(57)【要約】［目的］　本発明は、半導体製造装置の検査工程に使用され、ウエハ上に形成された半導体チップにおける微細な電子回路パターンを検査する外観検査装置を提供することを目的とする。［構成］　本発明は、移動部がパターンを有する被検査物を載置し、撮像部が、移動部に載置された被検査物を撮像し、演算処理手段が、撮像部で撮像された画像を画像処理等する様になっており、演算処理手段は、撮像部で撮像された画像から被検査物のパターンを抽出し、この抽出されたパターン形状に基づきエリアを設定することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンを有する被検査物を載置するための移動部と、この移動部に載置された被検査物を撮像するための撮像部と、この撮像部で撮像された画像を画像処理等するための演算処理手段とからなり、この演算処理手段は、前記撮像部で撮像された画像から被検査物のパターンを抽出し、この抽出されたパターン形状に基づいてエリアを設定することを特徴とする外観検査装置。
【請求項２】
抽出されたパターン形状が閉じている場合には、閉じたエリア内部をエリアとして設定する請求項１記載の外観検査装置。
【請求項３】
各エリアに関して、検査条件を設定する請求項１又は請求項２記載の外観検査装置。
【請求項４】
検査条件が、線幅、異物サイズ等である請求項３記載の外観検査装置。
【請求項５】
被検査物のパターンが、ウエハ上に形成された微細な電子回路パターンである請求項１から請求項４の何れか１項記載の外観検査装置。
【請求項６】
検査条件が、画素毎閾値や、感度、欠陥面積、欠陥の個数等である請求項３記載の外観検査装置。
【請求項７】
表面にパターンが形成された被検査物を検査するための外観検査方法であって、撮像部が被検査物を撮像し、演算処理手段が撮像部で撮像された画像を画像処理する様になっており、演算処理手段が、撮像部で撮像された画像から被検査物のパターンを抽出し、この抽出されたパターン形状からエリアを設定する外観検査方法。
【請求項８】
抽出されたパターン形状が閉じている場合には、閉じたエリア内部をエリアとして設定する請求項７記載の外観検査方法。
【請求項９】
前記エリア内部に境界を設けることで、異なる別のエリアとして設定可能な請求項７記載の外観検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体製造装置の検査工程に使用され、ウエハ上に形成された半導体チップにおける微細な電子回路パターンを検査する外観検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ウエハ上に形成された微細な電子回路パターンを検査条件を設定する場合には、図８に示す様に、良品の電子回路パターンを撮像した画像を表示し、オペレータがマウス等の入力装置を使用して、検査範囲内に矩形の測定エリアを設定し、諸条件（例えば、異物の大きさや種類等）をパラメータとして入力していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、単純な形状や、比較的少数な矩形を組み合わせたパターンを指定する場合には、特に問題とならないが、線幅を確保するための複雑な形状となっているパターンや、画像の縦横方向に対して斜めになっているパターン、半導体メモリの構成部分等の様な微細で大量の同形状パターンに関して、それぞれ条件入力を要する場合には、オペレータの負担が過大となるという問題点があった。
【０００４】
また、検査対象となるパターンが画像の縦横方向に対して斜めに形成されている場合、小さい矩形の組み合わせで測定エリアを設定しなければならず、設定作業が極めて煩雑なものとなっていた。
【０００５】
この様にパターン上にエリアの境界が生じてしまう場合、異物や異常がエリアの境界上に位置してしまうと、異物や異常等の大きさや状態を正確に検出することができず、検出精度が低下する恐れがあった。
【０００６】
更に、オペレータの負担が過大となるため、入力ミスも多くなり、検査精度が低下する心配もあった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題に鑑み案出されたもので、パターンを有する被検査物を載置するための移動部と、この移動部に載置された被検査物を撮像するための撮像部と、この撮像部で撮像された画像を画像処理等するための演算処理手段とからなり、この演算処理手段は、前記撮像部で撮像された画像から被検査物のパターンを抽出し、この抽出されたパターン形状に基づいてエリアを設定することを特徴としている。
【０００８】
また本発明の抽出されたパターン形状が閉じている場合には、閉じたエリア内部をエリアとして設定する構成にすることもできる。また、パターンが画像の外部まで延びている場合、画像の外周部もパターン境界として認識し、閉じたパターンとして認識することができる。そしてパターン部と非パターン部との識別は、画像処理課程におけるコントラストの変化やオペレータによる目視設定等により設定できる。
