JPH10135287A - ウエーハ検査装置および検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 欠陥の有無を短時間で高精度に検査でき疑似
欠陥の発生を防止できるウエーハ検査装置と検査方法を
提供する。 【解決手段】 ウエーハ検査装置は、検査対象であるウ
エーハ（６）の原画像（１１）を得るための画像化手段
（２）と、この原画像において濃淡あるいは異なる色と
して識別される領域の輪郭線を抽出し、原画像を輪郭線
の集合として表す輪郭線画像（２１）を得るための輪郭
化手段（３）と、輪郭線画像を同一面積を有する複数の
ピクセル（１５、１６）に分割して各々のピクセルのグ
レイレベルを求めるグレイレベル化手段（４）と、各々
のピクセルのグレイレベルと他のピクセルとのグレイレ
ベルと比較しグレイレベル差を求めこのグレイレベル差
を所定の閾値と比較するグレイレベル比較手段（５）と
を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエーハの画像を
複数のピクセルに分割しピクセルの画像比較をすること
によりウエーハの欠陥の有無を検査するウエーハ検査装
置および検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像比較方式のウエーハの欠陥の
有無を検査するウエーハ検査装置を図２を用いて説明す
る。

【０００３】ウエーハに白色光を照射しその反射光をＣ
ＣＤイメージセンサで受光しウエーハの画像（原画像）
を求める。ウエーハの原画像は繰り返しパターンであ
り、欠陥等が何もない場合には一つのパターンが複数回
繰り返されて一つの原画像が構成される。図６（ａ）
は、このような繰り返しパターンの原画像１０１を示
す。原画像１０１には背景として横線模様１０２と縦線
模様１０３とがあり、この背景上に検出された欠陥を表
す欠陥部１０４がある。

【０００４】次に図６（ｂ）に示すように、繰り返しパ
ターンを構成する１周期分の画像を１ピクセル１０５と
し、原画像１０１を複数のピクセル１０５に分割し、各
ピクセル１０５毎に画像の明暗程度を表すグレイレベル
を求める。あるピクセルのグレイレベルとこのピクセル
に隣接するピクセルのグレイレベルとの差の絶対値を求
め、この絶対値が所定の閾値を越えた場合に、このピク
セルに欠陥があると判定される。この閾値は実際の欠陥
部と単なる色ムラとを識別できるように適正な値に設定
される。

【０００５】例えば、欠陥部１０４が含まれるピクセル
１０６のグレイレベルは１００であり、それに隣接する
８個のピクセル１０５のグレイレベルは５０であったと
し、設定された閾値が３０であったとする。ピクセル１
０６のグレイレベルと隣接するピクセル１０５のグレイ
レベルを比較すると、差の絶対値は５０であり閾値３０
を越えているのでピクセル１０６に欠陥部１０４がある
と認識される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来は
各ピクセル１０５、１０６のグレイレベルを求める場合
に、得られた画像そのものに対して求めていた。このた
め、次のような問題があった。

【０００７】製造工場で製造されるウエーハは複数の工
程における成膜時の膜厚のばらつき等に起因してウエー
ハ毎に表面の色が異なっている。このため、同一の白色
光を照射した場合でもウエーハ毎に反射強度が異なり、
欠陥部がないウエーハの間でもすでにグレイレベルが異
なってしまう。そして、検査対象のあるウエーハに設定
した閾値が検査対象である他のウエーハの閾値としては
適正でないことになる。このため例えば、あるウエーハ
に適用した閾値を他のウエーハに適用すると、疑似欠陥
が多発したり、あるいは感度が低すぎて検出できる欠陥
数が少なすぎるということになる。

【０００８】従って、全てのウエーハに対して最適条件
で検査できるためには、各々のウエーハ毎に最適な閾値
を設定する必要があり、検査に要する時間が膨大になる
という問題があった。また、一つの閾値を複数のウエー
ハの検査に適用しようとする場合、欠陥の有無を判断す
る感度が犠牲になり、あるいは疑似欠陥の発生を容認す
ることになったりするという問題があった。また、閾値
の設定に際し、より適正な閾値を設定するかが設定者の
技量に依存するという問題があった。

【０００９】そこで、本発明の目的は、上記従来技術の
有する問題を解消し、欠陥の有無を短時間で高精度に検
査でき疑似欠陥の発生を防止できるウエーハ検査装置と
検査方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるウエーハ検査装置は、検査対象である
ウエーハの原画像を得るための画像化手段と、この原画
像において濃淡あるいは異なる色として識別される領域
の画像部分からこの領域の輪郭線のみを抽出し前記原画
像を前記輪郭線の集合として表す輪郭線画像を得るため
の輪郭化手段と、前記輪郭線画像を同一面積を有する複
数のピクセルに分割して各々の前記ピクセルのグレイレ
ベルを求めるグレイレベル化手段と、各々の前記ピクセ
ルのグレイレベルと他のピクセルのグレイレベルとを比
較しグレイレベル差を求めこのグレイレベル差を所定の
閾値と比較するグレイレベル比較手段とを備えることを
特徴とする。

