 (ja) | 2006-06-08 | 2012-04-04 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 半導体ウェーハ検査装置および半導体ウェーハ検査方法 |
| US8866899B2 (en) * | 2011-06-07 | 2014-10-21 | Photon Dynamics Inc. | Systems and methods for defect detection using a whole raw image |
| US8723115B2 (en) | 2012-03-27 | 2014-05-13 | Kla-Tencor Corporation | Method and apparatus for detecting buried defects |
| US9449788B2 (en) | 2013-09-28 | 2016-09-20 | Kla-Tencor Corporation | Enhanced defect detection in electron beam inspection and review |
| CN111048435B (zh) * | 2019-12-25 | 2022-08-02 | 上海华力微电子有限公司 | 缺陷监控方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59192943A (ja) * | 1983-04-15 | 1984-11-01 | Hitachi Ltd | 繰返しパタ−ンの欠陥検査装置 |
| JPH0680418B2 (ja) * | 1985-05-07 | 1994-10-12 | 株式会社日立製作所 | 異物検査装置 |
| JPS62220843A (ja) * | 1986-03-20 | 1987-09-29 | Nec Corp | 印刷物の検査装置 |
| JP2796430B2 (ja) * | 1990-11-28 | 1998-09-10 | 株式会社日立製作所 | パターン欠陥検出方法およびその装置 |
| JPH0618428A (ja) * | 1992-07-01 | 1994-01-25 | Seiko Epson Corp | 欠陥検査方法及び半導体装置の製造方法 |
| JPH0727708A (ja) * | 1993-07-09 | 1995-01-31 | Sony Corp | ウエハの欠陥検査方法 |
| JP3751660B2 (ja) * | 1995-06-15 | 2006-03-01 | 浜松ホトニクス株式会社 | 規則的パターンの欠陥検査装置 |
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1997
- 1997-11-28 JP JP32753197A patent/JP3409670B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH11160247A (ja) | 1999-06-18 |
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