【０００９】
更に本発明は、各エリアに関して検査条件を設定する構成にすることもできる。
【００１０】
そして本発明の検査条件が、線幅、異物サイズ、画素毎閾値や、感度、欠陥面積、欠陥の個数等であることもできる。
【００１１】
また本発明の被検査物のパターンが、ウエハ上に形成されたチップ上の微細な電子回路パターンであってもよい。
【００１２】
更に本発明の外観検査方法は、表面にパターンが形成された被検査物を検査するための外観検査方法であって、撮像部が被検査物を撮像し、演算処理手段が撮像部で撮像された画像を画像処理する様になっており、演算処理手段が、撮像部で撮像された画像から被検査物のパターンを抽出し、この抽出されたパターン形状からエリアを設定することもできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以上の様に構成された本発明は、移動部がパターンを有する被検査物を載置し、撮像部が、移動部に載置された被検査物を撮像し、演算処理手段が、撮像部で撮像された画像を画像処理等する様になっており、演算処理手段は、撮像部で撮像された画像から被検査物のパターンを抽出し、この抽出されたパターン形状に基づいてエリアを設定することができる。
【００１４】
また本発明の抽出されたパターン形状が閉じている場合には、閉じたエリア内部をエリアとして設定することもできる。
【００１５】
更に本発明は、各エリアに関して検査条件を設定することもできる。
【００１６】
そして本発明の検査条件が、線幅、異物サイズ、画素毎閾値や、感度、欠陥面積、欠陥の個数等であることもできる。
【００１７】
また本発明の被検査物のパターンが、ウエハ上に形成されたチップ上の微細な電子回路パターンであってもよい。
【００１８】
【実施例】
【００１９】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１に示す様に、本実施例の外観検査装置１００００は、照明部１００と、撮像部２００と、移動部３００と、演算処理手段４００と、モニタ５００と、入力部６００とから構成されている。
【００２１】
そして外観検査装置１００００は、図２に示すウエハ２００００を検査するものである。
【００２２】
照明部１００は、移動部３００上に載置されたウエハを照明するためのものである。
【００２３】
撮像部２００は、移動部３００上に載置されたウエハを撮像するためのもので、本実施例では、ＣＣＤセンサと撮像光学系とを備えている。
【００２４】
移動部３００は、ステージ３１０上に載置されたウエハを移動させるためのもので、Ｘ−Ｙ方向に平行移動させたり、所望の角度回転させることもできる。これらの移動は演算処理手段４００に接続された制御部４１０が、ドライバ３１０を介して、移動部３００を制御駆動する様になっている。
【００２５】
演算処理手段４００は、画像処理等を行ったり、外観検査装置１００００の制御等を司るものである。演算処理手段４００は、ＣＰＵを含み、記憶部４２０等が接続されている。
【００２６】
モニタ５００は、撮像部２００で撮像された画像や、演算処理手段４００で実行された画像処理の結果等を表示し、観察することができる。
【００２７】
入力部６００はキーボード、マウス等から構成されており、オペレータが、外観検査装置１００００に指令を命令等することができる。
【００２８】
次に本実施例の外観検査装置１００００の動作を、図３に基づいて説明する。
【００２９】
まず、ステップ１（以下Ｓ１と略する）で、移動部３００上に載置された検査対象であるウエハ上に形成された微細な電子回路パターンを、異物、欠損の無い良品チップを選択して、撮像部２００で撮影する。この撮像部２００で撮像された画像は、例えば、図４の様になる。
【００３０】
次にＳ２では演算処理手段４００において、Ｓ１で撮影した良品チップの画像に対する画像処理（１）として、シェーデイング等の画像処理を施し、照明ムラ等を除去する。これにより、撮像画像での撮影時における光学的な影響を排除し、次の画像処理の精度を向上させることができる。
【００３１】
更にＳ３では、Ｓ２で画像処理を施された画像データに対して、検査対象であるウエハ上に検査対象であるウエハ２００００上に形成されたチップの微細な電子回路パターンのエッジを検出し、パターン形状を抽出するための画像処理（２）を演算処理手段４００にて行う様になっている。例えば、２値化処理を行った場合には、図５の様な画像を得る。
【００３２】
ここで、ウエハ上に形成された微細な電子回路パターンと、背景（基板）とを分別処理するには、例えば次の様な処理が考えられる。
【００３３】
（Ａ）まず、画像データに微分処理を行い、コントラストが最も変化する部分をエッジ部分とする。微分処理を行った画像は、例えば、図６の様になる。
【００３４】
（Ｂ）次に、画像データの周波数分布の変化を求め、この変化からエッジ部分を認識する。
【００３５】
（Ｃ）撮影された画像がカラー画像である場合には、色相の変化を求め、この変化からエッジ部分を認識する。