【００１１】また、このウエーハ検査装置において、前
記グレイレベル比較手段は、各々の前記ピクセルのグレ
イレベルと隣接する他のピクセルのグレイレベルとを比
較しグレイレベル差を求めこのグレイレベル差を所定の
閾値と比較することを特徴とする。

【００１２】また、本発明によるウエーハ検査方法は、
検査対象であるウエーハの原画像を求め、この原画像に
おいて濃淡あるいは異なる色として識別される領域の輪
郭線を抽出し、前記原画像を前記輪郭線の集合として表
す輪郭線画像を求め、前記輪郭線画像を同一面積を有す
る複数のピクセルに分割して各々の前記ピクセルのグレ
イレベルを求め、各々の前記ピクセルのグレイレベルと
他のピクセルのグレイレベルとを比較しグレイレベル差
を求めこのグレイレベル差を所定の閾値と比較し、前記
ウエーハの欠陥の有無を検査することを特徴とする。

【００１３】また、このウエーハ検査方法において、各
々の前記ピクセルのグレイレベルと隣接する他のピクセ
ルのグレイレベルとを比較しグレイレベル差を求めこの
グレイレベル差を所定の閾値と比較することを特徴とす
る。

【００１４】上述の発明において、ＣＣＤイメージセン
サ等の画像化手段でウエーハの原画像を求める。原画像
には濃淡あるいは異なる色として識別される領域が分布
しているが、この領域の輪郭線を抽出し輪郭線の内側に
ある画像の内部構造を無視し原画像を輪郭線の集合とし
て表す輪郭線画像を求める。

【００１５】ウエーハ上の欠陥部を輪郭線によって表現
しても、この輪郭線によって欠陥部の有無を十分に判断
できる。また、欠陥部以外のウエーハ上の欠陥部の背景
となる背景画像は検査対象となる全てのウエーハに共通
のものであり、背景画像は原画像の大部分の面積を占め
る。この背景画像は成膜時の膜厚のばらつき等に起因し
て、ウエーハ毎に表面の色が異なったりする。欠陥部が
ないウエーハ同士のグレイレベルを比較した場合に異な
る値になるのは、原画像の大部分の面積を占める背景画
像の濃淡等の違いによると考えられる。

【００１６】そこで、原画像を輪郭線画像に置換するこ
とによって、ウエーハの原画像においてウエーハ毎に領
域の内側にある部分に濃淡や色の違いがあっても、この
領域輪郭線の情報のみを残し、この輪郭線の情報のみに
よってピクセルのグレイレベルを求めることにより、成
膜時の膜厚のばらつき等に起因して生じる色むら等の影
響を受けずに高精度に欠陥部の有無を検査することがで
きる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の好
適な実施の形態について説明する。

【００１８】図４は本発明の一実施形態であるウエーハ
検査装置のブロック図である。図４において、ウエーハ
検査装置１は、検査対象であるウエーハ６の原画像１１
を得るための画像化手段２と、この原画像１１において
濃淡あるいは異なる色として識別される領域の輪郭線を
抽出し、原画像を輪郭線の集合として表す輪郭線画像２
１を得るための輪郭化手段３と、輪郭線画像２１を同一
面積を有する複数のピクセル１５、１６に分割して各々
のピクセル１５、１６のグレイレベルを求めるグレイレ
ベル化手段４と、各々のピクセル、例えばピクセル１６
のグレイレベルを隣接する他のピクセル１５、・・、１
５のグレイレベルと比較しグレイレベル差を求めこのグ
レイレベル差を所定の閾値と比較するグレイレベル比較
手段５とを備えている。

【００１９】図１に示す原画像１１は、ウエーハ６に白
色光を照射しその反射光をＣＣＤイメージセンサで受光
して得たウエーハの画像である。原画像１１には、有無
の検査対象となる１４と、背景画像を構成する縦線模様
１１および横線模様１２とが含まれている。原画像１１
における背景画像は一つのパターンが複数回繰り返され
て構成された繰り返しパターンである。

