JP4909215B2 - 検査方法および装置 - Google Patents
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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。
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。
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。
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DRAM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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、
30…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。
Claims (7)
- パターンが形成された被検査物において被検査対象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、
前記被検査物に異物が存在していない状態で、前記被検査対象位置と対応する比較対象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、
前記被検査対象画像と前記比較対象画像との和画像を取得する和画像取得工程と、
前記和画像に対して、前記被検査対象画像において前記パターン上に異物が存在していない画像位置の画素値および当該画像位置と対応する比較対象位置である前記比較対象画像の前記パターンの画像位置の画素値を加算した値となる画像領域を残す閾値処理を実行し、該閾値処理後の前記画像領域が前記パターンの画像を分割したものであることを認識した場合には単一異物の和画像と判定する判定工程と、
を備えることを特徴とする検査方法。 - 前記画素値は、色相または明度である
ことを特徴とする請求項1に記載の検査方法。 - 前記判定工程は、前記単一異物の和画像と判定した場合には致命不良と判定することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の検査方法。
- パターンが形成された被検査物において予め指定された被検査対象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部と、
前記被検査物に異物が存在していない状態で、前記被検査対象位置と対応する比較対象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部と、
前記被検査対象画像と前記比較対象画像との和画像を取得する和画像取得部と、
前記和画像に対して、前記被検査対象画像において前記パターン上に異物が存在していない画像位置の画素値および当該画像位置と対応する比較対象位置である前記比較対象画像の前記パターンの画像位置の画素値を加算した値となる画像領域を残す閾値処理を実行し、該閾値処理後の前記画像領域が前記パターンの画像を分割したものであることを認識した場合には単一異物の和画像と判定する判定部と、
を備えることを特徴とする検査装置。 - 前記画素値は、色相または明度である
ことを特徴とする請求項4に記載の検査装置。 - 前記判定部は、前記単一異物の和画像と判定した場合には致命不良と判定することを特徴とする請求項4または請求項5に記載の検査装置。
- 前記被検査対象画像取得部および/または前記比較対象画像取得部は、ラインセンサまたはエリアセンサまたは撮像管を具備することを特徴とする請求項4ないし請求項6のいずれか一項に記載の検査装置。
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