【００３６】
（Ｄ）撮影された画像がカラー画像である場合には、彩度の変化を求め、この変化からエッジ部分を認識する。
【００３７】
上述の方法に限らず、ウエハ上に形成された微細な電子回路パターンと、背景（基板）とを分別処理が可能であれば、何れの処理を選択することができる。
【００３８】
そしてＳ４では、Ｓ３での結果に基づき、エリアの設定を行う。例えば、Ｓ３で検出されたウエハ上に形成された微細な電子回路パターン形状に基づき、演算処理手段４００において、エリアを自動的に設定する。
【００３９】
ここで、ウエハ上に形成された微細な電子回路パターンが閉じている場合には、閉じたエリア内部に設定する。即ち、ウエハ上に形成された微細な電子回路パターンの外郭を検出し、この外郭が閉じられている場合には、エリアとして認識するものである。このエリアの自動設定された画像は、例えば、図７の様になる
。
【００４０】
一方、同一パターンにおいては、部分により線幅や表面状態が異なる場合が多くある。この場合、オペレータがモニタ５００上に表示されたエリア設定画像を参照しながら、入力部６００により、エリアの設定、編集を行う。この場合、設定するのは検出条件の異なるエリアの境界を設定することで、エリアを分割していく。またエリア同士を結合することもできる。
【００４１】
一方、Ｓ３の課程での、パターンのエッジ検出時に認識がある場合、これを修正することもできる。
【００４２】
次にＳ５では、各エリアに関して検査条件を設定する。検査条件は、検出対象となる異物、欠陥の条件であり、エリア内において所定のサイズ、配置等に関して設定される。例えば、同一パターンにおいては、部分により線幅や表面状態が異なる場合が多くある。この検査条件は、検査対象の状態に関して段階的に設定されているものを適用する。例えば、ウエハ上に形成された微細な電子回路パターンの線幅に対する、異物サイズに応じて段階的に設定する。
【００４３】
前述の検査対象の条件に関して例をあげる。
【００４４】
（Ａ）明るさ
【００４５】
明るさの段階ごとに不良と判断する異物等のサイズを設定する。
【００４６】
（Ｂ）形状
【００４７】
パターンの形状により、同じサイズ、形状の異物等であっても不良とするか否か、異なる判断をする場合がある。例えば、図９（ａ）は不良であるが、図９（ｂ）は良品と判断される。
【００４８】
（Ｃ）周波数
【００４９】
表面状態を模様として判断し、その模様に応じて、良・不良の判断を行う。
【００５０】
これらの設定は、例えば、入力部６００から演算処理手段４００にデータを送る構成にすることができる。
【００５１】
各エリアのパターンの特徴に応じて検査条件を設定することができるので、安定した検査を行うことができるという卓越した効果がある。
【００５２】
更に、エリア内の周波数特性に応じた検査法の設定を選択することもできる。
【００５３】
そしてＳ６では、設定したエリア情報をテンプレートとして設定することで、パターンの検査を行う様になっている。この各エリアに設定されるパラメータとして、例えば、検出する異物のサイズの下限となるしきい値や、良否判定における個数、画素毎閾値、感度、欠陥又は異物のサイズ、欠陥面積、表面状態等である。これらの設定は、例えば、入力部６００から演算処理手段４００にデータを送る構成にすることができる。
【００５４】
なおウエハ２００００は、パターンを有する被検査物に該当する。
【００５５】
またエリア内部に境界を設けることで、異なる別のエリアとして設定可能に構成してもよい。
【００５６】
更に、パターンが画像の外部まで延びている場合、画像の外周部もパターン境界として認識し、閉じたパターンとして認識することができる。そしてパターン部と非パターン部との識別は、画像処理課程におけるコントラストの変化やオペレータによる目視設定等により設定することもできる。
【００５７】
以上の様に本実施例は、オペレータのエリア設定入力の手間が軽減され、条件設定の入力ミスを防止することができるという効果がある。
【００５８】
次に、検査用テンプレート作成（ティーチング）の手順を、図１０に基づいて説明する。
【００５９】
まずＳ１で、ウエハ２００００上に形成された微細な電子回路パターンを、異物、欠損の無い良品チップを選択して、撮像部２００で撮影する。次にＳ２で、撮影画像の位置合わせを行う。即ちモニタ５００上のチップ撮影画像を、オペレータが目視にて欠陥の有無を確認し、欠陥のない良品画像を選別する。
【００６０】
次にＳ３では、エリア設定前の処理を行う。Ｓ３は、Ｓ３１とＳ３２とから構成されている。
【００６１】
Ｓ３１は、多値化や、階調変換、色度変換、膨張・収縮処理等の処理が施される。ここで多値化は、良品画像に多値化（例えば２値化等）の処理を行うことで、チップ上に形成されたパターンのエッジを明確にすることができる。階調変換は、階調変換フィルタ処理を施すことで、パターンの粗密や画像の濃淡（コントラスト）の影響を減少させ、パターンの認識を容易にすることができる。更に、色度変換は、良品画像の色調に応じて、パターンの認識を容易にする色調に変更し画像を処理するものである。膨張・収縮処理等は、従前に説明した通りであるから、説明を省略する。