【００２０】なお、ウエーハ６には多数のチップが規則
的に繰り返して配設されており、また、１個のチップ内
には繰り返しパターンの配線模様が形成されている。ま
た、隣接するチップ間にも配線がなされてされておりこ
の配線も１枚のウエーハ６上にはチップ毎に繰り返され
ている。図１に示す原画像１１は１個のチップ内の繰り
返しパターンを示したものであるが、チップ毎に繰り返
されている配線の繰り返しパターンに対しても、後述す
るようにチップ内の繰り返しパターンと同様の考えで適
用できる。

【００２１】図２に示すように、輪郭化手段３によって
図１に示す原画像１１を輪郭線画像２１に変換する。輪
郭化手段３は、例えば、原画像１１を画面上で横方向お
よび縦方向に等速で走査しながら走査点の明度を検出
し、同一の明度が一定の走査時間以上に続いた場合にそ
の範囲は輪郭線の内部であると判断する等して、行われ
る。輪郭線画像２１には、背景画像を構成する輪郭縦線
模様２１および輪郭横線模様２２と、輪郭欠陥部２４と
が含まれている。

【００２２】次に、図３に示すように、繰り返しパター
ンを構成する１周期分の画像を１ピクセルとし、輪郭線
画像２１を同一面積を有する複数のピクセル１５、１６
に分解し、各ピクセル１５、１６毎に画像の明暗程度を
表すグレイレベルを、グレイレベル化手段４によって求
める。

【００２３】次にグレイレベル比較手段５によって、一
のピクセル１６等のグレイレベルと隣接する他のピクセ
ル１５等のグレイレベルとの差の絶対値を求め、この絶
対値と予め定めた所定の閾値と比較する。この閾値は実
際の欠陥部と単なる色ムラとを識別できるように適正な
値に設定される。グレイレベルの差の絶対値がこの閾値
を越えた場合に、この一のピクセル１６等に欠陥がある
と判定する。

【００２４】例えば、輪郭欠陥部２４が含まれるピクセ
ル１６のグレイレベルは、背景画像の輪郭縦線模様２１
および輪郭横線模様２２の一部が輪郭欠陥部２４によっ
て隠され、１５０であるとする。これに対し、ピクセル
１６に隣接する８個のピクセル１５のグレイレベルは、
背景画像の輪郭縦線模様２１および輪郭横線模様２２の
全てが寄与し、２００であったとする。設定された閾値
が３０であったとする。ピクセル１６のグレイレベルと
隣接する他のピクセル１５のグレイレベルを比較する
と、差の絶対値はすべて５０であり閾値３０を越えてい
るのでピクセル１６に輪郭欠陥部２４、従って欠陥部１
４があると認識することができる。

【００２５】同様にして、あるピクセル１５のグレイレ
ベルと隣接する他の他のピクセル１５、１６のグレイレ
ベルを比較しすると、差の絶対値はピクセル１６との比
較を除いて０であり閾値３０を越えていないので、この
ピクセル１５に欠陥部１４はないと認識することができ
る。

【００２６】次に、図５を参照して、ウエーハ６に複数
のチップ３０が形成されており、これらのチップ３０の
間に配線の繰り返しパターンが形成されている場合につ
いて説明する。

【００２７】この場合、一つのチップ３０内には繰り返
しパターンの配線模様が形成されていないとする。従っ
て、図１等を参照して説明した前述の例のように、一つ
のチップ３０内において隣接するピクセル間でグレイレ
ベルを比較することはできない。

【００２８】そこで、図５に示す場合では、一つのチッ
プ３０内の領域を複数のピクセル３２に分割し、他のチ
ップ３０の対応位置にあるピクセル３２との間でグレイ
レベルを比較する。

【００２９】具体的には、図５において（ａ）に示すよ
うに、欠陥のないことが予め確認されたマスターチップ
３４を得、マスターチップ３４とウエーハ６上のチップ
３０との間で対応位置にあるピクセル３２のグレイレベ
ルを比較する。

【００３０】あるいは、図５において（ｂ）に示すよう
に、ウエーハ６上のチップ３０と他のチップ３０との間
で対応位置にあるピクセル３２のグレイレベルを比較す
る。このようにチップ３０とマスターチップ３４との
間、あるいはチップ３０と他のチップ３０との間で、対
応位置にあるピクセルのグレイレベルを比較することに
よって、チップ３０内に配線の繰り返しパターンが形成
されていない場合であっても本発明を適用することがで
きる。なお、チップ３０内に配線の繰り返しパターンが
形成されている場合であっても、チップ３０とマスター
チップ３４との間、あるいはチップ３０と他のチップ３
０との間で、対応位置にあるピクセルのグレイレベルを
比較することは有効である。

【００３１】なお、ＣＣＤイメージセンサ等の画像化手
段２によってウエーハ６の原画像を一度に得られない場
合には、ウエーハ６または画像化手段２を図示しない移
動手段によって移動するようにすればよい。

