JP4909215B2 - 検査方法および装置 - Google Patents

Description

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。

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部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。

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。

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。

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。

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。

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検査技術を提供することにある。

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。

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。

すなわち、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、前記被検査物において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、前記和画像のうち前記被検査対象画像と前記パターンの画像とが加算された和画像について、当該和画像の前記パターンの画像位置の明度と、前記比較対象画像の前記パターンの画像位置の明度との間の明度を閾値として、明度が前記閾値よりも低い画素で構成される画像と明度が前記閾値よりも高い画素で構成される画像とに分割する閾値処理を実行し、該閾値処理後に当該和画像の前記パターンの画像が分割された画像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。

前記した手段によれば、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。

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。

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。

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。

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。

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３０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。

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。

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。

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。

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４８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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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３５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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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であると判定される。
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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

前記実施形態によれば、次の効果が得られる。

1) 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。

2) 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。

3) 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1)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。

4) 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。

5) 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。

6) 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。

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。

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。

撮像装置４５による画像がカラー画像であって、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 同じく異物検査装置を示す斜視図である。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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、
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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。

Images