【００６２】
Ｓ３２は演算処理手段４００が、Ｓ３１で得られた画像データに微分処理を行い、コントラストが最も変化する部分をエッジ部分としたり、それぞれのパターンの認識を実行する。
【００６３】
そしてＳ４では、認識された良品画像のパターンに対してエリア設定を行う。更にＳ５では、検査条件を設定する。このＳ５の検査時の検査条件は、設定されたエリア毎に設定されるため、ウエハ上のパターンの粗密や状態、及びオペレータのリクエストに応じて設定される。
【００６４】
Ｓ５の検査条件は、欠陥、若しくは不良品として認識するための条件であり、例えば、画素毎閾値や、感度、欠陥サイズ、欠陥面積、欠陥の個数等である。
【００６５】
次にＳ６では、Ｓ５で定義したレイヤーを記憶する。これらの設定は、前述したエリア設定前処理や、エリア設定、エリア毎検査条件等である。これらの設定は、例えば、入力部６００から演算処理手段４００にデータを送る構成にすることができる。
【００６６】
以上で、ティーチング工程が終了となる。
【００６７】
次にティーチングの設定に基づき、検査行程を行う場合を説明する。
【００６８】
被検査対象である被検査チップと設定されたテンプレートとの適合を確認する。被検査チップと設定されたテンプレートとが異なっていれば、適したテンプレートを探すか、テンプレートを作成するためにティーチング工程を実施する。
【００６９】
検査工程は、Ｓ１０で検査を開始し、Ｓ１１で検査対象を認識した後、Ｓ１２で検査対象（チップ）画像を撮影する。そしてＳ１３で撮影画像の位置合わせを行う。
【００７０】
次にＳ１４では、Ｓ１２で撮影した被検査チップ画像に対して、Ｓ６で記憶されたティーチングにおいて行った前処理の手順を読み出し、同様の処理を行う。この前処理の手順の読み出しは、記載のタイミングに限定されず、検査を開始する時点で既に読み込まれても設定されていてもよい。更にＳ１４では、同様に、記憶されたエリア設定、及び検査条件を読み出す様になっている。
【００７１】
そしてＳ１５では、同様の条件で検査を行い、Ｓ１６では、被検査チップの良品、不良品を判別する。更にＳ１７では、チップの良品、不良品判断を被検査チップに関連づけて記憶する。
【００７２】
Ｓ１８では、検査対象が終了したかを判断し、終了した場合にはＳ１９に進み、
検査を終了する。またＳ１８で検査対象を終了していないと判断した場合には、Ｓ１１に戻る様になっている。即ち、被検査対象チップが他にあれば、再度検査行程を繰り返し、被検査対象チップが他になければ、検査行程を終了する様になっている。
【００７３】
なお、任意に記憶された検査行程の結果をレポートとして出力することも可能である。
【００７４】
また、その他の構成、作用等は、従前の実施例と同様であるから説明を省略する。
【００７５】
【効果】
以上の様に構成された本発明は、パターンを有する被検査物を載置するための移動部と、この移動部に載置された被検査物を撮像するための撮像部と、この撮像部で撮像された画像を画像処理等するための演算処理手段とからなり、この演算処理手段は、前記撮像部で撮像された画像から被検査物のパターンを抽出し、この抽出されたパターン形状に基づいてエリアを設定するので、オペレータの負担が過大とならず、入力ミスが減少すると共に、適切な形状のエリアを設定することで、検査精度も向上するという卓越した効果がある。
【００７６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の外観検査装置１００００の構成を説明する図である。
【図２】ウエハを説明する図である。
【図３】本実施例の外観検査装置１０００の動作を説明する図である。
【図４】撮像部２００で撮像された画像を説明する図である。
【図５】２値化処理を施した画像を説明する図である。
【図６】微分処理を行った画像を説明する図である。
【図７】本実施例のエリア設定を説明する図である。
【図８】従来技術を説明する図である。
【図９（ａ）】不良品とされる画像を説明する図である。
【図９（ｂ）】良品とされる画像を説明する図である。
【図１０】ティーチング等の手順を説明する図である。
【符号の説明】
１００００　外観検査装置
２００００　ウエハ
１００　照明部
２００　撮像部
３００　移動部
３１０　ドライバ
４００　演算処理手段
５００　モニタ
６００　入力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004085543.tif 000009
【図８】
2004085543.tif 000010
【図９（ａ）】
2004085543.tif 000011
【図９（ｂ）】
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【図１０】
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