【００３２】以上説明したように、本実施形態の構成に
よれば、ピクセル１６とピクセル１５のグレイレベルの
算出にあたっては、輪郭線画像２１を分割してグレイレ
ベルを算出しているので、ウエーハ６毎に生じやすい成
膜時の膜厚の差異等に起因する色ムラ等の影響を受けな
いようにすることができる。この結果、各ピクセル１
５、１６の間のグレイレベルを互いに比較するに際し、
閾値の設定をウエーハ毎に選択する必要がなくなり、検
査に要する時間を短縮することができる。

【００３３】また、欠陥部の有無を高精度に検査でき、
疑似欠陥の発生を防止することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の構成によ
れば、濃淡あるいは異なる色として識別される領域の輪
郭線を抽出し、原画像を輪郭線の集合として表す輪郭線
画像を得、この輪郭線画像を同一面積を有する複数のピ
クセルに分割して各々のピクセルのグレイレベルを求
め、各々のピクセルのグレイレベルと他のピクセルのグ
レイレベルとを比較するようにしたので、成膜時の膜厚
の差異等に起因する色ムラ等の影響を受けないようにす
ることができ、閾値の設定をウエーハ毎に選択する必要
がなくなり、検査時間を短縮することができるととも
に、欠陥部の有無を高精度に検査でき、疑似欠陥の発生
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における原画像を示す図。

【図２】本発明の一実施形態における輪郭線画像を示す
図。

【図３】本発明の一実施形態において輪郭線画像を複数
のピクセルに分解し各々のピクセルのグレイレベルを示
す図。

【図４】本発明のウエーハ検査装置の概略構成を示すブ
ロック図。

【図５】チップとマスターチップとの間、あるいはチッ
プと他のチップとの間で、対応位置にあるピクセルのグ
レイレベルを比較することによって、チップ内に配線の
繰り返しパターンが形成されていない場合であっても本
発明を適用することができることを説明する図。

【図６】従来のウエーハ検査装置における原画像を示す
図（ａ）と、この原画像を複数のピクセルに分解し各々
のピクセルのグレイレベルを示す図（ｂ）。

【符号の説明】

１ ウエーハ検査装置 ２ 画像化手段 ３ 輪郭化手段 ４ グレイレベル化手段 ５ グレイレベル比較手段 ６ ウエーハ １１ 原画像 １２ 縦線模様 １３ 横線模様 １４ 欠陥部 １５ ピクセル １６ ピクセル ２１ 輪郭線画像 ２２ 輪郭横線模様 ２３ 輪郭縦線模様 ２４ 輪郭欠陥部 ３０ チップ ３２ ピクセル ３４ マスターチップ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】検査対象であるウエーハの原画像を得るた
   めの画像化手段と、 この原画像において濃淡あるいは異なる色として識別さ
   れる領域の輪郭線を抽出し、前記原画像を前記輪郭線の
   集合として表す輪郭線画像を得るための輪郭化手段と、 前記輪郭線画像を同一面積を有する複数のピクセルに分
   割して各々の前記ピクセルのグレイレベルを求めるグレ
   イレベル化手段と、 各々の前記ピクセルのグレイレベルと他のピクセルのグ
   レイレベルとを比較しグレイレベル差を求めこのグレイ
   レベル差を所定の閾値と比較するグレイレベル比較手段
   とを備えることを特徴とするウエーハ検査装置。
2. 【請求項２】前記グレイレベル比較手段は、各々の前記
   ピクセルのグレイレベルと隣接する他のピクセルのグレ
   イレベルとを比較しグレイレベル差を求めこのグレイレ
   ベル差を所定の閾値と比較することを特徴とする請求項
   １に記載のウエーハ検査装置。
3. 【請求項３】検査対象であるウエーハの原画像を求め、
   この原画像において濃淡あるいは異なる色として識別さ
   れる領域の輪郭線を抽出し前記原画像を前記輪郭線の集
   合として表す輪郭線画像を求め、前記輪郭線画像を同一
   面積を有する複数のピクセルに分割して各々の前記ピク
   セルのグレイレベルを求め、各々の前記ピクセルのグレ
   イレベルと他のピクセルのグレイレベルとを比較しグレ
   イレベル差を求めこのグレイレベル差を所定の閾値と比
   較し、前記ウエーハの欠陥の有無を検査することを特徴
   とするウエーハ検査方法。
4. 【請求項４】各々の前記ピクセルのグレイレベルと隣接
   する他のピクセルのグレイレベルとを比較しグレイレベ
   ル差を求めこのグレイレベル差を所定の閾値と比較する
   ことを特徴とする請求項３に記載のウエーハ検査方法。